Способ (варианты) и система для обнаружения дисбаланса между цилиндрами двигателя
Представлены способы и системы для обнаружения дисбалансов воздушно-топливного отношения по всем цилиндрам двигателя. В одном из примеров способ (или система) может содержать индикацию дисбаланса цилиндра на основании каждого из следующего: воздушно-топливного отношения в отработавших газах, давления в выпускном коллекторе и крутящего момента цилиндра, взвешенных с доверительным коэффициентом, и доверительный коэффициент определяется на основании режимов эксплуатации. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Данное изобретение относится большей частью к способам и системам для определения дисбаланса крутящего момента между цилиндрами в двигателе внутреннего сгорания автомобиля.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Соблюдение норм по выбросам двигателя требует обнаружения дисбаланса воздушно-топливного отношения (ВТО) во всех цилиндрах двигателя. Дисбаланс ВТО между цилиндрами может происходить, когда ВТО в одном или более цилиндрах отличается от других цилиндров из-за таких проблем, как утечка во впускном коллекторе, ошибки топливных инжекторов, ошибки рециркуляции отработавших газов, и проблемы с подачей потока топлива. Кроме ухудшения выбросов, дисбаланс между цилиндрами может привести к ошибкам крутящего момента, которые уменьшают характеристики двигателя и дорожные качества автомобиля.
Один из примерных подходов для обнаружения дисбаланса ВТО между цилиндрами показана Бером и соавторами в патенте США номер 7802563. В этом документе, дисбаланс ВТО идентифицируется на основании сигнала датчика УДКОГ в отработавших газах на частотах, равных или выше частоты воспламенения в цилиндрах, при выбранных режимах эксплуатации. В частности, когда автомобиль не находится в переходном режиме эксплуатации двигателя, дисбаланс идентифицируется если интегральное значение высокочастотных дифференциальных сигналов, обнаруженных датчиком УДКОГ выше, чем пороговое значение. Другие подходы для обнаружения дисбаланса ВТО содержат обнаружение дисбаланса ВТО на основании давления в выпускном коллекторе. Тем не менее, авторы настоящего изобретения осознают потенциальные проблемы, связанные с такими способами. В качестве одного из примеров, при использовании датчиков кислорода в отработавших газах, как и в подходе Бера, могут быть условия, когда дисбаланс между цилиндрами не обнаруживается из-за недостаточного перемешивания отработавших газов в месте установки датчика кислорода в отработавших газах. Кроме того, датчик кислорода в отработавших газах может быть не в состоянии надежно обнаружить дисбаланс между цилиндрами во время холодного запуска двигателя из-за недостаточного прогрева датчика кислорода в отработавших газах. В качестве другого примера, при использовании давления в выпускном коллекторе для обнаружения дисбаланса ВТО, это обнаружение может зависеть от расстояния между датчиком давления и цилиндром. С увеличением расстояния, отработавшие газы из других цилиндров, скорее всего, будут смешиваться с отработавшими газами из оцениваемого цилиндра. Другими словами, надежность любого данного подхода может изменяться в зависимости от режимов эксплуатации. Таким образом, если впрыск топлива или воздуха регулируется в соответствии с индикацией дисбаланса ВТО при условиях, когда выходной сигнал датчика ненадежен, могут возникнуть дополнительные проблемы с ВТО и крутящим моментом.
В одном из примеров, вышеизложенные проблемы могут быть, по меньшей мере, частично решены с помощью способа, который содержит индикацию межцилиндрового дисбаланса на основании каждого из следующего: воздушно-топливного отношения в отработавших газах, оцениваемого датчиком кислорода в отработавших газах, давления в выпускном коллекторе, оцениваемого датчиком давления, и крутящего момента отдельного цилиндра, оцениваемого датчиком крутящего момента коленчатого вала. Таким образом, дисбаланс между цилиндрами может быть более надежно идентифицирован в более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя на заданном ездовом цикле.
В качестве одного из примеров, каждое из следующего: ВТО в отработавших газах, давление в выпускном коллекторе, и крутящий момент отдельного цилиндра могут быть оценены при различных режимах эксплуатации на заданном ездовом цикле. Дисбаланс между цилиндрами может быть идентифицирован путем взвешивания с доверительным коэффициентом каждого из следующего: оцениваемого ВТО в отработавших газах, оцениваемого давления в выпускном коллекторе, и оцениваемого крутящего момента коленчатого вала. Доверительный коэффициент может быть отрегулирован на основании типа оценки и режима эксплуатации, при котором производился данный тип оценки. Например, доверительный коэффициент оценки дисбаланса на основании выходного сигнала датчика кислорода в отработавших газах может быть уменьшен при режимах, когда перемешивание отработавших газов понижено, и увеличен при режимах с повышенным перемешиванием отработавших газов. Доверительный коэффициент оценки ВТО на основании выходного сигнала датчика давления может быть уменьшен, когда расстояние между датчиком давления и выпускным клапаном цилиндра больше порогового значения, и увеличен, если это расстояние меньше данного порогового значения. Подобным образом, доверительный коэффициент оценки дисбаланса на основании выходного сигнала датчика крутящего момента коленчатого вала может быть увеличен при холодном запуске и уменьшен при эксплуатации в установившемся режиме. В результате, оценка дисбаланса по цилиндрам, проведенная во время ездового цикла при менее надежных режимах может весить меньше, в то время как оценка дисбаланса по цилиндрам во время ездового цикла при более надежных режимах может весить больше. Таким образом, данный способ позволяет преодолеть недостатки любого из взятых по отдельности оценочных подходов, повышая общую точность и достоверность оценки дисбаланса цилиндров.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано схематическое изображение примерной системы двигателя.
На фиг. 2А и фиг. 2В показаны схематические изображения лазерного датчика крутящего момента коленчатого вала и магнитного датчика крутящего момента коленчатого вала.
На фиг. 3 показана высокоуровневая блок-схема примерного способа для идентификации дисбаланса между цилиндрами.
На фиг. 4 показана высокоуровневая блок-схема альтернативного примерного способа для идентификации дисбаланса между цилиндрами.
На фиг. 5 показан примерный способ для интрузивной идентификации дисбаланса между цилиндрами.
На фиг. 6 показан примерный способ для оценки крутящего момента отдельного цилиндра с использованием лазерного или магнитного датчика крутящего момента коленчатого вала.
Осуществление изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам для идентификации дисбаланса между цилиндрами в автомобиле. На фиг. 1 показано схематическое изображение одного цилиндра в системе многоцилиндрового двигателя. Система двигателя может содержать датчик кислорода в отработавших газов для измерения ВТО в отработавших газах, датчик давления для измерения давления в выпускном коллекторе, и датчик крутящего момента коленчатого вала для измерения крутящего момента отдельного цилиндра. Датчик крутящего момента коленчатого вала, использующий лазеры, и датчик крутящего момента коленчатого вала, использующий технологию твердотельных магнитных преобразователей (hard-drive magnetic pickup technology), показаны на фиг. 2А и фиг. 2В, соответственно. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющей программы, такой как примерные программы на фигурах 3-4, для идентификации дисбаланса между цилиндрами на основании измеренных данных. Эти программы могут содержать пассивные и интрузивные способы диагностики дисбаланса, как показано на фигурах 5-6. Взвешивание данных, полученных по-разному от разных датчиков, на основании режимов эксплуатации, при которых эти данные были измерены, улучшает достоверность оценок дисбаланса цилиндров.
На фиг. 1 изображена схематическая диаграмма, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя, который может содержаться в силовой установке автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, содержащей контроллер 12, и с вводом от водителя 132 автомобиля через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации сигнала, пропорционального положению педали (ПП). Камера 30 сгорания (то есть, цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным внутри. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется в вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с по меньшей мере одним приводным колесом автомобиля через промежуточную систему силовой передачи. Коленчатый вал 40 может также быть соединен со стартером через маховик для обеспечения запуска двигателя 10. Кроме того, датчик крутящего момента коленчатого вала может быть соединен с коленчатым валом 40 для контроля крутящего момента двигателя. В одном из примерных вариантов осуществления, этот датчик крутящего момента может быть лазерным датчиком крутящего момента (как показано на фиг. 2А) или магнитным датчиком крутящего момента (как показано на фиг. 2В). Также могут использоваться и другие датчики крутящего момента. Как разъяснено на фигурах 3-4, контроллер двигателя может получать дисбаланс крутящего момента по цилиндрам на основании взвешенного выходного сигнала датчика крутящего момента.
Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух из впускного коллектора 42 и может выпускать выделяющиеся при горении газы через выпускной коллектор 48. Впускной коллектор 42 и выпускной коллектор 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны 52 и выпускные клапаны 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или еще два выпускных клапана. В этом примере, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут регулироваться кулачковым приводом через один или более кулачков и могут использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ), и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которые могут работать с помощью контроллера для изменения работы клапана. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может быть определено датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут регулироваться электроприводом клапанов. Например, цилиндр 30 может альтернативно содержать впускной клапан, регулируемый через электропривод клапанов, и выпускной клапан, регулируемый через кулачковый привод, содержащий системы ППК и/или ИФКР.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или более топливных инжекторов для снабжения топливом. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 30 показан содержащим один топливный инжектор 66, который снабжается топливом из топливной системы 172. Топливный инжектор 66 показан соединенным непосредственно с цилиндром 30 для прямого впрыска топлива туда пропорционально ширине импульса впрыска топлива ШИВТ, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 68. Таким образом, топливный инжектор 66 обеспечивает то, что известно, как прямой впрыск (далее также именуемый как «ПВ») топлива в цилиндр 30 сгорания.
Следует понимать, что в альтернативном варианте осуществления, инжектор 66 может быть инжектором распределенного впрыска, подающим топливо во впускное окно выше по потоку от цилиндра 30. Следует также понимать, что цилиндр 30 может принимать топливо из множества инжекторов, такого как множество инжекторов распределенного впрыска, множество инжекторов прямого впрыска, или их комбинация из них.
Продолжим рассматривать фиг. 1, где впускной канал 42 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В данном конкретном примере, угол поворота дроссельной заслонки 64 может изменяться контроллером 12 через сигнал, подаваемый на электрический двигатель или привод, содержащийся в дросселе 62, конфигурацию, которая обычно упоминается как электронный привод дросселя (ЭПД). Таким образом, дроссель 62 может работать так, чтобы изменять впускной воздух, подаваемый в камеру 30 сгорания среди других цилиндров двигателя. Угол поворота дроссельной заслонки 64 может предоставляться контроллеру с помощью сигнала положения дросселя ПД. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для предоставления контроллеру 12 соответствующих сигналов МРВ и ДВК.
Система 88 зажигания может предоставлять искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания 03 от контроллера 12 при отдельных режимах эксплуатации. Хотя и показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения сжатием, с искрой зажигания или без искры зажигания.
Датчик давления 124 может быть соединен с выпускным каналом 49 ниже по потоку от выпускного клапана 54 и выше по потоку от устройства 70 контроля выбросов. Датчик 124 давления предпочтительно расположен рядом с выпускным клапаном 54 для измерения давления в выпускном коллекторе (ДВЫПК). В одном из вариантов осуществления, датчик давления может быть трансдуктором давления. Как разъяснено на фигурах 3-4, контроллер двигателя может получать дисбаланс крутящего момента по цилиндрам на основании взвешенного выходного сигнала датчика давления.
Установленный выше по потоку датчик 126 кислорода в отработавших газах показан соединенным с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 контроля выбросов. Установленный выше по потоку датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для предоставления показания воздушно-топливного отношения в отработавших газах, таким как линейный широкополосный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный узкополосный датчик кислорода или ДКОГ, НДКОГ (ДКОГ с подогревом), датчик NOx, НС, или СО. В одном из вариантов осуществления, установленный выше по потоку датчик 126 кислорода в отработавших газах является датчиком УДКОГ, выполненным с возможностью предоставления выходного сигнала, такого как сигнал напряжения, пропорциональный количеству кислорода, присутствующего в отработавших газах. Контроллер 12 использует данный выходной сигнал для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах. Как разъяснено на фигурах 3-4, контроллер двигателя может получать дисбаланс крутящего момента по цилиндрам на основании взвешенного выходного сигнала датчика кислорода в отработавших газах.
Устройство 70 контроля выбросов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 кислорода в отработавших газах. Устройство 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), выполненным для сокращения NOx и окисления СО и несгоревших углеводородов. В некоторых вариантах осуществления, устройство 70 может быть уловителем NOx, любыми другими устройствами контроля выбросов, или их комбинациями.
Второй, установленный ниже по потоку датчик 128 кислорода в отработавших газах показан соединенным с выпускным каналом 48 ниже по потоку от устройства 70 контроля выбросов. Установленный ниже по потоку датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для предоставления показания воздушно-топливного отношения в отработавших газах, таким как УДКОГ, ДКОГ, НДКОГ, и т.д. В одном из вариантов осуществления, установленный ниже по потоку датчик 126 кислорода в отработавших газах является датчиком НДКОГ, выполненным с возможностью индикации относительного обогащения или обеднения отработавших газов после прохождения через каталитический нейтрализатор. Таким образом, НДКОГ может предоставить выходной сигнал в форме точки переключения, или сигнала напряжения в точке, на которой отработавшие газы переключаются с обедненных на обогащенные.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую порцию отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 РОГ. Количество газов РОГ, предоставляемых во впускной канал 42 может изменяться контроллером 12 через клапан 142 РОГ. Кроме того, датчик 144 РОГ может быть расположен внутри канала РОГ и может предоставлять индикацию одного или более из давления, температуры, и концентрации отработавших газов. При некоторых условиях, система РОГ может быть использована для регулирования температуры воздуха и топливной смеси внутри камеры сгорания.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронное средство хранения для исполняемых программ и калибровочных значений, показанное как микросхема 106 постоянного запоминающего устройства в данном конкретном случае, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110, и шина данных. Контроллер 12 может принимать разные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к ранее обсужденным сигналам, содержащие измерение массового расхода засосанного воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; давления в выпускном коллекторе (ДВЫПК) от датчика 124, температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с рукавом 114 охлаждения; сигнала профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; крутящего момента цилиндров от датчика крутящего момента коленчатого вала, соединенного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика угла поворота дросселя; и сигнала абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя, об/мин, может генерироваться контроллером 12 от сигнала ПЗ. Контроллер 12 также может также использовать различные исполнительные механизмы из фиг. 1 для регулирования работы двигателя на основании полученных сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера.
Постоянное запоминающее устройство 106 на информационном носителе может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими инструкции в долговременной памяти, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, раскрытых ниже, а также других вариантов, которые могут ожидаться, но не перечислены конкретно.
Как описано выше, на фиг. 1 показан один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может также содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливный инжектор, свечу зажигания, и т.д.
Рассмотрим фиг. 2А, где показан примерный лазерный датчик 200 крутящего момента коленчатого вала. Датчик крутящего момента расположен на участке коленчатого вала, несущем крутящий момент. Например, датчик крутящего момента может быть расположен между последним цилиндром блока двигателя и зацеплением вала с шестерней, соединенной с демпфером или коробкой передач. Датчик крутящего момента может содержать, по меньшей мере, два набора лазеров/детекторов и, по меньшей мере, два энкодера. В качестве примера, на фиг. 2А показан датчик крутящего момента, содержащий два набора лазеров/детекторов (201 и 202) и два энкодера (207 и 208). Наборы лазеров/детекторов закреплены на конструкции, держащей коленчатый вал 40, и расположены на общем расстоянии от коленчатого вала 40. Лазеры и детекторы расположены обращенными к коленчатому валу 40. Энкодеры приложены к коленчатому валу 40 по окружности. Каждый энкодер имеет код (например, штрих-код), выполненный в виде нескольких чередующихся черных и белых линий, параллельных коленчатому валу 40. В другом варианте осуществления, энкодеры 207 и 208 могут быть соединены друг с другом и образовывать единый энкодер.
Каждый набор лазеров/детекторов измеряет положение коленчатого вала путем периодической отправки лазерных импульсов на соответствующий энкодер и получения лазерных импульсов, отраженных от энкодера. В примере, каждый набор лазеров/детекторов содержит один лазер 222 и один детектор 221, расположенные в контакте друг с другом. Лазер 222 в наборе 201 лазеров/детекторов посылает лазерные импульсы 205 на энкодер 207, а детектор 221 в наборе 201 лазеров/детекторов получает отраженные лазерные импульсы 203 от энкодера 207. Поворот коленчатого вала 40 можно оценить путем сравнения двух сигналов положения, измеренных двумя наборами лазеров/детекторов. Крутящий момент двигателя можно дополнительно оценить на основании оцениваемого поворота. Примерный способ оценки крутящего момента двигателя с использованием лазерного датчика крутящего момента показан на фиг. 6.
На фиг. 2В показан примерный магнитный датчик 210 крутящего момента коленчатого вала. Аналогично лазерному датчику 200 крутящего момента, магнитный датчик 210 крутящего момента расположен на участке, несущем крутящий момент. Магнитный датчик 210 крутящего момента содержит по меньшей мере два твердотельных магнитных преобразователя, закрепленных на конструкции, держащей коленчатый вал 40, и расположенных на общем расстоянии от коленчатого вала. Каждый магнитный преобразователь направлен на соответствующий энокодер, прикрепленный к коленчатому валу 40 по окружности. В качестве примера, на фиг. 2А показан датчик крутящего момента, содержащий два магнитных преобразователя (211 и 213) и два энкодера (212 и 214). Магнитные преобразователи 211 и 213 могут точно измерить положение коленчатого вала 40 в двух местах путем считывания соответствующих энкодеров 212 и 214. Энокдеры могут быть выполнены из пластмассы с металлическим слоем или долговечного магнитного материала. В варианте осуществления, эекодеры 2017 и 208 могут быть соединены друг с другом и образовывать единый энкодер.
Поворот коленчатого вала 40 можно оценить путем сравнения положений коленчатого вала, измеренных двумя магнитными преобразователями. Крутящий момент двигателя можно дополнительно оценить на основании оцениваемого поворота. Примерный способ оценки крутящего момента двигателя на основе магнитного датчика крутящего момента показан на фиг. 6.
Рассмотрим фиг. 3, где программа 300 изображает способ идентификации дисбаланса между цилиндрами на основе комбинированной информации из ВТО в отработавших газах, давления в выпускном коллекторе, и крутящего момента отдельного цилиндра. Программа 300 дополнительно содержит регулировку работы двигателя в соответствии с идентифицированным дисбалансом между цилиндрами.
Инструкции по выполнению способа 300 и остальных способов, содержащихся в настоящем документе, могут быть исполнены контроллером 12 на основании инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как вышеописанные датчики со ссылками на фигуры 1 и 2А-В. Контроллер может использовать исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
На шаге 301, программа 30 считывает диагностический код, хранящийся в памяти контроллера. Например, диагностический код, относящийся к дисбалансу цилиндров, может быть извлечен из памяти контроллера. В альтернативном примере, контроллер может извлечь из памяти историю дисбалансов по цилиндру, в которой хранятся детали по подверженности каждого цилиндра погрешностям крутящего момента, а также направленность (положительная или отрицательная) погрешности крутящего момента. Затем, на шаге 302, программа 300 оценивает или измеряет режимы эксплуатации двигателя. Оцениваемые режимы могут содержать, например, частоту вращения двигателя, запрос крутящего момента, давление наддува, ДВК, температуру двигателя, ВТО сгорания, температуру каталитического нейтрализатора отработавших газов, наружные условия, и т.д.
На шаге 303, на основании оцениваемого режима эксплуатации двигателя, программа 300 определяет требуется ли проводить интрузивную диагностику дисбаланса между цилиндрами. В качестве примера, интрузивную диагностику дисбаланса можно проводить при режимах холостых оборотов двигателя. В качестве другого примера, интрузивную диагностику дисбаланса можно проводить при установившихся режимах при переходе от средней до низкой нагрузки двигателя. Если контроллер определяет, что наличествуют условия для выполнения интрузивного способа, программа 300 переходит к шагу 304, на котором определяют дисбаланс между цилиндрами путем активного регулирования ВТО сгорания. Интрузивный способ определения дисбаланса подробно разъяснен на фиг. 5. Если на шаге 303 ответ НЕТ, тогда программа 300 переходит к шагу 305 и производится пассивная диагностика дисбаланса между цилиндрами.
На шаге 305, диагностика дисбаланса цилиндров содержит оценку ВТО в отработавших газах, давления в выпускном коллекторе, и крутящего момента отдельного цилиндра для каждого цилиндра двигателя. В частности, для каждого цилиндра i, воздушно-топливное отношение LAMi в отработавших газах оценивается датчиком кислорода в отработавших газах (таким как датчик 126 кислорода в отработавших газах на фиг. 1), давление Pi в выпускном коллекторе оценивается датчиком давления (таким как датчик 124 давления на фиг. 1), и крутящий момент отдельного цилиндра TQi оценивается датчиком крутящего момента коленчатого вала (таким как лазерный датчик крутящего момента или магнитный датчик крутящего момента коленчатого вала на фигурах 2А и 2В).
На шаге 306, на основании оцениваемых режимов эксплуатации, определяются доверительные коэффициенты для каждой оценки дисбаланса ВТО, выполненной на шаге 305. В частности, первый доверительный коэффициент с1 может быть определен для оценки ВТО; второй доверительный коэффициент с2 может быть определен для оценки давления в выпускном коллекторе; и третий доверительный коэффициент с3 может быть определен для оценки крутящего момента отдельного цилиндра. По существу, доверительный коэффициент той или иной оценки отражает достоверность или точность оценки дисбаланса между цилиндрами на основании данной оценки. Доверительный коэффициент может быть установлен в самое высокое значение 1.0 (обозначая наибольшее доверие), или может быть установлен в наименьшее значение ноль, когда оценка отсутствует или ненадежна. Кроме того, доверительные коэффициенты могут быть установлены в любое число между нулем и единицей, на основании режима эксплуатации, при котором выполняется оценка. Более высокий доверительный коэффициент означает, что оценка дисбаланса более надежна, в то время как более низкий доверительный коэффициент означает, что оценка дисбаланса менее надежна. По существу, доверительный коэффициент того или иного способа оценки может изменяться в зависимости от режимов эксплуатации, при которых производилась оценка. Кроме того, доверительный коэффициент может быть различным для каждого цилиндра. Доверительные коэффициенты могут быть скорректированы при сохранении постоянной суммы доверительных коэффициентов, чтобы можно было сравнить измерения на различных ездовых циклах.
В качестве примера, первый доверительный коэффициент с1 для оценки ВТО может быть уменьшен, когда смешивание отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах находится ниже порогового значения. В одном из вариантов осуществления, недостаточное смешивание может быть оценено путем уверенности в том, что изменение ВТО в определенном цилиндре может быть отражено показаниями датчика кислорода в отработавших газах, например, при обеднении или уменьшении содержания топлива. Датчик кислорода в отработавших газах может не иметь одинаковую чувствительность для всех цилиндров, так как датчик кислорода в отработавших газах может находиться в потоке отработавших газов в таком месте, что всегда будет получать отработавшие газы из одних цилиндров, но не отработавшие газы из других цилиндров. По существу, первый доверительный коэффициент может быть различным для каждого цилиндра. В качестве другого примера, первый доверительный коэффициент с1 может быть уменьшен при режимах холодного запуска двигателя, так как ВТО не может быть точно оценено датчиком кислорода в отработавших газах из-за недостаточного прогрева датчика кислорода в отработавших газах. В качестве еще одного примера, первый доверительный коэффициент может быть уменьшен, когда температура отработавших газов ниже порогового значения. В качестве еще одного примера, первый доверительный коэффициент может быть уменьшен для ВТО в отработавших газах, измеренного в течение заданного периода времени после холодного запуска двигателя (или заданного количества событий сгорания от первого события сгорания холодного запуска). В еще одном примере, первый доверительный коэффициент может быть уменьшен, когда ВТО в отработавших газах оценивается при изменении типа топлива (например, при переходе между бензиновым топливом и этаноловым топливом, или при переходе от подачи топлива из первого топливного бака на второй топливный бак) или, когда тип топлива неизвестен. Так как ВТО в отработавших газах нельзя надежно рассчитать без информации о типе топлива, первый доверительный коэффициент с1 считается менее надежным, когда нельзя достоверно оценить состав топлива. В еще одном примере, первый доверительный коэффициент может быть увеличен, если двигатель работает в обогащенном режиме.
В другом примере, второй доверительный коэффициент для оценки давления в выпускном коллекторе может быть уменьшен при увеличенном расстоянии между датчиком давления и выпускным клапаном цилиндра. Чем дальше датчик давления от цилиндра, тем выше шанс того, что отработавшие газы из других цилиндров будут смешиваться с отработавшими газами из оцениваемого цилиндра. В другом примере, второй доверительный коэффициент может быть уменьшен, если изменение фаз газораспределения находится в пределах порогового значения.
В качестве другого примера, третий доверительный коэффициент может быть увеличен, если двигатель работает в обедненном режиме. В качестве еще одного примера, третий доверительный коэффициент может быть увеличен при уменьшении первого и второго доверительных коэффициентов. После определения доверительных коэффициентов, программа 300 переходит к шагу 307.
На шаге 307, программа 300 оценивает усредненное ВТО (LAMavg) в отработавших газах, усредненное давление (Pave) в выпускном коллекторе и усредненный крутящий момент (TQave) цилиндра для всех цилиндров. В качестве примера, оценка может быть основана на установке фаз зажигания для каждого цилиндра. В качестве другого примера, усредненное значение может быть рассчитано путем усреднения оценки, полученной на шаге 305. Например, усредненное ВТО для n-цилиндрового двигателя может быть рассчитано как:
На шаге 308, обобщенный параметр дисбаланса для каждого цилиндра рассчитывается на основании доверительных коэффициентов и взвешенных оценок дисбаланса. В качестве примера, обобщенный параметр дисбаланса для i-того цилиндра может быть вычислен как:
На шаге 309, один или более цилиндров с несбалансированным ВТО идентифицируются на основании обобщенных параметров дисбаланса, вычисленных для каждого цилиндра. В качестве примера, несбалансированный цилиндр может быть идентифицирован, если обобщенный параметр дисбаланса для некоторого цилиндра имеет большее отклонение от усредненного обобщенного параметра дисбаланса для всех цилиндров. В качестве другого примера, один или более несбалансированных цилиндров могут быть идентифицированы, если отклонение обобщенного параметра дисбаланса для любого цилиндра от среднего обобщенного параметра дисбаланса для всех цилиндров больше заданного порогового значения. Величина данного отклонения может соответствовать величине дисбаланса, а знак отклонения может соответствовать направлению дисбаланса. Например, если обобщенный параметр дисбаланса для цилиндра меньше среднего значения обобщенных параметров дисбаланса (отрицательное отклонение), цилиндр может рассматриваться как обогащенный случай. В качестве другого примера, если обобщенный параметр дисбаланса для цилиндра больше среднего значения обобщенных параметров дисбаланса (положительное отклонение), цилиндр может рассматриваться как обедненный случай.
На шаге 310, обновляется диагностический код для несбалансированных цилиндров, идентифицированных на шаге 309. В варианте осуществления, диагностический код для несбалансированного цилиндра может быть изменен на основании обобщенного параметра дисбаланса, определенного на шаге 308. Например, диагностический код может обновляться на основании разности между текущим обобщенным параметром дисбаланса и диагностическим кодом, считанным на шаге 301. В другом варианте осуществления, диагностический код может обновляться на основании отклонения обобщенного параметра дисбаланса несбалансированного цилиндра от среднего обобщенного параметра дисбаланса для всех цилиндров. Кроме того, может быть обновлена история дисбалансов по цилиндрам двигателя.
На шаге 311, программа 300 содержит применение коррекции ВТО к одному или более цилиндрам, которые обозначены как несбалансированные. Например, коррекция ВТО может применяться к идентифицированному цилиндру на основании идентифицированных величины и направления воздушно-топливного дисбаланса в идентифицированном цилиндре. Например, контроллер 12 может регулировать количество топлива, подаваемого в цилиндры, идентифицированные как потенциально несбалансированные. Контроллер 12 может затем продолжать контролировать дисбалансы ВТО для того, чтобы скорректировать дисбаланс ВТО в идентифицированных цилиндрах. В частности, для несбалансированного цилиндра регулируется ширина импульса топливного инжектора исполнительного механизма топливного инжектора для предоставления скорректированного количества впрыскиваемого топлива.
На фиг. 4 показан альтернативный способ 400 для идентификации дисбаланса между цилиндрами. В отличие от способа, показанного на фиг. 3, в программе 400 выполняются разные оценки дисбаланса при разных режимах эксплуатации. Таким образом, способ 400 может надежно определять дисбаланс в широком диапазоне режимов эксплуатации, не прерывая работы двигателя. Кроме того, можно сократить время, затрачиваемое на идентификацию несбалансированных цилиндров.
По аналогии с шагами 301-304 программы 300, показанной на фиг. 3, программа 400 считывает сохраненный диагностический код на шаге 401, и оценивает режимы эксплуатации двигателя на шаге 402. Если на шаге 403 определена интрузивная оценка дисбаланса, программа 400 переходит к шагу 404, на котором двигатель активно обедняется для идентификации обедненных и обогащенных случаев (как разъяснено на фиг. 5). В противном случае, программа 400 определяет тип оценки дисбаланса, которую нужно провести на основании режимов эксплуатации. В частности, программа 400 переходит к шагу 405 при первом режиме эксплуатации, к шагу 409 при втором режиме эксплуатации, и к шагу 413 при третьем режиме эксплуатации. В одном из примеров, первый, второй, и третий режимы являются взаимоисключающими.
Когда двигатель находится в первом режиме эксплуатации на шаге 405, ВТО в отработавших газах для каждого цилиндра оценивается датчиком кислорода в отработавших газах на шаге 406. Первый режим эксплуатации может быть средненагруженным устойчивым режимом или ненагруженным устойчивым режимом. Кроме того, первый режим эксплуатации может быть тогда, когда неизвестен тип топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Например, во время первого режима, может быть неизвестен процент этанола во впрыскиваемом топливе. Более того, первый режим эксплуатации может содержать достаточное перемешивание отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах. Первый режим эксплуатации может также содержать достаточный прогрев датчика кислорода в отработавших газах. Первый режим эксплуатации может также содержать обогащенный режим двигателя (при котором двигатель работает при более обогащенной смеси, чем по стехиометрии). По существу, первый режим эксплуатации может содержать любой, или любую комбинацию, из указанных выше режимов эксплуатации.
На шаге 407, усредненное ВТО в отработавших газах оценивается во время первого режима эксплуатации. В качестве примера, оценка может быть основана на установке фаз зажигания каждого цилиндра. В качестве другого примера, среднее значение может быть рассчитано путем усреднения оценки ВТО для каждого цилиндра.
На шаге 408, определяется первый доверительный коэффициент для первого режима эксплуатации. Аналогично шагу 306 на фиг. 3, доверительный коэффициент может быть настроен для отражения достоверности оценки, проведенной на данном режиме эксплуатации (здесь, первый режим эксплуатации). Доверительный коэффициент может быть установлен в самое высокое значение единицы для придания оценке наибольшей достоверности, может быть установлен в самое низкое значение нуля, когда оценка отсутствует. Кроме того, доверительный коэффициент может быть установлен в любое число между нулем и единицей, на основании режима, при котором выполняется оценка.
Первый доверительный коэффициент может быть увеличен при меньшем ВТО сгорания, и уменьшен при большем ВТО сгорания. В качестве другого примера, первый доверительный коэффициент может быть увеличен при большем перемешивании отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах, и уменьшен при менее достаточном перемешивании отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах.
Если автомобиль находится во втором режиме эксплуатации на шаге 409, давление в выпускном коллекторе оценивается датчиком давления, расположенным у выпускного коллектора, на шаге 410. Второй режим эксплуатации может быть средненагруженным устойчивым режимом или ненагруженным устойчивым режимом. Кроме того, второй режим эксплуатации может быть тогда, когда изменение фаз газораспределения находится в пределах порогового значения. Более того, второй режим эксплуатации может быть если расстояние между датчиком давления и выпускным клапаном цилиндра меньше порогового значения. По существу, второй режим эксплуатации может содержать любой, или любую комбинацию, из указанных выше режимов эксплуатации.
На шаге 411, усредненное давление в выпускном коллекторе оценивается во время второго режима эксплуатации. В качестве примера, данная оценка может быть основана на установке фаз зажигания каждого цилиндра. В качестве другого примера, среднее значение может быть рассчитано путем усреднения оценки давления в выпускном коллекторе для каждого цилиндра.
На шаге 412, определяется второй доверительный коэффициент для второго режима эксплуатации. Второй доверительный коэффициент может быть увеличен при уменьшении изменения фаз газораспределения, и уменьшен при увеличении изменения фаз газораспределения. Второй доверительный коэффициент может быть дополнительно выставлен ниже порогового значения, если расстояние между датчиком давления и выпускным клапаном цилиндра больше порогового значения, если это расстояние меньше порогового значения.
Если автомобиль находится во третьем режиме эксплуатации на шаге 413, крутящий момент отдельного цилиндра оценивается датчиком крутящего момента, соединенного с коленчатым валом, на шаге 414. Третий режим может быть режимом холодного запуска. Например, режим холодного старта может быть определен, когда температура отработавших газов ниже порогового значения. Кроме того, третий режим может быть тогда, когда отработавшие газы недостаточно перемешиваются у датчика кислорода в отработавших газах. Более того, третий режим может быть обедненным режимом двигателя. По существу, второй режим эксплуатации может содержать любой, или любую комбинацию, из указанных выше режимов эксплуатации.
На шаге 415, усредненный крутящий момент двигателя оценивается во время третьего режима эксплуатации. В качестве примера, данная оценка может быть основана на установке фаз зажигания каждого цилиндра. В качестве другого примера, среднее значение может быть рассчитано путем усреднения оценки крутящего момента для каждого цилиндра.
На шаге 416, определяется третий доверительный коэффициент для третьего режима эксплуатации. Третий доверительный коэффициент может быть уменьшен при большем перемешивании отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах, и увеличен при менее достаточном перемешивании отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах. Третий доверительный коэффициент может быть увеличен при более обедненном ВТО сгорания, и уменьшен при более обогащенном ВТО сгорания.
На шаге 417, контроллер двигателя определяет, есть ли изменения в режимах эксплуатации, и соответственно определяет, необходима ли непрерывная диагностика дисбаланса. В одном из примеров, диагностика дисбаланса может быть остановлена, если режимы эксплуатации отклоняются более чем на пороговую величину, или на более высокой, чем пороговая, частоте. Если обнаружено изменение в режимах эксплуатации, и необходима непрерывная диагностика дисбаланса, программа 400 переходит к шагу 418 для определения текущих режимов эксплуатации. На основании текущих режимов эксплуатации, программа 400 переходит шагам 405, 409, или 413 для дальнейшей оценки. С другой стороны, на шаге 417, если контроллер определит, что получено достаточное количество данных, и что на основании этих полученных данных можно надежно определить дисбаланс, программа 400 переходит к шагу 419.
На шаге 419, определяется один или более цилиндров с несбалансированным ВТО. По аналогии с шагами 308 и 309 на фиг. 3, обобщенный параметр дисбаланса рассчитывается для каждого цилиндра по уравнению 2, а затем идентифицируется несбалансированный цилиндр на основании отклонения обобщенного параметра дисбаланса для любого из цилиндров от среднего значения обобщенных параметров дисбаланса для всех цилиндров. Величина данного отклонения может соответствовать величине дисбаланса, а знак отклонения соответствует направлению дисбаланса. Программа 400 затем переходит к шагу 420, на котором обновляется диагностический код по аналогии с шагом 310 на фиг. 3.
На шаге 421, на основании определенного дисбаланса применяется соответствующая коррекция ВТО. По аналогии с шагом 311 на фиг. 3, коррекция ВТО может применяться к идентифицированному цилиндру на основании идентифицированных величины и направления воздушно-топливного дисбаланса в идентифицированном цилиндре. Кроме того, применяемая коррекция ВТО может отличаться на основании режимов эксплуатации, на которых идентифицируется дисбаланс. Например, во время первого режима, в ответ на дисбаланс, ВТО несбалансированного цилиндра может быть отрегулировано только через регулировку подачи топлива. В время второго режима, ВТО несбалансированного цилиндра может быть отрегулировано только через регулировку впускного воздуха. Во время третьего режима, ВТО несбалансированного цилиндра может быть отрегулировано как через регулировку подачи топлива, так и через регулировку впускного воздуха.
Рассмотрим фиг. 5, где программа 500 идентифицирует несбалансированные по ВТО цилиндры путем интрузивного обеднения каждого или всех цилиндров, и контроля отклика каждого цилиндра. Путем обеднения каждого из цилиндров, можно идентифицировать обедненные случаи. Путем обеднения всех цилиндров можно идентифицировать обогащенные случаи.
На шаге 510, программа 500 определяет должен ли быть идентифицирован обедненный случай. В качестве примера, обедненный случай может быть идентифицирован, когда режим двигателя в значительной степени зависит от обеднения любого (но не всех) из цилиндров. Если ответ - ДА, программа 500 переходит к шагу 511, на котором ВТО обедняется последовательно для каждого из цилиндров. Если на шаге 510 ответ - НЕТ, программа 500 переходит к шагу 520, на котором диагностический код не изменяется.
На шаге 511, способ содержит увеличение ВТО для каждого из цилиндров последовательно. Порядок обеднения может быть основан на порядке зажигания цилиндров, или положения цилиндров в блоке двигателя. В соответствии с увеличенным ВТО обедненного цилиндра, на шаге 512 оцениваются изменения в ВТО в отработавших газах, давлении в выпускном коллекторе, и крутящем моменте отдельного цилиндра для обедненного цилиндра.
На шаге 513, определяются доверительные коэффициенты для каждого типа оценки, проведенной на шаге 512. Например, первый доверительный коэффициент определяется для изменения в ВТО в отработавших газах; второй доверительный коэффициент определяется для изменения в давлении в выпускном коллекторе; и третий доверительный коэффициент определяется для изменения в крутящем момента цилиндра. Доверительные коэффициенты могут быть определены на основании режимов эксплуатации двигателя, по аналогии с шагом 306 на фиг. 3. Например, третий доверительный коэффициент может быть установлен выше, чем первый доверительный коэффициент, так как крутящий момент цилиндра является более чувствительным к дисбалансу ВТО при обедненном режиме.
На шаге 514, идентифицируется обедненный случай на основании изменения, оцененного на шаге 512 и доверительного коэффициента, определенного на шаге 513. Например, каждое из изменений, оцененных на шаге 512, взвешивается с соответствующими доверительными коэффициентами, определенными на шаге 513. Для каждого цилиндра, подсчитывается сумма взвешенного ВТО в отработавших газах, взвешенного давления в выпускном коллекторе, и взвешенный крутящий момент цилиндра. Затем подсчитывается отклонение данной суммы от среднего значения сумм для всех цилиндров. В качестве примера, цилиндр с наибольшим отклонением идентифицируется как обедненный случай. В качестве другого примера, один или более цилиндров, имеющие отклонение больше заданного порогового значения, идентифицируются как обедненные случаи. Диагностический код для обедненных случаев обновляется по аналогии с шагом 310 на фиг. 3. Программа 500 затем переходит на шаг 515.
На шаге 515, программа 500 определяет, требуется ли идентифицировать обогащенный случай. В качестве примера, обогащенный случай может быть идентифицирован, когда режим двигателя не будет в значительной степени зависит от обеднения всех цилиндров. Если ответ на шаге 515 - ДА, программа 500 переходит к шагу 516, на котором ВТО обедняется для всех цилиндров. Если ответ на шаге 515 - НЕТ, программа 500 переходит к шагу 521, на котором диагностический код не изменяется.
На шаге 516, способ содержит обеднение всех цилиндров путем увеличения ВТО сгорания. В соответствии с этим увеличенным ВТО, на шаге 517 оцениваются изменения в ВТО в отработавших газах, давлении в выпускном коллекторе, и крутящем моменте отдельного цилиндра для каждого цилиндра.
На шаге 518, по аналогии с шагом 512, определяются доверительные коэффициенты для каждого цилиндра для оценки, проведенной на шаге 517. Доверительные коэффициенты могут быть определены на основании режимов эксплуатации двигателя, по аналогии с шагом 306 на фиг. 3. Например, первый доверительный коэффициент может быть установлен выше, чем третий доверительный коэффициент, так как ВТО в отработавших газах является более чувствительным к дисбалансу ВТО при обогащенном режиме.
На шаге 519, по аналогии с шагом 514, идентифицируется обогащенный случай на основании изменения, оцененного на шаге 517, и доверительных коэффициентов, определенных на шаге 518. Например, каждое из изменений, оцененных на шаге 517, взвешивается с соответствующими доверительными коэффициентами, определенными на шаге 518. Для каждого цилиндра, подсчитывается сумма взвешенного ВТО в отработавших газах, взвешенного давления в выпускном коллекторе, и взвешенный крутящий момент цилиндра. Затем подсчитывается отклонение данной суммы от среднего значения сумм для всех цилиндров. В качестве примера, цилиндр с наибольшим отклонением идентифицируется как обогащенный случай. В качестве другого примера, один или более цилиндров, имеющие отклонение больше заданного порогового значения, идентифицируются как обогащенные случаи. Диагностический код для обогащенных случаев обновляется по аналогии с шагом 310 на фиг. 3.
В конце, на шаге 522, по аналогии с шагом 311 на фиг. 3, корректируется ВТО для одного или более несбалансированных цилиндров.
Рассмотрим фиг. 6, где программа 600 показывает примерный способ для определения крутящего момента двигателя в соответствии с событием зажигания на каждом цилиндре при помощи лазерного датчика крутящего момента и магнитного датчика крутящего момента. Как лазерный датчик 200 крутящего момента, так и магнитный датчик 210 крутящего момента, показанные на фигурах 2А и 2В, могут измерять положение коленчатого вала в двух местах вдоль коленчатого вала. Разница между измеренными положениями коленчатого вала в двух местах соответствует фазовой задержке между двумя позиционными сигналами. Таким образом, разница между измеренным положениями коленчатого вала может также называться внутри данного документа как значение фазовой задержки.
На шаге 601, программа 600 определяет, выполнена ли калибровка при нулевом крутящем моменте. Если калибровка выполнена, программа 600 переходит к шагу 604, на котором считывается сохраненное значение фазовой задержки. Например, фазовая задержка может храниться в памяти контроллера и извлекаться из памяти. Если калибровка не выполнена, программа 600 переходит к шагу 602 для калибровки. Кроме того, калибровка может быть выполнена, если истек предельный срок с момента последней калибровки.
На шаге 602, программа 600 определяет, прикладывается ли к коленчатому валу нулевой крутящий момент. В качестве примера, нулевой крутящий момент может быть приложен к коленчатому валу во время режима незапущенного двигателя. В качестве другого примера, нулевой крутящий момент может быть приложен к коленчатому валу во время режима холостого хода двигателя. Если коленчатый вал находится под нулевым крутящим моментом, способ содержит чтение и сохранение (в памяти контроллера) текущего значения фазовой задержки, полученного от датчика крутящего момента на шаге 605. Если к коленчатому валу приложен ненулевой крутящий момент, программа 600 указывает на то, что измерение крутящего момента цилиндра недоступно.
После получения значения фазовой задержки для нулевого крутящего момента на этапе 604 или 605, программа 600 переходит к шагу 606 для определения того, происходит ли событие зажигания цилиндра. В ответ на событие зажигания цилиндра, программа 600 переходит к шагу 608 для оценки крутящего момента цилиндра. Если событие зажигания не произошло, программа 600 продолжает следить за событиями зажигания цилиндра на шаге 607.
На шаге 608, определяется значение фазовой задержки в соответствии с зажиганием цилиндра на основании временной задержки и частоты вращения коленчатого вала. В частности, временная задержка между двумя местами вдоль коленчатого вала измеряется датчиком крутящего момента. В качестве примера, во время t0, датчик крутящего момента записывает комбинацию энкодера в первом месте. Затем во время t1, та же комбинация энкодера записывается во втором месте. Затем определяется временная задержка dt как dt=t1-t0. Значение (phi) фазовой задержки после зажигания цилиндра рассчитывается по формуле:
где r - частота вращения коленчатого вала.
На шаге 609, оценивается поворот коленчатого вала путем вычитания значения фазовой задержки для нулевого крутящего момента из значения фазовой задержки, рассчитанной на шаге 608.
В заключение, на шаге 610, оценивается крутящий момент двигателя после зажигания цилиндра на основании поворота коленчатого вала, оцененного на шаге 609, и кроме того, в зависимости от температуры коленчатого вала. В качестве примера, температура коленчатого вала может быть выведена на основании температуры головки цилиндров. В качестве другого примера, если датчик крутящего момента является лазерным датчиком крутящего момента, температура коленчатого вала может быть измерена при работе лазерного детектора в инфракрасном диапазоне. Значения крутящего момента цилиндра, оцененные при использовании лазерного или магнитного датчика крутящего момента, могут затем быть применены для оценки дисбаланса цилиндров, как описано выше со ссылкой на фигуры 3-4.
Таким образом, множественные оценки дисбаланса воздушно-топливного отношения могут проводиться в соответствии с различными режимами эксплуатации в течение ездового цикла двигателя. Затем вычисляется обобщенный параметр дисбаланса путем взвешивания каждой оценки с доверительным коэффициентом, определенным на основании режима эксплуатации, при котором проводится оценка. По существу, обобщенный параметр дисбаланса может обеспечить более надежную идентификацию дисбаланса цилиндра по сравнению с какой-либо одной оценкой дисбаланса. Таким образом, это позволяет преодолеть недостатки каждой из оценок. Более того, диагностика дисбаланса цилиндров может быть проведена при более широком диапазоне режимов эксплуатации двигателя, сокращая при этом общее время диагностики. Идентификация дисбаланса цилиндра более быстрым и надежным способом позволяет более своевременно переходить от дисбаланса цилиндра к возмущениям крутящего момента. Таким образом, это улучшает экономию топлива и ходовые характеристики, а также управляемость автомобиля.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут выполняться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами, и другим оборудованием двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, где раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты оборудования двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
1. Способ обнаружения дисбаланса между цилиндрами двигателя, содержащий этапы, на которых:
осуществляют индикацию дисбаланса между цилиндрами на основании каждого из следующего: воздушно-топливного отношения в отработавших газах, которое оценивают датчиком кислорода в отработавших газах, давления в выпускном коллекторе, которое оценивают датчиком давления, и крутящего момента отдельного цилиндра, который оценивают датчиком крутящего момента коленчатого вала.
2. Способ по п. 1, в котором дополнительно в ответ на индикацию применяют коррекцию воздушно-топливного отношения к несбалансированному цилиндру, при этом данная коррекция воздушно-топливного отношения содержит коррекцию количества впрыскиваемого топлива, причем ширину импульса топливного инжектора исполнительного механизма топливного инжектора регулируют для предоставления скорректированного количества впрыскиваемого топлива.
3. Способ по п. 1, в котором индикация, основанная на воздушно-топливном отношении в отработавших газах, основана на воздушно-топливном отношении в отработавших газах, взвешенном с первым доверительным коэффициентом, индикация, основанная на давлении в выпускном коллекторе, основана на давлении в выпускном коллекторе, взвешенном со вторым доверительным коэффициентом, и индикация, основанная на крутящем моменте отдельного цилиндра, основана на крутящем моменте отдельного цилиндра, взвешенном с третьим доверительным коэффициентом.
4. Способ по п. 3, в котором дополнительно для каждого цилиндра двигателя рассчитывают обобщенный параметр дисбаланса на основании взвешенного воздушно-топливного отношения в отработавших газах, взвешенного давления в выпускном коллекторе и взвешенного крутящего момента отдельного цилиндра.
5. Способ по п. 4, в котором дополнительно устанавливают диагностический код, если отклонение обобщенного параметра дисбаланса для любого цилиндра двигателя от среднего обобщенного параметра дисбаланса для всех цилиндров двигателя больше порогового значения.
6. Способ по п. 3, в котором регулируют один или более из первого, второго и третьего доверительных коэффициентов на основании режимов эксплуатации двигателя.
7. Способ по п. 6, в котором при данной регулировке уменьшают первый доверительный коэффициент при режимах, когда перемешивание отработавших газов у датчика кислорода в отработавших газах ниже порогового значения.
8. Способ по п. 6, в котором при данной регулировке уменьшают первый доверительный коэффициент во время прогрева двигателя после холодного запуска.
9. Способ по п. 6, в котором при данной регулировке уменьшают первый доверительный коэффициент во время регулировки типа топлива.
10. Способ по п. 6, в котором при данной регулировке увеличивают первый доверительный коэффициент при режиме эксплуатации с обогащением.
11. Способ по п. 6, в котором при данной регулировке уменьшают второй доверительный коэффициент при увеличенном расстоянии между датчиком давления и цилиндром.
12. Способ по п. 6, в котором при данной регулировке увеличивают третий доверительный коэффициент при режиме эксплуатации с обеднением.
13. Способ по п. 1, в котором крутящий момент отдельного цилиндра оценивают лазерным датчиком крутящего момента или магнитным датчиком крутящего момента, соединенным с коленчатым валом.
14. Способ обнаружения дисбаланса между цилиндрами двигателя, содержащий этапы, на которых:
осуществляют индикацию дисбаланса между цилиндрами на основании воздушно-топливного отношения в отработавших газах, которое оценивают датчиком кислорода в отработавших газах во время первого режима, давления в выпускном коллекторе, которое оценивают датчиком давления во время второго режима, и крутящего момента отдельного цилиндра, который оценивают датчиком крутящего момента коленчатого вала во время третьего режима.
15. Способ по п. 14, в котором индикация дополнительно основана на воздушно-топливном отношении в отработавших газах, взвешенном с первым доверительным коэффициентом, давлении в выпускном коллекторе, взвешенном со вторым доверительным коэффициентом, и крутящем моменте отдельного цилиндра, взвешенном с третьим доверительным коэффициентом.
16. Способ по п. 14, в котором первый режим содержит установившуюся работу двигателя с известным типом топлива.
17. Способ по п. 14, в котором второй режим содержит установившуюся работу двигателя и изменение фаз газораспределения в пределах порогового значения.
18. Способ по п. 14, в котором третий режим содержит режим холодного запуска двигателя.
19. Способ по п. 14, в котором дополнительно:
во время первого режима, в ответ на дисбаланс, регулируют воздушно-топливное отношение несбалансированного цилиндра через регулировку подачи топлива, во время второго режима, в ответ на дисбаланс, регулируют воздушно-топливное отношение несбалансированного цилиндра через регулировку впускного воздуха и во время третьего режима, в ответ на дисбаланс, регулируют воздушно-топливное отношение несбалансированного цилиндра как через регулировку подачи топлива, так и через регулировку впускного воздуха.
20. Система для обнаружения дисбаланса между цилиндрами двигателя, которая содержит:
датчик кислорода в отработавших газах для оценки воздушно-топливного отношения в отработавших газах;
датчик давления для оценки давления в выпускном коллекторе;
датчик крутящего момента коленчатого вала, соединенный с коленчатым валом,
для оценки крутящего момента отдельного цилиндра; и
контроллер, выполненный с машиночитаемыми инструкциями, хранящимися в долговременной памяти для:
определения первого доверительного коэффициента оцененного воздушно-топливного отношения в отработавших газах на основании типа топлива;
определения второго доверительного коэффициента оцененного давления в выпускном коллекторе на основании фаз газораспределения;
определения третьего доверительного коэффициента оцененного крутящего момента отдельного цилиндра на основании температуры отработавших газов; индикации дисбаланса между цилиндрами на основании двух или более из следующего: оцененного воздушно-топливного отношения в отработавших газах, взвешенного с первым доверительным коэффициентом, оцененного давления в выпускном коллекторе, взвешенного со вторым доверительным коэффициентом, и оцененного крутящего момента отдельного цилиндра, взвешенного с третьим доверительным коэффициентом; и
применения коррекции воздушно-топливного отношения к одному или более цилиндрам на основании данной индикации.
