Система и способ обнаружения и нейтрализации разноса дизельного двигателя
Изобретение относится к системам обнаружения, прогнозирования, прекращения и предотвращения разноса двигателя внутреннего сгорания дизельного типа. Техническим результатом является упреждение разноса двигателя для обеспечения раннего обнаружения проблемы с целью повышения шансов отключения двигателя прежде, чем он получит повреждение. Разнос двигателя определяют как состояние, при котором все быстрее и быстрее происходит повышение частоты вращения дизельного двигателя выше допустимого значения за счет непредусмотренного источника энергии. Предложена система обнаружения и нейтрализации условия разноса в дизельной двигательной системе, которая содержит: впускную систему для подачи воздуха для сгорания в дизельный двигатель и выпускную систему для освобождения дизельного двигателя от отработавшего газа; систему рециркуляции отработавшего газа, где первый исполнительный механизм тракта газового потока включен в систему рециркуляции отработавшего газа, а второй исполнительный механизм тракта газового потока включен в выпускную систему. При этом осуществляют обнаружение фактического и потенциального условия разноса и в ответ на это лишают дизельный двигатель кислорода. Лишение кислорода выполняется путем открытия первого исполнительного механизма тракта газового потока и закрытия второго исполнительного механизма тракта газового потока для принудительной остановки дизельного двигателя. Лишение достигается максимальным увеличением рециркуляции отработавших газов в двигатель и увеличением падения давления в пределах выпускной системы в течение первого заданного периода времени. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к раннему обнаружению, прогнозированию, прекращению и предотвращению разноса двигателя в двигателях внутреннего сгорания дизельного типа. Разнос двигателя определяют как состояние, при котором все быстрее и быстрее происходит повышение частоты вращения дизельного двигателя выше допустимого значения за счет непредусмотренного источника энергии.
Во время разноса двигатель неуправляемо увеличивает число оборотов за счет топлива из непредусмотренного или непредвиденного источника. Этим источником могут быть углеводороды в атмосфере, засасываемые в двигатель его воздухозаборной системой. Грузовые автомобили, работающие в этих условиях окружающей среды, обычно имеют клапан, установленный во впускной системе, для прекращения поступления такого, содержащего углеводороды, воздуха в камеру сгорания, когда возникает условие разноса двигателя.
Другим источником непредусмотренного топлива может быть смазочное масло двигателя. Смазочное масло двигателя может поступать в камеру сгорания в результате, например, отказа в работе двигателя, разжижения масла в картере или после переполнения.
Другой причиной разноса двигателя является подтекающая форсунка.
В случае разноса двигателя водитель не в состоянии остановить двигатель путем перевода в выключенное положение переключателя активации/деактивации двигателя, такого как ключ или переключатель запуска двигателя или зажигания. При неуправляемом продолжении разноса двигателя он приведет к чрезмерным выбросам дыма или другим видам неисправностей.
Частота вращения дизельного двигателя регулируется количеством топлива, подаваемого в двигатель специально предназначенной топливной системой. Когда топливо подается в двигатель посредством альтернативных источников, средства управления подачей топлива перестают отвечать за управление частотой вращения двигателя. В дизельных двигателях это может произойти при различных обстоятельствах и даже может привести к потенциально опасным вариантам развития ситуации. Перевод переключателя двигателя в выключенное положение, снижение или отключение подачи топлива не эффективны для остановки двигателя в ситуации разноса, и не устранят потенциальной опасности. Даже отключение трансмиссии, которое, возможно, несколько уменьшит потенциальную опасность, не может предотвратить теплового повреждения двигателя. Эти действия в лучшем случае лишь достигают отключения предусмотренного источника топлива для двигателя, тогда как двигатель сохраняет способность работать неуправляемо за счет альтернативного источника топлива. Очевидно, что в таких условиях двигатель не в состоянии замедлиться из-за неуправляемого притока топлива из альтернативного источника топлива. Такое развитие событий типично для разноса дизельного двигателя. В случае полного разноса двигатель может быть доведен до полной механической неисправности в результате имеющих катастрофические последствия напряжений, испытываемых при достижении двигателем частот вращения (об/мин), которые превышают его расчетные пределы. Вследствие разноса двигатель может вызвать термическое явление. Еще одним альтернативным источником топлива может быть смазочное масло, уже присутствующее в дизельном двигателе, утекающее во впускную систему.
Как известно, дизельные двигатели обладают способностью работать на смазочном масле, так как оно имеет похожие параметры горения с дизельным топливом. Смазочное масло, поступающее во впускную систему, часто является результатом дефекта в одной из дизельных двигательных систем, связанных с впускной системой. Часто конкретным дефектом является сломанный турбинный вал, поскольку связанный с ним турбонагнетатель также является частью впускной системы. Нередко также случается, что неисправная дизельная форсунка приводит к непрерывному впрыску топлива в соответствующий цилиндр дизельного двигателя. При нынешнем уровне технологии разнос двигателя предотвращают путем установки огнетушительного устройства во впускную систему для обеспечения дозированного поступления двуокиси углерода в дизельный двигатель с целью лишения двигателя кислорода и, тем самым, прекращения процесса горения. В число других способов входит продувка камер сгорания цилиндров двигателя путем приведения в действие декомпрессора; однако это зачастую осуществляется только после достижения двигателем опасных частот вращения. При нынешнем уровне технологии разнос двигателя также останавливают с использованием отсечного клапана впуска воздуха, называемого также воздушной заслонкой. Воздушная заслонка представляет собой заслонку, помещенную в систему впуска воздуха двигателя таким образом, чтобы закрытие воздушной заслонки немедленно лишало двигатель кислорода. Кроме того, известный способ с использованием воздушной заслонки заключается в приведении в действие заслонки после превышения максимальной частоты оборотов двигателя, причем в этот момент двигатель уже работает в критических условиях. Дополнительная проблема заключается в том, уже существующие дизельные двигатели в легковых или грузовых автомобилях, которые не имеют такой воздушной заслонки, требуют модернизации для ее установки. Не все транспортные средства подходят для такой модернизации из-за отсутствия места в моторном отсеке или неблагоприятного расположения впускной системы или блока цилиндров двигателя. Другие варианты возможной остановки вошедшего в разнос двигателя заключаются в том, чтобы перевести двигатель на высокую передачу и дать ему выработаться, что может привести к нежелательным ситуациям в условиях дорожного движения или поломке двигателя. Таким образом, ощущается потребность в способности остановки дизельного двигателя предпочтительно в начале разноса или по меньшей мере на ранних стадиях до достижения чрезмерных частот вращения двигателя в целях преодоления вышеупомянутых проблем. Существует также потребность в раннем обнаружении или прогнозировании условия разноса двигателя.
Соответственно, задачей настоящего изобретения является обеспечение упомянутой способности для преодоления или ослабления по меньшей мере одного из недостатков известного уровня техники. Другая задача настоящего изобретения состоит в упреждении разноса двигателя для обеспечения раннего обнаружения проблемы с целью повышения шансов отключения двигателя прежде, чем он получит повреждение. Еще одной задачей настоящего изобретения является предложение альтернативных решений, которые являются менее трудоемкими с точки зрения сборки и эксплуатации. Следующая задача состоит в том, чтобы предвосхитить поведение водителя во время разноса для улучшения безопасности водителя транспортного средства во время возникновения разноса. В соответствии с другим вариантом реализации, задачей изобретения является по меньшей мере предложение приемлемой альтернативы.
Для этого в изобретении предлагаются способ, система и предохранительное устройство или блок, которые определены в одном или более пунктах формулы изобретения.
Дизельные двигатели часто уже оборудованы различными исполнительными механизмами в тракте газового потока, предназначенными для регулирования потока газа, такими как клапан системы рециркуляции отработавших газов (клапан РОГ (EGR)), обратный клапан, ОК (BPV) и/или турбина с изменяемой геометрией, ТИГ (VGT).
В случае повышенного риска разноса двигателя, и/или когда возможно возникновение разноса, например, при поломке вала турбины, процедура отключения двигателя будет манипулировать имеющимися исполнительными механизмами тракта газового потока, чтобы предотвратить попадание кислорода в камеру сгорания. Из-за отсутствия кислорода сгорание прекратится, в результате чего двигатель произойдет остановка двигателя.
Настоящее изобретение позволяет осуществлять лишение дизельного двигателя кислорода без необходимости оборудования дизельных двигательных систем еще одним исполнительным механизмом тракта газового потока, таким как воздушная заслонка в воздухозаборном тракте, и средствами ее управления. Лишение дизельного двигателя кислорода осуществляется за счет максимального усиления рециркуляции отработавших газов в дизельный двигатель с использованием уже имеющихся исполнительных механизмов воздушного тракта и тракта газового потока в обычной системе впуска и/или выпуска дизельного двигателя, посредством чего можно избежать дополнительных расходов и реконструкции со вскрытием впускной системы такой дизельной двигательной системы для добавления еще одного исполнительного механизма тракта газового потока. Повышенное давление, которое возможно во впускной системе за счет рециркулирующих отработавших газов, может также помочь в вытеснении любого воздуха, а вместе с ним и любого кислорода, который может быть втянут через впускную систему или из альтернативных источников. Все эти меры обеспечивают лишенную кислорода среду для дизельного двигателя, чтобы достичь остановки двигателя. Еще одно преимущество заключается в том, что это обеспечивает поток отработавшего газа, направленный наружу из впускной системы, причем последний направляет горючие примеси, такие как смазочное масло, от двигателя в наружном направлении из впускной системы и дополнительно вытесняет летучие горючие вещества (например, газообразный метан), источником которых может быть окружающая среда. Кроме того, изобретение может обеспечивать осуществление мониторинга признаков разноса двигателя и принятия профилактических мер путем предупреждения водителя в такой ситуации.
В соответствии со способом и системой обнаружения и нейтрализации условия разноса дизельного двигателя согласно настоящему изобретению предлагается дизельная двигательная система, имеющая дизельный двигатель, впускную систему для подачи воздуха для горения в дизельный двигатель, выпускную систему для освобождения дизельного двигателя от отработавшего газа, систему рециркуляции отработавшего газа для избирательного доступа отработавшего газа из выпускной системы во впускную систему, первый исполнительный механизм тракта газового потока в системе рециркуляции отработавшего газа и второй исполнительный механизм тракта газового потока в выпускной системе. Способ при этом включает в себя обнаружение фактического или потенциального условия разноса и, в ответ на обнаруженное фактическое или потенциальное условие разноса, лишение дизельного двигателя кислорода путем открытия первого исполнительного механизма тракта газового потока и закрытия второго исполнительного механизма тракта газового потока, чтобы вызвать остановку дизельного двигателя. В одном варианте реализации способа лишение дизельного двигателя кислорода выполняют посредством максимального увеличения рециркуляции отработавших газов в двигатель и увеличения падения давления в пределах выпускной системы в течение первого заданного периода времени. Принудительная остановка дизельного двигателя может дополнительно включать в себя прерывание подачи топлива в дизельный двигатель. Принудительная остановка дизельного двигателя может быть осуществлено при по существу полностью открытой впускной системе.
Обнаружение разноса двигателя может включать в себя мониторинг фактического замедления дизельного двигателя в моменты заданного ожидаемого замедления, сравнение фактического замедления с ожидаемым замедлением и определение того, является ли фактическое замедление меньшим, чем ожидаемое замедление, чтобы обнаружить фактическое возникновение разноса двигателя. Преимущество мониторинга замедления в моменты ожидаемого замедления состоит в том, что оно упреждает торможение водителем в ответ на непроизвольное ускорение двигателя. Это обеспечивает согласование моментов обнаружения с реакцией водителя на неожиданное поведение двигателя и дополнительно обеспечивает преимущество регулярных моментов мониторинга, заключающееся в возможности предпринятия действий при первых признаках приближающегося разноса. Еще одно преимущество состоит в том, что от системы не требуется непрерывной активности, что экономит использование рабочей памяти и электричество. Сравнение фактического замедления с ожидаемым замедлением эффективно выполняется при заданных условиях работы двигателя. Когда дизельная двигательная система представляет собой транспортную дизельную двигательную систему, заданное условие работы двигателя может включать в себя фактические параметры состояния трансмиссии транспортного средства или количество впрыскиваемого топлива. В способе вышеупомянутое будет заключаться в создании дизельной двигательной системы в виде транспортной дизельной двигательной системы и использовании фактических параметров, таких как состояние трансмиссии транспортного средства или количество впрыскиваемого топлива для заданного условия работы двигателя.
Дизельная двигательная система может также содержать турбонагнетатель, связанный с выпускной и впускной системами, а обнаружение потенциального условия разноса может тогда включать в себя также определение повышенного риска разноса двигателя путем обнаружения дефекта в турбонагнетателе.
Дополнительно, разнос двигателя может быть обнаружен, когда частота вращения двигателя превышает заданный максимум. В соответствии с эффективным аспектом настоящего изобретения разнос двигателя обнаруживается, когда разница между обнаруженным фактическим замедлением двигателя и ожидаемым замедлением двигателя превосходит заданный допуск. Заданный допуск может быть также переменным. В соответствии с другим вариантом или в дополнение к предыдущему варианту заданный допуск имеет отношение к статистическому алгоритму, который связан с характером замедления дизельного двигателя. Преимущество заключается в том, что это позволяет использовать допустимое отклонение обнаружения. Последнее делает возможным оптимизацию обнаружения, сводящую к минимуму ошибочное опознание разноса двигателя. Это дополнительно позволяет использовать аппроксимированное поведение двигателя, например, модель, основанную на динамических характеристиках при различных условиях работы. Следует понимать, что алгоритм может быть основан на такой модели. Условиями работы могут быть частота вращения двигателя, впрыскиваемое количество топлива, тип двигателя, возраст и нагрузка транспортного средства. В том случае, когда дизельная двигательная система является транспортной двигательной системой, способ может также включать в себя выдачу водителю транспортного средства предупреждающего сигнала и/или предупреждающего сообщения об обнаруженном условии или риске разноса двигателя. Выдача либо предупреждающего сигнала либо предупреждающего сообщения водителю транспортного средства может быть также дополнена указанием перевести переключатель двигателя в выключенное положение, если переключатель двигателя еще не находится в выключенном положении. Преимущество этого заключается в том, что водитель ставится в известность о ситуации, что позволяет ему своевременно реагировать на потенциально опасную ситуацию. Преимущество последнего также состоит в том, что водителю транспортного средства предоставляется возможность действовать соответствующим образом, чтобы избавить себя от потенциально опасной дорожно-транспортной ситуации. Предупреждение может быть дополнительно снабжено указаниями по дорожно-транспортной безопасности. Способ может дополнительно включать в себя мониторинг дизельного двигателя во время и после первого заданного периода времени, предназначенного для максимального увеличения рециркуляции отработавших газов в двигатель и для увеличения падения давления в пределах выпускной системы, с тем, чтобы удостовериться, выполнена ли остановка двигателя.
Первый исполнительный механизм тракта газового потока удобно выполнен в виде клапана рециркуляции отработавшего газа. Дополнительный второй исполнительный механизм тракта газового потока удобно помещен на выходе выпускной системы, где система рециркуляции отработавшего газа подсоединена к выпускной системе, и выполнен с возможностью регулирования падения давления в пределах выпускной системы, чтобы тем самым также увеличить давление в системе рециркуляции отработавшего газа. Такой дополнительный второй исполнительный механизм тракта газового потока может быть удобно выполнен в виде обратного клапана. Максимальное увеличение рециркуляции отработавших газов в двигатель может быть также достигнуто путем полного открытия только первого исполнительного механизма тракта газового потока. В качестве альтернативного варианта или дополнительно в лишении двигателя кислорода можно также использовать изменяемые фазы газораспределения впускного и выпускного клапанов двигателя.
Остановка двигателя в соответствии с настоящим изобретением дополнительно достигается повышением падения давления в пределах выпускной системы с использованием третьего исполнительного механизма тракта газового потока, обеспечиваемого дизельной двигательной системой. Дизельная двигательная система может содержать турбонагнетатель, связанный с выпускной и с впускной системами, и третий исполнительный механизм тракта газового потока может быть тогда выполнен в виде имеющей изменяемую геометрию турбины турбонагнетателя. Третий исполнительный механизм воздушного тракта будет дополнительно выполнен с возможностью обеспечения альтернативы второму исполнительному механизму тракта газового потока в том случае, если второй исполнительный механизм тракта газового потока будет поврежден или не в рабочем состоянии. Турбина с изменяемой геометрией дополнительно обеспечивает альтернативное регулируемое падение давления в пределах выпускной системы.
Следует понимать, что остановка двигателя может быть выполнена постепенным доведением до максимума падения давления в выпускной системе и доведения до минимума падения давления в той части выпускной системы, которая подсоединена к выпускной системе, таким образом, чтобы отработавшие газы, входящие во впускную систему, не могли поступать под давлением, при котором может произойти повреждение структур впускной системы, таких как впускной фильтр.
Способ может включать в себя мониторинг частоты вращения двигателя для определения замедления дизельного двигателя. Мониторинг замедления дизельного двигателя эффективно выполняется в течение момента ожидаемого замедления дизельного двигателя, и момент ожидаемого замедления может быть непосредственно после того, как переключатель дизельного двигателя был переведен в выключенное положение, и может длится по меньшей мере до тех пор, пока не будет достигнуто обесточивание двигателя. Частота вращения двигателя может быть определена датчиком частоты вращения двигателя. Следует понимать, что под измерениями частоты вращения двигателя понимается измерение числа оборотов в минуту, из которого будут выводиться изменения в частоте вращения с течением времени. Также следует понимать, что измерения крутящего момента, например, крутящего момента или механического момента приводного вала, тоже должны быть включены в понятие частоты вращения двигателя. Частота вращения двигателя и ускорение тесно связаны с отдачей энергии, которую обеспечивает двигатель в данный момент. Следует понимать, что любое измерение отдачи полезной энергии двигателя представляет собой меру частоты вращения двигателя, и любое измерение изменения в отдаче полезной энергии двигателя представляет собой меру замедления двигателя. Также следует понимать, что ускорение является отрицательным замедлением, и ускорение включено в определение замедления. Фактическое впрыскиваемое количество топлива может быть определено с использованием датчика давления впрыска, датчика массового расхода или путем обнаружения отклонений от заданной модели.
Обнаружение потенциального условия разноса или повышенного риска его возникновения может включать в себя определение присутствия углеводородов или летучих органических соединений во впускной системе.
Определение того, выполнена ли остановка дизельного двигателя, может быть выполнено в течение и после первого заданного периода времени максимального увеличения рециркуляции отработавших газов в двигатель и увеличения падения давления в пределах выпускной системы. Первый период времени может быть также увеличен по меньшей мере до тех пор, пока не будет обнаружена остановка дизельной двигательной системы. Рециркуляция отработавших газов может быть также сокращена после первого заданного периода времени максимального увеличения рециркуляции отработавших газов в двигатель и увеличения падения давления в пределах выпускной системы. Рециркуляция отработанного газа может быть также сведена к минимуму. Рециркуляция отработавшего газа может быть сведена к минимуму путем закрытия первого исполнительного механизма тракта газового потока. Следует понимать, что рециркуляция отработавших газов также означает потенциальную рециркуляцию отработавших газов.
Падение давления в пределах выпускной системы может быть сокращено после первого заданного периода времени максимального увеличения рециркуляции отработавших газов в двигатель и увеличения падения давления в пределах выпускной системы. Следует понимать, что падение давления также означает потенциальное падение давления. По меньшей мере один из второго исполнительного механизма тракта газового потока и, дополнительно, третьего исполнительного механизма тракта газового потока в выпускной системе может быть выполнен с возможностью регулирования падения давления в пределах выпускной системы. По меньшей мере один из второго и дополнительно третьего исполнительных механизмов тракта газового потока может быть полностью открыт.Определение того, выполнена ли остановка дизельного двигателя, может быть выполнено после сокращения рециркуляции отработавшего газа.
Обнаружение того, выполнена ли остановка дизельного двигателя, может также включать в себя мониторинг либо единственного связанного с дизелем датчика, либо множества связанных с двигателем датчиков, причем каждый из них связан с дизельным двигателем для считывания определенного параметра, относящегося к двигателю. Связанный с двигателем датчик может быть датчиком частоты вращения двигателя, датчиком давления, датчиком потока газа, датчиком температуры или датчиком крутящего момента. Остановка двигателя может считаться достигнутой, когда единственный связанный с двигателем датчик или множество связанных с двигателем датчиков считали значение, которое в течение второго заданного периода времени остается ниже заданного порогового значения для этого конкретного датчика.
После того, как была выполнена остановка дизельного двигателя, может быть разрешено выключение электронного блока управления. Последнее обеспечивает поддержание электронного блока управления включенным до тех пор, пока не будет выполнена остановка. Это предвосхищает поведение водителя в условиях потенциального разноса, при которых, в противном случае, попытка водителя транспортного средства выключить двигатель приведет также и к выключению электронного блока управления.
Как правило обнаружение работы или остановки двигателя можно достичь путем интерпретации сигналов с различных датчиков, в том числе таких, как датчики давления в выпускной системе или датчики Δр в системе РОГ (EGR). В равной мере пригодны другие датчики, такие как датчик частоты вращения двигателя.
Далее настоящее изобретение будет дополнительно пояснено путем описания конкретных вариантов его реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи. В подробном описании приведены примеры возможных вариантов реализации настоящего изобретения, однако не следует понимать, что это единственные варианты реализации, попадающие под объем настоящего изобретения. Объем изобретения определяется в формуле изобретения, а описание следует рассматривать как иллюстративное и не ограничивающее изобретение.
На чертежах:
на фиг. 1 представлена схематическая предохранительная система двигателя для прекращения и предотвращения разноса двигателя;
на фиг. 2 представлено схематическое предохранительное устройство двигателя для прекращения и предотвращения разноса двигателя;
на фиг. 3 представлена блок-схема, схематически показывающая этапы метода прекращения и предотвращения разноса двигателя;
на фиг. 4 представлен конкретный пример реализации двигательной системы в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг. 5 представлена схема способа предотвращения разноса двигателя, связанного с двигательной системой, показанной на фиг. 4.
На фиг. 1 представлено предохранительное устройство 1 двигателя в схематической предохранительной системе 2 двигателя. Предохранительное устройство 1 двигателя выполнено с возможностью соединения с обменом данными с электронным блоком 3 управления, или ЭБУ (ECU), выполненным в виде блока управления двигателем, для обнаружения разноса двигателя в дизельном двигателе 5, который является частью дизельной двигательной системы 7. Предохранительное устройство 1 двигателя связано с дизельной двигательной системой 7 посредством ЭБУ (ECU) 3. Предохранительное устройство 1 дополнительно выполнено с возможностью обнаружения повышенного риска разноса двигателя и осуществления остановки дизельного двигателя 5 в случае обнаружения разноса двигателя или повышенного риска разноса. Предохранительное устройство 1 безопасности двигателя дополнительно выполнено с возможностью проверки того, выполнена ли остановка двигателя. Предохранительное устройство 1 дополнительно выполнено с возможностью предупреждения водителя транспортного средства, движимого дизельной двигательной системой, об обнаруженном разносе двигателя или обнаруженном повышенном риске разноса двигателя. Дизельный двигатель 5 имеет впускную систему 9 и выпускную систему 11. Дизельная двигательная система 7 дополнительно имеет систему 13 рециркуляции отработавших газов, или систему РОГ (EGR), соединяющую выпускную систему 11 с впускной системой 9. Устройство 1 выполнено с возможностью управления множеством исполнительных механизмов (15, 17, 19) тракта газового потока, связанных с электронным блоком 3 управления, для остановки дизельного двигателя 5 в течение первого заданного периода времени. Электронный блок 3 управления связан с первым исполнительным механизмом 15 тракта газового потока, вторым исполнительным механизмом 17 тракта газового потока и третьим исполнительным механизмом 19 тракта газового потока. Первый исполнительный механизм 15 тракта газового потока выполнен с возможностью расположения в системе 13 РОГ (EGR) для управления рециркуляцией отработавших газов в двигатель 5. Второй исполнительный механизм 17 тракта газового потока выполнен с возможностью расположения в выпускной системе 11 ниже по направлению потока от места соединения системы 13 РОГ (EGR) с выпускной системой 11. Второй исполнительный механизм 17 тракта газового потока выполнен с возможностью регулирования падения давления посредством заданной секции выпускной системы 11, расположенной ниже по направлению потока от места соединения системы 13 РОГ (EGR) с выпускной системой, и представлен в данном примере обратным клапаном, ОК (BPV). Третий исполнительный механизм 19 тракта газового потока представляет собой турбину с изменяемой геометрией, ТИГ (VGT), выполненную с возможностью расположения в выпускной системе 11, также выполненную с возможностью регулирования падения давления в пределах выпускной системы 11 ниже по направлению потока от места соединения системы 13 РОГ (EGR) с выпускной системой 11.
Остановку дизельного двигателя 5 выполняют посредством лишения кислорода, которое, в свою очередь, достигается максимальным увеличением рециркуляции отработавших газов в двигатель и увеличением падения давления в пределах выпускной системы выше по направлению потока от места соединения системы 13 РОГ (EGR) с выпускной системой. Остановку выполняют с использованием первого, второго и третьего исполнительных механизмов 15, 17, 19, которые выполнены таким образом, что любая комбинация состояний первого, второго и третьего исполнительных механизмов 15, 17, 19, которые показаны в таблице 1, достигает лишения дизельного двигателя 5 кислорода.
Первый исполнительный механизм 15 тракта газового потока представляет собой клапан рециркуляции отработавшего газа, или клапан РОГ (EGR), а второй исполнительный механизм 17 тракта газового потока представляет собой обратный клапан, или ОК (BPV). Состояние «закрыто» соответствует максимальному падению давления в пределах соответствующего исполнительного механизма тракта газового потока, тогда как состояние «открыто» соответствует минимальному падению давления в пределах соответствующего исполнительного механизма тракта газового потока. Следует понимать, что первый исполнительный механизм тракта газового потока может быть выполнен таким образом, что полного открытия первого исполнительного механизма тракта газового потока будет достаточно для остановки двигателя в ситуации, когда второй и третий исполнительные механизмы тракта газового потока оба полностью открыты или не полностью соответствуют комбинациям, представленным в таблице 1, например, частично открыты или частично закрыты. Следует также понимать, что падение давления в пределах выпускной системы может быть увеличено всего лишь частичным закрытием по меньшей мере одного из второго и третьего исполнительных механизмов тракта газового потока. Также следует понимать, что максимальное увеличение рециркуляции отработавших газов означает стимулирование, добавление или увеличение рециркуляции отработавших газов в двигатель или любое их сочетание. Дизельный двигатель 5 дополнительно оборудован системой 21 подачи топлива, которая управляет количеством топлива, доставляемого в дизельный двигатель 5. Предохранительное устройство 1 выполнено с возможностью закрытия системы 21 подачи топлива для лишения дизельного двигателя 5 дизельного топлива.
В альтернативном варианте реализации для выполнения остановки дизельного двигателя 5 третий исполнительный механизм 19 тракта газового потока не используется, первый исполнительный механизм тракта газового потока открыт, а второй исполнительный механизм тракта газового потока закрыт.
Предохранительное устройство 1 также выполнено с возможностью предвосхищения поведения водителя в ответ на разнос двигателя. В ответ на разнос двигателя водитель будет, вероятно, реагировать попыткой замедлить двигатель. Замедление или остановка дизельного двигателя 5 может произойти путем прерывания подачи топлива выключением двигателя с помощью ключа. Поэтому моменты, когда водитель сокращает подачу топлива или пытается выключить ключом дизельный двигатель 5, являются подозрительными моментами. Поэтому предохранительное устройство 1 выполнено с возможностью определения возникновения моментов ожидаемого замедления и выполнено с возможностью приема сигналов датчиков из датчика 23 подачи топлива и датчика 25 контакта ключа.
Предохранительное устройство 1 оборудовано блоком 27 связи с возможностью соединения с обменом данных с ЭБУ (ECU) 3, блоком 29 процессора для обработки данных датчика с целью определения замедления двигателя и запоминающим устройством 31 для хранения данных датчиков и данных, связанных с ожидаемым замедлением двигателя. Блок 29 процессора выполнен с возможностью сохранения данных в запоминающем устройстве 31 и извлечения данных из запоминающего устройства 31. Блок 29 процессора выполнен с возможностью отправки в ЭБУ (ECU) 3 посредством блока 27 связи команд, относящихся к изменению состояний первого, второго и третьего исполнительных механизмов 15, 17, 19 тракта газового потока и системы 21 подачи топлива.
Блок 27 связи представляет собой передатчик и приемник с кабельным портом (не показан, но обычный) для приема или удлинения кабеля связи.
Предохранительное устройство 1 выполнено с возможностью приема данных датчика для определения замедления двигателя и ожидаемого замедления двигателя. Для определения замедления дизельного двигателя 5 предохранительное устройство 1 выполнено с возможностью приема данных датчика с датчика 33 частоты вращения двигателя, связанного с валом 34 двигателя. Дополнительно, датчик 33 частоты вращения двигателя может быть датчиком крутящего момента. Для определения ожидаемого замедления устройство 1 выполнено с возможностью определения впрыскиваемого количества топлива. Для определения впрыскиваемого количества топлива устройство 1 связано с датчиком 35 давления впрыскиваемого топлива или датчиком микропотока, связанным с дизельным двигателем 5 для определения впрыскиваемого количества топлива. В число вариантов, отличных от датчика давления впрыска или датчика массового расхода, также входит использование предварительно заданной модели. Предохранительное устройство 1 безопасности выполнено с возможностью использования данных от датчика 35 давления впрыскиваемого топлива вместе со специфичным для двигателя данными для определения ожидаемого замедления двигателя. Следует понимать, что количество топлива может быть измерено косвенно. Поэтому следует понимать, что средства измерения, такие как датчик давления впрыска или датчик количества впрыскиваемого топлива, не должны ограничиваться единственным датчиком. Средства измерения количества топлива могут также включать в себя размещение датчиков и/или иных устройств, таких как таймер, для дедуктивного вывода, определения или аппроксимирования количества впрыскиваемого топлива, и предварительно заданную модель. В альтернативном варианте предохранительное устройство 1 использует впрыскиваемое количество топлива в качестве показателя для вычисления энергии сгорания и преобразует энергию сгорания в ожидаемое ускорение двигателя посредством ньютоновских зависимостей с использованием блока 29 процессора.
Разнос двигателя обнаруживается устройством 1, если фактическое замедление меньше ожидаемого замедления. В альтернативном варианте разнос двигателя обнаруживается устройством 1, если разница между ожидаемым замедлением и фактическим замедлением больше заданного значения обнаружения. В еще одном варианте реализации заданное значение обнаружения представляет собой по меньшей мере одно из константы, относящейся к частоте вращения двигателя переменной, или значения, относящегося к статическому алгоритму, связанному с характером замедления дизельного двигателя 5.
Для обнаружения повышенного риска разноса двигателя предохранительное устройство 1 в одном примере дополнительно выполнено с возможностью обнаружения поломки вала 41 турбины турбонагнетателя 40 и/или обнаружения углеводородов во впускной системе 9. С целью обнаружения поломки вала 41 турбины устройство 1 связано с датчиком 39 частоты вращения турбины для измерения частоты вращения вала 41 турбины. С целью обнаружения углеводородов во впускной системе 9 устройство 1 может быть связано с датчиком 37 летучих органических соединений. Возможно также использование датчика уровня масла для обнаружения переполнения поддона картера двигателя, что тоже может привести к присутствию непредусмотренных углеводородов во впускной системе. Обнаружение сломанного вала 41 турбины и наличия углеводородов во впускной системе интерпретируется устройством 1 как повышенный риск разноса двигателя.
Устройство 1 дополнительно находится в сообщении с датчиком 33 частоты вращения двигателя для определения того, успешно ли остановлен дизельный двигатель 5 после первого заданного периода времени. Устройство 1 дополнительно находится в сообщении с датчиком 43 давления в выпускной системе 11 для определения того, успешно ли остановлен дизельный двигатель. Дизельная двигательная система дополнительно оборудована системой 42 последующей обработки отработавших газов, или ПООГ (EAS). Датчик 43 давления выполнен с возможностью измерения по меньшей мере одного из давления в заданной точке выпускной системы 11 или падения давления в пределах части выпускной системы 11 в ПООГ (EAS) 42, причем в последнем случае датчик 43 давления является датчиком перепада давления. Кроме того, с устройством 1 может находиться в сообщении дополнительный датчик 43А Δр, находящийся в системе 13 РОГ (EGR). Дополнительный датчик 43А Δр может быть также использован в качестве альтернативы датчику 43 для обнаружения остановки двигателя.
Когда частота вращения двигателя превышает заданный порог после первого периода времени, первый заданный период времени увеличивается. Определение того, выполнена ли остановка дизельного двигателя при закрытии первого исполнительного механизма 15 тракта газового потока и открытии второго и третьего исполнительных механизмов 17, 19 тракта газового потока, включает в себя мониторинг датчика 33 частоты вращения двигателя после первого заданного периода времени. Если частота вращения двигателя не остается ниже заданного порога в течение дополнительно заданного периода времени после первого заданного периода времени, остановка дизельного двигателя 5 инициируется повторно. Заданный порог частоты вращения двигателя по существу равен нулю.
Предохранительное устройство 1 выполнено с возможностью подтверждения успешной остановки дизельного двигателя 5, если частота вращения двигателя остается ниже заданного порога в течение дополнительно заданного периода времени после первого заданного периода времени. Устройство 1 выполнено с возможностью выключения питания ЭБУ (ECU) 3 при подтверждении успешной остановки двигателя. Выключение питания, или обесточивание, представляет собой процедуру методичного выключения ЭБУ (ECU), завершающуюся выключением питания.
Устройство 1 может быть дополнительно связано с интерфейсом 45 пользователя для предупреждения водителя при обнаружении разноса двигателя или повышенного риска разноса двигателя. Интерфейс пользователя находится в кабине 47 водителя транспортного средства, приводимого в движение дизельной двигательной системой 7. Интерфейс 45 пользователя дополнительно выполнен с возможностью предоставления водителю права вручную инициировать остановку дизельного двигателя 5. Интерфейс 45 пользователя также дополнительно выполнен с возможностью запроса у водителей разрешения на выключение питания ЭБУ (ECU) 3 после подтверждения успешной остановки дизельного двигателя 5. Интерфейс 45 пользователя дополнительно выполнен с возможностью выдачи предупреждающего сигнала, когда устройство 1 инициирует остановку дизельного двигателя 5. В альтернативном варианте интерфейс 45 пользователя может быть выполнен с возможностью выдачи визуальных предупреждений, например, включения цветного светового сигнала, такого как сигнал СИД, мигающая лампа или СИД и визуальное предупреждение на интерфейсе. Интерфейс 45 пользователя может быть удобно выполнен в виде дисплея с сенсорным экраном. Интерфейс 45 пользователя может также быть дополнительно выполнен с возможностью выдачи речевого предупреждающего сообщения на языке водителя. Речевое предупреждающее сообщение относится к разносу двигателя и указанию убрать транспортное средство из транспортного потока. В альтернативном варианте транспортное средство является судном, и в этом случае указания относятся к предупреждению пожара, обращению к береговой охране и эвакуации с судна. Как объяснено выше, эта система предупреждения является всего лишь дополнительной частью настоящего изобретения.
В дизельной двигательной системе 7 впускная система 9 дополнительно связана с первым теплообменником 44. Система рециркуляции отработавшего газа дополнительно содержит второй теплообменник 46. Первый теплообменник 44 представляет собой охладитель входного газа, а второй теплообменник 46 представляет собой охладитель рециркулирующего отработанного газа.
На фиг. 2 предохранительное устройство 1 двигателя выполнено в виде бортового устройства и показано схематически. В этом варианте реализации устройство 1 также выполнено с возможностью соединения с обменом данными с ЭБУ (ECU) 3 и интерфейсом 45 пользователя в кабине 47 водителя с использованием блока 27 связи. Устройство 1 также опять связано с первым, вторым и третьим исполнительными механизмами 15, 17, 19 тракта газового потока посредством ЭБУ (ECU) 3. В альтернативном варианте устройство 1 может быть также напрямую связано с первым, вторым и третьим исполнительными механизмами 15, 17, 19 тракта газового потока с использованием блока 27 связи. Кроме того, устройство 1 связано с датчиком 23 подачи топлива, датчиком 25 контакта ключа, датчиком 33 частоты вращения двигателя, датчиком 35 давления впрыскиваемого топлива, датчиком 37 летучих органических соединений, датчиком 39 частоты вращения турбины и датчиком 43 давления посредством ЭБУ (ECU) 3. В альтернативном варианте устройство 1 может быть выполнено таким образом, чтобы устройство 1 было связано с каждым из датчика 23 подачи топлива, датчика 25 контакта ключа, датчика 33 частоты вращения двигателя, датчика 35 давления впрыскиваемого топлива, датчика 37 летучих органических соединений, датчика 39 частоты вращения турбины и датчика 43 давления либо напрямую, либо посредством ЭБУ (ECU) 3. Устройство может быть дополнительно связано с дополнительным аварийным переключателем 49, который помещен в непосредственной близости от интерфейса 45 пользователя в кабине 47 водителя. Дополнительный аварийный переключатель 49 выполнен с возможностью приведения в действие вручную и предоставляет водителю возможность инициировать остановку дизельного двигателя 5. В альтернативном варианте этот переключатель может быть кнопкой, ползунком, поворотной кнопкой или любым иным средством взаимодействия с пользователем для ретрансляции сигнала на устройство 1 для инициирования остановки дизельного двигателя 5. В альтернативном варианте аварийный переключатель представляет собой элемент, который является частью функции меню интерфейса 45 пользователя. Если повышенный риск разноса двигателя обнаружен, но сам разнос двигателя еще не выявлен, устройство 1 выполнено с возможностью предупреждения водителя о повышенном риске разноса двигателя, что дает возможность водителю покинуть транспортный поток. Предупреждение может быть речевым предупреждающим сообщением на языке водителя, и предупреждение дополнительно отображается на интерфейсе 45 пользователя. Предупреждение относится к указаниям водителю сойти с дороги и выключить ключом переключатель двигателя. С момента предупреждения или момента обнаружения повышенного риска разноса двигателя, что равносильно, устройство 1 будет ожидать в течение другого заданного периода времени ожидания, прежде чем инициировать остановку дизельного двигателя 5. Это позволит водителю покинуть транспортный поток. Если во время периода ожидания обнаруживается разнос двигателя, устройство 1 выполнено с возможностью инициировать остановку дизельного двигателя 5 вне зависимости от периода ожидания.
Устройство 1 дополнительно имеет связанный с ним блок 29 процессора. Блок 29 процессора дополнительно выполнен с возможностью обработки и интерпретации информации датчика для определения разноса двигателя и повышенного риска разноса двигателя. Блок процессора 29 выполнен с возможностью связи для обмена данными с блоком 27 связи и запоминающим устройством 31. Запоминающее устройство 31 предварительно запрограммировано с тем, чтобы содержать эталонные данные, относящиеся к ожидаемому замедлению дизельного двигателя 5 в дизельной двигательной системе 7. В альтернативном варианте запоминающее устройство 31 предварительно запрограммировано с тем, чтобы содержать эталонные данные, относящиеся к ожидаемому замедлению различных дизельных двигателей в различных дизельных двигательных системах. В удобном варианте реализации это устройство предварительно запрограммировано на определение конкретных дизельного двигателя 5 и дизельной двигательной системы 7 и использование эталонных данных, относящихся к ожидаемому замедлению этого дизельного двигателя 5 в этой дизельной двигательной системе 7. В альтернативном варианте реализации дизельный двигатель 5 и дизельная двигательная система 7 определяются устройством 1 посредством ввода их оператором. Блок 27 связи дополнительно выполнен с возможностью подключения к блоку 51 дальней связи, присутствующим в транспортном средстве, для сообщения о повышенном риске разноса двигателя или разносе двигателя удаленному серверу 53. В альтернативном варианте устройство 1 выполнено с возможностью содержания блока 51 дальней связи в качестве встроенного элемента. Блок 51 дальней связи представляет собой технический мобильный блок связи, или радио, или приемник/передатчик WiFi, или спутниковый восходящий канал связи, или телефонный передатчик/приемник.
На фиг. 3 указаны следующие этапы метода прекращения и предотвращения разноса двигателя. В таблице 2 приведены ссылочные позиции и их назначение применительно к фиг. 3.
На этапе I (61) способ включает в себя выполнение проверки того, находится ли переключатель двигателя в положении включения. Если обнаружено положение включения, этап I приводит к этапу II, если обнаружено положение выключения, этап I приведет к этапу XI.
На этапе II (64) выполняется мониторинг замедления двигателя. Это происходит в ожидаемые моменты замедления двигателя и во время интервалов устойчивого состояния, например, в моменты, когда подача топлива уменьшается. Этап II приводит к этапу III.
На этапе III (65) отслеживаемое замедление двигателя сравнивается с ожидаемым замедлением двигателя. Если замедление двигателя медленнее (т.е. меньше), чем ожидаемое замедление двигателя в пределах допуска, разнос двигателя обнаруживается. Когда разнос двигателя обнаруживается, этап III приводит к этапу IV, если разнос двигателя не обнаруживается, этап III приводит к этапу II, и мониторинг ожидаемых моментов замедления двигателя продолжается.
На этапе IV (68) подача топлива закрывается, и сообщение, относящееся к обнаруженному разносу двигателя, подается водителю в виде речевого звукового предупреждения и светодиодного или другого светового сигнала в кабине 47 водителя. Предупреждение дополнительно относится к указаниям водителю по повышению безопасности дорожного движения и переводу в выключенное положение переключателя дизельного двигателя 5. Этап IV приводит к этапу V.
На этапе V (69) способ предусматривает выполнение проверки того, находится ли переключатель двигателя во включенном положении. Когда переключатель двигателя обнаруживается в включенном положении, этап V приводит к этапу VI, если переключатель двигателя обнаруживается в выключенном положении, этап V приводит к этапу VII.
На этапе VI (72) перед проверкой эффективности реакции водителя ему предоставляется заданный период выполнения для реагирования на предупреждение и/или выполнение указаний, выданных на этапе IV. Когда водитель подчиняется указанию перевести переключатель двигателя в выключенное положение, этап VI приводит к этапу VII после соблюдения указания. Если водитель не подчиняется указанию перевести переключатель двигателя в выключенное положение, этап VI возвращается к этапу V по истечении заданного периода выполнения. Заданный период согласия длится 0-30 секунд, предпочтительно 0-15 секунд, более предпочтительно 0-5 секунд и еще более предпочтительно 0-3 секунды. В настоящем примере водитель все время остается ведущим в принятии решения, следует ли остановить или прервать работу двигателя, или нет.
На этапе VII (75) первый, второй и третий исполнительные механизмы 15, 17, 19 тракта газового потока, как показано на фиг. 2, переходят в состояние, принадлежащее комбинации А, как показано в таблице 1, чтобы максимально увеличить рециркуляцию отработавшего газа в дизельный двигатель 5, оставляя впускную систему 9 открытой, и обеспечить остановку дизельного двигателя 5 лишением кислорода. Этап VII приводит к этапу VIII.
На этапе VIII (76) способ включает в себя мониторинг дизельного двигателя 5 на предмет признаков жизни. В число признаков жизни входят частота вращения двигателя выше нуля или давление в выпускной системе либо падение давления в секции выпускной системы 11, связанные с работающим двигателем. Способ дополнительно включает в себя проверку того, что дизельный двигатель не проявляет никаких признаков жизни, и таким образом можно сделать вывод об успешной остановке. Остановка считается выполненной, когда частота вращения двигателя по существу нулевая и давление в выпускной системе или падение давления в пределах секции выпускной системы 11 не подразумевает работающего двигателя.
На этапе IX (77) способ включает в себя проверку того, выполнена ли остановка двигателя, путем перевода первого исполнительного механизма 15 тракта газового потока в закрытое положение и перевода второго и третьего исполнительный механизмов 17, 19 тракта газового потока в открытое положение. Осуществляется мониторинг признаков жизни в течение дополнительного заданного периода времени, и, если дизельный двигатель 5 не подает признаков жизни в течение этого дополнительного заданного периода времени, остановка дизельного двигателя 5 считается выполненной. Если признаки жизни проявляются, остановка считается безуспешной, и процесс повторяется. Если остановка считается выполненной, этап IX приводит к этапу X, если остановка считается безуспешной, этап IX приводит к этапу VII.
На этапе X (80) выключается питание ЭБУ (ECU) 3.
На этапе XI (81) способ включает в себя мониторинг повышенного риска возникновения разноса двигателя. В дополнение к этому осуществляется мониторинг впускной системы 9 на присутствие углеводородов с использованием датчика 37 летучих органических соединений и мониторинг турбонагнетателя 40 на поломку вала 41 турбины с использованием датчика 39 частоты вращения турбины. Обнаружение углеводородов и показания датчика с датчика 39 частоты вращения турбины, связанные со сломанным валом 41 турбины, свидетельствуют о повышенном риске разноса двигателя Показания датчика могут также сравниваться с предварительно заданной моделью.
На этапе XII (82) способ включает в себя проверку того, обнаружен ли повышенный риск разноса двигателя. Когда повышенный риск разноса двигателя обнаружен, этап XII приводит к этапу VII, если повышенный риск разноса двигателя не обнаружены, этап XII приводит к этапу XIII.
На этапе XIII (85) выполняется мониторинг замедления двигателя. Этап XIII приводит к этапу XIV.
На этапе XIV (86) обнаруженное замедление дизельного двигателя 5 сравнивается с ожидаемым замедлением дизельного двигателя 5. Если обнаруженное замедление дизельного двигателя 5 не удовлетворяет ожидаемому замедлению двигателя в пределах заданного допуска, например, обнаруженное замедление меньше ожидаемого замедления, то разнос двигателя обнаруживается. Когда разнос двигателя обнаружен, этап XIV приводит к этапу VII, если разнос двигателя не обнаружены, этап XIV приводит к этапу X.
В частном примере, приведенном на фиг. 4 и 5, фиг. 4 всего лишь демонстрирует типичную дизельную систему 107, содержащую дизельный двигатель 105 с различными вспомогательными системами. Ссылочные позиции на фиг. 4 и 5 в общем соответствуют используемым для обозначения аналогичных объектов на фиг. 1-3, но получены прибавлением целой «100». Впускная система 109, ведущая к двигателю 105, содержит воздушный фильтр 110, компрессор 120 турбонагнетателя 140 и охладитель 144 воздуха наддува. Выпускная система 111, ведущая от двигателя 105, содержит турбину 119 с изменяемой геометрией, или ТИГ (VGT), обратный клапан 117, или ОК (BPV) и систему последующей обработки отработавшего газа 142, или ПООГ (EAS). Турбина 119 с изменяемой геометрией, или ТИГ (VGT), турбонагнетателя 140 приводит в движение компрессор 120 посредством приводного вала 141. Кроме того, между выпускной системой 111 и впускной системой 109 расположена система 113 рециркуляции отработавшего газа, или система РОГ (EGR), для снижения рабочей температуры двигателя 105 путем снижения содержания кислорода во впускной системе 109. Для управления потоком рециркулирующего отработавшего газа в системе 113 РОГ (EGR) предусмотрен клапан 115 РОГ (EGR). В систему 113 РОГ (EGR) может быть также дополнительно включен охладитель 146 РОГ (EGR). Управление клапаном 115 РОГ (EGR), клапаном 117 ОК (BPV) и ТИГ (VGT) 119, представляющими первый, второй и третий исполнительные механизмы тракта газового потока, осуществляется электронным блоком управления, или ЭБУ (ECU) (не показан, но аналогичен электронному блоку 3 управления), который может выполнять этапы способа, показанные на фиг. 5.
Ни фиг. 5 приведена ориентировочная блок-схема процесса, состоящего из последовательных этапов способа предотвращения или, если быть точнее, обнаружения разноса двигателя и противодействия ему. Процесс начинается этапом 160, где применяются условия включения питания двигателя. С этапа 160 процесс переходит к этапу 161 для проверки того, находится ли переключатель двигателя во включенном положении. Когда на этапе 161 обнаруживается, что переключатель двигателя во включенном положении, процесс переходит к этапу 164 мониторинга замедления двигателя в заданных условиях. На этапе 165 проверяется, меньше ли обнаруженное замедление, чем ожидаемое замедление. Когда обнаруженное замедление соответствует в пределах разумных допусков ожидаемому замедлению в заданных условиях, процесс возвращается на этап 161. Если же определяется, что обнаруженное замедление меньше ожидаемого, процесс переходит к этапу 168 для выдачи предупреждения водителю. После того, как на этапе 168 выдано предупреждение водителю, на этапе 169 в течение заданного периода времени реакции водителя, проверяется, переведен ли переключатель двигателя в выключенное положение, или остается в включенном положении. Когда по завершении периода времени реакции водителя переключатель двигателя переведен в выключенное положение, процесс переходит с этапа 168 через этап 169 к этапу 175, на котором регулируются по меньшей мере первый и второй исполнительные механизмы (115, 117 на фиг. 4) тракта газового потока и дополнительно третий исполнительный механизм (119 на фиг. 4) тракта газового потока, чтобы занять положение, которое устранит кислород из впускной системы (109 на фиг. 4) двигателя и приведет к остановке двигателя (105 на фиг. 4). На следующем этапе 177 по истечении заданного периода времени проверяется, действительно ли выполнена остановка двигателя (105), или нет. Когда на этапе 177 определяется, что двигатель (105) остановлен, процесс завершается на этапе 180, который соответствует условию обесточивания двигателя. Если на этапе 177 обнаруживается, что двигатель не остановлен, процесс переходит к действиям этапа 175 в течение дополнительного периода времени.
Если на этапе 161 определяется, что переключатель двигателя в выключенном положении, процесс переходит к этапу 182, на котором определяется, существует ли повышенный риск разноса. Когда на этапе 182 определен повышенный риск разноса, процесс направляется на этап 175 для выполнения действий и определения, описанных выше. Если на этапе 182 определяется отсутствие повышенного риска разноса, процесс переходит к этапу 185, на котором выполняется мониторинг замедления двигателя в заданных условиях, и затем процесс переходит к этапу 186. На этапе 186 устанавливается, меньше ли обнаруженное замедление, в пределах заданных допусков, ожидаемого замедления при соответствующем заданном условии. Когда на этапе 186 замедление действительно меньше ожидаемого, процесс переходит к этапу 175 для действий, обеспечивающих остановку двигателя за счет исчерпания кислорода. Если на этапе 186 определяется отсутствие условия разноса, процесс направляется непосредственно к этапу 180, чтобы дать условию обесточивания двигателя подействовать.
Обнаружение разноса двигателя включает в себя мониторинг фактического состояния трансмиссии (открыта или закрыта) и фактического количества впрыскиваемого топлива во время нормальной работы двигателя и сразу после выключения ключом (перевода переключателя двигателя в выключенное состояние). При заданных условиях этих параметров фактическое замедление двигателя сравнивается с ожидаемым замедлением двигателя. Если фактическое замедление меньше ожидаемого, разнос двигателя обнаружен. Пока мониторинг продолжается, обнаружение разноса двигателя может дополнительно инициироваться только периодически.
Активные меры по остановке двигателя заключаются в оценке функциональными средствами отключения двигателя входных параметров, обнаруженного разноса и других связанных с риском событий, таких как обнаружение сломанного вала турбины, и принятии, вскоре после перевода водителем переключателя двигателя в выключенное положение, решения о том, следует ли активировать средства предотвращения разноса двигателя. Дополнительные события, связанные с риском, такие как входные условия в виде сломанного вала турбины, также являются механизмом приведение в действие функциональных средств предотвращения разноса в целях снижения риска возникновения реального разноса.
Функциональные средства предотвращения разноса предпочтительно обеспечат, чтобы после перевода водителем ключа зажигания в выключенное положение исполнительные механизмы (клапан РОГ (EGR) и OK (BPV)) были приведены в положение, в котором падение давления в пределах выпускной системы увеличивается, а падение давления в пределах системы РОГ (EGR) сводится к минимуму. Это соответствует открытию клапана РОГ (EGR) и закрытию ОК (BPV).
С этого момента выполняется мониторинг датчика частоты вращения двигателя и, возможно, других датчиков, указывающих на работающий двигатель, вроде датчиков давления и потока, и производится сравнение с порогами. Можно осуществлять мониторинг выходов других датчиков, указывающих на рабочий двигатель, а не одного датчика частоты вращения двигателя, чтобы меньше было ложной или неудачной диагностики. Когда все признаки работающего двигателя ниже определенных порогов в течение данного периода времени, двигатель считается остановленным. После этого в действие вступает процедура подтверждения отключения двигателя.
Во время этого подтверждения исполнительные механизмы (клапан РОГ (EGR) и OK (BPV)) приводятся в свои обычные положения выключения питания. Отключение двигателя подтверждается путем мониторинга выхода датчика частоты вращения двигателя и, возможно, других датчиков, указывающих на работающий двигатель, и сравнения их с порогами в течение данного периода времени. В случае подтверждения обесточивание может быть продолжено, в противном случае функциональные средства отключения двигателя предпримут еще одну попытку выполнить остановку двигателя.
Когда на фиг. 4 ТИГ (VGT) 119 полностью закрыта, это дополнительно вносит вклад в решение проблемы, так как вероятным источником внешнего топлива является моторное масло из сломанного вала турбины. Поэтому ТИГ (VGT) 119 может быть заблокирована, но, несмотря на это, полностью закрытая ТИГ (VGT) 119 может помочь в увеличении падения давления в пределах выпускной системы.
Соответственно, в настоящем документе описаны, способ, устройство 1 и система 2 для обнаружения условия разноса в дизельной двигательной системе 7; 107 и противодействия ему. Дизельная двигательная система 7; 107 содержит впускную систему 9; 109 для подачи воздуха для сгорания в дизельный двигатель 5; 105 и выпускную систему 11; 111 для освобождения дизельного двигателя от отработавшего газа. Дизельная двигательная система 7; 107 дополнительно содержит систему 13; 113 рециркуляции отработавшего газа для избирательного доступа отработавшего газа из выпускной системы 11; 111 во впускную систему 9; 109. Первый исполнительный механизм 15; 115 тракта газового потока включен в систему 13; 113 рециркуляции отработавшего газа, а второй исполнительный механизм 17; 117 тракта газового потока включен в выпускную систему 11; 111. Способ, который выполняется системой 2, включает в себя обнаружение фактического и потенциального условия разноса и, в ответ на это, лишает дизельный двигатель 5; 105 кислорода. Лишение кислорода выполняется путем открытия первого исполнительного механизма 15; 115 тракта газового потока и закрытия второго исполнительного механизма 17; 117 тракта газового потока, чтобы вызвать остановку дизельного двигателя. Лишение достигается максимальным увеличением рециркуляции отработавших газов в двигатель 5; 105 и увеличением падения давления в пределах выпускной системы 11; 111 в течение первого заданного периода времени.
Таким образом, считается, что работа и конструкция в соответствии с настоящим изобретением будут очевидны из приведенного выше описания и прилагаемых к нему чертежей. В целях ясности и краткости описания признаки в настоящем документы описываются как часть одного и того же или отдельных вариантов реализации, однако следует понимать, что объем изобретения может включать в себя варианты реализации, имеющие сочетания всех или некоторых описанных признаков. Специалистам в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается никаким вариантом реализации, описанным выше, и что возможны изменения, которые могут быть рассмотрены в пределах прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, кинематические инверсии считаются раскрытыми по своей природе и могут быть в пределах объема настоящего изобретения. В формуле изобретения никакие ссылочные позиции не должны толковаться как ограничивающие формулу изобретения. Термины «включающий» и «содержащий», используемые в этом описании или в прилагаемой формуле изобретения, следует толковать не как имеющие исключающий или исчерпывающий смысл, а скорее как имеющие включающий смысл. Поэтому выражения, как например, «включающий» или «содержащий», используемые в настоящем документе, не исключают наличия других элементов, дополнительной структуры или дополнительных действий или этапов помимо перечисленных. Кроме того, отсутствие местоимений «этот», «эта» или «это» перед словом следует трактовать в отношении этого слова не как «только один, одна или одно», а как «по меньшей мере один, одна или одно», и не исключать множественность. Признаки, которые не описаны или не заявлены специально или явно, могут быть дополнительно включены в структуру изобретения без отклонения от его объема. Выражения, такие как «средства для …», следует читать как: «компонент, выполненный с возможностью …» или «элемент, выполненный с возможностью …» и следует трактовать как включающие эквиваленты описанных структур. Использование выражений типа: «критический», «предпочтительный», «особенно предпочтительный» и т.д. не предназначено для ограничения изобретения. В той степени, в которой структура, материал или действия считаются существенными, они неявно указываются как таковые. Дополнения, исключения и модификации в пределах компетенции специалиста в данной области техники могут быть, в общем, сделаны без отклонения от объема изобретения, который определен формулой изобретения.
1. Способ обнаружения и нейтрализации условия разноса в управляемой оператором дизельной двигательной системе, который включает:
обеспечение дизельной двигательной системы, содержащей дизельный двигатель, впускную систему для подачи воздуха для горения в дизельный двигатель, выпускную систему для освобождения дизельного двигателя от отработавшего газа, систему рециркуляции отработавшего газа для избирательного доступа отработавшего газа из выпускной системы во впускную систему и первый исполнительный механизм тракта газового потока в системе рециркуляции отработавшего газа;
обнаружение фактического или потенциального условия разноса двигателя в дизельной двигательной системе и
предоставление оператору возможности осуществления остановки дизельного двигателя, в ответ на обнаружение фактического или потенциального условия разноса, посредством лишения дизельного двигателя кислорода путем открытия первого исполнительного механизма тракта газового потока для принудительной остановки дизельного двигателя,
способ дополнительно включает обеспечение дизельной двигательной системы, дополнительно содержащей второй исполнительный механизм тракта газового потока в выпускной системе и позволяющей закрывать этот второй исполнительный механизм тракта газового потока вместе с открытием первого исполнительного механизма тракта газового потока для способствования остановке дизельного двигателя,
причем лишение дизельного двигателя кислорода выполняют посредством:
максимального увеличения рециркуляции отработавших газов в двигатель и
увеличения падения давления в пределах выпускной системы в течение первого заданного периода времени, при этом способ включает в себя мониторинг дизельного двигателя в течение и после первого заданного периода времени, с тем чтобы подтвердить, выполнена ли остановка двигателя, и указанную принудительную остановку дизельного двигателя выполняют при по существу полностью открытой впускной системе.
2. Способ по п. 1, в котором принудительная остановка дизельного двигателя дополнительно включает прерывание подачи топлива в дизельный двигатель.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором обнаружение разноса двигателя включает мониторинг фактического замедления дизельного двигателя в моменты заданного ожидаемого замедления, сравнение фактического замедления с ожидаемым замедлением и определение того, является ли фактическое замедление меньше ожидаемого замедления, чтобы обнаруживать фактическое возникновение разноса двигателя.
4. Способ по одному из пп. 1-3, который дополнительно включает обеспечение дизельной двигательной системы, содержащей турбонагнетатель, связанный с выпускной системой и с впускной системой,
причем обнаружение потенциального условия разноса включает определение повышенного риска разноса двигателя путем обнаружения дефекта в турбонагнетателе.
5. Способ по одному из пп. 1-4, в котором разнос двигателя обнаруживают, когда разница между обнаруженным фактическим замедлением двигателя и ожидаемым замедлением двигателя превосходит заданный допуск.
6. Способ по п. 1, в котором максимальное увеличение рециркуляции отработавших газов в двигатель получают путем полного открытия первого исполнительного механизма тракта газового пути,
причем остановку двигателя дополнительно получают увеличением падения давления в пределах выпускной системы с использованием третьего исполнительного механизма тракта газового потока, предусмотренного в дизельной двигательной системе,
а способ дополнительно включает обеспечение дизельной двигательной системы, содержащей турбонагнетатель, связанный с выпускной системой и с впускной системой,
причем третий исполнительный механизм тракта газового потока представляет собой турбину с переменной геометрией турбонагнетателя.
7. Способ по п. 1, который включает обнаружение того, выполнена ли остановка дизельного двигателя в пределах и после первого заданного периода времени, и который включает увеличение первого периода времени по меньшей мере до те пор, пока не будет обнаружена выполненная остановка дизельной двигательной системы.
8. Способ по п. 1, который дополнительно включает уменьшение рециркуляции отработавших газов после первого заданного периода времени, и в котором рециркуляция отработавшего газа сведена к минимуму.
9. Способ по п. 1, в котором определение того, выполнена ли остановка дизельного двигателя, включает мониторинг одного из единственного связанного с двигателем датчика и множества связанных с двигателем датчиков,
причем каждый из них связан с дизельным двигателем для считывания определенного параметра, относящегося к двигателю.
10. Способ по п. 1, дополнительно включающий предоставление возможности обесточивания электронного блока управления после выполнения остановки дизельного двигателя.
11. Система для выполнения функций обнаружения и нейтрализации условия разноса в двигательной дизельной системе, в которой дизельная двигательная система содержит:
дизельный двигатель, впускную систему для подачи воздуха для горения в дизельный двигатель, выпускную систему для освобождения дизельного двигателя от отработавшего газа, систему рециркуляции отработавшего газа для избирательного доступа отработавшего газа из выпускной системы во впускную систему и первый исполнительный механизм тракта газового потока в системе рециркуляции отработавшего газа;
причем система выполнена с возможностью обнаружения разноса двигателя в дизельной двигательной системе и, в ответ на обнаруженный разнос, максимального увеличения рециркуляции отработавшего газа в течение первого заданного периода времени путем открытия первого исполнительного механизма тракта газового потока с обеспечением остановки дизельного двигателя, причем в указанной системе дизельная двигательная система содержит второй исполнительный механизм тракта газового потока в выпускной системе,
причем система дополнительно выполнена с возможностью увеличения падения давления в пределах выпускной системы путем закрытия второго исполнительного механизма тракта газового потока вместе с открытием первого исполнительного механизма тракта газового потока, при этом указанная система выполнена с возможностью определения фактического замедления дизельного двигателя и сравнения фактического замедления дизельного двигателя с ожидаемым замедлением двигателя, и указанная система выполнена с возможностью обеспечения принудительной остановки дизельного двигателя при по существу полностью открытой впускной системе.
12. Система по п. 11, в которой дизельная двигательная система дополнительно содержит третий исполнительный механизм тракта газового потока в выпускной системе для увеличения падения давления в пределах выпускной системы.
13. Система по п. 11 или 12, которая выполнена в виде вспомогательного бортового предохранительного блока с возможностью модернизации, предназначенного для связи с блоком управления двигателем,
причем предохранительный блок выполнен с возможностью отправки команд в электронный блок управления для регулирования первого и второго исполнительных механизмов тракта газового потока и возможностью управления первым и вторым исполнительными механизмами тракта газового потока посредством электронного блока управления.
14. Система по одному из пп. 11-13, которая дополнительно выполнена с возможностью проверки того, выполнена ли остановка двигателя на протяжении и после истечения первого заданного периода времени.
15. Система по одному из пп. 11-14, выполненная с возможностью сравнения обнаруженного фактического замедления дизельного двигателя с заданным ожидаемым замедлением для обнаружения разноса двигателя.
