Способ контроля за системой рециркуляции отработавших газов - RU2577675C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание относится к способу и системе улучшения работы и диагностики системы рециркуляции отработавших газов (EGR). Этот подход может быть особенно эффективным для двигателей, имеющих охлажденную EGR.

Уровень техники

EGR давно применяется на двигателях для контроля выбросов NOx и уменьшения работы двигателя по нагнетанию. EGR может уменьшить работу двигателя по нагнетанию путем повышения давления во впускном коллекторе. EGR может уменьшить выбросы NOx путем снижения пиковых температур горения в цилиндрах. Более недавно системы EGR стали охлаждать EGR, чтобы дополнительно снизить температуры горения в цилиндрах, тем самым дополнительно уменьшить выбросы NOx. Однако охлажденная EGR не обязательна во всех режимах работы двигателя, и поэтому некоторые системы EGR обеспечивают как некондиционированную, так и охлажденную EGR.

Хотя системы EGR могут помочь уменьшить выбросы двигателя и улучшить работу двигателя путем обеспечения как некондиционированной, так и охлажденной EGR, эти системы создают также проблемы в части определения того, работает ли система как требуется. Например, при некоторых условиях может оказаться трудным определить, расположены ли регулирующие клапаны, как требуется, для обеспечения требуемой охлажденной или некондиционированной EGR. Некоторые системы EGR включают модель, по которой сравниваются измеренные условия работы двигателя с тем, чтобы определить, работает ли система EGR как требуется. Однако регулирование положения имеющего два состояния регулирующего клапана охладителя может вызвать прерывности в некоторых моделируемых системах, так что может оказаться трудным оценить, ухудшилась или нет работа системы EGR. Если прерывности, вызванные переключением регулирующего клапана охладителя, обрабатываются неправильно, то результатом могут стать ложные положительные или ложные отрицательные указания о снижении эффективности системы EGR.

Раскрытие изобретения

Автор настоящего изобретения выявил вышеупомянутые недостатки и разработал способ контроля за системой EGR. Один пример настоящего изобретения включает способ контроля за системой EGR, включающий:

указание о снижении эффективности системы EGR в ответ на первую модель температуры газов EGR при подаче клапану команды на переключение в первое положение; и указание о снижении эффективности системы EGR в ответ на вторую модель температуры газов EGR при подаче клапану команды на переключение во второе положение.

Путем обеспечения отдельных и отличных моделей поведения системы EGR для каждого положения клапана можно лучше оценивать поведение системы EGR, по меньшей мере, при некоторых режимах. В одном примере предлагается модель оценки температуры газов EGR после охладителя EGR при подаче клапану команды на переключение в положение, в котором газ EGR направляется в охладитель EGR. Предлагается вторая модель оценки температуры газов EGR после охладителя EGR при подаче клапану команды на переключение во второе положение в обход охладителя EGR. Путем обеспечения раздельных моделей различных частей системы EGR можно ограничить влияние, которое переключение клапана может оказывать на отдельные модели, поскольку эти модели могут продолжать оценивать параметры системы независимо от положения клапана.

Настоящее изобретение может обеспечить ряд преимуществ. В частности, этот подход может улучшить основанные на модели оценки параметров, поскольку прерывности, которые могут вызываться переключением клапана с двумя состояниями, не могут значительно влиять на оценки, обеспечиваемые раздельными моделями. Кроме того, этот подход может проще реализовываться, поскольку всю динамику системы не требуется объединять в одну модель для достижения требуемого результата модели. Кроме того, настоящий подход может упростить калибровку модели.

Вышеупомянутые преимущества, и иные преимущества, и отличительные признаки настоящего изобретения станут полностью очевидными из последующего Подробного описания, взятого отдельно или применительно к прилагаемым графическим материалам.

Краткое описание чертежей

Преимущества, описанные в настоящем документе, будут более полно понятны при прочтении примера варианта осуществления, указанного в данном документе как «Подробное описание изобретения», взятого отдельно или в отношении графических материалов, где:

Фиг.1 представляет собой принципиальную схему двигателя;

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение представляющих интерес моделируемых сигналов при работе системы EGR;

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение дополнительных представляющих интерес моделируемых сигналов при работе системы EGR, как показано на Фиг.2; и

Фиг.4 представляет собой блок-схему способа контроля за системой EGR.

Осуществление изобретения

Настоящее описание относится к контролю и определению снижения эффективности системы EGR. В одном примере система EGR адаптирована для дизельного двигателя, как показано на Фиг.1. Однако настоящее изобретение может с успехом использоваться в бензиновых двигателях, а также в двигателях на альтернативном топливе. Соответственно, настоящее изобретение не ограничивается конкретным типом двигателя или конкретной конфигурацией системы EGR. Фиг.2-3 показывают представляющие интерес моделируемые сигналы при работе двигателя и системы EGR по способу Фиг.4.

На Фиг.1 двигатель внутреннего сгорания 10, содержащий ряд цилиндров, из которых на Фиг.1 показан лишь один, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает камеру сгорания 30 и стенки 32 цилиндра с расположенным в нем поршнем 36, соединенным с коленчатым валом 40. Камера сгорания 30 показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый клапан - впускной и выпускной - могут управляться кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Альтернативно, один или несколько впускных и выпускных клапанов могут управляться узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка впускного клапана.

Топливная форсунка 66 показана расположенной таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. Альтернативно, в некоторых двигателях топливо может впрыскиваться во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники как впрыск во впускной канал. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала ШИВ (ширина импульса впрыска топлива) из контроллера 12. Топливо в топливную форсунку 66 подается топливной системой (не показана), включающей топливный бак, топливный насос и топливный распределитель (не показан). Топливная форсунка 66 получает рабочий ток от привода 68, который действует по команде контроллера 12. Кроме того, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с факультативным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. В одном примере для создания более высоких давлений топлива может использоваться двухступенчатая топливная система высокого давления.

Воздушно-топливная смесь в камере сгорания 30 может сжигаться путем воспламенения от сжатия. Например, на такте сжатия топливо может впрыскиваться несколько раз, по мере того как поршень приближается к сжатию верхней мертвой точки, воздушно-топливная смесь в цилиндре воспламеняется, и расширяющиеся газы толкают поршень в сторону коленчатого вала 40. Отработавшие газы выходят из камеры сгорания 30 в выпускной коллектор 48 и протекают в направлении, показанном стрелкой. Когда клапан 84 EGR, по меньшей мере, частично открыт, некоторые отработавшие газы могут направляться в проход 45 EGR. Газ EGR, входящий в проход 45 EGR, может направляться в перепускной проход 46 или в охладитель 82 EGR перед входом в последующий проход 47 EGR. Клапан 80 охладителя сконфигурирован для направления газов EGR через охладитель 82, когда не включен электрически контроллером 12. Клапан 80 охладителя направляет газы EGR по перепускному проходу 46, когда включен контроллером 12. В одном примере двигатель может быть с наддувом или турбонаддувом для подачи в двигатель воздуха под давлением или наддува для повышения выходной мощности двигателя. Газы EGR могут подаваться до и/или после турбины компрессора.

В альтернативных примерах система зажигания без распределителя (не показана) подает искру зажигания в камеру сгорания 30 посредством свечи зажигания (не показана) в ответ на команду контроллера 12. Кроме того, универсальный датчик кислорода в отработавших газах (UEGO) (не показан) может подключаться к выпускному коллектору 48 до устройства последующей обработки 70.

Устройство последующей обработки 70 может включать окислительный нейтрализатор, сажевый фильтр, восстановительный нейтрализатор или трехкомпонентный нейтрализатор в случае бензиновых двигателей. В некоторых примерах после устройства последующей обработки 70 могут располагаться дополнительные датчики кислорода.

Контроллер 12 показан на Фиг.1 как обычный микрокомпьютер, включающий: микропроцессор 102, порты ввода/вывода 104, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и обычную шину данных. В дополнение к сигналам, рассмотренным ранее, показан контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, подключенных к двигателю 10, включая: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖ) от датчика температуры 112, подключенного к рукаву охлаждения 114; от датчика положения 134, подключенного к педали акселератора 130 для считывания силы, прикладываемой ногой 132; измерение температуры EGR от датчика температуры 113; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (АДК) от датчика давления 122, подключенного к впускному коллектору 44; сигнал датчика положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, который считывает положение коленчатого вала 40; измерение массового расхода воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 120, и измерение положения дроссельной заслонки от датчика 58. Для обработки контроллером 12 может считываться также барометрическое давление и температура отработавших газов (датчики не показаны). В одном предпочтительном аспекте настоящего изобретения датчик положения 118 двигателя за каждый оборот коленчатого вала выдает заданное количество равноотстоящих импульсов, по которому можно определить частоту вращения (ЧВ) двигателя.

В некоторых вариантах осуществления двигатель может подключаться к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в гибридном автомобиле. Гибридный автомобиль может иметь параллельное конструктивное исполнение, последовательное конструктивное исполнение или их вариант или сочетания. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления могут использоваться другие конструктивные исполнения двигателя, например дизельный двигатель.

При работе каждый цилиндр двигателя 10 обычно совершает четырехтактный цикл: этот цикл включает такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. На такте впуска, как правило, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. По впускному коллектору 44 в камеру сгорания 30 поступает воздух, и поршень 36 перемещается ко дну цилиндра, чтобы увеличить объем в камере сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится у дна цилиндра и в конце его хода (например, когда камера сгорания 30 пребывает в состоянии своего наибольшего объема), специалистами обычно называется нижней мертвой точкой (НМТ). На такте сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке цилиндра, сжимая воздух в камере сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода, и ближайшая к головке цилиндра (например, когда камера сгорания 30 пребывает в состоянии своего наименьшего объема), специалистами обычно называется верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, далее по тексту именуемом впрыском, в камеру сгорания подается топливо. В некоторых примерах воспламенение воздушно-топливной смеси происходит путем воспламенения от сжатия, а в других примерах воспламенение происходит посредством свечи зажигания. На такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, на такте выпуска открывается выпускной клапан 54 для высвобождения сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что вышеприведенное описано просто как пример и что моменты открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов могут варьировать, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрытие впускного клапана или различные иные примеры.

Таким образом, система на Фиг.1 представляет собой систему двигателя, содержащую: охладитель EGR, перепускной контур охладителя EGR, клапан, предназначенный для направления газов EGR в охладитель EGR, в первом состоянии, клапан, предназначенный для направления газов EGR в обход охладителя EGR, во втором состоянии, и контроллер, причем контроллер включает команды на измерение температуры газов EGR в проходе EGR после охладителя EGR и перепускного контура охладителя EGR, причем контроллер включает также команды по указанию о снижении эффективности системы EGR, если измеренная температура газа EGR находится вне заданного первого диапазона пороговых температур по оценке температуры по второй модели EGR, когда клапан получает команду на переключение во второе состояние. Кроме того, система двигателя содержит команды для контроллера на сравнение измеренной температуры газа EGR с заданным вторым диапазоном пороговых температур по оценке температуры по первой модели EGR, когда клапан получает команду на переключение в первое состояние. Кроме того, система двигателя содержит команды по указанию, что клапан застрял в первом состоянии, если температура газа EGR находится вне первого диапазона пороговых температур. Кроме того, система двигателя содержит команды по указанию того, что клапан застрял во втором состоянии, если температура газа EGR находится вне второго диапазона пороговых температур. Система двигателя содержит также датчик температуры, находящийся в пути EGR после охладителя EGR. Система двигателя включает, где охладитель EGR включает контур охлаждающей жидкости более высокой температуры и контур охлаждающей жидкости более низкой температуры.

Обратимся теперь к Фиг.2 и 3, на которых показаны схематические изображения представляющих интерес моделируемых сигналов при работе системы EGR. Каждый график на Фиг.2 и 3 содержит несколько разрывов на оси X, указывающих разделение во времени. Время увеличивается слева направо. Таким образом, события справа от разрыва происходят позже во времени по сравнению с событиями слева от разрыва. Кроме того, режим работы двигателя по разные стороны от разрыва может быть совершенно иным.

Первый сверху график на Фиг.2 показывает сигнал управляющей команды для клапана охладителя (например, клапана 80 на Фиг.1). Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет сигнал команды для клапана охладителя. Клапан охладителя EGR включается, когда сигнал имеет более высокий уровень, и отключается, когда сигнал имеет более низкий уровень. В отключенном состоянии клапан охладителя направляет отработавший газ в охладитель. Во включенном состоянии клапан охладителя направляет отработавший газ в перепускной проход, который направляет газы EGR вокруг охладителя.

Второй сверху график на Фиг.2 показывает сигнал положения для клапана охладителя. Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет положение клапана охладителя. Клапан охладителя направляет отработавший газ в охладитель EGR, когда положение клапана находится на более низком уровне. Клапан охладителя направляет отработавший газ в перепускной проход, когда положение клапана находится на более высоком уровне. Ось Х представляет время, и время растет слева направо.

Третий сверху график на Фиг.2 показывает измеренную температуру отработавших газов. Однако в некоторых примерах температура отработавших газов может оцениваться по расходу воздуха двигателя, времени впрыска и нагрузки двигателя. Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет температуру отработавших газов, и температура отработавших газов повышается в направлении стрелки оси Y.

Четвертый сверху график на Фиг.2 показывает измеренную температуру газов EGR. Температура газов EGR - это температура отработавших газов после перепускной линии и охладителя. Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет температуру газов EGR, и температура газов EGR повышается в направлении стрелки оси Y.

Пятый сверху график на Фиг.2 показывает расчетную температуру газов EGR по первой модели. В одном примере первая модель содержит охладитель EGR. Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет расчетную температуру газов EGR в положении в проходе EGR после охладителя и перепускного прохода EGR, и температура газов EGR повышается в направлении стрелки оси Y. Первая модель рассчитывает температуру газов EGR, которые протекли через охладитель EGR. В одном примере температура газов EGR основывается на температуре отработавших газов, температуре охлаждающей жидкости двигателя более высокого уровня, массового расхода EGR и положения клапана охладителя. В частности, эмпирически определенная эффективность охлаждения хранится в таблице, проиндексированной с температурой отработавших газов и массовым расходом EGR. Эффективность охлаждения корректируется, исходя из положения клапана охладителя, и для получения оценки снижения температуры откорректированная эффективность охлаждения умножается на разность между температурой охлаждающей жидкости двигателя более высокого уровня и температурой газов EGR. Для получения оценки температуры охлажденной EGR расчетное снижение температуры вычитается из температуры отработавших газов двигателя. Температура охлажденной EGR фильтруется через фильтр нижних частот первого порядка.

Первый сверху график на Фиг.3 показывает расчетную температуру газов EGR по второй модели. Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет расчетную температуру газов EGR в положении в проходе EGR после охладителя и перепускного прохода системы EGR, и температура газов EGR повышается в направлении стрелки оси Y. Вторая модель рассчитывает температуру газов EGR, которые протекли через перепуск охладителя EGR. Подобно первой модели вторая рассчитывает температуру газов EGR, исходя из температуры отработавших газов и массового расхода EGR. Эмпирически определенная эффективность охлаждения перепускного прохода охлаждения хранится в таблице, проиндексированной с температурой отработавших газов и массовым расходом EGR. Для получения величины охлаждения EGR температура отработавших газов умножается на эффективность охлаждения. Для получения температуры EGR величина охлаждения EGR вычитается из температуры отработавших газов. Температура EGR фильтруется через фильтр нижних частот первого порядка.

Второй сверху график на Фиг.3 показывает флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, который является выходом первой модели (например, модели с охладителем EGR). Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет состояние флажка о снижении эффективности системы EGR. Флажок не устанавливается на более низком уровне. Сигнал устанавливается на более высоком уровне. Более низкий уровень указывает на отсутствие снижения эффективности. Более высокий уровень указывает на присутствие снижения эффективности EGR. В частности, присутствует переохлаждение EGR.

Третий сверху график на Фиг.3 показывает флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, который является выходом второй модели (например, модели с перепускным проходом EGR). Ось Х представляет время, и время растет слева направо. Ось Y представляет состояние флажка о снижении эффективности EGR. Флажок не устанавливается на более низком уровне. Флажок устанавливается на более высоком уровне. Более низкий уровень указывает на отсутствие снижения эффективности. Более высокий уровень указывает на присутствие снижения эффективности EGR. В частности, присутствует недоохлаждение EGR.

В момент времени Т₀ команда клапану охладителя EGR находится на более низком уровне. Команда клапану охладителя EGR корректируется в соответствии с режимом работы двигателя. Например, команда положения клапана охладителя EGR меняется в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя. Кроме того, команда клапану охладителя EGR может меняться в ответ на температуру охлаждающей жидкости двигателя и окружающую температуру. Когда команда клапану охладителя EGR находится на более низком уровне, необходимо, чтобы клапан охладителя EGR направлял отработавшие газы двигателя к охладителю EGR. Таким образом, по меньшей мере, ожидается, что газы EGR охлаждаются, когда команда клапану охладителя EGR находится на более низком уровне. Положение клапана охладителя EGR следует команде клапану охладителя с Т₀ по T₁. Таким образом, клапан охладителя EGR реагирует на команду клапану охладителя EGR, и отработавшие газы двигателя до впуска во впускной коллектор направляются из двигателя через охладитель EGR. Измеренная температура отработавших газов с момента времени Т₀ по момент времени T₁ показана на среднем уровне. Во время существования некоторых условий температура отработавших газов двигателя может быть относительно высокой, когда клапан охладителя получает команду направлять отработавший газ двигателя через охладитель EGR, например, пока двигатель работает в режиме повышенных нагрузок. Измеренная температура газов EGR между моментом времени Т₀ и моментом времени T₁ ниже измеренной температуры отработавших газов двигателя, поскольку отработавшие газы двигателя охлаждаются по мере протекания через охладитель EGR. Температура, при которой газ EGR выходит из охладителя, может меняться в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя, расхода EGR и температуры отработавших газов. Результирующая температура первой модели температуры газов EGR (модель охлаждения) близка к измеренной температуре газов EGR, а результирующая температура второй модели температуры газов EGR (модель перепуска) выше измеренной температуры газов EGR. Когда клапан охладителя EGR получает команду направлять отработавшие газы к охладителю EGR, система сравнивает измеренную температуру газов EGR с температурой EGR, рассчитанной по первой модели температуры газов EGR. Если температуры находятся вне заданного диапазона температур по отношению друг к другу, то флажок о снижении эффективности, выражающейся в недоохлаждении, устанавливается. Поскольку разница между результирующей температурой по первой модели температуры газов EGR и измеренной температурой газов EGR мала, то флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, не устанавливается.

В момент времени T₁ команда клапану охладителя EGR изменяется на более высокий уровень. Команда клапану охладителя EGR корректируется до более высокого уровня, и при этом некондиционированные газы EGR (например, отработавшие газы, которые не охлаждены) обходят охладитель EGR и могут направляться в двигатель. Положение клапана охладителя EGR показано следующим сигналу команды клапана охладителя EGR, что указывает на то, что клапан охладителя EGR реагирует, как требуется. Измеренная температура отработавших газов двигателя показана снижающейся, что указывает на то, что двигатель работает при меньшей нагрузке двигателя. Кроме того, измеренная температура газов EGR показана возрастающей, поскольку отработавшие газы двигателя обходят охладитель EGR. Изменение температуры газов EGR после момента времени T₁ происходит относительно быстро из-за малой задержки потока отработавшего газа при протекании отработавшего газа через клапан охладителя EGR. Результат первой модели температуры газов EGR после момента времени T₁ снижается, поскольку на выходе двигателя находится охладитель, и поскольку первая модель температуры газов EGR прогнозирует температуру отработавших газов, которые протекли через охладитель. С другой стороны, расчетная температура газов EGR по второй модели температуры газов EGR ближе к измеренной температуре газов EGR. Система сравнивает измеренную температуру газов EGR с температурой EGR, рассчитанной по второй модели температуры газов EGR, когда клапан охладителя получает команду на переключение в положение перепуска. Если измеренная температура газов EGR и результирующая температура по второй модели температуры газов EGR находятся вне заданного диапазона температур, то устанавливается флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении. Поскольку разница между измеренной температурой газов EGR и результирующей температурой по второй модели температуры газов EGR между моментами времени T₁ и Т₂ мала, то флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, не устанавливается.

Следует отметить, что в некоторых примерах результаты первой и второй моделей не сравниваются со считанной или измеренной температурой газов EGR в течение заданного количества времени после подачи команды на изменение положения клапана охладителя. Таким образом, результаты первой и второй моделей температуры газов EGR имеют время на то, чтобы сойтись со считанной или измеренной температурой газов EGR. Кроме того, в некоторых примерах расчетная температура по первой модели (например, модели с охладителем) может корректироваться в ответ на количество времени, на которое клапан охладителя переключен в состояние перепуска. Например, если клапан охладителя переключен в состояние перепуска на короткий период времени (например, на первый период времени), оценка температуры газов EGR по первой модели может иметь малую корректировку температуры EGR (например, малое снижение температуры EGR). С другой стороны, если клапан охладителя переключен в состояние перепуска на более продолжительный период времени (например, на первый период времени), оценка температуры газов EGR по первой модели может иметь большую корректировку температуры EGR (например, большее снижение температуры EGR). Таким образом, результат первой модели температуры и флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, могут быть связанными с количеством времени, в течение которого клапан охлаждения EGR находится в состоянии перепуска, и корректироваться на эту величину. Если клапан охладителя находится в состоянии перепуска, газы в охладителе могут иметь дополнительное время на охлаждение, при этом отработавшие газы могут охлаждаться больше по сравнению с тем, когда газы протекают через охладитель. Следовательно, модели температуры EGR могут корректировать расчетную температуру газов EGR на латентное время, которое газы EGR провели в охладителе. Кроме того, в случае если охладитель EGR состоит из двух температурных зон (например, где в одной зоне охлаждающая жидкость более высокой температуры отбирает тепло из отработавших газов, и охлаждающая жидкость более низкой температуры отбирает тепло из отработавших газов), первая модель температуры газов EGR может вносить поправку в температуру газов EGR на основании объема газа EGR и латентного времени, в течение которого газы EGR подвергаются воздействию охлаждающей жидкости более высокой температуры. Кроме того, первая модель температуры газов EGR может вносить поправку в температуру газов EGR на основании объема газа EGR и латентного времени, в течение которого газы EGR подвергаются воздействию охлаждающей жидкости более низкой температуры. Таким образом, первая модель температуры газов EGR может вносить поправку на зону охлаждения охладителя EGR и латентное время, в течение которого отработавшие газы подвергаются воздействию конкретной зоны охлаждения.

В момент времени Т₂ команда клапану охладителя EGR снова снижается. Таким образом, по меньшей мере, ожидается, что газы EGR охлаждаются, когда команда клапану охладителя EGR находится на более низком уровне. Положение клапана охладителя EGR также опускается ниже, указывая, что клапан EGR следует команде клапану охладителя EGR. Измеренная температура отработавших газов повышается в ответ на изменение режима работы двигателя, что обеспечило изменение команды клапану охладителя EGR. Измеренная температура газов EGR снижается, поскольку отработавшие газы снова начинают протекать через охладитель. Результат первой модели температуры газов EGR немного отличается от измеренной температуры газов EGR. При этом результирующий флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, не устанавливается с указанием на снижение эффективности EGR.

В момент времени Т₃ команда клапану охладителя EGR снова переходит на более высокий уровень. Однако сигнал положения клапана охладителя EGR указывает, что положение клапана охладителя EGR не следует команде клапана охладителя. Таким образом, клапан охладителя EGR застрял в отключенном состоянии. Измеренная температура газов EGR снижается, поскольку снижается температура отработавших газов, и поскольку отработавшие газы продолжают течь через охладитель EGR. Результирующая температура по второй модели температуры газов EGR и измеренная температура газов EGR сравниваются и оказываются вне заданного диапазона температур по отношению друг к другу. В одном примере между моментом, когда команда клапану охладителя EGR изменяет состояние, и моментом, когда проводится сравнение между результирующей температурой по второй модели температуры газов EGR и измеренной температурой газов EGR, предусматривается заданное количество времени. Однако в этом примере даже после заданного количества времени остается расхождение температур между второй моделью температуры газов EGR и измеренной температурой газов EGR. Следовательно, устанавливается флажок о снижении эффективности системы EGR, выражающегося в переохлаждении, указывая о снижении эффективности системы EGR. Флажок о снижении эффективности системы EGR, выражающегося в переохлаждении, может оставаться установленным, пока не будет убран техником, или пока не будет установлено, что клапан охладителя EGR правильно работает в течение заданного числа осуществлений способа (например, способа 400 на Фиг.4).

В момент времени Т₄ команда клапану охладителя EGR переходит на более низкий уровень. Положение клапана охладителя EGR остается в выключенном состоянии. Разница между измеренной температурой газов EGR и расчетной температурой газов по первой модели температуры газов EGR мала. По этой причине флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, остается не установленным и не указывает о снижении эффективности системы EGR. Однако флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, остается установленным и продолжает указывать о снижении эффективности системы EGR.

Между моментом времени Т₄ и моментом времени Т₅ флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, убирается, указывая об отсутствии снижения эффективности системы EGR перед моментом времени Т₅. Кроме того, клапан охладителя переводится в нижнее состояние перед разрывом во времени между Т₄ и Т₅, но после разрыва клапан охладителя находится в более высоком состоянии. Таким образом, перед моментом времени Т₅ клапан охладителя направляет в обход охладителя.

В момент времени Т₅ команда клапану охладителя EGR переходит из более высокого состояния в более низкое состояние. Сигнал положения клапана охладителя EGR следует команде клапану охладителя EGR. Измеренная температура отработавших газов также повышается, указывая, что двигатель работает в режиме более высокой нагрузки, чем перед моментом времени Т₅. Измеренная температура газов EGR снижается, поскольку после охладителя EGR датчиком считывается охлажденный отработавший газ. Результирующая температура газов EGR первой модели температуры газов EGR находится в заданном диапазоне температур измеренной температуры газов EGR. Следовательно, в момент времени Т₅ флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, не устанавливается.

В момент времени Т₆ команда клапану охладителя EGR переходит в более высокое состояние, и сигнал положения клапана охладителя EGR тоже переходит в более высокое состояние, указывая, что клапан охладителя EGR находится во включенном состоянии, в котором охладитель EGR обходится. Результирующая температура газов по второй модели температуры газов EGR находится в заданном диапазоне температур измеренной температуры газов EGR после Т₆. Следовательно, флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, не устанавливается.

В момент времени Т₇ команда клапану охладителя EGR переходит с более высокого уровня на более низкий уровень. Положение клапана охладителя EGR не следует команде клапану охладителя EGR, указывая тем самым, что клапан охладителя EGR застрял во включенном состоянии, в котором газ EGR обходит охладитель EGR. Поскольку клапан охладителя EGR остается во включенном состоянии или состоянии перепуска, результирующая температура по первой модели температуры газов EGR не согласуется со считанной или измеренной температурой газов EGR более чем на заданную величину температуры. Между моментом, когда команда клапану охладителя EGR изменяет состояние, и моментом, когда проводится сравнение между результирующей температурой по первой модели температуры газов EGR и измеренной температурой газов EGR, предусматривается заданное количество времени. Даже после заданного количества времени температуры оказываются вне заданного диапазона температур по отношению друг к другу. Следовательно, вскоре после Т₆ устанавливается флажок о снижении эффективности системы EGR, выражающегося в недоохлаждении, указывая о снижении эффективности системы EGR. Таким образом, если результирующая температура по первой модели температуры газов EGR и измеренная температура газов EGR оказываются вне заданного диапазона температур по отношению друг к другу, то может быть установлен флажок о снижении эффективности.

В момент времени T₈ команда клапану охладителя EGR переходит с более низкого уровня на более высокий уровень. На этот раз положение клапана охладителя EGR соответствует команде клапану охладителя EGR. Результирующая температура второй модели температуры газов EGR находится в заданном диапазоне измеренной температуры газов EGR. Следовательно, флажок о переохлаждении EGR не устанавливается. Однако флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, остается установленным, поскольку флажок не убран командой по удалению техника, например.

Обратимся теперь к Фиг.4, на которой показана блок-схема способа контроля за системой EGR. В одном примере команды для осуществления способа 400 содержатся в контроллере, показанном на Фиг.1.

На стадии 402 способа 400 определяют условия работы двигателя. Условия работы двигателя включают без ограничения температуру двигателя, нагрузку двигателя, частоту вращения двигателя, температуру окружающего воздуха, давление наддува, температуру газов EGR, температура отработавших газов и положение дроссельной заслонки. После того, как определяют условия работы двигателя, в способе 400 переходят к стадии 404.

На стадии 404 способа 400 обновляют результат первой модели температуры газов EGR. Первую и вторую модели температуры газов EGR обновляют каждый раз, когда осуществляют способ 400. В одном примере посредством первой и второй моделей температуры газов EGR рассчитывают температуру газов EGR по эмпирически определенным таблицам и с помощью фильтра первого порядка. Например, посредством первой модели температуры газов EGR рассчитывают температуру газов EGR, исходя из температуры выхлопа, температуры охлаждающей жидкости высокой температуры, массового расхода EGR и положения клапана охладителя EGR. Температуру газов EGR, которую определяют по таблицам, фильтруют через фильтр первого порядка и выдают.

На стадии 406 способа 400 обновляют результат второй модели температуры газов EGR. В одном примере вторая модель оценки температуры газов EGR может быть того же вида, что и первая модель оценки температуры газов EGR, за исключением того, что таблицы второй модели температуры газов EGR заполнены эмпирически определенными значениями, основанным на перепускном контуре.

На стадии 408 способа 400 судят, выполняются ли условия для перепуска газов EGR мимо охладителя EGR. В одном примере в ответ на нагрузку двигателя газы охладителя EGR обходят охладитель EGR. Например, газы EGR могут обходить охладитель EGR при более низких частотах вращения и нагрузках двигателя. Если в способе 400 решают пропустить газы EGR во впускной коллектор через охладитель EGR, в способе 400 дают команду клапану охладителя EGR на переход в выключенное состояние и переходят к стадии 410. В противном случае в способе 400 дают команду клапану охладителя EGR на переход во включенное состояние и переходят к стадии 418. В выключенном состоянии клапан охладителя EGR направляет газы EGR через охладитель EGR, а во включенном состоянии направляет газы EGR через перепускной проход охладителя EGR. Однако при необходимости в этом система может конструктивно исполняться дополняющим образом.

На стадии 410 способа 400 судят, выполняются ли условия выпуска. В одном примере условиями выпуска может быть конкретный диапазон частоты вращения и нагрузки двигателя. Например, одним условием выпуска могут быть частота вращения 2000-2200 мин^-1 и 0,3-0,35 нагрузки двигателя. Если в способе 400 решают, что условия выпуска выполняются, в способе 400 переходят к стадии 412. В противном случае в способе 400 идут на выход без установки флажка о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, для первой модели температуры газов EGR.

На стадии 412 способа 400 определяют порог при контроле для недоохлаждения. В одном примере базисом для порога при контроле может быть калиброванный скаляр. В других примерах для установления порога при контроле для недоохлаждения может использоваться таблица разных пороговых значений, индексированных по частоте вращения и нагрузке двигателя. Порогом для недоохлаждения может быть диапазон температуры, в котором должна быть результирующая температура газов EGR по первой модели EGR для того, чтобы не был установлен флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении. После того как определяют порог для недоохлаждения, в способе 400 переходят к стадии 414.

На стадии 414 способа 400 судят, выполняется ли условие порога недоохлаждения. Если измеренная температура газов EGR не находится в пороговом диапазоне результата по первой модели температуры газов EGR, в способе 400 переходят к стадии 416. В противном случае в способе 400 идут на выход.

На стадии 416 способа 400 устанавливают флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении. В одном примере флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, может передаваться водителю транспортного средства в виде светового сигнала. В некоторых примерах флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, может устанавливаться сразу же после определения недоохлаждения. В других примерах возможно, что состояние недоохлаждения должно продержаться в течение заданного количества времени, прежде чем будет установлен флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении. После того как установлен флажок о снижении эффективности, выражающемся в недоохлаждении, в способе 400 идут на выход.

На стадии 418 способа 400 судят, выполняются ли условия выпуска. В одном примере условиями выпуска может быть конкретный диапазон частоты вращения и нагрузки двигателя. Если в способе 400 решают, что условия выпуска выполняются, в способе 400 переходят к стадии 420. В противном случае в способе 400 идут на выход без установки флажка о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, для второй модели температуры газов EGR

На стадии 420 способа 400 определяют порог при контроле для переохлаждения. В одном примере базисом для порога при контроле может быть калиброванный скаляр. В других примерах для установления порога при контроле для переохлаждения может использоваться таблица разных пороговых значений, индексированных по частоте вращения и нагрузке двигателя. Порогом при контроле для переохлаждения может быть диапазон температуры, в котором должна быть результирующая температура газов EGR по второй модели EGR для того, чтобы не был установлен флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении. После того как определяют порог для переохлаждения, в способе 400 переходят к стадии 422.

На стадии 422 способа 400 судят, выполняются ли условие порога переохлаждения. Если измеренная температура газов EGR не находится в пороговом диапазоне результата по второй модели температуры газов EGR, в способе 400 переходят к стадии 424. В противном случае в способе 400 идут на выход.

На стадии 424 способа 400 устанавливают флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении. В одном примере флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, может передаваться водителю транспортного средства в виде светового сигнала. В некоторых примерах флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, может устанавливаться сразу же после определения переохлаждения. В других примерах возможно, что состояние переохлаждения должно продержаться в течение заданного количества времени, прежде чем установят флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении. После того как установлен флажок о снижении эффективности, выражающемся в переохлаждении, в способе 400 идут на выход.

Таким образом, Фиг.4 приводит способ контроля за системой EGR, включающий: указание о снижении эффективности системы EGR в ответ на первую модель EGR, когда клапану подают команду на переключение в первое положение; и указание о снижении эффективности системы EGR в ответ на вторую модель EGR, когда клапану подают команду на переключение во второе положение. Способ включает стадию, на которой клапаном направляют газ EGR через охладитель EGR или в обход его. Кроме того, способ включает сравнение результата второй модели EGR с выходным сигналом датчика и обеспечение указания о снижении эффективности системы EGR, если температура по датчику находится вне заданной пороговой температуры результата второй модели EGR. Кроме того, способ включает сравнение результата первой модели EGR с выходным сигналом датчика и обеспечение указания о снижении эффективности системы EGR, если температура по датчику находится вне заданной пороговой температуры результата первой модели EGR. Способ включает стадию, на которой газ EGR пропускают, когда клапану подают команду на переключение в первое или второе положение. Кроме того, способ включает обеспечение указания о снижении эффективности системы EGR после того, как выполняются условия выпуска. Способ включает стадию, на которой результат второй модели EGR сравнивают с измеренной температурой газов EGR, когда клапану подают команду на переключение во второе положение, и на которой второе положение обеспечивает обход охладителя EGR. Способ включает стадию, на которой результат первой модели EGR сравнивают с измеренной температурой газов EGR, когда клапану подают команду на переключение в первое положение, и на которой первое положение обеспечивает направление газа EGR в охладитель EGR.

Кроме того, способ на Фиг.4 приводит способ контроля за системой EGR, включающий: указание о снижении эффективности перепускного клапана охладителя EGR в ответ температуру газов EGR далее по потоку при переключении положения перепускного клапана охладителя EGR, причем это указание базируют на разных состояниях потока по перепускному проходу и потока через охладитель EGR. Кроме того, способ включает стадию, на которой это указание базируют на количестве времени, в течение которого перепускной клапан охладителя EGR расположен в положении в обход охладителя EGR. Способ включает стадию, на которой указание базируют также на температуре окружающего воздуха. Способ включает стадию, на которой указание базируют также на расходе EGR. Способ включает условие, при котором охладитель EGR включает проход охлаждающей жидкости более высокой температуры и проход охлаждающей жидкости более низкой температуры. Способ включает стадию, на которой температуру газов EGR далее по потоку сравнивают с расчетной температурой газов EGR.

Как будет понятно специалисту в данной области, способ, описанный на Фиг.4, может представлять одну или несколько из любого числа стратегий обработки, таких, как событийно-управляемая, управляемая по прерыванию, многозадачная, многопоточная и т.п. В связи с этим, различные проиллюстрированные стадии или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно или в некоторых случаях упускаться. Аналогичным образом, для достижения целей, отличительных признаков и преимуществ, описанных в настоящем документе, не обязательно требуется данный порядок обработки - он приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя это явно не показано, специалисту в данной области будет очевидно, что одна или несколько из проиллюстрированных стадий или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии.

На этом описание заканчивается. Прочитавшему его специалисту придут на ум многие изменения и модификации в пределах сущности и объема изобретения. Например, настоящее изобретение могло бы с успехом использоваться в трех-, четырех-, пятицилиндровых рядных двигателях, шести-, восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровых двигателях с V-образным расположением цилиндров, работающих на природном газе, бензине, дизтопливе или альтернативных топливах.

Реферат

Изобретение может быть использовано при диагностике систем рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Способ контроля за системой рециркуляции отработавших газов (EGR), содержащей охладитель EGR, перепускной контур и клапан, выполненный с возможностью в активном состоянии направлять газы EGR в обход охладителя EGR, а в неактивном состоянии направлять газы EGR к охладителю системы EGR, заключается в следующем. Когда клапан охладителя неактивен, выдают указание о снижении эффективности системы EGR в соответствии с первой моделью EGR. Температурный результат первой модели EGR корректируют в зависимости от времени, в течение которого клапан был активен. Когда клапан охладителя активен, выдают указание о снижении эффективности системы EGR в соответствии со второй моделью EGR. Раскрыт вариант способа контроля за системой рециркуляции отработавших газов. Технический результат заключается в исключении ложных указаний о снижении эффективности работы системы рециркуляции отработавших газов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула