Устройство и способ улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства
Изобретение может быть использовано в транспортных средствах (ТС) с двигателем (230) внутреннего сгорания (ДВС), выпускная система которых снабжена фильтром (261) частиц. Подачу топлива в выпускную систему осуществляют через форсунку (255). При этом определяют, было ли достигнуто заданное рабочее состояние ТС, в котором повышается риск накопления топлива в выпускной системе. Если заданное рабочее состояние ТС достигнуто, противодействуют накоплению топлива в выпускной системе. Фильтр (261) частиц снабжен датчиком (275) температуры. В выпускной системе размещен также датчик (245) массового расхода отработавших газов. Технический результат заключается в улучшении рабочих характеристик ТС. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, например дизельным фильтром частиц (DPF, ДФЧ). Изобретение относится также к компьютерному программному продукту, содержащему программный код для компьютера для воплощения способа в соответствии с изобретением. Изобретение также относится к устройству улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, и к моторному транспортному средству, которое снабжено таким устройством.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Законы и нормы в различных странах накладывают все более и более строгие требования к изготовителям, например, грузовых транспортных средств в отношении снижения выбросов токсичных веществ, например углеводородов, окиси углерода, окислов азота и частиц. Один из способов удаления частиц из выхлопных газов транспортных средств или промышленных двигателей состоит в захвате дизельным фильтром частиц. Этот способ приводит к сбору частиц сажи на фильтре вместо их выброса в окружающую среду. Предотвращение блокирования фильтра связано с выполнением регулярной так называемой регенерации, при которой преобладающую температуру фильтра повышают путем впрыска топлива (обычно дизельного топлива) в выхлопную систему транспортного средства или промышленного двигателя перед так называемым окислительным катализатором или другими каталитически активными компонентами, в которых происходит каталитическое сгорание топлива. Температура фильтра может, таким образом, быть увеличена до уровня, при котором частицы сгорают управляемым образом. Технологии DPF во многих отношениях представляют собой привлекательный способ уменьшения количества эмиссий в форме, например, сажи и других загрязнителей на основе углерода. Однако некоторые технологии DPF известного уровня техники влекут за собой определенные недостатки.
Если происходит впрыск топлива в выхлопной поток газов в неблагоприятные рабочие моменты, топливо может сталкиваться только с одной точкой выхлопного канала, что приводит к тому, что оно не будет испаряться в требуемом местоположении или в требуемый момент времени и, возможно, оно, таким образом, будет накапливаться и протекать внутри выхлопного канала.
Возможная последующая проблема может состоять в том, что распределение в окислительном катализаторе и, следовательно, окисление топлива происходит хуже, чем требуется, что может привести к снижению эффективности и, возможно, к напрасному расходованию топлива из-за выпуска топлива через выхлопную систему, без его реакции.
Другая возможная последующая проблема состоит в том, что неиспарившееся топливо может вытекать через неплотные трубы и соединения выхлопной системы, что аналогично может привести к снижению эффективности. Это также может повлечь за собой образование хорошо заметного и нежелательного белого дыма из транспортного средства или промышленного двигателя.
Другими словами, работа в определенных рабочих условиях показала, что добавленное топливо не испаряется и не реагирует с требуемой скоростью и что упомянутое добавленное топливо, поэтому, накапливается в выхлопной системе. Такое накопление топлива является нежелательным и приводит к ряду недостатков. Один из недостатков плохого распределения топлива в выхлопной системе состоит в том, что система в ходе обработки может быть повреждена или могут ухудшиться ее рабочие характеристики, например, если слишком много жидкого топлива попадет в катализатор или фильтр дизельных частиц, расположенный далее. Повреждение системы последующей обработки транспортного средства является дорогостоящим для водителя или владельца и связано с необходимостью незапланированного посещения станции технического обслуживания для ремонта транспортного средства. Сам по себе ремонт также влечет за собой определенные затраты и потенциально большое расходование ресурса.
Поэтому существует необходимость решения проблем, связанных с определенными технологиями DPF.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новый и предпочтительный способ улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц.
Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить новое и предпочтительное устройство и новую и предпочтительную компьютерную программу для улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, устройство и компьютерную программу для получения более надежной выхлопной системы транспортного средства, которая позволяет уменьшить объем технического обслуживания.
Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, устройство и компьютерную программу для достижения более эффективной по затратам работы моторного транспортного средства.
Эти задачи достигаются посредством способа в соответствии с п.1.
В аспекте настоящего изобретения предложен способ улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, включающий этапы, на которых:
определяют, было ли достигнуто заданное состояние работы упомянутого транспортного средства, которое относится к ситуации, в которой увеличивается риск накопления топлива в выхлопной системе; и
применяют, если упомянутое рабочее состояние достигнуто, по меньшей мере одну меру для противодействия упомянутому накоплению топлива.
Прогнозирование того, что вот-вот возникнет накопление топлива в выхлопной системе транспортного средства, и после этого применение активных мер противодействия ему и/или предотвращения этого позволяет достичь улучшенных характеристик транспортного средства. Это исключает необходимость для водителя транспортного средства незапланированного посещения станции технического обслуживания для дорогостоящего ремонта.
Активная мера состоит в том, чтобы управлять двигателем таким образом, чтобы массовый расход выхлопных газов изменялся определенным образом, то есть так, чтобы оказать противодействие и/или предотвращение накоплению топлива в выхлопной системе.
Активная мера состоит в том, чтобы оказывать соответствующее влияние на массовый расход выхлопных газов желательным образом, то есть таким образом, чтобы противодействовать и/или предотвратить накопление топлива в выхлопной системе.
Топливо представляет собой топливо, которое должно реагировать в окислительном катализаторе системы SCR транспортного средства. Топливо может, например, представлять собой бензин или дизельное топливо.
Упомянутое накопление топлива представляет собой результат впрыска топлива в выхлопную систему с нежелательным распределением.
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что в соответствующих случаях активные меры могут быть инициированы, в частности, быстро. Применение активных мер может быть инициировано в течение времени порядка от 0,5 до 10 секунд. Применение активных мер, в качестве альтернативы, может быть инициировано в течение времени порядка от 10 секунд до 5 минут.
Этап определения рабочего состояния может включать определение того, работало ли транспортное средство статически в течение определенного времени. Определение неблагоприятной работы транспортного средства, в ходе которой впрыск топлива в выхлопную систему был направлен в точку или в малую определенную область, позволяет применять активные меры для противодействия накоплению дизельного топлива. В изобретении используется тот факт, что накопление топлива в выхлопной системе и рабочее состояние транспортного средства коррелированы для определения предельных значений для определения статической или неблагоприятной работы транспортного средства.
Этап определения рабочего состояния включает: оценку, например, среднеквадратического отклонения и/или дисперсии скорости двигателя в течение определенного времени и/или оценку, например, среднеквадратического отклонения и/или дисперсии нагрузки транспортного средства в течение определенного времени. Оценка среднеквадратического отклонения для, например, скорости двигателя позволяет прогнозировать, когда двигатель находится в рабочих точках, в которых нежелательно выполнять впрыск топлива в выхлопную систему. Если в результате оценки получают показатель того, что в данный момент существует нежелательное рабочее состояние, активные меры могут быть предприняты и используются для изменения выхлопного потока транспортного средства и/или для изменения преобладающей температуры в выхлопной системе для того, чтобы перевести двигатель в более предпочтительную рабочую точку. В качестве альтернативы, дозирование топлива может быть модифицировано. Следует отметить, что оценка, например, среднеквадратического отклонения и/или дисперсии нагрузки транспортного средства в течение некоторого времени может быть выполнена любым принятым способом для определения того, существует ли заданное рабочее состояние. Заданное рабочее состояние представляет собой рабочее состояние, в котором повышен риск накопления топлива в выхлопной системе.
Новый способ позволяет улучшить эффективность регенерирования фильтра частиц путем обнаружения и определения заданного рабочего состояния, которое представляет ситуацию, содержащую рабочую точку, которая является менее предпочтительной с точки зрения перспективы окисления топлива, путем оценки, например, среднеквадратического отклонения нагрузки транспортного средства и/или скорости двигателя. Такое рабочее состояние может представлять собой статическое рабочее состояние. Заданное рабочее состояние может представляет собой рабочее состояние, в котором среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия нагрузки транспортного средства и/или скорости двигателя находятся в пределах заданного диапазона. Другое заданное рабочее состояние может представлять собой рабочее состояние, в котором среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия нагрузки транспортного средства и/или скорости двигателя слишком превышают заданные предельные значения. Упомянутый диапазон и заданные предельные значения могут представлять собой любой требуемый соответствующий диапазон и заданные предельные значения.
Заданное рабочее состояние представляет собой нежелательное рабочее состояние. Нежелательное рабочее состояние означает рабочее состояние, в котором повышен риск накопления топлива в выхлопной системе. Такое рабочее состояние не обязательно должно быть стационарным рабочим состоянием, хотя описание со ссылкой на приложенные чертежи относится к этому конкретному примеру.
Этап определения рабочего состояния может включать определение того, находится ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия скорости двигателя ниже заданного значения в течение определенного времени. Среднеквадратическое отклонение и дисперсия представляют собой надежные показатели измерений, которые не накладывают значительную нагрузку на блоки расчета транспортного средства. Скорость двигателя представляет собой параметр, который в настоящее время уже обнаружен с различными целями таким образом, что дополнительное использование существующей информации может быть выполнено в соответствии с аспектом изобретения. Анализ вариаций скорости вращения двигателя с течением времени позволяет надежно определять любую статическую работу или другое неблагоприятное состояние работы транспортного средства.
Этап определения рабочего состояния может включать: определение того, находится ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия нагрузки транспортного средства ниже заданного значения в течение определенного времени. Нагрузка транспортного средства представляет собой параметр, который в настоящее время уже рассчитывают с разной целью таким образом, что дополнительное использование существующей информации может быть выполнено в соответствии с аспектом изобретения. Нагрузка транспортного средства, например, может быть выражена как преобладающее значение крутящего момента выходного вала его двигателя. Анализ дисперсии нагрузки транспортного средства с течением времени позволяет надежно определять любую статическую работу или другое неблагоприятное состояние работы транспортного средства.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления этап определения рабочего состояния может включать: определение того, находится ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия нагрузки транспортного средства и скорость его двигателя ниже заданного значения в течение определенного времени. Учет этих переменных позволяет получить более надежный способ улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства.
Способ может дополнительно включать следующие этапы перед применением упомянутых мер:
определение преобладающей температуры в любой требуемой одной или больше выбранных точках между положением для впрыска топлива и положением для фильтра частиц, и/или
определение преобладающего массового расхода газа после двигателя, и/или
определение значения, которое представляет количество топлива, подаваемого в выхлопную систему, с течением определенного времени.
Учет большего количества параметров, чем, например, скорость двигателя и нагрузка транспортного средства, перед тем, как будут предприняты активные меры, для предотвращения накопления топлива в выхлопной системе позволяет обеспечить более надежный и более устойчивый к ошибкам способ улучшения рабочей характеристики транспортного средства.
Выбор активных мер может быть выполнен на основе, например, преобладающей температуры фильтра частиц, преобладающего значения массового расхода газа после двигателя и/или истории дозирования топлива.
Выбор активных мер может быть выполнен на основе, например, преобладающей температуры в любой выбранной точке между положением для впрыска топлива и положением для фильтра частиц.
Этап применения меры может включать регулирование подачи топлива в выхлопную систему. Уменьшение количества подаваемого топлива позволяет достичь улучшенных условий для испарения топлива, которое уже присутствует в выхлопной системе, и для испарения уменьшенного количества топлива, которое необходимо подавать в выхлопную систему.
Этап применения меры может включать изменение температуры выхлопных газов после двигателя. Это позволяет эффективно снизить риск накопления топлива в выхлопной системе. В частности, этап применения этой меры может включать временное повышение температуры выхлопных газов после двигателя.
Температуру выхлопных газов можно изменять путем управления двигателем заданным образом. Это представляет собой эффективную меру для относительно быстрого повышения температуры выхлопных газов.
Способ легко воплощается в существующих моторных транспортных средствах. Программное обеспечение для улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, в соответствии с изобретением может быть установлено в блок управления транспортного средства во время изготовления транспортного средства. Покупатель транспортного средства, таким образом, имеет возможность выбора способа функционирования, в качестве варианта выбора. В качестве альтернативы, программное обеспечение, содержащее программный код, для применения нового способа улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, может быть установлено в блок управления транспортного средства во время обновления на станции технического обслуживания, и в этом случае программное обеспечение может быть загружено в запоминающее устройство блока управления. Воплощение нового способа, поэтому, является эффективным по затратам, в частности, поскольку не требуется устанавливать какие-либо дополнительные датчики в транспортном средстве. Соответствующие аппаратные средства в настоящее время уже присутствуют в транспортном средстве. Изобретение, поэтому, представляет эффективное по затратам решение обозначенных выше задач.
Программное обеспечение, которое содержит программный код для улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, легко обновлять или заменять. Различные части программного обеспечения, содержащего программный код для улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, также могут быть заменены независимо друг от друга. Такая блочная конфигурация является предпочтительной с точки зрения перспективы технического обслуживания.
В аспекте настоящего изобретения предложено устройство по п.9.
В аспекте настоящего изобретения предложено устройство улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц. Устройство содержит средства для определения, достигнуто ли заданное рабочее состояние упомянутого транспортного средства, которое приводит к ситуации, в которой повышается риск накопления топлива в выхлопной системе; и средства для применения, если упомянутое рабочее состояние достигнуто, по меньшей мере одной меры для противодействия упомянутому накоплению топлива.
Устройство может дополнительно содержать средства для определения, работало ли транспортное средство статически в течение определенного времени.
Устройство может содержать средства оценки среднеквадратического отклонения и/или дисперсии скорости двигателя в течение определенного времени и/или оценки среднеквадратического отклонения и/или дисперсии для нагрузки транспортного средства в течение определенного времени.
Устройство может дополнительно содержать средства для определения, находится ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия скорости двигателя ниже заданного значения в течение определенного времени.
Устройство может дополнительно содержать средства для определения, находится ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия нагрузки транспортного средства ниже заданного значения в течение определенного времени.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления устройство может содержать средства для определения, находится ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия нагрузки транспортного средства и скорость его двигателя ниже заданного значения в течение определенного времени. Учитывая эти переменные, можно получить более надежное устройство улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства.
Устройство может дополнительно содержать средства для определения преобладающей температуры в любой требуемой одной или больше выбранных точках между положением для впрыска топлива и положением фильтра частиц, и/или средства для определения преобладающего массового расхода газа после двигателя, и/или средства для определения значения, которое представляет количество топлива, подаваемого в выхлопную систему в течение определенного времени.
Устройство может дополнительно содержать средства для регулирования подачи топлива в выхлопную систему.
Устройство может дополнительно содержать средства для изменения температуры выхлопных газов после двигателя. В частности, упомянутые средства выполнены с возможностью временного повышения температуры выхлопных газов после двигателя.
Средства изменения температуры выхлопных газов после двигателя могут быть выполнены с возможностью управления двигателем заданным способом и/или регенерирования фильтра частиц выхлопной системы.
Описанные выше задачи также достигаются, когда моторное транспортное средство содержит признаки устройства улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства. Транспортное средство может представлять собой грузовик, автобус или пассажирский автомобиль.
В аспекте настоящего изобретения предложено устройство улучшения рабочей характеристики морского двигателя, который имеет выхлопную систему с фильтром частиц. Устройство содержит средства для определения, достигается ли заданное рабочее состояние упомянутого морского двигателя, которое относится к ситуации, в которой повышен риск накопления топлива в выхлопной системе; и средства для применения, если достигается упомянутое рабочее состояние, по меньшей мере одной меры для противодействия упомянутому накоплению топлива.
В аспекте настоящего изобретения предложено устройство улучшения рабочих характеристик промышленного двигателя, который имеет выхлопную систему с фильтром частиц. Устройство содержит средство для определения, достигается ли заданное рабочее состояние упомянутого промышленного двигателя, которое относится к ситуации, в которой повышен риск накопления топлива в выхлопной системе; и средство для применения, если упомянутое рабочее состояние достигается, по меньшей мере одной меры для противодействия упомянутому накоплению топлива.
Следует отметить, что новый, описанный здесь способ улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства также можно использовать для аналогичного улучшения рабочих характеристик других систем или продуктов, например, морского двигателя или промышленного двигателя. Промышленный двигатель можно использовать для привода генератора. Морской двигатель может быть установлен на судне, например на пароме.
В аспекте изобретения предложена компьютерная программа для улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, и такая компьютерная программа содержит программный код, сохраненный на машиночитаемом носителе, для обеспечения выполнения блоком электронного управления или другим компьютером, соединенным с блоком электронного управления, этапов в соответствии с любым одним из пп.1-8.
В аспекте изобретения предложен компьютерный программный продукт, содержащий программный код, сохраненный на машиночитаемом носителе, для выполнения этапов способа по любому из пп.1-8, в котором упомянутая компьютерная программа работает в блоке электронного управления или в другом компьютере, соединенном с блоком электронного управления.
Дополнительные задачи, преимущества и новые особенности настоящего изобретения будут понятны для специалиста в данной области техники из следующего подробного описания и также в результате применения изобретения. Хотя изобретение описано ниже, следует отметить, что оно не ограничено конкретными описанными деталями. Для специалиста в данной области техники, который имеет доступ к представленному здесь описанию, будут понятны дополнительные варианты применения, модификации и возможности встраивания в других областях, которые находятся в пределах объема изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Более полное понимание настоящего изобретения и дополнительных его задач и преимуществ может быть получено из следующего подробного описания изобретения, которое необходимо читать совместно с приложенными чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам на различных схемах и на которых:
фиг.1 представляет собой схематичный вид транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.2 представляет собой схематичный вид подсистемы транспортного средства, представленного на фиг.1, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.3a представляет собой схематичный график зависимости скорости двигателя транспортного средства и ее среднеквадратического отклонения от времени в соответствии с примером;
фиг.3b представляет собой схематичный график зависимости нагрузки транспортного средства и ее среднеквадратического отклонения от времени в соответствии с примером;
фиг.4a представляет собой схематичную блок-схему последовательности операций способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.4b представляет собой более подробную блок-схему последовательности операций способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и
фиг.5 представляет собой схематичный вид компьютера в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 представлен вид сбоку транспортного средства 100. Иллюстрируемое транспортное средство 100 содержит блок 110 тягача и прицеп 112. Транспортное средство может представлять собой тяжелое транспортное средство, например грузовик или автобус. Транспортное средство, в качестве альтернативы, может представлять собой пассажирский автомобиль.
Термин «соединение» относится здесь к соединению для передачи данных, которое может представлять сбыть физическую линию, такую как оптоэлектронная линия передачи данных, или нефизическую линию, такую как беспроводное соединение, например, радиоканал или микроволновый канал.
Термин «статическая работа» транспортного средства 100 относится здесь к состоянию, в котором транспортным средством управляют таким образом, что подача топлива в выхлопную систему может повлечь за собой повышенный риск накопления неиспарившегося топлива. Накопление топлива может возникать, когда транспортным средством управляют в чрезвычайно статичных точках инжекции, которые обычно возникают, когда оно работает статически. Термин «статическая работа» транспортного средства относится здесь к состоянию, в котором транспортным средством управляют таким образом, что статические условия, например, текущий массовый выхлопной расход или текущая скорость газа, преобладают таким образом, что может возникнуть риск накопления неиспарившегося топлива. Статическая работа транспортного средства может включать в себя малые вариации скорости двигателя с течением времени. Статическая работа транспортного средства может включать в себя малые вариации нагрузки транспортного средства с течением времени.
Термин «нагрузка» относится здесь к крутящему моменту выходного вала двигателя в трансмиссии. Термин «нагрузка», в качестве альтернативы, может относиться к крутящему моменту выходного вала двигателя в трансмиссии относительно максимального доступного крутящего момента. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что разные определения термина «нагрузка» можно использовать в пределах объема настоящего изобретения.
На фиг.2 схематично представлена подсистема 299 транспортного средства 100. Подсистема 299 расположена в блоке 110 тягача. Подсистема 299 содержит двигатель 230, выполненный с возможностью снабжения энергией транспортного средства 100. Двигатель 230 представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Двигатель 230 может представлять собой дизельный двигатель с любым требуемым количеством цилиндров, например 4, 5 или 6 цилиндров.
Выхлопные газы, генерируемые двигателем 230 во время работы транспортного средства 100, подают через первую трубу 235 в фильтр 261 частиц, который в данном примере варианта осуществления представляет собой так называемый DPF. Фильтр 261 может иметь каталитическое покрытие. Фильтр 261 соединен со второй трубой 265, которая выполнена с возможностью подачи выхлопных газов из транспортного средства 100 в окружающую среду транспортного средства. Специалистам в данной области техники следует понимать, что подсистема 299 может содержать дополнительные компоненты, например катализатор SCR или некоторый другой катализатор, для снижения выхлопа из транспортного средства 100. Эти другие компоненты были исключены с тем, чтобы сделать изобретение более понятным.
Первый датчик 245 расположен перед фильтром 261 на первой трубе 235. Первый датчик 245 выполнен с возможностью измерения массового расхода газа в первой трубе 235. Первый датчик 245 выполнен с возможностью постоянного определения значений, которые представляют массовый расход газа в первой трубе 235. Первый датчик 245 выполнен с возможностью обнаружения массового расхода газа в режиме реального времени в первой трубе 235. Первый датчик 245 выполнен с возможностью связи с блоком 220 управления эмиссией через соединение 246. Первый датчик 245 выполнен с возможностью постоянной передачи в блок 220 управления эмиссией сигналов, которые содержат информацию о массовом расходе газа в первой трубе 235. Блок 220 управления эмиссией выполнен с возможностью приема сигналов, передаваемых из первого датчика 245.
Второй датчик 275 расположен рядом с фильтром 261. Второй датчик 275 выполнен с возможностью измерения преобладающей температуры фильтра 261. Второй датчик 275 выполнен с возможностью постоянного обнаружения преобладающей температуры фильтра 261. Второй датчик 275 выполнен с возможностью обнаружения в режиме реального времени преобладающей температуры фильтра 261. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления второй датчик 275 выполнен с возможностью определения преобладающей температуры в любой выбранной точке между положением впрыска топлива и положением фильтра 261 частиц. Второй датчик 275 выполнен с возможностью связи с блоком 220 управления эмиссией через соединение 276. Второй датчик 275 выполнен с возможностью постоянной передачи в блок 220 управления эмиссией сигналов, которые содержат информацию о преобладающей температуре фильтра 261. Второй датчик 275, в качестве альтернативы, выполнен с возможностью постоянной передачи в блок 220 управления эмиссией сигналов, которые содержат информацию о преобладающей температуре в любой выбранной точке между положением для впрыска топлива и положением для фильтра 261 частиц. Блок 220 управления эмиссией выполнен с возможностью приема сигналов, передаваемых из второго датчика 275.
Блок 220 управления эмиссией выполнен с возможностью связи с инжектором 255 топлива через соединение 256. Инжектор 255 топлива расположен на первой трубе 235. Блок 220 управления эмиссией выполнен с возможностью управления инжектором 255 топлива с помощью сигналов управления, передаваемых через соединение 256. Инжектор 255 топлива выполнен с возможностью впрыска топлива в первую трубу 235 на основе принятых сигналов управления.
В данном примере варианта осуществления инжектор 255 топлива выполнен с возможностью впрыска дизельного топлива в первую трубу 235. Контейнер, например топливный бак (не показан), предусмотрен для содержания упомянутого дизельного топлива. Контейнер соединен по потоку с инжектором 255 через канал, который выполнен с возможностью подачи упомянутого дизельного топлива к инжектору 255 для его впрыска в первую трубу 235.
Впрыск дизельного топлива или некоторого другого соответствующего топлива позволяет регенерировать фильтр 261.
Во время статической работы топливо, подаваемое в первую трубу 235, накапливается, вместо его испарения и эффективного сгорания, в результате чего, образуется нежелательный объем по существу жидкого топлива в первой трубе 235. В течение длительного периода статической работы транспортного средства этот объем может накапливаться таким образом, что рабочие характеристики транспортного средства ухудшаются. Настоящее изобретение направлено на предотвращение такого накопления жидкого топлива.
Специалистам в данной области техники следует понимать, что первый датчик 245, второй датчик 275 и инжектор 255 топлива могут быть соответствующего вида и что они могут, соответственно, быть правильным образом сконфигурированы в подсистеме 299.
В соответствии с версией блок 200 управления двигателем выполнен с возможностью связи с блоком 220 управления эмиссией через соединение 226. Блок 200 управления двигателем также называется первым блоком 200 управления. Первый блок 200 управления выполнен с возможностью управления блоком 220 управления эмиссией путем постоянной передачи сигналов управления в него. Первый блок 200 управления имеет модель эмиссии, сохраненную в его запоминающем устройстве. Первый блок 200 управления может использовать сохраненную модель эмиссии для оценки преобладающего массового расхода газа в первой трубе 235. Первый блок 200 управления также может использовать сохраненную модель эмиссии для оценки преобладающей температуры в фильтре 261. В одной версии изобретения первый блок 200 управления выполнен с возможностью оценки преобладающего массового расхода газа в первой трубе 235, который должен возникать в заданной рабочей ситуации транспортного средства 100. Аналогично, первый блок 200 управления выполнен с возможностью оценки преобладающей температуры фильтра 261, которая должна возникать в заданной рабочей ситуации транспортного средства 100.
Первый блок 200 управления выполнен с возможностью расчета обычным способом преобладающей нагрузки транспортного средства, например, преобладающего крутящего момента выходного вала двигателя 230.
В примере первый блок 200 управления может принимать форму ведущего блока, и блок управления эмиссией может принимать форму ведомого блока. Первый блок 200 управления выполнен с возможностью управления впрыском топлива в первую трубу 235, в соответствии с сохраненными процедурами операций.
Первый блок 200 управления выполнен с возможностью регулирования температуры выхлопных газов после двигателя, изменяя, например, угол впрыска для по меньшей мере одного из цилиндров двигателя.
Первый блок 200 управления выполнен с возможностью управления двигателем 230 определенным способом для регулирования температуры выхлопных газов после двигателя 230. Первый блок 200 управления выполнен с возможностью управления регенерацией фильтра 261 частиц выхлопной системы, когда это необходимо.
Второй блок 210 управления выполнен с возможностью связи с первым блоком 200 управления через соединение 216. Второй блок 210 управления может быть соединен с возможностью отсоединения с первым блоком 200 управления. Второй блок 210 управления может представлять собой блок управления, расположенный внешне для транспортного средства 100. Второй блок 210 управления может быть выполнен с возможностью выполнения этапов нового способа в соответствии с изобретением. Второй блок 210 управления можно использовать для загрузки программного обеспечения с распределением в первый блок 200 управления, в частности, программного обеспечения для выполнения нового способа. Второй блок 210 управления, в качестве альтернативы, может быть выполнен с возможностью связи с первым блоком 200 управления через внутреннюю сеть в транспортном средстве. Второй блок 210 управления может, например, быть выполнен с возможностью выполнения по существу функций, аналогичных с первым блоком 200 управления, например, для определения, достигается ли заданное рабочее состояние упомянутого транспортного средства, что относится к ситуации, в которой возникает повышенный риск накопления топлива в выхлопной системе; и для применения, если достигается упомянутое состояние, по меньшей мере одной меры для противодействия упомянутому накоплению топлива.
В соответствии с вариантом осуществления, описанным со ссылкой на фиг.2, первый датчик 245, второй датчик 275 и инжектор 255 соединены с возможностью передачи сигнала с блоком 220 управления эмиссией. Следует отметить, что другие конфигурации возможны, например, первый датчик 245, второй датчик 275 и инжектор 255 могут быть соединены с возможностью передачи сигнала с первым блоком 200 управления и/или вторым блоком 210 управления. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что различные варианты возможны. Части нового способа могут выполняться с помощью сохраненного программного обеспечения в первом блоке 200 управления, втором блоке 210 управления и в блоке 220 управления эмиссией или в их комбинации. Следует отметить, что первый блок 200 управления, второй блок 210 управления и блок 220 управления эмиссией могут быть физически разделены или могут быть частично или полностью интегрированы.
На фиг.3a схематично показан график того, как скорость в об/мин двигателя транспортного средства и ее среднеквадратическое отклонение sa зависят от времени в соответствии с примером.
Скорость в об/мин двигателя представлена графиком а, который в данном примере представляет транспортное средство 100, которое работает не статически вплоть до момента времени T1a, после которого оно работает статически. Работа транспортного средства 100 таким статическим образом повышает риск накопления топлива в выхлопной системе транспортного средства.
Среднеквадратическое отклонение sa скорости двигателя в об/мин также иллюстрируется на фиг.3a. По естественным причинам среднеквадратическое отклонение sa уменьшается в направлении к минимуму (0), когда транспортное средство работает с по существу постоянной скоростью двигателя, как после момента времени T1a.
Если среднеквадратическое отклонение sa скорости в об/мин двигателя будет ниже заданного уровня L1a в течение определенного времени ΔTa, можно определить, что рабочее состояние упомянутого транспортного средства достигнуто, которое относится к ситуации, в которой повышен риск накопления топлива в выхлопной системе. Другими словами, таким образом определяют, что транспортное средство работало статическим образом в течение определенного критического времени, в результате чего повысился риск накопления топлива в выхлопной системе. Время ΔTa представляет собой любое желательное заданное время.
На фиг.3b схематично показан график того, как нагрузка Tq транспортного средства и его среднеквадратическое отклонение зависят от времени, в соответствии с примером. В данном примере нагрузка Tq представляет собой крутящий момент выходного вала двигателя.
Нагрузка Tq представлена графиком b, который в данном примере представляет транспортное средство 100, управляемое не статически вплоть до момента времени T1b, после которого оно работает статически. Работа транспортного средства 100 таким статическим образом увеличивает риск накопления топлива в выхлопной системе транспортного средства.
Среднеквадратическое отклонение sb нагрузки Tq также иллюстрируется на фиг.3b. По естественным причинам среднеквадратическое отклонение sb уменьшается в направлении минимума (0), когда транспортным средством управляют с по существу постоянной нагрузкой, как после момента времени T1b.
Если среднеквадратическое отклонение sb нагрузки Tq ниже заданного уровня L1b в течение определенного времени ∆Tb, может быть определено, что достигается рабочее состояние упомянутого транспортного средства, которое связано с ситуацией, в которой повышается риск накопления топлива в выхлопной системе. Другими словами, таким образом определяют, что транспортное средство работало в статическом режиме в течение определенного критического времени таким образом, что существует увеличенный риск накопления топлива в выхлопной системе. Время ∆Tb представляет собой любое требуемое заданное время.
Представленное выше описание со ссылкой на фиг.3a и фиг.3b представляет собой два разных способа определения, возникало ли в течение заданного времени состояние статической работы транспортного средства, которое приводит к повышенному риску накопления топлива, подаваемого в выхлопную систему транспортного средства.
Специалистам в данной области техники следует понимать, что существует множество разных способов определения, управляли ли транспортным средством статически в течение заданного времени. Например, способ на основе дисперсии скорости двигателя или нагрузки транспортного средства можно использовать аналогичным образом. Альтернативный способ может определять состояние статической работы транспортного средства путем анализа характеристик первой или второй производной по времени скорости и/или нагрузки двигателя.
Следует отметить, что другие параметры, кроме скорости двигателя и нагрузки, можно использовать для определения, возникло ли состояние статической работы транспортного средства. Например, параметр массового расхода выхлопного газа можно использовать для определения, возникло ли состояние статической работы транспортного средства. Термин «состояние статической работы» относится в данном случае к ситуации, в которой транспортным средством управляют таким образом, что преобладают статические условия в отношении массового расхода выхлопного газа, в результате чего возникает риск накопления неиспарившегося топлива. Другой параметр, который можно использовать для определения, возникло ли состояние статической работы транспортного средства, представляет собой преобладающую скорость газа, при которой может возникнуть риск накопления неиспарившегося топлива. Комбинации представленных выше параметров также можно использовать.
Параметры скорости двигателя и нагрузки транспортного средства были приняты здесь в качестве ясной иллюстрации пары вариантов осуществления настоящего изобретения. Аналогично, использование среднеквадратического отклонения этих параметров может быть принято для иллюстрации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4a схематично показана блок-схема последовательности операций способа улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с фильтром частиц, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Способ включает первый этап s401, на котором:
определяют, было ли достигнуто заданное рабочее состояние упомянутого транспортного средства, которое относится к ситуации, в которой увеличивается риск накопления топлива в выхлопной системе; и
применяют, если упомянутое рабочее состояние достигается, по меньшей мере одну меру для противодействия упомянутому накоплению топлива.
На фиг.4b показана более подробная блок-схема последовательности операций способа улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства, которое имеет двигатель и выхлопную систему с катализатором, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Способ включает первый этап s410 определения любого требуемого количества значений параметра. В этом примере количество значений определяется для преобладающей скорости в об/мин двигателя 230 транспортного средства 100. В качестве альтернативного примера, количество значений для преобладающей нагрузки Tq транспортного средства может быть рассчитано обычным способом. После этапа s410 следует этап s420.
Этап s420 способа включает обработку определенных значений параметра. В этом примере среднеквадратическое отклонение sa рассчитывают для определяемых значений для преобладающей скорости в об/мин двигателя 230. В альтернативном примере среднеквадратическое отклонение sb рассчитывают для рассчитанных значений для преобладающей нагрузки Tq транспортного средства. После этапа 420 следует этап s430.
Способ в соответствии с этапом s430 включает определение того, находилось ли рассчитанное среднеквадратическое отклонение sa ниже заданного порогового значения L1a в течение заданного времени ΔTa. В качестве альтернативы, этап s430 включает определение того, находилось ли рассчитанное среднеквадратическое отклонение sb ниже заданного порогового значения L1b в течение заданного времени ΔTb.
Следует отметить, что этап определения, находится ли среднеквадратическое отклонение sa ниже заданного порогового значения L1a в течение заданного времени ΔTa, и этап определения, находится ли расчетное среднеквадратическое отклонение sb ниже заданного порогового значения L1b относительно заданного времени ΔTb, представляют собой просто пример.
Этап s430, в качестве альтернативы, может включать определение, находится ли среднеквадратическое отклонение sa выше заданного порогового значения в течение заданного времени, и/или этап определения, находится ли расчетное среднеквадратическое отклонение sb выше заданного порога в течение заданного времени.
Этап s430, в качестве альтернативы, может включать более общий этап определения рабочего состояния путем оценки, достигается ли состояние по меньшей мере для одного параметра. Это может содержать оценку среднеквадратического отклонения и/или дисперсии скорости двигателя в течение определенного времени и/или оценку среднеквадратического отклонения и/или дисперсии нагрузки транспортного средства в течение определенного времени.
Упомянутое состояние может принимать форму случая, в котором среднеквадратическое отклонение sa находится ниже заданного порогового значения L1a относительно заданного времени Δta, и/или в котором расчетное среднеквадратическое отклонение sb находится ниже заданного порогового значения L1b в течение заданного времени ΔTb.
Упомянутое состояние может принимать форму случая, когда среднеквадратическое отклонение sa находится выше заданного порогового значения относительно заданного времени и/или рассчитанное среднеквадратическое отклонение sb находится выше заданного порогового значения в течение заданного времени.
Если упомянутое состояние выполняется, выполняют следующий этап s440. Если упомянутое состояние не достигается, снова выполняют этап s410.
Этап s440 способа включает: определение того, что существует состояние статической работы. Это состояние работы относится к ситуации, в которой повышен риск накопления топлива в выхлопной системе. После этапа s440 следует этап s450.
Способ по этапу s450 включает проверку, целесообразно ли применять меры для противодействия упомянутому накоплению топлива. Это может включать определение преобладающей температуры фильтра 261 частиц и сравнение упомянутой температуры с опорной температурой для определения, целесообразно ли применять упомянутые меры. Это может включать определение преобладающей температуры в любой выбранной точке между положением для впрыска топлива и положением для фильтра 261 частиц и сравнения этой температуры с опорной температурой для определения, целесообразно ли применять упомянутые меры. В качестве альтернативы, он может включать: определение преобладающего массового расхода газа после двигателя 230 и сравнение этого значения с опорным значением массового расхода для определения, целесообразно ли применять упомянутые меры. В качестве альтернативы, он может включать: определение значения, которое представляет количество топлива, которое было подано в выхлопную систему в течение определенного времени, для определения, целесообразно ли применять упомянутые меры. После этапа s450 следует этап s460.
Этап s460 способа включает: применение, если соответствует, на основе результата предыдущего этапа, активных мер для противодействия упомянутому накоплению топлива. Способ заканчивается после этапа s460.
На фиг.5 показана схема версии устройства 500. Блоки 200 и 210 управления, описанные со ссылкой на фиг.2, могут в этой версии содержать устройство 500. Устройство 500 содержит энергонезависимое запоминающее устройство 520, блок 510 обработки данных и запоминающее устройство 550 считывания/записи. Энергонезависимое запоминающее устройства 520 может иметь первый элемент 530 запоминающего устройства, в котором сохранена компьютерная программа, например, операционная система для управления функцией устройства 500. Устройство 500 дополнительно содержит контроллер шины, порт последовательной передачи данных, средство I/O, A/D преобразователь, блок ввода и передачи времени и даты, счетчик событий и контроллер прерываний (не показан). Энергонезависимое запоминающее устройство 520 также имеет второй элемент 540 запоминающего устройства.
Предложена компьютерная программа P, которая содержит процедуры для улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства 100, которое имеет двигатель 230 и выхлопную систему с фильтром 261 частиц, в соответствии с новым способом. Программа P содержит процедуры для определения, было ли достигнуто заданное рабочее состояние упомянутого транспортного средства, которое относится к ситуации, в которой повышен риск накопления топлива в выхлопной системе. Программа P содержит процедуру для применения, если упомянутое состояние достигается, по меньшей мере одной меры для противодействия накоплению топлива, в соответствии с новым способом. Программа P может быть сохранена в исполняемой форме или в сжатой форме в запоминающем устройстве 560 и/или в запоминающем устройстве 550 считывания/записи. В случае, когда упомянуто, что блок 510 обработки данных выполняет определенную функцию, это означает, что блок 510 обработки данных выполняет определенную часть программы, которая сохранена в запоминающем устройстве 560, или определенную часть программы, которая сохранена в запоминающем устройстве 550 считывания/записи.
Блок 510 обработки данных может связываться с портом 599 данных через шину 515 данных. Энергонезависимое запоминающее устройство 520 предназначено для связи с блоком 510 обработки данных через шину 512 данных. Отдельное запоминающее устройство 560 предназначено для связи с блоком 510 обработки данных через шину 511 данных. Запоминающее устройство 550 считывания/записи выполнено с возможностью связываться с блоком 510 обработки данных через шину 514 данных. Порт 599 данных может иметь, например, соединения 206, 216, 226, 246, 256 и 276, соединенные с ним (см. фиг.2).
Когда данные принимают в порту 599 данных, их временно сохраняют во втором запоминающем элементе 540. После временного сохранения принятых входных данных блок 510 обработки данных готов выполнить код таким образом, как описано выше. В соответствии с версией сигналы, принятые в порту 599 данных, содержат информацию о преобладающей скорости двигателя 230 транспортного средства 100. В соответствии с версией сигналы, принятые через порт 599 данных, содержат информацию о преобладающей нагрузке транспортного средства. Сигналы, принятые через порт 599 данных, могут использоваться устройством 500 для определения, управляют ли транспортным средством 100 таким образом, что повышается риск накопления топлива в выхлопной системе. В таком случае устройство 500 выполнено с возможностью применения активных мер для противодействия накоплению топлива. Части способа, описанного здесь, могут быть выполнены устройством 500 с помощью блока 510 обработки данных, в котором работает программа, сохраненная в запоминающем устройстве 560 или запоминающем устройстве 550 считывания/записи. Когда программа работает в устройстве 500, выполняются способы, описанные здесь.
Представленное выше описание предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения предусмотрено с целью иллюстрации и описания (оно не предназначено быть исчерпывающим и не ограничивает изобретение описанными вариантами). Множество модификаций и вариантов будут очевидными для специалиста в данной области техники. Варианты осуществления были выбраны и описаны для наилучшего пояснения принципов изобретения и их практического применения и, следовательно, с тем, чтобы специалисты могли понять изобретение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, соответствующими предполагаемому использованию.
1. Способ улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства (100; 110), которое имеет двигатель (230) и выхлопную систему с фильтром (261) частиц, отличающийся этапами, на которых:
определяют (s440), было ли достигнуто заданное состояние работы упомянутого транспортного средства (100; 110), включающее: определение (s430) того, работало ли транспортное средство (100; 110) статически в течение определенного времени (ΔТа; ΔTb), которое относится к ситуации, в которой увеличивается риск накопления топлива в выхлопной системе; и
применяют (s460), если упомянутое рабочее состояние было достигнуто, по меньшей мере одну меру для противодействия упомянутому накоплению топлива.
2. Способ по п.1, в котором этап определения рабочего состояния включает: выполнение оценки среднеквадратического отклонения (sа) и/или дисперсии (s2a) для скорости двигателя (об/мин) в течение определенного времени (ΔТа) и/или оценки среднеквадратического отклонения (sb) и/или дисперсии (s2b) для нагрузки (Tq) транспортного средства в течение определенного времени (ΔTb).
3. Способ по п.1 или 2, в котором этап определения рабочего состояния включает определение (s430) того, находилось ли среднеквадратическое отклонение (sa) и/или дисперсия (s2a) для скорости двигателя (об/мин) ниже заданного значения (L1a) в течение определенного времени (ΔТа).
4. Способ по п.1 или 2, в котором этап определения рабочего состояния включает определение (s430) того, находилось ли среднеквадратическое отклонение (sb) и/или дисперсия (s2b) для нагрузки транспортного средства (Tq) ниже заданного значения (L1b) в течение определенного времени (ΔTb).
5. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий следующие этапы перед применением упомянутых мер:
определение (s450) преобладающей температуры в любой выбранной точке между положением впрыска топлива и положением фильтра (261) частиц, и/или
определение (s450) преобладающего массового расхода газа после двигателя (230), и/или
определение (s450) значения, которое представляет количество топлива, которое было подано в выхлопную систему в течение определенного времени.
6. Способ по п.1 или 2, в котором этап применения меры включает:
регулирование подачи топлива в выхлопную систему.
7. Способ по п.1 или 2, в котором этап применения меры включает:
изменение температуры выхлопных газов после двигателя (230).
8. Способ по п.7, в котором температуру выхлопных газов изменяют управлением двигателем (230).
9. Устройство улучшения рабочих характеристик моторного транспортного средства (100; 110), которое имеет двигатель (230) и выхлопную систему с фильтром (261) частиц, отличающееся:
средствами для определения, работало ли транспортное средство (100; 110) статически в течение определенного времени (ΔТа; ΔTb);
средствами (200; 210; 220; 500) для определения, достигнуто ли заданное рабочее состояние упомянутого транспортного средства (100; 110), которое приводит к ситуации, в которой повышается риск накопления топлива в выхлопной системе; и
средствами (200; 210; 220; 500) для применения, если упомянутое рабочее состояние достигнуто, по меньшей мере одной меры для противодействия упомянутому накоплению топлива.
10. Устройство по п.9, содержащее средства (200; 210; 220; 500) для оценки среднеквадратического отклонения (sа) и/или дисперсии (s2a) скорости двигателя (об/мин) в течение определенного времени (ΔТа) и/или оценки среднеквадратического отклонения (sb) и/или дисперсии (s2b) для нагрузки (Tq) транспортного средства в течение определенного времени (ΔTb).
11. Устройство по п.9 или 10, дополнительно содержащее
средства (200; 210; 500) для определения, находилось ли среднеквадратическое отклонение и/или дисперсия (s2a) для скорости двигателя (об/мин) ниже заданного значения (L1a) в течение определенного времени (ΔТа).
12. Устройство по п.9 или 10, дополнительно содержащее:
средства (200; 210; 500) для определения, находилось ли среднеквадратическое отклонение (sb) и/или дисперсия (s2b) нагрузки транспортного средства (Tq) ниже заданного значения (L1b) в течение определенного времени (ΔTb).
13. Устройство по п.9 или 10, дополнительно содержащее:
средства (275, 220) для определения преобладающей температуры в любой выбранной точке между положением для впрыска топлива и положением для фильтра (261) частиц, и/или
средства (245; 220) для определения преобладающего массового расхода газа после двигателя (230), и/или
средства (200; 210; 220) для определения значения, которое представляет количество топлива, которое было подано в выхлопную систему в течение определенного времени.
14. Устройство по п.9 или 10, дополнительно содержащее:
средства (200; 210; 220; 255) для регулирования подачи топлива в выхлопную систему.
15. Устройство по п.9 или 10, дополнительно содержащее:
средства (200; 210; 220) для изменения температуры выхлопных газов после двигателя (230).
16. Устройство по п.15, в котором средства (200; 210; 220) для изменения температуры выхлопных газов после двигателя (230) выполнены с возможностью управления двигателем (230).
17. Моторное транспортное средство (100; 110), содержащее устройство по любому из пп.9-16.
18. Моторное транспортное средство (100; 110) по п.17, в котором транспортное средство представляет собой любое из грузовика, автобуса или пассажирского автомобиля.
