Способ и устройство обнаружения блокировки спускного клапана фильтра паров бензина

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ обнаружения блокировки клапана продувки (4) адсорбера паров бензина (3) для двигателя внутреннего сгорания (1), включающий в себя, по меньшей мере, одну последовательность следующих этапов: этап управления открыванием и закрыванием клапана продувки (4); этап измерения, по меньшей мере, одного рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания (1), связанного со смесью, поданной в упомянутый двигатель (1); этап вычисления показателя путем статистической обработки, по меньшей мере, в одном измеренном параметре сигнала и сравнения данного показателя с предварительно установленной величиной. Также предложено устройство для реализации описанного способа. Технический результат заключается в упрощении контроля исправности системы улавливания паров топлива. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области оснащения транспортных средств двигателями. Конкретнее, оно относится к выявлению поломки системы фильтра паров бензина (англ. "canister"), которой снабжены транспортные средства с бензиновым двигателем внутреннего сгорания.

На протяжении многих лет в целях, помимо всего прочего, уменьшения загрязнения, создаваемого транспортными средствами с бензиновым двигателем, и одновременно снижения его потребления топливные баки этих транспортных средств оснащались устройством рекуперации паров бензина, которое производит их повторный впрыск в двигатель. Данное устройство, обычно называемое специалистами «canister» (бачок для поглощения паров бензина), расположено рядом с топливным баком. Оно содержит угольный фильтр, который делает пары бензина нелетучими, в частности, когда двигатель остановлен. Впрыск паров в двигатель по впускной магистральной линии управляется посредством электронного устройства управления двигателем (англ. Engine Control Unit (ECU) - блок управления двигателем), позволяющего обеспечить открывание и закрывание спускного клапана.

Существующие в настоящее время в некоторых странах стандарты предписывают иметь возможность выявлять наличие утечки паров бензина транспортного средства. Это влечет за собой диагностирование всех возможных утечек и поломок задействованных компонентов, в частности фильтра паров бензина («canister») и спускного клапана.

На основании достигнутого уровня техники известны способы обнаружения характера работы спускного клапана путем тестирования, осуществляемого, когда транспортное средство работает на холостом ходу. Согласно этим способам, серия открываний и закрываний спускного клапана управляется с периодом, составляющим приблизительно десять секунд. Если клапан находится в исправном состоянии, то результатом подачи паров бензина в двигатель будет являться изменение различных рабочих параметров, таких как состав горючей смеси, вращающий момент, режим работы двигателя, давление впуска и т.д. Таким образом, определяется, выходит ли один из параметров, который может зависеть от конкретно рассматриваемого транспортного средства, за пределы заданной пороговой величины, и, таким образом, предусматривает ли такое изменение хорошее функционирование спускного клапана пароочистительного фильтра. Описание такого способа приведено, например, в заявке на патент FR 2900981 фирмы Siemens VDO Automotive.

Вместе с тем данный способ нуждается в поддержании режима работы двигателя на холостом ходу в течение нескольких секунд, что ограничивает его применение при эксплуатации транспортного средства.

Таким образом, технической задачей настоящего изобретения является предложить устройство, позволяющее решить вышеизложенные проблемы.

Вторая цель изобретения заключается в том, чтобы оно было простым и недорогим в практической реализации.

В связи с этим направленностью изобретения является способ обнаружения блокировки спускного клапана фильтра паров бензина для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, причем способ включает в себя, по меньшей мере, одну последовательность следующих этапов:

этап изменения состояния спускного клапана;

этап измерения, по меньшей мере, одного рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания, связанного со смесью, поданной в упомянутый двигатель;

этап вычисления показателя путем статистической обработки сигнала, по меньшей мере, на один измеренный параметр, и сравнения данного показателя с предварительно установленной величиной.

Согласно первой практической реализации изобретения, этап вычисления показателя является этапом вычисления корреляции в течение определенного периода времени между измеренным параметром и положением спускного клапана, и определения, превышает ли вычисленная корреляция заданную пороговую величину.

Согласно другой практической реализации изобретения, этап вычисления показателя содержит этап измерения уровня шума, наблюдаемого, по меньшей мере, в одном рабочем параметре двигателя, связанном со смесью, подаваемой в упомянутый двигатель, перед и после изменения положения спускного клапана.

Предпочтительно, согласно данному второму случаю, способ содержит фильтрацию уровня шума в изученном параметре, затем интеграцию этого уровня шума в заданный период после изменения положения спускного клапана, затем сравнение этой интегрированной величины с заданной пороговой величиной.

Согласно предпочтительной практической реализации, способ содержит повторение этапов, как это было описано выше, для получения статистически значимого измерения.

Согласно различным конструктивным решениям, которые могут использоваться совместно:

измерение рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания выполняется на уровне коллектора впуска воздуха двигателя;

измерение рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания выполняется посредством лямбда-зонда.

Изобретение также направлено на устройство обнаружения блокировки спускного клапана фильтра паров бензина для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, причем упомянутое устройство содержит:

средства измерения, по меньшей мере, одного рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания, связанного со смесью, подаваемой в упомянутый двигатель;

средства сравнения значений параметра, измеренного перед и после изменения положения спускного клапана, и определения, превышают ли изменения параметра заданную пороговую величину.

Предпочтительно, средства измерения, по меньшей мере, одного рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания содержат, по меньшей мере, один датчик, расположенный на уровне коллектора впуска воздуха двигателя.

Цели и преимущества изобретения станут лучше понятны после ознакомления с описанием и фигурами чертежа отдельного способа практической реализации, приведенного в качестве примера и не имеющего ограничительного характера, для которого фигуры чертежа изображают на фиг.1 схематичный вид конструкторского решения спускного клапана фильтра паров бензина в двигателе внутреннего сгорания.

В настоящем примере изобретение применимо к наземному транспортному средству, такому как автомобиль.

Транспортное средство (на фиг.1 не показано) содержит двигатель внутреннего сгорания 1, который запитывается топливом, содержащимся в топливном баке 2. Двигатель внутреннего сгорания 1 содержит коллектор впуска воздуха 5 и трубопровод подачи топлива 12, соединенный с топливным баком 2.

Для сбора паров топлива, которые испаряются из топливного бака 2, последний соединен с пароочистительным фильтром 3, который соединен с коллектором впуска воздуха 5 посредством спускного клапана 4. Спускной клапан 4 может соединить по команде пароочистительный фильтр 3 и коллектор впуска воздуха 5 двигателя внутреннего сгорания 1, по меньшей мере, для частичного повторного использования паров топлива, содержащихся в пароочистительном фильтре 3.

Пароочистительный фильтр 3 также соединен с воздухоприемным устройством 6 посредством вентиляционного канала и клапана вентиляционного канала 7 (известен под названием "Natural Vacuum Leak Detector" (NVLD) - естественный вакуумный детектор утечек), который может соединить пароочистительный фильтр 3 и воздухоприемное устройство 6. Клапан вентиляционного канала 7 открывается, когда давление в пароочистительном фильтре 3 превышает определенную пороговую величину или проходит ниже определенной пороговой величины. Например, это случается, когда спускной клапан 4 открыт, а двигатель внутреннего сгорания 1 работает. Созданное таким образом разрежение в коллекторе впуска воздуха 5 втягивает пары топлива, содержащиеся в пароочистительном фильтре 3, и приводит к открыванию клапана вентиляционного канала 7. Воздух проходит, таким образом, через пароочистительный фильтр 3 и насыщается парами топлива перед попаданием в коллектор впуска воздуха 5.

Клапан вентиляционного канала 7 содержит, кроме того, реле давления 8, которое способно коммутировать сигнал согласно уровню разрежения в пароочистительном фильтре 3. Реле давления 8 передает сигнал по линии 9 в электронную схему управления 10, которая может быть предназначена для системы или разделена с другими механизмами транспортного средства, такими как двигатель внутреннего сгорания 1. Электронная схема управления 10 способна управлять открыванием и закрыванием спускного клапана 4 по линии управления 11.

В настоящем примере способ обнаружения блокировки спускного клапана осуществляется при частичной нагрузке двигателя, т.е. ни на холостом ходу, ни на полную мощность.

При нормальном режиме работы при достижении некоторого давления паров топлива в пароочистительном фильтре 3 автоматически открывается спускной клапан 4. Он закрывается, когда давление опускается ниже заданной пороговой величины.

Способ обнаружения блокировки спускного клапана 4 фильтра паров бензина 3 включает в себя множество этапов:

изменение положения спускного клапана 4 (возможно, в результате подачи команды электронной схемой управления 10);

прием и запоминание посредством электронной схемы управления 10 последовательных значений некоторых измеренных параметров. Эти параметры могут быть измерены на уровне коллектора впуска воздуха 5, например давление и (или) температура в упомянутом коллекторе 5, весовой расход воздуха и т.д., посредством известных специалистам датчиков. Речь также может идти о других рабочих параметрах двигателя, связанных с подаваемой смесью, например насыщенность горючей смеси, обнаруживаемых при помощи лямбда-зонда известного типа. Эти измерения снимаются, например, каждые полсекунды в течение определенного периода времени, например десяти секунд. Продолжительность измерения зависит от рассматриваемого двигателя и его рабочей точки. Оно задается и сохраняется в памяти электронной схемой управления 10;

вычисление корреляции между положениями спускного клапана 4 и изменениями некоторых сохраненных в памяти параметров и сравнение этой корреляции с заданной пороговой величиной.

Понятно, что при открывании спускного клапана 4, которое приводит к подаче в двигатель дополнительного притока воздуха и паров топлива, следует наблюдать изменение некоторых рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания 1. Таким образом, в данном случае способ использует сравнение между сигналом, наблюдаемым перед открыванием спускного клапана 4, и тем же сигналом после открывания упомянутого спускного клапана 4. Такое сравнение выполняется путем корреляции измеренных параметров и положения спускного клапана 4.

Таким образом, имеются два случая:

1. Или спускной клапан 4 блокирован (в открытом или закрытом положении). В этом случае отсутствует корреляция (или она меньше заданной пороговой величины) между положением спускного клапана 4 и наблюдаемыми сигналами.

Электронная схема управления 10 регистрирует, таким образом, параметры, корреляция которых с фазами изменения положения спускного клапана меньше заданной пороговой величины, что характеризует, таким образом, нарушение работы спускного клапана 4.

2. Или спускной клапан 4 работает правильно. В этом случае наблюдается корреляция между изменениями положения спускного клапана 4 и некоторыми рабочими параметрами двигателя внутреннего сгорания 1. Электронная схема управления 10 осуществляет вычисление корреляции, превышающей заданную пороговую величину, и отличает, таким образом, находящийся в исправном состоянии клапан.

Понятно, что способ, описание которого было только что приведено, имеет множество преимуществ.

Измерение корреляции между изменениями измеренного параметра и положением спускного клапана 4 обеспечивает значительно более точное обнаружение, чем простое наблюдение параметра ввиду сильного уровня шума, наблюдаемого в рабочих параметрах двигателя внутреннего сгорания 1, когда он не работает в режиме холостого хода.

Способ позволяет обнаруживать поломку спускного клапана 4 без необходимости работы двигателя в течение продолжительного времени на холостом ходу в отличие от способов, основанных на достигнутом уровне техники.

Способ применим во всех двигателях внутреннего сгорания 1, в том числе и в случае оснащения транспортных средств двигателями смешанного типа, на всех рабочих режимах.

Данный способ может быть использован как дополнение к другим способам обнаружения блокировки спускного клапана 4.

Объем охраны настоящего изобретения не ограничивается деталями рассмотренных выше в качестве примера форм практической реализации, но наоборот распространяется на модификации, доступные специалистам.

Согласно варианту практической реализации, электронная схема управления 10 управляет одним или несколькими циклами открывания и закрывания спускного клапана 4 и записывает измеренные параметры.

Согласно варианту практической реализации, электронная схема управления 10 измеряет уровень шума, наблюдаемого, по меньшей мере, в одном рабочем параметре двигателя внутреннего сгорания 1, связанном со смесью, подаваемой в упомянутый двигатель, перед и после изменения положения спускного клапана 4.

Действительно, если спускной клапан 4 находится в исправном состоянии, то уровень шума, когда он открыт, значительно повышается ввиду подачи в двигатель внутреннего сгорания 1 дополнительного объема смеси. Показатель изменения уровня шума может в действительности достигать пяти или шести при открывании спускного клапана.

Таким образом, способ использует, например, фильтрацию уровня шума в одном изучаемом параметре, затем выполняет включение этого уровня шума, в случае необходимости усредненного, в течение определенного времени после изменения положения спускного клапана 4, затем сравнивает включенную величину с заданной пороговой величиной.

1. Способ обнаружения блокировки спускного клапана (4) фильтра паров бензина (3) для двигателя внутреннего сгорания (1) транспортного средства, причем способ включает в себя, по меньшей мере, одну последовательность следующих этапов:
- изменяют состояние спускного клапана (4);
- измеряют, по меньшей мере, один рабочий параметр двигателя внутреннего сгорания (1), связанный со смесью, поданной в упомянутый двигатель (1);
- вычисляют показатель путем статистической обработки сигнала, по меньшей мере, на один измеренный параметр, и сравнивают данный показатель с предварительно установленной величиной,
отличающийся тем, что этап вычисления показателя включает в себя этап измерения уровня шума, наблюдаемого, по меньшей мере, в одном рабочем параметре двигателя внутреннего сгорания (1), связанного со смесью, поданной в упомянутый двигатель, перед и после изменения положения спускного клапана(4).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ содержит фильтрацию уровня шума в одном изучаемом параметре, затем интеграцию этого уровня шума в течение определенного времени после изменения положения спускного клапана (4), затем сравнение этой интегрированной величины с заданной пороговой величиной.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит повторение этапов, описание которых было приведено выше, для достижения статистически значимого измерения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания (1) выполняют на уровне коллектора впуска воздуха (5) двигателя.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания (1) выполнено при помощи лямбда-зонда.