Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам для контроля качества воды, впрыскиваемой в двигатель.
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания могут содержать системы впрыска воды, которые обеспечивают впрыск воды в различных точках, например, во впускной коллектор, выше по потоку от цилиндров двигателя или непосредственно в цилиндры двигателя. Применение впрыска воды в двигатель обеспечивает различные преимущества, в том числе повышение топливной экономичности и улучшение рабочей характеристики двигателя, а также сокращение выбросов двигателя. В частности, впрыск воды во впускную систему или цилиндры двигателя обеспечивает передачу тепла от впускаемого воздуха и/или компонентов двигателя воде, что приводит к охлаждению топливной смеси. Впрыск воды во впускаемый воздух (например, во впускном коллекторе) снижает температуру впускной системы и температуру сгорания в цилиндрах двигателя. Охлаждение впускаемого воздуха может обеспечить снижение вероятности детонации без обогащения воздушно-топливного отношения сгорающей смеси. Оно также может обеспечивать повышение степени сжатия, увеличение опережения зажигания, оптимизацию работы при широко открытой дроссельной заслонке и снижение температуры отработавших газов. Это приводит к повышению топливной эффективности. Кроме того, увеличение объемного к.п.д. может приводить к увеличению крутящего момента. Кроме того, уменьшение температуры сгорания в результате впрыска воды может приводить к снижению выбросов оксидов азота (NOx), а повышение к.п.д. сгорания топливной смеси (снижение уровня обогащения) может обеспечивать снижение выбросов моноксида углерода (угарного газа) и углеводородов.
Системы впрыска воды содержат водяной резервуар, который могут наполнять вручную или по мере необходимости с использованием источников воды, присутствующих на борту транспортного средства. Например, может быть предусмотрен сбор воды в виде конденсата от одного или нескольких компонентов, например, охладителя РОГ, испарителя системы кондиционирования воздуха, теплообменника выхлопной системы, охладителя наддувочного воздуха, внешней поверхности транспортного средства и т.д. Однако качество воды, впрыскиваемой в двигатель, может быть разным в зависимости от источника воды, что может влиять на параметры работы двигателя, а также порождать возможность закупоривания системы впрыска.
Известны различные решения для проверки качества потока воды в системе впрыска воды. Например, могут быть предусмотрены проверки наличия питания на соленоидах регулирующих клапанов, закупоривания системы впрыска и т.д. Например, одно из таких решений раскрыто в патентном документе США №6553753 авторов Пэйлинг (Payling) и соавт. В соответствии с этим решением варьируют расход воды и определяют ошибку величины расхода по разнице между фактическим расходом и требуемым расходом. В соответствии с определенной величиной ошибки расхода приводят в действие запорный клапан системы впрыска воды.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки такого решения. Например, величина ошибки расхода может зависеть от условий двигателя, при котором производят впрыск воды. Например, при впрыске в режиме частичного открытия дроссельной заслонки малые ошибки расхода могут не свидетельствовать о закупоривании системы впрыска воды, а в режиме работы двигателя, ограниченной по детонации, такая же величина ошибки может соответствовать более высокой степени закупоривания. Кроме того, малые ошибки расхода могут оказывать большее влияние на рабочую характеристику двигателя в режиме работы двигателя, ограниченной по детонации, или в режиме охлаждения каталитического нейтрализатора. В соответствии с другим примером наличие в воде загрязнений может приводить к ошибкам расхода, достоверно не отличимым от ошибок расхода, связанных с неисправностью компонентов. Природа загрязнений, содержащихся в воде, а также степень ее загрязнения, могут сильно колебаться в зависимости от того, какой источник воды оператор транспортного средства использует для наполнения водяного бака. Например, хотя может быть рекомендовано наполнять водяной бак дистиллированной водой, оператор может наполнить его водопроводной или колодезной водой. Такое изменение может привести к осаждению минералов на водяных фильтрах, водяных инжекторах, элементах двигателя, каталитических нейтрализаторах выхлопной системы и т.д. В соответствии с другим примером, использование единственного измерения для проверки функционирования системы впрыска воды может приводить к возникновению ошибок в связи с необходимостью достоверного определения относительно малых изменений результатов измерения датчика. Таким образом, может существовать потребность в более надежном методе функциональной проверки.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения некоторые из вышеуказанных недостатков могут быть по меньшей мере частично устранены при помощи способа для двигателя в транспортном средстве, включающего в себя: прогнозирование предполагаемой ошибки впрыска для системы впрыска воды, обеспечивающей подачу воды в двигатель, с учетом качества воды, содержащейся в водяном резервуаре; если возможно, оценку фактической ошибки впрыска с учетом изменения параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска воды; и корректировку впрыска воды в двигатель в соответствии либо с фактической ошибкой (при наличии таковой), либо в соответствии с предполагаемой ошибкой впрыска. Таким образом, может быть обеспечена возможность достоверной самодиагностики системы впрыска воды, установленной на борту транспортного средства, и точного регулирования количества впрыскиваемой воды, даже при наличии частичного закупоривания.
Например, водяной резервуар транспортного средства может быть наполнен водой, полученной из внешнего источника, и/или водой, собранной во время работы двигателя транспортного средства. Впрыск воды может производиться во время работы двигателя транспортного средства для использования охлаждающих свойств воды. После наполнения водяного бака может быть произведена оценка качества (например, чистоты или пригодности) воды по одному или нескольким свойствам воды, например, ее электропроводности, мутности, содержанию твердых частиц и т.д. По результатам оценки качества воды и длительности воздействия воды на систему, может быть спрогнозирована вероятность закупоривания системы, обеспечивающей подачу воды из бака в двигатель. Закупоривание может привести к возникновению ошибки впрыска воды. Таким образом, непредвиденная ошибка впрыска воды, связанная с прогнозируемой вероятностью закупоривания, может быть определена и использована в качестве исходной оценки вплоть до появления возможности определения фактического уровня закупоривания или фактической ошибки впрыска. При возникновении условий, обеспечивающих возможность проведения самодиагностики, фактическая ошибка впрыска может быть определена по изменению набора параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска воды. Набор параметров работы двигателя может быть выбран в зависимости от условий работы двигателя во время линейного изменения впрыска воды. Например, если линейное изменение впрыска воды производят при работе двигателя в условиях высокой частоты вращения и высокой нагрузки, фактическая ошибка впрыска может быть определена по изменению запаздывания зажигания, необходимого для устранения детонации. Последующий впрыск воды (например, время, объем и место впрыска) может быть скорректирован с учетом соотношения фактической ошибки и предполагаемой ошибки. Например, впрыск воды может быть упреждающе скорректирован в соответствии с предполагаемой величиной ошибки, а затем дополнительно скорректирован с учетом данных обратной связи в соответствии с фактической величиной ошибки. Кроме того, может быть выбран диапазон впрыска воды, лучше приспособленный к уровню и природе имеющихся в воде загрязнений.
Таким образом, может быть обеспечена достоверная самодиагностика системы впрыска воды. Технический эффект определения ошибки впрыска воды по разным наборам параметров работы двигателя в разных условиях работы двигателя состоит в том, что даже малые изменения данных датчиков могут быть достоверно измерены, что обеспечивает сокращение ошибок в результатах диагностики. Кроме того, может быть обеспечена более устойчивая процедура самодиагностики, уменьшающая потребность в использовании специализированных датчиков. Установление связи между качеством воды и ошибками впрыска воды обеспечивает возможность достоверной оценки качества воды. Кроме того, данное решение позволяет уменьшить степень повреждений системы, вызванных загрязненной водой, и минимизировать паразитные потери и финансовые затраты, связанные с очисткой воды. Технический эффект интеграции системы впрыска воды в систему управления, обеспечивающую защиту от использования загрязненной воды, состоит в ограничении продолжительного наполнения водяного резервуара загрязненной водой, что обеспечивает увеличение срока службы компонентов. Оптимизация использования воды обеспечивает возможность более эффективного использования преимуществ впрыска воды.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты 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.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема двигательной системы, содержащей систему впрыска воды.
На фиг. 2 представлена блок-схема верхнего уровня способа достоверной самодиагностики системы впрыска воды по фиг. 1.
На фиг. 2 представлена блок-схема верхнего уровня способа определения ошибки впрыска воды во время линейного изменения впрыска воды в двигатель.
Фиг. 4 иллюстрирует пример самодиагностики системы подачи воды и корректировки использования воды в соответствии с результатами самодиагностики.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание раскрывает системы и способы для усовершенствования диагностики системы впрыска воды, связанной с двигателем транспортного средства, как описано со ссылкой на систему транспортного средства по фиг. 1. Может быть предусмотрен контроллер, выполненный с возможностью выполнения процедуры управления, например, представленной на фиг. 2, для самодиагностики степени закупоривания водяного тракта, соединяющего водяной резервуар с двигателем, после наполнения резервуара из внешнего источника или источника, расположенного на боту транспортного средства. Как более подробно показано на фиг. 3, закупоривание может быть определено по отклонению фактической величины ошибки впрыска воды от ожидаемой величины ошибки впрыска воды, причем фактическую величину ошибки впрыска воды оценивают по изменению определенного набора параметров работы двигателя при линейном изменении впрыска воды. Пример проведения самодиагностики и соответствующей корректировки впрыска воды описан со ссылками на фиг. 4. Таким образом, могут быть обеспечены достоверная самодиагностика системы впрыска воды в двигатель и регулирование ее работы для значительного увеличения топливной экономичности и улучшения рабочих характеристик транспортного средства.
На фиг. 1 представлен пример осуществления двигательной системы 100, оборудованной системой 60 впрыска воды. Двигательная система 100 связана с автомобильным транспортным средством 102, представленным схематически. Двигательная система 100 содержит двигатель 10, представленный на схеме в виде двигателя с наддувом, связанного с системой 13 турбонаддува, содержащей компрессор 14, приводимый в действие турбиной 116. В частности, свежий воздух поступает по впускному каналу 142 в двигатель 10 через воздухоочиститель 31 и протекает в компрессор 14. Компрессор может представлять собой соответствующий компрессор впускаемого воздуха, например, с приводом от электродвигателя, или нагнетательный компрессор с приводом от приводного вала. В двигательной системе 100 компрессор представлен в виде компрессора турбонаддува, механически связанного с турбиной 116 посредством вала 19, причем турбину 19 приводит во вращение поток отработавших газов двигателя. В соответствии с одним из вариантов осуществления компрессор и турбина могут быть связаны между собой в рамках системы турбонаддува с двойной улиткой. В соответствии с другим примером осуществления система турбонаддува может представлять собой систему турбонаддува с изменяемой геометрией (ТИГ), в которой геометрию турбины активно изменяют в зависимости от частоты вращения двигателя и других условий работы.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 связан через охладитель 118 наддувочного воздуха (ОНВ) с дроссельным клапаном 20 (например, дроссельной заслонкой впускной системы). ОНВ может представлять собой, например, теплообменник с охлаждением воздуха воздухом или хладагентом. Дроссельный клапан 20 связан со впускным коллектором 122 двигателя. Горячий, сжатый надувочный воздух поступает из компрессора 14 на вход ОНВ 118, охлаждается во время прохождения ОНВ и выходит из него с последующим прохождением через дроссельный клапан 20 во впускной коллектор 122. В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, датчик 124 абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) измеряет давление подаваемого воздуха внутри впускного коллектора, а датчик 24 давления наддува измеряет давление наддува. Между входом и выходом компрессора 14 может быть последовательно подсоединен перепускной клапан компрессора (не представлен). Перепускной клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан, выполненный с возможностью открытия в определенных условиях работы для сброса избыточного давления наддува. Например, открытие перепускного клапана компрессора может быть предусмотрено в случае помпажа компрессора.
Впускной коллектор 122 связан с несколькими камерами сгорания или цилиндрами 180 через несколько впускных клапанов (не представлены) и впускных патрубков (например, впускных портов) 185. Как показано на фиг. 1, впускной коллектор 122 установлен выше по потоку от всех камер 180 сгорания двигателя 10. Могут быть предусмотрены дополнительные датчики, например, датчик 23 температуры воздуха в коллекторе (ТВК) и датчик 25 температуры подаваемого воздуха (ТПВ) для определения температуры впускаемого воздуха в соответствующих точках впускного тракта. Полученные значения температуры воздуха могут быть использованы в дальнейшем в сочетании с температурой хладагента, например, для вычисления количества топлива, подаваемого в двигатель. Каждая из камер сгорания может дополнительно содержать датчик 183 детонации для выявления и распознавания события аномального сгорания, например, детонации и преждевременного зажигания. В альтернативных вариантах осуществления к определенным точкам блока цилиндров двигателя могут быть подсоединены один или несколько датчиков 183 детонации.
Кроме того, камеры сгорания связаны с выхлопным коллектором 136 посредством нескольких выхлопных клапанов (не представлены). Камеры 180 сгорания, покрытые головкой 182 блока цилиндров, связаны с топливными инжекторами 179 (хотя на фиг. 1 представлен лишь один из топливных инжекторов, каждая из камер сгорания содержит связанный с нею топливный инжектор). Топливо может поступать в топливный инжектор 179 из топливной системы (не представлена), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Топливный инжектор 179 может быть выполнен в конфигурации инжектора прямого впрыска для впрыска топлива непосредственно в камеру 180 сгорания или инжектора распределенного впрыска для впрыска топлива во впускной порт, расположенный выше по потоку от впускного клапана камеры 180 сгорания.
В проиллюстрированном варианте осуществления представлен один выхлопной коллектор 136. Однако в соответствии с другим вариантами осуществления выхлопной коллектор может содержать несколько разделов выхлопного коллектора. Конфигурация, предусматривающая использование нескольких разделов выхлопного коллектора, может обеспечивать возможность направления отработавших газов, поступающих из разных камер сгорания, в разные точки двигательной системы. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) представлен подсоединенным к выхлопному коллектору 136 выше по потоку от турбины 116. В альтернативном варианте осуществления вместо УДКОГ 126 может быть использован двухпозиционный датчик содержания кислорода в отработавших газах.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы направляют из одного или нескольких разделов выхлопного коллектора к турбине 116 для приведения турбины во вращение. В случае уменьшения требуемого крутящего момента турбины часть отработавших газов может быть направлена вместо этого через перепускную заслонку (не представлена), в обход турбины. Затем объединенный поток, поступающий из турбины и перепускной заслонки, протекает через устройство 170 снижения токсичности выбросов. В общем случае одни или несколько устройств 170 снижения токсичности выбросов могут содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов доочистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической нейтрализации потока отработавших газов и, следовательно, снижения содержания в потоке отработавших газов одного или нескольких веществ.
Очищенные отработавшие газы, выходящие из устройства 170 снижения токсичности выбросов, могут быть полностью или частично выведены в атмосферу через выхлопную трубу 35. Однако в зависимости от условий работы часть отработавших газов может быть отведена вместо этого в канал 151 рециркуляции отработавших газов (РОГ), через охладитель 50 РОГ и клапан 152 РОГ, на вход компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью приема отработавших газов, отведенных из точки, расположенной ниже по потоку от турбины 116. Клапан 152 РОГ может быть открыт для подачи на вход компрессора регулируемого количества охлажденных отработавших газов для обеспечения требуемых режима сгорания и уровня выбросов. Таким образом, двигательная система 100 выполнена с возможностью осуществления внешней РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора в сочетании со сравнительно большой длиной тракта РОГ НД в двигательной системе 100 обеспечивает превосходную гомогенизацию отработавших газов со впускаемым воздухом. Кроме того, такое расположение заборного канала РОГ и точек смешивания обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для увеличения массы имеющихся рециркулированных отработавших газов и повышения к.п.д. РОГ. В соответствии с другими вариантами осуществления система РОГ может представлять собой систему РОГ высокого давления, в которой канал 151 РОГ соединяет точку, расположенную выше по потоку от турбины 116, с точкой, расположенной ниже по потоку от компрессора 14. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления датчик 23 ТВК может быть установлен для измерения температуры воздуха в коллекторе, содержащего впускаемый воздух и отработавшие газы, рециркулированные через канал 151 РОГ.
Камера 180 сгорания также получает воду и/или водяной пар через систему 60 впрыска воды. Впрыск воды из системы 60 впрыска воды может быть предусмотрен во впускную систему двигателя или непосредственно в камеры сгорания 180 при помощи одного или нескольких водяных инжекторов 45-48. Например, воду могут впрыскивать во впускной коллектор 122, выше по потоку от дроссельной заслонки 20, через водяной инжектор 45 в соответствии с конфигурацией, также называемой в настоящем описании конфигурацией центрального впрыска воды. В соответствии с другим примером осуществления воду могут впрыскивать во впускной коллектор 122 в одной или нескольких точках, расположенных ниже по потоку от дроссельной заслонки, через водяной инжектор 46. В соответствии с другим примером осуществления воду могут впрыскивать в один или несколько впускных патрубков (например, впускных портов) 185 через водяной инжектор 48 (также называемый в настоящем описании водяным инжектором распределенного впрыска) и/или непосредственно в камеру 180 сгорания через водяной инжектор 47 (также называемый в настоящем описании водяным инжектором прямого впрыска). В соответствии с одним из вариантов осуществления инжектор 48, установленный во впускных патрубках, может быть наклонен в сторону впускного клапана цилиндра, к которому подсоединен данный впускной патрубок, и расположен напротив него. Таким образом, инжектор 48 может впрыскивать воду непосредственно во впускной клапан, что приводит к более быстрому испарению впрыскиваемой воды и обеспечивает преимущество более высокой степени разбавления водяным паром. В соответствии с другим вариантом осуществления инжектор 48 может быть наклонен от впускного клапана и выполнен с возможностью впрыска воды против направления течения воздуха во впускном патрубке. Таким образом, воздушный поток может увлекать с собой большее количество воды, что обеспечивает преимущество усиления охлаждающего эффекта впрыска воды.
Хотя на фиг. 1 представлено лишь по одному инжектору 47 и инжектору 48, каждая из камер сгорания 180 и каждый из впускных патрубков 185 могут содержать собственные инжекторы. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления система 60 впрыска воды может содержать водяные инжекторы, установленные в одной или нескольких из таких точек. Например, в соответствии с одним из вариантов осуществления двигатель может содержать только водяной инжектор 46. В соответствии с другим вариантом осуществления двигатель может одновременно содержать и водяной инжектор 46, и водяные инжекторы 48 (по одному в каждом впускном патрубке), и водяные инжекторы 47 (по одному в каждой камере сгорания).
Система 60 впрыска воды может содержать бак 63 для хранения воды, водонапорный насос 162, систему 72 сбора и водоналивной канал 69. Вода, которую хранят в водяном баке 63, поступает в водяные инжекторы 45-48 по водяному тракту 61 и каналам или патрубкам 161. В вариантах осуществления, в которых предусмотрено несколько инжекторов, водяной тракт 61 может содержать клапан 162 (например, распределительный клапан, многоканальный клапан, дозирующий клапан и т.д.) для направления воды в разные водяные инжекторы по соответствующим каналам. В альтернативном варианте осуществления каждый канал (или водяной тракт) 161 может содержать соответствующие клапаны, установленные внутри водяных инжекторов 45-48, для регулирования расхода воды через них. В дополнение к водонапорному насосу 162 в каналах 161 могут быть предусмотрены один или несколько дополнительных насосов для повышения давления воды, направляемой в инжекторы, например, в канале, связанном с водяным инжектором 47 прямого впрыска.
Бак 63 для хранения воды может содержать датчик 65 уровня воды и датчик 67 температуры воды, которые могут контроллеру 12 передавать информацию относительно состояния воды. Например, при наличии возможности замерзания воды датчик 67 температуры воды определяет, замерзла ли вода в баке 63 или может быть использована для впрыска. В соответствии с некоторыми из вариантов изобретения канал хладагента двигателя (не представлен) может быть термически связан с баком 63 для оттаивания замерзшей воды. Уровень воды в водяном баке 63, определенный датчиком 65 уровня воды, может быть переда оператору транспортного средства и/или использован для корректировки работы двигателя. Например, для вывода информации об уровне воды может быть использован уровнемер или средства оповещения на приборной панели транспортного средства (не представлена). Если уровень воды в водяном баке 63 превосходит пороговый уровень, может быть сделан вывод о наличии достаточного количества воды для впрыска, вследствие чего контроллер может включить режим впрыска воды. Напротив, если уровень воды в водяном баке 63 ниже порогового уровня, может быть сделан вывод об отсутствии достаточного количества воды для впрыска, вследствие чего контроллер может выключить режим впрыска воды.
В проиллюстрированном варианте осуществления бак 63 для хранения воды может быть наполнен вручную через водоналивной канал 69 и/или автоматически системой 72 сбора через водоналивной канал 76 водяного бака. Система 72 сбора может быть связана с одним или несколькими компонентами 74 транспортного средства для обеспечения возможности наполнения бака для хранения воды конденсатом, собранным с различных систем двигателя или транспортного средства на борту транспортного средства. В соответствии с одним из примеров осуществления система 72 сбора может быть связана с системой РОГ и/или выхлопной системой для сбора водяного конденсата, образующегося в результате протекания через эти системы отработавших газов. В соответствии с другим примером осуществления система 72 сбора может быть связана с системой кондиционирования воздуха (не представлена) для сбора водяного конденсата, образующегося в результате протекания воздуха через испаритель. В соответствии с другим примером осуществления система 72 сбора может быть связана с внешней поверхностью транспортного средства для сбора дождевой воды или атмосферного конденсата. Канал 69 ручного залива воды может быть связан для передачи текучих сред с фильтром 68, который может устранять некоторые из загрязняющих веществ, содержащихся в воде. Слив 92, содержащий сливной клапан 91, может быть использован для слива воды из бака 63 для хранения воды вовне транспортного средства (например, на дорогу), например, в случае обнаружения качества воды, не достигающего порогового уровня и не обеспечивающего возможности впрыска воды в двигатель (например, в связи с высокой электропроводностью или высоким содержанием твердых частиц). В соответствии с одним из примеров осуществления качество воды может быть определено по выходному сигналу датчика 93 электропроводности, подсоединенному к системе 60 впрыска воды в водяном тракте 61. В соответствии с другими примерами осуществления датчик 93 может представлять собой емкостный датчик, оптический датчик, датчик мутности, датчик плотности или датчик качества воды иного типа. Как более подробно описано со ссылками на фиг. 2-3, может быть предусмотрено периодическое проведение диагностической проверки системы впрыска воды для обеспечения достоверной самодиагностики системы и обнаружения закупоривания одного из каналов 161 впрыска воды. В случае обнаружения закупоривания может быть произведена коррекция дальнейшего впрыска воды.
На фиг. 1 также представлена система 28 управления. Система 28 управления может быть связана для передачи информации с различными компонентами двигательной системы 100 для выполнения процедур управления и действий, раскрытых в настоящем описании. Система 28 управления может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронные средства хранения данных для записи исполнимых программ и калибровочных значений, оперативную память, энергонезависимую память и шину передачи данных. Контроллер 12 может принимать входящие сигналы, поступающие от нескольких датчиков 30, например, различных датчиков, представленных на фиг. 1, для получения информации, в частности, о состоянии передачи трансмиссии, положении педали акселератора, наличии запроса на торможение, скорости транспортного средства, частоте вращения двигателя, массовом расходе воздуха через двигатель, давлении наддува, состоянии окружающей среды (температуре, давлении, влажности) и т.д. В число других датчиков входят датчики 118 ОНВ, например, датчик температуры воздуха на входе ОНВ, датчик 125 ТПВ, датчики 80, 82 давления и температуры отработавших газов и датчик 124 давления, датчик температуры воздуха на выходе ОНВ, а также датчик 23 ТВК, датчик 183 детонации для выявления зажигания остаточных газов и/или распределения воды между цилиндрами и другие датчики. Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков по фиг. 1 и приводит в действие различные исполнительные механизмы по фиг. 1 для корректировки работы двигателя в соответствии с принятыми сигналами и инструкциями, сохраненными в памяти контроллера. Например, впрыск воды в двигатель может включать в себя корректировку ширины импульса инжекторов 45-48 для изменения количества впрыскиваемой воды с одновременной корректировкой момента впрыска и числа импульсов впрыска. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления средства хранения данных могут быть запрограммированы машиночитаемыми данными, представляющими инструкции, исполнимые процессором для выполнения раскрытых ниже способов (например, представленных на фиг. 3), а также других их вариантов, подразумеваемых, но конкретно не перечисленных.
Таким образом, в соответствии с решением по фиг. 1 предлагается система транспортного средства, содержащая двигатель; систему впрыска воды, содержащую водяной резервуар, водяной инжектор и водосборную систему; трансмиссию, выполненную с возможностью соединения двигателя с колесами транспортного средства и имеющую несколько изменяемых передаточных чисел; датчик качества воды, соединенный с водяным резервуаром; датчик массового расхода воздуха (МРВ); датчик детонации; и контроллер. Контроллер может быть запрограммирован машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для: линейного изменения впрыска воды от нижнего предела до верхнего предела; определения первой ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения выходного сигнала датчика детонации с предполагаемым изменением выходного сигнала датчика детонации при работе двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения; определения второй ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения момента зажигания с предполагаемым изменением момента зажигания при работе двигателя во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения; определения третьей ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения МРВ с предполагаемым изменением МРВ при работе двигателя в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения; оценки средней ошибки впрыска на основе по меньшей мере двух из первой, второй и третьей ошибок; и индикацию деградации системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска. Контроллер может содержать необязательные дополнительные инструкции для: оценки качества воды в зависимости от места доливки и/или выходного сигнала датчика качества воды (например, датчика электропроводности, датчика мутности и т.д.) в случае превышения уровнем воды в резервуаре порогового уровня; и прогнозирования предполагаемой ошибки впрыска для системы впрыска воды с учетом оценочного качества воды. Кроме того, контроллер может содержать дополнительные инструкции для: увеличения потребления воды в диапазоне работы двигателя, определенном с учетом степени загрязнения воды и природы загрязняющих веществ, присутствующих в воде, когда оценочное качество воды ниже первого порогового значения; и слива воды из резервуара, когда оценочное качество воды ниже второго порогового значения, меньшего первого порогового значения. Индикация деградации может включать в себя индикацию закупоривания водяного тракта системы впрыска воды, причем степень закупоривания основана на соотношении средней ошибки впрыска с предполагаемой ошибкой впрыска. Затем контроллер может производить впрыск воды из водяного инжектора в случае индикации детонации, причем ширину импульса впрыска воды корректируют в зависимости от средней ошибки впрыска.
На фиг. 2 представлен пример процедуры 200 достоверной самодиагностики трактов системы впрыска воды, установленной в транспортном средстве. Данный способ обеспечивает возможность более быстрого и более точного выявления закупоривания системы впрыска воды и, следовательно, его своевременного устранения. Инструкции для выполнения способа 200 и других способов, раскрытых в настоящем описании, могут быть исполнены контроллером в соответствии с инструкциями, сохраненными в памяти контроллера и в сочетании с сигналами, поступающими от датчиков двигательной системы, например, датчиков, описанных выше со ссылками на фиг. 1. Контроллер может использовать для корректировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже, исполнительные механизмы двигательной системы.
На этапе 202 настоящего способа определяют, превышает ли уровень воды в водяном баке или резервуаре системы впрыска воды двигателя пороговый уровень, который может составлять, например, 10% от емкости бака. Если это не так, то способ переходит к этапу 204, на котором выдают запрос на наполнение водяного бака в ручном режиме и/или усиление водосбора на борту транспортного средства. Система впрыска воды может быть связана с двигателем транспортного средства, а вода может быть залита в резервуар вручную из источника воды, находящегося вне транспортного средства, например, водопроводного крана. Дополнительно или альтернативно резервуар может быть наполнен из источников, находящихся на боту транспортного средства посредством системы сбора, обеспечивающей сбор конденсата с одного или нескольких компонентов, например, охладителя РОГ, охладителя наддувочного воздуха, испарителя системы кондиционирования воздуха, теплообменника выхлопной системы и внешней поверхности транспортного средства. Как более подробно описано в раскрытии системы по фиг. 1, водяной резервуар может быть наполнен конденсатом, представляющим собой в соответствии с примерами осуществления, не накладывающими каких-либо ограничений, воду, сконденсированную при прохождении отработавших газов через систему РОГ, и воду, сконденсированную при прохождении воздуха через испаритель системы кондиционирования воздуха транспортного средства. По достижении уровнем воды в водяном баке порогового уровня способ переходит к этапу 206.
На этапе 206 настоящего способа оценивают качество воды в водяном резервуаре. Природа загрязнений, содержащихся в воде, и степень ее загрязнения могут значительно колебаться в зависимости от того, из какого источника оператор транспортного средства наполнил водяной резервуар. Например, может быть рекомендовано наполнять водяной резервуар дистиллированной водой, но оператор может наполнить его вместо этого водопроводной водой. Вода, поступающая из разных источников, может содержать разные типы и количества минералов и других загрязнений, которые могут вызывать осаждение в водяных фильтрах, водяных инжекторах, компонентах двигателя, каталитических нейтрализаторах отработавших газов и т.д. Также возможно химическое загрязнение каталитических нейтрализаторов. В соответствии с одним из примеров осуществления качество воды в водяном резервуаре может быть оценено по выходному сигналу датчика качества воды, подсоединенного к водяному резервуару, причем качество воды оценивают по электропроводности или ионной силе воды (измеряемой датчиком электропроводности). В соответствии с альтернативными примерами осуществления качество воды может быть оценено по ионной силе воды, концентрации твердых частиц, измерениям датчика мутности, измерениям датчика плотности, коэффициенту оптического преломления и т.д.
В соответствии с другими примерами осуществления качество воды может быть определено косвенным образом в зависимости от места доливки воды с учетом локальной информации о местоположении транспортного средства (например, на основе данных спутниковой навигации, расположения близлежащих точек доступа WiFi и т.д.) в сочетании с информацией о локальном качестве воды в данной точке (например, сформированной на борту транспортного средства или полученной из баз данных, например, из имеющихся в интернете баз данных по качеству воды в водопроводных системах и грунтовых вод). В случае косвенного определения качества воды или дистанционного получения информации о нем контроллер может производить дополнительное уточнение данных с использованием истории загрязнений воды, выявленных после предыдущих заливок в том же месте (как более подробно описано ниже). Такая история может быть сформирована на основе данных, собранных на борту данного транспортного средства или собранных на борту другого транспортного средства и полученных через соединение между транспортными средствами (V2V) или между транспортным средством и инфраструктурой. В соответствии с одним из примеров осуществления качеству воды может быть присвоен порядковый номер или ранг. На этапе 208 полученную оценку качества воды (выраженную, например, в форме порядкового номера или ранга или значения электропроводности) сравнивают с пороговым значением, который зависит от типа используемого датчика качества воды. Например, более низкое показание датчика мутности может соответствовать более высокому качеству воды, причем значения мутности, меньшие 5 НЕМ, могут соответствовать качеству воды, превышающему пороговое значение. Пороговое значение может соответствовать минимальному качеству воды, обеспечивающему возможность впрыска воды в двигатель без снижения параметров работы двигателя и характеристик сгорания. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления результаты оценки качества воды могут быть сравнены как с нижним пороговым значением, ниже которого предусмотрено обязательное отключение впрыска воды, и верхним пороговым значением, выше которого предусмотрено обязательное включение впрыска воды. Когда качество воды находится между верхним и нижним пороговыми значениями, впрыск воды может быть ограничен; например, рабочий диапазон, в котором допустим впрыск воды, может быть ограниченным или переменным.
Если оценочное качество воды ниже порогового значения, способ переходит к этапу 210, на котором производят слив воды из водяного резервуара, например, путем открытия сливного клапана с соленоидным приводом, соединяющего водяной резервуар со сливной трубой, которая выводит воду из транспортного средства. Вода может быть слита полностью или частично, причем выбор варианта слива зависит от уровня загрязнения воды и/или прогноза будущих заливов воды, скорости расхода воды и скорости сбора водяного конденсата. В соответствии с одним из примеров осуществления в случае выбора слива воды, добавленной в резервуар, контроллер может закрыть крышку заливного канала бака транспортного средства или закрыть клапан, установленный перед входным каналом бака, с одновременным отводом поступающей воды в слив.
Кроме того, если залив воды был произведен из источника, находящегося вне транспортного средства, информация GPS о местоположении источника воды может быть внесена в память контроллера с указанием загрязненности данного источника воды. Кроме того, контроллер может ограничить доступ к заливному каналу водяного резервуара в соответствии с информацией о загрязненности воды. Таким образом, будущее наполнение водяного резервуара вручную в данном месте может быть ограничено или по меньшей мере временно запрещено. В соответствии с одним из примеров осуществления дверца доступа к заливному каналу водяного бака может быть оборудована запорным механизмом, открываемым при помощи интерфейса пользователя, установленного в кабине транспортного средства и связанного с контроллером. В случае превышения загрязненностью местной водопроводной или колодезной воды, определенной в результате оценки предполагаемого риска загрязнения, порогового уровня контроллер может выдавать предупреждение (например, при помощи звукового сигнала, световой индикации или сообщения) в зависимости от местоположения. Перед отпиранием дверцы заливного канала водяного бака контроллер может затребовать у оператора транспортного подтверждения залива воды требуемого качества (например, дистиллированной воды) путем нажатия на кнопку или произнесения слова «да».
В соответствии с другими примерами осуществления, если качество воды ниже порогового значения, вместо слива воды контроллер может увеличить потребление воды, чтобы «израсходовать» имеющуюся воду и освободить место для более чистой воды, полученной в результате сбора конденсата или последующего залива из более чистого источника. Таким образом уменьшают время до следующего наполнения водяного бака (в предположении, что при следующем заливе, производимом в другом месте, качество воды будет выше). Например, может быть включен впрыск воды при температуре, меньшей нижнего порогового значения или большей верхнего порогового значения, даже когда сочетание частоты вращения, нагрузки и мощности двигателя не требует впрыска воды для улучшения рабочей характеристики и к.п.д. двигателя, в связи с разным влиянием температуры (каждого из компонентов двигателя) на образование отложений в разных точках/компонентах двигателя. В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения может быть произведено измерение и сравнение температуры каждого из компонентов двигателя или компонентов системы впрыска воды (или по меньшей мере наиболее существенных из таких компонентов), после чего из полученного набора данных может быть выбран минимум. В соответствии с другим примером осуществления температура каждого из существенных компонентов двигателя может быть рассчитана по значениям одного или нескольких параметров работы двигателя, в том числе момента зажигания, воздушно-топливного отношения отработавших газов, скорости транспортного средства, использования смартфона и т.д. В то же время, впрыск воды сокращают (или прекращают) в диапазоне, в котором вероятно образование отложений.
Если качество воды выше порогового, способ может предусматривать производимую на этапе 212 очистку воды перед повторной диагностикой системы впрыска воды. Очистка воды может включать в себя одну или несколько из процедур фильтрации (в частности, фильтрации воды для удаления твердых частиц), дистилляции, обратного осмоса и ионного обмена. Дистилляция на борту транспортного средства может обеспечивать производство потока очищенной воды при помощи рассеиваемого тепла двигателя и/или отработавших газов. Обратный осмос может быть произведен в соответствии с одной из нескольких методик с использованием мембран. Ионный обмен может быть осуществлен с использованием неподвижного ионообменного слоя, производящего либо замену растворенных материалов, например, замену кальция и магния на натрий, либо замену вышеупомянутых ионов на ионы, входящие в состав воды (Н+ и ОН-).
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления выбор степени очистки, а также типа очистки, может быть произведен после залива загрязненной воды. В частности, может быть обеспечена очистка, достаточная для уменьшения проблем, вызванных осаждением, но не чрезмерная, что привело бы к увеличению паразитных потерь (например, энергозатрат на испарение воды для дистилляции или прокачку воды через фильтр) и финансовых затрат (например, затрат на замену фильтров или ионообменного слоя) и снижению удовлетворения пользователя (в связи с увеличением трудоемкости и стоимости обслуживания системы). Степень очистки может быть выбрана в зависимости от количества/доли воды, подаваемой в двигатель в обход системы очистки, или в зависимости от длительности нахождения воды в системе очистки. Например, степень очистки может быть увеличена по мере увеличения количества воды, подаваемой в обход системы очистки или увеличения длительности нахождения воды в системе очистки.
На следующем этапе 214 процедура производит корректировку диапазона впрыска воды с учетом природы и уровня загрязнения воды. Может быть известно, что определенные типы загрязнения порождают отложение осадков в определенном температурном диапазоне определенных компонентов. Таким образом, в случае обнаружения данного типа загрязнения температурный диапазон впрыска воды для такого компонента может быть скорректирован со смещением ниже нижней пороговой температуры и выше верхней пороговой температуры. В соответствии с другим примером осуществления, если качество воды превышает пороговое значение на небольшую величину, впрыск воды может быть произведен в более широком диапазоне рабочих параметров, выходящем за пределы идеального рабочего диапазона, выбранного для воды более высокого качества. В соответствии с другим примером осуществления, если качество воды отклоняется от порогового значения на большую величину, впрыск воды может быть произведен в еще более узком диапазоне рабочих параметров, находящемся за пределами идеального рабочего диапазона, выбранного для воды более высокого качества.
На этапе 216 настоящего способа производят прогнозирование ожидаемого уровня закупоривания водяного тракта системы впрыска воды с учетом предполагаемой степени и природы загрязнения. Например, при повышении предполагаемого уровня загрязнения может быть пропорционально увеличен и предполагаемый уровень загрязнения водяного тракта. Кроме того, предполагаемый уровень загрязнения водяного тракта может быть определен с учетом ожидаемой температуры одного или нескольких из компонентов двигателя на момент впрыска воды.
На этапе 218 настоящего способа производят прогнозирование ошибки впрыска воды для предполагаемого уровня закупоривания системы впрыска воды. По мере повышения предполагаемого уровня закупоривания может быть предусмотрено соответствующее увеличение величины ошибки впрыска воды. Кроме того, может быть определено местоположение источника ошибки впрыска воды в системе впрыска воды (например, тот компонент, в котором он расположен).
На этапе 220 настоящего способа, если это возможно, производят самодиагностику системы впрыска воды для определения фактической ошибки впрыска воды. Фактический уровень закупоривания водяного тракта может быть связан с фактической ошибкой впрыска воды некоторой функцией. Как более подробно описано со ссылками на способ по фиг. 3, оценка фактической ошибки впрыска воды может включать в себя линейное изменение впрыска воды при нескольких разных режимах работы двигателя и определение ошибки впрыска воды по изменению некоторого набора параметров работы двигателя в каждом из таких разных режимов работы. Кроме того, для разных режимов работы двигателя могут быть выбраны разные (например, не перекрывающиеся или лишь частично перекрывающиеся) наборы параметров работы двигателя. Например, в первом режиме работы двигателя может быть произведено линейное изменение впрыска воды и определение первой ошибки впрыска воды по изменению первого набора параметров работы двигателя, во втором режиме работы двигателя может быть произведено линейное изменение впрыска воды и определение второй ошибки впрыска воды по изменению второго набора параметров работы двигателя, в третьем режиме работы двигателя может быть произведено линейное изменение впрыска воды и определение третьей ошибки впрыска воды по изменению третьего набора параметров работы двигателя и так далее. В таком случае фактическая ошибка впрыска воды может быть определена в зависимости от первой, второй и третьей ошибок впрыска воды, оцененных в процессе самодиагностики. Например, фактическая ошибка впрыска воды может быть определена в зависимости от результата усреднения первой, второй и третьей ошибок впрыска воды. В соответствии с альтернативным примером осуществления может быть произведено сравнение первой, второй и третьей ошибок впрыска воды, и усреднение для определения фактической ошибки впрыска воды может быть произведено только по двум наиболее близким друг к другу величинам. Определение фактической ошибки впрыска воды может включать в себя определение процентного недостатка воды, как более подробно описано со ссылками на фиг. 3.
При этом, если проведение самодиагностики невозможно, например, в связи с неудовлетворением условий проведения самодиагностики, контроллер может произвести корректировку величины впрыска воды в соответствии с предполагаемым уровнем закупоривания водяного тракта и соответствующей ему предполагаемой ошибкой впрыска воды. Например, предполагаемая ошибка впрыска воды может учитывать, в частности, предполагаемую величину процентного недостатка воды, и количество впрыскиваемой воды может быть скорректировано так, чтобы компенсировать такой недостаток. В соответствии с одним из примеров осуществления, если предполагаемая величина процентного недостатка воды с учетом предполагаемого уровня закупоривания водяного тракта составляет 30%, то количество впрыскиваемой воды (определенное с учетом условий работы двигателя) может быть увеличено в момент подачи на 30%.
Если проведение самодиагностики возможно и успешно осуществлено, то на этапе 222 настоящего способа производят оценку фактического уровня закупоривания системы впрыска воды с учетом фактической ошибки впрыска воды, установленной в процессе самодиагностики. Например, фактический уровень закупоривания может быть определен в зависимости от величины фактической ошибки впрыска воды или в зависимости от соотношения фактической ошибки впрыска воды и предполагаемой ошибки впрыска воды.
На этапе 224 настоящего способа принимают корректирующие меры с учетом фактического уровня закупоривания. Например, последующий впрыск воды в двигатель может быть скорректирован с учетом как фактической ошибки, так и предполагаемой ошибки. Впрыск воды может быть скорректирован путем коррекции заданного количества впрыскиваемой воды с использованием поправочного коэффициента, основанного на степени закупоривания. Например, ширина импульса впрыска водяного инжектора может быть скорректирована во время впрыска воды в двигатель в случае возникновения детонации. В соответствии с одним из примеров осуществления, если определенная величина процентного недостатка воды составляет 30%, то при последующем впрыске воды, требующем использования 50% водного потока (например, для устранения детонации), заданное количество впрыскиваемой воды может составить 50% + 30% = 80% водного потока. В соответствии с другим примером осуществления может существовать возможность устранения закупоривания частей системы путем использования повышенного по сравнению с нормально необходимым давления или расхода воды, обеспечения пульсирования давления или расхода или же обращения направления течения воды в некоторых частях системы.
Кроме того, в зависимости от определенного уровня закупоривания может быть установлен диагностический код, например, код самодиагностики, и оператор транспортного средства может быть извещен о наличии закупоривания, например, посредством включения светового индикатора или вывода сообщения на приборную панель транспортного средства.
На этапе 226 настоящего способа определяют, имеется ли запрос на впрыск воды. Если запрос на впрыск воды отсутствует, способ переходит к этапу 228, на котором эксплуатация двигателя может быть продолжена без впрыска воды. В противном случае, если присутствует запрос на впрыск воды, способ переходит к этапу 230, на котором эксплуатация двигателя может быть продолжена с впрыском воды, причем диапазон впрыска воды корректируют в зависимости от рабочей области частоты вращения и нагрузки двигателя и ограничений по детонации двигателя. Например, впрыск воды может быть продолжен при высоких значениях частоты вращения и нагрузки двигателя с количеством впрыскиваемой воды, скорректированным с учетом поправочного коэффициента, основанного на уровне закупоривания.
Кроме того, количество впрыскиваемой воды может быть скорректировано в зависимости от по меньшей мере фактической или предполагаемой величины ошибки впрыска воды. В частности, количество впрыскиваемой воды может быть задано с использованием поправки, определенной в зависимости от фактической или предполагаемой величины ошибки впрыска воды. Кроме того, количество впрыскиваемой воды может быть задано с использованием поправки, определенной в зависимости от фактического и предполагаемого уровня закупоривания (например, с учетом результатов сравнения фактического уровня закупоривания с предполагаемым уровнем закупоривания). Например, если самодиагностика не была полностью проведена, количество впрыскиваемой воды может быть скорректировано в соответствии с предполагаемым уровнем закупоривания и соответствующей ему предполагаемой ошибкой впрыска воды. В противном случае, если самодиагностика была полностью проведена, количество впрыскиваемой воды может быть скорректировано в соответствии с фактическим уровнем закупоривания и соответствующей ему фактической ошибкой впрыска воды. Контроллер может выдавать упреждающую оценку степени закупоривания, полученную на основе качества воды в системе впрыска воды (или предполагаемой величины ошибки впрыска), корректировать по поступающим данным обратной связи оцененную степень закупоривания с учетом фактической величины ошибки впрыска и затем производить впрыск воды в двигатель в зависимости от заданного количества впрыскиваемой воды с учетом степени закупоривания, скорректированной по данным обратной связи. Заданное количество впрыскиваемой воды может представлять собой базовое значение, полученное из справочной таблицы, сохраненной в памяти контроллера, и определенное в зависимости по меньшей мере от частоты вращения и нагрузки двигателя. Таким образом обеспечивают определение степени закупоривания системы впрыска воды на основе лучшей из имеющихся оценок величины ошибки впрыска и соответствующую корректировку интенсивности впрыска воды.
Такое решение обеспечивает возможность достоверной диагностики закупоривания водяного тракта и своевременного устранения его последствий.
На фиг. 3 представлен пример способа 300 самодиагностики системы впрыска воды по фиг. 1. Настоящий способ обеспечивает возможность достоверного определения ошибки впрыска воды с учетом величин ошибки впрыска воды, установленных в зависимости от отдельных параметров работы двигателя в разных режимах работы двигателя. Способ по фиг. 3 может быть выполнен в качестве части процедуры по фиг. 2, например, на этапе 220.
На этапе 302 настоящего способа проверяют, работает ли двигатель в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки, например, в рабочей области частоты вращения и нагрузки, в которой работа двигателя ограничена по детонации. В соответствии с одним из примеров осуществления первая рабочая область включает в себя режимы работы двигателя с высокой нагрузкой при частоте вращения двигателя ниже пороговой частоты вращения. В случае подтверждения работы двигателя в первой рабочей частоты вращения и нагрузки области способ переходит к этапу 310, на котором производят линейное изменение впрыска воды в двигатель. Линейное изменение впрыска воды может быть произведено от нулевого расхода до полного расхода или максимального расхода, достижимого при работе двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки. В альтернативном варианте впрыск воды может быть линейно изменен от нулевого расхода до порогового расхода, необходимого для обеспечения возможности полного проведения достоверной самодиагностики без излишних затрат воды. В контексте настоящего описания впрыск воды и линейное изменение впрыска воды подразумевают одно или более из следующего: непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя по схеме прямого впрыска воды, впрыск воды во впускной порт, расположенный выше по потоку от впускного клапана, при помощи инжектора распределенного впрыска и впрыск воды во впускной коллектор двигателя, выше или ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки, при помощи центрального топливного инжектора.
На этапе 312 настоящего способа производят измерение изменений первого набора параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска. В первый набор параметров могут входить уровень детонации в двигателе как процент от впрыска воды и запаздывание зажигания двигателя как процент от впрыска воды. Например, по мере линейного изменения впрыска воды могут производить измерение изменений детонации и момента зажигания и сравнивать их с ожидаемой зависимостью изменений уровня детонации и момента зажигания по отношению к процентной доли впрыскиваемой воды. Затем контроллер может определить по изменениям уровня детонации и момента зажигания процентный недостаток воды. Например, может ожидаться, что в данных условиях работы оптимальный момент зажигания (ОМЗ) может быть достигнут без детонации, если количество впрыскиваемой воды составляет по меньшей мере 20%. Однако если детонация продолжает ограничивать момент зажигания вплоть до команды впрыска 50% воды, контроллер может установить, что потери водяного потока составляют 30%. В соответствии с другим примером осуществления в первый набор параметров может входить изменение массового расхода воздуха (МРВ) в двигатель как процент от впрыска воды, так как увеличение количества впрыскиваемой воды приводит к охлаждению и увеличению плотности воздуха и, следовательно, увеличению МРВ.
На этапе 314 настоящего способа производят определение первой ошибки впрыска для первой рабочей области частоты вращения и нагрузки двигателя по результатам оценки изменения первого набора параметров во время линейного изменения впрыска, в том числе в зависимости от процентной доли впрыскиваемой воды.
В случае неполучения на этапе 302 подтверждения работы двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки способ переходит к этапу 304, на котором проверяют, работает ли двигатель во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки, например, в области работы частоты вращения и нагрузки с частичным открытием дроссельной заслонки. В соответствии с одним из примеров осуществления вторая рабочая область частоты вращения и нагрузки включает в себя режимы работы двигателя с частичным открытием дроссельной заслонки. Данный способ используют, так как в разных рабочих областях частоты вращения и нагрузки двигателя для численного выражения закупоривания системы могут быть пригодны разные параметры работы двигателя. В случае подтверждения работы двигателя во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки способ переходит к этапу 320, на котором производят линейное изменение впрыска воды в двигатель. Линейное изменение впрыска воды может быть произведено от нулевого расхода до полного расхода или максимального расхода, достижимого при работе двигателя во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки. В альтернативном варианте впрыск воды может быть линейно изменен от нулевого расхода до порогового расхода, необходимого для обеспечения возможности полного проведения достоверной самодиагностики без нарушений стабильности сгорания. В контексте настоящего описания впрыск воды и линейное изменение впрыска воды подразумевают одно или более из следующего: прямой, распределенный и центральный впрыск воды в цилиндр двигателя.
На этапе 322 настоящего способа производят измерение изменений второго набора параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска. Во второй набор параметров могут входить момент зажигания двигателя (например, изменения используемого запаздывания зажигания) как процент от впрыска воды и массовый расход воздуха (МРВ) как процент от впрыска воды. Кроме того, во второй набор параметров может входить изменение крутящего момента двигателя в зависимости от момента зажигания, так как вода действует в качестве растворителя, увеличивающего значение ОМЗ. Другими словами, ОМЗ соответствует большему значению момента зажигания, а крутящий момент спадает после ОМЗ. Контроллер может определить ОМЗ при 100% впрыска воды и при 0% впрыска воды по значению момента зажигания, на котором начинается падение крутящего момента. В соответствии с одним из примеров осуществления по мере линейного изменения впрыска воды производят измерения изменений крутящего момента и момента зажигания и сравнивают их результаты с ожидаемыми изменениями крутящего момента и момента зажигания в зависимости от процентной доли впрыскиваемой воды. Затем контроллер может определить по изменениям крутящего момента и момента зажигания величину процентного недостатка воды. Изменения крутящего момента могут быть определены по изменениям ускорения транспортного средства или по данным, поступающим от датчика крутящего момента. Например, контроллер может вычислять величину недостатка воды оп разнице между фактическим изменением момента зажигания и ожидаемым изменением момента зажигания для данной процентной доли впрыскиваемой воды по мере линейного изменения впрыска. В соответствии с другим примером осуществления линейное изменение впрыска воды может вызывать изменение МРВ в связи с повышением объемного к.п.д. по мере впрыска воды. Контроллер может сравнивать фактическое значение МРВ (или фактическое изменение МРВ) с ожидаемым значением МРВ (или ожидаемым изменением МРВ) для данного положения дроссельной заслонки (например, степени частичного открытия дроссельной заслонки), положения распределительного вала и/или температуры подаваемого воздуха (ТПВ). Тогда процентный недостаток воды может быть вычислен по разнице между фактическим изменением МРВ и ожидаемым изменением МРВ для данной процентной доли впрыскиваемой воды по мере линейного изменения впрыска во время работы в режиме частичного открытия дроссельной заслонки.
В соответствии с другим примером осуществления во второй набор параметров может входить изменение абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе двигателя (ДВК) как процент от впрыска воды. Изменения ДВК также могут быть вызваны повышением объемного к.п.д. по мере впрыска воды. Контроллер может сравнивать фактическое изменение ДВК с ожидаемым изменением ДВК для данного положения дроссельной заслонки (например, степени частичного открытия дроссельной заслонки), положения распределительного вала и/или температуры подаваемого воздуха (ТПВ). Тогда процентный недостаток воды может быть вычислен по разнице между фактическим изменением ДВК и ожидаемым изменением ДВК для данной процентной доли впрыскиваемой воды по мере линейного изменения впрыска во время работы в режиме частичного открытия дроссельной заслонки.
На этапе 324 настоящего способа производят определение второй ошибки впрыска для второй рабочей области частоты вращения и нагрузки двигателя по результатам оценки изменения второго набора параметров во время линейного изменения впрыска, в том числе в зависимости от процентной доли впрыскиваемой воды.
В случае неполучения на этапе 304 подтверждения работы двигателя во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки способ переходит к этапу 306, на котором проверяют, работает ли двигатель в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки, например, в области работы с высокой частотой вращения двигателя и высокой нагрузкой на двигатель (в которой частота вращения двигателя превышает пороговую частоту вращения, а нагрузка на двигатель превышает пороговую нагрузку). В соответствии с одним из примеров осуществления третья рабочая область частоты вращения и нагрузки включает в себя режимы работы двигателя с высокой мощностью, в которых впрыск воды используют для охлаждения каталитических нейтрализаторов. Третья рабочая область частоты вращения и нагрузки может быть выбрана для работы двигателя в случае наличия запроса на выработку максимальной мощности. В соответствии с другим примером осуществления третья рабочая область частоты вращения и нагрузки может быть выбрана для работы двигателя с использованием впрыска воды в случае достижения или превышения температурой каталитических нейтрализаторов отработавших газов или температурой выхлопного фланца порогового значения. Температура каталитического нейтрализатора отработавших газов или температура выхлопного фланца может быть измерена или смоделирована.
В случае подтверждения работы двигателя в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки способ переходит к этапу 330, на котором производят линейное изменение впрыска воды в двигатель. Линейное изменение впрыска воды может быть произведено от нулевого расхода до полного расхода или максимального расхода, достижимого при работе двигателя в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки. В альтернативном варианте впрыск воды может быть линейно изменен от нулевого расхода до порогового расхода, необходимого для обеспечения возможности полного проведения достоверной самодиагностики без нарушений выработки крутящего момента. В контексте настоящего описания впрыск воды и линейное изменение впрыска воды подразумевают одно или более из следующего: прямой, распределенный и центральный впрыск воды в цилиндр двигателя.
На этапе 332 настоящего способа производят измерение изменений третьего набора параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска. В третий набор параметров могут входить изменение выходного крутящего момента, изменения температуры каталитических нейтрализаторов и изменение массового расхода воздуха как процент от впрыска воды. Например, по мере линейного изменения впрыска воды производят измерения изменений крутящего момента и МРВ и сравнивают их результаты с ожидаемыми изменениями крутящего момента и МРВ в зависимости от процентной доли впрыскиваемой воды. Затем контроллер может определить по изменениям крутящего момента и МРВ величину процентного недостатка воды. Изменения крутящего момента могут быть определены по изменениям ускорения транспортного средства или по данным, поступающим от датчика крутящего момента. В соответствии с другим примером осуществления, если система транспортного средства представляет собой систему гибридного транспортного средства с высоковольтным электромотором с разделением потоков, контроллер может определять величину крутящего момента с учетом приема электромотором крутящего момента двигателя или реакции на него. Например, величина крутящего момента двигателя может быть вычислена по величине крутящего момента электромотора, заданного для поддержания частоты вращения двигателя. Процентный недостаток воды может быть вычислен по разнице между фактическим изменением МРВ и ожидаемым изменением МРВ для данной процентной доли впрыскиваемой воды по мере линейного изменения впрыска во время работы в режиме частичного открытия дроссельной заслонки. В соответствии с другим примером осуществления в третий набор параметров работы двигателя может входить изменение абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе двигателя (ДВК) как процент от впрыска воды.
На этапе 334 третьей способа производят определение третьей ошибки впрыска для второй рабочей области частоты вращения и нагрузки двигателя по результатам оценки изменения третьего набора параметров во время линейного изменения впрыска, в том числе в зависимости от процентной доли впрыскиваемой воды.
По завершении каждого из этапов 314, 324 и 334 способ переходит к этапу 340, на котором определяют среднюю ошибку впрыска по по меньшей мере двум из величин первой, второй и третьей ошибок впрыска. По меньшей мере две из величин первой, второй и третьей ошибок впрыска могут быть выбраны так, чтобы расхождение между значениями ошибки не превышало пороговой величины. Другими словами, контроллер может выбрать из трех значений два, наилучшим образом согласующихся друг с другом (например, с расхождением не более 10%). Усредненное значение этих двух величин может быть определено как фактическая величина ошибки впрыска.
На этапе 342 настоящего способа производят получение предполагаемой ошибки впрыска в зависимости от уровня загрязнения воды. Например, как описано со ссылками на фиг. 2, предполагаемая ошибка впрыска поды может быть определена с учетом количества и природы загрязняющих веществ, содержащихся в воде, которая находится в водяном баке. На этапе 344 настоящего способа производят сравнение фактической величины ошибки впрыска воды (определенной на этапе 336) с предполагаемой величиной ошибки впрыска воды (определенной на этапе 338) для определения степени закупоривания водяного тракта. Например, степень закупоривания может быть определена по разнице между фактической ошибкой впрыска и предполагаемой ошибкой впрыска воды. В соответствии с одним из примеров осуществления контроллер может выдавать упреждающую оценку степени закупоривания, полученную на основе предполагаемой ошибки впрыска воды и корректировать по поступающим данным обратной связи упреждающе оцененную степень закупоривания с учетом фактической величины ошибки впрыска.
Как более подробно описано со ссылками на фиг. 2, затем контроллер может произвести корректировку впрыска воды в двигатель в соответствии с определенной степенью закупоривания. В частности, количество воды, подаваемой в двигатель, может быть определено в зависимости от заданного количества впрыскиваемой воды и степени закупоривания, скорректированной по данным обратной связи. Например, ширина импульса впрыска воды может быть скорректирована во время впрыска воды из водяного резервуара в двигатель в случае возникновения детонации. В соответствии с одним из примеров осуществления, если определенная величина процентного недостатка воды составляет 30%, то при последующем впрыске воды, требующем использования 50% водного потока (например, для устранения детонации), заданное количество впрыскиваемой воды может составить 50% + 30% = 80% водного потока. Например, контроллер может сформировать сигнал управления, передаваемый приводу водяного инжектора, например, определив ширину импульса сигнала в зависимости от определенного уровня закупоривания. Контроллер может определить ширину импульса при помощи процедуры, прямо учитывающей процентную величину недостатка воды с учетом закупоривания, например, увеличивая ширину импульса при увеличении уровня закупоривания или увеличении процентной величины недостатка воды. В альтернативном варианте контроллер может определять ширину импульса по результатам вычисления с использованием справочной таблицы соответствий между уровнем закупоривания (или процентной величиной недостатка воды или разницей между фактической ошибкой впрыска воды и фактической ошибкой) и шириной импульса. В соответствии с другим примером осуществления контроллер может принимать логическое решение (например, в отношении положения привода водяного инжектора) в соответствии с логическими правилами в зависимости от уровня закупоривания. Затем контроллер может сформировать сигнал управления, передаваемый приводу водяного инжектора.
В случае неполучения подтверждения работы двигателя в какой-либо из первой, второй и третьей рабочих областей частоты вращения и нагрузки настоящий способ переходит к этапу 308, на котором может быть произведен активный перевод двигателя в требуемую рабочую область частоты вращения и нагрузки путем корректировки работы трансмиссии, гибридного трансмиссионного агрегата или вспомогательного оборудования, соединенного с двигателем, для поддержания работы двигателя в первой, второй или третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки. Например, двигатель может быть активно переведен в требуемую рабочую область частоты вращения и нагрузки путем корректировки работы силового агрегата с изменением передачи трансмиссии (переключением передачи), передаточного числа бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом, режима работы гибридного трансмиссионного агрегата или вспомогательного оборудования двигателя, например, генератора переменного тока. В соответствии с одним из примеров осуществления контроллер может произвести переключение передачи или передаточного числа бесступенчатой трансмиссии для перевода двигателя в заданную рабочую область частоты вращения и нагрузки. В соответствии с другим примером осуществления контроллер может активно и последовательно переводить двигатель в первую, вторую и третью рабочие области частоты вращения и нагрузки с выполнением условий для проведения самодиагностики, но без получения требуемых значений частоты вращения и нагрузки двигателя. В соответствии с одним из примеров осуществления, если система транспортного средства представляет собой систему гибридного транспортного средства, вместо ожидания условий высокой нагрузки условия высокой нагрузки могут быть созданы искусственно, путем снижения частоты вращения двигателя в результате выбора обеспечивающего требуемую частоту вращения двигателя передаточного отношения приводной системы с разделением потоков и электронной бесступенчатой трансмиссией. В альтернативном варианте, если приводная система содержит гибридный трансмиссионный агрегат, может быть выбран рабочий режим повышенной мощности, крутящего момента или нагрузки на двигатель с использованием мощности аккумуляторной батареи. В таком случае крутящий момент колес транспортного средства может оставаться неизменным при изменении режима работы двигателя. Таким образом, переход в требуемую рабочую область частоты вращения и нагрузки может быть произведен без выбросов крутящего момента.
Таким образом, контроллер может оценить фактический уровень закупоривания системы впрыска воды по средней величине ошибки впрыска, сравнить фактический уровень закупоривания водяного тракта с предполагаемым уровнем, причем предполагаемый уровень закупоривания определяют по оценочному качеству воды, залитой в водяной резервуар, и скорректировать количество воды, впрыскиваемой в двигатель в случае последующего возникновения детонации, в соответствии с фактическим уровнем закупоривания и/или результатами сравнения.
Следует понимать, что предполагаемая величина ошибки впрыска воды, соответствующая предполагаемой вероятности закупоривания, может быть определена и использована в качестве полезной изначальной оценки до появления возможности определения фактического уровня закупоривания или ошибки впрыска. Затем, при возникновении условий, допускающих проведение самодиагностики системы впрыска воды, может быть произведено определение фактической величины ошибки впрыска воды по изменениям набора параметров работы двигателя по мере линейного изменения впрыска воды.
На фиг. 4 представлены графики 400, иллюстрирующие пример самодиагностики системы впрыска воды и корректировку впрыска воды для устранения детонации в результате выявления признаков закупоривания водяного тракта по результатам самодиагностики. На графике 402 отложена частота вращения двигателя, на графике 404 - измеренная величина МРВ (сплошная линия), на графике 405 - предполагаемая величина МРВ (штриховая линия), на графике 406 - выходной крутящий момент двигателя, на графике 408 - интенсивность впрыска воды ы двигатель, а на графике 410 - недостаток воды в двигателе. По оси абсцисс всех графиков отложено время.
До момента t1 двигатель может работать с малой частотой вращения двигателя, без впрыска воды. В момент t1 могут быть выполнены условия для проведения самодиагностики системы впрыска воды, и может быть начата процедура самодиагностики. В момент t2 процедура самодиагностики может быть завершена, и линейное изменение впрыска воды может быть прекращено. Между моментами t1 и t2 впрыск воды линейно изменяют до максимального значения, возможного при данных условиях работы. По разнице между измеренным МРВ и предполагаемым МРВ в интервале t1-t2 определяют процентную величину недостатка воды. В описываемом примере определяют и сохраняют в памяти контроллера процентный уровень недостатка воды, соответствующий линии 411. В соответствии с одним из примеров осуществления по соотношению измеренного МРВ и предполагаемого МРВ во время линейного изменения впрыска воды может быть определен недостаток воды, равный 30%.
Между моментами t2 и t3 двигатель работает в рабочих областях, в которых впрыск воды не требуется. В момент t3 в результате увеличения требуемого приводного крутящего момента и соответствующего увеличения выходного крутящего момента двигателя возникает запрос на впрыск воды. Между моментами t3 и t4 производят впрыск воды в двигатель с учетом количества воды, требуемого для детонации, растворения и/или ограничения температуры каталитических нейтрализаторов в данных условиях работы, а также с учетом ранее определенного процентного уровня недостатка воды. В частности, впрыск воды производят на уровне 408, превышающем уровень 409, который был бы использован при недостатке воды, равном 0%.
Следует понимать, что хотя в раскрытых примерах осуществления впрыск воды корректируют в соответствии с измеренным уровнем закупоривания и вычисленной процентной величиной недостатка воды, которую вычисляют по измеренным отклонениям МРВ во время самодиагностики, в соответствии с альтернативными примерами осуществления, при невыполнении условий проведения самодиагностики или отсутствии результатов самодиагностики, корректировка впрыска воды может быть произведена в соответствии с предполагаемым уровнем закупоривания и предполагаемой процентной величины недостатка воды. Например, контроллер двигателя может прогнозировать уровень закупоривания (например, изменение степени закупоривания со временем) по предполагаемому качеству воды в качестве упреждающей оценки, а затем использовать результаты определения фактического закупоривания (данные обратной связи, основанные на результатах самодиагностики при наличии таковых) для изменения значений уровня закупоривания и процентной величины недостатка воды с течением времени. Оценка закупоривания (включающая в себя данные обратной связи и исходную оценку) может быть использована для корректировки впрыска воды при получении запроса на впрыск воды с целью обеспечения впрыска более точно определенного количества воды.
Таким образом, достоверная диагностика системы впрыска воды может быть обеспечена за счет диагностики разных наборов параметров работы двигателя в разных рабочих областях частоты вращения и нагрузки с одновременным впрыском воды в двигатель. В результате может быть обеспечено достоверное измерение при помощи датчиков и повышение уровня достоверности диагностики. Технический эффект прогнозирования ошибок впрыска воды с учетом оценочного качества воды, заливаемой в водяной резервуар, состоит в увеличении вероятности выявления закупоривания системы впрыска воды по отклонению фактической ошибки от предполагаемой ошибки. Сокращение повреждений двигателя в результате использования загрязненной воды и повышение точности регулирования впрыска воды даже при наличии частичного закупоривания обеспечивают снижение стоимости эксплуатации двигателя. Кроме того, это уменьшает вероятность возникновения неисправностей двигателя в течение гарантийного периода. В целом, применение впрыска воды в двигатель может быть расширено, что обеспечивает увеличение топливной экономичности и улучшение рабочих характеристик двигателя.
Предлагаемый в соответствии с одним из примеров осуществления изобретения способ для двигателя включает в себя: прогнозирование предполагаемой ошибки впрыска для системы впрыска воды, обеспечивающей подачу воды в двигатель, с учетом качества воды, содержащейся в водяном резервуаре; оценку фактической ошибки впрыска с учетом изменения параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска воды; и корректировку впрыска воды в двигатель в соответствии либо с предполагаемой ошибкой впрыска, либо с фактической ошибкой впрыска. В соответствии с предыдущим примером осуществления, дополнительно или необязательно, корректировка включает в себя индикацию степени закупоривания системы впрыска воды в соответствии с лучшей из имеющихся оценок ошибки впрыска и корректировку заданного количества впрыскиваемой воды с использованием поправочного коэффициента на основе степени закупоривания. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, корректировка включает в себя упреждающую оценку степени закупоривания на основе качества воды; корректировку упреждающей оценки степени закупоривания по данным обратной связи на основе фактической ошибки впрыска; и впрыск воды в двигатель в соответствии с требуемым количеством впрыскиваемой воды и степенью закупоривания, скорректированной по данным обратной связи. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, оценка фактической ошибки впрыска включает в себя: при первом условии линейное изменение впрыска воды и определение первой ошибки впрыска воды по изменению первого набора параметров работы двигателя; при втором условии линейное изменение впрыска воды и определение второй ошибки впрыска воды по изменению второго набора параметров работы двигателя; при третьем условии линейное изменение впрыска воды и определение третьей ошибки впрыска воды по изменению третьего набора параметров работы двигателя; и оценку фактической ошибки впрыска как результата усреднения по меньшей мере двух из первой, второй и третьей ошибок. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, по меньшей мере две из первой, второй и третьей ошибок имеют расхождение относительных величин ошибки, меньшее порогового. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, способ дополнительно включает в себя корректировку трансмиссии или гибридной системы или вспомогательного оборудования, соединенного с двигателем, для поддержания работы двигателя в рабочей области, соответствующей первому, второму или третьему условию. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, первое условие соответствует нагрузке на двигатель, большей пороговой нагрузки, и частоте вращения двигателя, меньшей пороговой частоты вращения, и в первый набор параметров входят изменение частоты детонации, изменение момента зажигания и изменение массового расхода воздуха; причем второе условие соответствует открытию впускной дроссельной заслонки, меньшему порогового открытия, и во второй набор параметров входят изменение выходного крутящего момента, изменение момента зажигания, изменение массового расхода воздуха и изменение абсолютного давления в коллекторе; причем третье условие соответствует нагрузке на двигатель, большей пороговой нагрузки, и частоте вращения двигателя, большей пороговой частоты вращения, и в третий набор параметров входят изменение выходного крутящего момента, изменение температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов и изменение массового расхода воздуха. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, двигатель установлен в транспортном средстве, причем воду заливают в резервуар вручную из находящегося вне транспортного средства источника воды или заливают из источника, находящегося на борту транспортного средства при помощи системы сбора, причем система сбора собирает конденсат от одного или нескольких из таких компонентов, как охладитель РОГ, охладитель наддувочного воздуха, испаритель системы кондиционирования воздуха, теплообменник выхлопной системы и внешняя поверхность транспортного средства. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, способ дополнительно включает в себя: оценку качества воды в водяном резервуаре на основе места доливки и/или на основе данных датчика качества воды; очистку воды перед впрыском воды в случае превышения оценочным качеством порогового значения; и если оценочное качество ниже порогового значения, слив воды из водяного резервуара или увеличение расходования воды в диапазоне работы двигателя, определенном в соответствии с оценочным качеством. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, способ дополнительно включает в себя индикацию загрязненности воды из данного источника и запрет будущего наполнения водяного резервуара водой из данного источника если оценочное качество воды ниже порогового значения при заливе воды из источника воды, находящегося вне транспортного средства.
Предлагаемый в соответствии с другим примером осуществления изобретения способ для двигателя включает в себя: впрыск воды из водяного резервуара в двигатель в случае возникновения детонации; при первом условии, линейное изменение впрыска воды и определение первой ошибки впрыска воды по изменению первого набора параметров во время указанного линейного изменения; при втором условии, линейное изменение впрыска воды и определение второй ошибки впрыска воды по изменению второго набора параметров во время указанного линейного изменения; при третьем условии, линейное изменение впрыска воды и определение третьей ошибки впрыска воды по изменению третьего набора параметров во время указанного линейного изменения; определение средней ошибки впрыска на основе по меньшей мере двух из первой, второй и третьей ошибок; и индикацию закупоривания системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска. В соответствии с предыдущим примером осуществления, дополнительно или необязательно, способ дополнительно включает в себя корректировку ширины импульса водяного инжектора во время впрыска воды из водяного резервуара в двигатель в случае возникновения детонации в ответ на индикацию. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, способ дополнительно включает в себя: оценку фактического уровня закупоривания водяного тракта системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска; сравнение фактического уровня закупоривания с предполагаемым уровнем закупоривания водяного тракта, причем предполагаемый уровень закупоривания основан на оценочном качестве воды, залитой в водяной резервуар; и корректировку количества воды, впрыскиваемой в двигатель при последующем возникновении детонации, с учетом одного или более из фактического уровня закупоривания и предполагаемого уровня закупоривания. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, первое условие соответствует работе двигателя с ограничением по детонации, и в первый набор параметров входят уровень детонации двигателя в процентах от впрыска воды и запаздывание зажигания двигателя в процентах от впрыска воды, второе условие соответствует работе двигателя с частичным открытием дроссельной заслонки, и во второй набор параметров входят запаздывание зажигания двигателя в процентах от впрыска воды и массовый расход воздуха в процентах от впрыска воды, а третье условие соответствует работе двигателя при высокой частоте вращения двигателя и высокой нагрузке, и в третий набор параметров входят изменение выходного крутящего момента в процентах от впрыска воды и массовый расход воздуха в процентах от впрыска воды. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, способ дополнительно включает в себя корректировку работы трансмиссии, или гибридной системы, или вспомогательного оборудования, соединенного с двигателем, для поддержания работы двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки при первом условии, в второй рабочей области частоты вращения и нагрузки при втором условии и в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки при третьем условии, причем первая, вторая и третья рабочие области частоты вращения и нагрузки не имеют пересечений или имеют частичные пересечения. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, впрыск воды включает в себя одно или более из следующего: непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя через водяной инжектор прямого впрыска, впрыск воды во впускной порт, выше по потоку от впускного клапана, через водяной инжектор распределенного впрыска и впрыск воды во впускной коллектор двигателя, выше или ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки, через центральный водяной инжектор.
Предлагаемая в соответствии с другим примером осуществления изобретения система транспортного средства содержит: двигатель; систему впрыска воды, содержащую водяной резервуар, водяной инжектор и водосборную систему; трансмиссию, выполненную с возможностью соединения двигателя с колесами транспортного средства и имеющую несколько изменяемых передаточных чисел; датчик качества воды, соединенный с водяным резервуаром; датчик массового расхода воздуха (МРВ); датчик детонации; и контроллер. В соответствии с предыдущим примером осуществления, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: линейного изменения впрыска воды от нижнего предела до верхнего предела; определения первой ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения выходного сигнала датчика детонации с предполагаемым изменением выходного сигнала датчика детонации при работе двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения; определения второй ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения момента зажигания с предполагаемым изменением момента зажигания при работе двигателя во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения; определения третьей ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения МРВ с предполагаемым изменением МРВ при работе двигателя в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения; оценки средней ошибки впрыска на основе по меньшей мере двух из первой, второй и третьей ошибок; и индикацию деградации системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: оценки качества воды в зависимости от места доливки и/или выходного сигнала датчика качества воды (например, датчика электропроводности, датчика мутности и т.д.) в случае превышения уровнем воды в резервуаре порогового уровня; и прогнозирования предполагаемой ошибки впрыска для системы впрыска воды с учетом оценочного качества воды. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: увеличения потребления воды в диапазоне работы двигателя, определенном с учетом степени загрязнения воды и природы загрязняющих веществ, присутствующих в воде, когда оценочное качество воды ниже первого порогового значения; и слива воды из резервуара, когда оценочное качество воды ниже второго порогового значения, меньшего первого порогового значения. В соответствии с любыми из предыдущих примеров осуществления, дополнительно или необязательно, индикация деградации включает в себя индикацию закупоривания системы впрыска воды, причем степень закупоривания основана на соотношении средней ошибки впрыска с предполагаемой ошибкой впрыска, причем контроллер содержит дополнительные инструкции для: впрыска воды из водяного инжектора в случае индикации детонации, причем ширину импульса впрыска воды корректируют в зависимости от средней ошибки впрыска.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВПРЫСКА ВОДЫ | 2017 |
|
RU2701791C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ВОДЫ В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2712550C2 |
| Способ и система для регулирования впрыска воды | 2017 |
|
RU2674856C1 |
| Способ (варианты) впрыска воды в двигатель | 2017 |
|
RU2710446C2 |
| Способ и система для работы каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателя | 2018 |
|
RU2705291C2 |
| Способ и система для регулирования впрыска воды | 2017 |
|
RU2685628C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ | 2017 |
|
RU2683589C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2669112C1 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ В РАЗНЫЕ ГРУППЫ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ | 2017 |
|
RU2689240C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2018 |
|
RU2703155C2 |
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предлагаются способы для достоверной самодиагностики системы впрыска воды, производящей впрыск воды в двигатель в соответствии с условиями работы двигателя, такими как детонация, причем систему впрыска воды наполняют вручную или путем сбора воды на борту транспортного средства. По ошибке впрыска воды, определенной по изменению заданного набора параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска воды при выбранных условиях работы, может быть выявлено наличие закупоривания в водяном тракте. Последующий впрыск воды может быть скорректирован соответствующим образом в зависимости от степени закупоривания. Изобретение позволяет повысить достоверность выявления неисправности (например, закупоривания) в системе подачи воды, что способствует повышению точности регулирования впрыска воды в двигатель, улучшению эксплуатационных показателей двигателя и снижению вероятности возникновения неисправности в двигателе из-за использования загрязнённой воды и неточного регулирования её подачи. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Способ для двигателя, включающий в себя:
прогнозирование предполагаемой ошибки впрыска для системы впрыска воды, обеспечивающей подачу воды в двигатель, с учетом качества воды, содержащейся в баке для хранения воды;
оценку фактической ошибки впрыска с учетом изменения параметров работы двигателя во время линейного изменения впрыска воды и
корректировку впрыска воды в двигатель в соответствии либо с предполагаемой ошибкой впрыска, либо с фактической ошибкой впрыска.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что корректировка включает в себя индикацию степени закупоривания системы впрыска воды в соответствии с лучшей из имеющихся оценок ошибки впрыска и корректировку заданного количества впрыскиваемой воды с использованием поправочного коэффициента на основе степени закупоривания.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что корректировка включает в себя:
упреждающую оценку степени закупоривания на основе качества воды;
корректировку упреждающей оценки степени закупоривания по данным обратной связи на основе фактической ошибки впрыска и
впрыск воды в двигатель в соответствии с заданным количеством впрыскиваемой воды и степенью закупоривания, скорректированной по данным обратной связи.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка фактической ошибки впрыска включает в себя:
при первом условии линейное изменение впрыска воды и определение первой ошибки впрыска воды по изменению первого набора параметров работы двигателя;
при втором условии линейное изменение впрыска воды и определение второй ошибки впрыска воды по изменению второго набора параметров работы двигателя;
при третьем условии линейное изменение впрыска воды и определение третьей ошибки впрыска воды по изменению третьего набора параметров работы двигателя и
оценку фактической ошибки впрыска как результата усреднения по меньшей мере двух из величин первой, второй и третьей ошибок.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере две из величин первой, второй и третьей ошибок имеют расхождение относительных величин ошибки, меньшее порогового.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя корректировку трансмиссии, или гибридной системы, или вспомогательного оборудования, соединенного с двигателем, для поддержания работы двигателя в рабочей области частоты вращения и нагрузки, соответствующей первому, второму или третьему условию.
7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что первое условие соответствует нагрузке на двигатель, большей пороговой нагрузки, и частоте вращения двигателя, меньшей пороговой частоты вращения, и в первый набор параметров работы двигателя входят изменение частоты детонации, изменение момента зажигания и изменение массового расхода воздуха; причем второе условие соответствует открытию впускной дроссельной заслонки, меньшему порогового открытия, и во второй набор параметров работы двигателя входят изменение выходного крутящего момента, изменение момента зажигания, изменение массового расхода воздуха и изменение абсолютного давления в коллекторе; причем третье условие соответствует нагрузке на двигатель, большей пороговой нагрузки, и частоте вращения двигателя, большей пороговой частоты вращения, и в третий набор параметров входят изменение выходного крутящего момента, изменение температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов и изменение массового расхода воздуха.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двигатель установлен в транспортном средстве, причем воду заливают в бак для хранения воды вручную из находящегося вне транспортного средства источника воды или заливают из источника, находящегося на борту транспортного средства при помощи системы сбора, причем система сбора собирает конденсат от одного или нескольких из таких компонентов, как охладитель рециркулируемых отработавших газов (РОГ), охладитель наддувочного воздуха, испаритель системы кондиционирования воздуха (KB), теплообменник выхлопной системы и внешняя поверхность транспортного средства.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя:
оценку качества воды в баке для хранения воды на основе места доливки и/или на основе данных датчика качества воды;
очистку воды перед впрыском воды в случае превышения оценочным качеством порогового значения; и
если оценочное качество ниже порогового значения, слив воды из бака для хранения воды или увеличение расходования воды в диапазоне работы двигателя, определенном в соответствии с оценочным качеством.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя, если оценочное качество воды ниже порогового значения при заливе воды из источника воды, находящегося вне транспортного средства, индикацию загрязненности воды из данного источника воды и запрет будущего наполнения бака для хранения воды водой из данного источника воды.
11. Способ для двигателя, включающий в себя:
впрыск воды из бака для хранения воды в двигатель в случае возникновения детонации;
при первом условии линейное изменение впрыска воды и определение первой ошибки впрыска воды по изменению первого набора параметров во время указанного линейного изменения;
при втором условии линейное изменение впрыска воды и определение второй ошибки впрыска воды по изменению второго набора параметров во время указанного линейного изменения;
при третьем условии линейное изменение впрыска воды и определение третьей ошибки впрыска воды по изменению третьего набора параметров во время указанного линейного изменения;
определение средней ошибки впрыска на основе по меньшей мере двух из первой, второй и третьей ошибок и
индикацию закупоривания системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя, в ответ на указанную индикацию, корректировку ширины импульса водяного инжектора во время впрыска воды из бака для хранения воды в двигатель в случае возникновения детонации.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя:
оценку фактического уровня закупоривания системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска;
сравнение фактического уровня закупоривания с предполагаемым уровнем закупоривания системы впрыска воды, причем предполагаемый уровень закупоривания основан на оценочном качестве воды, залитой в бак для хранения воды; и
корректировку количества воды, впрыскиваемой в двигатель при последующем возникновении детонации, с учетом одного или более из фактического уровня закупоривания и предполагаемого уровня закупоривания.
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что первое условие соответствует работе двигателя с ограничением по детонации, и в первый набор параметров входят уровень детонации двигателя в процентах от впрыска воды и запаздывание зажигания двигателя в процентах от впрыска воды, причем второе условие соответствует работе двигателя с частичным открытием дроссельной заслонки, и во второй набор параметров входят запаздывание зажигания двигателя в процентах от впрыска воды и массовый расход воздуха в процентах от впрыска воды, а третье условие соответствует работе двигателя при высокой частоте вращения и высокой нагрузке, и в третий набор параметров входят изменение выходного крутящего момента в процентах от впрыска воды и массовый расход воздуха в процентах от впрыска воды.
15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя
корректировку работы трансмиссии, или гибридной системы, или вспомогательного оборудования, соединенного с двигателем, для поддержания работы двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки при первом условии, во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки при втором условии и в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки при третьем условии, причем первая, вторая и третья рабочие области частоты вращения и нагрузки не имеют пересечений или имеют частичные пересечения.
16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что впрыск воды включает в себя одно или более из следующего: непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя через водяной инжектор прямого впрыска, впрыск воды во впускной порт, выше по потоку от впускного клапана, через водяной инжектор распределенного впрыска и впрыск воды во впускной коллектор двигателя, выше или ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки, через центральный водяной инжектор.
17. Система транспортного средства, содержащая:
двигатель;
систему впрыска воды, содержащую бак для хранения воды, водяной инжектор и водосборную систему;
трансмиссию, выполненную с возможностью соединения двигателя с колесами транспортного средства и имеющую несколько передаточных чисел;
датчик качества воды, соединенный с баком для хранения воды;
датчик массового расхода воздуха (МРВ);
датчик детонации и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для:
линейного изменения впрыска воды от нижнего предела до верхнего предела;
определения первой ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения выходного сигнала датчика детонации с предполагаемым изменением выходного сигнала датчика детонации, при работе двигателя в первой рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения;
определения второй ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения момента зажигания с предполагаемым изменением момента зажигания при работе двигателя во второй рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения;
определения третьей ошибки впрыска как процента от впрыска воды с учетом соотношения фактического изменения МРВ с предполагаемым изменением МРВ при работе двигателя в третьей рабочей области частоты вращения и нагрузки во время указанного линейного изменения;
оценки средней ошибки впрыска на основе по меньшей мере двух из первой, второй и третьей ошибок и
индикации деградации системы впрыска воды на основе средней ошибки впрыска.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для:
оценки качества воды в зависимости от места доливки и/или выходного сигнала датчика качества воды в случае превышения уровнем воды в баке для хранения воды порогового уровня и
прогнозирования предполагаемой ошибки впрыска для системы впрыска воды с учетом оценочного качества воды.
19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для:
увеличения потребления воды в диапазоне работы двигателя, определенном с учетом степени загрязнения воды и природы загрязняющих веществ, присутствующих в воде, когда оценочное качество воды ниже первого порогового значения; и
слива воды из бака для хранения воды, когда оценочное качество воды ниже второго порогового значения, меньшего первого порогового значения.
20. Система по п. 18, отличающаяся тем, что индикация деградации включает в себя индикацию закупоривания системы впрыска воды, причем степень закупоривания основана на соотношении средней ошибки впрыска с предполагаемой ошибкой впрыска, причем контроллер содержит дополнительные инструкции для:
впрыска воды из водяного инжектора в случае индикации детонации, причем ширину импульса впрыска воды корректируют в зависимости от средней ошибки впрыска.
| US 20170114754 A1, 27.04.2017 | |||
| US 20180128212 A1, 10.05.2018 | |||
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ, СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2583173C2 |
