СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ Российский патент 2020 года по МПК F02B37/16 F02B37/18 F02D23/00 F02D41/00 

Область техники

Данное раскрытие имеет отношение к способам и системе для улучшения работы двигателя с рециркуляционным клапаном компрессора. Способы и системы могут быть, в частности, применимы к двигателям, оснащенным регуляторами давления наддува.

Уровень техники

Двигатель с турбонагнетателем может содержать регулятор давления наддува для управления частотой вращения компрессора. Если частота вращения компрессора превышает требуемую, регулятор давления наддува может быть открыт для уменьшения частоты вращения компрессора путем уменьшения количества энергии отработавших газов, используемых для вращения компрессора. Однако компрессор обладает инерцией, благодаря которой компрессор продолжает вращение с текущей частотой. Кроме того, по меньшей мере часть энергии отработавших газов может продолжать применять силу к турбине, вращающей компрессор. Следовательно, открытие регулятора давления наддува может не обеспечить своевременное уменьшение давления на дросселе впускного коллектора.

Один из способов быстрого уменьшения давления на дросселе впускного коллектора состоит в установке рециркуляционного клапана компрессора. Рециркуляционный клапан компрессора может быть установлен параллельно компрессору, чтобы выпуск компрессора был перенаправлен на впуск компрессора, что уменьшит давление на выходе из компрессора и дросселе впускного коллектора двигателя. Однако рециркуляционный клапан компрессора может быть подвержен воздействию паров топлива и веществ, вводимых в двигатель, что ограничивает поток, проходящий через рециркуляционный клапан компрессора. Если поток через рециркуляционный клапан компрессора ограничен, управление давлением выше по потоку от впуска дросселя впускного коллектора может быть осложнено. В результате может быть осложнено управление воздушно-топливным отношением.

Сущность изобретения

Авторы настоящего изобретения учли указанные выше проблемы и разработали способ диагностики, содержащий: по меньшей мере частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос; по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после по меньшей мере частичного открытия регулятора давления наддува; регулирование величины смещения расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на регулирование положения рециркуляционного клапана компрессора для поддержания давления на впуске центрального дросселя в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с величиной смещения расхода воздуха.

Регулированием величины смещения расхода воздуха рециркуляционного клапана компрессора в соответствии с положением рециркуляционного клапана компрессора после по меньшей мере частичного закрытия регулятора давления наддува возможно обеспечить технический результат по улучшению управления давлением в воздухозаборнике двигателя даже в случае образования отложения в рециркуляционном клапане компрессора. Например, возможно управление рециркуляционным клапаном компрессора в режиме с обратной связью в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана компрессора. Закрытие регулятора давления наддува увеличивает производительность компрессора, поэтому необходимо увеличить поток через рециркуляционный клапан компрессора для поддержания постоянного давления на впускном коллекторе двигателя или впуске центрального дросселя. В системе управления с обратной связью рециркуляционный клапан компрессора открывают для поддержания постоянного давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя. Величину, на которую рециркуляционный клапан компрессора должен быть открыт для возврата давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя к начальному значению, отслеживают. Рециркуляционный клапан компрессора в неухудшившемся состоянии будет открыт на небольшую величину, в то время как рециркуляционный клапан компрессора в ухудшившемся состоянии должен быть открыт на большую величину для восстановления давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя. Величина открытия относительно номинальной величины открытия соответствует смещению рециркуляционного клапана компрессора. Управление рециркуляционным клапаном компрессора может быть осуществлено согласно передаточной функции, содержащей пересмотренное смещение для улучшения управления рециркуляционным клапаном компрессора.

В данном раскрытии представлено несколько преимуществ. В частности, способ может улучшать управление расходом воздуха двигателя на низких уровнях запрошенного водителем крутящего момента. Кроме того, способ может улучшать управление воздушно-топливным отношением двигателя при отпускании педали акселератора. Кроме того, способ может быть применен к двигателям с турбонагнетателем или к двигателям с компрессором.

Таким образом настоящее изобретение может быть реализовано, например, в виде способа диагностики, который содержит: по меньшей мере частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос; по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после по меньшей мере частичного открытия регулятора давления наддува; регулирование величины смещения расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на регулирование положения рециркуляционного клапана компрессора для поддержания давления на впуске центрального дросселя в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с величиной смещения расхода воздуха.

В одном из возможных вариантов осуществления способа диагностический запрос - это запрос на регулирование величины смещения расхода воздуха рециркуляционного клапана компрессора.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ дополнительно содержит регулирование положения центрального дросселя для поддержания в значительной степени постоянного расхода воздуха двигателя.

Согласно еще одному варианту осуществления способа рециркуляционным клапаном компрессора управляют в режиме с обратной связью, причем положение рециркуляционного клапана компрессора регулируют в соответствии с давлением на впуске центрального дросселя.

Согласно еще одному варианту осуществления способа рециркуляционный клапан компрессора по меньшей мере частично открывают в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува.

Согласно еще одному варианту осуществления способа регулятор давления наддува по меньшей мере частично ступенчато закрывают в режиме адаптации рециркуляционного клапана компрессора, при этом способ также содержит выход из режима адаптации рециркуляционного клапана компрессора в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

Согласно еще одному варианту осуществления способа величину смещения расхода воздуха рециркуляционного клапана определяют таким положением открытия рециркуляционного клапана компрессора, при котором величина расхода воздуха больше пороговой.

Настоящее изобретение также может быть реализовано в виде способа диагностики, который содержит: частичное открытие регулятора давления наддува, переводящего рециркуляционный клапан компрессора в закрытое положение и поддерживающего постоянное давление на впуске дросселя двигателя посредством регулирования положения рециркуляционного клапана компрессора в ответ на диагностический запрос после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; регулирование передаточной функции рециркуляционного клапана в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана компрессора, при этом на впуске дросселя двигателя поддерживают постоянное давление после по меньшей мере частичного закрытия регулятора давления наддува; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора.

В одном из возможных вариантов осуществления способа рециркуляционным клапаном компрессора управляют с обратной связью в соответствии с давлением на впуске дросселя впускного коллектора двигателя.

Согласно еще одному варианту осуществления способа диагностический запрос - это запрос на диагностику рециркуляционного клапана компрессора.

Согласно еще одному варианту осуществления способа диагностический запрос запускает режим диагностики, и способ также содержит регулирование дросселя впускного коллектора двигателя для обеспечения постоянного расхода воздуха двигателя при режиме диагностики.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ дополнительно содержит выход из режима диагностики в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

Согласно еще одному варианту осуществления способа рециркуляционный клапан компрессора установлен параллельно с компрессором.

Также настоящее изобретение может быть осуществлено в виде системы диагностики, содержащей: двигатель; турбонагнетатель, содержащий компрессор, механически соединенный с двигателем, при этом турбонагнетатель содержит регулятор давления наддува; рециркуляционный клапан, установленный в воздухозаборнике двигателя параллельно с компрессором; и контроллер с командами, хранящимися в долговременной памяти, для по меньшей мере частичного закрытия по меньшей мере частично открытого регулятора давления наддува и регулирования передаточной функции рециркуляционного клапана на основе по меньшей мере частичного закрытия по меньшей мере частично открытого регулятора давления наддува в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана.

Согласно одному из вариантов осуществления система содержит дополнительные команды для управления с обратной связью рециркуляционным клапаном с целью поддержания постоянного давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя.

Согласно еще одному варианту осуществления система выполнена с возможностью регулирования величины смещения передаточной функции.

Согласно еще одному варианту осуществления система содержит дополнительные команды для поддержания постоянного расхода воздуха двигателя посредством регулирования положения дросселя впускного коллектора двигателя.

Согласно еще одному варианту осуществления системы рециркуляционный клапан выполнен с возможностью изначального закрытия в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана.

Согласно еще одному варианту осуществления система содержит дополнительные команды для выхода из режима диагностики рециркуляционного клапана в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

Согласно еще одному варианту осуществления система содержит дополнительные команды для управления рециркуляционным клапаном в соответствии с передаточной функцией.

Вышеизложенные преимущества и другие преимущества, и отличительные признаки настоящего изобретения будут очевидны из последующего «Раскрытия изобретения», взятого отдельно или в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрыты более подробно. Оно не предназначено для определения ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, объем которого определен только пунктами формулы, приведенных после раскрытия изобретения. 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 «Раскрытие изобретения», отдельно или со ссылкой на чертежи, на которых:

Фигура 1 - это принципиальная схема двигателя;

Фигура 2 - это график, на котором показан поток через дроссель и поток через дроссель с отложениями;

Фигура 3 - это пример способа управления двигателем; а

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

Раскрытие изобретения

Данное раскрытие имеет отношение к управлению двигателем 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 может быть частью системы, содержащей контроллер с командами по способу на Фиг. 3. Система на Фиг. 1 и способ на Фиг. 3 могут работать для осуществления последовательности на Фиг. 4.

Согласно Фиг. 1, управление двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим множество цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, реализовано посредством электронного контроллера двигателя 12. 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 98 ведущей шестерни выполнен с возможностью выборочного опережения ведущей шестерни 95 для зацепления с ведомой шестерни 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 состоит в базовом состоянии, если он не входит в зацепление с коленчатым валом двигателя. Показано, что камера 30 сгорания имеет сообщение 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 посредством впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 можно определить посредством датчика 57 выпускного кулачка. Впускной клапан 52 выполнен с возможностью выборочной активации и деактивации устройством 59 активации клапана. Выпускной клапан 54 выполнен с возможностью его выборочной активации и деактивации устройством 58 активации клапана.

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 от контроллера 12. Топливо подают на топливную форсунку 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 нагнетателя. Вал 161 выполнен с возможностью механического соединения турбины 164 турбонагнетателя с компрессором 162 турбонагнетателя. Опциональный электронный дроссель 62 (например, центральный дроссель или дроссель впускного коллектора двигателя) установлен с возможностью регулирования положения 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 расположен в границах камеры 45 наддува. Выпуск дросселя расположен во впускном коллекторе 44. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть размещены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 таким образом, что дроссель 62 - это впускная заслонка. Рециркуляционный клапан 47 компрессора может быть избирательно отрегулирован во множество положений между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. Регулятор 163 давления наддува может быть отрегулирован с помощью контроллера 12 для того 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 выпускают через выпуск 5, находящийся под воздействием окружающей температуры и давления. Поршень 36 и камера 30 сгорания работают в качестве насоса при вращении двигателя 10 и сжигании воздуха и топлива. Воздух подают через впуск 3, а продукты сгорания топлива выбрасывают через выпуск 5. Впуск 3 расположен 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 обеспечивает искру 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 выпускным коллектором 48 выше по потоку от каталитического преобразователя 70. В качестве альтернативы двухрежимный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть использован вместо датчика 126 УДКОГ.

В одном примере преобразователь 70 может содержать несколько каталитических блоков-носителей. В другом примере используют 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, долговременную память), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110 и стандартную шину данных. Контроллер 12 показан в качестве получающего различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, таких 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 давления в коллекторе (ДВК) в двигателе от датчика 123 давления, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал измерения давления наддува двигателя или давления на впуске дросселя от датчика 122 давления; сигнал датчика положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; сигнал измерения воздушной массы, входящей в двигатель, от датчика 120; и сигнал измерения положения дросселя от датчика 68. Барометрическое давление также может быть определено (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В соответствии с предпочтительным аспектом данного раскрытия датчик 118 положения двигателя создает заранее заданное количество равноудаленных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, из которых 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 закрывают, а впускной клапан 52 открывают. 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 расположен рядом с дном 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 переходит к головке цилиндра, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точку, в которой поршень 36 расположен 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 подают топливо. В процессе, в дальнейшем именуемым зажиганием, впрыскиваемое топливо воспламеняют 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 выпускного такта выпускной клапан 54 открывают, чтобы выпустить сгоревшую топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень переходит в ВМТ. Следует принять во внимание, что приведенное выше описание представляет просто пример, и что время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может быть изменено с целью обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или других примеров.

Система на Фиг. 1 выполнена для системы содержащей: двигатель; турбонагнетатель, содержащий компрессор, механически соединенный с двигателем, при этом турбонагнетатель содержит регулятор давления наддува; рециркуляционный клапан, установленный в воздухозаборнике двигателя параллельно с компрессором; и контроллер с командами, хранящимися в долговременной памяти, для по меньшей мере частичного закрытия по меньшей мере частично открытого регулятора давления наддува и регулирования передаточной функции рециркуляционного клапана на основе по меньшей мере частичного закрытия по меньшей мере частично открытого регулятора давления наддува в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана. Система также содержит дополнительные команды для управления с обратной связью рециркуляционным клапаном с целью поддержания постоянного давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя.

В некоторых примерах система предусматривает возможность регулирования величины смещения передаточной функции. Система также содержит дополнительные команды для поддержания постоянного расхода воздуха двигателя посредством регулирования положения дросселя впускного коллектора двигателя.

Система предусматривает, что рециркуляционный клапан выполнен с возможностью изначального закрытия в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана. Система также содержит дополнительные команды для выхода из 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 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 возрастает 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 быть образованы парами топлива и/или веществами, всасываемыми в двигатель. Кривые 202 и 204 могут быть рассмотрены в качестве графиков передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора, поскольку они раскрывают 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 показывает, что рециркуляционный клапан компрессора с отложениями (например, кривая 204) начинает пропускать воздушный поток при большем угле, чем рециркуляционный клапан компрессора без отложений (например, кривая 202). Отложения могут частично ограничивать поток через рециркуляционный клапан компрессора. Вследствие этого, если контроллер управляет угловым положением рециркуляционного клапана компрессора с отложениями, расход воздуха через клапан может отсутствовать в условиях, когда контроллер ожидает расход воздуха. 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, соответствующими началу расхода воздуха, проходящего через рециркуляционный клапан компрессора, в случаях, если рециркуляционный клапан компрессора свободен от отложений и если рециркуляционный клапан компрессора имеет отложения. Таким образом, фиксируя момент начала расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора, можно определить угловое смещение рециркуляционного клапана компрессора.

На Фиг. 3 показан способ управления двигателем. Способ на Фиг. 3 может обеспечить последовательность работы на Фиг. 4. Дополнительно, способ на Фиг. 3 может быть помещен в системе на Фиг. 1 в виде исполняемых команд, сохраненных 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 его частоты вращения 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, с изменением 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 будет ответ: «да», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 304. В противном случае ответ: «нет», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 316.

В соответствии с действиями блока 316 способа 300 реализовано управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с актуальной передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора. Например, если давление в камере нагнетателя или на впуске в дроссель двигателя больше требуемого, угол рециркуляционного клапана компрессора может быть установлен таким, при котором расход воздуха через клапан, начинает расти в соответствии с передаточной функцией рециркуляционного клапана компрессора. Таким образом, давление перед дросселем впускного коллектора двигателя может быть поддержано на требуемом уровне или приведено к требуемому уровню. В некоторых примерах положение рециркуляционного клапана компрессора может быть отрегулировано в ответ на возникновение разности между требуемым и текущим давлениями на впуске дросселя 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 блоке 304 способ 300 устанавливает регулятор давления наддува турбонагнетателя в заранее установленное требуемое открытое положение. Открытие может быть полным или частичным. Путем открытия регулятора давления наддува уменьшают производительность компрессора. Способ 300 переходит к выполнению действий блока 306 после регулирования положения регулятора давления наддува.

В соответствии с действиями блока 306 способа 300 рециркуляционный клапан компрессора полностью закрыт.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 своего максимального значения). Способ 300 переходит к выполнению действий блока 308 после закрытия рециркуляционного клапана компрессора.

В блоке 308 способ 300 определяет давление на впуске дросселя впускного коллектора двигателя. Давление на впуске дросселя может быть измерено датчиком или спрогнозировано. Способ 300 переходит к блоку 310 после определения давления на впуске дросселя.

В блоке 310 способ 300 закрывает регулятор давления турбонагнетателя до заранее установленной величины. При закрытии регулятора давления турбонагнетателя на компрессор турбонагнетателя подают дополнительную энергию отработавших газов, таким образом увеличивая производительность компрессора или расход воздуха. Регулятор давления наддува может быть частично закрыт.Способ 300 переход к блоку 312 после того, как регулятор давления наддува будет по меньшей мере частично закрыт.

В блоке 312 способ 300 управляет рециркуляционным клапаном компрессора в режиме с обратной связью для управления давлением на впуске дросселя впускного коллектора двигателя. В одном из примеров фактическое или измеренное давление на впуске вычитают из требуемого давления на дросселе, и результат определяет основу для регулирования положения рециркуляционного клапана компрессора. Например, результат может быть умножен на пропорциональную или интегральную составляющую, сложен, и результат представляет собой команду управления, подаваемую на двигатель или привод, регулирующий положение рециркуляционного клапана компрессора. Если давление на впуске дросселя больше требуемого, рециркуляционный клапан компрессора может быть частично открыт.Если давление на впуске дросселя меньше требуемого, рециркуляционный клапан компрессора может быть частично закрыт.Способ 300 переходит к блоку 314 после управления рециркуляционным клапаном компрессора с обратной связью для поддержания в основном постоянного давления на впуске дросселя (например, изменения давления менее 10%).

В логическом блоке 314 способа 300 происходит проверка того, был ли запрошенный водителем крутящий момент изменен на величину, превышающую абсолютную пороговую величину, после того, как рециркуляционный клапан компрессора был закрыт в соответствии с действиями блока 304. Если так, то ответ на выходе из логического блока: «да», и способ 300 переходит к выполнению действий блока 316 и выходит из режима адаптации или изменения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора. В ином случае ответ: «нет», и способ 300 предусматривает переход на этап 318.

В блоке 318 способ 300 оценивает, имеет ли давление на впуске дросселя впускного коллектора двигателя требуемое значение. Можно сравнить фактическое давление на впуске дросселя с требуемым значением, чтобы определить, имеет ли давление на впуске дросселя требуемое значение. Если давление на впуске дросселя имеет требуемое значение, ответ: «да», и способ 300 переходит в блок 320. В ином случае ответ: «нет», и способ 300 переходит обратно в блок 312, где рециркуляционный клапан компрессора имеет управление с обратной связью для приведения давления на впуске дросселя к требуемому значению. Требуемое значение давления на впуске дросселя может быть определено эмпирически и сохранено в памяти.

В соответствии с действиями блока 320 способа 300 реализовано обновление или изменение величины смещения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора. Когда рециркуляционный клапан компрессора новый, он открыт на базовую номинальную величину или угол для прохождения через него воздушного потока. Величина или угол открытия с обратной связью рециркуляционного клапана компрессора для обеспечения требуемого давления на впуске дросселя относительно базовой номинальной величины или угла представляет собой смещением рециркуляции компрессора. Величина смещения в передаточной функции может быть изменена на смещение, обеспечивающее требуемое давление на впуске дросселя. Остальные величины в передаточной функции могут быть изменены на основе текущей величины смещения. В одном из примеров величины в передаточной функции регулируют до эмпирически определенных значений на основе значения смещения. Способ 300 переходит к выполнению действий блока 322 после изменения передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора.

В соответствии с действиями блока 322 способа 300 осуществляют управление рециркуляционным клапаном компрессора на основе измененной передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора в соответствии с заранее заданным порядком действий. Например, если давление на впуске дросселя больше требуемого, положение рециркуляционного клапана компрессора может быть отрегулировано до величины смещения, чтобы воздух проходил через рециркуляционный клапан компрессора, снижая тем давление на впуске дросселя. Дополнительно, дросселем двигателя и регулятором давления наддува управляют по заданной программе (например, в зависимости от частоты вращения двигателя, его нагрузки и запрошенного водителем крутящего момента). Таким образом, управление дросселем двигателя, регулятором давления наддува и рециркуляционным клапаном компрессора переходит обратно 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: по меньшей мере частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос; по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после по меньшей мере частичного открытия регулятора давления наддува; регулирование величины смещения расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на регулирование положения рециркуляционного клапана компрессора для поддержания давления на впуске центрального дросселя в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с величиной смещения расхода воздуха. Способ предусматривает, что диагностический запрос - это запрос на регулирование величины смещения расхода воздуха рециркуляционного клапана компрессора.

В некоторых примерах способ также содержит регулирование положения центрального дросселя для поддержания в значительной степени постоянного (например, с изменением менее ±5 процентов) расхода воздуха двигателя. Способ предусматривает, что рециркуляционным клапаном компрессора управляют в режиме с обратной связью, причем положение рециркуляционного клапана компрессора регулируют в соответствии с давлением на впуске центрального дросселя. Способ предусматривает, что рециркуляционный клапан компрессора по меньшей мере частично открывают в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува. Способ предусматривает, что регулятор давления наддува по меньшей мере частично ступенчато закрывают в режиме адаптации рециркуляционного клапана компрессора, способ также содержит выход из режима адаптации рециркуляционного клапана компрессора в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента. Способ предусматривает, что величину смещения расхода воздуха рециркуляционного клапана определяют таким положением открытия рециркуляционного клапана компрессора, при котором величина расхода воздуха больше пороговой.

Также, способ на Фиг. 3 является способом диагностики, содержащим: частичное открытие регулятора давления наддува, переводящего рециркуляционный клапан компрессора в закрытое положение и поддерживающего постоянное давление на впуске дросселя двигателя посредством регулирования положения рециркуляционного клапана компрессора в ответ на диагностический запрос после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; по меньшей мере частичного закрытия регулятора давления наддува после закрытия рециркуляционного клапана компрессора; регулирование передаточной функции рециркуляционного клапана в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана компрессора, при этом на впуске дросселя двигателя поддерживают постоянное давление после по меньшей мере частичного закрытия регулятора давления наддува; и управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора.

В некоторых примерах способ предусматривает, что рециркуляционным клапаном компрессора управляют с обратной связью в соответствии с давлением на впуске дросселя впускного коллектора двигателя. Способ предусматривает, что диагностический запрос - это запрос на диагностику рециркуляционного клапана компрессора. Способ предусматривает, что диагностический запрос запускает режим диагностики, и способ также содержит регулирование дросселя впускного коллектора двигателя для обеспечения постоянного расхода воздуха двигателя при режиме диагностики. Способ также содержит выход из режима диагностики в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента. Способ предусматривает, что рециркуляционный клапан компрессора установлен 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 линии в моменты времени Т1-Т3 обозначают ключевые моменты времени в течение 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 возрастает 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 возрастает 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 возрастает 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 возрастает на графике слева направо.

Пятый график сверху на Фиг. 4 - это график изменения давления на впуске центрального дросселя двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет давление на впуске центрального дросселя двигателя, и оно возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает на графике слева направо.

В момент времени Т0 двигатель не состоит в режиме диагностики рециркуляционного клапана компрессора, рециркуляционный клапан компрессора (РКК) состоит в закрытом положении и регулятор давления наддува частично открыт.В других примерах РКК может быть открыт до начала диагностики. Центральный дроссель частично открыт, и запрошенный водителем крутящий момент установлен на среднем уровне. Давление на впуске дросселя двигателя установлено 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 может быть закрыт в ответ на переход в режим диагностики РКК. Регулятор давления наддува оставляют открытым, и центральный дроссель также частично открыт.В некоторых примерах величина открытия регулятора давления наддува может быть увеличена при входе в режим диагностики. РКК управляют с обратной связью для поддержания давления на впуске впускного коллектора двигателя на заранее заданном уровне. В одном примере положение РКК может быть отрегулировано с обратной связью в соответствии с давлением на впуске центрального дросселя. Запрошенный водителем крутящий момент и давление на впуске центрального дросселя оставляют на средних уровнях.

Между моментом времени Т1 и моментом времени Т2 проводят диагностику, и регулятор давления наддува частично закрыт.Закрытие регулятора давления наддува увеличивает производительность компрессора, и РКК открывают для поддержания постоянного давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя. Однако давление на впуске дросселя увеличивают на короткое время в ответ на закрытие регулятора давления наддува. Положение дросселя впускного коллектора двигателя регулируют для поддержания постоянного расхода воздуха двигателя. В частности, величина открытия дросселя двигателя уменьшают для ограничения потока, полученного в результате увеличения давления во впускном коллекторе. Запрошенный водителем крутящий момент остается постоянным.

В момент времени 12 величину открытия РКК преобразуют в величину, обеспечивающую требуемое постоянное давление на впуске впускного коллектора двигателя. Величина открытия обозначена стрелкой 405. Величину открытия можно сравнить с базовой величиной открытия, хранящейся в памяти. Базовая величина открытия соответствует положению РКК, при котором воздух начинает проходить через РКК когда состояние РКК не ухудшено осадком от топливных паров. Передаточная функция РКК может быть изменена для учета значения смещения, основанного на положении РКК, обозначенного стрелкой 405. Регулятор давления наддува, положение центрального дросселя, впускное давление центрального дросселя и запрошенный водителем крутящий момент остаются на прежних уровнях.

В момент времени Т3 диагностику рециркуляционного клапана компрессора останавливают. Рециркуляционный клапан компрессора может быть закрыт или возвращен в положение, соответствующему актуальным условиям эксплуатации. Кроме того, положение регулятора давления наддува может быть отрегулировано в ответ на закрытие рециркуляционного клапана компрессора. В результате этого давление на впуске центрального дросселя поддерживают в ответ на закрытие рециркуляционного клапана компрессора.

Таким образом, величина смещения положения рециркуляционного клапана компрессора может быть определена на основе данных о положении РКК и/или давлении на впуске центрального дросселя. Кроме того, прежние величины передаточной функции рециркуляционного клапана компрессора могут быть отрегулированы в соответствии с новой величиной смещения.

Следует отметить, что содержащиеся в настоящей заявке примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящем документе, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены системой управления, состоящей из контроллера и комбинации различных датчиков, приводов и других аппаратных средств 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 быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Также указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ раскрытых в данной заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или любое количество из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут быть выполнены 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 энергонезависимой памяти машиночитаемого компьютерного носителя данных, где раскрытые действия выполняют 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, I6, I8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативном топливе.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам и системам диагностики. Способ диагностики содержит по меньшей мере частичное открытие регулятора давления наддува и регулирование рециркуляционного клапана компрессора в закрытое положение в ответ на диагностический запрос. Также содержит по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после по меньшей мере частичного открытия регулятора давления наддува. Регулирование величины смещения расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на регулирование положения рециркуляционного клапана компрессора для поддержания давления на впуске центрального дросселя в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува. И способ включает управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с величиной смещения расхода воздуха. Также раскрыт вариант способа диагностики и система диагностики. Технический результат заключается в улучшении управления давлением в воздухозаборнике двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ диагностики, содержащий:

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

по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после по меньшей мере частичного открытия регулятора давления наддува;

регулирование величины смещения расхода воздуха через рециркуляционный клапан компрессора в ответ на регулирование положения рециркуляционного клапана компрессора для поддержания давления на впуске центрального дросселя в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува; и

управление рециркуляционным клапаном компрессора в соответствии с величиной смещения расхода воздуха.

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

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий регулирование положения центрального дросселя для поддержания в значительной степени постоянного расхода воздуха двигателя.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рециркуляционным клапаном компрессора управляют в режиме с обратной связью, причем положение рециркуляционного клапана компрессора регулируют в соответствии с давлением на впуске центрального дросселя.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что рециркуляционный клапан компрессора по меньшей мере частично открывают в ответ на по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулятор давления наддува по меньшей мере частично ступенчато закрывают в режиме адаптации рециркуляционного клапана компрессора, при этом способ также содержит выход из режима адаптации рециркуляционного клапана компрессора в ответ на увеличение запрошенного водителем крутящего момента.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину смещения расхода воздуха рециркуляционного клапана определяют таким положением открытия рециркуляционного клапана компрессора, при котором величина расхода воздуха больше пороговой.

8. Способ диагностики, содержащий:

частичное открытие регулятора давления наддува, переводящего рециркуляционный клапан компрессора в закрытое положение и поддерживающего постоянное давление на впуске дросселя двигателя посредством регулирования положения рециркуляционного клапана компрессора в ответ на диагностический запрос после закрытия рециркуляционного клапана компрессора;

по меньшей мере частичное закрытие регулятора давления наддува после закрытия рециркуляционного клапана компрессора;

регулирование передаточной функции рециркуляционного клапана в ответ на изменение положения рециркуляционного клапана компрессора, при этом на впуске дросселя двигателя поддерживают постоянное давление после по меньшей мере частичного закрытия регулятора давления наддува; и

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

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что рециркуляционным клапаном компрессора управляют с обратной связью в соответствии с давлением на впуске дросселя впускного коллектора 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 также содержит регулирование дросселя впускного коллектора двигателя для обеспечения постоянного расхода воздуха двигателя при режиме 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 диагностики, содержащая:

двигатель;

турбонагнетатель, содержащий компрессор, механически соединенный с двигателем, при этом турбонагнетатель содержит регулятор давления наддува; рециркуляционный клапан, установленный в воздухозаборнике двигателя параллельно с компрессором; и

контроллер с командами, хранящимися в долговременной памяти, для по меньшей мере частичного закрытия по меньшей мере частично открытого регулятора давления наддува и регулирования передаточной функции рециркуляционного клапана на основе по меньшей мере частичного закрытия по меньшей мере частично открытого регулятора давления наддува в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана.

15. Система по п. 14, также содержащая дополнительные команды для управления с обратной связью рециркуляционным клапаном с целью поддержания постоянного давления на впуске дросселя впускного коллектора двигателя.

16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью регулирования величины смещения передаточной функции.

17. Система по п. 14, также содержащая дополнительные команды для поддержания постоянного расхода воздуха двигателя посредством регулирования положения дросселя впускного коллектора двигателя.

18. Система по п. 14, в которой рециркуляционный клапан выполнен с возможностью изначального закрытия в ответ на запрос об адаптации работы рециркуляционного клапана.

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.