СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ДИСБАЛАНСА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК F01N11/00 F02D41/14 G01M1/14 G01M15/10 

Уровень техники и раскрытие изобретения

В современных автомобилях для дополнительной обработки отработавших газов бензиновых двигателей применяют трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы (ТКН). Учитывая жесткие государственные нормативы на автомобильные выбросы, для надлежащего регулирования воздушно-топливного отношения (ВТО) двигателя применяют управление с обратной связью. В некоторых автомобилях присутствует датчик универсальный содержания кислорода в отработавших газах (УСКОГ) выше по потоку от ТКН и датчик нагреваемый содержания кислорода в отработавших газах (НСКОГ) ниже по потоку от ТКН для поддержания ВТО близким к стехиометрическому. Это достигается путем установки ВТО до значения уставки около стехиометрического уровня, которая, в свою очередь, точно настраивается на основе отклонения напряжения НСКОГ от заданной уставки напряжения НСКОГ.

Однако физическая геометрия и расположение цилиндров двигателя создают неравномерные, зонированные условия протекания потока отработавших газов в выпускной системе. Различные неисправности, такие как дисбаланс ВТО между цилиндрами, могут усугубить эти неравномерные, зонированные условия протекания потока отработавших газов, так что датчик УСКОГ не сможет в равной степени определять состояния всех цилиндров. Дисбаланс ВТО между цилиндрами возникает, когда ВТО в одном или нескольких цилиндрах отличается от этого параметра в других цилиндрах вследствие нарушения функционирования конкретного цилиндра, такого как утечка во впускном коллекторе того или иного цилиндра, проблема топливной форсунки, дисбаланс тракта рециркуляции отработавших газов в отдельном цилиндре или проблема с подачей потока топлива. Обнаружение цилиндра с неправильным распределением топливно-воздушной смеси потребовало бы довольно большого дисбаланса. Это может привести к значительным выбросам сырьевых газов, таких как окись углерода (СО) или оксиды азота (NOx), проходящих непосредственно к выхлопной трубе, когда топливно-воздушная смесь с нарушенным составом подается непосредственно к каталитическому нейтрализатору, переполняя буфер для хранения кислорода, что создает возможность кратковременных отклонений от стехиометрического отношения.

Авторы изобретения идентифицировали вышеупомянутые проблемы и разработали несколько способов их решения. В частности, предлагаются системы и способы для обнаружения и уменьшения неисправностей, вызванных дисбалансом топливно-воздушной смеси, характерным для некоторого цилиндра двигателя. В одном из вариантов осуществления способ содержит индикацию дисбаланса цилиндра путем сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Таким путем можно с высокой степенью точности обнаружить дисбаланс топливно-воздушной смеси в неравномерном потоке отработавших газов. В случае выявления дисбаланса топливно-воздушной смеси могут быть приняты меры по его уменьшению, что приведет к снижению выбросов из выхлопной трубы.

В другом варианте осуществления способ содержит индикацию дисбаланса цилиндра путем сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала ниже по потоку от каталитического нейтрализатора; и выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для использования в целях управления во внешнем контуре. Таким путем можно определить дисбаланс при богатой или бедной топливно-воздушной смеси в конкретном цилиндре.

В другом варианте осуществления способ содержит индикацию дисбаланса цилиндра путем сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала ниже по потоку от каталитического нейтрализатора; выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для управления во внешнем контуре; и последовательное корректирование подачи топлива для отдельных цилиндров с целью индикации цилиндра, в котором присутствует дисбаланс. Таким путем можно обнаружить конкретный цилиндр с дисбалансом топливно-воздушной смеси и уменьшить дисбаланс таким образом, чтобы поддерживать выбросы из выхлопной трубы на регламентированных уровнях.

Перечисленные выше и другие преимущества и характеристики настоящего описания становятся очевидными из последующего подробного описания изобретения, рассматриваемого отдельно или в сочетании с приложенными чертежами.

Следует понимать, что приведенное выше раскрытие изобретения предназначено для того, чтобы в упрощенной форме представить подборку концепций, подробнее раскрытых ниже в описании осуществления изобретения. Оно не предназначено для выявления ключевых или существенных признаков заявленного предмета, объем которого однозначно определяется формулой изобретения, следующей за осуществлением изобретения. Кроме того, заявленный предмет не ограничивается вариантами осуществления изобретения, устраняющими отмеченные выше недостатки, или любой частью настоящего описания изобретения.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 показано схематическое изображение примера автомобильной системы.

На ФИГ. 2 показано схематическое изображение примера структуры системы управления каталитическим нейтрализатором.

На ФИГ. 3 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси.

На ФИГ. 4 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси.

На ФИГ. 5 показан набор графиков, иллюстрирующих примеры данных автомобиля без дисбаланса топливно-воздушной смеси.

На ФИГ. 6 показан набор графиков, иллюстрирующих примеры данных автомобиля с дисбалансом при богатой топливно-воздушной смеси.

На ФИГ. 7 показан набор графиков, иллюстрирующих примеры данных автомобиля с дисбалансом при бедной топливно-воздушной смеси.

На ФИГ. 8 показан график, иллюстрирующий выбросы из выхлопной трубы при наличии дисбаланса при богатой топливно-воздушной смеси.

Осуществление изобретения

Настоящее описание изобретения относится к обнаружению и уменьшению дисбаланса топливно-воздушной смеси. Конкретнее, раскрыты способы и системы обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси, характерного для некоторого цилиндра двигателя. Эти системы и способы могут быть реализованы в автомобиле, таком как автомобильная система, представленная на ФИГ. 1. Как показано на ФИГ. 2, автомобиль может содержать систему многоцилиндрового двигателя и систему дополнительной обработки отработавших газов. Если в одном из нескольких цилиндров имеет место дисбаланс топливно-воздушной смеси, поток отработавших газов может быть неравномерным, при этом единственный датчик содержания кислорода в отработавших газах не сможет выявить этот дисбаланс, пока он не станет большим. Для выявления и исправления такого дисбаланса в состав системы можно включить несколько датчиков содержания кислорода в отработавших газах, как показано на чертеже. Эти датчики содержания кислорода в отработавших газах могут содержать структуру системы управления каталитическим нейтрализатором, включающую в себя внутренний и внешний контуры управления. Способы обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси, характерного для того или иного цилиндра, представлены на ФИГ. 3 и 4. На ФИГ. 5-7 показаны примеры данных, демонстрирующие способы, представленные на ФИГ. 3 и 4, тогда как на ФИГ. 8 показан пример выбросов, являющихся результатом применения различных подходов к управлению.

На ФИГ. 1 изображена структурная схема, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав системы обеспечения движения автомобиля. Управление двигателем 10 может по меньшей мере частично осуществляться с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, а также входных данных от водителя 132 автомобиля с помощью устройства 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали (ПП). Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в ней. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывать во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен по меньшей мере к одному приводному колесу автомобиля с помощью промежуточной системы трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 с помощью маховика, позволяя осуществляя операцию запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и выпускать газы, выделяющиеся при горении, через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может содержать два или больше впускных клапанов и (или) два или больше выпускных клапанов. В этом примере управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 может быть осуществлено путем кулачкового привода с помощью одного или нескольких кулачков и может быть использована одна или несколько из систем переключения профилей кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и (или) изменения подъема клапанов (ИПК), которые могут быть приведены в действие контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может быть определено датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных вариантах осуществления управление впускным клапаном 52 и (или) выпускным клапаном 54 может быть осуществлено путем электрического срабатывания клапанов. Например, цилиндр 30 может в качестве альтернативы содержать впускной клапан, управляемый с помощью электрического срабатывания клапана, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, включающего в себя системы ППК и (или) ИФКР.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть оснащен одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера цилиндр 30 показан содержащим одну топливную форсунку 66, в которую подают топливо из топливной системы 172. Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с цилиндром 30 для впрыскивания в него топлива пропорционально длительности импульса впрыска топлива (ИВТ), принятого от контроллера 12 через электронный драйвер 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск (в дальнейшем называемый также «НВ») топлива в цилиндр 30.

Следует понимать, что в альтернативном варианте осуществления топливная форсунка 66 может представлять собой форсунку впрыска во впускные каналы, подающие топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Следует также понимать, что цилиндр 30 может принимать топливо из множества форсунок, таких как множество форсунок впрыска во впускные каналы, множество форсунок прямого впрыска, или их комбинации.

На ФИГ. 1 показано также, что впускной канал 42 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 12 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, входящий в состав дросселя 62, причем такую конфигурацию обычно называют электронным управлением дросселем (ЭУД). Таким образом, дроссель 62 можно приводить в действие для изменения потока впускного воздуха, подаваемого к камере 30 сгорания наряду с другими цилиндрами двигателя. Данные о положении дроссельной заслонки 64 могут быть предоставлены контроллеру 12 сигналом положения дросселя (ПД). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (ДВК) для предоставления соответствующих сигналов МРВ и ДВК контроллеру 12.

Система 88 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеру 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (03) от контроллера 12 при выбранных рабочих режимах. Хотя на чертеже показаны компоненты системы искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания и одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут быть приведены в действие в режиме воспламенения от сжатия, с искрой зажигания или без нее.

Расположенный выше по потоку датчик 126 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Расположенный выше по потоку датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения в отработавших газах, такой как линейный широкополосный кислородный датчик или датчик универсальный или широкодиапазонный содержания кислорода в отработавших газах (УСКОГ), датчик узкополосный с двумя состояниями содержания кислорода в отработавших газах или датчик кислорода в отработавших газах (КОГ), датчик нагреваемый содержания кислорода в отработавших газах (НСКОГ), датчик оксидов азота (NOx), углеводорода (НС) или угарного газа (СО). В одном из вариантов осуществления расположенный выше по потоку датчик 126 отработавших газов представляет собой УСКОГ, выполненный с возможностью предоставления выходного сигнала, такого как сигнал напряжения, пропорционального количеству кислорода в отработавших газах. Контроллер 12 использует этот выходной сигнал для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах.

Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), выполненный с возможностью уменьшения NOx и окисления СО и несгоревших углеводородов. В некоторых вариантах осуществления устройство 70 может представлять собой ловушку оксидов азота (NOx), различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или их комбинации.

Второй, расположенный ниже по потоку датчик 128 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Расположенный ниже по потоку датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения в отработавших газах, такой как УСКОГ, КОГ, НСКОГ и т.д. В одном из вариантов осуществления расположенный ниже по потоку датчик 128 представляет собой НСКОГ, выполненный с возможностью индикации относительного обогащения или обеднения отработавших газов после прохождения через каталитический нейтрализатор. По существу, НСКОГ может обеспечивать выходной сигнал в виде точки переключения или сигнала напряжения в момент, когда происходит переключение отработавших газов с бедной смеси на богатую.

Третий, расположенный ниже по потоку датчик 129 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов симметрично напротив датчика 128 НСКОГ. Расположенный ниже по потоку датчик 129 может представлять собой любой подходящий датчик для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения в отработавших газах, такой как УСКОГ, КОГ, НСКОГ и т.д. В одном из вариантов осуществления расположенный ниже по потоку датчик 129 представляет собой НСКОГ, выполненный с возможностью индикации относительного обогащения или обеднения отработавших газов после прохождения через каталитический нейтрализатор. По существу, НСКОГ может обеспечивать выходной сигнал в виде точки переключения или сигнала напряжения в момент, когда происходит переключение отработавших газов с бедной смеси на богатую.

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 по каналу 140 РОГ. Величина РОГ, обеспечиваемая для впускного канала 42, может изменяться контроллером 12 с помощью клапана 142 РОГ. Кроме того, датчик 144 РОГ может быть расположен внутри канала РОГ и обеспечивать индикацию одного или несколько из таких параметров, как давление, температура и концентрация отработавших газов. При некоторых условиях систему РОГ можно использовать для регулирования температуры воздуха и топливной смеси в камере сгорания.

Контроллер 12 представлен на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в виде постоянного запоминающего устройства 106 (ПЗУ) в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к ранее рассмотренным сигналам, включая значение измерения массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления во воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сформирован контроллером 12 на основе сигнала ПЗ.

Постоянное запоминающее устройство 106 носителя данных может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих команды, исполняемые процессором 102 для осуществления раскрытых ниже способов, а также других вариантов, предполагаемых, но не перечисленных конкретно.

Согласно приведенному выше описанию, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом каждый цилиндр может аналогичным образом содержать собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.

На ФИГ. 2 показано схематическое изображение внутреннего и внешнего контуров управления с обратной связью для структуры 200 системы управления каталитическим нейтрализатором. Структура 200 системы управления каталитическим нейтрализатором содержит автомобильную систему 206 и систему 214 управления каталитическим нейтрализатором, где автомобильная система 206 содержит систему 208 многоцилиндрового двигателя, соединенную с выпускной системой 225 двигателя.

Система 208 двигателя может содержать двигатель 210, имеющий несколько цилиндров 230. Двигатель 210 содержит впускную систему 223 двигателя и выпускную систему 225 двигателя. Впускная система 223 двигателя содержит дроссель 262, связанный по текучей среде с впускным коллектором 244 двигателя через впускной канал 242. Выпускная система 225 двигателя содержит выпускной коллектор 248, ведущий к выпускному каналу 235, направляющему отработавшие газы в атмосферу. Выпускная система 225 двигателя может содержать одно или несколько устройств 270 снижения токсичности отработавших газов, которые могут быть установлены в положении с непосредственным присоединением в выпускной системе. Одно или несколько устройств снижения токсичности отработавших газов могут содержать трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, ловушку оксидов азота при бедной смеси, дизельный сажевый фильтр, окислительный нейтрализатор и т.д. Следует понимать, что в составе двигателя могут быть и другие компоненты, такие как различные клапаны и датчики, как показано, например, на ФИГ. 1.

Автомобильная система 206 может дополнительно содержать систему 214 управления каталитическим нейтрализатором. Система 214 управления каталитическим нейтрализатором показана принимающей информацию от датчиков 231, 233 и 237 содержания кислорода в отработавших газах и передающей управляющие сигналы на топливные форсунки 266. В качестве одного примера, датчики содержания кислорода в отработавших газах могут содержать датчик 231 отработавших газов, расположенный выше по потоку от устройства 270 снижения токсичности отработавших газов, и датчики 237 и 233 отработавших газов, расположенные ниже по потоку от устройства 270 снижения токсичности отработавших газов симметрично напротив друг друга. Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и составные датчики могут быть подключены к различным точкам автомобильной системы 206. Система 214 управления каталитическим нейтрализатором может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и инициировать исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные на основе запрограммированной в ней команды или кода в соответствии с одной или несколькими программами. Система 214 управления каталитическим нейтрализатором может быть оснащена командами, сохраняемыми в ПЗУ и вызывающими выполнение системой 214 управления каталитическим нейтрализатором управляющих программ с помощью одного или нескольких исполнительных механизмов на основе информации, полученной с помощью одного или нескольких датчиков. Примеры управляющих программ описаны в настоящей заявке со ссылкой на ФИГ. 3 и 4.

В одном из вариантов осуществления устройство 270 снижения токсичности отработавших газов представляет собой трехкомпонентный нейтрализатор, датчик 231 отработавших газов представляет собой датчик УСКОГ, а датчики 233 и 237 отработавших газов представляет собой датчики НСКОГ. Как описано ниже в настоящей заявке, показанная сдвоенная конфигурация НСКОГ позволяет системе 214 управления каталитическим нейтрализатором выявлять неравномерный, зонированный поток отработавших газов, обусловленный цилиндром 230 с неправильным распределением топливно-воздушной смеси.

Система 214 управления каталитическим нейтрализатором устанавливает воздушно-топливное отношение (ВТО) до значения уставки, близкого к стехиометрическому уровню, а затем точно настраивает это установленное значение на основе отклонения напряжения НСКОГ от заданной уставки напряжения НСКОГ. Контроллер 207 внутреннего контура использует расположенный выше по потоку датчик 231 УСКОГ для широкополосного управления с обратной связью, тогда как контроллер 205 внешнего контура использует датчики 233 и 237 НСКОГ для узкополосного управления. Система 214 управления каталитическим нейтрализатором может быть реализована контроллером двигателя, таким как контроллер 12.

Контроллер 207 внутреннего контура, представляющий собой пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) контроллер, управляет ВТО двигателя, генерируя соответствующую команду регулирования расхода топлива (например, импульс впрыска топлива). Суммирующее соединение 222 объединяет команду регулирования расхода топлива от контроллера 207 внутреннего контура с командами от контроллера 220 упреждающего регулирования. Этот комбинированный набор команд подают на топливные форсунки 266 двигателя 210. Датчик 231 УСКОГ обеспечивает сигнал обратной связи для контроллера 207 внутреннего контура, при этом сигнал обратной связи УСКОГ пропорционален содержанию кислорода в сырьевом газе или в отработавших газах двигателя между двигателем 210 и ТКН 270. Контроллер 205 внешнего контура генерирует опорный сигнал УСКОГ, подаваемый на контроллер 207 внутреннего контура. Опорный сигнал УСКОГ объединяют с сигналом обратной связи УСКОГ на соединении 216. Погрешность или разностный сигнал, обеспечиваемый соединением 216, используется затем контроллером 207 внутреннего контура для корректирования команды регулирования расхода топлива таким образом, чтобы фактическое ВТО внутри двигателя 210 приближалось к требуемому ВТО. Датчики 233 и 237 НСКОГ обеспечивают сигналы обратной связи НСКОГ₁ и НСКОГ₂ соответственно для контроллера 205 внешнего контура. Сигналы обратной связи НСКОГ могут быть использованы для корректирования опорного сигнала УСКОГ или опорного сигнала воздушно-топливного отношения, подаваемого на контроллер 207 внутреннего контура через соединение 216.

С помощью двух датчиков НСКОГ можно реализовать несколько способов обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси, при котором возникает зонированный поток отработавших газов. Конкретно, способы, раскрытые ниже в настоящей заявке, содержат индикацию дисбаланса цилиндра путем сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала ниже по потоку от каталитического нейтрализатора, выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для управления во внешнем контуре и последовательное корректирование подачи топлива для отдельных цилиндров с целью индикации цилиндра, в котором присутствует дисбаланс.

В одном из примеров сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление соотношения обоих сигналов НСКОГ, например, НСКОГ₁/НСКОГ₂. В случае равномерного потока отработавших газов сигналы НСКОГ будут идентичными, и их соотношение будет равно единице. Любая неравномерность в потоке отработавших газов приведет к расхождению между сигналами НСКОГ, при этом их соотношение станет больше или меньше единицы. Поэтому в некоторых вариантах осуществления контроллер 205 внешнего контура вычисляет соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ и использует результат при генерации опорного сигнала воздушно-топливного отношения. Например, соотношение НСКОГ, большее единицы, указывает на то, что по меньшей мере один из цилиндров имеет дисбаланс топливно-воздушной смеси, богатой или бедной относительно стехиометрического уровня. Затем контроллер 205 внешнего контура может определить, какой из сигналов НСКОГ, НСКОГ₁ или НСКОГ₂, проявляет большую активность и вследствие этого является более характерным для выявленного дисбаланса. Более характерный сигнал НСКОГ может затем использоваться для генерации команды воздушно-топливного отношения. Однако в некоторых примерах для генерации команды воздушно-топливного отношения можно использовать средневзвешенное значение нескольких сигналов НСКОГ. Кроме того, соотношение сигналов НСКОГ может указывать направление дисбаланса - обогащение или обеднение смеси - для конкретного цилиндра. Например, соотношение НСКОГ, большее единицы, может соответствовать первому цилиндру с дисбалансом при богатой смеси или второму цилиндру с дисбалансом при бедной смеси. В связи с этим первому цилиндру может быть дана команда первого воздушно-топливного отношения внесения поправки на дисбаланс при богатой смеси; если эта команда первого воздушно-топливного отношения исправляет дисбаланс (например, возвращает соотношение к единице), то первый цилиндр может быть идентифицирован как неисправный. Если эта команда первого воздушно-топливного отношения не исправляет дисбаланс, возвращая соотношение к единице, второму цилиндру может быть дана команда второго воздушно-топливного отношения для внесения поправки на дисбаланс при бедной смеси; если эта команда второго воздушно-топливного отношения исправляет дисбаланс, возвращая соотношение к единице, то второй цилиндр может быть идентифицирован как неисправный. Следует отметить, что соотношение сигналов НСКОГ может быть вычислено с помощью показаний датчика НСКОГ, считываемых одновременно, чтобы эти показания были выровненными по времени или мгновенными. Кроме того, такое соотношение сигналов НСКОГ может непрерывно вычисляться для обеспечения системы 214 управления каталитическим нейтрализатором актуальным сигналом обратной связи. Способ обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси с помощью соотношения сигналов НСКОГ раскрыт далее в настоящей заявке со ссылкой на ФИГ. 3.

В другом примере сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление разности обоих сигналов НСКОГ, например, НСКОГ₁-НСКОГ₂. В случае равномерного потока отработавших газов сигналы НСКОГ будут идентичными, и их разность будет равна нулю. Любая неравномерность в потоке отработавших газов приведет к расхождению между сигналами НСКОГ, при этом их разность станет больше или меньше нуля. Поэтому в некоторых вариантах осуществления контроллер 205 внешнего контура может вычислять разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ и использовать результат при генерации опорного сигнала воздушно-топливного отношения. Например, разность НСКОГ, большая нуля, указывает на то, что по меньшей мере один из цилиндров имеет дисбаланс топливно-воздушной смеси, богатой или бедной относительно стехиометрического уровня. Затем контроллер 205 внешнего контура может определить, какой из сигналов НСКОГ, НСКОГ₁ или НСКОГ₂, проявляет большую активность и вследствие этого является более характерным для выявленного дисбаланса. Более характерный сигнал НСКОГ может затем быть использован для генерации команды воздушно-топливного отношения. Однако в некоторых примерах для генерации команды воздушно-топливного отношения можно использовать средневзвешенное значение нескольких сигналов НСКОГ. Кроме того, разность сигналов НСКОГ может указывать направление дисбаланса, обогащение или обеднение смеси, для конкретного цилиндра. Например, разность НСКОГ, большая нуля, может соответствовать первому цилиндру с дисбалансом при богатой смеси или второму цилиндру с дисбалансом при бедной смеси. В связи с этим первому цилиндру может быть дана команда первого воздушно-топливного отношения для внесения поправки на дисбаланс при богатой смеси; если эта команда первого воздушно-топливного отношения исправляет дисбаланс (например, возвращает разность к нулю), то первый цилиндр может быть идентифицирован как неисправный. Если эта команда первого воздушно-топливного отношения не исправляет дисбаланс, возвращая разность к нулю, второму цилиндру может быть дана команда второго воздушно-топливного отношения для внесения поправки на дисбаланс при бедной смеси; если эта команда второго воздушно-топливного отношения исправляет дисбаланс, возвращая разность к нулю, то второй цилиндр может быть идентифицирован как неисправный. Следует отметить, что разность сигналов НСКОГ может быть вычислена с помощью показаний датчика НСКОГ, считываемых одновременно, чтобы эти показания были выровненными по времени или мгновенными. Кроме того, такая разность сигналов НСКОГ может непрерывно вычисляться для обеспечения системы 214 управления каталитическим нейтрализатором актуальным сигналом обратной связи. Способ обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси с помощью разности сигналов НСКОГ раскрыт далее в настоящей заявке со ссылкой на ФИГ. 4.

На ФИГ. 3 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа 300 обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси с помощью сдвоенной системы НСКОГ в соответствии с настоящим описанием. Конкретно, способ 300 относится к использованию соотношения сигналов НСКОГ для обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси, связанного с конкретным цилиндром. Способ 300 будет раскрыт в настоящей заявке со ссылкой на компоненты и системы, представленные на ФИГ. 1 и 2, хотя следует понимать, что данный способ может применяться и к другим системам без отступления от объема раскрытия настоящего изобретения. Способ 300 может быть осуществлен с помощью контроллера 12 и сохранен в ПЗУ в виде исполняемых команд.

Выполнение способа 300 может быть начато на шаге 305. На шаге 305 способ 300 может содержать оценку условий эксплуатации. Условия эксплуатации могут включать в себя, помимо прочего, рабочее состояние двигателя, воздушно-топливное отношение горючей смеси, данные датчика НСКОГ₁, данные датчика НСКОГ₂, температуру хладагента двигателя, температуру каталитического нейтрализатора и т.д. Условия эксплуатации могут быть измерены одним или несколькими датчиками, подключенными к контроллеру 12, либо оценены или выведены на основе имеющихся данных.

Выполнение продолжается на шаге 310, где способ 300 может содержать вычисление соотношения сигналов обратной связи НСКОГ, например, НСКОГ₁/НСКОГ₂. Соотношение сигналов НСКОГ₁/НСКОГ₂ может затем быть подвержено фильтрации для улучшения отношения «сигнал-шум» соотношения сигналов. Затем выполнение способа 300 может быть продолжено на шаге 315.

На шаге 315 способ 300 может включать в себя проверку, является ли соотношение сигналов НСКОГ большим или равным единице. Соотношение сигналов НСКОГ равно единице, если сигналы НСКОГ идентичны, что указывает на равномерный, не зонированный поток. Напряжение датчика НСКОГ может находиться в диапазоне от 0 до 1 вольта. Таким образом, если соотношение сигналов НСКОГ₁/НСКОГ₂ больше единицы, сигнал НСКОГ₁ меньше, чем НСКОГ₂. Если соотношение сигналов НСКОГ₁/НСКОГ₂ меньше единицы, сигнал НСКОГ₁ больше, чем НСКОГ₂.

Если соотношение сигналов НСКОГ меньше единицы, выполнение способа 300 продолжается на шаге 320. На шаге 320 способ 300 может включать в себя проверку, является ли соотношение сигналов НСКОГ меньшим или равным пороговому значению, например, порогу₁. Порог₁ может устанавливать для соотношения сигналов НСКОГ такое пороговое значение, что если это соотношение больше порога, то оно равно приблизительно единице. При этом способ является устойчивым для небольших, кратковременных изменений в потоке отработавших газов, не вызванных дисбалансом цилиндра. Например, порог₁ может быть равным 0,9, в результате чего соотношение 0,95 можно рассматривать как достаточно близкое к единице, чтобы не принимать его во внимание, тогда как соотношение 0,9 может указывать на дисбаланс топливно-воздушной смеси. В других примерах порог₁ может быть не равным 0,9, но быть равным какому-то другому значению, большему или меньшему, чем 0,9. В некоторых примерах порог₁ может быть основан на уставке напряжения НСКОГ в связи с тем, что другая уставка может допускать большее или меньшее отклонение показаний датчика НСКОГ. Если соотношение больше, чем порог₁, выполнение способа 300 продолжается на шаге 325.

На шаге 325 способ 300 может включать в себя поддержание условий эксплуатации, оцениваемых на шаге 305. Поддержание условий эксплуатации может дополнительно включать в себя использование НСКОГ₁, НСКОГ₂ или их комбинации в качестве сигнала обратной связи для контроллера 205 внешнего контура. После этого выполнение способа 300 можно закончить. Возвращаясь к шагу 320, отметим, что если соотношение меньше или равно порогу, выполнение способа 300 может быть продолжено на шаге 330.

На шаге 330 способ 300 может включать в себя использование взвешенного сигнала НСКОГ, арбитрируемого с приоритетом, отдаваемым заданному сигналу НСКОГ. В общем случае управление с обратной связью для контроллера 205 внешнего контура следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ с большей активностью. Поскольку соотношение сигналов НСКОГ₁/НСКОГ₂ меньше или равно порогу₁, управление следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ₁. Таким образом, в некоторых примерах сигнал, используемый для управления во внешнем контуре с обратной связью, может содержать средневзвешенное значение сигналов НСКОГ₁ и НСКОГ₂ с весовым приоритетом сигнала НСКОГ₁. В других примерах сигнал НСКОГ₁ может быть использован один для обеспечения обратной связи во внешнем контуре, при этом сигнал НСКОГ₂ исключается, т.е. сигнал управления с обратной связью полностью взвешивается с приоритетом на сигнал НСКОГ₁. Учитывая погрешность, основанную на взвешенном сигнале НСКОГ и заданном опорном сигнале НСКОГ, контроллер 205 внешнего контура выдает соответствующий опорный сигнал УСКОГ или опорный сигнал воздушно-топливного отношения контроллеру 207 внутреннего контура. Затем выполнение способа 300 может быть продолжено на шаге 335.

На шаге 335 способ 300 может включать в себя манипулирование длительностью импульса форсунки для каждого цилиндра для НСКОГ, связанного с данным блоком, пока соотношение не будет равно приблизительно единице. Например, если в блоке цилиндров, связанных со сдвоенными датчиками НСКОГ, имеются два цилиндра, и на шаге 320 определено, что по меньшей мере один из них имеет дисбаланс топливно-воздушной смеси, то контроллер 207 внутреннего контура последовательно выдает команды скорректированной длительности импульса топливной форсунки на топливную форсунку, связанную с каждым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива в первый цилиндр, соотношение сигналов НСКОГ пересчитывают. Если это соотношение теперь равно приблизительно единице, а именно, находится в пределах диапазона единичных значений порога, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим первым цилиндром. Если это соотношение не равно приблизительно единице, дисбаланс топливно-воздушной смеси не связан с этим первым цилиндром, и команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки выдают на топливную форсунку, связанную со вторым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива во второй цилиндр, соотношение сигналов НСКОГ пересчитывается. В некоторых примерах соотношение сигналов НСКОГ пересчитывается непрерывно и мгновенно. Если это соотношение теперь равно приблизительно единице, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим вторым цилиндром. В некоторых примерах контроллер 207 внутреннего контура может выдавать команду нескорректированной длительности импульса топливной форсунки на второй цилиндр, выдавая команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки на первый цилиндр, и наоборот. Таким путем дисбаланс топливно-воздушной смеси может быть связан с соответствующим цилиндром. Пример, рассмотренный выше, относится только к двум цилиндрам, хотя в других примерах может также использоваться любое количество цилиндров, отличное от двух.

Выполнение продолжается на шаге 340, где способ 300 может содержать присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает соотношение, равное приблизительно единице. Присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает соотношение, равное приблизительно единице, может включать в себя, например, сохранения события «неисправность» в ПЗУ контроллера 12, чтобы можно было контролировать повторяющиеся неисправности. Если в конкретном цилиндре имеют место повторяющиеся неисправности дисбаланса топливно-воздушной смеси, контроллер 12 может осуществлять индикацию неисправности, связанного с конкретным цилиндром. Индикация такой неисправности может содержать активацию сигнальную лампочку неисправности (СЛН), генерирующей диагностический код, указывающий на неисправность конкретного цилиндра и т.п.После этого выполнение способа 300 можно закончить.

Возвращаясь к шагу 315, отметим, что если соотношение сигналов НСКОГ больше или равно единице, выполнение способа 300 может быть продолжено на шаге 345. На шаге 345 способ 300 может включать в себя проверку, является ли соотношение сигналов НСКОГ большим или равным пороговому значению, например, порогу2. Порог2 может устанавливать для соотношения сигналов НСКОГ такое пороговое значение, что если это соотношение меньше порога, то оно равно приблизительно единице. При этом способ является устойчивым для небольших, кратковременных изменений в потоке отработавших газов, не вызванных дисбалансом цилиндра. Например, порог2 может быть равным 1,1, в результате чего соотношение 1,05 можно рассматривать как достаточно близкое к единице, чтобы не пренебречь им, тогда как соотношение 1,1 может указывать на дисбаланс топливно-воздушной смеси. В других примерах порог2 может быть не равным 1,1, а быть равным некоторому другому значению, большему или меньшему, чем 1,1. В некоторых примерах порог2 может быть основан на уставке напряжения НСКОГ в связи с тем, что другая уставка может допускать большее или меньшее отклонение показаний датчика НСКОГ. Если соотношение меньше, чем порог2, выполнение способа 300 продолжают на шаге 350.

На шаге 350 способ 300 может включать в себя поддержание условий эксплуатации, оцениваемых на шаге 305. После этого выполнение способа 300 можно закончить. Возвращаясь к шагу 345, отметим, что если соотношение сигналов НСКОГ больше или равно порогу2, выполнение способа 300 может быть продолжено на шаге 355.

На шаге 355 способ 300 может включать в себя использование взвешенного сигнала НСКОГ, арбитрируемого с приоритетом, отдаваемым заданному сигналу НСКОГ. В общем случае, управление с обратной связью для контроллера 205 внешнего контура следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ с большей активностью. Поскольку соотношение сигналов НСКОГ₁/НСКОГ₂ больше или равно порогу₂, управление следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ₂. Таким образом, в некоторых примерах сигнал, используемый для управления во внешнем контуре с обратной связью, может содержать средневзвешенное значение сигналов НСКОГ₁ и НСКОГ₂ с весовым приоритетом сигнала НСКОГ₂. В других примерах сигнал НСКОГ₂ может быть использован один для обеспечения обратной связи во внешнем контуре, при этом сигнал НСКОГ₁ исключают, т.е. сигнал управления с обратной связью полностью взвешивается с приоритетом на сигнал НСКОГ₂. Учитывая погрешность, основанную на взвешенном сигнале НСКОГ и заданном опорном сигнале НСКОГ, контроллер 205 внешнего контура выдает соответствующий опорный сигнал УСКОГ или опорный сигнал воздушно-топливного отношения контроллеру 207 внутреннего контура. Затем выполнение способа 300 может быть продолжено на шаге 360.

На шаге 360 способ 300 может включать в себя манипулирование длительностью импульса форсунки для каждого цилиндра для НСКОГ, связанного с данным блоком, пока соотношение сигналов НСКОГ не будет равно приблизительно единице. Например, если в блоке цилиндров, связанных со сдвоенными датчиками НСКОГ, имеются два цилиндра, и на шаге 320 определено, что по меньшей мере один из них имеет дисбаланс топливно-воздушной смеси, то контроллер 207 внутреннего контура последовательно выдает команды скорректированной длительности импульса топливной форсунки на топливную форсунку, связанную с каждым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива в первый цилиндр, соотношение сигналов НСКОГ пересчитывают. Если это соотношение теперь равно приблизительно единице, а именно, находится в пределах диапазона единичных значений порога, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим первым цилиндром. Если это соотношение не равно приблизительно единице, дисбаланс топливно-воздушной смеси не связан с этим первым цилиндром, и команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки выдают на топливную форсунку, связанную со вторым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива во второй цилиндр соотношение сигналов НСКОГ пересчитывают. Если это соотношение теперь равно приблизительно единице, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим вторым цилиндром. В некоторых примерах контроллер 207 внутреннего контура может выдавать команду нескорректированной длительности импульса топливной форсунки на второй цилиндр, выдавая команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки на первый цилиндр, и наоборот. Таким путем дисбаланс топливно-воздушной смеси может быть связан с соответствующим цилиндром. Пример, рассмотренный выше, относится только к двум цилиндрам, хотя в других примерах может также использоваться любое количество цилиндров, отличное от двух.

Выполнение продолжают на шаге 365, где способ 300 может содержать присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает соотношение, равное приблизительно единице. Присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает соотношение, равное приблизительно единице, может включать в себя, например, сохранение события «неисправность» в ПЗУ контроллера 12, чтобы можно было контролировать повторяющиеся неисправности. Если в конкретном цилиндре имеют место повторяющиеся неисправности дисбаланса топливно-воздушной смеси, контроллер 12 может осуществлять индикацию неисправности, связанной с конкретным цилиндром. Индикация такой неисправности может содержать активацию сигнальной лампочки неисправности (СЛН), генерирующей диагностический код, указывающий на неисправность конкретного цилиндра и т.п.После этого выполнение способа 300 можно закончить.

На ФИГ. 4 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа 400 обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси с помощью сдвоенной системы НСКОГ в соответствии с настоящим описанием. Конкретно, способ 400 относится к использованию разности сигналов НСКОГ для обнаружения и уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси, связанного с конкретным цилиндром. Способ 400 будет раскрыт в настоящей заявке со ссылкой на компоненты и системы, представленные на ФИГ. 1 и 2, хотя следует понимать, что данный способ можно применять и к другим системам без отступления от объема раскрытия настоящего изобретения. Способ 400 может быть осуществлен с помощью контроллера 12 и сохранен в ПЗУ в виде исполняемых команд.

Выполнение способа 400 может быть начато на шаге 405. На шаге 405 способ 400 может содержать оценку условий эксплуатации. Условия эксплуатации могут включать в себя, помимо прочего, рабочее состояние двигателя, воздушно-топливное отношение горючей смеси, данные датчика НСКОГ₁, данные датчика НСКОГ₂, температуру хладагента двигателя, температуру катилитического нейтрализатора и т.д. Условия эксплуатации могут быть измерены одним или несколькими датчиками, подключенными к контроллеру 12, либо оценены или выведены на основе имеющихся данных.

Выполнение продолжают на шаге 410, где способ 400 может содержать вычисление разности сигналов обратной связи НСКОГ, например, НСКОГ₁-НСКОГ₂. Разность сигналов НСКОГ₁/НСКОГ₂ может затем быть подвержена фильтрации для улучшения отношения «сигнал-шум» соотношения сигналов. Затем выполнение способа 400 может быть продолжено на шаге 415.

На шаге 415 способ 400 может включать в себя проверку, является ли разность сигналов НСКОГ большей нуля. Разность сигналов НСКОГ равна нулю, если сигналы НСКОГ идентичны, что указывает на равномерный, не зонированный поток. Если разность сигналов НСКОГ₁-НСКОГ₂ больше нуля, значение НСКОГ₁ больше, чем значение НСКОГ₂. Если разность сигналов НСКОГ₁-НСКОГ₂ меньше нуля, значение НСКОГ₁ меньше, чем значение НСКОГ₂.

Если разность сигналов НСКОГ меньше нуля, выполнение способа 400 продолжают на шаге 420. На шаге 420 способ 400 может включать в себя проверку, является ли разность сигналов НСКОГ меньшей или равной пороговому значению, например, порогу₁. Порог₁ может устанавливать для разности сигналов НСКОГ такое пороговое значение, что если эта разность больше порога, то она равна приблизительно нулю. При этом способ является устойчивым для небольших кратковременных изменений в потоке отработавших газов, не вызванных дисбалансом цилиндра. Например, порог₁ может быть равным -0,1, в результате чего разность -0,05 можно рассматривать как достаточно близкую к нулю, чтобы не принимать ее во внимание, тогда как разность -0,1 может указывать на дисбаланс топливно-воздушной смеси. В других примерах порог₁ может быть не равным -0,1, а быть равным какому-то другому значению, большему или меньшему, чем -0,1. В некоторых примерах порог₁ может быть основан на уставке напряжения НСКОГ в связи с тем, что другая уставка может допускать большее или меньшее отклонение показаний датчика НСКОГ. Если разность больше, чем порог,, выполнение способа 400 продолжают на шаге 425.

На шаге 425 способ 400 может включать в себя поддержание условий эксплуатации, например, условий эксплуатации, оцениваемых на шаге 405. При этом дисбаланс не выявляют, если разность находится в пределах значений порога, близких к нулю. После этого выполнение способа 400 можно закончить. Если разность меньше или равна порогу,, выполнение способа 400 может быть продолжено на шаге 430.

На шаге 430 способ 400 может включать в себя использование взвешенного сигнала НСКОГ, арбитрируемого с приоритетом, отдаваемым заданному сигналу НСКОГ. В общем случае управление с обратной связью для контроллера 205 внешнего контура следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ с большей активностью. Поскольку разность сигналов НСКОГ₁-НСКОГ₂ меньше или равна порогу₁, управление следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ₁. Таким образом, в некоторых примерах сигнал, используемый для управления во внешнем контуре с обратной связью, может содержать средневзвешенное значение сигналов НСКОГ₁ и НСКОГ₂ с весовым приоритетом сигнала НСКОГ₁. В других примерах сигнал НСКОГ₁ может быть использован один для обеспечения обратной связи во внешнем контуре, при этом сигнал НСКОГ₂ исключают, т.е. сигнал управления с обратной связью полностью взвешивается с ориентацией на сигнал НСКОГ₁. Учитывая погрешность, основанную на взвешенном сигнале НСКОГ и заданном опорном сигнале НСКОГ, контроллер 205 внешнего контура выдает соответствующий опорный сигнал УСКОГ или опорный сигнал воздушно-топливного отношения контроллеру 207 внутреннего контура. Затем выполнение способа 400 может быть продолжено на шаге 435.

На шаге 435 способ 400 может включать в себя манипулирование длительностью импульса форсунки для каждого цилиндра для НСКОГ, связанного с данным блоком, пока разность сигналов НСКОГ не будет равна приблизительно нулю. Например, если в блоке цилиндров, связанных со сдвоенными датчиками НСКОГ, имеются два цилиндра, и на шаге 420 определено, что по меньшей мере один из них имеет дисбаланс топливно-воздушной смеси, то контроллер 207 внутреннего контура последовательно выдает команды скорректированной длительности импульса топливной форсунки на топливную форсунку, связанную с каждым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива в первый цилиндр, разность сигналов НСКОГ пересчитывают. Если эта разность теперь равна приблизительно нулю, а именно, находится в пределах диапазона нулевых значений порога, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим первым цилиндром. Если эта разность не равна приблизительно нулю, дисбаланс топливно-воздушной смеси не связан с этим первым цилиндром, и команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки выдают на топливную форсунку, связанную со вторым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива во второй цилиндр разность сигналов НСКОГ пересчитывают. Если эта разность теперь равна приблизительно нулю, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим вторым цилиндром. В некоторых примерах контроллер 207 внутреннего контура может выдавать команду нескорректированной длительности импульса топливной форсунки на второй цилиндр, выдавая команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки на первый цилиндр, и наоборот. Таким путем дисбаланс топливно-воздушной смеси, характерный для того или иного цилиндра, может быть обнаружен и связан с соответствующим цилиндром. Пример, рассмотренный выше, относится только к двум цилиндрам, хотя в других примерах может также быть использовано любое количество цилиндров, отличное от двух.

Выполнение продолжается на шаге 440, где способ 400 может содержать присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает соотношение, равное приблизительно нулю. Присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает разность, равную приблизительно нулю, может включать в себя, например, сохранения события «неисправность» в ПЗУ контроллера 12, чтобы можно было контролировать повторяющиеся неисправности. Если в конкретном цилиндре имеют место повторяющиеся неисправности дисбаланса воздушно-топливного отношения, контроллер 12 может осуществлять индикацию неисправности, связанной с конкретным цилиндром. Индикация такой неисправности может содержать активацию сигнальной лампочки неисправности (СЛН), генерирующей диагностический код, указывающий на неисправность конкретного цилиндра и т.п. После этого выполнение способа 400 можно закончить.

Возвращаясь к шагу 415, отметим, что если разность сигналов НСКОГ больше или равна нулю, выполнение способа 400 может быть продолжено на шаге 445. На шаге 445 способ 400 может включать в себя проверку, является ли разность сигналов НСКОГ большей или равной пороговому значению, например, порогу2- Порог2 может устанавливать для разности сигналов НСКОГ такое пороговое значение, что если эта разность меньше порога, то она равна приблизительно нулю. При этом способ является устойчивым для небольших кратковременных изменений процессах в потоке отработавших газов, не вызванных дисбалансом цилиндра. Например, порог2 может быть равным 0,1, в результате чего разность 0,05 можно рассматривать как достаточно близкую к нулю, чтобы пренебречь ей, тогда как разность 0,1 может указывать на дисбаланс топливно-воздушной смеси. В других примерах порог₂ может быть не равным 0,1, а быть равным какому-то другому значению, большему или меньшему, чем 0,1. В некоторых примерах порог₂ может быть основан на уставке напряжения НСКОГ в связи с тем, что другая уставка может допускать большее или меньшее отклонение показаний датчика НСКОГ. Если разность меньше, чем порог₂, выполнение способа 400 быть продолжено на шаге 450.

На шаге 450 способ 400 может включать в себя поддержание условий эксплуатации, оцениваемых на шаге 405. При этом дисбаланс не выявляют, если разность находится в пределах близких к нулю значений порога. После этого выполнение способа 400 можно закончить. Если разность больше или равна порогу2, выполнение способа 400 может быть продолжено на шаге 455.

На шаге 455 способ 400 может включать в себя использование взвешенного сигнала НСКОГ, арбитрируемого с приоритетом, отдаваемым заданному сигналу НСКОГ. В общем случае управление с обратной связью для контроллера 205 внешнего контура следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ с большей активностью. Поскольку разность сигналов НСКОГ₁-НСКОГ₂ больше или равна порогу₂, управление следует взвешивать с приоритетом, отдаваемым сигналу НСКОГ₁. Таким образом, в некоторых примерах сигнал, используемый для управления во внешнем контуре с обратной связью, может содержать средневзвешенное значение сигналов НСКОГ₁ и НСКОГ₂ с весовым приоритетом сигнала НСКОГ₁. В других примерах сигнал НСКОГ₁ может быть использован один для обеспечения обратной связи во внешнем контуре, при этом сигнал НСКОГ₂ исключают, т.е. сигнал управления с обратной связью полностью взвешивают с приоритетом на сигнал НСКОГ₁. Учитывая погрешность, основанную на взвешенном сигнале НСКОГ и заданном опорном сигнале НСКОГ, контроллер 205 внешнего контура выдает соответствующий опорный сигнал УСКОГ или опорный сигнал воздушно-топливного отношения контроллеру 207 внутреннего контура. Затем выполнение способа 400 может быть продолжено на шаге 460.

На шаге 460 способ 400 может включать в себя манипулирование длительностью импульса форсунки для каждого цилиндра для НСКОГ, связанного с данным блоком, пока разность сигналов равна приблизительно нулю. Например, если в блоке цилиндров, связанных со сдвоенными датчиками НСКОГ, имеются два цилиндра, и на шаге 420 определено, что по меньшей мере один из них имеет дисбаланс топливно-воздушной смеси, то контроллер 207 внутреннего контура последовательно выдает команды скорректированной длительности импульса топливной форсунки на топливную форсунку, связанную с каждым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива в первый цилиндр, разность сигналов НСКОГ пересчитывают. Если эта разность теперь равна приблизительно нулю, а именно, находится в пределах диапазона нулевых значений порога, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим первым цилиндром. Если эта разность не равна приблизительно нулю, дисбаланс топливно-воздушной смеси не связан с этим первым цилиндром, и команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки выдают на топливную форсунку, связанную со вторым цилиндром. После впрыскивания скорректированного количества топлива во второй цилиндр разность сигналов НСКОГ пересчитывают. Если эта разность теперь равна приблизительно нулю, дисбаланс топливно-воздушной смеси связан с этим вторым цилиндром. В некоторых примерах контроллер 207 внутреннего контура может выдавать команду нескорректированной длительности импульса топливной форсунки на второй цилиндр, выдавая команду скорректированной длительности импульса топливной форсунки на первый цилиндр, и наоборот. Таким путем дисбаланс топливно-воздушной смеси может быть связан с соответствующим цилиндром. Пример, рассмотренный выше, относится только к двум цилиндрам, хотя в других примерах может также быть использовано любое количество цилиндров, отличное от двух.

На шаге 465 способ 400 может содержать присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает разность, равную приблизительно нулю. Присвоение состояния неисправности цилиндру, который возвращает разность, равную приблизительно нулю, может включать в себя, например, сохранение события «неисправность» в ПЗУ контроллера 12, чтобы можно было контролировать повторяющиеся неисправности. Если в конкретном цилиндре имеют место повторяющиеся неисправности дисбаланса топливно-воздушной смеси, контроллер 12 может осуществлять индикацию неисправности, связанной с конкретным цилиндром. Индикация такой неисправности может содержать активацию сигнальной лампочки неисправности (СЛН), генерирующей диагностический код, указывающий на неисправность конкретного цилиндра и т.п.После этого выполнение способа 400 можно закончить.

На ФИГ. 5 показан набор графиков 500, иллюстрирующих примеры данных для автомобиля без дисбаланса топливно-воздушной смеси. Набор графиков 500 включает в себя измерения напряжений НСКОГ для сдвоенной системы НСКОГ, как здесь было описано, а также соотношение и разность напряжений НСКОГ, как здесь было описано в соответствии со ссылкой на ФИГ. 3 и 4. Конкретно, на графике 511 представлена уставка напряжения НСКОГ в зависимости от времени; на графике 513 представлено напряжение НСКОГ₁ в зависимости от времени; на графике 523 представлено напряжение НСКОГ₂ в зависимости от времени; на графике 531 представлено отфильтрованное соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ в зависимости от времени; и на графике 541 представлена отфильтрованная разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ в зависимости от времени.

Графики 500 демонстрируют базовые характеристики системы и способов. Как показано на графиках 513 и 523, сигналы НСКОГ почти идентичны по форме и амплитуде. Таким образом, соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ равно единице (в пределах диапазона пороговых значений), как изображено на графике 531, а разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ равна нулю (в пределах диапазона пороговых значений), как изображено на графике 541.

На ФИГ. 6 показан набор графиков 600, иллюстрирующих примеры данных для автомобиля с дисбалансом при богатой топливно-воздушной смеси. Дисбаланс при богатой топливно-воздушной смеси вызывают на конкретном цилиндре 230, чтобы продемонстрировать эффективность способов, представленных на ФИГ. 3 и 4. Набор графиков 600 включает в себя измерения напряжений НСКОГ для сдвоенной системы НСКОГ, как здесь было описано, представленных графически в зависимости от времени.

Конкретно, на графике 611 представлена уставка напряжения НСКОГ в зависимости от времени; на графике 613 представлено напряжение НСКОГ₁ в зависимости от времени; и на графике 623 представлено напряжение НСКОГ₂ в зависимости от времени. Кроме того, на графиках 631, 633, 635 и 637 представлено отфильтрованное соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ в зависимости от времени, где, конкретно: график 631 соответствует отсутствию дисбаланса топливно-воздушной смеси; график 643 соответствует дисбалансу цилиндра при 10% богатой топливно-воздушной смеси; график 645 соответствует дисбалансу цилиндра при 15% богатой топливно-воздушной смеси; и график 637 соответствует дисбалансу цилиндра при 20% богатой топливно-воздушной смеси. Далее, на графиках 641, 643, 645 и 647 представлена отфильтрованная разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ в зависимости от времени, где, конкретно: график 641 соответствует отсутствию дисбаланса топливно-воздушной смеси; график 643 соответствует дисбалансу цилиндра при 10% богатой топливно-воздушной смеси; график 645 соответствует дисбалансу цилиндра при 15% богатой топливно-воздушной смеси; и график 647 соответствует дисбалансу цилиндра при 20% богатой топливно-воздушной смеси.

Следует отметить, что уставка напряжения НСКОГ, показанная на графике 611, эквивалентна уставке напряжения НСКОГ, показанной на графике 511 на ФИГ. 5. Аналогичным образом, графики 631 и 641 соотношения и разности базовых сигналов НСКОГ эквивалентны графикам 531 и 541 на ФИГ. 5. Такие графики приведены, чтобы подчеркнуть разное поведение системы в случае дисбаланса при богатой топливно-воздушной смеси.

В случае вызванного дисбаланса при 10, 15 и 20% богатой топливно-воздушной смеси сигналы НСКОГ больше не являются аналогичными по форме и амплитуде, как показано на графиках 613 и 623. Соотношение и разность НСКОГ₁ и НСКОГ₂ значительно отличаются от случая отсутствия неисправности, показанного графиками 631 и 641 и описанного выше со ссылкой на ФИГ. 5. Как показано на графиках 633, 635 и 637, соотношение сигналов НСКОГ имеет значение, большее единицы. Как показано на графиках 643, 645 и 647, разность сигналов НСКОГ имеет значение, большее нуля. Это различие можно использовать как подтверждение того, что дисбаланс топливно-воздушной смеси существует, кроме того, оно дополнительно указывает, какой из датчиков НСКОГ следует использовать для управления. В общем случае, сигнал управления следует взвешивать с приоритетом на сигнал НСКОГ с большей активностью. В этих примерах сигнал НСКОГ₂ может быть предпочтительнее для управления вследствие активности переключения, делающего состав смеси богатым или бедным относительно стехиометрического уровня, показанного графиком 623. При более характерном сигнале, таком как сигнал НСКОГ₂, обратная связь, охватывающая контроллер 205 внешнего контура, может быть более характерной для выбросов из выхлопной трубы, тем самым позволяя системе управления более эффективно регулировать суммарные выбросы из выхлопной трубы и, в конечном счете, допуская увеличение пороговых уровней неисправности.

На ФИГ. 7 показан набор графиков 700, иллюстрирующих примеры данных для автомобиля с дисбалансом при бедной топливно-воздушной смеси. Дисбаланс при бедной топливно-воздушной смеси вызывают на конкретном цилиндре 230, чтобы продемонстрировать эффективность способов, представленных на ФИГ. 3 и 4. Набор графиков 700 включает в себя измерения напряжений НСКОГ для сдвоенной системы НСКОГ, как здесь было описано, представленных графически в зависимости от времени. Конкретно, на графике 711 представлена уставка напряжения НСКОГ в зависимости от времени; на графике 713 представлено напряжение НСКОГ₁ в зависимости от времени; на графике 723 представлено напряжение НСКОГ₂ в зависимости от времени; на графике 731 представлено отфильтрованное соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ в зависимости от времени при отсутствии неисправности; на графике 733 представлено отфильтрованное соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ в зависимости от времени для дисбаланса при 15% бедной топливно-воздушной смеси; на графике 741 представлена отфильтрованная разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ в зависимости от времени при отсутствии неисправности; и на графике 743 представлена отфильтрованная разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ в зависимости от времени для дисбаланса при 15% бедной топливно-воздушной смеси.

Следует отметить, что уставка напряжения НСКОГ, показанная на графике 711, эквивалентна уставке напряжения НСКОГ, показанной на графике 511 на ФИГ. 5. Аналогичным образом, графики 731 и 741 соотношения и разности НСКОГ эквивалентны графикам 531 и 541 на ФИГ. 5. Такие графики приведены, чтобы подчеркнуть разное поведение системы в случае дисбаланса при бедной топливно-воздушной смеси.

В случае вызванного дисбаланса при 15% бедной топливно-воздушной смеси сигналы НСКОГ больше не являются аналогичными по форме и амплитуде по сравнению с базовыми характеристиками (графики 731 и 741). Однако соотношение НСКОГ₁/НСКОГ₂ теперь имеет значение, меньшее единицы, а разность НСКОГ₁-НСКОГ₂ - значение, меньшее нуля, как показано графиками 733 и 743, что представляет собой противоположный результат по сравнению с вариантами дисбаланса при богатой смеси, изображенными на ФИГ. 6. В этом примере сигнал НСКОГ₁ может быть идеальным для управления каталитическим нейтрализатором вследствие высокой активности НСКОГ₁, показанной графиком 713.

Следует отметить, что каждый цилиндр может иметь иное соотношение (большее или меньшее единицы) и разность (положительную или отрицательную) для дисбаланса при богатой или бедной смеси. Например, первый цилиндр, согласно приведенному выше описанию, давал соотношение, большее единицы, и разность, большую нуля, для дисбаланса при богатой топливно-воздушной смеси, и соотношение, меньшее единицы, и разность, меньшую нуля, для дисбаланса при бедной топливно-воздушной смеси. Однако второй цилиндр может давать результаты, противоположные первому цилиндру. Например, второй цилиндр может давать соотношение, меньшее единицы, и разность, меньшую нуля, для дисбаланса при бедной топливно-воздушной смеси, и соотношение, большее единицы, и разность, большую нуля, для дисбаланса при бедной топливно-воздушной смеси. Таким образом, заданный результат может быть поставлен в соответствие с направлением неисправности, богатым или бедным составом смеси относительно стехиометрического уровня, на каждом цилиндре. Таким путем дисбаланс топливно-воздушной смеси можно уменьшить, манипулируя длительностью импульса форсунки цилиндра с целью создания богатой или смеси для указанного блока цилиндров. Когда разность или соотношение корректируют в обратном направлении с приведением к нулю или единице соответственно, цилиндр может быть определен в качестве неисправного и отрегулирован в соответствии с целевыми показателями выбросов.

Порог неисправности может быть установлен в соответствии с нормативным диапазоном корректировок длительности импульса форсунки. Если нормативный диапазон был исчерпан при корректировании длительности импульса форсунки с целью уменьшения дисбаланса топливно-воздушной смеси, происходит переход через порог и СЛН может быть активирована. Таким путем могут быть обнаружены и уменьшены неисправности, связанные с незначительным дисбалансом топливно-воздушной смеси, в то время как существенные неисправности, соответствующие более серьезным ухудшению параметров и неисправности, могут быть выведены на индикацию.

На ФИГ. 8 показан график 800, иллюстрирующий выбросы из выхлопной трубы при наличии дисбаланса при богатой топливно-воздушной смеси в первом цилиндре. Конкретно, на графике 800 показаны выбросы из выхлопной трубы при различных подходах к управлению. Как описано ниже в настоящей заявке, на графике 800 показано, что выбросы из выхлопной трубы значительно уменьшаются, когда управление передают соответствующему датчику НСКОГ.

Порог 811 представляет нормы по выбросам в атмосферу согласно стандарту США для транспортного средства, выделяющего очень мало отработавших газов (ULEV), при этом максимально допустимые выбросы NOx составляют 0,07 граммов на милю, а максимально допустимые выбросы СО - 2,1 грамма на милю. Порог 813 представляет пороговые уровни дисбаланса топливно-воздушной смеси, достигаемые способами настоящего изобретения, при этом максимально допустимые выбросы NOx составляют 0,105 граммов на милю, а максимально допустимые выбросы СО - 3,15 грамма на милю.

Ромб 815 представляет базовые выбросы из выхлопной трубы в отсутствие дисбаланса топливно-воздушной смеси. Кружки 821 и 823 представляют выбросы из выхлопной трубы для 10% богатой топливно-воздушной смеси, когда сигнал НСКОГ₂ используется для управления во внешнем контуре. Треугольник 831 представляет выбросы из выхлопной трубы для 15% богатой топливно-воздушной смеси, когда сигнал НСКОГ₂ используется для управления во внешнем контуре. Квадрат 835 представляет выбросы из выхлопной трубы для 20% богатой топливно-воздушной смеси, когда сигнал НСКОГ₂ используется для управления во внешнем контуре. В этом примере квадрат 835 определяет предельные значения порога 813. Шестиугольник 841 представляет выбросы из выхлопной трубы для 10% богатой топливно-воздушной смеси, когда сигнал НСКОГ₁ используется для управления во внешнем контуре. В этом примере третий датчик НСКОГ₃ был помещен дополнительно ниже по потоку от датчиков НСКОГ₁ и НСКОГ₂, там, где поток отработавших газов считался равномерным. Звездочка 850 представляет выбросы из выхлопной трубы для 10% богатой топливно-воздушной смеси, когда сигнал НСКОГ₃ используется для управления во внешнем контуре.

Как показано шестиугольником 841 и кружками 821 и 823, выбросы NOx значительно меньше, когда управление передано правильному сигналу НСКОГ. Для 10% богатой топливно-воздушной смеси выбросы NOx уменьшаются на 70%, когда управление передано от НСКОГ₁ к НСКОГ₂. Как показано звездочкой 850, выбросы из выхлопной трубы для 10% богатой топливно-воздушной смеси по-прежнему далеко за пределами порогового целевого показателя выбросов, когда сигнал НСКОГ₃ используется для управления: для 10% богатой топливно-воздушной смеси выбросы NOx уменьшаются на 60%, когда управление передано от НСКОГ₃ к НСКОГ₂. Таким образом, способ со сдвоенной системой НСКОГ, в которой два датчика НСКОГ симметрично расположены напротив друг друга, продемонстрировал свое преимущество над единственным датчиком НСКОГ, даже когда единственный датчик НСКОГ дополнительно расположен ниже по потоку в выхлопной трубе, где поток отработавших газов более равномерный.

Хотя системы и. способы, раскрытые выше, содержат два датчика НСКОГ, расположенные напротив друг друга в выхлопной трубе, в некоторых примерах более двух датчиков НСКОГ могут быть симметрично расположены напротив друг друга в выхлопной трубе. При наличии более двух датчиков НСКОГ соотношения и (или) разности сигналов от нескольких датчиков НСКОГ могут быть вычислены, чтобы использовать способы, раскрытые здесь со ссылкой на ФИГ. 3 и 4. Для системы с тремя датчиками НСКОГ, симметрично расположенными напротив друг друга в выхлопной трубе, например, описанные выше способы могут быть расширены, чтобы включать в себя вычисление разности между первым и вторым датчиками НСКОГ, разности между вторым и третьим датчиками НСКОГ, и разности между первым и третьим датчиками НСКОГ. Таким путем степень разрешения контроля отработавших газов может быть увеличена, при этом обнаружение и приведение в состояние неисправности конкретного цилиндра с дисбалансом можно выполнять быстрее.

Вычисляя разность или соотношение двух сигналов НСКОГ, можно обнаружить и уменьшить неравномерный поток отработавших газов, вызванный дисбалансом топливной смеси в цилиндре, где состав топливно-воздушной смеси в одном или нескольких цилиндрах отличается от других цилиндров вследствие неисправности конкретного цилиндра. Таким путем выбросы из выхлопной трубы можно поддерживать ниже регламентированных уровней выбросов.

В одном из вариантов осуществления способ обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, содержит шаги на которых осуществляют индикацию дисбаланса цилиндра с помощью контроллера, выполненного с возможностью сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах и определения, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала поперек плоскости, проходящей вдоль выпускного канала.. В некоторых примерах датчики содержания кислорода в отработавших газах содержат два нагреваемых датчика содержания кислорода в отработавших газах.

В одном примере сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление соотношения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах. Индикация дисбаланса цилиндра происходит, когда это соотношение оказывается за пределами диапазона пороговых значений, имеющего среднее значение, равное единице. Диапазон пороговых значений основан на уставке датчиков содержания кислорода в отработавших газах.

В одном примере определение, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, содержит корректирование длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры до тех пор, пока сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах не перестанет указывать на дисбаланс цилиндра.

В другом примере сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление разности выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах. Индикация дисбаланса цилиндра происходит, когда эта разность оказывается за пределами диапазона пороговых значений, имеющего среднее значение, равное нулю. Диапазон пороговых значений основан на уставке датчиков содержания кислорода в отработавших газах.

В другом варианте осуществления способ обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, содержит шаги на которых осуществляют индикацию дисбаланса цилиндра с помощью контроллера, выполненного с возможностью сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах и определения, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала поперек плоскости, проходящей вдоль выпускного канала и выбирают один из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для использования контроллером для получения опорного сигнала.

Например, сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление соотношения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах. В одном примере выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор первого из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что соотношение больше, чем диапазон пороговых значений. В другом примере выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор второго из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что соотношение меньше, чем диапазон пороговых значений.

В другом примере сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление разности выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах. В одном примере выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор первого из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что разность больше, чем диапазон пороговых значений. В другом примере выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор второго из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что разность меньше, чем диапазон пороговых значений.

В другом примере определение, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, содержит корректирование длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах до тех пор, пока сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах не перестанет указывать на дисбаланс цилиндра.

В другом примере, корректирование длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах содержит генерирование команды длительности импульса на основе средневзвешенного значения множества сигналов датчиков

В другом варианте осуществления, способ обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, содержит шаги на которых осуществляют индикацию дисбаланса цилиндра с помощью контроллера, выполненного с возможностью сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах и определения, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала поперек плоскости, проходящей вдоль выпускного канала, выбирают один из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для использования контроллером для получения опорного сигнала; и с помощью контроллера, последовательно корректируют подачу топлива для отдельных цилиндров в целях индикации цилиндра, в котором присутствует дисбаланс.В некоторых примерах сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах выполняют непрерывно и мгновенно.

В некоторых примерах последовательное корректирование подачи топлива для отдельных цилиндров в целях индикации цилиндра, в котором присутствует дисбаланс, содержит корректирование длительности импульса впрыска топлива на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах и последовательную выдачу команд скорректированной длительности импульса впрыска топлива до тех пор, пока сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах не перестанет указывать на дисбаланс цилиндра. В некоторых примерах корректирование длительности импульса впрыска топлива на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах дополнительно основано на отдельных цилиндрах. Способ содержит также присвоения состояния неисправности цилиндру с дисбалансом.

Следует отметить, что процедуры управления и оценки, включенные в настоящую заявку, могут применяться с различными конфигурациями двигателей и (или) автомобильного оборудования. Способы и процедуры управления, раскрытые здесь, могут сохраняться в ПЗУ в виде исполняемых команд. Конкретные процедуры, описанные в настоящей заявке, могут представлять одну или несколько из различных стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п.В связи с этим различные проиллюстрированные действия, операции и (или) функции могут выполняться в изображенной последовательности, параллельно или, в некоторых случаях, быть пропущенными. Аналогичным образом, для достижения признаков и преимуществ раскрытых в настоящей заявке примеров осуществления необязательно требуется данный порядок обработки, представленный для простоты изображения и описания. В зависимости от конкретной применяемой стратегии, одно или несколько из изображенных действий, операций и (или) функций могут выполняться неоднократно. Кроме того, описанные действия, операции и (или) функции могут графически представлять код, программируемый в памяти машиночитаемого носителя данных системы управления двигателем.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в настоящей заявке, приведены в качестве примера, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в ограничивающем смысле, поскольку в них могут быть внесены многочисленные изменения. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям V-6, I-4, I-6, V-12, 4-цилиндровому оппозитному двигателю и другим типам двигателей. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и (или) свойства, раскрытые в настоящей заявке.

В следующей формуле изобретения конкретно указаны определенные комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новых и неочевидных. Эта формула изобретения может ссылаться на «некоторый» элемент или «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что пункты такой формулы изобретения включают в себя один или несколько таких элементов, не требуя и не исключая два или несколько таких элементов. Другие комбинации или подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и (или) свойств могут быть заявлены путем изменения пунктов настоящей формулы изобретения или представления новых пунктов формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, более широкие, более узкие, равные или отличные по объему от первоначальных, рассматриваются в качестве включенных в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания. Предлагаются способы для обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси, характерного для некоторого цилиндра двигателя. В одном из вариантов осуществления способ содержит индикацию дисбаланса цилиндра путем сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Таким путем можно с высокой степенью точности выявить дисбаланс топливно-воздушной смеси в неравномерном потоке отработавших газов, чтобы можно было принять меры по его уменьшению, которые приведут к снижению выбросов из выхлопной трубы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, содержащий следующие шаги:

осуществляют индикацию дисбаланса цилиндра с помощью контроллера, выполненного с возможностью сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах и определения, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала поперек плоскости, проходящей вдоль выпускного канала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление соотношения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что индикацию дисбаланса цилиндра осуществляют, когда это соотношение выходит за пределы диапазона пороговых значений, имеющего среднее значение, равное единице.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, содержит корректирование длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры до тех пор, пока сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах не перестанет указывать на дисбаланс цилиндра.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление разности выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что индикацию дисбаланса цилиндра осуществляют, когда эта разность выходит за пределы диапазона пороговых значений, имеющего среднее значение, равное нулю.

7. Способ обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, содержащий следующие шаги:

осуществляют индикацию дисбаланса цилиндра с помощью контроллера, выполненного с возможностью сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах и определения, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала поперек плоскости, проходящей вдоль выпускного канала;

выбирают один из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для использования контроллером для получения опорного сигнала.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление соотношения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор первого из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что соотношение выше, чем диапазон пороговых значений.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор второго из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что соотношение ниже, чем диапазон пороговых значений.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит вычисление разности выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор первого из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что разность выше, чем диапазон пороговых значений.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что выбор одного из датчиков содержания кислорода в отработавших газах содержит выбор второго из датчиков содержания кислорода в отработавших газах в ответ на то, что разность ниже, чем диапазон пороговых значений.

14. Способ по п. 7, отличающийся тем, что определение, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, содержит корректирование длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах до тех пор, пока сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах не перестанет указывать на дисбаланс цилиндра.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что корректирование длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах содержит генерирование команды длительности импульса на основе средневзвешенного значения множества сигналов датчиков.

16. Способ обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, содержащий следующие шаги:

осуществляют индикацию дисбаланса цилиндра с помощью контроллера, выполненного с возможностью сравнения выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах и определения, выходят ли сравниваемые выровненные по времени показания за пределы порогового значения, при этом датчики содержания кислорода в отработавших газах расположены ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и симметрично напротив друг друга внутри выпускного канала поперек плоскости, проходящей вдоль выпускного канала;

выбирают один из датчиков содержания кислорода в отработавших газах для использования контроллером для получения опорного сигнала; и

с помощью контроллера последовательно корректируют подачу топлива для отдельных цилиндров в целях индикации цилиндра, в котором присутствует дисбаланс.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах выполняют непрерывно и мгновенно.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что последовательное корректирование подачи топлива для отдельных цилиндров в целях индикации цилиндра, в котором присутствует дисбаланс, содержит следующие шаги:

корректируют длительность импульса впрыска топлива на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах; и

последовательно выдают команды скорректированной длительности импульса впрыска топлива в отдельные цилиндры до тех пор, пока сравнение выровненных по времени показаний датчиков содержания кислорода в отработавших газах не перестанет указывать на дисбаланс цилиндра.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что корректирование длительности импульса впрыска топлива на основе выбранного датчика содержания кислорода в отработавших газах дополнительно основано на отдельных цилиндрах.

20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что содержит также присвоение состояния неисправности цилиндру с дисбалансом.