СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ДАТЧИКА СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В ПРИТОЧНОМ ВОЗДУХЕ ПО ДАВЛЕНИЮ Российский патент 2019 года по МПК B60T7/12 F02D41/00 F02D41/14 F02M35/10 F02B37/07 F02B37/16 F02B37/18 F02D41/22 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в основном, к датчику компонентов газов, содержащемуся во впускной системе двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники/Сущность изобретения

В системах двигателя могут применять рециркуляцию отработавших газов из выхлопной системы двигателя во впускную систему двигателя (впускной канал) - процесс, называемый рециркуляцией отработавших газов (РОГ), - для снижения регулируемых выбросов и улучшения экономии топлива. Система РОГ может содержать различные датчики для измерения и/или контроля потока РОГ. В качестве одного примера, система РОГ может содержать датчик компонентов приточных газов, такой как датчик кислорода, который можно использовать при условиях, не относящихся к РОГ, для определения содержания кислорода в свежем приточном воздухе. При условиях, относящихся к РОГ, датчик можно использовать для получения данных о РОГ на основе изменения концентрации кислорода вследствие введения отработавших газов в качестве разбавителя. Один пример такого датчика содержания кислорода в приточном воздухе приведен в документе США 6742379 за авторством Матсубара и др. Система РОГ может дополнительно или необязательно характеризоваться наличием датчика содержания кислорода в отработавших газах, соединенного с выпускным коллектором для определения воздушно-топливного отношения при сгорании.

В качестве одного примера, для регулирования выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе (СКПВ) с целью введения поправки на колебания давления в системе впуска воздуха, которые могут оказывать влияние на выходной сигнал датчика СКПВ, можно использовать давление на впуске, такое как давление на входе дросселя (ДВД). Введение этой поправки возможно благодаря прямой связи между изменяющимися во времени сигналами датчика ДВД и датчика СКПВ. Однако авторы настоящего изобретения выявили возможные недостатки данного способа. В качестве одного примера, ухудшение состояния датчика СКПВ, приводящее к замедлению отклика датчика СКПВ (например, вследствие изменения постоянной времени, относящейся к выходному сигналу), может нарушить взаимосвязь между сигналами ДВД и СКПВ, в результате чего поправка выходного сигнала СКПВ будет неточной. Более конкретно, вследствие изменения постоянной времени, относящейся к сигналу СКПВ, по сравнению с постоянной времени, относящейся к сигналу ДВД, коррекция давления сигнала СКПВ по сигналу ДВД может характеризоваться сниженной точностью. В результате определяемые параметры РОГ, основанные на скорректированном сигнале СКПВ, могут характеризоваться сниженной точностью, что приводит к ухудшению управления РОГ и управления двигателем на основе определяемых параметров потока РОГ.

В одном примере вышеописанные недостатки могут быть устранены посредством способа указания на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе первой постоянной времени, относящейся к выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, относящейся к выходному сигналу датчика давления на входе дросселя. Таким образом, водитель автомобиля может быть оповещен о необходимости замены и/или ремонта датчика кислорода. Кроме того, можно избежать управления РОГ на основе неточных определяемых параметров потока РОГ из-за ухудшившегося состояния датчика кислорода посредством использования другого способа нахождения определяемых параметров потока РОГ при ухудшении состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

Например, датчик кислорода может быть расположен во впускном канале двигателя ниже по потоку от места соединения канала РОГ с впускным каналом. Таким образом, датчик содержания кислорода в приточном воздухе можно использовать для определения параметров потока РОГ на основе выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе в сравнении с опорным выходным сигналом, определенным, когда отработавшие газы не поступают во впускной канал.

Датчик ДВД может быть расположен во впускном канале ниже по потоку от датчика кислорода и/или рядом с датчиком кислорода, но выше по потоку от впускного дросселя. Таким образом, датчик ДВД можно использовать для определения ДВД. При условиях эксплуатации двигателя, когда осуществляют наддув, ДВД и концентрация кислорода могут колебаться на одних и тех же интервалах времени. Когда отклонение ДВД превышает пороговое значение, можно определить количество времени, требуемое для регистрации изменения ДВД с помощью датчика ДВД. Сходным образом можно определить время, требуемое для регистрации изменения концентрации кислорода с помощью датчика кислорода. На основе задержек сигнала от этих двух датчиков можно зарегистрировать ухудшение состояния датчика кислорода, если разница между задержкой сигнала датчика кислорода и задержкой сигнала датчика ДВД превышает пороговое значение. В результате регистрации ухудшения состояния датчика кислорода водитель автомобиля может быть оповещен о необходимости замены датчика кислорода, и можно избежать использования определяемых параметров РОГ, полученных с помощью датчика кислорода, состояние которого ухудшилось.

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

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 представлено схематическое изображение системы двигателя, содержащей датчик содержания кислорода в приточном воздухе.

На ФИГ. 2 проиллюстрирован способ определения параметров потока РОГ.

На ФИГ. 3 проиллюстрирован способ диагностики ухудшения состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

На ФИГ. 4 представлена диаграмма колебаний давления на входе дросселя и концентрации кислорода, измеренных с помощью датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

Раскрытие изобретения

Нижеприведенное раскрытие относится к системе и способам регистрации ухудшения состояния датчика содержания кислорода. Как показано на ФИГ. 1, двигатель с турбонаддувом может содержать датчик содержания кислорода в приточном воздухе, расположенный во впускном канале двигателя. Кроме того, двигатель может содержать датчик давления на входе дросселя (ДВД), расположенный ниже по потоку от датчика кислорода и/или рядом с датчиком кислорода (например, за ним), но выше по потоку от впускного дросселя. В другом примере датчик ДВД может быть соединен с входом впускного дросселя. Датчик кислорода можно использовать для определения параметров потока РОГ, как показано на ФИГ. 2, при условиях отсутствия наддува, при том, что состояние датчика кислорода не ухудшено. Как показано на ФИГ. 4, концентрация кислорода и ДВД могут колебаться во времени, и при некоторых условиях работы двигателя, например при наддуве, ДВД и/или концентрация кислорода могут значительно увеличиваться. Однако для регистрации изменений ДВД и концентрации кислорода с помощью датчиков может требоваться определенное количество времени. Другими словами, датчики могут характеризоваться задержкой отклика в ответ на изменения концентрации кислорода и ДВД. Это время отклика можно рассматривать как постоянную времени или количество времени, необходимое для регистрации доли изменения измеренной величины с помощью датчика. Количественная характеристика задержки в результатах измерения датчика может указывать на ухудшение состояния датчика. На ФИГ. 3 проиллюстрирован способ определения ухудшения состояния датчика кислорода. Конкретно, ухудшение состояния датчика кислорода может быть зарегистрировано, если разница между постоянной времени датчика кислорода и постоянной времени датчика ДВД превышает пороговое значение.

На ФИГ. 1 приведено схематическое изображение примера системы 100 двигателя с турбонаддувом, в том числе многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и параллельно работающие турбонагнетатели 120 и 130, которые могут быть одинаковыми. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, система 100 двигателя может являться частью силовой установки автомобиля. В документе не показано, однако могут быть использованы другие конфигурации двигателя, такие как двигатель с одним турбонагнетателем, без отклонения от объема настоящего изобретения.

Системой двигателя 100 можно управлять, по крайней мере, частично с помощью контроллера 12 и с помощью входных данных от водителя 190 автомобиля, передаваемых через устройство 192 ввода. В этом примере устройство 192 ввода содержит педаль акселератора и датчик 194 положения педали для создания сигнала ПП, пропорционального положению педали. Контроллер 12 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий следующее: микропроцессорный блок, порты ввода-вывода, электронный носитель для исполняемых программ и калибровочных значений (например, чип постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Постоянное запоминающее устройство электронного носителя может быть запрограммировано данными машиночитаемого носителя, представляющими собой энергонезависимые команды, выполняемые микропроцессором, для осуществления алгоритмов, описываемых в настоящем документе, а также других вариантов, предусмотренных, но не указанных конкретно. Система 12 управления может быть выполнена с возможностью приема информации от множества датчиков 165 и отправки сигналов управления во множество приводов 175 (различные примеры которых раскрыты в настоящем документе). Другие приводы, такие как разнообразные дополнительные клапаны и дроссели, могут быть подсоединены к системе 100 двигателя в различных местах. Контроллер 12 может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие приводы в ответ на обработанные входные данные на основе команды или кода, запрограммированного в нем, в соответствии с одним или более алгоритмами. Примеры алгоритмов управления раскрыты в настоящем документе со ссылкой на ФИГ. 2, 3.

Система 100 двигателя может получать приточный воздух через впускной канал 140. Как показано на ФИГ. 1, впускной канал 140 может содержать воздушный фильтр 156 и дроссель 115 системы впуска воздуха (СВВ). Положение дросселя 115 СВВ может регулировать система управления посредством привода 117 дросселя, соединенного с возможностью связи с контроллером 12.

По меньшей мере часть приточного воздуха можно направлять в компрессор 122 турбонагнетателя 120 по первому ответвлению 142 впускного канала 140, и по меньшей мере часть приточного воздуха можно направлять в компрессор 132 турбонагнетателя 130 по второму ответвлению 144 впускного канала 140. Соответственно, система 100 двигателя содержит СВВ 191 низкого давления (СВВ НД) выше по потоку от компрессоров 122 и 132 и СВВ 193 высокого давления (СВВ ВД) ниже по потоку от компрессоров 122 и 132.

Со вторым ответвлением 144 впускного канала с помощью тракта 198 принудительной вентиляции картера (ПВК) может быть соединен картер (не показан) так, чтобы обеспечивалась возможность управляемого вывода газов из картера. Дополнительно, испарительные выбросы из емкости для топливных паров (не показана) могут быть введены во впускной канал по тракту 195 удаления топливных паров, соединяющему емкость для топливных паров со вторым ответвлением 144 впускного канала.

Первая часть общего объема приточного воздуха может быть сжата посредством компрессора 122, причем она может быть направлена во впускной коллектор 160 по впускному воздушному каналу 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 образуют первое ответвление системы впуска воздуха двигателя. Аналогично, вторая часть общего объема приточного воздуха может быть сжата посредством компрессора 132, причем она может быть направлена во впускной коллектор 160 по впускному воздушному каналу 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 образуют второе ответвление системы впуска воздуха двигателя. Как показано на ФИГ. 1, приточный воздух из впускных каналов 146 и 148 может быть смешан в общем впускном канале 149 перед поступлением во впускной коллектор 160, из которого приточный воздух могут подавать в двигатель. В некоторых примерах впускной коллектор 160 может содержать датчик 182 давления во впускном коллекторе для определения давления воздуха в коллекторе (ДВК) и/или датчик 183 температуры во впускном коллекторе для определения температуры воздуха в коллекторе (ТВК), каждый из которых связан с контроллером 12. В проиллюстрированном примере впускной канал 149 также содержит охладитель наддувочного воздуха 154 (ОНВ) и дроссель 158. Положение дросселя 158 может регулировать система управления посредством привода 157 дросселя, соединенного с возможностью связи с контроллером 12. Как показано, дроссель 158 может быть расположен во впускном канале 149 ниже по потоку от ОНВ 154 и может быть выполнен с возможностью регулирования потока приточных газов, поступающих в двигатель 10.

Как показано на ФИГ. 1, в канале 150 перепускного клапана компрессора (ПКК) может быть расположен ПКК 152, а в канале 151 ПКК может быть расположен ПКК 155. В одном примере ПКК 152 и 155 могут представлять собой электронно-пневматические ПКК (ЭПППК). Перепускными клапанами 152 и 155 компрессора можно управлять так, чтобы обеспечивать сброс давления во впускной системе при наддуве. Конец канала 150 ПКК, находящийся выше по потоку, может быть соединен с впускным каналом 148 ниже по потоку от компрессора 132, а конец канала 150 ПКК, находящийся ниже по потоку, может быть соединен с впускным каналом 144 выше по потоку от компрессора 132. Аналогично, конец канала 151 ПКК, находящийся выше по потоку, может быть соединен с впускным каналом 146 ниже по потоку от компрессора 122, а конец канала 151 ПКК, находящийся ниже по потоку, может быть соединен с впускным каналом 142 выше по потоку от компрессора 122. В зависимости от положения каждого ПКК воздух, сжимаемый соответствующим компрессором, может быть направлен для рециркуляции во впускной канал выше по потоку от компрессора (например, впускной канал 144 для компрессора 132 и впускной канал 142 для компрессора 122). Например, ПКК 152 можно открывать для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 132 и/или ПКК 155 можно открывать для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 122 для сброса давления во впускной системе при выбранных параметрах для уменьшения эффектов от нагрузки, вызывающей помпаж компрессора. Перепускными клапанами 155 и 152 компрессора может или активно, или пассивно управлять система управления.

Как показано, во впускном канале 142 расположен датчик 196 давления на входе компрессора (ДнВК), а во впускном канале 149 расположен датчик 169 давления СВВ ВД. Однако в соответствии с другими подразумеваемыми вариантами осуществления датчики 196 и 169 могут быть установлены в других местах в СВВ ВД и СВВ НД соответственно. Среди прочих функций датчик 196 ДнВК можно использовать для определения давления ниже по потоку от клапана 121 РОГ.

Двигатель 10 может содержать множество цилиндров 14. В изображенном примере двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров с V-образным расположением. В частности, шесть цилиндров расположены в два ряда 13 и 15, по три цилиндра в каждом ряду. В альтернативных примерах двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, например 3, 4, 5, 8, 10 или более. В таких вариантах цилиндры могут быть разделены поровну и расположены в альтернативных конфигурациях, например V-образно, в один ряд, в виде квадрата. Каждый цилиндр 14 может быть оснащен топливным инжектором 166. В изображенном примере топливный инжектор 166 представляет собой установленный в цилиндре инжектор непосредственного впрыска. Тем не менее, в других примерах топливный инжектор 166 может быть выполнен в виде топливного инжектора распределенного впрыска.

Приточный воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в настоящем документе также называемый камерой 14 сгорания) по общему впускному каналу 149, можно использовать для сжигания топлива, а продукты сгорания можно далее выводить через выпускные каналы, отдельные для каждого ряда. В изображенном примере первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 19.

Положение впускного и выпускного клапанов каждого цилиндра 14 можно регулировать посредством гидравлических толкателей, соединенных со штангами толкателей клапанов, или посредством механических поршней, в которых использованы выступы кулачков. В этом примере по меньшей мере впускными клапанами каждого цилиндра 14 можно управлять путем приведения кулачка в действие с помощью системы кулачкового привода. В частности, система 25 кулачкового привода впускного клапана может содержать один или более кулачков и может использовать изменение фаз кулачкового распределения или подъема впускных и/или выпускных клапанов. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления впускными клапанами можно управлять системой электропривода клапанов. Аналогично, выпускными клапанами можно управлять системами кулачкового привода или системой электропривода клапанов. В соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления кулачки могут быть нерегулируемыми.

Продукты сгорания, выводимые двигателем 10 через выпускной канал 17, можно направлять через газовую турбину 124 турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может передавать механическую работу на компрессор 122 посредством вала 126 для обеспечения сжатия приточного воздуха. Альтернативно, часть или весь объем отработавших газов, проходящих через выпускной канал 17, можно направлять в обход турбины 124 по перепускному каналу 123 турбины с помощью регулятора давления наддува 128. Положение регулятора давления наддува 128 можно регулировать с помощью привода (не показан), управляемого контроллером 12. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, контроллер 12 может регулировать положение регулятора давления наддува 128 посредством пневматического привода, управляемого электромагнитным клапаном. Например, электромагнитный клапан может получать сигнал для способствования приведению в действие регулятора давления наддува 128 посредством пневматического привода на основе разницы давлений воздуха между впускным каналом 142, расположенным выше по потоку от компрессора 122, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 122. В других примерах для приведения в действие регулятора давления наддува 128 могут быть использованы другие уместные средства, отличные от электромагнитного клапана.

Аналогично, продукты сгорания, выводимые двигателем 10 через выпускной канал 19, могут быть направлены через газовую турбину 134 турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может передавать механическую работу на компрессор 132 посредством вала 136 для обеспечения сжатия приточного воздуха, поступающего по второму ответвлению впускной системы двигателя. Альтернативно, часть или весь объем отработавших газов, проходящих через выпускной канал 19, можно направлять в обход турбины 134 по перепускному каналу 133 турбины с помощью регулятора 138 138 давления наддува. Положение регулятора 138 давления наддува можно регулировать с помощью привода (не показан), управляемого контроллером 12. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, контроллер 12 может регулировать положение регулятора 138 давления наддува посредством электромагнитного клапана, управляющего пневматическим приводом. Например, электромагнитный клапан может получать сигнал для способствования приведению в действие регулятора 138 давления наддува посредством пневматического привода на основе разницы давлений воздуха между впускным каналом 144, расположенным выше по потоку от компрессора 132, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 132. В других примерах для приведения в действие регулятора 138 давления наддува могут быть использованы другие подходящие средства, отличные от электромагнитного клапана.

В некоторых примерах газовые турбины 124 и 134 могут быть выполнены в виде турбин с изменяемыми геометрическими параметрами, в которых положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины может изменяться контроллером 12 для регулирования уровня энергии, получаемой от потока отработавших газов и сообщаемой их соответствующему компрессору. Альтернативно, газовые турбины 124 и 134 могут быть выполнены в виде турбин с регулируемым сопловым аппаратом, в которых положение сопла турбины может изменяться контроллером 12 для регулирования уровня энергии, получаемой от потока отработавших газов и сообщаемой их соответствующему компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимого регулирования положения лопаток или сопла газовых турбин 124 и 134 посредством соответствующих приводов.

Продукты сгорания, выпускаемые цилиндрами через выпускной канал 19, могут быть направлены в атмосферу по выпускном каналу 180, расположенному ниже по потоку от турбины 134, а продукты сгорания, выпускаемые через выпускной канал 17, могут быть направлены в атмосферу по выпускном каналу 170, расположенному ниже по потоку от турбины 124. Выпускные каналы 170 и 180 могут содержать одно или более устройств доочистки, таких как катализатор, и один или более датчиков отработавших газов. Например, как показано на ФИГ. 1, выпускной канал 170 может содержать устройство 129 контроля токсичности, расположенное ниже по потоку от турбины 124, а выпускной канал 180 может содержать устройство 127 контроля токсичности, расположенное ниже по потоку от турбины 134. Устройства 127 и 129 могут представлять собой устройства выборочного каталитического восстановления (ВКВ), трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы (ТКН), уловители NO_x, прочие устройства контроля выбросов или их сочетания. Дополнительно, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления во время работы двигателя 10 устройства 127 и 129 контроля токсичности можно периодически восстанавливать, например, путем эксплуатации по меньшей мере одного цилиндра двигателя при конкретном воздушно-топливном отношении.

Система 100 двигателя может дополнительно содержать одну или более систем рециркуляция отработавших газов (РОГ) для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Для этого быть предусмотрены одна или более систем РОГ высокого давления для обеспечения РОГ высокого давления (РОГ ВД) и одна или более систем РОГ низкого давления для обеспечения РОГ низкого давления (РОГ НД). В одном примере РОГ ВД может быть обеспечена при отсутствии наддува от турбонагнетателей 120, 130, тогда как РОГ НД может быть обеспечена при наличии наддува от турбонагнетателя и/или при температуре отработавших газов выше порогового значения. В еще одних примерах, как РОГ ВД, так и РОГ НД могут быть обеспечены одновременно.

В показанном примере система 100 двигателя может содержать систему 108 РОГ низкого давления (НД). Система 108 РОГ НД выполнена с возможностью направления требуемой части отработавших газов из выпускного канала 170 во впускной канал 142. В соответствии с проиллюстрированным вариантом осуществления, рециркулируемые отработавшие газы (РОГ) направляют в канал 197 РОГ с выхода турбины 124 и во впускной канал 142 в точке смешения, расположенной выше по потоку от компрессора 122. Количество РОГ, подаваемое во впускной канал 142, можно регулировать контроллером 12 при помощи клапана 121 РОГ, соединенного с системой 108 РОГ НД. В соответствии с примером варианта осуществления, проиллюстрированным на ФИГ. 1, система 108 РОГ НД содержит охладитель 113 РОГ, расположенный выше по потоку от клапана 121 РОГ. Охладитель 113 РОГ может отводить тепло из РОГ, например в хладагент двигателя. Система РОГ НД может содержать датчик 125 перепада давления на клапане (ПДК). В одном примере расход потока РОГ может быть определен на основе системы ПДК, содержащей датчик 125 ПДК, предназначенный для регистрации перепада давления между областью выше по потоку от клапана 121 РОГ и областью ниже по потоку от клапана 121 РОГ. Расход потока РОГ (например, расход потока РОГ НД), определяемый системой ПДК, может дополнительно основываться на температуре РОГ, регистрируемой датчиком 135 температуры РОГ, расположенным ниже по потоку от клапана 121 РОГ и области открытия клапана РОГ, регистрируемого датчиком 131 высоты подъема клапана РОГ. В другом примере расход потока РОГ может быть определен на основе выходных сигналов системы измерения РОГ, содержащей датчик 168 содержания кислорода в приточном воздухе, датчик массового расхода воздуха, датчик 182 давления воздуха в коллекторе (ДВК) и датчик 183 температуры в коллекторе. В некоторых примерах для определения, контроля и регулирования расхода потока РОГ могут быть использованы обе системы измерения РОГ (то есть система ПДК, содержащая датчик 125 перепада давления, и система измерения РОГ, содержащая датчик 168 содержания кислорода в приточном воздухе).

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления, система двигателя может содержать вторую систему РОГ НД (не показана), выполненную с возможностью направления требуемой части отработавших газов из выпускного канала 180 во впускной канал 144. В соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления система двигателя может содержать обе вышеописанные системы РОГ НД (одну, направляющую отработавшие газы из выпускного канала 180 во впускной канал 144, и другую, направляющую отработавшие газы из выпускного канала 170 во впускной канал 142).

В показанном примере система 100 двигателя также может содержать систему 206 РОГ ВД. Система 206 РОГ ВД выполнена с возможностью направления требуемой части отработавших газов из общего выпускного канала 17, расположенного выше по потоку от турбины 124, во впускной коллектор 160, расположенный ниже по потоку от впускного дросселя 158. Альтернативно, система 206 РОГ ВД может быть расположена между выпускным каналом 17 и впускным каналом 193 ниже по потоку от компрессора 122 и выше по потоку от ОНВ 154. Количество РОГ ВД, подаваемое во впускной канал 160, можно регулировать контроллером 12 при помощи клапана 210 РОГ, подсоединенного в канале 208 РОГ ВД. В соответствии с примером варианта осуществления, проиллюстрированным на ФИГ. 1, система 206 РОГ ВД содержит охладитель 212 РОГ, расположенный выше по потоку от клапана 210 РОГ. Охладитель 212 РОГ может отводить тепло из рециркулируемых отработавших газов, например в хладагент двигателя. Система РОГ ВД содержит датчик 216 перепада давления на клапане (ПДК). В одном примере расход потока РОГ (например, расход потока РОГ ВД) может быть определен на основе системы ПДК, содержащей датчик 216 ПДК, предназначенный для регистрации перепада давления между областью выше по потоку от клапана 210 РОГ и областью ниже по потоку от клапана 210 РОГ. Расход потока РОГ, определяемый системой ПДК, может дополнительно основываться на температуре РОГ, регистрируемой датчиком 220 температуры РОГ, расположенным ниже по потоку от клапана 210 РОГ и области открытия клапана РОГ, регистрируемого датчиком 214 высоты подъема клапана РОГ. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления канал 208 РОГ ВД может не содержать систему ПДК.

Аналогично, двигатель может содержать второй контур РОГ высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из выпускного канала 19, расположенного выше по потоку от турбины 134, во впускной канал 148, расположенный ниже по потоку от компрессора 132, или во впускной коллектор 160, расположенный ниже по потоку от впускного дросселя 158. Поток РОГ через контуры 208 РОГ-ВД можно регулировать посредством клапана 210 РОГ-ВД.

Клапан 121 РОГ и клапан 210 РОГ могут быть выполнены с возможностью регулирования количества и/или расхода отработавших газов, направляемых по соответствующим каналам РОГ для достижения требуемого относительного обеднения поступающей в двигатель приточной смеси рециркулируемыми отработавшими газами, причем приточная смесь с более высоким относительным обеднением характеризуется более высокой долей рециркулируемых отработавших газов и воздуха, нежели приточная смесь с более низким относительным обеднением. Дополнительно, касательно положения клапанов РОГ, следует понимать, что положение дросселя 115 СВВ и другие приводы также могут влиять на относительное обеднение приточной смеси рециркулируемыми отработавшими газами. В качестве примера, положение дросселя СВВ может приводить к увеличению перепада давления в системе РОГ НД, что позволяет увеличивать поток РОГ НД во впускной системе. В результате это может привести к увеличению относительного обеднения рециркулируемыми отработавшими газами, при этом меньший поток рециркулируемых отработавших газов НД во впускной системе может привести к уменьшению относительного обеднения рециркулируемыми отработавшими газами (например, доли рециркулируемых отработавших газов). Соответственно, обеднением приточной смеси рециркулируемыми отработавшими газами можно управлять посредством регулирования, кроме прочих параметров, положения одного или более клапанов РОГ и положения дросселя СВВ. Таким образом, управление одним или более клапанами 121 и 210 РОГ и/или дросселем 115 СВВ может приводить к регулированию количественных характеристик (или расхода) потока рециркулируемых отработавших газов и, следовательно, доли рециркулируемых отработавших газов в массовом потоке воздуха (например, воздуха, поступающего во впускной коллектор).

Двигатель 10 может дополнительно содержать один или более датчиков кислорода, расположенных в общем впускном канале 149. Таким образом, эти один или более датчиков кислорода могут быть охарактеризованы как датчики содержания кислорода в приточном воздухе. В соответствии с проиллюстрированным вариантом осуществления датчик 168 содержания кислорода в приточном воздухе расположен выше по потоку от дросселя 158 и ниже по потоку от ОНВ 154. Однако в соответствии с другими вариантами осуществления датчик 168 содержания кислорода в приточном воздухе может быть расположен в другом месте впускного канала 149, таком как выше по потоку от ОНВ 154. Датчик 168 содержания кислорода в приточном воздухе (СКПВ) может представлять собой любой подходящий датчик для обеспечения указания на концентрацию кислорода в приточном воздухе (например, воздухе, проходящем через общий впускной канал 149), такой как датчик кислорода с линейной характеристикой, универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ), датчик кислорода с двумя состояниями и др. В одном примере датчики 168 содержания кислорода в приточном воздухе могут представлять собой датчик содержания кислорода в приточном воздухе, содержащий в качестве измерительного приспособления нагреваемый элемент. Во время работы на количество кислорода в потоке газа может указывать ток накачки датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

Рядом с датчиком кислорода может быть расположен датчик 172 давления для определения давления на впуске, при котором может быть получен выходной сигнал датчика кислорода. Поскольку выходной сигнал датчика кислорода зависит от давления на впуске, опорному давлению на впуске может быть установлен в соответствие опорный выходной сигнал датчика кислорода. В одном примере опорное давление на впуске является давлением на входе дросселя (ДВД), причем датчиком 172 давления является датчик ДВД. В альтернативных примерах опорное давление на впуске является давлением в коллекторе (ДВК), измеряемым с помощью датчика 182 ДВК. Когда отклонение ДВД превышает пороговое значение, можно получить постоянную времени, относящуюся к сигналу, выдаваемому датчиком 172 давления, как подробнее описано со ссылкой на ФИГ. 3. Эта постоянная времени может быть обусловлена количеством времени, требуемым для регистрации части общего отклонения ДВД с помощью датчика 172 давления.

Система 100 двигателя может содержать различные датчики 165 в дополнение к вышеупомянутым. Как показано на ФИГ. 1, общий впускной канал 149 может содержать датчик 173 температуры на входе дросселя для определения температуры на входе дросселя (ТВД). Дополнительно, хотя в настоящем документе не показано, каждый из впускных каналов 142 и 144 может содержать датчик массового расхода воздуха, или, альтернативно, датчик массового расхода воздуха может быть расположен в общем канале 140.

Датчик 189 влажности может быть установлен только в одном из параллельных впускных каналов. Как показано на ФИГ. 1, датчик 189 влажности расположен во впускном канале 142 (например, не в тракте ПВК и не в тракте удаления топливных паров впускного канала) выше по потоку от ОНВ 154 и выпуска канала 197 РОГ НД во впускной канал 142 (например, на стыке между каналом 197 РОГ НД и впускным каналом 142, где рециркулируемые отработавшие газы попадают во впускной канал 142). Датчик 189 влажности может быть выполнен с возможностью определения относительной влажности приточного воздуха. В соответствии с одним вариантом осуществления датчик 189 влажности представляет собой УДКОГ, выполненный с возможностью определения относительной влажности приточного воздуха на основе выходного сигнала датчика при одном или более напряжениях. Поскольку воздух очистки и воздух ПВК могут искажать результаты, получаемые с помощью датчика влажности, тракт очистки и тракт ПВК расположены в отдельном впускном канале и разобщены с датчиком влажности.

Датчик 168 содержания кислорода в приточном воздухе можно использовать для определения концентрации кислорода в приточном воздухе и определения количественных параметров потока РОГ в двигателе на основе изменения концентрации кислорода в приточном воздухе при открытии клапана 121 РОГ. Конкретно, изменение выходного сигнала датчика при открытии клапана 121 РОГ сравнивают с опорной величиной, когда этот датчик работает без РОГ (нулевая точка). На основе этого изменения (например, при уменьшении) количества кислорода со времени работы без РОГ могут быть вычислены параметры потока РОГ, в текущий момент поступающего в двигатель. Например, при подаче на датчик опорного напряжения Vs датчик будет выдавать ток Ip накачки. Изменение концентрации кислорода может быть пропорциональным изменению (дельта Ip) выходного сигнала тока накачки при наличии РОГ по сравнению с выходным сигналом датчика при отсутствии РОГ (нулевая точка). На основе отклонения определяемых параметров потока РОГ от ожидаемых (или целевых) параметров потока РОГ можно дополнительно осуществлять управление РОГ. Определение нулевой точки датчика 168 содержания кислорода в приточном воздухе можно осуществлять в условиях холостого хода, когда колебания давления на впуске минимальны и когда в систему впуска воздуха низкого давления не всасываются ни воздух для ПВК, ни воздух для очистки. Кроме того, подстройку в режиме холостого хода можно выполнять периодически, например при каждом первом переходе в режим холостого хода после пуска двигателя, для компенсации эффекта старения датчика и нестабильности выходного сигнала датчика из-за разницы между деталями.

Определение нулевой точки датчика содержания кислорода в приточном воздухе можно, альтернативно, выполнять при условиях отключенной подачи топлива в двигатель, таких как отсечка топлива в режиме замедления (ОТРЗ). Путем выполнения подстройки в условиях ОТРЗ вместе со снижением шум-факторов, например тех, которыми характеризуется подстройка в режиме холостого хода, можно уменьшить отклонения показаний датчика из-за утечки через клапан РОГ.

Как подробнее описано со ссылкой на ФИГ. 3, можно определять постоянную времени, относящуюся к сигналу, выдаваемому датчиком кислорода (СКПВ), и затем сравнивать ее с постоянной времени, относящейся к сигналу датчика ДВД, когда изменение ДВД превышает пороговое значение. Постоянная времени может быть мерой времени, требуемого для регистрации части общего отклонения концентрации кислорода в приточном воздухе с помощью датчика кислорода. Более конкретно, сигнал датчика ДВД и сигнал датчика СКПВ могут представлять собой изменяющийся во времени ступенчатый отклик на изменяющийся ступенчатый входной сигнал (например, давления на впуске и содержания кислорода в приточном воздухе). Таким образом, постоянная времени, относящаяся к каждому из этих сигналов, может выражать время, требуемое для достижения ступенчатым откликом датчика приблизительно 63% от своего установившегося (например, асимптотического) значения.

Контроллер может дополнительно содержать машиночитаемые команды для регистрации ухудшения состояния датчика кислорода на основе разницы между постоянной времени датчика 168 кислорода и постоянной времени датчика 172 давления, как подробнее описано со ссылкой на ФИГ. 3. Дополнительно, контроллер может содержать машиночитаемые команды, предусматривающие, что для определения параметров потока РОГ не будет использован датчик кислорода (или что не будет использовано регулирование клапана РОГ на основе определяемых параметров РОГ датчика кислорода), когда определено, что состояние датчика кислорода ухудшилось.

Таким образом, предложенная система, представленная на ФИГ. 1, представляет собой систему, содержащую систему впуска воздуха двигателя, характеризующуюся наличием впускного дросселя, датчик давления на входе дросселя, расположенный в системе впуска воздуха выше по потоку от впускного дросселя, датчик содержания кислорода в приточном воздухе, расположенный в системе впуска воздуха выше по потоку от датчика давления на входе дросселя, и контроллер с машиночитаемыми командами для указания на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на то, что разница между первой постоянной времени, относящейся к сигналу, выдаваемому датчиком содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, относящейся к сигналу, выдаваемому датчиком давления на входе дросселя, больше пороговой разницы, когда сигнал давления на входе дросселя отклоняется на пороговое значение. В другом примере датчик содержания кислорода в приточном воздухе может быть расположен рядом (например, вблизи) с датчиком давления на входе дросселя. В соответствии с еще одним вариантом осуществления датчик давления на входе дросселя расположен в системе впуска воздуха двигателя непосредственно выше по потоку от впускного дросселя. Сигнал давления на входе дросселя может отклоняться на пороговое значение, когда усредненное изменение сигнала давления на входе дросселя за некоторый интервал времени превышает пороговое значение. Система дополнительно содержит канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), подсоединенный между выпускным каналом и впускным каналом системы впуска воздуха выше по потоку от датчика содержания кислорода в приточном воздухе, причем канал РОГ содержит клапан РОГ с датчиком перепада давления на клапане (ПДК). Машиночитаемые команды могут дополнительно содержать команды для регулирования положения клапана РОГ на основе выходного сигнала датчика ПДК, а не датчика содержания кислорода в приточном воздухе, в ответ на указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе. Указание на ухудшение состояния предусматривает одно или более из предупреждения водителя автомобиля об ухудшении состояния датчика и установки диагностического кода.

На ФИГ. 2 представлена блок-схема способа 200 определения параметров потока РОГ в системе РОГ низкого давления с помощью датчика содержания кислорода в приточном воздухе (например, датчика 168 СКПВ, показанного на ФИГ. 1) и датчика давления на входе дросселя (ДВД) (например, датчика 172 давления, показанного на ФИГ. 1). Команды для выполнения способа 200 могут содержаться в запоминающем устройстве контроллера двигателя, такого как контроллер 12, показанный на ФИГ. 1. Дополнительно, способ 200 может быть выполнен контроллером. Контроллер может определять массовый расход РОГ с помощью датчика содержания кислорода в приточном воздухе путем определения отклонения выходного сигнала датчика кислорода от нулевой точки, когда РОГ не осуществляется, как описано выше. Однако на выходной сигнал датчика кислорода, независимо от параметров потока РОГ, может влиять давление на впуске. Таким образом, касательно конкретного расхода рециркулируемых отработавших газов изменение давления на впуске может привести к изменению выходного сигнала датчика кислорода. Для компенсации влияния давления на впуске на выходной сигнал датчика содержания кислорода в приточном воздухе вводят поправочный коэффициент по давлению. Поправочный коэффициент по давлению зависит от отклонения давления от опорного давления, при котором были получены результаты измерения опорного содержания кислорода.

Начальным этапом способа 200 является этап 202, на котором контроллер (например, контроллер 12) на основе сигналов обратной связи множества датчиков (например, датчиков 165) определяет и/или измеряет эксплуатационные параметры двигателя. К эксплуатационным параметрам двигателя могут относиться: температура двигателя, частота вращения и нагрузка двигателя, массовый расход приточного воздуха, давление в коллекторе, положение клапана РОГ (например, клапана 121 РОГ).

Способ 200 предусматривает переход к этапу 204, на котором на основе сигнала обратной связи датчика положения (например, датчика 131 высоты подъема клапана РОГ) клапана РОГ контроллер определяет, включена ли РОГ. В другом примере контроллер может определять, что РОГ включена, на основе того, что поток РОГ больше нуля. Таким образом, поток РОГ может иметь место, если рециркулируемые отработавшие газы протекают через канал РОГ низкого давления (например, канал 197 РОГ, показанный на ФИГ. 1) из выпускного канала во впускной канал. Если контроллер определяет, что клапан РОГ закрыт и РОГ не включена, способ 200 продолжается этапом 206, на котором контролер не выполняет определение параметров потока РОГ и алгоритм предусматривает возврат.

Если же на этапе 204 контроллер определяет, что РОГ включена, то происходит переход на этап 208, на котором контроллер определяет, соблюдены ли подходящие условия для определения параметров потока РОГ с помощью датчика кислорода (например, датчика 168 СКПВ, показанного на ФИГ. 1), причем к подходящим условиям могут относиться состояние отключения наддува, падение давления приточного воздуха ниже порогового значения и др. Например, контроллер может определять, может ли определение параметров потока РОГ с помощью датчика содержания кислорода в приточном воздухе давать относительно точные результаты на основе эксплуатационных параметров двигателя. Дополнительно, на этапе 208 контроллер может определять, ухудшилось ли состояние датчика кислорода. Конкретно, контроллер может определять, что состояние датчика кислорода ухудшилось, если постоянная времени датчика кислорода больше постоянной времени датчика ДВД более чем на пороговое значение, как подробнее описано в способе, проиллюстрированном на ФИГ. 3.

Если контроллер определяет, что состояние датчика кислорода ухудшилось и/или не соблюдаются одно или более других подходящих условий для определения параметров потока РОГ с помощью датчика содержания кислорода в приточном воздухе, то контроллером может быть осуществлен переход к этапу 210, на котором используют иной способ определения РОГ. В одном примере для определения параметров потока РОГ может быть использован датчик перепада давления на клапане (ПДК), соединенный с клапаном РОГ. Способ далее может предусматривать переход к этапу 218, на котором на основе полученных результатов определения параметров РОГ управляют клапаном РОГ (и, таким образом, регулируют поток РОГ).

Если контроллер определяет, что на этапе 208 соблюдены подходящие условия для определения параметров потока РОГ с помощью датчика содержания кислорода в приточном воздухе, то способ 200 предусматривает переход к этапу 212, на котором контроллер получает один или более выходных сигналов датчика кислорода. Выходные сигналы датчика кислорода могут иметь вид тока Ip накачки, создаваемого при подаче на датчик опорного напряжения Vs. После получения указанных одного или более выходных сигналов датчика кислорода контроллер может осуществлять переход к этапу 214, на котором на основе давления на входе дросселя (ДВД) корректируют выходной (выходные) сигнал (сигналы) датчика кислорода. ДВД может быть напрямую связано с выходным сигналом датчика ДВД (такого как датчик 172 давления, показанный на ФИГ. 1). Например, ДВД могут измерять с помощью датчика ДВД. Поскольку изменения ДВД могут быть не связаны с фактическими изменениями концентрации кислорода в приточном воздухе, изменения ДВД могут влиять на данные о концентрации кислорода, считываемые датчиком кислорода. Таким образом, на этапе 214 к выходному сигналу датчика кислорода могут применять поправочный коэффициент по давлению на основе ДВД, измеренного датчиком ДВД. Поправочный коэффициент по давлению могут применять к датчику кислорода, так как между изменяющимся во времени сигналом датчика кислорода и таковым датчика ДВД имеется устойчивая взаимосвязь. Как объяснено выше, поправочный коэффициент по давлению может обуславливаться изменениями выходных сигналов как датчика кислорода, так и датчика ДВД относительно опорной точки, принятой при отключенной РОГ. Таким образом, поскольку давление на входе дросселя может аналогичным образом влиять на выходные сигналы датчика кислорода и датчика ДВД, контроллер может на этапе 214 корректировать выходной сигнал датчика кислорода для учета изменений давления на входе дросселя во время работы двигателя.

Далее, на этапе 216 контроллер может определять параметры потока РОГ на основе скорректированного выходного сигнала датчика кислорода. Контроллер может определять концентрацию рециркулируемых отработавших газов в приточном воздухе на основе отличия скорректированых данных о концентрации кислорода, определенных на этапе 214, когда клапан РОГ (например, клапан 121 РОГ) открыт и РОГ включена, от опорных данных, когда клапан РОГ закрыт и РОГ отключена. Другими словами, на основе изменения (например, уменьшения) концентрации кислорода, определенной при работающей РОГ, по времени работы без РОГ контроллер может определять параметры потока РОГ. Углеводороды из рециркулируемых отработавших газов могут разбавлять приточный воздух, снижая при этом концентрацию кислорода. Таким образом, изменение концентрации кислорода, регистрируемое датчиком кислорода, может быть напрямую связано с потоком РОГ, когда двигатель работает без наддува. В соответствии с другими вариантами осуществления на этапе 216 способ может предусматривать определение параметров потока РОГ с помощью иного способа, в котором используют скорректированный выходной сигнал датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

Способ 200 далее может предусматривать переход к этапу 218, на котором контроллер может регулировать клапан РОГ на основе определяемых параметров потока РОГ, полученных на этапе 216. В соответствии с одним вариантом осуществления контроллер может регулировать работу двигателя путем увеличения или уменьшения количества рециркулируемых отработавших газов посредством открытия или закрытия клапана РОГ для установки требуемого расхода потока РОГ. Если определяемый массовый расход потока РОГ ниже требуемого, то контроллер может дать команду на дальнейшее открытие клапана РОГ для увеличения потока РОГ. И наоборот, если определяемый поток РОГ выше требуемого, то контроллер может дать команду на закрытие клапана РОГ для уменьшения потока РОГ. Требуемый расход можно определять на основе эксплуатационных параметров двигателя, таких как нагрузка двигателя, температура двигателя, детонация и др.

На ФИГ. 3 проиллюстрирован способ 300 диагностики ухудшения состояния датчика кислорода. При условиях наличия наддува, когда один или более турбонагнетателей (например, турбонагнетатель 130) обеспечивают подачу сжатого воздуха в двигатель, ДВД может увеличиваться. Существенное увеличение ДВД может оказывать влияние на выходной сигнал датчика кислорода (например, датчик 168 СКПВ, показанный на ФИГ. 1). Хотя датчик кислорода может не быть использован при условиях наличия наддува двигателя для определения параметров потока РОГ, выходные сигналы датчика кислорода все равно могут поступать в запоминающее устройство контроллера (например, контроллера 12) и записываться в этом запоминающем устройстве. Сигналы от правильно работающего датчика кислорода могут отражать колебания ДВД, так как между ДВД и сигналами датчика кислорода имеет место устойчивая взаимосвязь. Однако по мере ухудшения состояния датчика кислорода может увеличиваться запаздывание, с которым сигнал датчика кислорода отражает изменения ДВД. Задержку выходного сигнала датчика кислорода при изменениях ДВД приточного воздуха можно, таким образом, использовать для определения, что состояние датчика кислорода ухудшилось. Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 2, датчик кислорода можно использовать для определения параметров Потока РОГ. Это значит, что по мере ухудшения состояния датчика кислорода точность определения параметров потока РОГ с помощью датчика кислорода может неуклонно ухудшаться. Таким образом, для более точного определения параметров потока РОГ может быть особенно полезно знать, когда датчик кислорода перестает правильно работать.

Начальным этапом способа 300 является этап 302, на котором контроллер на основе сигналов обратной связи множества датчиков (например, датчиков 165) определяет и/или измеряет эксплуатационные параметры двигателя. К эксплуатационным параметрам двигателя могут относиться: температура двигателя, частота вращения и нагрузка двигателя, массовый расход приточного воздуха, давление в коллекторе, положение клапана РОГ (например, клапана 121 РОГ).

На основе эксплуатационных параметров двигателя, определенных на этапе 302, на этапе 304 контроллер может получать выходные сигналы датчика ДВД (например, датчика 172 давления, показанного на ФИГ. 1) и датчика кислорода (например, датчика 168 СКПВ, показанного на ФИГ. 1). Выходной сигнал датчика ДВД может представлять собой данные о давлении, а выходной сигнал датчика кислорода может иметь вид тока накачки, который можно использовать для определения концентрации кислорода в приточном воздухе. Дополнительно, выходные сигналы датчика ДВД и датчика кислорода могут изменяться во времени между максимальным и минимальным значениями. В соответствии с одним вариантом осуществления контроллер может постоянно хранить данные выходных сигналов датчиков кислорода и ДВД в запоминающем устройстве контроллера. В соответствии с другим вариантом осуществления контроллер может получать и сохранять данные выходных сигналов датчиков ДВД и кислорода с заранее заданной частотой. В соответствии с другим вариантом осуществления контроллер может получать и сохранять данные выходных сигналов датчиков кислорода и ДВД только при определенных эксплуатационных параметрах двигателя (например, если температура двигателя ниже порогового значения). Дополнительно, контроллер может сохранять данные выходных сигналов датчиков в виде функции времени так, что каждые данные выходных сигналов датчика могут характеризоваться соответствующим временем, когда они были получены.

Далее, на этапе 306 контроллер может определять, больше ли изменение ДВД по показаниям датчика ДВД порогового значения. Если колебание ДВД (например, колебание изменяющегося во времени сигнала) меньше порогового значения, контроллер может осуществлять переход к этапу 308 в состояние ожидания выполнения процедуры диагностики датчика кислорода. Таким образом, контроллер может продолжать циклический возврат на этап 306, пока колебание ДВД не превысит пороговое значение. В одном примере пороговое значение, действующее на этапе 306, может быть пороговой разницей между значениями локальных минимума и максимума кривой выходного сигнала давления датчика ДВД. Выходной сигнал датчика ДВД может со временем меняться из-за наддува, осуществляемого турбонагнетателем (например, турбонагнетателем 130), и изменений давления на впуске, как подробнее описано со ссылкой на ФИГ. 4). Таким образом, сигнал давления датчика ДВД может отклоняться от базовой линии первого уровня давления, когда наддув двигателя не осуществляется, до более высокого второго уровня давления, когда наддув двигателя осуществляется. Степень увеличения от первого до второго уровня давления можно определять по количественным параметрам наддува, осуществляемого турбонагнетателем. Пороговое значение может представлять собой заранее заданное изменение давления. Пороговое значение может основываться на изменении ДВД, достаточно большом, чтобы вызывать изменение сигнала датчика кислорода, причем сигнал датчика кислорода представляет собой выходной сигнал датчика кислорода, по которому можно определить концентрацию кислорода. Другими словами, пороговое значение может являться пороговой разницей между минимальным и максимальным значениями давления по показаниям датчика ДВД. В другом примере пороговое значение на этапе 306 может представлять собой скорость изменения измеренных значений ДВД. Таким образом, пороговое значение может представлять собой разницу между измеренными значениями ДВД на установленном интервале времени, причем установленный интервал времени может быть заранее заданным при изготовлении автомобиля. Установленный интервал времени может представлять собой количество времени, продолжительность эксплуатации двигателя, количество циклов двигателя и т.п. Таким образом, если изменение ДВД, измеренного с помощью датчика ДВД, превышает пороговое значение, контроллер может осуществлять переход к этапу 310, на котором определяют постоянные времени, относящиеся к сигналам концентрации кислорода в приточном воздухе и ДВД, выдаваемым датчиком содержания кислорода в приточном воздухе и датчиком ДВД.

Постоянные времени могут быть связаны с задержками сигналов датчиков кислорода и ДВД для регистрации колебаний давления и концентрации кислорода в приточном воздухе. В качестве примера, если включен наддув и один или более турбонагнетателей начинают сжимать приточный воздух, то до момента, когда датчик ДВД зарегистрирует изменение ДВД, может проходить некоторое время. Задержку между регистрацией соответствующей величины с помощью датчика в ответ на изменения давления и концентрации кислорода можно использовать для вычисления постоянных времени каждого датчика. Как объяснено выше, ДВД может изменяться во времени, особенно во время включения наддува. ДВД может увеличиваться относительно базовой линии минимума ДВД, когда наддув отключен, до максимального уровня во время каждого цикла наддува. Значительные колебания ДВД могут влиять на выходной сигнал датчика кислорода. Конкретно, амплитуда сигнала датчика кислорода может увеличиваться при превышении ДВД порогового значения. В одном примере пороговая разница ДВД может быть задана заранее. Выходные сигналы датчика кислорода могут отражать колебания ДВД. Другими словами, касательно датчика кислорода, состояние которого не ухудшилось, между изменяющимся во времени выходным сигналом датчика кислорода и изменяющимся во времени выходным сигналов датчика ДВД может иметь место устойчивая взаимосвязь. Таким образом, включение наддува может одновременно и схожим образом влиять на сигналы как датчика ДВД, так и датчика кислорода. Постоянная времени может представлять собой интервал времени доли от итогового изменения сигналов концентрации кислорода и давления. Разница между минимальным и максимальным сигналами датчиков кислорода и ДВД может представлять собой максимальное изменение их соответствующих сигналов за один цикл наддува. Постоянная времени может представлять собой время, прошедшее с момента увеличения уровня сигнала от минимального значения до доли (например, 63%) уровня максимального сигнала датчика. Другими словами, постоянная времени может представлять собой интервал времени, на котором изменение сигнала датчика за данный цикл наддува составляет приблизительно 63% от итогового. В другом примере постоянная времени может определяться долей от итогового увеличения сигнала, отличной от 63%. Таким образом, как только контроллер определяет, что колебание сигнала датчика достигло максимального значения, он далее может определять уровни концентрации кислорода и/или давления, характеризующие постоянную времени. Другими словами, он может определять уровень сигнала датчика, при котором происходит увеличение уровня сигнала датчика приблизительно до 63% от итогового. Следовательно, контроллер может получать данные о соответствующих моментах времени, сохраняемых в запоминающем устройстве контроллера, для вычисления постоянной времени на основе количества времени, прошедшего между этими двумя моментами времени. В соответствии с одним вариантом осуществления контроллер может непрерывно обновлять постоянные времени для датчиков, определяя постоянную времени для каждого колебания сигналов датчиков ДВД и кислорода. В соответствии с другим вариантом осуществления контроллер может сохранять выходные сигналы обоих датчиков и данные об их соответствующих моментах времени за некоторый период времени и затем использовать эти сохраненные значения для вычисления постоянных времени, если изменение ДВД превышает пороговое значение. Например, постоянные времени можно обновлять каждый цикл движения транспортного средства.

Возвращаясь к способу 300, после того как контроллер определяет постоянные времени, относящиеся к сигналам концентрации кислорода и ДВД, контроллер может осуществлять переход к этапу 312, на котором определяют, превышает ли разница между постоянными времени пороговое значение. Таким образом, могут сравнивать между собой постоянные времени, относящиеся к каждому из выходных сигналов датчиков ДВД и содержания кислорода в приточном воздухе. В одном примере пороговая разница может быть основана на разнице, при которой ослабевает взаимосвязь между сигналами датчиков ДВД и содержания кислорода в приточном воздухе так, что коррекция сигнала ДВД (описанная со ссылкой на этап 214, проиллюстрированный на ФИГ. 2) приводит к снижению точности показаний концентрации кислорода в приточном воздухе. В другом примере пороговая разница может быть основана на точке, в которой отличие фактических параметров потока РОГ от измеренных (например, вычисленных) параметров потока РОГ превышает откалиброванное значение. Например, откалиброванное пороговое значение может соответствовать ухудшению управления РОГ, пропуску зажигания двигателя или ухудшению эксплуатационных характеристик, связанных с выбросами. Как описано выше, состояние датчика кислорода со временем может ухудшиться. Одним из возможных видов ухудшения может являться уменьшение времени отклика датчика кислорода. Таким образом, при такого рода ухудшении постоянная времени датчика кислорода может увеличиться. Другими словами, регистрация колебаний концентрации кислорода в приточном воздухе с помощью датчика кислорода может занимать больше времени. Таким образом, постоянная времени датчика кислорода может стать больше постоянной времени датчика ДВД. В результате взаимосвязь между сигналами ДВД и концентрации кислорода в приточном воздухе для применения коррекции к выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе может ослабнуть, что приведет к снижению точности определения параметров потока РОГ. Таким образом, если постоянная времени датчика кислорода больше постоянной времени датчика ДВД на значение, превышающее пороговое, это может указывать на ухудшение состояния датчика кислорода. Если разница между этими двумя постоянными времени меньше пороговой, то контроллер может осуществлять переход к этапу 314, на котором эксплуатацию датчика кислорода продолжают. Конкретно, датчик кислорода могут использовать для определения параметров потока РОГ, как описано со ссылкой на ФИГ. 2. Если же разница между постоянными времени датчиков кислорода и ДВД превышает пороговое значение, используемое на этапе 312, способ 300 может предусматривать переход к этапу 316, на котором контроллер может указывать на ухудшение состояния датчика кислорода. Указание на ухудшение состояния датчика кислорода может предусматривать оповещение водителя автомобиля (например, водителя 190 автомобиля) посредством звуковых или оптических сигналов, включая, кроме прочего, сигнализацию и/или индикатор приборной панели. Указание на ухудшение состояния на этапе 316 может также предусматривать установку одного или более диагностических кодов.

Способ 300 может предусматривать дальнейший переход к этапу 318, на котором контроллер может определять параметры потока РОГ с помощью использования датчика кислорода иным способом. Как описано со ссылкой на ФИГ. 2, иной способ определения параметров потока РОГ может предусматривать использование датчика ПДК для определения параметров потока РОГ. Таким образом, если способом 300 определено, что состояние датчика кислорода ухудшилось, то контроллер может определить, что условия для определения параметров потока РОГ с помощью датчика кислорода не выполнены. Следовательно, степень ухудшения состояния датчика кислорода может влиять на то, будет ли датчик кислорода использован для определения параметров потока РОГ способом 200. Конкретно, на этапе 208 способа 200 одно из условий, которое должно быть выполнено для определения параметров потока РОГ с помощью датчика кислорода, состоит в том, что разница между постоянной времени датчика кислорода и постоянной времени датчика ДВД должна быть меньше пороговой. Таким образом, способ 300 может быть частью этапа 208 способа 200.

Таким образом, способ может предусматривать указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе первой постоянной времени, относящейся к выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, относящейся к выходному сигналу датчика давления на входе дросселя. Датчик давления на входе дросселя может быть расположен в системе впуска воздуха двигателя непосредственно выше по потоку от впускного дросселя, и причем датчик содержания кислорода в приточном воздухе расположен в системе впуска воздуха двигателя выше по потоку от датчика давления на входе дросселя. Способ дополнительно предусматривает диагностирование датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на изменение за некоторый интервал времени выходного сигнала датчика давления на входе дросселя на пороговое значение, причем диагностирование предусматривает указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на превышение разницей между первой постоянной времени и второй постоянной времени пороговой разницы. Указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе предусматривает одно или более из установки диагностической отметки и предупреждения водителя автомобиля посредством звукового или оптического сигнала об ухудшении состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе. Способ дополнительно предусматривает невыполнение определения параметров потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе. Способ дополнительно предусматривает определение параметров потока РОГ на основе перепада давления на клапане РОГ, расположенном в канале РОГ, причем канал РОГ находится между выпускным каналом и впускным каналом выше по потоку от датчика содержания кислорода в приточном воздухе, в ответ на указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе. Способ дополнительно предусматривает регулирование выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе выходного сигнала датчика давления на входе дросселя в ответ на то, что разница между первой постоянной времени и второй постоянной времени меньше пороговой разницы. Способ дополнительно предусматривает регулирование клапана РОГ на основе отрегулированного выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

В соответствии с другим вариантом осуществления способ может предусматривать диагностирование датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе разницы между первой постоянной времени, относящейся к сигналу, выдаваемому датчиком содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, относящейся к сигналу, выдаваемому датчиком давления на входе дросселя, когда изменение давления на входе впускного дросселя превышает пороговое значение. Диагностирование предусматривает указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на превышение разницей между первой постоянной времени и второй постоянной времени пороговой разницы, причем вышеупомянутое указание на ухудшение состояния предусматривает одно или более из установки диагностического кода и предупреждения водителя автомобиля. Способ дополнительно предусматривает регулирование положения клапана РОГ по выходному сигналу, основанному на ином определении параметров потока РОГ, а не по выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, в ответ на вышеупомянутое указание на ухудшение состояния. Изменение давления на входе впускного дросселя содержит среднее значение разницы между максимальным и минимальным значениями кривой выходного сигнала давления датчика давления на входе дросселя за некоторый интервал времени. Вышеупомянутое диагностирование предусматривает невыполнение указания на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на то, что разница между первой постоянной времени и второй постоянной времени меньше пороговой разницы, с последующей корректировкой выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе выходного сигнала датчика давления на входе дросселя, и регулирование клапана РОГ на основе скорректированного выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе. Корректировка выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе предусматривает корректировку выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе текущего выходного сигнала датчика давления на входе дросселя и опорного выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе при опорном давлении на входе дросселя. Первая постоянная времени является первой постоянной времени, относящейся к изменяющемуся во времени сигналу, выдаваемому датчиком содержания кислорода в приточном воздухе, а вторая постоянная времени является второй постоянной времени, относящейся к изменяющемуся во времени сигналу, выдаваемому датчиком давления на входе дросселя. Способ по п. 9, в котором вышеупомянутое диагностирование выполняют в ответ на превышение разницей между максимальным и минимальным значениями изменяющегося во времени сигнала датчика давления на входе дросселя пороговой разницы.

Обращаясь к ФИГ. 4, на диаграмме 400 представлено, как могут изменяться во времени постоянные времени датчика кислорода (например, датчика 168 СКПВ, показанного на ФИГ. 1) и датчика ДВД (например, датчика 172 давления, показанного на ФИГ. 1). На диаграмме 400 график 402 показывает изменения давления на входе дросселя (ДВД), график 404 показывает изменения концентрации кислорода в приточном воздухе, а график 406 показывает изменения постоянных времени датчика кислорода и датчика ДВД. Концентрацию кислорода можно определять на основе выходных сигналов датчика кислорода, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 1, ДВД можно измерять с помощью датчика ДВД, а постоянные времени можно вычислять, как описано со ссылкой на ФИГ. 3. Например, постоянные времени могут составлять приблизительно 63% от установившегося (например, максимального) значения изменяющегося во времени отклика датчика ДВД и датчика содержания кислорода в приточном воздухе. Конкретно, концентрацию кислорода можно определять на основе выходного сигнала датчика в виде тока накачки, созданного поданным опорным напряжением. ДВД может быть непосредственно связано с выходным сигналом датчика ДВД. Как показано на графиках 402 и 404, концентрация кислорода и ДВД могут колебаться во времени из-за изменения эксплуатационных параметров двигателя (например, наддува, потока РОГ, ПВК и/или потока очистки и т.п.), при этом выделяют три колебания в моменты t₁, t₃ и t₆ времени. В одном примере колебания давления могут быть вызваны изменениями наддува двигателя. Во время вышеупомянутых колебаний давления датчик кислорода может продолжать работу так, что выходные сигналы датчика кислорода можно использовать для определения концентрации кислорода, но датчик кислорода нельзя использовать для определения параметров потока РОГ, если включен наддув, как описано со ссылкой на ФИГ. 2. В других примерах параметры потока РОГ могут быть определены по выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, даже если включен наддув. Со ссылкой на ФИГ. 3, постоянные времени как для концентрации кислорода, так и для ДВД могут являться интервалом времени, на который приходится заранее заданная доля каждого происходящего колебания. Постоянная времени, как показано на диаграмме 400, представляет собой интервал времени, на который приходится приблизительно 63% от итогового увеличения каждого колебания. Однако постоянная времени может быть задана другими процентными долями от итогового увеличения давления или концентрации кислорода, нежели показано на диаграмме 400 (например, 50%), которые могут быть заданы заранее. Независимо от того, какая процентная доля от итогового увеличения сигнала датчика использована для задания постоянной времени, для постоянных времени как датчика кислорода, так и датчика ДВД использована одна и та же процентная доля. На графике 406 показана разница между постоянными времени датчика кислорода и датчика ДВД. Как описано со ссылкой на ФИГ. 3, постоянные времени можно определять с помощью контроллера (например, контроллера 12) и сравнивать между собой, только когда колебание ДВД превышает пороговое значение. Таким образом, в одном примере постоянную времени могут не определять непрерывно и сравнивать во время работы двигателя.

Перед моментом t₁ времени давление на входе дросселя и концентрация кислорода держатся приблизительно на низких первых уровнях P₁ и O₁ соответственно. Таким образом, колебания концентрации кислорода и ДВД могут быть ниже порогового значения так, что контроллер может не сравнивать постоянные времени датчиков кислорода и ДВД до момента t₁ времени, как показано на графике 406 до момента t₁ времени. Между моментами t₁ и t₂ времени ДВД может увеличиться от низкого первого уровня P₁ до промежуточного второго уровня Р₂. Соответственно, концентрация кислорода может увеличиться от низкого первого уровня O₁ до промежуточного второго уровня O₂. Однако изменение и ДВД, и концентрации кислорода может оставаться ниже порогового значения так, что контроллер не определяет разницу между постоянными времени для концентрации кислорода и ДВД между моментами t₁ и t₂ времени.

От момента t₂ времени до момента t₃ времени ДВД и концентрация кислорода могут держаться на уровнях приблизительно P₁ и O₁ соответственно, аналогично тому, как и перед моментом t₁ времени. Таким образом, изменения и ДВД, и концентрации кислорода могут быть малы и пренебрежимо малы так, что контроллер может не определять разницу между постоянными времени датчиков кислорода и ДВД между моментами t₂ и t₃ времени. Между моментом t₃ времени и моментом t₅ времени давление на входе дросселя может увеличиться от низкого первого уровня P₁ до высокого третьего уровня Р₃. При этом концентрация кислорода может увеличиться от низкого первого уровня O₁ до высокого третьего уровня O₃. Увеличение ДВД на интервале времени между моментом t₃ времени и моментом t₅ времени может быть больше порогового значения, и, следовательно, контроллер может определять и затем сравнивать постоянные времени как датчика кислорода, так и датчика ДВД. Как показано на графиках 402 и 404, итоговое увеличение как концентрации кислорода, так и давления (между их базовыми и пиковыми уровнями) происходит между моментом t₃ времени и моментом t₅ времени. Аналогично, приблизительно 63% от итогового увеличения как давления, так и концентрации кислорода происходит на том же интервале времени между моментом t₃ времени и моментом t₄ времени. Таким образом, постоянные времени, относящиеся как к концентрации кислорода, так и ДВД, могут быть почти одинаковыми. Таким образом, как показано на графике 406 между моментом t₃ времени и моментом t₄ времени, разница между постоянными времени датчика кислорода и датчика ДВД находится на низком первом уровне D₁. В одном примере D₁ может составлять приблизительно ноль. В другом примере D₁ может быть несколько больше нуля так, что постоянные времени датчика кислорода и датчика ДВД могут оставаться почти одинаковыми. D₁ может быть меньше пороговой разницы Т₁. Пороговая разница Т₁ может представлять собой пороговое значение, при превышении которого контроллер может сигнализировать водителю автомобиля об ухудшении состояния датчика кислорода, как описано со ссылкой на ФИГ. 3. Поскольку D₁ меньше T₁, контроллер может не сигнализировать об ухудшении состояния датчика кислорода и, следовательно, может продолжить эксплуатацию датчика кислорода. В одном примере продолжение эксплуатации датчика кислорода может предусматривать получение выходных сигналов концентрации кислорода и использование этих выходных сигналов для определения параметров РОГ и/или дополнительных эксплуатационных параметров двигателя при выполнении выбранных условий. После момента t₅ времени ДВД и концентрация кислорода могут вернуться к низким уровням P₁ и O₁ соответственно, после чего могут продолжать держаться приблизительно на своих соответствующих низких уровнях до момента t₆ времени. Таким образом, контроллер может не определять разницу между постоянными времени датчиков кислорода и ДВД между моментом t₅ времени и моментом t₆ времени.

В момент t₆ времени и ДВД, и концентрация кислорода могут пойти вверх от низких первых уровней Р₁ и O₁ соответственно. ДВД может увеличиться до уровня Р₃ и так, что контроллер может сравнивать постоянные времени датчиков ДВД и кислорода так же, как и в момент t₃ времени. Однако в отличие от момента t₃ времени, когда постоянные времени датчиков кислорода и ДВД были относительно близки, в момент t₆ времени постоянная времени датчика кислорода может быть больше постоянной времени датчика ДВД. Другими словами, датчик кислорода может быть менее быстродействующим при осуществлении регистрации изменения концентрации кислорода, нежели датчик ДВД при осуществлении регистрации изменения ДВД. От момента t₆ времени до момента t₈ времени ДВД может увеличиться от низкого первого уровня P₁ до высокого третьего уровня Р₃. Момент t₈ времени выражает момент времени, в который ДВД достигает максимального значения Р₃. Момент t₇ времени выражает момент времени, в который ДВД достигает 63% от итогового увеличения. Таким образом, интервал времени от t₆ до t₇ выражает постоянную времени датчика ДВД. Касательно концентрации кислорода момент t₁₀ времени выражает момент времени, в который концентрация кислорода достигает максимального третьего значения O₃. Момент t₉ времени выражает момент времени, в который концентрация кислорода достигает приблизительно 63% от итогового увеличения от O₁ до O₃. Таким образом, интервал времени от t₆ до t₉ выражает постоянную времени датчика кислорода. Как показано, после момента t₆ времени датчик кислорода может быть менее быстродействующим при осуществлении регистрации изменения концентрации кислорода, нежели датчик ДВД при осуществлении регистрации изменения ДВД. Таким образом, постоянная времени датчика кислорода отличается от постоянной времени датчика ДВД. Это находит отражение в разнице между этими двумя постоянными времени, показанной на графике 406. Разница между постоянными времени датчика кислорода и датчика ДВД находится на втором уровне D₂, который выше пороговой разницы Т₁. Поскольку датчик кислорода регистрирует изменение концентрации кислорода с задержкой, контроллер может сигнализировать водителю автомобиля, что состояние датчика кислорода ухудшилось, как описано со ссылкой на ФИГ 3.

Таким образом, на ФИГ. 4 показан пример, когда контроллер может определять постоянные времени датчиков кислорода и ДВД и как можно использовать разницу между этими двумя постоянными времени для определения ухудшения состояния датчика кислорода. Когда изменение ДВД превышает пороговое значение, контроллер может определять постоянную времени как датчика кислорода, так и датчика ДВД. Если разница между постоянными времени превышает пороговое значение, то контроллер может сигнализировать водителю автомобиля об ухудшении состояния датчика кислорода.

Таким образом, раскрытые в настоящем документе системы и способы могут обеспечивать способ выявления ухудшения состояния датчика кислорода. Конкретно, когда отклонение давления на входе дросселя превышает пороговое значение, можно определять постоянные времени датчика кислорода и датчика ДВД. Эти постоянные времени могут представлять собой постоянные времени, относящиеся к изменяющимся во времени кривым выходных сигналов датчиков. Другими словами, постоянные времени могут быть связаны с временем отклика каждого датчика при обнаружении изменений ДВД и концентрации кислорода в приточном воздухе. По мере ухудшения состояния датчика кислорода в процессе эксплуатации он может стать менее быстродействующим при осуществлении регистрации изменений концентрации кислорода, измеряемой датчиком, в результате чего постоянная времени, относящаяся к сигналу отклика датчика кислорода, может увеличиться. Таким образом, постоянную времени датчика кислорода можно использовать как меру ухудшения состояния датчика кислорода. Если разница между постоянными времени датчика кислорода и датчика ДВД становится больше порогового значения, то контроллер может определять ухудшение состояния датчика кислорода.

Таким образом, технический эффект определения и последующего указания, что состояние датчика кислорода ухудшилось, достигается путем сравнения постоянной времени датчика кислорода и постоянной времени датчика ДВД. Благодаря этому водитель автомобиля может получить оповещение о необходимости замены и/или ремонта датчика кислорода. Датчик кислорода можно использовать для определения параметров потока РОГ путем сравнения уровней концентрации кислорода, когда имеет место поток РОГ, с опорной точкой, когда РОГ отключена. Выходные сигналы неисправного датчика кислорода могут характеризоваться сниженной точностью, и, следовательно, может быть снижена точность определения параметров потока РОГ с помощью датчика кислорода. Таким образом, технический эффект достигается путем предотвращения определения параметров потока РОГ с помощью датчика кислорода, состояние которого ухудшилось. Благодаря этому можно увеличить точность определяемых параметров потока РОГ при ухудшении состояния датчика кислорода.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и определения можно использовать с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящем документе конкретные алгоритмы могут представлять одну или любое количество стратегий обработки данных, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и тому подобное. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции можно выполнять в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях можно опускать. Кроме того, для достижения признаков и преимуществ описываемых в настоящем документе примеров вариантов осуществления изобретения не обязательно требуется указанный порядок обработки, та как он служит для удобства иллюстрации и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций можно выполнять повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Дополнительно, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который может быть запрограммирован в долговременной памяти накопителя машиночитаемых данных в системе управления двигателем, причем описываемые действия выполняют посредством исполнения команд в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя вместе с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем документе конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что данные конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны разнообразные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем документе.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В пунктах указанной формулы изобретения может быть сделана ссылка на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Предложены способы и системы диагностики датчика содержания кислорода в приточном воздухе по давлению. В одном примере способ может предусматривать указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе первой постоянной времени, имеющей отношение к выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, имеющей отношение к выходному сигналу датчика давления на входе дросселя. Способ может дополнительно предусматривать регулирование потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе и выходного сигнала датчика давления на входе дросселя, когда состояние датчика содержания кислорода в приточном воздухе не ухудшено. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ диагностики датчика содержания кислорода в приточном воздухе, предусматривающий:

указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе первой постоянной времени, имеющей отношение к выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, имеющей отношение к выходному сигналу датчика давления на входе дросселя.

2. Способ по п. 1, в котором датчик давления на входе дросселя расположен в системе впуска воздуха двигателя непосредственно выше по потоку от впускного дросселя, и причем датчик содержания кислорода в приточном воздухе расположен в системе впуска воздуха двигателя выше по потоку от датчика давления на входе дросселя.

3. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий диагностирование датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на изменение выходного сигнала датчика давления на входе дросселя на пороговое значение за некоторый интервал времени, причем диагностирование предусматривает указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на превышение разницей между первой постоянной времени и второй постоянной времени пороговой разницы.

4. Способ по п. 1, в котором указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе предусматривает одно или более из установки диагностической отметки и предупреждения водителя автомобиля посредством звукового или оптического сигнала об ухудшении состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

5. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий, в ответ на указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе, невыполнение определения параметров потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе и регулирование клапана РОГ в ответ на определение параметров потока РОГ, которое не основано на выходном сигнале датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

6. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий определение параметров потока РОГ на основе перепада давления на клапане РОГ, расположенном в канале РОГ, в ответ на указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе, причем канал РОГ помещен между выпускным каналом и впускным каналом выше по потоку от датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

7. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий регулирование выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе выходного сигнала датчика давления на входе дросселя в ответ на то, что разница между первой постоянной времени и второй постоянной времени меньше пороговой разницы.

8. Способ по п. 7, дополнительно предусматривающий регулирование клапана РОГ на основе отрегулированного выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

9. Способ диагностики датчика содержания кислорода в приточном воздухе, предусматривающий

диагностирование датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе разницы между первой постоянной времени, имеющей отношение к сигналу, выдаваемому датчиком содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, имеющей отношение к сигналу, выдаваемому датчиком давления на входе дросселя, когда изменение давления на входе впускного дросселя превышает пороговое значение.

10. Способ по п. 9, в котором вышеупомянутое диагностирование предусматривает указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на превышение разницей между первой постоянной времени и второй постоянной времени пороговой разницы, причем вышеупомянутое указание на ухудшение состояния предусматривает одно или более из установки диагностического кода и предупреждения водителя автомобиля.

11. Способ по п. 10, дополнительно предусматривающий регулирование положения клапана РОГ по выходному сигналу, основанному на ином определении параметров потока РОГ, а не по выходному сигналу датчика содержания кислорода в приточном воздухе, в ответ на вышеупомянутое указание на ухудшение состояния, и, при отсутствии ухудшения состояния, регулирование положения клапана РОГ на основе датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

12. Способ по п. 9, в котором изменение давления на входе впускного дросселя содержит среднее значение разницы между максимальным и минимальным значениями кривой выходного сигнала давления датчика давления на входе дросселя за некоторый интервал времени.

13. Способ по п. 9, в котором вышеупомянутое диагностирование предусматривает невыполнение указания на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на то, что разница между первой постоянной времени и второй постоянной времени меньше пороговой разницы, с последующей корректировкой выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе выходного сигнала датчика давления на входе дросселя, и регулирование клапана РОГ на основе скорректированного выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

14. Способ по п. 13, в котором корректировка выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе предусматривает корректировку выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе на основе текущего выходного сигнала датчика давления на входе дросселя и опорного выходного сигнала датчика содержания кислорода в приточном воздухе при опорном давлении на входе дросселя.

15. Способ по п. 9, в котором первая постоянная времени это первая постоянная времени, имеющая отношение к переменному во времени сигналу, выдаваемому датчиком содержания кислорода в приточном воздухе, а вторая постоянная времени это вторая постоянная времени, имеющая отношение к переменному во времени сигналу, выдаваемому датчиком давления на входе дросселя.

16. Способ по п. 9, в котором вышеупомянутое диагностирование выполняют в ответ на превышение разницей между максимальным и минимальным значениями переменного во времени сигнала датчика давления на входе дросселя пороговой разницы.

17. Система для диагностики датчика содержания кислорода в приточном воздухе, расположенного в системе впуска воздуха двигателя выше по потоку от впускного дросселя, содержащая:

датчик давления на входе дросселя, расположенный в системе впуска воздуха выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от датчика содержания кислорода; и

контроллер с машиночитаемыми командами для:

указания на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе в ответ на то, что разница между первой постоянной времени, имеющей отношение к сигналу, выдаваемому датчиком содержания кислорода в приточном воздухе, и второй постоянной времени, имеющей отношение к сигналу, выдаваемому датчиком давления на входе дросселя, больше пороговой разницы, когда сигнал давления на входе дросселя испытывает колебания на величину порогового значения.

18. Система по п. 17, в которой колебание сигнала давления на входе дросселя на пороговое значение происходит, кроме прочего, когда усредненное изменение сигнала давления на входе дросселя превышает пороговое значение за некоторый интервал времени.

19. Система по п. 17, дополнительно содержащая канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), подсоединенный между выпускным каналом и впускным каналом системы впуска воздуха двигателя выше по потоку от датчика содержания кислорода в приточном воздухе, причем канал РОГ содержит клапан РОГ с датчиком перепада давления на клапане (ПДК), и причем машиночитаемые команды дополнительно содержат команды для регулирования положения клапана РОГ на основе выходного сигнала датчика ПДК, а не датчика содержания кислорода в приточном воздухе, в ответ на указание на ухудшение состояния датчика содержания кислорода в приточном воздухе.

20. Система по п. 17, в которой указание на ухудшение состояния предусматривает одно или более из предупреждения водителя автомобиля об ухудшении состояния датчика и установки диагностического кода.