Способ защиты топливного насоса высокого давления в системе дизельного двигателя (варианты) и система дизельного двигателя
Изобретение может быть использовано в системах управления для дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложенный способ защиты топливного насоса высокого давления (ТНВД) в системе дизельного двигателя содержит включение ТНВД, когда давление топлива в системе дизельного двигателя выше порогового уровня, и выключение ТНВД, если давление топлива ниже порогового уровня. Таким образом, осуществляется защита ТНВД от преждевременного износа и выхода из строя из-за недостаточной смазки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области автомобилестроения, а точнее, к защите топливного насоса высокого давления в системе дизельного двигателя.
Уровень техники
В существующих системах дизельных двигателей топливный насос высокого давления используется для доставки топлива к группе топливных форсунок. Такой насос обычно содержит один или более поршней, совершающих возвратно-поступательное движение, которые смазываются самим дизельным топливом. Соответственно, работа насоса при недостаточной подаче топлива - т.е. недостаточном давлении топлива на входе - может привести к повреждению насоса. Повреждение возникает, поскольку воздух, который присутствует в топливных магистралях при недостаточной подаче топлива, не является для насоса эффективной смазкой. Степень повреждения, вызываемая такими условиями, может варьировать от ускоренного износа, который сокращает срок службы насоса, до полного выхода насоса из строя.
Проблемы легкости запуска, связанные с недостаточной подачей топлива в насос высокого давления, рассмотрены, например, в патенте США 7698054. Согласно данному патенту, топливный насос высокого давления может быть приводим в движение в течение продолжительного времени перед прокруткой двигателя, чтобы дать время топливу вытеснить топливные пары, находящиеся в топливных магистралях. Определение времени, на которое следует задержать прокрутку, основывается на температуре и давлении топлива. Однако, представляется, что данный подход наилучшим образом применим к бензиновым двигателям, у которых после выключения двигателя в топливных магистралях может накапливаться значительное количество топливных паров. В меньшей степени это подходит для дизельных двигателей, у которых топливо является менее летучим, но поступление воздуха в топливные магистрали может приводить к недостаточной смазке топливного насоса высокого давления. Более того, техническое решение, раскрытое в патенте США 7698054, которое включает в себя работу насоса при недостаточном давлении топлива, противоречит задаче защиты насоса от излишнего износа и выхода из строя.
Раскрытие изобретения
В соответствии с этим, был разработан другой подход, который непосредственно применим к системам дизельных двигателей. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, предлагается способ защиты топливного насоса высокого давления в системе дизельного двигателя. Способ заключается во включении топливного насоса высокого давления, когда давление в топливной системе системы дизельного двигателя становится выше порогового уровня, и после вставления ключа зажигания, требующего запуск двигателя, и перед прокруткой двигателя при запуске двигателя, выключении топливного насоса высокого давления, если давление топлива находится ниже порогового уровня и прекращении прокрутки двигателя при запуске двигателя в ответ на выключение ТНВД. При таком способе топливный насос высокого давления оказывается защищенным от преждевременного износа и отказов, связанных с недостаточной смазкой.
В одном из вариантов способ также содержит также содержит прием сигнала, зависящего от давления топлива, причем включение ТНВД осуществляют, когда сигнал находится в диапазоне нормальных значений, а выключение ТНВД осуществляют, если сигнал выходит за пределы диапазона нормальных значений.
В одном из вариантов способа прием сигнала осуществляют от датчика давления топливной рейки, связанного с топливной рейкой в системе дизельного двигателя, причем последующую прокрутку двигателя предотвращают в ответ на выключение ТНВД.
В одном из вариантов способа прием сигнала осуществляют от датчика клапана регулирования давления, связанного с топливной рейкой в системе дизельного двигателя.
В одном из вариантов способа прием сигнала осуществляют от датчика регулятора расхода, связанного с ТНВД.
В одном из вариантов способа прием сигнала осуществляют от датчика давления топлива линии низкого давления или сигнализатора давления, подключенного перед ТНВД в системе дизельного двигателя.
В одном из вариантов способа сигнал представляет собой напряжение или ток от датчика топливного насоса низкого давления, подключенного перед ТНВД в системе дизельного двигателя.
В одном из вариантов способа выключение ТНВД осуществляют независимо от температуры, причем сигнал содержит вычисленный сигнал, основанный на рабочем цикле дозирующего клапана, связанного с ТНВД, и клапана регулирования давления, связанного с топливной рейкой.
В одном из вариантов способа давление топлива ниже порогового уровня является признаком присутствия воздуха в ТНВД или в магистрали, предназначенной для подачи топлива в ТНВД.
В соответствии с изобретением также предложена система дизельного двигателя, содержащая: топливный насос высокого давления (ТНВД), контроллер, выполненный с возможностью приема сигнала, зависящего от давления топлива в системе дизельного двигателя, включения ТНВД, когда сигнал находится в диапазоне нормальных значений, и выключения ТНВД, если сигнал выходит за пределы диапазона нормальных значений, причем сигнал содержит вычисленный сигнал, основанный на рабочем цикле дозирующего клапана, связанного с ТНВД, и клапана регулирования давления, связанного с топливной рейкой, и причем сигнал получают во время прокрутки двигателя.
В одном из вариантов система также содержит датчик давления в топливной рейке, связанный с топливной рейкой системы дизельного двигателя, при этом сигнал дополнительно содержит сигнал от указанного датчика давления в топливной рейке.
В одном из вариантов в системе обеспечена возможность выключения ТНВД во время прокрутки двигателя.
В одном из вариантов в системе обеспечена возможность предотвращения прокрутки двигателя в ответ на выключение ТНВД.
В одном из вариантов система также содержит датчик давления топлива линии низкого давления или сигнализатор давления, подключенный перед ТНВД, при этом сигнал дополнительно содержит сигнал от указанного датчика давления линии низкого давления или от сигнализатора давления, причем обеспечена возможность предотвращения последующей прокрутки двигателя в ответ на выключение ТНВД.
В одном из вариантов система также содержит топливный насос низкого давления, подключенный перед ТНВД, при этом сигнал дополнительно содержит напряжение или ток от датчика указанного насоса низкого давления.
В одном из вариантов в системе вычисленный сигнал дополнительно основан на температуре топлива.
В соответствии с изобретением также предложен способ защиты топливного насоса высокого давления (ТНВД), у которого имеется вход, в системе дизельного двигателя, содержащий: во время прокрутки двигателя - прием сигнала, зависящего от давления топлива на указанном входе,
включение ТНВД, когда сигнал находится в диапазоне нормальных значений, выключение ТНВД во время прокрутки двигателя независимо от температуры, если сигнал выходит за пределы диапазона нормальных значений, что является указанием на присутствие воздуха в ТНВД или в магистрали, предназначенной для подачи топлива в ТНВД, и прекращение прокрутки двигателя при запуске двигателя в ответ на выключение ТНВД.
В одном из вариантов способа указанный сигнал является вычисленным сигналом, при этом способ дополнительно содержит: прием одного или более сигналов датчиков от аппаратных компонентов, предусмотренных в системе дизельного двигателя, и расчет вычисленного сигнала путем моделирования давления топлива на указанном входе на основе одного или более сигналов датчиков.
В одном из вариантов способа один или более сигналов датчиков включают в себя сигналы рабочего цикла, подаваемые на дозирующий клапан, связанный с ТНВД, и клапан регулирования давления, связанный с топливной рейкой.
В одном из вариантов способа вычисленный сигнал дополнительно основан на температуре топлива, причем последующую прокрутку двигателя предотвращают в ответ на выключение ТНВД.
Содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями; при этом данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения. Объект изобретения изложен в пунктах формулы изобретения и не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблемы устранения недостатков, упомянутых в данном описании.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает пример двигательной системы, соответствующей варианту осуществления настоящего изображения.
Фиг. 2 изображает пример топливной системы, соответствующей варианту осуществления настоящего изображения.
Фиг. 3. изображает пример способа для защиты топливного насоса высокого давления в системе дизельного двигателя, соответствующего варианту осуществления настоящего изображения.
Осуществление изобретения
Далее, аспекты изобретения будут рассмотрены на примере со ссылками на прилагаемые чертежи. Компонентам, этапам (шагам) процедур и другим элементам, которые могут быть по сути одинаковыми, присвоены одинаковые обозначения, и они описаны с минимальными повторами. Однако, следует отметить, что одинаково обозначенные элементы могут также в какой-то степени отличаться друг от друга. И еще следует отметить, что чертежи, включенные в материалы изобретения, являются схематичными и как правило выполнены не в масштабе. Напротив, различные масштабы, пропорции и числа компонентов, изображенные на чертежах, могут быть намеренно искажены, чтобы было легче увидеть определенные отличительные признаки или соотношения.
Фиг. 1 схематически изображает пример двигательной системы 10 транспортного средства (автомобиля). В двигательной системе 10 свежий воздух всасывается в воздухоочиститель 12 и поступает в компрессор 14. Компрессор может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха - компрессор, приводимый электродвигателем или, например, компрессор наддува, приводимый от ведущего вала. Однако, в двигательной системе 10 компрессор механически связан с турбиной 16 в турбонагнетателе 18, причем турбина приводится в движение расширяющимися отработавшими газами двигателя из выпускного коллектора 20.
Компрессор 14 имеет газовую связь с впускным коллектором 22 через охладитель наддувочного воздуха 24 (САС, Charge Air Cooler) и дроссельный клапан 26. Сжатый воздух от компрессора по пути к впускному коллектору проходит через САС и дроссельный клапан. В изображенном на фиг. 1 варианте осуществления между входом и выходом компрессора установлен компрессорный рециркуляционный клапан 28 (CRV, Compressor Recirculation Valve). Компрессорный рециркуляционный клапан может представлять собой нормально-закрытый клапан, выполненный с возможностью открывания для сброса избыточного давления наддува при определенных рабочих условиях.
Выпускной коллектор 20 и впускной коллектор 22 связаны с рядом цилиндров 30 через набор выпускных клапанов 32 и, соответственно, набор впускных клапанов 34. Согласно одному варианту осуществления, выпускные и/или впускные клапаны могут приводиться в действие электрически. Согласно другому варианту осуществления, выпускные и/или впускные клапаны могут приводиться в действие кулачками. Независимо от способа приведения клапанов в действие - электрического или кулачкового - фазу открывания и закрывания выпускных и впускных клапанов можно регулировать, как это необходимо для осуществления требуемого горения в цилиндрах и получения требуемых показателей снижения токсичности выбросов.
Цилиндры 30 можно питать любым из ряда типов топлива в зависимости от варианта осуществления двигателя: дизель или, например, биодизель. В изображенном на фиг. 1 варианте осуществления топливо из топливной системы 36 подается в цилиндры способом прямого впрыска через топливные форсунки 38. В различных рассматриваемых здесь вариантах осуществления изобретения, топливо может подаваться прямым впрыском, впрыском во впускной канал или сочетанием указанных способов. В двигательной системе 10 горение в цилиндрах может быть инициировано воспламенением от сжатия в любом варианте.
Двигательная система 10 содержит клапан системы рециркуляции отработавшего газа высокого давления (HP EGR, High Pressure Exhaust Gas Recirculation) 40 и охладитель HP EGR 42. Когда клапан HP EGR открыт, некоторое количество отработавшего газа высокого давления из выпускного коллектора 20 отбирается через HP EGR охладитель во впускной коллектор 22. Во впускном коллекторе отработавший газ высокого давления разбавляет воздушный заряд на впуске для получения более низких температур горения, снижения токсичности выбросов и получения других преимуществ. Остальной отработавший газ поступает в турбину 16 для приведения ее во вращение. Когда требуется уменьшенный вращающий момент турбины, часть отработавшего газа или весь отработавший газ может быть вместо турбины направлен в обход турбины через перепускную заслонку 44. Смешанный поток от турбины и перепускной заслонки затем проходит через различные устройства обработки отработавшего газа двигательной системы, о чем будет сказано ниже.
В двигательной системе 10 после турбины 16 установлено устройство каталитического окисления 46 (DOC, Diesel Oxidation Catalyst). Устройство DOC содержит внутренний носитель каталитически активного вещества, на который нанесено DOC покрытие из пористого оксида. Устройство DOC выполнено с возможностью окисления остаточного СО, водорода и углеводородов, присутствующих в отработавших газах двигателя.
После устройства DOC 46 установлен сажевый фильтр 48 (DPF, Diesel Particulate Filter). DPF представляет собой регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью задержания сажи, захваченной потоком отработавших газов двигателя. Фильтр содержит подложку, улавливающую сажевые частицы. На подложку нанесено покрытие из пористого оксида, которое способствует окислению накопленной сажи и восстановлению производительности фильтра при определенных условиях. Согласно одному варианту осуществления, для накопленной сажи время от времени можно создавать условия окисления, когда работу двигателя регулируют так, чтобы он временно формировал отработавшие газы с более высокой температурой. Согласно другому варианту осуществления, окисление накопленной сажи можно производить непрерывно или квази-непрерывно при нормальных условиях работы двигателя.
После DPF 48 в двигательной системе 10 установлены инжектор 50 восстановителя, перемешиватель 52 восстановителя и устройство 54 селективного каталитического восстановления (SCR, Selective Catalytic Reduction). Инжектор восстановителя выполнен с возможностью приема восстановителя (например, раствора мочевины) из резервуара 56 восстановителя, и контролируемого впрыска восстановителя в поток отработавших газов. Инжектор восстановителя может содержать форсунку, которая распыляет раствор восстановителя в форме аэрозоля. Перемешиватель восстановителя, расположенный после инжектора восстановителя, выполнен с возможностью увеличения степени и/или однородности диспергирования восстановителя, введенного в поток отработавших газов. Перемешиватель восстановителя может содержать одну или более лопаток, предназначенных для завихрения потока отработавших газов и захваченного восстановителя с целью улучшения диспергирования. При распылении в горячих отработавших газах двигателя, по меньшей мере часть введенного восстановителя может разложиться. В тех вариантах осуществления, где восстановителем является раствор мочевины, восстановитель будет разлагаться на воду, аммиак и углекислый газ. Остальная мочевина разлагается при встрече с SCR катализатором (см. ниже).
После перемешивателя 52 восстановителя установлено устройство SCR 54. Устройство SCR может быть предназначено для обеспечения хода одной или более химических реакций между аммиаком, который образуется за счет разложения введенного восстановителя, и оксидами NOx из отработавших газов двигателя, и тем самым для уменьшения количества NOx, выпускаемых в окружающую среду. Устройство SCR содержит внутренний носитель каталитически активного вещества, на который нанесено SCR покрытие из пористого оксида. SCR покрытие из пористого оксида предназначено для поглощения NOx и аммиака и ускорения реакции восстановления-окисления указанных веществ с целью образования азота (N2) и воды.
Следует отметить, что природа, число и организация устройств дополнительной обработки отработавших газов в двигательной системе могут различаться для различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Например, некоторые схемы могут содержать дополнительный сажевый фильтр или многоцелевое устройство дополнительной обработки отработавших газов, которое сочетает фильтрацию сажи с другими функциями контроля токсичности выбросов, например, задержанием NOx.
Согласно фиг. 1, весь отработавший газ или его часть может быть выпущена в окружающую среду через глушитель 58. Однако в зависимости от условий работы двигателя часть отработавшего газа может быть отведена через охладитель 60 контура рециркуляции отработавшего газа низкого давления (LP EGR, Low Pressure Exhaust Gas Recirculation) до или после обработки отработавшего газа с целью контроля токсичности выбросов. Отработавший газ может быть отведен путем открывания клапана 62 LP EGR, соединенного последовательно с охладителем LP EGR. Из охладителя 60 LP EGR охлажденный отработавший газ поступает к компрессору 14.
Двигательная система 10 содержит систему 64 электронного управления, предназначенную для управления различными функциями двигательной системы. Система электронного управления содержит машинно-считываемую среду хранения данных (т.е. память) и один или более процессоров, выполненных с возможностью соответствующего принятия решений в ответ на сигналы датчиков, и предназначенных для интеллектуального управления компонентами двигательной системы. Принятие решений может быть инициировано в соответствии с различными стратегиями - оно может запускаться событием, прерыванием; может быть многозадачным, многопотоковым и т.п. Таким образом, система электронного управления может быть выполнена с возможностью осуществления любого аспекта или всех аспектов способов, раскрываемых в настоящем описании, при этом различные этапы или шаги способа - например, операции, функции и действия - могут быть осуществлены в виде кода, записанного в машинно-считываемую среду хранения данных системы электронного управления.
Система 64 электронного управления содержит интерфейс 66 датчиков, интерфейс 68 управления двигателем и бортовой диагностический блок 70 (OBD, On-Board Diagnostic). Для оценивания условий (состояния) работы двигательной системы 10 и автомобиля, в котором установлена двигательная система, интерфейс 66 датчиков принимает сигналы от различных датчиков, предусмотренных в автомобиле -датчиков расхода, датчиков температуры, датчиков положения педалей, датчиков давления и т.п.Примеры некоторых датчиков показаны на фиг. 1 - датчик 72 положения педали акселератора (РР, Pedal Position), датчик 74 давления воздуха в коллекторе (MAP, Manifold Air Pressure), датчик 76 температуры воздуха в коллекторе (MAT, Manifold Air Temperature), датчик 78 массового расхода воздуха (MAF, Mass Air Flow), датчик 80 оксидов NOx (NOX), датчик 82 температуры в выпускной системе (ТМР, Temperature), датчик 84 воздушно-топливного отношения в отработавшем газе (A/F, Air-to-Fuel) и датчик 86 разбавления воздуха на впуске (DIL, Dilution).
Система 64 электронного управления содержит интерфейс 68 управления двигателем. Интерфейс управления двигателем предназначен для приведения в действие электроуправляемых клапанов, исполнительных органов и других компонентов автомобиля - например, дроссельного клапана 26, компрессорного рециркуляционного клапана 28 (CRV), перепускной заслонки 44, и клапанов EGR 40 и 62. Интерфейс управления двигателем функционально связан с каждым электроуправляемым клапаном и исполнительным органом, и выполнен с возможностью подачи команд на открывание, закрывание и/или регулирование как это необходимо для осуществления описываемых функций управления.
Система 64 электронного управления также содержит бортовой диагностический блок 70 (OBD). Блок OBD является частью системы электронного управления, предназначенной для диагностики ухудшения работы различных компонентов двигательной системы 10. Такие компоненты могут включать, например, элементы топливной системы.
На фиг. 2 изображен пример топливной системы 36, соответствующей одному варианту осуществления изобретения. Топливная система содержит топливный насос высокого давления (ТНВД) 88. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, ТНВД может быть жестко связан с коленчатым валом двигателя посредством шкива или косозубой цилиндрической передачи. Согласно другим примерам, ТНВД можно выборочно подключать посредством муфты. В варианте осуществления, соответствующем фиг. 2, ТНВД содержит регулятор расхода 90 (VCV, Volume Control Valve). Топливоподкачивающий насос 92 забирает дизельное топливо из топливного бака 94 и подает его к ТНВД, засасывая топливо через первичный топливный фильтр 96, и нагнетая топливо через вторичный топливный фильтр 98. В представленном варианте осуществления топливоподкачивающий насос 92 и первичный топливный фильтр 96 вместе с клапаном 100 рециркуляции (см. ниже) связаны вместе внутри модуля 102 подготовки дизельного топлива (DFCM, Diesel Fuel Conditioning Module). В других вариантах осуществления аналогичный модуль может быть расположен внутри топливного бака.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, ТНВД содержит топливное выпускное отверстие 104L левой стороны и топливное выпускное отверстие 104R правой стороны. При такой схеме, топливо под давлением от выпускных отверстий обеих сторон - левой и правой - поступает в топливную рейку 106L левой стороны, которая снабжает топливом топливные форсунки 108L левой стороны. Из топливной рейки левой стороны топливо под давлением также поступает в топливную рейку 106R правой стороны, которая снабжает топливом топливные форсунки 108R правой стороны. Таким образом, у топливной системы имеется жидкостная связь с двигателем через топливные рейки левой и правой сторон. Возвратные магистрали 110L и 110R проводят невпрыснутое топливо из топливных форсунок обратно на вход ТНВД. Также предусмотрена возвратная магистраль 112, которая отводит топливо от топливной рейки левой стороны. Данная магистраль проводит невпрыснутое топливо из топливной рейки левой стороны, которое было стравлено клапаном регулировки давления 114 (PCV, Pressure Control Valve) для управления давлением в рейке. При нормальных рабочих условиях большая часть стравленного топлива возвращается в топливный бак 94 через топливный охладитель 116. Остальное стравленное топливо возвращается напрямую в ТНВД для его охлаждения и смазки. Открывание клапана 100 рециркуляции перенаправляет топливо (которое при обычных условиях вернулось бы в топливный бак), возвращая его вместо этого при определенных условиях на вход первичного топливного фильтра 96 - например, при низких температурах, когда показатели улучшаются за счет сохранения возможно большего количества тепла в циркулирующем топливе.
Топливная система 36 содержит несколько датчиков: датчик 118 давления топлива в рейке, датчик 120 температуры топлива, и, например, датчик 122 давления доставки топлива. Согласно одному варианту осуществления, каждый из датчиков давления топлива формирует сигнал, который непрерывно меняется с давлением топлива в трубопроводе, к которому датчик подключен. Согласно другим вариантам осуществления, по меньшей мере один из датчиков давления топлива представляет собой сигнализатор давления, который на выходе формирует логический уровень, изменяющий свое состояние, когда давление топлива переходит установленный порог.
Ни один из аспектов вышеприведенного описания или чертежей не следует понимать в ограничительном смысле, поскольку рамки идеи и объема изобретения охватывают многочисленные другие двигательные и топливные системы. Например, другая равным образом подходящая топливная система может иметь в своем составе внутренний перекачивающий насос (ITP, Internal Transfer Pump) вместо топливоподкачивающего насоса. ITP может быть присоединен перед ТНВД 88, так чтобы ту часть топливной системы, которая ведет к ITP, поддерживать при пониженном давлении. Согласно некоторым вариантам осуществления, ITP может содержать впускной дроссель. Иные топливные системы могут включать в себя и топливоподкачивающий насос и ITP. Кроме того, любой из вышеописанных топливных фильтров может содержать дополнительные компоненты, такие как датчик воды в топливе, водяной резервуар для временного хранения воды, извлеченной из топлива топливным фильтром, и дренаж для постоянного выпуска накопленной воды.
Вышеописанные схемы позволяют осуществить различные способы для защиты ТНВД в системе дизельного двигателя. Соответственно, некоторые такие способы будут далее описаны на примере со ссылками на вышеприведенные схемы. Однако, следует понимать, что рассматриваемые здесь способы, а также другие, лежащие в границах объема настоящего изобретения, могут быть реализованы также и посредством других схем. Приступать к осуществлению способов можно в любое время, когда работает двигательная система 10, и их можно выполнять повторно. Естественно, что каждое осуществление способа может изменять начальные условия для последующего осуществления, и тем самым требовать применения сложной логики принятия решений. Такая логика полностью рассмотрена в настоящем изобретении. Кроме того, некоторые из этапов (шагов) процедур, которые описаны и/или проиллюстрированы в настоящем изобретении, можно в некоторых вариантах осуществления изобретения опускать, не выходя за границы объема изобретения. Аналогично, указанная очередность этапов (шагов) процедур не всегда может требоваться для достижения намеченных результатов, но приведена лишь для простоты иллюстрации и описания.
Фиг. 3 иллюстрирует пример алгоритма 124 способа для защиты ТНВД в системе дизельного двигателя. На шаге 126 алгоритма 124 производится прием одного или более сигналов датчиков (например, напряжений или токов), реагирующих на давление топлива в системе дизельного двигателя. В ряде рассматриваемых здесь вариантов осуществления принимаемый сигнал или сигналы могут отражать давление топлива фактически в любом месте топливной системы, например, на входе ТНВД или на выходе. Таким образом, сигнал может быть принят от датчика давления топливной рейки, связанного с топливной рейкой в системе дизельного двигателя. В каких-то других вариантах осуществления сигнал может быть принят от датчика линии низкого давления топлива (например, на стороне доставки) или от сигнализатора давления, подключенного перед ТНВД в системе дизельного двигателя. В зависимости от конкретной системы дизельного двигателя, в которой осуществляется алгоритм 124, сигнал может представлять собой напряжение или ток от датчика топливного насоса низкого давления, установленного перед ТНВД в системе дизельного двигателя. Насос низкого давления, который формирует напряжение или ток, указывающие давление, может, например, представлять собой топливоподкачивающий насос или ITP.
В рассматриваемых здесь вариантах осуществления изобретения способ защиты ТНВД может зависеть от временного интервала, в который производится запрос сигнала, зависящего от давления топлива. Согласно одному варианту осуществления, когда основная задача состоит в защите ТНВД во время запуска, прием сигнала может производиться после вставления ключа зажигания и перед прокруткой двигателя. Согласно другим вариантам, прием сигнала может осуществляться во время прокрутки двигателя или в любой момент во время работы двигателя. Термин «вставление ключа зажигания» как правило относится к состоянию, при котором водитель вставил механический ключ зажигания в замок зажигания автомобиля, но еще не повернул ключ для начала прокрутки двигателя. Однако, использование данного термина не исключает другие варианты осуществления, в которых для пуска двигателя используется, например, бесключевая система электронного управления. В таких вариантах осуществления, «вставление ключа зажигания» может относиться к состоянию после того, как электронный «ключ» принят системой электронного управления автомобиля, указывающей, что автомобиль перешел в состояние «включен». Согласно одному примеру, «вставление ключа» может заключаться в присутствии дистанционного ключа и его связи с автомобилем, причем это может происходить до нажатия кнопки зажигания или одновременно с нажатием на кнопку зажигания или с дистанционным запросом на запуск двигателя.
Согласно некоторым вариантам осуществления, один или более сигналов датчиков могут быть использованы непосредственно для указания того, следует ли включить или выключить ТНВД. В других вариантах, сигналы датчиков являются входными сигналами вычислительного алгоритма, который моделирует характеристики давления топлива в системе - например, давления на входе в ТНВД. Соответственно, на шаге 128 (который не является обязательным) алгоритма 124 рассчитывается вычисленный сигнал путем моделирования давления топлива на входе на основе одного или более сигналов датчиков. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, подходящая модель давления топлива может быть основана на сигналах управления, посылаемых одному или более управляющим клапанам топливной системы - т.е. клапану регулирования давления, связанному с топливной рейкой, или регулятору расхода (дозирующему клапану), связанному с ТНВД. Сигнал рабочего цикла, подаваемый как на дозирующий клапан, так и на клапан регулирования давления, может быть использован для моделирования давления, поскольку у каждого из этих клапанов имеется точно изготовленное мерное отверстие. Она основе рабочего цикла можно построить модель давления топлива, как жидкости, протекающей через дозирующее отверстие. В некоторых таких вариантах осуществления температура топлива может также влиять на карту соотношения между рабочим циклом и смоделированным давлением топлива.
На шаге 130 производится проверка, находится ли любой такой сигнал (либо один или более сигналов датчиков, либо сигнал, вычисленный на основе моделирования давления в топливной системе) в диапазоне нормальных значений. Если сигнал лежит в диапазоне нормальных значений, то алгоритм переходит к шагу 132, на котором производят включение ТНВД, или ТНВД оставляют включенным. Затем, в определенных сценариях, в которых осуществление способа производят после вставления ключа, но до пуска двигателя, на шаге 133 производят прокрутку двигателя. Однако, если сигнал не лежит в диапазоне нормальных значений, то алгоритм переходит к шагу 134, на котором производят выключение ТНВД. Точнее, действие «выключения» ТНВД может быть совершено, когда обнаруживается переход сигнала из диапазона нормальных значений в диапазон аномальных значений, или проще - при обнаружении, что сигнал находится вне нормального диапазона. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, для защиты ТНВД во время пуска насос можно выключать во время прокрутки двигателя или перед прокруткой двигателя. В других вариантах осуществления насос можно выключать после вставления ключа зажигания перед началом прокрутки. Естественно, прокрутке двигателя можно препятствовать или прекращать прокрутку всякий раз, когда производится выключение ТНВД. В определенных вариантах, например, в которых ТНВД жестко связан с коленчатым валом, ТНВД можно выключать, просто предотвращая прокрутку или прекращая прокрутку двигателя. В ином варианте, ТНВД можно выключать, расцепляя муфту, которая выборочно соединяет привод ТНВД с коленчатым валом двигателя. В каких-то еще вариантах, насос можно выключать после прокрутки двигателя, или в любой момент во время работы двигателя, когда обнаруживается, что подачи топлива не достаточно для смазки насоса. Примечательно, что выключение ТНВД можно осуществлять независимо от температуры - например, температуры топлива, температуры двигателя, наружной температуры и т.п.
Давление топлива ниже порогового уровня может быть признаком присутствия воздуха в ТНВД или в магистрали, предназначенной для подачи топлива в ТНВД. Соответственно, алгоритм 124 включает ТНВД, когда давление топлива в системе дизельного двигателя выше порогового уровня, и выключает, если давление топлива на входе ниже порогового уровня. Согласно одному варианту осуществления, порог, о котором идет речь, может соответствовать нижней границе диапазона сигнала датчика, или вычисленного сигнала, в предположении, что этот сигнал увеличивается при увеличении давления топлива.
На шаге 136 фиг. 3 алгоритм 124, в системе OBD автомобиля, в котором установлена система дизельного двигателя, устанавливает MIL код, указывающий на отключение ТНВД по причине недостаточной подачи топлива. Это действие, в свою очередь, может на шаге 138 инициировать предупреждение водителя автомобиля о том факте, что ТНВД был выключен из-за недостаточной подачи топлива. Более того, как только такое нарушение будет зарегистрировано системой OBD, последующее включение ТНВД (и последующая прокрутка двигателя) могут быть запрещены до тех пор, пока технический специалист сервиса не произведет сброс отказа, или в некоторых случаях, пока не будет произведена дозаправка топливной системы или пока не поступит иная команда от водителя, например, через пользовательский интерфейс автомобиля, который отображает признаки, инструкции для водителя и принимает команды от водителя. Например, в ответ на факт отказа, зарегистрированный системой OBD, в ответ на последующие команды водителя или системы управления двигателем на прокрутку и подачу топлива в двигатель, двигатель не прокручивается и не снабжается топливом, и в дальнейшем ТНВД остается выключенным и не включается. Следует отметить, что MIL код может быть сохранен в энергонезависимой памяти системы управления двигателем, и может быть доступен для внешнего считывания для соотнесения этого кода с признаками ухудшения характеристик ТНВД.
Следует понимать, что рассмотренные выше детали, системы и способы представляют варианты осуществления настоящего изобретения, не носящие ограничительного характера, при этом предполагается возможность многочисленных видоизменений и расширений указанных вариантов. Настоящее описание изобретения также включает в себя все новые и неочевидные комбинации и производные комбинации вышеуказанных деталей, систем и способов, а также их эквивалентов.
1. Способ защиты топливного насоса высокого давления (ТНВД) в системе дизельного двигателя, содержащий:
включение ТНВД, когда давление топлива в системе дизельного двигателя выше порогового уровня,
после вставления ключа зажигания, требующего запуск двигателя, и перед прокруткой двигателя при запуске двигателя, выключение ТНВД, если давление топлива ниже порогового уровня, и
прекращение прокрутки двигателя при запуске двигателя в ответ на выключение ТНВД.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что также содержит прием сигнала, зависящего от давления топлива, причем включение ТНВД осуществляют, когда сигнал находится в диапазоне нормальных значений, а выключение ТНВД осуществляют, если сигнал выходит за пределы диапазона нормальных значений.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что прием сигнала осуществляют от датчика давления топливной рейки, связанного с топливной рейкой в системе дизельного двигателя, причем последующую прокрутку двигателя предотвращают в ответ на выключение ТНВД.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что прием сигнала осуществляют от датчика клапана регулирования давления, связанного с топливной рейкой в системе дизельного двигателя.
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что прием сигнала осуществляют от датчика регулятора расхода, связанного с ТНВД.
6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что прием сигнала осуществляют от датчика давления топлива линии низкого давления или сигнализатора давления, подключенного перед ТНВД в системе дизельного двигателя.
7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сигнал представляет собой напряжение или ток от датчика топливного насоса низкого давления, подключенного перед ТНВД в системе дизельного двигателя.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выключение ТНВД осуществляют независимо от температуры, причем сигнал содержит вычисленный сигнал, основанный на рабочем цикле дозирующего клапана, связанного с ТНВД, и клапана регулирования давления, связанного с топливной рейкой.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление топлива ниже порогового уровня является признаком присутствия воздуха в ТНВД или в магистрали, предназначенной для подачи топлива в ТНВД.
10. Система дизельного двигателя, содержащая: топливный насос высокого давления (ТНВД),
контроллер, выполненный с возможностью приема сигнала, зависящего от давления топлива в системе дизельного двигателя, включения ТНВД, когда сигнал находится в диапазоне нормальных значений, и выключения ТНВД, если сигнал выходит за пределы диапазона нормальных значений,
причем сигнал содержит вычисленный сигнал, основанный на рабочем цикле дозирующего клапана, связанного с ТНВД, и клапана регулирования давления, связанного с топливной рейкой, и
причем сигнал получают во время прокрутки двигателя.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что также содержит датчик давления в топливной рейке, связанный с топливной рейкой системы дизельного двигателя, при этом сигнал дополнительно содержит сигнал от указанного датчика давления в топливной рейке.
12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что обеспечена возможность выключения ТНВД во время прокрутки двигателя.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что обеспечена возможность предотвращения прокрутки двигателя в ответ на выключение ТНВД.
14. Система по п. 10, отличающаяся тем, что также содержит датчик давления топлива линии низкого давления или сигнализатор давления, подключенный перед ТНВД, при этом сигнал дополнительно содержит сигнал от указанного датчика давления линии низкого давления или от сигнализатора давления, причем обеспечена возможность предотвращения последующей прокрутки двигателя в ответ на выключение ТНВД.
15. Система по п. 10, отличающаяся тем, что также содержит топливный насос низкого давления, подключенный перед ТНВД, при этом сигнал дополнительно содержит напряжение или ток от датчика указанного насоса низкого давления.
16. Система по п. 10, отличающаяся тем, что вычисленный сигнал дополнительно основан на температуре топлива.
17. Способ защиты топливного насоса высокого давления (ТНВД), у которого имеется вход, в системе дизельного двигателя, содержащий:
во время прокрутки двигателя - прием сигнала, зависящего от давления топлива на указанном входе,
включение ТНВД, когда сигнал находится в диапазоне нормальных значений,
выключение ТНВД во время прокрутки двигателя независимо от температуры, если сигнал выходит за пределы диапазона нормальных значений, что является указанием на присутствие воздуха в ТНВД или в магистрали, предназначенной для подачи топлива в ТНВД, и
прекращение прокрутки двигателя при запуске двигателя в ответ на выключение ТНВД.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что указанный сигнал является вычисленным сигналом, при этом способ дополнительно содержит:
прием одного или более сигналов датчиков от аппаратных компонентов, предусмотренных в системе дизельного двигателя, и
расчет вычисленного сигнала путем моделирования давления топлива на указанном входе на основе одного или более сигналов датчиков.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что один или более сигналов датчиков включают в себя сигналы рабочего цикла, подаваемые на дозирующий клапан, связанный с ТНВД, и клапан регулирования давления, связанный с топливной рейкой.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что вычисленный сигнал дополнительно основан на температуре топлива, причем последующую прокрутку двигателя предотвращают в ответ на выключение ТНВД.
