Способ (варианты) и система управления двигателем внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ управления двигателем внутреннего сгорания, содержащий следующие этапы. Формирование сигнала коррекции уставки обратной связи универсального датчика содержания кислорода в отработавших газах на основе медленной и быстрой временных составляющих во внешнем контуре системы контроля катализатора. Медленная временная составляющая представляет собой узкополосный управляющий сигнал, отражающий любое постоянное или медленно изменяющееся отклонение. Быстрая временная составляющая представляет собой широкополосный управляющий сигнал для незамедлительной коррекции с обратной связью от датчика. Формирование сигнала коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру на основе медленной составляющей. Индикация ухудшения параметров двигательной системы на основе сравнения сигнала компенсации и порога ухудшения. Раскрыты вариант способа управления двигателем внутреннего сгорания и система для управления двигателем внутреннего сгорания. Технический результат заключается в эффективном регулировании по внешнему контуру при сохранении дорожных качеств транспортного средства, а также удовлетворении требований по шуму, вибрациям, резкости и выполнении стандартов по токсичным выбросам при наличии асимметричного отклонения воздушно-топливного отношения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления двигательной системой, способу и системе управления двигателем внутреннего сгорания для распознавания и устранения нарушений, выражающихся в асимметрии воздушно-топливного отношения между цилиндрами двигателя.

Уровень техники

В современных транспортных средствах используются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы (ТКН) для дополнительной обработки отработавших газов бензиновых двигателей. В связи с ужесточением государственных нормативов по выбросам токсичных веществ, применяется регулирование с обратной связью для адекватного регулирования воздушно-топливного отношения (ВТО) двигателя. Некоторые транспортные средства содержат универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах (УКОГ) выше по потоку от ТКН и нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ) ниже по потоку от ТКН для поддержания ВТО на уровне, близком к стехиометрическому. Это достигается путем регулирования ВТО до уставки вблизи стехиометрического отношения, а точную настройку, в свою очередь, осуществляют на основе отклонения напряжения НКОГ от заданной уставки напряжения НКОГ.

Однако различные нарушения, такие как дисбаланс ВТО между цилиндрами, могут отклонять показания датчика УКОГ от стехиометрического уровня в сторону богатой или бедной смеси. Это может приводить к значительным выбросам токсичных веществ с отработавшими газами, таких как окись углерода (СО) или оксиды азота, которые проходят напрямую в выхлопную трубу, поскольку воздушно-топливную смесь со смещенным ВТО подают напрямую в каталитический нейтрализатор, перегружая буфер накопления кислорода, который вносит поправку на кратковременные отклонения от стехиометрического отношения. Такие асимметричные нарушения могут быть вызваны, например, дефектом датчика УКОГ, дисбалансом цилиндров, возникающим из-за дефектной топливной форсунки, или ошибкой, возникающей при отсечке топлива в режиме замедления. Обнаружение или исправление асимметричного отклонения может заключаться, прежде всего, в проведении принудительного диагностического теста и тем самым увеличении риска порождения значительных выбросов токсичных веществ в выхлопную трубу при наличии указанного отклонения.

Раскрытие изобретения

Существование вышеуказанной проблемы признано, и в настоящем документе разработаны различные подходы для ее решения. В частности, раскрыты системы и способы обнаружения и устранения асимметричных нарушений, которые вызывают отклонение выбросов двигателя в сторону обогащения или обеднения. Согласно одному примеру, способ для двигательной системы содержит: формирование сигнала коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ на основе медленной и быстрой временных составляющих во внешнем контуре системы контроля катализатора, формирование сигнала коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру на основе медленной временной составляющей, и индикацию ухудшения параметров двигательной системы на основе сравнения сигнала коррекции компенсации отклонения и порога ухудшения. Таким образом, общая эффективность регулирования по внешнему контуру увеличивается, при одновременном сохранении дорожных качеств транспортного средства, а также удовлетворении требований по шуму, вибрациям и резкости и выполнении стандартов по токсичным выбросам при наличии нарушений, выражающихся в отклонении воздушно-топливного отношения.

Согласно другому примеру, способ управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим входной датчик отработавших газов, расположенный выше по потоку относительно катализатора и выходной датчик отработавших газов, расположенный ниже по потоку относительно катализатора, содержит: формирование сигнала коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов на основе сигнала обратной связи выходного датчика отработавших газов; контроль компенсации отклонения входного датчика отработавших газов для постоянного или медленно меняющегося отклонения; формирование сигнала коррекции компенсации отклонения в ответ на постоянное или медленно меняющееся отклонение; и коррекция сигнала обратной связи выходного датчика отработавших газов посредством коррекции компенсации отклонения в ответ на временное событие. Таким образом, может быть предотвращено поступление токсичных выбросов в выхлопную трубу при наличии нарушения, выражающегося в асимметричном отклонении ВТО.

Согласно другому примеру, система для управления двигателем внутреннего сгорания содержит: первый датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный ниже по потоку относительно двигателя; катализатор, расположенный ниже по потоку относительно первого датчика отработавших газов; второй датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный ниже по потоку относительно катализатора; контроллер, связанный с первым и вторым датчиками содержания кислорода в отработавших газах, причем контроллер содержит внутренний контур регулирования с обратной связью для регулирования воздушно-топливного отношения двигателя, при этом обратная связь обеспечена посредством первого датчика содержания кислорода в отработавших газах, и внешний контур регулирования с обратной связью, который выполнен с возможностью модификации опорного сигнала воздушно-топливного отношения, подаваемого на внутренний контур регулирования с обратной связью, исходя из сигнала обратной связи от второго датчика содержания кислорода в отработавших газах, причем контроллер выполнен с возможностью контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения во времени для постоянного или медленно меняющегося отклонения и коррекции опорного сигнала воздушно-топливного отношения в ответ на постоянное или медленно меняющееся отклонение; при этом контроллер выполнен с возможностью отключения контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения на заданный период времени в ответ на событие отсечки топлива в режиме замедления. Таким образом, нарушения, выражающиеся в асимметричном отклонении ВТО, могут быть надлежащим образом распознаны и устранены без необходимости выполнения принудительных диагностических тестов.

Вышеуказанные и иные преимущества, а также отличительные признаки настоящего изобретения будут более понятны из последующего подробного описания, взятого в отдельности или вместе с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, которые изложены в пунктах формулы изобретения. Более того, объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблемы недостатков, упомянутых в данном описании.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 схематически изображает двигатель и связанную с ним систему снижения токсичности отработавших газов.

Фиг. 2 изображает блок-схему, иллюстрирующую пример архитектуры системы для контроля катализатора.

Фиг. 3А изображает блок-схему, иллюстрирующую пример системы регулирования в среднем диапазоне.

Фиг. 3В изображает блок-схему, иллюстрирующую пример модифицированной системы регулирования в среднем диапазоне для внешнего контура.

Фиг. 4 изображает высокоуровневую блок-схему примера способа пассивной обратной связи, в котором используется быстрое и медленное регулирование для формирования коррекции отклонения во внешнем контуре.

Фиг. 5 изображает высокоуровневую блок-схему примера способа активной обратной связи, в котором используется либо быстрое и медленное регулирование, либо модифицированное регулирование в среднем диапазоне для формирования коррекции отклонения во внешнем контуре.

Фиг. 6 изображает набор кривых, иллюстрирующий долговременное регулирующее действие по внешнему контуру для примера способа пассивной обратной связи, в котором используется быстрое и медленное регулирование для формирования сигнала коррекции уставки по внутреннему контуру в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 7 изображает набор кривых, иллюстрирующий долговременное регулирующее действие по внешнему контуру для примера способа активной обратной связи, в котором используется быстрое и медленное регулирование для формирования сигнала коррекции уставки по внутреннему контуру в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Последующее описание относится к системам и способам определения и устранения асимметричных нарушений в системе дополнительной обработки отработавших газов транспортного средства. Как показано на фиг. 1, транспортное средство может быть оснащено трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором для дополнительной обработки отработавших газов, при этом выше и ниже по потоку от катализатора установлены датчики содержания кислорода в отработавших газах. Указанные датчики содержания кислорода в отработавших газах могут образовывать систему контроля катализатора, включающую в себя внутренний и внешний контуры регулирования, например, показанные на фиг. 2. Типичная система регулирования в среднем диапазоне показана на фиг. 3А, а на фиг. 3В указанная система изображена в модифицированном виде для регулирования по внешнему контуру. При модифицированном способе регулирующее действие по внешнему контуру контролируют во времени, чтобы определять и устранять асимметричные нарушения. После отсечки топлива в режиме замедления катализатор обязательно отклоняют в сторону обогащения, чтобы регенерировать катализатор из состояния насыщения кислородом. Данный процесс регенерации катализатора будет мешать надлежащему контролю регулирующего действия по внешнему контуру, и поэтому данная функция внешнего контура может быть временно отключена после отсечки топлива в режиме замедления. Программы для контроля и обновления регулирующего действия по внешнему контуру регулирования, которые блокируют во время регенерации катализатора, показаны на фиг. 4 и 5. Графики, демонстрирующие действия регулятора внешнего контура во времени, приведены на фиг. 6 и 7.

Фиг. 1 схематически изображает один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав движительной системы автомобиля. Управление двигателем 10 могут осуществлять по меньшей мере частично посредством системы управления, включающей в себя контроллер 12, а также посредством команды оператора 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования сигнала положения педали (ПП), пропорционального положению педали. Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания и расположенный внутри поршень 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, через маховик с коленчатым валом 40 может быть связан мотор стартера, чтобы дать возможность производить запуск двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, и может высвобождать отработавшие газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых конструкциях камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов. В данном примере управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 могут осуществлять путем воздействия одного или более кулачков систем кулачкового привода, которые могут реализовывать одну или более следующих систем: систему переключения профилей кулачков (ППК), систему изменения фаз кулачков (ИФК), систему изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или систему изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которые может приводить в действие контроллер 12 для изменения режима работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять соответственно датчиками 55 и 57 положения. В иных вариантах управление впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 можно осуществлять посредством электропривода клапанов. Например, в таком случае цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электроприводом клапана, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом системы ППК и/или ИФК.

В некоторых конструкциях каждый цилиндр двигателя 10 может быть оснащен одной или более топливными форсунками, для подачи в цилиндр топлива. В качестве примера, который не носит ограничительного характера, показано, что цилиндр 30 содержит одну топливную форсунку 66, которую снабжают топливом от топливной системы 172. Показано, что топливная форсунка связана непосредственно с цилиндром 30 для непосредственного впрыска топлива пропорционально длительности импульса впрыска топлива (ИВТ), поступающего из контроллера 12 через электронный драйвер 68. Таким образом, топливная форсунка 66 осуществляет так называемый непосредственный впрыск (НВ) топлива в камеру 30 сгорания.

Следует понимать, что в альтернативном варианте осуществления форсунка 66 может производить впрыск топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Также следует понимать, что цилиндр 30 может принимать топливо от множества форсунок, например, множества форсунок впрыска во впускной канал, множества форсунок непосредственного впрыска или от комбинации указанных форсунок.

На фиг. 1 впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, содержащий дроссельную заслонку 64. В данном примере положение дроссельной заслонки 64 может быть изменено посредством контроллера 12 по сигналу, подаваемому на электродвигатель или привод дросселя 62, что принято называть электронным дроссельным управлением (ЭДУ). При таком способе дроссель 62 можно приводить в действие, чтобы изменять количество всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания наряду с другими цилиндрами двигателя. Информацию о положении дроссельной заслонки 64 можно передавать в контроллер 12 сигналом положения дросселя (ПД). Воздухозаборник 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (ДВК) для подачи в контроллер 12 соответствующих сигналов МРВ и ДВК.

Система 88 зажигания при определенных режимах работы может формировать искру зажигания в камере 30 сгорания при помощи свечи 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 12. Хотя на схеме изображены элементы искрового зажигания, в иных вариантах осуществления камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного воспламенения с подачей или без подачи искры зажигания.

Показано, что входной датчик 126 отработавших газов соединен с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. В качестве входного датчика 126 может выступать любой подходящий датчик, указывающий воздушно-топливное отношение отработавших газов, например, линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (УКОГ), узкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах с двумя состояниями (КОГ), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ), датчик оксидов азота, углеводорода или оксида углерода. Согласно одному варианту осуществления, входной датчик 126 отработавших газов представляет собой датчик УКОГ, выполненный с возможностью формирования выходного сигнала, например, сигнала напряжения, пропорционального объему кислорода, содержащегося в отработавших газах. Контроллер 12 использует данный выходной сигнал для определения воздушно-топливного отработавших газов.

Показано, что устройство 70 снижения токсичности отработавших газов расположено по ходу выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), выполненный с возможностью снижения содержания оксидов азота и окисления оксида углерода, а также несгоревших углеводородов. Согласно другим вариантам осуществления, устройство 70 может представлять собой уловитель оксидов азота, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или комбинацию указанных устройств.

Второй, выходной датчик 128 отработавших газов, как показано, связан с выпускным каналом 48 ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. В качестве выходного датчика 128 может выступать любой подходящий датчик, указывающий воздушно-топливное отношение отработавших газов, например, УКОГ, КОГ, НКОГ и т.п. Согласно одному варианту осуществления изобретения, выходной датчик 128 представляет собой датчик типа НКОГ, выполненный с возможностью указания относительного обогащения или обеднения отработавших газов после прохождения через катализатор. В сущности, датчик НКОГ может давать выходной сигнал в виде точки переключения, или сигнала напряжения в точке, в которой отработавший газ переходит из обедненного состояния в обогащенное состояние.

Кроме того, согласно раскрываемому варианту осуществления изобретения, система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может передавать требуемую долю отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 РОГ. Количество газов РОГ, передаваемых во впускной канал 42, можно изменять при помощи контроллера 12 посредством клапана 142 РОГ. Кроме того, в канале РОГ может быть установлен датчик 144 РОГ, который может обеспечивать индикацию одного или более из следующих параметров: давления, температуры и концентрации отработавшего газа. При некоторых условиях система РОГ может быть использована для регулирования температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания.

На фиг. 1 показан контроллер 12 в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода (ВВОД/ВЫВОД), электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере изображенную в виде постоянного запоминающего устройства 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, включая: сигнал МРВ от датчика 120 массового расхода воздуха; сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; сигнал положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал ДВК от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сформирован контроллером 12 на основе сигнала ПЗ.

Среда хранения в виде постоянного запоминающего устройства 106 может быть заполнена данными, которые может считывать компьютер, и которые представляют инструкции, исполняемые процессором 102 для осуществления рассматриваемых ниже способов, а также их вариантов, возможность которых предполагается, но которые конкретно не рассматриваются

Как говорилось выше, на фиг. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, причем каждый цилиндр может аналогичным образом содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, искровую свечу, и т.п.

На фиг. 2 изображена блок-схема, иллюстрирующая внутренний и внешний контуры регулирования с обратной связью для системы 200 контроля катализатора, реализуемая контроллером двигателя, таким как контроллер 12 в соответствии с настоящим изобретением. Система 200 контроля катализатора содержит универсальный датчик 230 содержания кислорода в отработавших газах (УКОГ), расположенный выше по потоку от трехкомпонентного каталитического нейтрализатора 235 (ТКН), и нагреваемый датчик 240 содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ), расположенный ниже по потоку от ТКН 235. Система 200 контроля катализатора регулирует воздушно-топливное отношение (ВТО), поддерживая ВТО в заданной точке (уставки) вблизи стехиометрического отношения, и осуществляет точную настройку указанного регулирования на основе отклонения напряжения НКОГ от заданной уставки напряжения. Регулятор 207 внутреннего контура использует входной датчик УКОГ для регулирования с обратной связью в широком диапазоне, в то время как регулятор 205 внешнего контура использует датчик НКОГ для регулирования в узком диапазоне.

Регулятор 207 внутреннего контура, представляющий собой пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор, осуществляет регулирование ВТО двигателя путем формирования соответствующей топливной команды (например, ИВТ). Суммирующий узел 222 объединяет топливную команду от регулятора 207 внутреннего контура с командами от регулятора 220 с прямой связью. Этот объединенный набор команд подают на топливные форсунки двигателя 227. Датчик 230 УКОГ обеспечивает сигнал обратной связи для регулятора 207 внутреннего контура, причем сигнал обратной связи от УКОГ пропорционален содержанию кислорода в отработавших газах или отработавших газах двигателя на участке между двигателем 227 и ТКН 235. Регулятор 205 внешнего контура формирует опорный сигнал УКОГ, подаваемый на регулятор 207 внутреннего контура. Опорный сигнал УКОГ объединяют с сигналом обратной связи УКОГ в узле 216. Сигнал ошибки или разностный сигнал, формируемый в узле 216, затем используется регулятором 207 внутреннего контура для коррекции топливной команды, так чтобы фактическое ВТО в двигателе 227 достигло требуемого ВТО. Датчик 240 НКОГ выдает сигнал обратной связи в регулятор 205 внешнего контура.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, регулятор 205 внешнего контура представляет собой пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор, в котором регулирующее действие по интегралу разделено на кратковременную и долговременную составляющие. В качестве регулятора 205 внешнего контура может выступать любой подходящий регулятор, содержащий функцию интегрирования. Кратковременное регулирующее действие по интегралу используют для обеспечения быстрой коррекции выходного опорного сигнала УКОГ посредством регулятора 205 внешнего контура. Выходной опорный сигнал ВТО УКОГ должен номинально находиться вблизи одного уровня, и отклоняться больше или меньше только при наличии нарушения в виде отклонения ВТО. В то же самое время долговременное регулирующее действие по интегралу используют для обеспечения медленной коррекции выходного опорного сигнала УКОГ посредством регулятора 205 внешнего контура. Данное корректирующее действие позволяет регулятору 205 внешнего контура поддерживать ограниченный мгновенный диапазон регулирования, чтобы соответствовать ограничениям по дорожным качествам, шуму, вибрации и резкости, и одновременно устранить постоянные или медленно меняющиеся возмущения, которые лежат за пределами мгновенного диапазона регулирования. Таким образом эффективно увеличивается общий диапазон регулирования по внешнему контуру.

Согласно одному варианту осуществления, составляющую медленной коррекции (СМК) формируют путем фильтрации выходного сигнала регулятора 205 внешнего контура посредством калибруемого фильтра нижних частот. Выходной сигнал СМК используют для пассивной или активной коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру. Это позволяет осуществлять контроль коррекции усредненного долговременного отклонения, если таковая применяется регулятором 205 внешнего контура. Обновление СМК отключают на калибруемый отрезок времени вслед за событием отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) и последующей регенерацией катализатора, так чтобы избежать неоправданной коррекции отклонения. Примеры подходов для обновления СМК, а также способов активной или пассивной коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру указанным образом будут рассмотрены ниже согласно фиг. 4 и 5. Согласно данному варианту осуществления, сочетание регулятора, ограниченного широким диапазоном, и фильтра нижних частот называется регулятором быстрого и медленного (БиМ) действия. Регулятор внешнего контура, содержащий калибруемый фильтр нижних частот, будет рассмотрен ниже согласно фиг. 3В.

Согласно другому варианту осуществления, регулятор 205 внешнего контура представляет собой модифицированный регулятор среднего диапазона (МРСД). МРСД формирует СМК, используя интегратор вместо фильтра нижних частот. Выходной сигнал СМК используют для коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру через равные интервалы заранее определенным образом, например, после каждого ездового цикла, по прошествии определенного времени, или в реальное время. Это позволяет осуществлять контроль коррекции усредненного долговременного отклонения, если таковая применяется регулятором 205 внешнего контура. Может быть установлен порог ухудшения, такой, какой при наличии коррекции долговременного отклонения указывает на нарушение, связанное с отклонением ВТО. Таким образом, может быть определено нарушение, выражающееся в отклонении ВТО, и может быть включена дополнительная логика, чтобы локализовать конкретное нарушение. Независимо от того, применена или нет дополнительная логика, регулятор 205 внешнего контура может активно подавлять отклонения ВТО за счет коррекции компенсации долговременного отклонения во внутреннем контуре.

Обновление СМК также отключают на калибруемый период времени вслед за ОТРЗ и последующей регенерацией катализатора, так чтобы избежать неоправданной коррекции отклонения. Обновление СМК и активная коррекция компенсации отклонения во внутреннем контуре указанным образом будет рассмотрена ниже согласно фиг. 5. Регулятор внешнего контура, представляющий собой модифицированный регулятор среднего диапазона (МРСД), будет рассмотрен ниже согласно фиг. 3В.

Фиг. 3А изображает блок-схему, иллюстрирующую типичный регулятор 300 среднего диапазона, построенный по схеме с двумя входами с составляющими быстрой и медленной коррекции. Быстрая составляющая представляет собой широкополосный управляющий сигнал для незамедлительной коррекции с обратной связью от датчика. Медленная составляющая представляет собой узкополосный управляющий сигнал, который отражает любое постоянное или медленно изменяющееся отклонение.

Согласно одному варианту осуществления, регулятор 310 представляет собой ПИ-регулятор. Согласно другим вариантам осуществления, регулятором 310 может быть любой подходящий регулятор, содержащий интегрирующую часть. Узел 303 формирует сигнал ошибки на основе разности между опорным сигналом y_ref и сигналом y обратной связи. Следует отметить, что опорный сигнал y_ref представляет собой сигнал прямой связи (упреждающий сигнал), в то время как сигнал y обратной связи получают измерением. Регулятор 310 получает сигнал ошибки из узла 303 и рассчитывает составляющую u₁ быстрой коррекции, представляющую собой скорректированный опорный сигнал. Составляющую u₁ быстрой коррекции подают на вход устройства 315. Составляющую u₁ быстрой коррекции также подают на вход узла 305, где вычисляют сигнал ошибки на основе составляющей u₁ быстрой коррекции и опорного сигнала u_1,ref. Сигнал ошибки из узла 305 подают на вход регулятора 320. Регулятор 320 фильтрует откорректированную составляющую быстрой коррекции и формирует составляющую u₂ медленной коррекции. Устройство 325 преобразует отфильтрованную команду u₂ в сигнал компенсации отклонения. В узле 330 сигнал компенсации отклонения от устройства 325 и выходной сигнал устройства 315 объединяются в сигнал y.

На фиг. 3В изображена блок-схема, иллюстрирующая модифицированный регулятор 350 для среднего диапазона, соответствующий настоящему изобретению. В отличие от традиционных систем управления для среднего диапазона, содержащих схему с двумя входами - медленным и быстрым, такую, как регулятор, изображенный на фиг. 3А, модифицированный регулятор 350 для среднего диапазона содержит один вход и две составляющие - медленную и быструю.

Согласно одному варианту осуществления, регулятор 360 представляет собой ПИ-регулятор. Согласно другим вариантам осуществления, регулятором 360 может быть любой подходящий регулятор, содержащий интегрирующую часть. Узел 355 формирует сигнал ошибки на основе разности между опорным сигналом y_ref и сигналом у обратной связи. Следует отметить, что опорный сигнал y_ref представляет собой сигнал прямой связи в виде напряжения датчика НКОГ, в то время как сигнал y обратной связи представляет собой измеренный сигнал напряжения НКОГ. Регулятор 360 принимает сигнал ошибки из узла 355 и рассчитывает составляющую u₁ быстрой коррекции, представляющую собой отрегулированный сигнал уставки обратной связи датчика УКОГ. Составляющая u₁ быстрой коррекции является входным сигналом для регулятора 365 и узла 370.

Согласно одному варианту осуществления, регулятор 365 представляет собой интегратор. Согласно другому варианту осуществления, регулятор 365 может представлять собой фильтр нижних частот. В обоих вариантах регулятор 365 фильтрует составляющую u₁ быстрой коррекции, чтобы получить составляющую u₂ медленной коррекции. Составляющую u₂ медленной коррекции объединяют с составляющей u₁ быстрой коррекции в узле 370. Полностью откорректированный сигнал из узла 370 подают на вход устройства 375, при этом устройство 375 представляет собой структуру контроля катализатора по фиг. 2 за исключением регулятора внешнего контура.

Следовательно, регулятор 350 представляет собой регулятор с обратной связью, который позволяет осуществлять либо пассивную, либо активную коррекцию с обратной связью. Способы для регулятора 350 будут рассмотрены ниже согласно фиг. 4 и 5. Практический результат применения регулятора 350 будет рассмотрен ниже согласно фиг. 6 и 7.

После контроля усредненного долговременного регулирующего действия регулятора ПИ-типа внешнего контура, результирующий сигнал может быть использован одним из двух способов. Согласно одному варианту, способ для использования результирующего сигнала представляет собой пассивную коррекцию с обратной связью, то есть, производят пассивный контроль долговременного регулирующего действия регулятора внешнего контура. В конце цикла (например, в определенное время, когда отключается зажигание в транспортном средстве, и т.п.) результирующая, пассивно контролируемая выходная величина u_filt используется для обновления компенсации отклонения (bias_corr) по внутреннему контуру, которая остается постоянной на протяжении цикла. Согласно другому варианту, может быть применен способ коррекции отклонения с активной обратной связью. В таком варианте фильтр нижних частот (или в некоторых конструкциях - интегратор) контролирует долговременное регулирующее действие регулятора внешнего контура, при этом суммарный регулирующий выходной сигнал u_tot рассчитывают как сумму регулирующего действия и по внешнему контуру и выходного сигнала u_filt СМК. В обоих вариантах - активном и пассивном - корректирующее действие позволяет увеличить общую эффективность регулирования по внешнему контуру, и, следовательно, поддерживать приемлемые границы работы, чтобы соответствовать требованиям по дорожным качествам транспортного средства, и одновременно устранить постоянные или медленно меняющиеся возмущения за пределами текущего диапазона регулирования. Во всех вариантах осуществления СМК может быть применена либо к опорному сигналу регулятора внутреннего контура, либо непосредственно к самому результату измерения сигнала датчика обратной связи УКОГ, так как результирующий суммарный сигнал для регулятора 207 внутреннего контура будет один и тот же, как показано в узле 216 суммирования на фиг. 2.

Фиг. 4 изображает высокоуровневую блок-схему примера способа 400 пассивной обратной связи, в котором используется БиМ регулятор внешнего контура для выработки коррекции отклонения по внешнему контуру. Способ 400 может быть реализован с БиМ регулятором внешнего контура, как это было рассмотрено выше согласно фиг. 3В.

Способ 400 начинает работу на шаге 405. На шаге 405 производят проверку, имеет ли место событие отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ). После события ОТРЗ контроль катализатора обязательно отклоняют в сторону обогащения, чтобы произвести регенерацию катализатора из состояния насыщения кислородом. Чтобы не дать данному эффекту отклонения в сторону обогащения повлиять на сигнал СМК, долговременное регулирующее действие должно быть исключено из контроля на определенный промежуток T_sp времени после события ОТРЗ. С этой целью, когда происходит событие ОТРЗ, включают накапливающий таймер, и сбрасывают только в начале следующего события ОТРЗ. Следовательно, если событие ОТРЗ не обнаружено, то способ 400 переходит к шагу 410. На шаге 410 показание таймера получает приращение. Если событие ОТРЗ обнаружено, то способ 400 переходит к шагу 415. На шаге 415 таймер сбрасывают. На шаге 420 получают выходное показание таймера.

Затем способ 400 переходит к шагу 425. На шаге 425 производят сравнение показания таймера с калибруемой уставкой T_sp таймера, и производят оценивание состояния регулятора. Если показание таймера больше уставки T_sp таймера или регулирование по внешнему контуру отключено, то способ 400 переходит к шагу 430. На шаге 430 производят обновление фильтрованного выходного сигнала u_filt путем фильтрации регулирующего действия и по внешнему контуру фильтром нижних частот первого порядка с постоянной времени t_c, u_filt = rolav_tc(u, t_c). Однако, если показание таймера меньше уставки или равно уставке T_sp таймера, и регулирование по внешнему контуру не отключено, то способ 400 переходит к шагу 435. На шаге 435 фильтрованный выходной сигнал остается тем же самым; то есть u_filt(k+1) = u_filt(k). После любого из этих случаев фильтрованный выходной сигнал u_filt является выходным сигналом на шаге 440.

На шаге 445 способ 400 производит проверку, произошло ли окончание цикла зажигания. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ 400 может в качестве альтернативы содержать проверку, произошло ли окончание определенного цикла, например, указанный цикл может представлять собой калибруемый период времени. Если цикл зажигания еще не закончен, то способ 400 переходит к шагу 450. На шаге 450 коррекция компенсации отклонения может быть установлена на свое предыдущее значение, например, bias_corr(k+1) = bias_corr(k). Тогда данная величина компенсации отклонения может представлять выходную величину на шаге 465, и способ 400 может затем завершить свою работу. Однако если имело место окончание цикла зажигания, то способ 400 переходит к шагу 455. На шаге 455 может быть произведено обновление величины bias_corr компенсации отклонения путем сложения отфильтрованной величины u_filt с предыдущей величиной компенсации отклонения, например, bias_corr(k+1) = bias_corr(k)+u_filt. После данного обновления величины компенсации отклонения способ 400 переходит к шагу 460. На шаге 460 состояния фильтра нижних частот обнуляют для следующего цикла, u_filt=0. Затем величину компенсации отклонения получают в качестве выходной величины на шаге 465. Согласно некоторым вариантам осуществления, затем может быть произведено сравнение величины компенсации отклонения с порогом ухудшения. Если величина компенсации отклонения больше порога ухудшения, то контроллер 212 может указать на факт ухудшения параметров двигательной системы. Контроллер 212 может не указывать на факт ухудшения параметров двигательной системы, пока величина компенсации отклонения не будет превышать порог ухудшения на протяжении заданного периода времени. Затем способ 400 может завершить свою работу.

На фиг. 5 изображена блок схема высокого уровня примера способа 500 активной обратной связи, в котором используется либо БиМ регулирование или модифицированное регулирование в среднем диапазоне для формирования коррекции отклонения по внешнему контуру. Способ 500 может быть осуществлен в контуре с обратной связью либо с фильтром нижних частот, либо с интегратором, чтобы сформировать СМК, как это было рассмотрено согласно фиг. 3В.

Способ 500 начинается на шаге 505. На шаге 505 производится проверка, имеет ли место событие отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ). Если событие ОТРЗ не произошло, то способ 500 переходит к шагу 510. На шаге 510 содержимое таймера получает приращение. Если событие ОТРЗ произошло, то способ 500 переходит к шагу 515. На шаге 515 таймер сбрасывают. На шаге 520 получают показание таймера. Затем способ 500 переходит к шагу 525.

На шаге 525 производят сравнение показания таймера с калибруемой уставкой T_sp таймера, и производят оценивание состояния регулятора внешнего контура. Если показание таймера больше уставки T_sp таймера или регулятор внешнего контура отключен, то способ 500 переходит к шагу 530. На шаге 530, если регулятор внешнего контура является БиМ-регулятором, то производят обновление выходного сигнала u_filt СМК путем фильтрации регулирующего действия и по внешнему контуру фильтром нижних частот первого порядка с калибруемой постоянной времени t_c, u_filt = rolav_tc(u, t_c). Если регулятор внешнего контура является МРСД, то производят обновление выходного сигнала u_filt СМК путем фильтрации регулирующего действия и по внешнему контуру посредством интегратора, Отфильтрованный выходной сигнал u_filt затем получают на шаге 540. Если показание таймера меньше уставки или равно уставке T_sp таймера, и регулятор внешнего контура не отключен, то способ 500 переходит к шагу 535. На шаге 535 фильтрованный выходной сигнал остается тем же самым; то есть u_filt(k+1) = u_filt(k). Отфильтрованный выходной сигнал u_filt затем получают на шаге 540. Затем способ 500 переходит к шагу 545.

На шаге 545 способ 500 включает формирование суммарного регулирующего выходного сигнала u_tot путем сложения выходного сигнала u_filt СМК и сигнала u регулирования по внешнему контуру. Таким образом, производят активный контроль долговременного регулирующего действия регулятора внешнего контура. Затем способ 500 переходит к шагу 550.

На шаге 550 способа 500 производят проверку, произошло ли окончание цикла зажигания. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ 500 может в качестве альтернативы содержать проверку, произошло ли окончание определенного цикла, например, указанный цикл может представлять собой калибруемый период времени. Если цикл зажигания еще не закончен, то способ 500 переходит к шагу 555. На шаге 555 коррекция компенсации отклонения может быть установлена на свое предыдущее значение, например, bias_corr(k+1) = bias_corr(k). Тогда данная величина компенсации отклонения может быть получена на шаге 570, и способ 500 может затем завершить свою работу. Однако если имело место окончание цикла зажигания, то способ 500 переходит к шагу 560. На шаге 560 может быть произведено обновление величины bias_corr компенсации отклонения путем сложения отфильтрованной величины u_filt с предыдущей величиной компенсации отклонения. В тех вариантах осуществления, в которых для контроля долговременного регулирующего действия, например, используют интегратор, величина коррекции компенсации отклонения bias_corr(k+1) = bias_corr(k)+u_filt. Однако, в тех вариантах осуществления, в которых для контроля долговременного регулирующего действия используют фильтр нижних частот, величина коррекции компенсации отклонения bias_corr(k+1) = bias_corr(k)+2u_filt. Величину коррекции компенсации отклонения bias corr обновляют посредством удвоенной выходной величины, из-за того, что когда в ПИ-регуляторе 360 с обратной связью применяют фильтр нижних частот, результирующее установленное отклонение составляет только половину истинной величины компенсации возмущения. После данного обновления компенсации отклонения способ 500 переходит к шагу 565. На шаге 565 производят обнуление состояний СМК для следующего цикла, u_filt=0. Величину компенсации отклонения затем получают на шаге 570. Согласно некоторым вариантам осуществления, затем может быть произведено сравнение величины компенсации отклонения с порогом ухудшения. Если величина компенсации отклонения больше порога ухудшения, то контроллер 212 может указать на факт ухудшения параметров двигательной системы. Контроллер 212 может не указывать на факт ухудшения параметров двигательной системы, пока величина компенсации отклонения не будет превышать порог ухудшения на протяжении заданного периода времени. Наконец способ 500 может завершить свою работу.

На фиг. 6 изображены графики 600, иллюстрирующие регулирующее действие по внешнему контуру для примера способа пассивной обратной связи, при котором используется БиМ-регулирование для формирования коррекции отклонения по внутреннему контуру в соответствии с настоящим изобретением. Ездовой цикл для федерального метода определения токсичности двигателя, в частности, FTP75 показан для УКОГ в виде шести графиков нарушения типа задержки перехода от богатой к бедной смеси величиной 500 мс. В данном случае используют способ коррекции отклонения с пассивной обратной связью с БиМ-регулированием, что было рассмотрено ранее согласно фиг. 4.

Кривая 610 изображает график быстрой части действия u регулятора внешнего контура в функции времени. Действие u регулятора внешнего контура соответствует составляющей u₁ коррекции, ограниченной широким диапазоном действия (ОШДД), рассмотренной ранее согласно фиг. 3В. Кривая 620 изображает график отфильтрованного регулирующего действия u_filt по внешнему контуру в функции времени. Отфильтрованный выходной сигнал u_filt соответствует составляющей u₂ медленной коррекции, рассмотренной ранее согласно фиг. 3В. Кривая 630 изображает график компенсации bias_corr отклонения в функции времени. Кривая 640 изображает график обновленной составляющей u_filt + bias_corr медленной коррекции в функции времени.

Изначально сигнал bias_corr установлен в нуль, а u_filt рассчитывают из долговременного среднего быстрой части регулирующего действия по внешнему контуру. Когда производят выключение транспортного средства в момент времени около 1400 с, конечную записанную величину u_filt используют для обновления bias_corr, т.е. bias_corr(k+1) = bias_corr(k) + u_filt = u_filt = 0.011. После этого обновления производят обнуление u_filt для следующего цикла. Во время второго ездового цикла обновленная величина bias_corr помогает частично компенсировать отклонение показаний датчика УКОГ, что приводит к тому, что будет получена меньшая величина u_filt, поскольку быстрая часть регулятора внешнего контура не требует столь большого отклонения в сторону обогащения, чтобы скорректировать нарушение, состоящее в обеднении. В конце второго ездового цикла bias_corr снова обновляют от конечной найденной величины u_filt, что приводит к общему отклонению 1,5% в сторону обогащения. Наконец величину u_filt снова обнуляют для следующего цикла.

На фиг. 7 изображены графики 700, иллюстрирующие регулирующее действие по внешнему контуру для примера способа коррекции с активной обратной связью, при котором используют БиМ-регулирование для формирования коррекции отклонения по внутреннему контуру в соответствии с настоящим изобретением. В данном примере испытательный цикл проведен для УКОГ и представлен в виде шести графиков нарушения типа задержки перехода от богатой к бедной смеси величиной 800 мс. В данном случае используют способ коррекции отклонения с активной обратной связью с БиМ-регулированием, что было рассмотрено ранее согласно фиг. 5.

Кривая 710 изображает график действия u регулятора внешнего контура в функции времени. Действие u регулятора внешнего контура соответствует составляющей u₁ коррекции, ограниченной широким диапазоном действия (ОШДД), рассмотренной ранее согласно фиг. 3В. Кривая 720 изображает график отфильтрованного регулирующего действия u_filt по внешнему контуру в функции времени. Отфильтрованный выходной сигнал u_filt соответствует составляющей u₂ медленной коррекции, рассмотренной ранее согласно фиг. 3В. Кривая 730 изображает график компенсации bias_corr отклонения в функции времени. Кривая 740 изображает график обновленной составляющей u_filt + bias_corr медленной коррекции в функции времени.

Изначально сигнал bias_corr установлен в нуль, а u_filt рассчитывают из долговременного среднего регулирующего действия по внешнему контуру, которое ограничивают на уровне ±1,5%. Когда производят выключение транспортного средства в момент времени около 700 с, конечную записанную величину u_filt используют для обновления bias_corr, т.е. bias_corr(k+1) = bias_corr(k) + 2u_filt = 0.0176. После этого обновления производят обнуление u_filt для следующего цикла. Во время второго ездового цикла обновленная величина bias_corr помогает компенсировать отклонение показаний датчика УКОГ, и в конечном счете, регулирующего действия по внешнему контуру. Это можно наблюдать, если сравнить сигнал быстрой коррекции на кривой 710 до и после обновления bias_corr (т.е. слева и справа от отметки времени 800 с), где после обновления сигнал и более центрирован и не приближается так часто к границам действия. Таким образом, мгновенное регулирующее действие по внешнему контуру может оставаться ограниченным на уровне ±1,5%, чтобы удовлетворить требованиям по дорожным качествам транспортного средства, и одновременно поддерживать долговременное отклонение, чтобы корректировать состояние нарушения. Следует отметить, что регулирующее действие, необходимое для устранения данного нарушения, выражающегося в задержке 800 мс перехода от богатой к бедной смеси, больше, чем мгновенный диапазон действия регулятора внешнего контура, и, следовательно, величина u_filt необходима для поддержания регулирования без отклонения, и одновременного удовлетворения требований по дорожным качествам транспортного средства.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, способ для двигательной системы содержит: формирование сигнала коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ на основе медленной и быстрой временных составляющих внутри внешнего контура системы контроля катализатора; формирование сигнала коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру на основе медленной временной составляющей; и индикацию ухудшения параметров двигательной системы на основе сравнения коррекции компенсации отклонения и порога ухудшения. В способе используют датчик НКОГ внешнего контура и пропорционально-интегральный регулятор, а также способ содержит коррекцию воздушно-топливного отношения на основе коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ. Формирование сигнала коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ с использованием медленной и быстрой временных составляющих содержит суммирование быстрой временной составляющей и медленной временной составляющей.

Согласно одному примеру, формирование быстрой и медленной временных составляющих заключается в формировании первой ошибки на основе разности между опорным сигналом датчика НКОГ и сигналом датчика НКОГ, формировании быстрой временной составляющей на основе указанной первой ошибки, и формировании медленной временной составляющий путем фильтрации быстрой составляющей. Согласно одному примеру, фильтрация быстрой составляющей осуществляют посредством фильтра нижних частот.

Согласно другому примеру, коррекцию компенсации отклонения по внутреннему контуру определяют на основе величины медленной временной составляющей. В конце цикла зажигания величину медленной временной составляющей суммируют с сигналом коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру. Сигнал коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру применяют к коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ в качестве компенсации отклонения в ответ на окончание цикла зажигания.

Согласно еще одному примеру, способ также содержит отключение формирования коррекции на основе медленной составляющей в ответ на событие ОТРЗ на заранее определенный период времени. Согласно одному примеру, таким заранее определенным периодом времени является цикл зажигания.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, способ управления двигателем внутреннего сгорания, содержащего входной датчик отработавших газов, расположенный выше по потоку относительно катализатора и выходной датчик отработавших газов, расположенный ниже по потоку относительно катализатора, содержит: формирование сигнала коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов на основе сигнала обратной связи выходного датчика отработавших газов; контроль коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов для постоянного или медленно меняющегося отклонения; формирование сигнала коррекции компенсации отклонения в ответ на постоянное или медленно меняющееся отклонение; и коррекция сигнала обратной связи выходного датчика отработавших газов посредством коррекции компенсации отклонения в ответ на временное событие.

Согласно одному примеру, входным датчиком отработавших газов является универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах, а выходным датчиком отработавших газов является нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах.

Согласно другому примеру, коррекция уставки обратной связи входного датчика отработавших газов содержит быструю составляющую и медленную составляющую. В данном примере контроль коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов для постоянного или медленно меняющегося отклонения содержит фильтрацию быстрой составляющей. Кроме того, фильтрацию быстрой составляющей коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов осуществляют посредством интегратора.

Способ также содержит отключение формирования коррекции компенсации отклонения в ответ на событие ОТРЗ на заданный период времени.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, система для управления двигателем внутреннего сгорания содержит: первый датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный ниже по потоку относительно двигателя; катализатор, расположенный ниже по потоку относительно первого датчика отработавших газов; второй датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный ниже по потоку относительно катализатора; и контроллер, связанный с первым и вторым датчиками содержания кислорода в отработавших газах, причем контроллер содержит внутренний контур регулирования с обратной связью для регулирования воздушно-топливного отношения двигателя, при этом обратная связь обеспечена посредством первого датчика содержания кислорода в отработавших газах, и внешний контур регулирования с обратной связью, который выполнен с возможностью модификации опорного сигнала воздушно-топливного отношения, подаваемого на внутренний контур регулирования с обратной связью, исходя из сигнала обратной связи от второго датчика содержания кислорода в отработавших газах, причем контроллер выполнен с возможностью контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения во времени для постоянного или медленно меняющегося отклонения и коррекции опорного сигнала воздушно-топливного отношения в ответ на постоянное или медленно меняющееся отклонение; при этом контроллер выполнен с возможностью отключения контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения на заданный период времени в ответ на событие ОТРЗ. Согласно одному примеру, входным датчиком отработавших газов является универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах, а выходным датчиком отработавших газов является нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах.

Согласно одному примеру, для контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения контроллер использует фильтр нижних частот. Согласно другому примеру, для контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения контроллер использует интегратор.

Согласно еще одному примеру, внешний контур регулирования с обратной связью содержит модифицированный регулятор среднего диапазона.

Следует отметить, что включенные в описание алгоритмы управления и измерения могут быть использованы с различными схемами двигателей и/или систем автомобиля. Раскрытые выше способы управления и программы можно хранить в виде исполняемых инструкций в постоянном запоминающем устройстве. Рассмотренные выше конкретные алгоритмы могут представлять один или более способов обработки, которые инициируются событием, прерыванием, являются многозадачными, многопотоковыми, и т.п. Как таковые, различные действия, операции или функции можно выполнять в той последовательности, какая указана на схеме, но можно выполнять и параллельно или в некоторых случаях опускать. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для реализации отличительных признаков и преимуществ рассмотренных вариантов осуществления, но приведен в целях упрощения описания. Одно или более из изображенных действий или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять код, записываемый в постоянное запоминающее устройство машиночитаемой среды хранения данных в системе управления двигателем.

Следует понимать, что рассмотренные в описании конструкции и алгоритмы по сути являются примерами, и приведенные конкретные варианты осуществления нельзя рассматривать как примеры, ограничивающие идею изобретения, ввиду возможности многочисленных модификаций. Например, вышеописанная технология может быть применена в двигателях со схемами V-6, I-4, I-6, V-12, двигателях с 4 оппозитными цилиндрами и в двигателях иных типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя весь объем новых и неочевидных комбинаций и сочетаний различных систем и конструкций, а также другие отличия, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

Пункты нижеприведенной формулы изобретения конкретно указывают на определенные комбинации и подчиненные комбинации отличительных признаков, которые считаются новыми и неочевидными. Эти пункты могут относиться к «одному» элементу или «первому» элементу, или эквивалентному элементу. Следует понимать, что такие пункты содержат включение одного или более указанных элементов, не требуя при этом и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подчиненные комбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу изобретения путем изменения пунктов настоящей формулы или путем представления новых пунктов формулы изобретения в рамках данной или родственной заявки. Такие пункты формулы изобретения также считаются включенными в предмет настоящего изобретения независимо от того, являются они более широкими, более узкими, равными или отличающимися в отношении границ идеи изобретения, установленных исходной формулой изобретения.

1. Способ управления двигателем внутреннего сгорания, содержащий:

формирование сигнала коррекции уставки обратной связи универсального датчика содержания кислорода в отработавших газах (УКОГ) на основе медленной, представляющей собой узкополосный управляющий сигнал, отражающий любое постоянное или медленно изменяющееся отклонение, и быстрой, представляющей собой широкополосный управляющий сигнал для незамедлительной коррекции с обратной связью от датчика, временных составляющих во внешнем контуре системы контроля катализатора, формирование сигнала коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру на основе медленной временной составляющей и

индикацию ухудшения параметров двигательной системы на основе сравнения сигнала коррекции компенсации отклонения и порога ухудшения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержит использование нагреваемого датчика содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ) внешнего контура и пропорционально-интегрального регулятора и также содержит коррекцию воздушно-топливного отношения на основе коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит:

формирование сигнала ошибки на основе разности между опорным сигналом датчика НКОГ и сигналом датчика НКОГ,

формирование быстрой временной составляющей на основе указанного сигнала ошибки и

формирование медленной временной составляющей путем фильтрации быстрой составляющей.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют посредством фильтра нижних частот.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коррекцию компенсации отклонения по внутреннему контуру определяют на основе величины медленной временной составляющей.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в конце цикла зажигания величину медленной временной составляющей суммируют с величиной коррекции компенсации отклонения по внутреннему контуру.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование сигнала коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ с использованием быстрой и медленной временных составляющих содержит суммирование быстрой временной составляющей и медленной временной составляющей.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коррекцию компенсации отклонения по внутреннему контуру применяют к коррекции уставки обратной связи датчика УКОГ в качестве компенсации отклонения в ответ на окончание цикла зажигания.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит отключение формирования сигнала коррекции с использованием медленной временной составляющей в ответ на событие отсечки топлива в режиме замедления на заданный период времени.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанным заданным периодом времени является цикл зажигания.

11. Способ управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим входной датчик отработавших газов, расположенный выше по потоку относительно катализатора, и выходной датчик отработавших газов, расположенный ниже по потоку относительно катализатора, содержащий:

формирование сигнала коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов на основе сигнала обратной связи выходного датчика отработавших газов;

контроль коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов для постоянного или медленно меняющегося отклонения;

формирование сигнала коррекции компенсации отклонения в ответ на постоянное или медленно меняющееся отклонение и

коррекцию сигнала обратной связи выходного датчика отработавших газов посредством коррекции компенсации отклонения в ответ на временное событие.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что входным датчиком отработавших газов является универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах, а выходным датчиком отработавших газов является нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что коррекция уставки обратной связи входного датчика отработавших газов содержит быструю составляющую и медленную составляющую, при этом контроль коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов для постоянного или медленно меняющегося отклонения содержит фильтрацию быстрой составляющей.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что фильтрацию быстрой составляющей коррекции уставки обратной связи входного датчика отработавших газов осуществляют посредством интегратора.

15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит отключение формирования сигнала коррекции компенсации отклонения в ответ на событие отсечки топлива в режиме замедления на заданный период времени.

16. Система для управления двигателем внутреннего сгорания, содержащая:

первый датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный ниже по потоку относительно двигателя;

катализатор, расположенный ниже по потоку относительно первого датчика отработавших газов;

второй датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный ниже по потоку относительно катализатора; и

контроллер, связанный с первым и вторым датчиками содержания кислорода в отработавших газах, причем контроллер содержит внутренний контур регулирования с обратной связью для регулирования воздушно-топливного отношения двигателя, при этом обратная связь обеспечена посредством первого датчика содержания кислорода в отработавших газах, и внешний контур регулирования с обратной связью, выполненный с возможностью модификации опорного сигнала воздушно-топливного отношения, подаваемого на внутренний контур регулирования с обратной связью, исходя из сигнала обратной связи от второго датчика содержания кислорода в отработавших газах, причем контроллер выполнен с возможностью контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения во времени для постоянного или медленно меняющегося отклонения и коррекции опорного сигнала воздушно-топливного отношения в ответ на постоянное или медленно меняющееся отклонение; при этом контроллер выполнен с возможностью отключения контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения на заданный период времени в ответ на событие отсечки топлива в режиме замедления.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что входным датчиком отработавших газов является универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах, а выходным датчиком отработавших газов является нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах.

18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью использования фильтра нижних частот для контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения.

19. Система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью использования интегратора для контроля опорного сигнала воздушно-топливного отношения.

20. Система по п. 16, отличающаяся тем, что внешний контур регулирования с обратной связью содержит модифицированный регулятор среднего диапазона.