СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F02B37/16 F02B37/18 F02D23/00 F02D41/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам и системе определения того, накопились отложения внутри рециркуляционного клапана компрессора или нет. Способы и системы могут быть, в частности, применимы к двигателям, оснащенным турбонагнетателями или приводными компрессорами.

Уровень техники и сущность изобретения

Компрессорные или турбированные двигатели могут содержать рециркуляционный клапан компрессора для снижения давления ниже по потоку от компрессора в условиях, когда создание перед дросселем давления, превышающего атмосферное, может быть нежелательно. Например, если водитель запрашивает относительно высокий крутящий момент вслед за низким крутящим моментом, может быть желательным снизить давление выше по потоку от дросселя впускного коллектора двигателя, в результате чего двигатель сможет развить крутящий момент, величина которого более близка к запрошенной водителем. Давление ниже по потоку от компрессора может быть снижено посредством открытия рециркуляционного клапана компрессора в ответ на запрошенный водителем низкий крутящий момент. Однако воздух во впускной системе двигателя может смешиваться с парами топлива и загрязняющими частицами, которые могут проникать через воздушный фильтр двигателя. С течением времени пары топлива и загрязняющие частицы могут откладываться в рециркуляционном клапане компрессора, что ведет к изменению расходной характеристики рециркуляционного клапана компрессора. Вследствие этого рециркуляционный клапан компрессора в некоторых условиях не будет способен обеспечить ожидаемую величину расхода воздуха.

Авторы настоящего изобретения учли указанные выше проблемы и разработали способ диагностики, содержащий: частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос; ступенчатое открытие рециркуляционного клапана компрессора после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; регулирование смещения величины расхода воздуха рециркуляционного клапана компрессора в ответ на изменение положения регулятора давления наддува в течение ступенчатого открытия рециркуляционного клапана компрессора из закрытого положения; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в ответ на смещение величины расхода воздуха.

Регулировкой смещения величины расхода воздуха рециркуляционного клапана компрессора в ответ на изменение положения регулятора давления наддува возможно обеспечить технический результат по улучшению управления давлением впуска двигателя даже в случае, когда имеются отложения в рециркуляционном клапане компрессора. В одном примере смещение величины расхода воздуха рециркуляционного клапана компрессора может быть определено на основе данных об изменении положения регулятора давления наддува, когда регулятором давления наддува управляют по замкнутого циклу для поддержания требуемого давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя. А именно, рециркуляционный клапан может быть сначала закрыт, а затем ступенчато открыт. Открытое положение рециркуляционного клапана, при котором положение регулятора давления наддува изменяется для поддержания постоянного давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя, может быть определено величиной смещения рециркуляционного клапана компрессора. Положение регулятора давления наддува может быть отрегулировано в ответ на изменение давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя для поддержания расхода воздуха двигателя и снижения вероятности возникновения беспокойства водителя.

В данном раскрытии представлено несколько преимуществ. Например, способ может улучшать расход воздуха двигателя на низких уровнях запрошенного водителем крутящего момента. Также, способ может улучшать управление воздушно-топливным отношением двигателя при отпускании педали акселератора.

Также, способ может быть применен к турбированным двигателям или компрессорным двигателям.

Преимущества, изложенные выше, а также другие преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания, взятого отдельно или в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрываются более подробно. Оно не предназначено для определения ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, объем которого определяется только пунктами формулы, приведенными после подробного описания. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

Описанные здесь преимущества будут более полно понятны при прочтении примера осуществления, именуемого здесь как подробное описание, отдельно или со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1 - принципиальная схема двигателя;

Фиг. 2 - график, на котором показан расход воздуха через дроссель и расход воздуха через дроссель при наличии отложений в клапане рециркуляции компрессора;

На Фиг. 3 показан пример способа работы двигателя; и

На Фиг. 4 показана рабочая последовательность двигателя, основанная на способе, представленном на Фиг. 3.

Раскрытие изобретения

Данное раскрытие относится к работе двигателя с рециркуляционным клапаном компрессора. Рециркуляционный клапан компрессора может быть установлен на двигателе, как показано на Фиг. 1. Рециркуляционный клапан компрессора может иметь расходные характеристики, сходные с показанными на Фиг. 2. Двигатель выполнен с возможностью быть частью системы, содержащей контроллер с командами по способу на Фиг. 3. Система на Фиг. 1 и способ на Фиг. 3 выполнены с возможностью работы для осуществления последовательности на Фиг. 4.

Согласно Фиг. 1, управление двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим множество цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, осуществляют посредством электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндров с поршнем 36, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и ведомая шестерня 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 (например, низковольтная (работающая при напряжении менее 30 вольт) электрическая машина) содержит вал ведущей шестерни 98 и ведущую шестерню 95. Вал ведущей шестерни 98 выполнен с возможностью выборочного перемещения ведущей шестерни 95 для вхождения ее в зацепление с ведомой шестерней 99. Стартер 96 выполнен с возможностью непосредственной установки спереди или позади двигателя. В некоторых примерах стартер 96 выполнен с возможностью по выбору сообщать крутящий момент коленчатому валу 40 посредством ремня или цепи. В одном примере стартер 96 находится в базовом состоянии, если он не входит в зацепление с коленчатым валом двигателя. Камера 30 сгорания показана с возможностью сообщения с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может быть приведен в действие кулачком 51 распределительного вала впускных клапанов и кулачком 53 распределительного вала выпускных клапанов. Положение впускного кулачка 51 можно определить посредством датчика 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 можно определить посредством датчика 57 выпускного кулачка. Впускной клапан 52 выполнен с возможностью его выборочной активации и деактивации устройством активации клапана 59. Выпускной клапан 54 выполнен с возможностью его выборочной активации и деактивации устройством активации клапана 58.

Топливная форсунка 66 показана установленной в положение для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что специалистам в данной области техники известно как непосредственный впрыск. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса напряжения от контроллера 12. Топливо подается к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показана). В одном примере двухступенчатая топливная система высокого давления выполнена с возможностью создания более высокого давления топлива.

Дополнительно, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с компрессором 162 турбонагнетателя и воздухозаборником 42 двигателя. В других примерах компрессором 162 может быть компрессор приводного нагнетателя. Вал 161 выполнен с возможностью механического соединения турбины 164 турбонагнетателя с компрессором 162 турбонагнетателя. Опциональный дроссель 62 с электроприводом (например, центральный дроссель или дроссель впускного коллектора двигателя) регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления воздушным потоком из компрессора 162 к впускному коллектору 44. Давление в камере 45 наддува может быть давлением на впуске дросселя, поскольку впуск дросселя 62 находится в границах камеры 45 наддува. Выпуск дросселя находится во впускном коллекторе 44. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 выполнены с возможностью установки между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 так, чтобы дроссель 62 размещался во впускном окне. Рециркуляционный клапан 47 компрессора может быть избирательно отрегулирован во множество положений между положениями «полностью открыт» и «полностью закрыт». Регулятор 163 давления наддува может быть отрегулирован посредством контроллера 12 чтобы позволить отработавшим газам избирательно проходить в обход турбины 164 для управления частотой вращения компрессора 162.

Воздушный фильтр 43 очищает воздух, поступающий в воздухозаборник 42 двигателя через впуск 3, находящийся под воздействием окружающей температуры и давления. Побочные продукты сгорания выпускаются через выпуск 5, находящийся под воздействием окружающей температуры и давления. Поршень 36 и камера 30 сгорания работают в качестве насоса, когда двигатель 10 работает на оборотах и сжигает топливо и воздух. Воздух всасывается через впуск 3, а продукты сгорания топлива выбрасываются через выпуск 5. Впуск 3 находится выше по потоку от выпуска 5 в соответствии с направлением потока через двигатель 10, выпускной коллектор 48 и воздухозаборник 42 двигателя. Под «выше по потоку» от двигателя 10 понимают отсутствие каких-либо элементов за пределами двигателя после впуска, и под «ниже по потоку» от двигателя 10 понимают отсутствие каких-либо элементов за пределами двигателя после выпуска.

Бесконтактная система 88 зажигания выполнена с возможностью обеспечения искры зажигания для камеры 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал контроллера 12. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выхлопным коллектором 48 выше по потоку от каталитического преобразователя 70. В другом варианте двухрежимный датчик содержания кислорода в отработавших газах установлен с возможностью замены на датчик 126 УДКОГ.

В одном примере преобразователь 70 выполнен с возможностью содержания в нем нескольких каталитических блоков-носителей. В другом примере могут быть применены несколько устройств контроля токсичности отработавших газов, каждое с несколькими блоками-носителями. В одном примере преобразователь 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.

Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как универсальный микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода-вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 106 (например, долговременная память), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110 и стандартную шину данных. Контроллер 12 показан получающим, в дополнение к вышеуказанным сигналам, различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, такие как: температура хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с контуром 114 охлаждения; сигнал датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для распознавания силы, прилагаемой ногой 132; сигнал датчика 154 положения, соединенного с педалью 150 тормоза для распознавания силы, прилагаемой ногой 152; сигнал измерения величины давления в коллекторе двигателя (ДКД) отдатчика 123 давления, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал измерения давления наддува двигателя или давления на входе дросселя от датчика 122 давления; сигнал положения коленчатого вала 40 двигателя от датчика 118 на эффекте Холла; сигнал измерения воздушной массы, поступающей в двигатель, от датчика 120; и сигнал измерения положения дросселя от датчика 68. Барометрическое давление также может быть измерено (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В соответствии с предпочтительным аспектом данного раскрытия, датчик 118 положения коленчатого вала двигателя создает заранее заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, на основании чего может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД).

Во время работы каждый цилиндр двигателя 10 обычно проходит четырехтактный цикл, содержащий такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Обычно, во время такта впуска выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44 и поршень 36 движется к низу цилиндра, чтобы увеличить объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится вблизи нижнего обреза цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем), специалисты в данной области техники обычно называют нижней мертвой точкой (НМТ).

Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точку, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет наименьший объем), специалисты в данной области техники обычно называют верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем именуемым впрыском, в камеру сгорания подается топливо. В процессе, в дальнейшем именуемым зажиганием, впрыскиваемое топливо воспламеняется при помощи известных средств зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к его сгоранию.

Во время рабочего такта расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить сгоревшую воздушно-топливную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует принять во внимание, что приведенное выше описание является просто примером, и что время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может меняться с целью обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или других примеров.

Система на Фиг. 1 содержит: двигатель; турбонагнетатель, содержащий компрессор, механически соединенный с двигателем; турбонагнетатель, содержащий регулятор давления наддува; рециркуляционный клапан, установленный во впускном тракте двигателя параллельно с компрессором; и контроллер, содержащий команды, хранящиеся в долговременной памяти, для регулирования положения регулятора давления наддува с целью поддержания постоянного давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя и для регулирования передаточной функции рециркуляционного клапана в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана, что ведет к необходимости регулирования положения регулятора давления наддува для поддержания давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя. Система также содержит дополнительные команды для управления по замкнутому циклу регулятором давления наддува с целью поддержания давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя.

В некоторых примерах система выполнена с возможностью регулирования величины смещения передаточной функции. Система также содержит дополнительные команды для ступенчатого открытия рециркуляционного клапана. Система предусматривает, что положение рециркуляционного клапана - это положение, при котором воздух начинает рециркулировать от выпуска компрессора к впуску компрессора. Система также содержит дополнительные команды для выхода из 5 режима диагностики рециркуляционного клапана в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента. Система также содержит дополнительные команды для управления рециркуляционным клапаном в соответствии с передаточной функцией.

На Фиг. 2 показан пример возможного графика 200 изменения расхода воздуха в зависимости от углового положения рециркуляционного клапана компрессора для снижения давления на фиксированную величину при проходе воздушного потока через рециркуляционный клапан компрессора. Ось X представляет угловое положение рециркуляционного клапана компрессора. Угол увеличивается в направлении стрелки оси X, и величина открытия рециркуляционного клапана компрессора возрастает с увеличением угла. Ось Y представляет расход воздуха через рециркуляционный клапан компрессора. Кривая 202 представляет характеристику рециркуляционного клапана компрессора, свободного от отложений, а кривая 204 представляет характеристику рециркуляционного клапана компрессора с отложениями. Отложения могут образовываться парами топлива и/или веществами, всасываемыми в двигатель. Кривые 202 и 204 могут рассматриваться в качестве графиков передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора, поскольку они описывают зависимость входных (например, угол) и выходных (например, расход воздуха) параметров рециркуляционного клапана компрессора при заданном перепаде давления в случае прохода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора.

График 200 показывает, что рециркуляционный клапан компрессора с отложениями (например, кривая 204) начинает пропускать воздушный поток при 30 большем угле открытия, чем рециркуляционный клапан компрессора без отложений (например, кривая 202). Отложения могут частично ограничивать воздушный поток через рециркуляционный клапан компрессора. Вследствие этого, если контроллер регулирует угловое положение рециркуляционного клапана компрессора с отложениями, воздушный поток через клапан может отсутствовать в условиях, когда контроллер ожидает воздушный поток. Следовательно, управление давлением выше по потоку от центрального дросселя или дросселя впускного коллектора двигателя может быть затруднено. Выноска 210 показывает смещение между кривыми 202 и 204. Это смещение представляет собой угловую разницу между положениями рециркуляционного клапана компрессора, соответствующим началу прохождения воздушного потока сквозь рециркуляционный клапан компрессора, в случаях, если рециркуляционный клапан компрессора свободен от отложений и, если отложения имеются. Таким образом, фиксируя момент начала прохождения воздушного потока сквозь рециркуляционный клапан компрессора, можно определить угловое смещение рециркуляционного клапана компрессора.

Что касается Фиг. 3, на Фиг. 3 показан способ работы двигателя. Способ на Фиг. 3 может обеспечить последовательность работы на Фиг. 4. Дополнительно, способ на Фиг. 3 может содержаться в системе на Фиг. 1 в виде исполняемых команд, хранящихся в долговременной памяти.

В логическом блоке 302 способа 300 происходит проверка наличия условий для адаптации передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора. В одном примере могут присутствовать условия для адаптации или изменения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора, когда двигатель работает в заранее заданных диапазонах частоты вращения двигателя и нагрузки. Запрос на переход в режим диагностики рециркуляционного клапана компрессора может быть выполнен в ответ на присутствие условий для адаптации передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора. Кроме того, может быть желательным, чтобы двигатель работал с практически постоянной частотой вращения и нагрузкой (например, изменяющимися менее, чем на 5%). Если проверка в логическом блоке по способу 300 показывает, что присутствуют условия для применения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора, то на выходе из логического блока - ответ «да», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 304. В ином случае ответ - «нет», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 314.

В соответствии с действиями блока 314 способа 300 осуществляется управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с актуальной передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора. Например, если давление в камере нагнетателя или на входе в дроссель двигателя больше требуемого, рециркуляционный клапан компрессора может быть отрегулирован на такой угол, при котором расход воздуха, проходящего через рециркуляционный клапан компрессора, начинает расти в соответствии с передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора. Таким образом, давление перед дросселем впускного коллектора двигателя может быть поддержано на требуемом уровне. В некоторых примерах положение рециркуляционного клапана компрессора может быть отрегулировано в ответ на возникновение разности между требуемым и актуальным давлениями на входе в дроссель двигателя. Способ 300 переходит к блоку завершения после того, как положение рециркуляционного клапана компрессора было отрегулировано в соответствии с актуальной передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора.

В соответствии с действиями блока 304 способа 300 рециркуляционный клапан компрессора полностью закрывается. При закрытии рециркуляционного клапана компрессора может быть установлено, что величина расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора близка к нулю (например, составляет менее одного процента от максимальной величины расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора). Способ 300 переходит к выполнению действий блока 306 после закрытия рециркуляционного клапана компрессора.

В соответствии с действиями блока 306 способа 300 происходит управление регулятором давления наддува турбонагнетателя для поддержания заранее заданного требуемого давления перед дросселем впускного коллектора двигателя. В одном примере регулятор давления наддува турбонагнетателя управляется по замкнутому циклу для обеспечения требуемого давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя. Если давление на входе слишком низкое, регулятор давления наддува закрывается, по меньшей мере, частично. Если давление на входе слишком высокое, регулятор давления наддува открывается, по меньшей мере, частично. Для определения величины ошибки можно вычислить разность между требуемым и актуальным давлениями во впускном коллекторе двигателя, а величина ошибки может быть умножена на пропорциональные и интегральные значения. Результат умножения величины ошибки на пропорциональное значение может быть сложен с результатом умножения величины ошибки на интегральное значение. Результат сложения может служить основой для регулирования положения регулятора давления наддува. Способ 300 переходит к выполнению действий блока 308 после регулирования положения регулятора давления наддува.

В соответствии с действиями блока 308 способа 300 происходит приращение открытия рециркуляционного клапана компрессора на заранее заданную величину (например, на два градуса). Заранее заданная величина может быть определена на основе текущих значений частоты вращения и нагрузки двигателя. При ступенчатом открытии рециркуляционного клапана компрессора величина открытия рециркуляционного клапана компрессора растет. Когда рециркуляционный клапан компрессора открывается на величину, достаточную для прохода воздуха, воздушный поток движется от выпуска компрессора к впуску компрессора. Способ 300 переходит к логическому блоку 310 после приращения величины открытия рециркуляционного клапана компрессора.

В логическом блоке 310 способа 300 происходит проверка того, был ли запрошенный водителем крутящий момент изменен на величину, превышающую абсолютный порог после того, как рециркуляционный клапан компрессора был закрыт в соответствии с действиями блока 304. Если это так, то ответ на выходе из логического блока - «да», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 314 и выходит из режима адаптации или изменения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора. В противном случае ответ - «нет», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 312.

В соответствии с действиями блока 314 способа 300 текущее положение рециркуляционного клапана компрессора (РКК), текущее положение регулятора давления наддува и давление на входе в центральный дроссель сохраняются в памяти контроллера. Положение рециркуляционного клапана компрессора, положение центрального дросселя и давление на входе в центральный дроссель могут быть измерены или определены на основе косвенных данных. Способ 300 переходит к проверке условий логического блока 316 после того, как текущее положение рециркуляционного клапана компрессора, актуальное положение регулятора давления наддува и значение давления на входе в центральный дроссель были сохранены в памяти контроллера.

В логическом блоке 316 способа 300 происходит проверка условия того, что величина открытия рециркуляционного клапана компрессора превышает заранее заданную. В одном примере значение этой заранее заданной величины составляет более двадцати пяти процентов величины полного открытия рециркуляционного клапана компрессора. Если при приращении открытия рециркуляционного клапана компрессора величина открытия больше пороговой, то на выходе из логического блока ответ - «да» и способ 300 переходит к выполнению действий блока 316. В противном случае ответ - «нет», и способ 300 возвращается к выполнению действий блока 306.

В соответствии с действиями блока 316 способа 300 осуществляется обновление или изменение величины смещения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора. В одном примере такое смещение - это угол рециркуляционного клапана компрессора, при котором расход воздуха через рециркуляционный клапан компрессора определяют на основе величины изменения положения регулятора давления наддува турбонагнетателя. Например, если рециркуляционный клапан компрессора открывается, а регулятор давления наддува закрывают с целью поддержания давления на входе в центральный дроссель, то угловое смещение клапана - это такой угол рециркуляционного клапана компрессора, при котором положение регулятора давления наддува меняется (например, закрывается). В частности, смещение может быть зафиксировано при закрытии регулятора давления наддува в ответ на увеличение открытия центрального дросселя после того, как рециркуляционный клапан компрессора был закрыт, и было обеспечено постоянное давление на входе в дроссель впускного коллектора. Для поддержания постоянного давления на входе во впускной коллектор двигателя производится уменьшение открытия регулятора давления наддува на основе управления им по замкнутому циклу. Дополнительно, прежние величины передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора могут быть отрегулированы с учетом новой величины смещения. В одном примере заранее заданные величины (например, значения увеличения угла рециркуляционного клапана компрессора) добавляются к текущим величинам передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора с учетом новой величины смещения. Например, если новая величина смещения увеличивается с двух градусов до четырех градусов, то угол рециркуляционного клапана компрессора, который соответствует расходу воздуха X Кг/с, может быть увеличен на два градуса. Увеличение на два градуса может быть определено эмпирически на основе текущего смещения рециркуляционного клапана компрессора и сохранено в памяти. Дополнительно, все другие входные параметры передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора могут быть изменены подобным способом. Способ 300 переходит к выполнению действий блока 324 после изменения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора.

В соответствии с действиями блока 320 способа 300 осуществляется управление рециркуляционным клапаном компрессора на основе измененной передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора в соответствии с заранее заданным порядком действий. Например, если давление на входе в дроссель больше требуемого, положение рециркуляционного клапана компрессора может быть отрегулировано на такую величину смещения, чтобы воздух проходил через рециркуляционный клапан компрессора, снижая тем самым давление на входе в дроссель. Дополнительно, дроссель двигателя и регулятор давления наддува управляются по заданной программе (например, в зависимости от частоты вращения двигателя, нагрузки и запрошенного водителем крутящего момента). Таким образом, управление дросселем двигателя, регулятором давления наддува и рециркуляционным клапаном компрессора возвращается к стандартному режиму после выхода из режима адаптации рециркуляционного клапана компрессора. Способ 300 переходит к блоку завершения после возвращения регулятора давления наддува и рециркуляционного клапана компрессора к стандартному режиму работы.

Таким образом, способ на Фиг. 3 является способом диагностики, содержащим: частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос; ступенчатое открытие рециркуляционного клапана компрессора после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; регулирование смещения величины расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на изменение положения регулятора давления наддува во время ступенчатого открытия рециркуляционного клапана компрессора из закрытого положения; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в ответ на смещение величины расхода воздуха. Способ предусматривает, что диагностический запрос - это запрос на регулирование величины смещения расхода воздуха рециркуляционным клапаном компрессора. Способ также содержит регулирование положения регулятора давления наддува в ответ на изменение давления на входе в дроссель.

В некоторых примерах способ предусматривает, что положение регулятора давления наддува регулируют для поддержания давления на входе в дроссель. Способ предусматривает, что регулятор давления наддува закрывают во время ступенчатого открытия рециркуляционного клапана компрессора. Способ предусматривает, что рециркуляционный клапан ступенчато открывают во время режима адаптации рециркуляционного клапана, и способ дополнительно содержит выход рециркуляционного клапана из режима адаптации в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента. Способ предусматривает, что смещение величины расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора определяют таким положением открытия рециркуляционного клапана, при котором величина расхода воздуха больше пороговой.

Также, способ на Фиг. 3 является способом диагностики, содержащим: частичное открытие регулятора давления наддува, регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение и поддержание постоянного давления на входе в дроссель двигателя посредством изменения положения регулятора давления наддува в ответ на диагностический запрос; ступенчатое открытие рециркуляционного клапана компрессора после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; регулирование передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана компрессора, когда после закрытия рециркуляционного клапана компрессора положение регулятора давления наддува впервые регулируют и поддерживают постоянное давление на входе в дроссель двигателя; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора. Способ предусматривает, что регулятор давления наддува закрывают в ответ на понижение давления на входе в дроссель двигателя. Способ предусматривает, что диагностический запрос - это запрос на диагностику рециркуляционного клапана компрессора.

В некоторых примерах способ предусматривает, что диагностический запрос запускает режим диагностики, и способ дополнительно содержит удержание дросселя впускного коллектора двигателя в постоянном положении во время режима диагностики. Способ дополнительно содержит выход из режима диагностики в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента. Способ также предусматривает установку рециркуляционного клапана компрессора параллельно с компрессором.

На Фиг. 4 показана рабочая последовательность двигателя в соответствии со способом на Фиг. 3. Последовательность может быть осуществлена посредством системы на Фиг. 1. Вертикальные маркеры Т1-Т3 обозначают ключевые моменты времени во время выполнения последовательности.

Первый график сверху на Фиг. 4 - это график изменения положения рециркуляционного клапана компрессора (РКК) в зависимости от времени. Ось Y представляет положение РКК, и величина открытия РКК возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается на графике слева направо.

Второй график сверху на Фиг. 4 - это график положения регулятора давления наддува турбонагнетателя в зависимости от времени. Ось Y представляет положение регулятора давления наддува турбонагнетателя, и величина открытия регулятора давления наддува возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается на графике слева направо.

Третий график сверху на Фиг. 4 - это график положения центрального дросселя двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет положение центрального дросселя, и величина открытия центрального дросселя возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается на графике слева направо.

Четвертый график сверху на Фиг. 4 - это график изменения запрошенного водителем крутящего момента в зависимости от времени. Ось Y представляет запрошенный водителем крутящий момент, и запрошенный водителем крутящий момент возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается на графике слева направо.

Пятый график сверху на Фиг. 4 - это график изменения давления на входе в центральный дроссель двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет давление на входе в центральный дроссель двигателя, и давление на входе в центральный дроссель двигателя возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается на графике слева направо.

В момент времени Т0 двигатель не находится в режиме диагностики рециркуляционного клапана компрессора, и РКК, как и регулятор давления наддува частично открыты. Центральный дроссель частично открыт, и запрошенный водителем крутящий момент находится на среднем уровне. Давление на входе в дроссель двигателя находится на среднем уровне. Эти условия могут указывать на то, что двигатель работает при частичной нагрузке.

В момент времени Т1 двигатель входит в режим диагностики РКК в ответ на изменение условий эксплуатации, что ведет к обновлению передаточной функции РКК. РКК закрывается в ответ на переход в режим диагностики РКК. Регулятор давления наддува остается открытым, и центральный дроссель также частично открыт. Регулятор давления наддува управляется по замкнутому циклу для поддержания давления на входе во впускной коллектор двигателя на постоянном, заранее заданном уровне. В одном примере положение регулятора давления наддува может быть отрегулировано в ответ на изменение давления на входе в центральный дроссель. Запрошенный водителем крутящий момент и давление на входе в центральный дроссель остаются на средних уровнях.

Между моментами времени Т1 и T2 осуществляется диагностика, и положение РКК ступенчато изменяется с целью определить угол, при котором воздух начинает проходить через РКК. Регулятор давления наддува остается частично открытым, положение центрального дросселя остается неизменным, и запрошенный водителем крутящий момент остается неизменным.

В момент времени Т2 положение перепускного клапана компрессора достигает такого уровня, при котором воздух начинает проходить через рециркуляционный клапан компрессора. Поток воздуха через перепускной клапан компрессора служит причиной снижения давления перед входом в центральный дроссель, и величина открытия регулятора давления наддува уменьшается, чтобы давление на выходе компрессора могло увеличиться для поддержания постоянного давления на входе в центральный дроссель. Угловое положение перепускного клапана компрессора в момент времени T2 представлено выноской 405, и этот угол может быть принят в качестве величины смещения передаточной функции для перепускного клапана компрессора. Угол по выноске 405 может быть зафиксирован в качестве угла перепускного клапана компрессора, при котором положение регулятора давления наддува было отрегулировано после закрытия рециркуляционного клапана компрессора, и двигателю было обеспечено постоянное давление на входе в дроссель впускного коллектора двигателя. Запрошенный водителем крутящий момент и положение центрального дросселя остаются неизменными.

В момент времени Т3 открытие рециркуляционного клапана компрессора достигает пороговой величины, при которой диагностика рециркуляционного клапана компрессора останавливается. Например, диагностика рециркуляционного клапана компрессора может быть остановлена, когда рециркуляционный клапан компрессора открыт на величину, большую, чем двадцать пять процентов величины полного открытия. Рециркуляционный клапан компрессора закрывается или возвращается к положению, соответствующему текущим рабочим условиям двигателя. Также, положение регулятора давления наддува регулируют в ответ на закрытие рециркуляционного клапана компрессора. В результате этого давление на входе в центральный дроссель поддерживается в ответ на закрытие рециркуляционного клапана компрессора.

Таким образом, величина смещения положения рециркуляционного клапана компрессора может быть определена на основе данных о положении регулятора давления наддува и/или давлении на входе в центральный дроссель. Также, прежние величины передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора могут быть отрегулированы в соответствии с новой величиной смещения.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в комбинации с различными датчиками, приводы и другое аппаратное обеспечение двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки данных, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или любое количество из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться циклически, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции в графическом виде могут представлять собой программный код, подлежащий записи в долговременной памяти машиночитаемого компьютерного носителя данных, где описанные действия выполняются посредством исполнения команд в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

На этом раскрытие закончено. При прочтении его специалистами в данной области техники может быть предусмотрено множество изменений и преобразований без отступления от сущности и объема раскрытия. Например, настоящее раскрытие может быть применено для двигателей I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативном топливе.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ диагностики заключается в частичном открытии регулятора (163) давления наддува и регулировании рециркуляционного клапана (47) компрессора (162) в закрытое положение в ответ на диагностический запрос. Обеспечивают ступенчатое открытие рециркуляционного клапана (47) компрессора после закрытия рециркуляционного клапана (47) компрессора. Регулируют смещения величины расхода воздуха через рециркуляционный клапан (47) компрессора в ответ на изменение положения регулятора (163) давления наддува в течение ступенчатого открытия рециркуляционного клапана (47) компрессора из закрытого положения. Управляют рециркуляционным клапаном (47) компрессора в ответ на смещение величины расхода воздуха. Раскрыты вариант способа диагностики и система двигателя. Технический результат заключается в улучшении расхода воздуха двигателя на низких уровнях запрошенного водителем крутящего момента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ диагностики, содержащий:

частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос;

ступенчатое открытие рециркуляционного клапана компрессора после закрытия рециркуляционного клапана компрессора;

регулирование смещения величины расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на изменение положения регулятора давления наддува в течение ступенчатого открытия рециркуляционного клапана компрессора из закрытого положения; и

управление рециркуляционным клапаном компрессора в ответ на смещение величины расхода воздуха.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диагностический запрос - это запрос на регулирование величины смещения расхода воздуха рециркуляционным клапаном компрессора.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий регулирование положения регулятора давления наддува в ответ на изменение давления на входе в дроссель.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что положение регулятора давления наддува регулируют для поддержания давления на входе в дроссель.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что регулятор давления наддува закрывают во время ступенчатого открытия рециркуляционного клапана компрессора.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рециркуляционный клапан компрессора ступенчато открывают во время режима адаптации рециркуляционного клапана компрессора, и способ дополнительно содержит выход из режима адаптации рециркуляционного клапана компрессора в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смещение величины расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора определяют таким положением открытия рециркуляционного клапана компрессора, при котором величина расхода воздуха больше пороговой.

8. Способ диагностики, содержащий:

частичное открытие регулятора давления наддува, регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение и поддержание постоянного давления на входе в дроссель двигателя посредством регулирования положения регулятора давления наддува в ответ на диагностический запрос; ступенчатое открытие рециркуляционного клапана компрессора после закрытия рециркуляционного клапана компрессора;

регулирование передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана компрессора, когда после закрытия рециркуляционного клапана компрессора положение регулятора давления наддува впервые регулируют и поддерживают постоянное давление на входе в дроссель двигателя; и

управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что регулятор давления наддува закрывают в ответ на понижение давления на входе в дроссель двигателя.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что диагностический запрос - это запрос на диагностику рециркуляционного клапана компрессора.

11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что диагностический запрос запускает режим диагностики, и способ дополнительно содержит удержание дросселя впускного коллектора двигателя в постоянном положении во время режима диагностики.

12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий выход из режима диагностики в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что рециркуляционный клапан компрессора установлен параллельно с компрессором.

14. Система двигателя, содержащая:

двигатель;

турбонагнетатель, содержащий компрессор, механически соединенный с двигателем; турбонагнетатель, содержащий регулятор давления наддува;

рециркуляционный клапан, установленный во впускном тракте двигателя параллельно с компрессором; и

контроллер, содержащий команды, хранящиеся в долговременной памяти, для регулирования положения регулятора давления наддува с целью поддержания постоянного давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя и для регулирования передаточной функции рециркуляционного клапана в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана, что ведет к необходимости регулирования положения регулятора давления наддува для поддержания давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя.

15. Система по п. 14, также содержащая дополнительные команды для управления по замкнутому циклу регулятором давления наддува с целью поддержания давления на входе в дроссель впускного коллектора двигателя.

16. Система по п. 14, также выполненная с возможностью регулирования величины смещения передаточной функции.

17. Система по п. 14, также содержащая дополнительные команды для ступенчатого открытия рециркуляционного клапана.

18. Система по п. 14, отличающаяся тем, что положение рециркуляционного клапана - это положение, при котором воздух начинает рециркулировать от выпуска компрессора к впуску компрессора.

19. Система по п. 18, также содержащая дополнительные команды для выхода из режима диагностики рециркуляционного клапана в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

20. Система по п. 14, также содержащая дополнительные команды для управления рециркуляционным клапаном в соответствии с передаточной функцией.