Способ (варианты) и система для управления двигателем на основе оценки содержания спирта в топливе

Изобретение относится к датчику отработавших газов, связанному с выпускной системой двигателя внутреннего сгорания. Предложены способы и система для определения содержания спирта в топливе, впрыскиваемом в двигатель, по выходным сигналам датчика отработавших газов. В одном примере способ содержит определение первого оценочного значения содержания спирта в топливе по воздушно-топливному отношению, определяемому с помощью датчика кислорода в отработавших газах, и определение второго оценочного значения содержания спирта в топливе по изменению выходного сигнала датчика при модулировании опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами напряжения. Способ дополнительно содержит регулирование параметров работы двигателя в зависимости от разности между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область техники

Настоящая заявка в целом относится к датчику отработавших газов, связанному с выпускной системой двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники и раскрытие изобретения

Датчик отработавших газов (например, датчик кислорода в отработавших газах) можно установить в выпускной системе транспортного средства и использовать для получения показаний о содержании различных составляющих отработавших газов. В одном примере датчик отработавших газов можно использовать для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах из двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Полученные показания датчика отработавших газов можно использовать для регулирования параметров работы двигателя внутреннего сгорания для приведения транспортного средства в движение. Кроме того, первое оценочное значение содержания спирта в топливе, сгоревшем в двигателе, можно определить по воздушно-топливному отношению. Например, в патенте США №6,016,796 раскрыт способ для определения воздушно-топливного отношения после дозаправки топлива с последующим обновлением оценочного значения содержания этанола в топливе на новое с учетом полученного значения воздушно-топливного отношения.

В другом примере выходные сигналы датчика отработавших газов можно использовать для оценки водосодержания отработавших газов. Оценочное значение водосодержания, полученное с помощью датчика кислорода в отработавших газах, можно использовать для определения влажности окружающей среды во время работы двигателя. Кроме того, значение водосодержания можно использовать для получения второго оценочного значения содержания этанола в топливе. При определенных условиях, датчик отработавших газов может работать как кислородный датчик с переменным напряжением ПН (VVs) для более точного определения водосодержания отработавших газов и содержания этанола в топливе. Во время работы в режиме ПН опорное напряжение датчика отработавших газов повышают от более низкого базового напряжения (например, около 450 мВ) до более высокого целевого напряжения (например, порядка 900-1100 мВ). В некоторых примерах указанное более высокое целевое напряжение может представлять собой напряжение, при котором молекулы воды частично или полностью диссоциируют на кислородном датчике, а базовое напряжение представляет собой напряжение, при котором молекулы воды не диссоциируют на датчике.

Однако авторы настоящего изобретения выявили, что каждый из раскрытых выше способов для оценки содержания этанола в топливе может быть подвержен влиянию различных создающих помехи факторов (например, влажность окружающей среды, давление, воздушно-топливное отношение), могущих понизить достоверность оценки в определенных режимах работы. Кроме того, работа датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН может быть невозможна до тех пор, пока температура двигателя не превысит пороговый уровень. Также, непрерывная эксплуатация датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН, в частности, при более высоком целевом напряжении, может привести к ухудшению характеристик датчика. Недостоверная оценка содержания этанола в топливе может ограничить возможность регулирования работы двигателя.

В одном примере вышеуказанные недостатки можно устранить, используя способ для определения первого оценочного значения содержания спирта по воздушно-топливному отношению, оцененному с помощью датчика кислорода в отработавших газах; после превышения пороговой температуры двигателя, определения второго оценочного значения содержания спирта в топливе по изменению выходного сигнала датчика при модулировании опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами напряжения; и регулирования параметров работы двигателя в зависимости от разности между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе. Таким образом, можно уменьшить погрешности оценки содержания спирта в топливе и выбирать более достоверное из полученных оценочных значений содержания спирта в топливе для управления двигателем, улучшая, тем самым, эксплуатационные характеристики двигателя и экономичность использования топлива.

В качестве примера, при модулировании напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами напряжения, можно сгенерировать ток накачки первой и второй величины. Первая величина тока накачки может отражать количество кислорода в пробе газа, а вторая величина тока накачки может отражать количество кислорода в пробе газа плюс количество кислорода, содержащегося в молекулах воды в пробе газа. Далее, первую и вторую величины тока накачки можно скорректировать с учетом одного или нескольких из следующих факторов: отклонений ожидаемого воздушно-топливного отношения (при котором, как предполагается, работает двигатель) от оцененного воздушно-топливного отношения (при котором фактически работает двигатель), влажность окружающей среды, давление и содержание водяных паров в окружающей среде датчика (например, происходит ли впрыск топлива в двигателе или нет). Скорректированные значения можно использовать для вычисления водосодержания, и вывести значение содержания спирта в сгоревшем топливе с большей точностью и достоверностью. Однако, поскольку эксплуатация датчика кислорода при напряжении более высокой второй величины может привести к сокращению срока службы датчика, может быть целесообразным регулировать параметры работы двигателя в зависимости от первого значения содержания спирта в топливе, полученного во время работы датчика при напряжении первой величины. Например, когда разность между первым и вторым оценочными значениями содержания спирта в топливе меньше пороговой, контроллер двигателя может регулировать параметры работы двигателя в зависимости от первого, а не от второго, значения содержания спирта в топливе. В противном случае, если разность между первым и вторым оценочными значениями содержания спирта в топливе превышает пороговую, контроллер двигателя может регулировать параметры работы двигателя в зависимости от второго, а не от первого, значения содержания спирта в топливе. Таким образом, можно определить оценочное значение содержания спирта в топливе после дозаправки топлива.

Сравнив указанные два оценочных значения, можно выбрать наиболее достоверное оценочное значение содержания спирта в топливе и использовать его для более эффективного управления двигателем, одновременно сократив продолжительность работы датчика в режиме переменного напряжения.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 представлена принципиальная схема двигателя, содержащего выпускную систему и датчик отработавших газов.

На ФИГ. 2 представлена принципиальная схема примера датчика отработавших газов.

На ФИГ. 3А-В представлена блок-схема алгоритма для регулирования параметров работы двигателя в зависимости от погрешности между двумя оценочными значениями содержания спирта в топливе, сжигаемом в двигателе.

На ФИГ. 4 представлена блок-схема алгоритма для достоверной оценки количества спирта в топливе с помощью датчика отработавших газов, работающего в режиме переменного напряжения.

На ФИГ. 5, 6 представлены блок-схемы алгоритмов для оценки влажности окружающей среды.

На ФИГ. 7 представлена блок-схема алгоритма для определения коэффициента поправки на воздушно-топливное отношение.

На ФИГ. 8 представлена блок-схема алгоритма для оценки тока накачки для сухого воздуха, с помощью датчика кислорода.

На ФИГ. 9 представлена блок-схема алгоритма для определения коэффициента поправки на давление для датчика кислорода в отработавших газах.

На ФИГ. 10 представлена блок-схема алгоритма для управления двигателем с учетом показаний датчика кислорода в отработавших газах.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание относится к системам и способам для определения содержания спирта в топливной смеси (например, смеси этанола и бензина) по выходным сигналам датчика отработавших газов, например, датчика кислорода, показанного на ФИГ. 1-2 (в настоящем описании именуемого «датчик кислорода в отработавших газах»). Как показано на ФИГ. 3А-В, в первом режиме датчик кислорода в отработавших газах можно использовать для определения воздушно-топливного отношения с последующим определением первого значения содержания спирта в топливной смеси по воздушно-топливному отношению. Первое значение содержания спирта можно определить, когда датчик кислорода в отработавших газах работает в базовом режиме, в котором опорное напряжение датчика удерживают на более низком первом уровне. Во втором режиме, как показано на ФИГ.4, датчик отработавших газов можно использовать для определения количества влаги в пробе газа, отражающего водосодержание отработавших газов на момент замера. Например, напряжение первой и второй величины (при этом напряжение второй величины выше напряжения первой величины) можно по очереди подавать на датчик для выработки тока накачки первой и второй величины (например, выходных сигналов датчика). Изменение тока накачки между первой и второй величиной можно далее использовать для определения водосодержания отработавших газов с последующим определением второго значения содержания спирта в топливной смеси. В некоторых вариантах значение изменения тока накачки можно корректировать с учетом различных создающих помехи факторов, в том числе влажности окружающей среды, воздушно-топливного отношения и (или) давления. Скорректированное значение изменения тока накачки можно использовать для получения более достоверного второго значения содержания спирта в топливной смеси. Способы для определения различных коэффициентов поправки для выходного сигнала датчика кислорода в отработавших газах раскрыты на ФИГ. 5-9. Сравнив первое и второе оценочные значения содержания спирта друг с другом, можно выбрать наиболее достоверное значение содержания спирта и использовать его для управления двигателем. В одном примере, как показано на ФИГ. 10, можно регулировать такие параметры работы двигателя, как момент зажигания и (или) количество впрыскиваемого топлива, в зависимости от полученного значения содержания спирта в топливе. Так можно поддерживать или улучшать эксплуатационные характеристики двигателя, эффективность использования топлива и (или) показатели по выбросам, несмотря на меняющееся содержание спирта в топливе.

Обратимся к ФИГ. 1, представляющей собой принципиальную схему, изображающую один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав силовой установки автомобиля. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющих воздействий водителя 132 через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Камера 30 сгорания (то есть цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 цилиндра с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть связан с как минимум одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему передачи. Кроме того, для обеспечения запуска двигателя 10, с коленчатым валом 40 может быть связан стартер через маховик.

Всасываемый воздух может поступать в камеру 30 сгорания из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, а отработавшие газы могут выходить через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых вариантах камера 30 сгорания может содержать два и более впускных клапана и (или) два и более выпускных клапана.

В данном примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут приводиться в действие системами 51 и 53 кулачкового привода соответственно. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков и могут быть выполнены с возможностью выполнения одной или нескольких из следующих функций: переключение профиля кулачков ППК (CPS), изменение фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменение фаз газораспределения ИФГ (VVT) и (или) изменение высоты подъема клапанов ИВПК (VVL), которыми может управлять контроллер 12 для регулирования работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять с помощью датчиков 55 и 57 положения соответственно. В других вариантах впускной клапан 52 и (или) выпускной клапан 54 могут быть электроприводными. Например, в другом варианте цилиндр 30 может содержать впускной клапан с электроприводом и выпускной клапан с кулачковым приводом, включая системы ППК и (или) ИФКР.

В некоторых вариантах любой из цилиндров двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 30 показан содержащим одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показана связанной непосредственно с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ (FPW) согласно сигналу, полученному от контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно как «непосредственный впрыск» (далее также именуемый «НВ» (DI)) топлива в цилиндр 30.

Следует понимать, что в других вариантах форсунка 66 может представлять собой форсунку впрыска во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Следует также понимать, что топливо в цилиндр 30 может поступать из нескольких форсунок, например, из нескольких форсунок впрыска во впускной канал, несколько форсунок непосредственного впрыска, или их комбинаций.

Топливный бак в топливной системе 172 может содержать разные виды топлива с различными характеристиками, например, с разным составом. Различия могут включать в себя: разное содержание спирта, разное октановое число, разную скрытую теплоту парообразования, разные компоненты топливной смеси и (или) комбинации этих различий и т.п. В двигателе можно использовать спиртосодержащую топливную смесь, например Е85 (состоящую приблизительно на 85% из этанола и на 15% из бензина) или М85 (состоящую приблизительно на 85% из метанола и на 15% из бензина). В другом варианте двигатель может работать на смеси с другими соотношениями бензина и этанола в баке, в том числе 100% бензина и 100% этанола, и с переменным соотношением между ними, в зависимости от содержания спирта в топливе, заправляемом водителем в бак. Кроме того, характеристики топлива в баке могу часто меняться. В одном примере водитель может в один день заправить в бак Е85, на следующий день - Е10, а на другой день - Е50. Поэтому, в зависимости от уровня и состава топлива, находящегося в баке на момент дозаправки, состав топлива в баке может резко меняться.

Ежедневные изменения состава топлива, заправляемого в бак, могут привести к частым изменениям состава топлива в топливной системе 172, что сказывается на составе и (или) качестве топлива, подаваемого форсункой 66. Различные составы топлива, впрыскиваемого форсункой 166, в настоящем описании могут именоваться «тип топлива». В одном примере качественные характеристики различных составов топлива могут включать в себя октановое число ОЧ (RON), процентное содержание спирта, процентное содержание этанола и т.п.

Следует понимать, что, несмотря на то, что в одном примере двигатель можно эксплуатировать, подавая топливную смесь переменного состава через форсунку непосредственного впрыска, в других вариантах двигатель можно эксплуатировать, используя две форсунки и изменяя болеее количество топлива, подаваемого каждой из указанных форсунок. Также следует понимать, что, когда двигатель работает с наддувом, создаваемым нагнетательным устройством, например, турбокомпрессором или нагнетателем (не показаны), предел наддува можно увеличивать по мере увеличения содержания спирта в топливной смеси переменного состава.

Вернемся к ФИГ. 1: впускной канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 12, направляя сигнал на электромотор или привод в составе дросселя 62; данную конфигурацию обычно называют «электронное управление дроссельной заслонкой» ЭУДЗ (ETC). Таким образом, дроссель 62 выполнен с возможностью регулировать подачу всасываемого воздуха в камеру 30 сгорания среди прочих цилиндров двигателя. Контроллер 12 может получать информацию о положении дроссельной заслонки 64 в виде сигнала положения дросселя ПД (TP). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для направления сигналов МРВ (MAF) и ДВК (MAP) в контроллер 12. В одном варианте осуществления впускной канала 42 может дополнительно содержать датчик 121 влажности для измерения влажности окружающей среды. В другом варианте датчик 121 влажности можно, дополнительно или вместо впускного канала, установить в выпускном канале 48.

Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания по сигналу опережения зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12 в определенных режимах работы. Несмотря на то, что на фигуре показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах камера 30 сгорания, либо одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия, с искрой зажигания или без нее.

Датчик 126 отработавших газов (например, датчик кислорода в отработавших газах) показан установленным в выпускном канале 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой датчик любого типа, подходящего для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO), НДКОГ (HEGO) (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано установленным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности отработавших газов какого-либо иного типа или их комбинацию. В некоторых вариантах, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов можно периодически регенерировать, подавая в как минимум один из цилиндров двигателя смесь с определенным диапазоном воздушно-топливного отношения.

Кроме того, в раскрываемых вариантах осуществления система рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять необходимое количество отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 по магистрали 140 РОГ. Величину подачи отработавших газов рециркуляции во впускной коллектор 44 может регулировать контроллер 12 с помощью клапана 142 РОГ. Кроме того, датчик 144 РОГ можно установить в магистрали РОГ и использовать для получения одного или нескольких из следующих показаний: давления, температуры и концентрации отработавших газов. В определенных условиях, систему РОГ можно использовать для регулирования температуры топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания, обеспечивая, таким образом, способ регулирования момента зажигания в некоторых режимах сжигания топлива. Кроме того, в некоторых режимах, часть газообразных продуктов сгорания можно удерживать или улавливать в камере сгорания, изменяя фазы газораспределения выпускных клапанов, например, путем регулирования механизма изменения фаз газораспределения.

Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения двигателя; сигнал профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (оборотов в минуту) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ.

В носитель информации - постоянное запоминающее устройство 106 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые микропроцессором 102 для выполнения раскрытых в настоящей заявке способов, а также других предполагаемых, но конкретно не перечисленных вариантов.

Как раскрыто выше, на ФИГ.1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом любой его цилиндр может также включать собственный комплект впускных /выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.п.

Далее, на ФИГ. 2 схематически изображен пример осуществления УДКОГ 200, выполненного с возможностью измерять концентрацию кислорода (O2) в потоке отработавших газов. Датчик 200 может функционировать как, например, УДКОГ 126 на ФИГ. 1. Датчик 200 содержит несколько слоев одного или нескольких керамических материалов, расположенных друг над другом. В варианте на ФИГ. 2 показаны пять керамических слоев в виде слоев 201, 202, 203, 204 и 205. Эти слои включают в себя один или несколько слоев твердого электролита с кислородно-ионной проводимостью. Примеры подходящих твердых электролитов, включают в себя, помимо прочих, материалы на основе окиси циркония. Кроме того, в некоторых вариантах может быть установлен нагреватель 207, находящийся в тепловом контакте с указанными слоями для увеличения их ионной проводимости. Несмотря на то, что изображенный УДКОГ сформирован из пяти керамических слоев, следует понимать, что УДКОГ может содержать любое подходящее количество керамических слоев.

Слой 202 содержит материал или материалы, создающие диффузионный путь 210. По диффузионному пути 210 отработавшие газы могут проникать в первую внутреннюю полость 222 за счет диффузии. Диффузионный путь 210 может быть выполнен с возможностью пропускать один или несколько компонентов отработавших газов, включая, помимо прочих, необходимый анализируемый компонент (например, О2), для диффузии во внутреннюю полость 222 с интенсивностью, ограниченной по сравнению с той, с которой анализируемый компонент могут накачивать внутрь или выкачивать наружу пара электродов 212 и 214 накачки. Таким образом, в первой внутренней полости 222 можно получить стехиометрическое содержание О2.

Датчик 200 также содержит вторую внутреннюю полость 224 в пределах слоя 204, отделенную от первой внутренней полости 222 слоем 203. Вторая внутренняя полость 224 выполнена с возможностью поддержания постоянного парциального давления кислорода, соответствующего стехиометрическому составу смеси, например, содержание кислорода во второй внутренней полости 224 равно тому, которое присутствовало бы в отработавших газах, если бы воздушно-топливное отношение было стехиометрическим. Концентрацию кислорода во второй 5 внутренней полости 224 поддерживают постоянной с помощью напряжения накачки Vcp. Поэтому вторую внутреннюю полость 224 можно рассматривать как эталонный элемент.

Пара измерительных электродов 216 и 218 расположена с возможностью связи с 10 первой внутренней полостью 222 и эталонным элементом 224. Пара измерительных электродов 216 и 218 обнаруживает градиент концентрации, могущий образоваться между первой внутренней полостью 222 и эталонным элементом 224 из-за того, что концентрация кислорода в отработавших газах превышает стехиометрический уровень или находится ниже его. Причиной высокой концентрации кислорода может 15 быть бедный состав отработавших газов, а низкой концентрации кислорода -богатый состав отработавших газов.

Пара электродов 212 и 214 накачки расположена с возможностью связи с внутренней полостью 222 и выполнена с возможностью электрохимически 20 выкачивать выбранный компонент газа (например, О2) из внутренней полости 222 через слой 201 и за пределы датчика 200. В другом варианте пара электродов 212 и 214 накачки могут быть выполнены с возможностью электрохимически накачивать выбранный газ через слой 201 во внутреннюю полость 222. В этом случае, пара электродов накачки 212 и 214 может рассматриваться как элемент накачки О2.

Электроды 212, 214, 216 и 218 можно выполнять из различных подходящих материалов. В некоторых вариантах электроды 212, 214, 216 и 218 могут быть выполнены как минимум частично из материала, катализирующего диссоциацию молекулярного кислорода. Неограничивающими примерами таких материалов могут 30 служить электроды, содержащие платину и (или) серебро.

Процесс электрохимической накачки кислорода из внутренней полости 222 или в нее включает в себя подачу напряжения Vp (например, опорного напряжения) на пару электродов 212 и 214 накачки. Напряжение накачки Vp, поданное на элемент накачки O2, накачивает кислород в первую внутреннюю полость 222 или из нее для поддержания стехиометрического содержания кислорода в полости. Возникающий при этом ток накачки lp пропорционален концентрации кислорода в отработавших газах. Система управления (не показана на ФИГ. 2) генерирует сигнал тока накачки Ip в зависимости от величины подаваемого напряжения накачки Vp, необходимой для поддержания стехиометрического уровня в первой внутренней полость 222. Таким образом, если смесь является бедной, то кислород будет выкачиваться из внутренней полости 222, а если смесь является богатой, то кислород будет накачиваться во внутреннюю полость 222.

Следует понимать, что УДКОГ, раскрытый в настоящей заявке, является не более чем примером осуществления УДКОГ, и то, что другие варианты осуществления УДКОГ могут иметь дополнительные и (или) другие признаки и (или) конструктивные исполнения.

Таким образом, датчик кислорода на ФИГ. 2 может представлять собой датчик кислорода с переменным напряжением, выполненный с возможностью работы при напряжении (например, опорном напряжении) первой, более низкой величины, когда диссоциация молекул воды не происходит, и напряжении (например, опорном напряжении) второй, более высокой, величины, когда происходит полная диссоциация молекул воды. При этом напряжение второй величины выше напряжения первой величины.

Как более подробно раскрыто ниже, УДКОГ, изображенный на ФИГ. 2, можно с успехом использовать для оценки количества спирта в топливе, сожженном в двигателе, а также влажности окружающей среды. А именно, изменение выходного сигнала тока накачки (дельта Ip) датчика при двух разных величинах опорного напряжения используют для определения количества кислорода, образующегося при диссоциации воды и (или) CO2. Однако постоянная эксплуатация датчика кислорода в режиме переменного напряжения (ПН) и, в частности, при напряжении более высокой второй величины, может привести к ухудшению характеристик датчика кислорода, и, тем самым, уменьшить срок его службы. Поэтому, может быть целесообразным уменьшить продолжительность работы датчика кислорода при напряжении более высокой второй величины. В результате, можно снизить интенсивность ухудшения характеристик датчика, обеспечив тем самым увеличение срока службы датчика и получение более достоверных показаний датчика для управления двигателем.

В другом примере датчик кислорода в отработавших газах (например, УДКОГ на ФИГ. 2 и (или) датчик 126 отработавших газов на ФИГ. 1) может функционировать как традиционный датчик кислорода (например, датчик контроля воздушно-топливного отношения), при единственном опорном напряжении более низкой первой величины (например, около 450 мВ). Данное более низкое напряжение в настоящем описании может именоваться «базовое опорное напряжение». Иначе говоря, УДКОГ можно использовать как датчик контроля воздушно-топливного отношения для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах. Содержание этанола в сожженном в двигателе топливе (например, оценочное значение содержания EtOH) можно определить на основе полученного значения воздушно-топливного отношения.

Таким образом, первое оценочное значение содержания этанола в топливе можно определить по значению воздушно-топливного отношения от датчика кислорода в отработавших газах, работающего в базовом режиме без ПН, а второе оценочное значение содержания этанола в топливе можно определить по изменению (например, при модулировании опорного напряжения датчика между более низким и более высоким напряжениями) выходного сигнала тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах во время его работы в режиме ПН. В одном примере оценочное значение содержания EtOH в топливе можно определить, когда датчик кислорода в отработавших газах находится в холодном состоянии и работает в режиме без ПН, но не в режиме ПН. Кроме того, различные создающие помехи факторы, могущие снизить достоверность оценочных значений содержания EtOH в топливе, могут иметь место как при использовании способа оценки в режиме без ПН, так и способа оценки в режиме ПН. Например, оценочные значения содержания этанола в топливе, полученные в режиме ПН, можно скорректировать с поправками на влажность окружающей среды, воздушно-топливное отношение, давление и т.п. Первое и второе оценочные значения содержания EtOH в топливе можно сравнить, а погрешность между ними можно использовать для определения того, какое из них использовать для управления двигателем. Так с помощью датчика кислорода в отработавших газах можно повысить достоверность оценки содержания этанола в топливе и, тем самым, точность регулирования параметров работы двигателя, например, впрыска топлива, в зависимости от результата оценки содержания этанола в топливе.

На ФИГ. 1, 2 предложена система, содержащая: выпускной канал, содержащий датчик кислорода в отработавших газах, и контроллер с машиночитаемыми командами на определение первого оценочного значения содержания этанола в топливе по воздушно-топливному отношению, оцененному с помощью датчика кислорода в отработавших газах после дозаправки топлива; определение второго оценочного значения содержания этанола в топливе по изменению выходного сигнала тока накачки датчика кислорода в отработавших газах после подачи первого, более низкого, напряжения и второго, более высокого, напряжения на датчик кислорода в отработавших газах, когда в двигатель подают топливо, и температура двигателя выше пороговой; и регулирование параметра работы двигателя в зависимости от первого или второго оценочного значения содержания этанола в топливе, при этом выбор в пользу первого или второго оценочного значения содержания этанола в топливе делают в зависимости от того, как разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе соотносится с пороговой погрешностью. Указанные машиночитаемые команды также включают в себя регулирование параметра работы двигателя в зависимости от первого, а не второго, оценочного значения содержания этанола в топливе, если разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе меньше пороговой погрешности, и регулирование параметра работы двигателя в зависимости от второго, а не первого, оценочного значения содержания этанола в топливе, если разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе больше пороговой погрешности.

Обратимся к ФИГ. 3А-В, на которых представлен способ 300 для регулирования параметров работы двигателя в зависимости от расхождения между двумя разными оценочными значениями содержания спирта в топливе, сожженном в двигателе (в настоящем описании обозначаемого терминами «содержание этанола в топливе» или «оценочное содержание EtOH»). Как раскрыто выше, датчик кислорода в отработавших газах (например, датчик 126 отработавших газов на ФИГ. 1 и датчик 200 на ФИГ. 2) может представлять собой датчик с переменным напряжением (ПН) с возможностью работы при более низком, базовом, напряжении и более высоком, целевом, напряжении. Как раскрыто выше, датчик кислорода в отработавших газах может функционировать как традиционный датчик контроля воздушно-топливного отношения, когда опорное напряжение датчика поддерживают на уровне более низкого, базового, напряжения (например, около 450 мВ), при котором на датчике не происходит диссоциация молекул воды и двуокиси углерода (в настоящем описании данный режим именуется «режим без ПН»). Первое значение содержания этанола в топливе можно определить по значению воздушно-топливного отношения в отработавших газах, определенному по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах в режиме без ПН. Затем, при наступлении определенных условий, опорное напряжение датчика кислорода в отработавших газах можно повысить с более низкого, базового, напряжения (например, напряжения первой величины) до более высокого, целевого, напряжения (например, напряжения второй величины), при котором происходит диссоциация молекул воды и (или) двуокиси углерода. В одном примере напряжение второй величины может находиться в диапазоне около 900-1100 мВ. Затем можно определить второе значение содержания этанола в топливе по изменению выходного сигнала тока накачки датчика кислорода в отработавших газах, соответствующего изменению напряжения между первой величиной и второй величиной в режиме ПН. Разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе можно использовать, чтобы выбрать то или другое из указанных двух значений для использования при управлении двигателем. Команды для реализации способа 300 (и остальных способов, раскрытых ниже со ссылками на ФИГ. 4-10) можно хранить в запоминающем устройстве контроллера (например, контроллере 12 на ФИГ. 1). Таким образом, способ 300 может выполнять контроллер.

Выполнение способа 300 начинают на шаге 302, оценивая и (или) измеряя параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя частоту вращения и (или) нагрузку двигателя, температуру двигателя, воздушно-топливное отношение в отработавших газах, влажность окружающей среды, температуру окружающей среды, массовый расход воздуха, расход рециркуляции отработавших газов (РОГ) и т.п. На шаге 304 способ включает в себя проверку того, имела ли место дозаправка топлива со времени предыдущей оценки содержания этанола в топливе (или с последнего по времени выполнения способа 300). Состав содержащих этанол топливных смесей в разных географических регионах и от разных производителей топлива может отличаться. Концентрация этанола в топливе может измениться, если для дозаправки двигателя используют отличную от предыдущей топливную смесь, содержащую этанол. Поэтому после каждой дозаправки топлива может потребоваться заново оценить содержание этанола в топливе для точного регулирования параметров работы двигателя (например, количества впрыскиваемого топлива). Факт дозаправки можно определить с помощью датчика уровня топлива, установленного внутри топливного бака транспортного средства. Если на шаге 304 не будет выявлено событие дозаправки, то способ следует дальше на шаг 306 для продолжения эксплуатации датчика кислорода в отработавших газах в режиме без ПН (как датчик контроля воздушно-топливного отношения) и без выполнения оценки содержания этанола (EtOH) в топливе.

Альтернативно, если контроллер на шаге 304 установит, что со времени последней оценки имело место событие дозаправки, то способ следует дальше на шаг 308 для эксплуатации датчика кислорода в отработавших газах при опорном напряжении первой величины V₁, (например, базовом напряжении) и определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах. Например, воздушно-топливное отношение в отработавших газах можно определить по выходному сигналу тока накачки датчика кислорода в отработавших газах. Далее на шаге 310 способ включает в себя определение первого оценочного значения содержания этанола в топливе (EtOH) по полученному значению воздушно-топливного отношения в отработавших газах. Содержание этанола в топливе может представлять собой процентное содержание или долю этанола (или иного спирта) в топливе. Первое оценочное значение содержания этанола в топливе может находиться в зависимости от значения воздушно-топливного отношения, определенного по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах. Например, указанная зависимость может представлять собой заранее определенное соотношение между воздушно-топливным отношением (или отклонениями воздушно-топливного отношения от стехиометрического) и содержанием этанола в топливе, хранящееся в памяти контроллера. Способ на шаге 310 может включать в себя обновление ранее сохраненного первого оценочного значения содержания этанола в топливе на полученное новое первое значение содержания этанола в топливе. Например, способ на шаге 310 может включать в себя обновление хранящегося в памяти контроллера первого оценочного значения содержания этанола в топливе на новое. Контроллер может использовать обновленное первое оценочное значение содержания этанола в топливе для регулирования впрыска топлива, как более подробно раскрыто ниже.

На шаге 312 способ включает в себя проверку того, превышает ли температура двигателя пороговую. В одном примере в основе пороговой температуры может лежать температура, при которой датчик кислорода в отработавших газах может эффективно функционировать в режиме ПН. Так можно ослабить некоторые факторы, создающие помехи для датчика кислорода в отработавших газах, связанные с более низкой температурой двигателя. Например, во время запуска двигателя из холодного состояния, температура двигателя может быть ниже пороговой, в связи с чем работа датчика кислорода в отработавших газах с опорным напряжением выше базового может оказаться невозможной, либо его выходные сигнал тока накачки будут недостоверными. Однако оценочные значения содержания этанола в топливе, полученные с помощью датчика кислорода в отработавших газах по значению воздушно-топливного отношения в режиме без ПН, могут быть более достоверными, чем оценочные значения содержания этанола в топливе, полученные с помощью датчика кислорода в отработавших газах в режиме с ПН. Итак, если температура двигателя не превышает пороговую на шаге 312, способ переходит на шаг 314 для продолжения эксплуатации датчика кислорода в отработавших газах с напряжением накачки первой величины и ожидания повышения температуры двигателя для работы датчика в режиме ПН. В другом варианте действия способа на шаге 312 можно осуществлять одновременно с действиями способа на шагах 304-310. Поэтому, как только температура двигателя превысит пороговую, датчик кислорода ПН может начать работу в режиме ПН, а контроллер может выдать запрос на определение содержания этанола с помощью датчика кислорода ПН, как только выбранные параметры (раскрытые ниже) будут соблюдены. Таким образом, контроллер может не ждать, пока будет получено оценочное значение содержания этанола в топливе на основе ВТО перед тем, как определить содержание этанола в топливе с помощью датчика кислорода в отработавших газах. Оба способа определения содержания этанола в топливе (по ВТО и с помощью датчика кислорода в отработавших газах) можно выполнять относительно одновременно или один раньше другого.

Альтернативно, если температура двигателя превышает пороговую на шаге 312, способ переходит на шаг 316 для выдачи запроса на оценку содержания этанола в топливе в режиме ПН. Например, способ на шаге 316 может включать в себя установку флага диагностики в контроллере для начала работы датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН и оценки содержания этанола в топливе в режиме ПН, как только будут соблюдены выбранные параметры. Таким образом, способ переходит на шаг 318 для проверки, работает ли двигатель с подачей топлива. Например, двигатель может работать с подачей топлива, если топливо впрыскивают в один или несколько цилиндров двигателя. Если в текущий момент топливо в двигатель не подают (например, не подают топливо в цилиндры двигателя), способ переходит на шаг 320, на котором определение содержания этанола в топливе не выполняют, а датчик кислорода в отработавших газах продолжает работать в режиме без ПН (например, сохраняют опорное напряжение датчика на уровне более низкого напряжения первой величины). Однако, если двигатель работает с подачей топлива, способ следует дальше на шаг 322 для эксплуатации датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН и определения второго оценочного значения содержания этанола в топливе по изменению выходного сигнала тока накачки датчика, соответствующего изменению опорного напряжения между первой и второй величинами, с различными коэффициентами поправки. Например, когда будут соблюдены и другие выбранные параметры, помимо подачи топлива в двигатель, датчик кислорода может повысить свое опорное напряжение с более низкой первой величины до более высокой второй величины, при которой на датчике происходит диссоциация молекул воды и (или) двуокиси углерода. Разность сигналов тока накачки, соответствующих этим двум значениям напряжения, может соответствовать водосодержанию отработавших газов. Полученное значение водосодержания можно скорректировать с поправками на влажность окружающей среды, давление и (или) воздушно-топливное отношение. В заключение, можно определить второе оценочное значение содержания этанола в топливе по скорректированному оценочному значению водосодержания. Более подробно действия способа на шаге 322 раскрыты на ФИГ. 4, речь о котором пойдет ниже.

Определив первое и второе оценочные значения содержания этанола в топливе, способ следует дальше на шаг 324 для определения погрешности между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе. Например, способ на шаге 324 может включать в себя определение разности между первым оценочным значением содержания этанола в топливе, определенным по воздушно-топливному отношению, полученному во время работы датчика кислорода в отработавших газах в режиме без ПН, и вторым оценочным значением содержания этанола в топливе, определенным по изменению выходного сигнала тока накачки датчика кислорода в отработавших газах в режиме с ПН, когда опорное напряжение датчика модулируют между первой и второй величинами. Затем способ переходит на шаг 326, чтобы проверить, превышает ли погрешность (например, разность) между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе пороговую погрешность (например, пороговую разность). Если погрешность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе не превышает пороговую, способ переходит на шаг 328 для регулирования параметров работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе. В одном примере регулирование параметров работы двигателя может включать в себя изменение количества подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе. Способ для регулирования параметров работы двигателя в зависимости от выбранного оценочного значения содержания этанола в топливе представлен на ФИГ. 10, которая будет подробно описана ниже. В одном примере способ на шаге 328 может также включать в себя продолжение регулирования параметров работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе до следующего события дозаправки. В результате, продолжительность работы датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН можно сократить, продлив, тем самым, срок службы датчика (благодаря снижению интенсивности ухудшения характеристик датчик).

В противном случае, если погрешность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе превышает пороговую, способ следует дальше на шаг 330 для эксплуатации датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН и повторного определения второго оценочного значения содержания этанола в топливе. Например, способ на шаге 330 может включать в себя повышение опорного напряжения датчика с напряжения первой величины до напряжения второй величины и повторное определение второго оценочного значения содержания этанола в топливе по разности между токами накачки, соответствующими первой и второй величине напряжения. Таким образом, способ 330 может включать в себя повтор шага 322, как раскрыто выше. На шаге 332 контроллер определяет погрешность между исходным первым оценочным значением содержания этанола в топливе и новым, повторным, вторым оценочным значением содержания этанола в топливе. Если погрешность не превышает пороговую погрешность, полученную на шаге 334, способ переходит на шаг 328 для регулирования параметров работы двигателя (например, подачу топлива в двигатель) в зависимости от первого, а не второго, оценочного значения содержания этанола в топливе. Например, способ на шаге 328 может включать в себя регулирование подачи топлива в двигатель в зависимости только от первого значения содержания этанола в топливе.

Альтернативно, если погрешность между исходным первым оценочным значением содержания этанола в топливе и новым, повторным, вторым оценочным значение содержания этанола в топливе все также превышает пороговую, способ переходит на шаг 336 для регулирования параметров работы двигателя в зависимости от второго, а не первого, оценочного значения содержания этанола в топливе. Например, контроллер может регулировать подачу топлива в двигатель в зависимости только от второго оценочного значения содержания этанола в топливе, поскольку оно может быть достовернее первого. Следовательно, можно точнее определить количество впрыскиваемого топлива в двигатель и тем самым повысить эффективность управления двигателем.

Перейдем к ФИГ. 4, на которой изображена блок-схема алгоритма 400 оценки для датчика кислорода в отработавших газах, например УДКОГ 200 на ФИГ. 2. А именно, алгоритм 400 определяет количество спирта в топливе, впрыскиваемом в двигатель (например, оценочное значение содержания этанола в топливе), по значениям напряжения, поданного на элемент накачки датчика во время выбранных режимов подачи топлива в двигатель, и, дополнительно, корректировку его значения на несколько коэффициентов поправки, рассчитанных как раскрыто ниже со ссылками на ФИГ. 5-9.

На шаге 410 алгоритма 400 определяют параметры работы двигателя. В качестве неограничивающего примера, параметры работы двигателя могут включать в себя воздушно-топливное отношение, величину подачи РОГ в камеры сгорания и параметры подачи топлива.

Определив параметры работы двигателя, алгоритм 400 переходит на шаг 412, где проверяет, находится ли двигатель в режиме без подачи топлива. Режимы без подачи топлива включают в себя режимы замедления и режимы работы двигателя, в которых подача топлива прервана, но двигатель продолжает вращаться, и как минимум один впускной клапан и один выпускной клапан работают; таким образом, воздух протекает через один или несколько цилиндров, но топливо в цилиндры не впрыскивают. В режимах без подачи топлива сгорание не осуществляется, и наружный воздух может протекать через цилиндры из впускной системы в выпускную систему. В этом случае, на датчик, например, УДКОГ (датчик кислорода в отработавших газах), может поступить наружный воздух, в котором можно выполнять измерения, например, определять влажность окружающей среды.

Как сказано выше, режимы без подачи топлива могут включать в себя, например, отсечку топлива в режиме замедления ОТРЗ (DFSO). ОТРЗ происходит в случае изменения положения педали водителем (например, когда водитель резко отпускает педаль акселератора, а интенсивность разгона транспортного средства превышает пороговую). ОТРЗ может происходить неоднократно за время цикла езды, поэтому за цикл езды можно получить несколько показаний влажности окружающей среды, например, во время каждого события ОТРЗ. Таким образом, можно достоверно определять тип топлива по водосодержанию отработавших газов, невзирая на изменения влажности от цикла к циклу езды или даже в пределах одного и того же цикла езды.

Вернемся к ФИГ. 4: если будет установлено, что двигатель находится в режиме без подачи топлива, например, в режиме ОТРЗ, алгоритм 400 переходит на шаг 418 для определения влажности окружающей среды, используя способы, представленные на ФИГ. 5-6, которые будут раскрыты ниже. Альтернативно, если будет установлено, что двигатель не находится в режиме без подачи топлива, алгоритм 400 на ФИГ. 4 переходит на шаг 420, где проверяет, желательно ли или необходимо ли выполнить регулирование состава топливовоздушной смеси с обратной связью от датчика или определение содержания спирта с помощью датчика. Выбор может зависеть от рабочих условий, например, от времени, прошедшего с последнего определения содержания спирта, или от того, включен ли режим регулирования состава топливовоздушной смеси с обратной связью. Например, если режим регулирования состава топливовоздушной смеси с обратной связью выключен, алгоритм может перейти к определению содержания спирта, а если была дана команда выполнить регулирование состава топливовоздушной смеси с обратной связью, или данный режим включен, алгоритм может перейти к выполнению регулирования состава топливовоздушной смеси с обратной связью (не определяя содержание спирта). Например, при наличии запроса на определение содержания этанола в топливе в режиме ПН на шаге 316 способа 300, выбор может быть сделан в пользу определения содержания спирта, а не регулирования состава топливовоздушной смеси с обратной связью. Если будет установлено, что желательно выполнить регулирование с обратной связью, алгоритм 400 переходит на шаг 436, и датчик функционирует как датчик кислорода (например, датчик O2) в режиме без ПН (например, с более низким, базовым, напряжением) для определения концентрации кислорода и (или) воздушно-топливного отношения в отработавших газах, и выполнение алгоритм завершается.

Если желательно выполнить определение содержания спирта, алгоритм 400 переходит на шаг 421, где проверяют, находится ли интенсивность принудительной вентиляции картера ПВК (PCV) на желаемом уровне. В одном примере расход ПВК может зависеть от частоты вращения двигателя и (или) от того, работает ли турбокомпрессор (например, осуществляется ли наддув или нет). Например, если частота вращения двигателя высока, можно сделать вывод о том, что расход ПВК повышен. Другие примеры параметров включают в себя повышенное разрежение в коллекторе, повышенное давление в картере, повышенные значения параметров окружающей среды, комбинации указанных условий и т.п. Если частота вращения двигателя сравнительно низка, расход ПВК может также зависеть от того, работает ли турбокомпрессор, и осуществляется ли наддув двигателя. Если наддув двигателя не осуществляется, расход ПВК может быть повышенным. В противном случае, если наддув двигателя осуществляется, величина потока из клапана ПВК может быть достаточно низкой. Если на шаге 421 будет установлено, что интенсивность ПВК выше желаемого уровня (например, расход ПВК высок), алгоритм 400 переходит на шаг 436, и датчик функционирует как датчик кислорода (в режиме без ПН) для определения концентрации кислорода в отработавших газах, например, для регулирования состава топливовоздушной смеси, и выполнение алгоритма завершают.

В противном случае, если интенсивность ПВК находится на желаемом уровне (например, расход ПВК низок), алгоритм 400 переходит на шаг 422, где проверяют, открыт ли клапан рециркуляции отработавших газов (РОГ). Если будет установлено, что клапан РОГ открыт, то алгоритм 400 переходит на шаг 423, и клапан РОГ закрывают. После закрытия клапана РОГ на шаге 423, или если на шаге 422 будет установлено, что клапан РОГ закрыт, и, следовательно, количество РОГ, поступающих в камеру сгорания, по существу равно нулю, то алгоритм 400 переходит на шаг 424, где проверяют, открыт ли клапан продувки топливных паров.

Если будет установлено, что клапан продувки топливных паров открыт, алгоритм 400 переходит на шаг 425, и клапан продувки топливных паров закрывают. Содержание спирта в топливных парах, накопленных в канистре улавливания топливных паров, может отличаться от его содержания в топливе, находящегося в то же самое время в топливном баке. Поэтому топливные пары, попадающие в камеру сгорания, могут исказить количество спирта, обнаруживаемое датчиком содержания кислорода в отработавших газах (например, УДКОГ), что приведет к недостоверной оценке.

После закрытия клапана продувки топливных паров на шаге 425, или если на шаге 424 будет установлено, что клапан продувки топливных паров закрыт, алгоритм 400 переходит на шаг 426, на котором на датчик отработавших газов подают напряжение накачки первой величины (V1) (в настоящем описании также именуемое «опорное напряжение») и получают ток накачки первой величины (Ip1). Напряжение накачки первой величины может выкачивать кислород из элемента накачки кислорода, но его значение может быть достаточно низким (например, V1 = около 450 мВ) для того, чтобы в элементе накачки не происходила диссоциация молекул воды (H2O). В некоторых примерах первая величина напряжения накачки, поданного на датчик на шаге 426, может быть такой же, что и первая величина напряжения накачки, подаваемого на датчик в режиме без ПН. Когда напряжение накачки первой величины подают на элемент накачки, генерируется ток накачки первой величины (Ip1). В данном примере, поскольку в двигатель подают топливо, и происходит сгорание, первая величина тока накачки может отражать количество кислорода в отработавших газах.

На шаге 428 алгоритма 400, на элемент накачки датчика отработавших газов подают напряжение накачки второй величины (V2) (в настоящем описании также именуемое «второе опорное напряжение») и получают ток накачки второй величины (Ip2). Напряжение накачки второй величины может быть выше напряжения накачки первой величины, при этом напряжение второй величины может быть достаточно высоким для диссоциации кислородосодержащих соединений, например, молекул воды. Когда напряжения накачки второй величины подают на элемент накачки кислорода, генерируется ток накачки второй величины (Ip2). Вторая величина тока накачки может отражать количество кислорода и воды в пробе газа (например, кислорода, уже присутствующего в пробе газа, плюс кислорода из молекул воды, диссоциированных под действием напряжения накачки второй величины).

На шаге 430 первую величину тока накачки и вторую величину тока накачки корректируют на полученный коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение. Например, указанный коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение можно определить на шаге 720 алгоритма 700, раскрытого ниже со ссылкой на ФИГ. 7. Кроме того, на шаге 430 первую и вторую величину тока накачки можно скорректировать с поправками на давление и содержание водяных паров в среде, определенные при выполнении алгоритмов 800 и 900, раскрытых ниже со ссылкой на ФИГ. 8-9.

На шаге 431 алгоритм включает коррекцию значения изменения величины тока накачки (например, разности первой и второй величины тока накачки, соответствующих указанным двум величинам напряжения) на основе влажности окружающей среды. Например, значение влажности окружающей среды можно вычесть из значения изменения тока накачки, отражающего общее водосодержание отработавших газов (в том числе, влажность). В одном примере значение влажности окружающей среды можно определить по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах в режиме без подачи топлива. В другом примере значение влажности окружающей среды можно определить другим способом по параметрам работы двигателя. Способ на шаге 431 может включать в себя определение значения влажности окружающей среды на текущий момент, либо поиск последнего по времени значения влажности окружающей среды в памяти контроллера. Способ для определения влажности окружающей среды подробно раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 5-6.

После того, как ток накачки первой и второй величины будет выработан, а его значения скорректированы на различные коэффициенты поправки, на шаге 432 алгоритма 400 на ФИГ. 4 можно определить содержание воды в пробе газа. Например, первую величину тока накачки можно вычесть из второй величины тока накачки, а результат скорректировать с поправками на воздушно-топливное отношение, давление и (или) влажность окружающей среды для определения значения, соответствующего водосодержанию.

И наконец, на шаге 434 можно определить количество спирта в топливе (в настоящем описании также именуемое «содержание этанола в топливе»). Например, водосодержание отработавших газов может быть пропорционально содержанию спирта (например, процентному содержанию этанола) в топливе, впрыскиваемом в двигатель. В некоторых вариантах среда хранения машиночитаемой информации системы управления, получающая сигналы от датчика, может включать в себя команды для определения содержания спирта. Например, соотношение между водосодержанием после сгорания (например, процентное водосодержание отработавших газов) и процентным содержанием этанола в топливе можно хранить в среде хранения машиночитаемой информации в виде таблицы соответствия. По мере увеличения количества этанола в топливе, водосодержание отработавших газов также увеличивается.

Таким образом, можно определить водосодержание отработавших газов по выходным сигналам (например, тока накачки) датчика кислорода в отработавших газах, соответствующим двум разным величинам напряжения, последовательно подаваемого на элемент накачки кислорода датчика отработавших газов в режиме работы двигателя с подачей топлива, скорректированным на несколько вышеуказанных коэффициентов поправки. Так можно получить достоверное значение содержания спирта (например, процентного содержания этанола) в топливе. Содержание спирта в топливе, определенное на шаге 434, может представлять собой второе оценочное значение содержания этанола в топливе, используемое на шаге 322 способа 300, раскрытого выше.

Обратимся к ФИГ. 5, на которой представлен способ 500 для оценки влажности окружающей среды с помощью датчика кислорода в отработавших газах с переменным напряжением (например, датчиков 126 и 200 содержания кислорода в отработавших газах на ФИГ. 1 и ФИГ. 2 соответственно). Выполнение способа начинают на шаге 502, проверяя, настало ли время для оценки влажности окружающей среды. В одном примере к выполнению способа 500 можно перейти с шага 418 способа 400, как раскрыто выше. Так, если двигатель работает без подачи топлива, способ может перейти на шаг 504. В другом примере способ 500 можно выполнять по прошествии определенного интервала, представляющего собой, например, период работы двигателя, количество рабочих циклов двигателя, продолжительность езды транспортного средства или расстояние, пройденное транспортным средством. В другом примере способ 500 можно выполнять сразу после запуска двигателя. Если время для оценки влажности окружающей среды не наступило, способ переходит на шаг 503, где влажность окружающей среды не оценивают, а выполнение способа завершают. Если запрос на измерение влажности окружающей среды выдан другим алгоритмом управления, то контроллер может найти предыдущее сохраненное значение влажности окружающей среды.

На шаге 504 способ включает в себя проверку того, предстоит ли в ближайшее время переключение передач. Предстоящее переключение передач можно прогнозировать по одному или нескольким из следующих признаков: установлен или нет флаг запроса переключения, результаты отслеживания положения одной или нескольких педалей и (или) ускорение транспортного средства. Во время переключения передач после вхождения в режимы без подачи топлива (например, отсечки топлива в режиме замедления), определение влажности с помощью датчика кислорода в отработавших газах может оказаться невозможным из-за необходимости снижения нагрузки во время переключения передач (а определение влажности с помощью датчика кислорода в отработавших газах может включать в себя открытие дросселя для уменьшения помех, вызванных ПВК). Таким образом, если на шаге 504 прогнозируют переключение передач, то способ переходит на шаг 506 для определения влажности окружающей среды другим способом, раскрытым на ФИГ. 6.

Перейдя к способу, раскрытому на ФИГ. 6, с шага 506, выполнение способа 600 начинают на шаге 602, проверяя, в наличии ли датчик влажности окружающей среды. Например, в одном из вариантов осуществления двигатель может содержать датчик влажности, например, датчик 121 влажности на ФИГ. 1, для непосредственного измерения влажности окружающей среды (например, измерения влажности впускного воздуха). Если датчик влажности окружающей среды имеется в наличии и готов к использованию, способ переходит на шаг 604 для измерения влажности окружающей среды с помощью датчика влажности. На шаге 606 способ включает в себя определение соответствующей величины тока накачки Ip для датчика кислорода по измеренному значению влажности и текущему заданному напряжению датчика кислорода в отработавших газах, используемой для определения содержания спирта в топливе, как раскрыто на ФИГ. 4. Например, показание датчика влажности можно использовать в качестве входного значения для таблицы соответствий, хранящейся в запоминающем устройстве контроллера. Таблица соответствий может связывать друг с другом измеренные значения влажности (например, показания влажности от датчика влажности до введения поправок) и значения напряжения датчика кислорода со значениями тока накачки. В одном примере возникающий ток накачки можно использовать в качестве поправки на влажность для оценочного значения водосодержания при определении содержания этанола в топливе, как раскрыто на ФИГ. 4. Затем способ может перейти на шаг 608 для уточнения поправки на влажность, определенной на шаге 606, с учетом имеющегося значения влажности, полученного с помощью датчика с переменным напряжением, как будет раскрыто ниже в продолжении описания ФИГ. 5. Например, оценочные значения влажности, полученные с помощью датчика кислорода в отработавших газах с переменным напряжением в режимах без подачи топлива, когда не ожидается переключение передач, можно сохранить в запоминающем устройстве контроллера и использовать для уточнения поправки на влажность. В других вариантах способ 600 может перейти непосредственно с шага 606 на шаг 610.

На шаге 610 способ включает в себя коррекцию значения водосодержания отработавших газов для определения содержания спирта в топливе на шаге 431 способа 400 с учетом полученной поправки на влажность. Например, способ на шаге 610 может входить в состав шага 431 способа 400. Таким образом, способ на шаге 610 может включать в себя вычитание соответствующей величины ток накачки, определенной на шаге 606 (или уточненной на шаге 608), из значения изменения тока накачки, полученного при выполнении способа 400. Таким образом, значение влажности окружающей среды можно вычесть из значения общего водосодержания отработавших газов перед тем, как определить процентное содержание этанола в топливе.

Вернемся на шаг 602: если датчика влажности окружающей среды нет в наличии (например, двигатель не содержит датчик, специально предназначенный для измерения влажности окружающей среды), способ переходит на шаг 612 для оценки влажности окружающей среды по температуре наружного воздуха. Например, влажность окружающей среды можно оценить по температуре наружного воздуха и давлению насыщения пара, определенному, исходя их предполагаемой относительной влажности 50%. Как и в способе на шаге 606, на шаге 614 соответствующую величину тока накачки можно определить по полученному оценочному значению влажности. Затем способ переходит дальше на шаг 608, как раскрыто выше. Оценка влажности окружающей среды по температуре наружного воздуха может быть не столь достоверной, как при использовании специально предназначенного для этого датчика влажности или датчика кислорода в отработавших газах с переменным напряжением. Поэтому, при наличии возможности, контроллер может в предпочтительном порядке определять влажность по показаниям датчика кислорода в отработавших газах с ПН, как более подробно раскрыто ниже.

Вернемся к ФИГ. 5: если на шаге 504 не прогнозируют предстоящее переключение передач, способ следует дальше на шаг 508 для открытия впускного дросселя (например, дросселя 62 на ФИГ. 1) для дальнейшего снижения количества углеводородов в потоке мимо датчика кислорода в отработавших газах (например, датчиков 126 на ФИГ. 1 и (или) 200 на ФИГ. 2). Например, открыв дроссель можно снизить количество углеводородов из потока ПВК, проходящего через выпускную систему. А именно, если впускной дроссель закрыт в режиме без подачи топлива в двигатель, возникает сильное разрежение во впускном коллекторе, в связи с чем возможно втягивание углеводородов из потока принудительной вентиляции картера (ПВК). Даже если отверстие ПВК закрыто во время ОТРЗ, разрежение может быть достаточно сильным для втягивания углеводородов из потока ПВК через поршневые кольца. Проблема втягивания потока ПВК может обостриться в изношенном двигателе из-за просачивания газов ПВК через поршневые кольца и клапаны. Всосанные углеводороды могут отрицательно повлиять на показание датчика кислорода в отработавших газах и исказить результаты измерения влажности. В частности, под воздействием углеводородов результат оценки влажности окружающей среды с помощью датчика оказывается завышенным.

На шаге 510 способ включает в себя принятие решение о том, следует ли использовать датчик кислорода в отработавших газах в режиме переменного напряжения (ПН). Как раскрыто выше, режим ПН включает в себя регулирование опорного напряжения (в настоящем описании также именуемого «напряжение накачки») датчика кислорода с более низкого базового напряжения (например, около 450 мВ) до более высокого целевого напряжения, при котором на датчике происходит диссоциация молекул воды. В некоторых примерах работа в режиме ПН может включать в себя постоянное модулирование опорного напряжения между базовым напряжением (например, напряжением первой величины) и целевым напряжением (например, напряжением второй величины). В некоторых примерах постоянная эксплуатация датчика кислорода в режиме ПН и, в частности, при более высоком напряжении второй величины, может со временем привести к ухудшению характеристик датчика. Поэтому может быть целесообразно сократить продолжительность работы датчика в режиме ПН. В одном примере датчик можно эксплуатировать в режиме ПН только по прошествии определенного времени с предыдущего периода работы в режиме ПН. В другом примере датчик можно эксплуатировать в режиме ПН, только если общая продолжительность режима ПН за некий период эксплуатации двигателя не превышает верхний пороговый уровень. В еще одном примере датчик можно использовать в режиме ПН по окончании определенного интервала (например, количества времени) после предыдущего измерения. Кроме того, датчик можно выключить, если со времени выполнения измерения прошло общее пороговое количество времени. В другом варианте постоянная эксплуатация датчика кислорода при более высоком напряжении второй величины может не приводить к ухудшению характеристик датчика, если состав газов и напряжение второй величины находятся в пределах определенных пороговых диапазонов, снижающих интенсивность ухудшения характеристик. В рассматриваемом варианте, если состав газа и напряжение второй величины датчика поддерживают в соответствующих пороговых диапазонах, датчик может по умолчанию работать в режиме ПН, и способ может перейти на шаг 512.

Если контроллер установит, что датчик кислорода в отработавших газах можно эксплуатировать в режиме ПН, способ следует дальше на шаг 512 для модулирования опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между напряжением первой величины (V1) и напряжением второй величины (V2). Например, способ на шаге 512 включает в себя: сначала, на шаге 514, подачу напряжения первой величины (V1) на элемент накачки кислорода датчика отработавших газов и получение тока накачки первой величины (Iр1). Первая величина опорного напряжения может быть такой, чтобы выкачивать кислород из элемента, будучи при этом достаточно низкой (например, V1 = около 450 мВ) для того, чтобы не происходила диссоциация кислородсодержащих соединений, например, H2O (воды). При подаче напряжения накачки первой величины датчик генерирует выходной сигнал в виде тока накачки первой величины (Ip1), отражающего количество кислорода в пробе газа. В данном примере, поскольку топливо в двигатель не подают, это количество кислорода может соответствовать количеству кислорода в наружном воздухе, окружающем транспортное средство. Способ на шаге 512 также включает в себя, на шаге 516, подачу напряжения второй величины (V2) на элемент накачки кислорода датчика и получение тока накачки второй величины (Ip2). Напряжение второй величины может быть выше напряжения первой величины, подаваемого на датчик. А именно, вторая величина напряжения может быть достаточно высокой для диссоциации необходимого кислородсодержащего соединения. Например, напряжение второй величины может быть достаточно высоким для диссоциации молекул H2O на водород и кислород (например, V2 = около 1.1 V). При подаче напряжения второй величины возникает ток накачки второй величины (12), отражающей количество кислорода и воды в пробе газа. Следует понимать, что термин «вода» в выражении «количество кислорода и воды» в контексте настоящего описания относится к количеству кислорода из диссоциированных молекул H2O в пробе газа. В некоторых примерах первую величину тока накачки и вторую величину тока накачки можно скорректировать на известный коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение. Например, известный коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение можно определить на шаге 720 алгоритма 700, раскрытого ниже со ссылкой на ФИГ. 7.

Влажность окружающей среды (например, абсолютную влажность наружного воздуха, окружающего транспортное средство) можно определить на шаге 518 алгоритма 500 по первой величине тока накачки и второй величине тока накачки (и скорректированным первой и второй величинам тока накачки). Например, первую величину тока накачки можно вычесть из второй величины тока накачки, чтобы получить значение изменения тока накачки, отражающее количество кислорода из диссоциированных молекул воды (например, количество воды) в пробе газа. Данное значение может быть пропорционально влажности окружающей среды. Значение влажности окружающей среды можно использовать для корректировки результата оценки водосодержания на шаге 431 способа 400 и (или) сохранить в запоминающем устройстве контроллера. В других примерах можно регулировать параметры работы двигателя в зависимости от полученного значения влажности окружающей среды.

Если на шаге 510 будет установлено, что работа датчика кислорода в отработавших газах в режиме ПН нежелательна, способ взамен может включать в себя определение влажности окружающей среды по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах при напряжении накачки первой величины и току накачки для сухого воздуха. А именно, способ на шаге 520 включает в себя определение тока накачки для сухого воздуха. Способ для определения тока накачки датчика кислорода в отработавших газах, соответствующего сухому воздуху, представленный на ФИГ. 8, подробно раскрыт ниже. Способ может включать в себя эксплуатацию датчика кислорода в отработавших газах при напряжении первой, более низкой, величины для получения первого выходного сигнала, указывающего содержание кислорода во влажном воздухе. Затем на датчик можно подать напряжение второй, более высокой, величины для получения второго выходного сигнала, указывающего содержание кислорода во влажном воздухе, при этом вся влага в воздухе распалась на датчике кислорода. При напряжении средней величины между первой, более низкой, и второй, более высокой, величинами, датчик кислорода может выдать сигнал, указывающий содержание кислорода в сухом воздухе, когда происходить частичное распадение влаги. Затем содержание кислорода в сухом воздухе можно оценить с помощью соотношения между первым и вторым выходными сигналами. Так можно определить содержание кислорода в сухом воздухе, используя датчик кислорода в режиме ПН. На шаге 520 контроллер может найти в таблице соответствия последнее по времени из сохраненных значений тока накачки, соответствующее сухому воздуху (определенное алгоритмом 800) для использования на шаге 520.

Способ следует дальше на шаг 522 для подачи первого, более низкого, опорного напряжения (например, базового напряжения V1) на датчик кислорода в отработавших газах и получения тока накачки (IpB). Способ на шаге 522 включает в себя не использование датчика кислорода в режиме ПН, а поддержание опорного напряжения датчика на более низком, базовом, уровне, снижающем интенсивность ухудшения характеристик датчика кислорода. Иначе говоря, способ на шаге 522 не включает в себя модулирование опорного напряжения датчика кислорода между более низким напряжением первой величины и более высоким напряжением второй величины. Значение возникающего тока накачки может отражать содержание кислорода в пробе газа.

Затем алгоритм следует дальше на шаг 524 для определения влажности окружающей среды по IpB (величине тока накачки, определенной на шаге 522 во время работы датчика без ПН) и величине тока накачки для сухого воздуха, определенной при выполнении алгоритма 800 (и найденной в таблице соответствий на шаге 520). Затем можно определить величину восстановления кислорода из-за разбавляющего влияния влаги из окружающей среды по разности между током накачки для сухого воздуха, и току накачки IpB, определенному на шаге 522. Умножив данную разность на переводной коэффициент, ее можно перевести из тока накачки в процентное водосодержание. Таким образом, сравнив показание датчика кислорода, работающего в режиме без ПН при базовом опорном напряжении, с хранящимся в памяти значением тока накачки для сухого воздуха, можно определить влажность окружающей среды при постоянной работе датчика кислорода в режиме ПН. Значение влажности окружающей среды, полученное на шаге 524, можно использовать для корректировки результата оценки водосодержания на шаге 431 способа 400, и (или) сохранить в запоминающем устройстве контроллера. В других примерах можно регулировать параметры работы двигателя в зависимости от полученного значения влажности окружающей среды.

Обратимся к ФИГ. 7, представляющей собой блок-схему алгоритма 700 для определения коэффициента поправки на воздушно-топливное отношение. А именно, алгоритм 700 определяет погрешность между ожидаемым и фактическим воздушно-топливным отношением при работе двигателя с подачей топлива. Например, ожидаемое воздушно-топливное отношение можно определить, по параметрам работы, а фактическое воздушно-топливное отношение определяют по выходному сигналу датчика отработавших газов, например, универсального датчика 200 кислорода в отработавших газах, раскрытого выше со ссылкой на ФИГ. 2. Поправку на воздушно-топливное отношение, полученную при выполнении алгоритма 700, можно использовать на шаге 430 алгоритма 400 для корректировки значений выходных сигналов тока накачки датчика кислорода в отработавших газах, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4.

На шаге 710 определяют параметры работы двигателя. В качестве неограничивающего примера, параметры работы двигателя могут включать в себя воздушно-топливное отношение, количество РОГ, поступающих в камеры сгорания, и параметры подачи топлива.

Определив параметры работы, алгоритм 700 переходит на шаг 712, на котором рассчитывают ожидаемое воздушно-топливное отношение в режиме без обратной связи. Например, ожидаемое воздушно-топливное отношение можно рассчитать по параметрам работы, например, по величинам впрыска топлива и расхода воздуха.

На шаге 714 проверяют, работает ли двигатель в режиме с подачей топлива. Например, можно установить, что двигатель работает в режиме с подачей топлива, если топливо подают в как минимум один цилиндр двигателя для сжигания. Если будет установлено, что двигатель не работает в режиме с подачей топлива (например, двигатель находится в режиме без подачи топлива), выполнение алгоритма завершают.

В противном случае, если будет установлено, что двигатель работает в режиме с подачей топлива, то алгоритм переходит на шаг 716, и на элемент накачки кислорода датчика отработавших газов подают напряжение накачки первой величины (V1). При подаче напряжения накачки первой величины, датчик генерирует выходной сигнал в форме тока накачки первой величины, отражающей количество кислорода в пробе газа. В данном примере, поскольку в двигатель впрыскивают топливо, и происходит его сгорание, первая величина тока накачки может отражать количество кислорода в отработавших газах. Таким образом, на шаге 718 определяют фактическое воздушно-топливное отношение по выходному сигналу датчика (например, при подаче напряжения накачки первой величины).

После определения фактического воздушно-топливного отношения, на шаге 720 определяют коэффициент поправки по разности между ожидаемым воздушно-топливным отношением (определенным на шаге 712) и фактическим воздушно-топливным отношением (определенным на шаге 718).

Так можно определить коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение. Таким образом, можно достоверно оценить водосодержание отработавших газов и содержание спирта в топливе, как подробно раскрыто выше со ссылкой ФИГ. 4, без необходимости точного регулирования состава топливовоздушной смеси до достижения целевого воздушно-топливного отношения.

Обратимся к ФИГ. 8, представляющей собой блок-схему алгоритма 800 определения значение содержания кислорода для сухого воздуха, с помощью датчика кислорода, например, датчика 200 кислорода, раскрытого выше со ссылкой на ФИГ. 2. А именно, алгоритм 800 определяет значение, соответствующее содержанию кислорода в сухом воздухе, подавая напряжение разной величины (например, опорное напряжение разной величины на элемент накачки датчика кислорода во время работы двигателя с выбранными параметрами). Полученное значение, соответствующее содержанию кислорода в сухом воздухе, можно использовать совместно с последующими выходными сигналами датчика кислорода во время работы двигателя с дополнительными выбранными параметрами для оценки влажности окружающей среды, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 5.

На шаге 810 алгоритма 800 определяют параметры работы двигателя. В качестве неограничивающего примера, параметры работы двигателя могут включать в себя воздушно-топливное отношение, величину подачи РОГ в камеры сгорания и параметры подачи топлива.

Определив параметры работы двигателя, алгоритм 800 переходит на шаг 812, где проверяют соответствие выбранным параметрам. Например, выбранные параметры могут включать в себя работу двигателя в режимах без подачи топлива. Режимы без подачи топлива включают в себя замедление транспортного средства и режимы работы двигателя, при которых подачу топлива прерывают, но двигатель продолжает вращаться, и как минимум один впускной клапан и один выпускной клапан работают; таким образом, воздух протекает через один или несколько цилиндров, но топливо в цилиндры не впрыскивают. В режимах без подачи топлива сгорание не происходит, и наружный воздух может проходить через цилиндр из впускной системы в выпускную. Так на датчик, например, датчик кислорода в отработавших газах, может поступить наружный воздух, который можно использовать для измерений, например, для определения влажности окружающей среды.

Как было сказано выше, режимы без подачи топлива могут включать в себя, например, отсечку топлива в режиме замедления (ОТРЗ). ОТРЗ происходит при изменении водителем положения педали (например, при резком отпускании педали, когда интенсивность замедления транспортного средства превышает пороговую, либо по прошествии определенного времени без нажимания водителем на педаль). ОТРЗ может происходить неоднократно за время цикла езды, поэтому за цикл езды можно получить несколько показаний влажности окружающей среды, например, во время каждого события ОТРЗ. Таким образом, можно достоверно определять тип топлива по водосодержанию отработавших газов, невзирая на изменения влажности от цикла к циклу езды или даже в пределах одного и того же цикла езды.

Проверка соответствия указанным выбранным параметрам на шаге 812 может дополнительно включать в себя проверку того, был ли двигатель запущен только что, или истек ли некий интервал работы двигателя (например, некое количество пройденных миль, некое количество времени или рабочих циклов двигателя). Например, проверка соответствия выбранным параметрам на шаге 812 может включать в себя проверку того, был ли двигатель запущен только что (или истек ли некий интервал работы двигателя), в режиме работы двигателя без подачи топлива (например, когда подача топлива отключена, как раскрыто выше). Определять значение, соответствующее содержанию кислорода в сухом воздухе, как будет подробно раскрыто ниже, можно только периодически после каждого запуска двигателя или по прошествии некоего интервала работы двигателя, когда содержание углеводородов в потоке через датчик снижено. Так можно получить более достоверное показание датчика, сократив продолжительность работы датчика в режиме ПН.

Вернемся к ФИГ. 8: если будет установлено, что выбранные параметры работы не соблюдены, алгоритм 800 переходит на шаг 813 для продолжения эксплуатации датчика кислорода в текущем режиме (с текущим напряжением накачки, например, базовым или опорным напряжением более низкой первой величины) и определения влажности окружающей среды по предыдущему полученному значению тока накачки для сухого воздуха (например, значению, соответствующему содержанию кислорода в сухом воздухе). Таким образом, способ на шаге 524 на ФИГ. 5 может включать в себя определение влажности окружающей среды, используя предыдущее сохраненное значение, соответствующее содержанию кислорода в сухом воздухе, полученное при предыдущем выполнении алгоритма определения значения содержания кислорода для сухого воздуха. Например, после каждого выполнения алгоритма 800 с определением значение содержания кислорода для сухого воздуха, полученное значение (например, ток накачки) можно сохранить в запоминающем устройстве контроллера. Затем, при выполнении алгоритма на ФИГ. 5, самое последнее из сохраненных значений тока накачки для сухого воздуха можно найти в таблице соответствий в запоминающем устройстве контроллера и использовать для определения влажности окружающей среды. Способ на шаге 813 может включать в себя эксплуатацию датчик кислорода не в режиме ПН, а продолжение его работы при опорном напряжении более низкой первой величины, в настоящем описании также именуемом «базовое опорное напряжение». Эксплуатация датчика кислорода при базовом опорном напряжении позволяет снизить интенсивность ухудшения характеристик датчика по сравнению с работой датчика кислорода при опорном напряжении более высокой второй величины.

В противном случае, если на шаге 812 будет установлено, что выбранные параметры работы соблюдены, алгоритм 800 переходит на шаг 814, на котором на элемент накачки кислорода датчика кислорода подают напряжение накачки первой величины (V1) (например, первое опорное напряжение) и получают ток накачки первой величины (Ip1). Первая величина напряжения накачки может быть такой, чтобы выкачивать кислород из элемента накачки кислорода, будучи достаточно низкой (например, V1 = около 450 мВ) для того, чтобы в элементе накачки не происходила диссоциация молекул воды (H2O). Например, при напряжении накачки первой величины на датчике кислорода не может происходить диссоциация молекул воды. При подаче напряжения накачки первой величины датчик генерирует выходной сигнал в форме тока накачки первой величины (Ip1), отражающей количество кислорода в пробе газа. В данном примере, поскольку двигатель работает в выбранных условиях (например, в режиме без подачи топлива), это количество кислорода может соответствовать количеству кислорода в наружном воздухе, окружающем транспортное средство, или содержанию кислорода во влажном воздухе.

Определив содержание кислорода, алгоритм 800 переходит на шаг 816, на котором на элемент накачки кислорода датчика кислорода подают напряжение накачки (например, опорное напряжение) второй величины (V2) и получают ток накачки второй величины (Ip2). Напряжение второй величины может быть выше напряжения первой величины, подаваемого на датчик. А именно, напряжение второй величины может быть достаточно высоким для диссоциации необходимого кислородсодержащего соединения. Например, вторая величина напряжения может быть достаточно высокой (например, V2 = около 1.1 V) для диссоциации всех молекул H2O на водород и кислород. При подаче напряжения второй величины возникает ток накачки второй величины (I2), отражающей содержание кислорода и воды в пробе газа. Следует понимать, что термин «вода» в выражении «количество кислорода и воды» в контексте настоящего описания относится к количеству кислорода из диссоциированных молекул H2O в пробе газа.

В одном частном примере вторая величина напряжения (например, второе опорное напряжение) может составлять 1080 мВ, при котором вода в воздухе распадается полностью (например, до конца) (например, 100% воды в воздухе распадается при 1080 мВ). Указанное напряжение второй величины может быть выше третьего, среднего, напряжения, при котором распадается часть воды в воздухе (например, распадается около 40% воды в воздухе). В одном примере третье, среднее, напряжение может составлять около 920 мВ. В другом примере третье, среднее, напряжение может составлять около 950 мВ. В качестве примера, выходной сигнал датчика при 920 мВ может соответствовать значению для сухого воздуха при определенном диапазоне влажности. Выходной сигнал датчика при 1.1В может соответствовать значению для влажного воздуха, когда вся вода в воздухе распалась на датчике, а выходной сигнал датчика при 450 мВ может соответствовать значению для влажного воздуха, когда не распалось никакое количество воды в воздухе. Итак, значение содержания кислорода для сухого воздуха можно определить по соотношению выходных сигналов датчика кислорода при 450 мВ и 1.1 В. В другом варианте значение содержания кислорода для сухого воздуха можно определить по соотношению выходных сигналов датчика кислорода во время его работы при напряжении ниже 0.92 В, когда вода не распадается (например, даже часть ее), и выше 0.92 В, при котором вода распадается полностью (например, распадается 100% воды).

На шаге 818 определяют значение содержания кислорода для сухого воздуха и относящийся к нему коэффициент поправки по первой и второй величинам тока накачки. Например, как раскрыто выше, при подаче на датчик напряжения 450 мВ (или схожего напряжения, при котором распад воды на датчике не происходит), можно получить ток накачки более низкой величины и низкое значение содержания кислорода, а при подаче на датчик напряжения 1080 мВ (или схожего напряжения, при котором на датчике распадается вся вода), можно получить ток накачки более высокой величины и высокое значение содержания кислорода. Значение тока накачки, соответствующее сухому воздуху и отражающее значение содержания кислорода для сухого воздуха, можно определить по соотношению между более низкой первой величиной тока накачки и более высокой второй величиной тока накачки. Например, сумма 40%, составляющих ток накачки более высокой второй величины, и 60%, составляющих ток накачки более низкой первой величины, может по существу равняться току накачки и значению содержания кислорода для сухого воздуха. В другом примере можно складывать другие процентные значения тока накачки более высокой и низкой величин для определения значения тока накачки для сухого воздуха. Например, если более низкая и высокая величины отличаются от 450 мВ и 1080 мВ соответственно, соответствующие им процентные значения, используемые для определения соотношения между токами накачки более высокой и низкой величин, могут пропорционально отличаться от вышеуказанных.

Значение содержания кислорода для сухого воздуха, определенное по соотношению между более высокой и низкой величинами тока накачки (например, более высоким и низким выходными сигналами датчика кислорода, соответствующими более высокой и низкой величине напряжения), можно использовать для определения значения влажности окружающей среды на шаге 820, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 5. Например, способ на шаге 820 может включать в себя сохранение полученного значения содержания кислорода для сухого воздуха, (например, в виде значения тока накачки для сухого воздуха) в запоминающем устройстве контроллера. Впоследствии, при выполнении алгоритма на ФИГ. 5 (например, на шагах 520-524), контроллер может найти в таблице соответствий самое последнее из сохраненных значений содержания кислорода для сухого воздуха и, сравнив его с другим показанием датчика кислорода, полученным во время работы двигателя в выбранных условиях, определить значение влажности окружающей среды. Способ на шаге 820 также может включать в себя обновление предыдущего сохраненного значения содержания кислорода для сухого воздуха на новое значение содержания кислорода для сухого воздуха в запоминающем устройстве контроллера. Например, сохраненное значение содержания кислорода для сухого воздуха можно обновлять после каждого запуска двигателя.

Обратимся к ФИГ. 9, иллюстрирующей способ 900 для определения коэффициента поправки на давление для выходного сигнала датчика кислорода в отработавших газах. Работа датчиков кислорода может зависеть от давления, могущее повлиять на диффузионные свойства измерительного элемента, что может привести к погрешности выходного сигнала тока накачки (Ip) датчика в сторону усиления. Данный фактор может создавать значительные помехи для измерений в режиме переменного напряжения (ПН), а также отрицательно повлиять на регулирование состава топливовоздушной смеси в режиме без ПН. В результате, могут ухудшиться показатели эффективности использования топлива, выбросов и дорожные качества. Это также может привести к снижению достоверности значений водосодержания отработавших газов, используемых для определения количества спирта в топливе, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4. Как было раскрыто выше, выходные сигналы тока накачки датчика кислорода в отработавших газах можно корректировать на различные коэффициенты поправки, в том числе коэффициент поправки на давление (как показано на шаге 430 на ФИГ. 4). Скорректированные значения сигналов тока накачки можно использовать для получения более достоверного оценочного значения содержания этанола в топливе. Поправку на ток накачки для сухого воздуха, определенную способом 800, можно использовать для коррекции общей погрешности датчика кислорода, включающей в себя погрешности, связанные с разбросом показаний разных датчиков, старением и давлением. Однако алгоритм определения тока накачки для сухого воздуха (как показано на ФИГ. 8), выполняют в режимах без подачи топлива (например, ОТРЗ), когда содержание кислорода относительно велико. При этом содержание этанола в топливе оценивают во время сгорания, т.е. в режимах с подачей топлива, когда относительно велико содержание водяных паров. Зависимость работы датчика кислорода в отработавших газах от давления в этих двух ситуациях различается. Поскольку погрешность может возникнуть в обоих случаях, поправку на ток накачки для сухого воздуха также применяют в обоих случаях.

В другом варианте можно использовать кривые поправок на давление, устанавливающие соотношение между измеренным значением давления и значением коэффициент поправки на давление для датчика кислорода в отработавших газах для каждого содержания водяных паров (например, в режимах с подачей и без подачи топлива). В основе каждого из указанных соотношений может лежать свой коэффициент зависимости от давления (например, коэффициент к). Например, поправка на давление для среды с водяными парами, в которой работает датчик кислорода в отработавших газах, можно определить по следующему уравнению:

где P_meas - текущее значение барометрического давления, измеренное датчиком барометрического давления двигателя, P_ref - выбранное опорное давление (например, эталонное давление на уровне моря), а коэффициент k - заданный коэффициент зависимости от давления для среды с повышенным содержанием водяных паров (например, в режиме с подачей топлива) или среды с повышенным содержанием кислорода (например, в режиме без подачи топлива). В другом варианте P_meas можно смоделировать на основе дополнительных параметров работы. Заданный коэффициент ks можно определить заранее во время испытания датчика и сохранить в запоминающем устройстве контроллера двигателя. Например, коэффициент ks можно задать по известному среднему значению для группы датчиков кислорода. В другом примере коэффициент ks можно определить для конкретного транспортного средства во время его эксплуатации. В еще одном примере значения коэффициента ks для сред с преимущественным содержанием воды или кислорода может быть по существу одинаковыми.

Общую поправку на давление (например, общий коэффициент поправки на давление) можно определить по соотношениям между коэффициентом к и коэффициентом поправки на ток накачки для сухого воздуха, полученным способом 800. Например, окончательные скорректированные по давлению значения выходных сигналов тока накачки для датчика кислорода в отработавших газах можно рассчитать следующим образом:

где Ip_meas - выходной сигнал тока накачки датчика кислорода в отработавших газах, коэффициент поправки на ток накачки для сухого воздуха - коэффициент поправки, определенный способом 800, поправка на давление_wv (коэффициент k_O2, P_meas) - коэффициент поправки на давление для среды с повышенным содержанием кислорода (например, среды с пониженным водосодержанием и режимов без подачи топлива), в основе которого лежит коэффициент к для кислородной среды и измеренное барометрическое давление, а поправка на давление_wv, (коэффициент k_H2O, P_meas) - коэффициент поправки на давление для среды с повышенным содержанием водяных паров (например, в режимах с подачей топлива), в основе которого лежит коэффициент к для влажной среды и измеренное барометрическое давление. Таким образом, выходной сигнал датчика кислорода в отработавших газах можно скорректировать с учетом текущего измеренного давления, коэффициента поправки на ток накачки для сухого воздуха и коэффициента зависимости от давления, зависящего от содержания водяных паров в среде, окружающей датчик кислорода в отработавших газах.

Выполнение способа 900 начинают на шаге 910 с определения параметров работы. Параметры работы могут включать в себя воздушно-топливное отношение, частоту вращения и (или) нагрузку двигателя, температуру окружающей среды, барометрическое давление, количество впрыскиваемого топлива и т.п. На шаге 912 способ включает в себя проверку, работает ли двигатель в режиме без подачи топлива. Если в текущий момент топливо в двигатель не подают (например, топливо не впрыскивают ни в один из цилиндров двигателя), способ следует дальше на шаг 912 для определения коэффициента поправки на ток накачки для сухого воздуха. Например, на шаге 912 способ может включать в себя выполнение способа 800 на ФИГ. 8, как раскрыто выше. В другом примере на шаге 912 способ может включать в себя поиск в таблице соответствий последнего из значений тока накачки для сухого воздуха, полученных и сохраненных способом 800 в запоминающем устройстве контроллера. Получив коэффициент поправки на ток накачки для сухого воздуха, способ следует дальше на шаг 916 для определения второго коэффициента поправки на давление по текущему давлению, опорному давлению и коэффициенту зависимости от давления (например, коэффициенту k) для среды с повышенным содержанием кислорода. Способ на шаге 916 может включать в себя определение коэффициента поправки на давление для среды с повышенным содержанием кислорода с помощью раскрытого выше Уравнения 1. Способ следует дальше на шаг 918 для определения окончательного коэффициента поправки на давление для тока накачки путем умножения коэффициента поправки на ток накачки для сухого воздуха, определенного на шаге 912, на второй коэффициент поправки на давление, определенный на шаге 916. На шаге 920 способ включает в себя применение окончательного коэффициента поправки на давление для тока накачки к выходному сигналу датчика кислорода. Например, на шаге 920 способ может включать в себя подстановку значений тока накачки, измеренных на шагах 426 и 428 способа 400, в раскрытое выше Уравнение 3. Скорректированное по давлению значение тока накачки, полученное на шаге 920 (и, таким образом, на шаге 430 способа 400), можно использовать в способе 400 для более достоверной оценки содержания этанола в топливе.

Если на шаге 912 будет установлено, что в текущий момент в двигатель подают топливо (например, топливо впрыскивают в один или несколько цилиндров двигателя), способ переходит на шаг 922 для поиска ранее определенного коэффициента поправки на ток накачки для сухого воздуха. Например, на шаге 922 способ может включать в себя поиск в таблице соответствий в запоминающем устройстве контроллера последнего из сохраненных значений коэффициента поправки на ток накачки для сухого воздуха, определенного при последнем по времени выполнении способа 800. Затем способ переходит на шаг 924 для определения второго коэффициента поправки на давление по текущему значению давления, опорному давлению и коэффициенту зависимости от давления (например, коэффициенту k) для среды с повышенным содержанием водяных паров. На шаге 924 способ может включать в себя определение коэффициента поправки на давление для среды с повышенным водосодержанием с помощью раскрытого выше Уравнения 2. Способ следует дальше на шаги 918 и 920, как раскрыто выше, для определения окончательного коэффициента поправки на давление для тока накачки и применения его к значению выходного сигнала датчика кислорода в отработавших газах.

Обратимся к ФИГ. 10, представляющей собой блок-схему общего алгоритма 1000 управления для регулирования параметров работы двигателя в зависимости от содержания спирта в топливе, впрыскиваемом в двигатель (в настоящем описании также именуемого «содержание спирта в топливе» или «содержание этанола в топливе»). А именно, можно регулировать один или несколько параметров работы двигателя в зависимости от изменения содержания спирта в топливе. Например, типы топлива с разным содержанием спирта могут обладать разными характеристиками, например, разной вязкостью, октановым числом, скрытой теплотой парообразования и т.п. Поэтому, если не регулировать один или несколько соответствующих параметров работы, эксплуатационные характеристики двигателя, эффективность использования топлива и (или) показатели по выбросам могут ухудшиться.

На шаге 1010 алгоритма 1000 определяют параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя, например, воздушно-топливное отношение, момент впрыска топлива и момент зажигания. Например, стехиометрическое воздушно-топливное отношение может быть разным для разных типов топлива (например, 14.7 для бензина, 9.76 для Е85), в связи с чем может возникнуть необходимость регулирования момента впрыска и момента зажигания в зависимости от типа топлива.

После определения параметров работы, на шаге 1012 алгоритма 1000 определяют обновленное значение содержания спирта в топливной смеси и влажность окружающей среды. Определив содержание спирта в топливе, алгоритм 1000 переходит на шаг 1014, на котором, при наличии определенных условий работы, например таких, как холодный пуск и переходные режимы подачи топлива, регулируют один или несколько необходимых параметров работы в зависимости от содержания спирта в топливе. Например, система может изменить значение стехиометрического воздушно-топливного отношения в зависимости от содержания спирта в топливе. Кроме того, можно отрегулировать коэффициенты усиления контура регулирования состава топливовоздушной смеси с обратной связью в зависимости от содержания спирта в топливе. Также можно изменить желаемое воздушно-топливное отношение для холодного пуска в зависимости содержания спирта в топливе. Также можно отрегулировать угол опережения зажигания (например, запаздывание зажигания) и (или) уровни наддува в зависимости от содержания спирта в топливе.

Например, в некоторых вариантах можно отрегулировать момент и (или) количество впрыскиваемого топлива в один или несколько цилиндров. Например, если будет установлено, что содержание спирта в топливе повысилось (например, с 10% этанола до 30% этанола) во время холодного пуска, количество топлива, подаваемого в двигатель, можно увеличить.

В другом примере можно изменять момент зажигания в зависимости от выявленного содержания спирта в топливе. Например, если выявленное процентное содержание спирта снизилось по сравнению с предыдущим (например, с 85% этанола до 50% этанола), то угол опережения зажигания можно уменьшить для повышения эффективной мощности двигателя или наддува без детонации.

Таким образом, можно регулировать различные параметры работы двигателя в определенных режимах работы в зависимости от выявленного содержания спирта в топливе, поданном в цилиндры двигателя. Так можно сохранить на том же уровне или улучшить КПД двигателя, показатели по выбросам, а также эффективность использования топлива.

Таким образом, сравнив два разных оценочных значения содержания спирта в топливе, определенных с помощью датчика кислорода в отработавших газах, можно выбрать наиболее достоверное из них и использовать его для управления двигателем. Как раскрыто выше, первое оценочное значение содержания спирта в топливе можно определить по воздушно-топливному отношению, полученному от датчика, когда датчик кислорода в отработавших газах работает при более низком напряжении первой величины (например, функционирует как традиционный датчик контроля воздушно-топливного отношения) после дозаправки топлива. Поэтому первое оценочное значение содержания спирта в топливе можно обновлять после каждой дозаправки для получения более достоверного значения содержания спирта в топливе. Затем можно определить второе оценочное значение содержания спирта в топливе в режиме с подачей топлива в двигатель, модулируя напряжение, подаваемое на датчик кислорода в отработавших газах, между первой и второй, более высокой, величинами напряжения (например, напряжение второй величины может представлять собой напряжение, при котором происходит диссоциация молекул воды на датчике) и определяя изменение тока накачки во время, вызванное модулированием напряжения. Затем значение изменения тока накачки можно скорректировать с поправками на различные факторы, в том числе влажность, давление и воздушно-топливное отношение. Так можно еще больше повысить достоверность второго оценочного значения содержания спирта в топливе, в основе которого лежит скорректированное значение изменения тока накачки. В одном примере второе оценочное значение содержания спирта в топливе можно определять только после того, как температура двигателя превысит пороговую, тогда как первое оценочное значение содержания спирта в топливе можно определять, когда температура двигателя ниже пороговой, например, во время холодного пуска. Следовательно, первое оценочное значение содержания спирта в топливе можно определять раньше второго оценочного значения содержания спирта в топливе. Если разность между первым и вторым оценочными значениями содержания спирта в топливе превышает пороговую погрешность, контроллер может регулировать параметры работы двигателя в зависимости не от первого, а от второго оценочного значения содержания спирта в топливе, или заново определить второе оценочное значение содержания спирта в топливе и сравнить первое и новое второе оценочное значение содержания спирта в топливе. В противном случае, если разность между указанными двумя оценочными значениями содержания спирта в топливе меньше пороговой, контроллер может регулировать параметры работы двигателя в зависимости от первого, а не от второго, оценочного значения содержания спирта в топливе. Таким образом, технический эффект определения первого и второго оценочных значений содержания спирта в топливе и регулирования параметров работы двигателя в зависимости от погрешности между ними заключается в повышении достоверности оценочных значений содержания спирта в топливе, используемых для управления двигателем, и, тем самым, повышения эффективности использования топлива и управления двигателем в целом.

В одном из вариантов осуществления способ содержит: определение первого оценочного значения содержания спирта в топливе по воздушно-топливному отношению, оцененному с помощью датчика кислорода в отработавших газах; после превышения пороговой температуры двигателя, определение второго оценочного значения содержания спирта в топливе по изменению выходного сигнала датчика при модулировании опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами напряжения; и регулирование параметров работы двигателя в зависимости от разности между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе. Способ может дополнительно содержать, если разность между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе превышает пороговый уровень, модулирование опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами и повторную оценку содержания спирта в топливе для получения нового второго значения содержания спирта в топливе. Способ дополнительно содержит, если разность между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе превышает пороговый уровень, регулирование параметров работы двигателя в зависимости от второго, а не от первого, значения содержания спирта в топливе. В противном случае, способ содержит, если разность между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе ниже порогового уровня, или если разность между первым и новым вторым значениями содержания спирта в топливе ниже порогового уровня, регулирование параметров работы двигателя в зависимости от первого, а не от второго, значения содержания спирта в топливе. Например, напряжение первой величины представляет собой более низкое, базовое напряжение, при котором не происходит диссоциация молекул воды на датчике содержания кислорода в отработавших газах, а напряжение второй величины представляет собой более высокое, целевое напряжение, при котором на датчике содержания кислорода в отработавших газах происходит диссоциация молекул воды. Кроме того, первое и второе значения содержания спирта в топливе представляют собой первое и второе количество спирта, впрыскиваемого в цилиндры двигателя.

В одном примере указанное модулирование напряжения включает в себя чередование величины подаваемого на датчик кислорода в отработавших газах напряжения накачки между первой и второй, а определение второго оценочного значения содержания спирта в топливе включает в себя определение среднего значения изменения выходного сигнала тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах во время указанного модулирования напряжения. В другом примере определение первого оценочного значения содержания спирта в топливе осуществляют после дозаправки топлива, при этом оно включает в себя работу датчика кислорода в отработавших газах с напряжением первой величины, определение воздушно-топливного отношения по выходному сигналу тока накачки датчика кислорода в отработавших газах во время его работы с напряжением первой величины, определение первого оценочного значения содержания спирта в топливе по полученному значению воздушно-топливного отношения и обновление предыдущего первого значения содержания спирта в топливе, определенного до события дозаправки, на первое значение содержания спирта в топливе, определенное после этого события дозаправки.

Кроме того, определение второго оценочного значения содержания спирта в топливе можно выполнять после того, как температура двигателя превысит пороговую, и в режиме работы двигателя с подачей топлива, при этом оно включает в себя работу датчика кислорода в отработавших газах в режиме переменного напряжения с чередованием подаваемого на датчик напряжения между первой и второй величинами. Способ может дополнительно содержать корректировку выходных сигналов датчика, соответствующих напряжению первой и второй величины, на основе одного или нескольких из следующих коэффициентов поправки: коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение и общий коэффициент поправки на давление, при этом в основе коэффициента поправки на воздушно-топливное отношение лежит разность между ожидаемым воздушно-топливным отношением, рассчитанным без обратной связи по величинам впрыска топлива и расхода воздуха, и фактическим воздушно-топливным отношением, определенным по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах после подачи напряжения первой величины в режиме работы двигателя с подачей топлива. В одном примере способ может дополнительно содержать, в режиме работы двигателя без подачи топлива, подачу напряжения первой величины и напряжения второй величины на датчик кислорода в отработавших газах, при этом напряжение первой величины представляет собой напряжение, при котором диссоциация молекул воды не происходит, а напряжение второй величины представляет собой напряжение, при котором происходит полная диссоциация молекул воды, и определение первого коэффициента поправки на давление для датчика кислорода в отработавших газах по соотношению между первым и вторым выходными сигналами, генерируемыми датчиком после подачи напряжений первой и второй величины соответственно; определение второго коэффициента поправки на давление по текущему барометрическому давлению и коэффициенту зависимости от давления, определенному в зависимости от содержания водяных паров в окружающей среде датчика кислорода в отработавших газах; и определение общего коэффициента поправки на давление путем умножения первого коэффициента поправки на давление на второй коэффициент поправки на давление.

Способ может также содержать корректировку значения изменения выходного сигнала датчика при модулировании напряжения на основе влажности окружающей среды. В одном примере способ может включать в себя, во время работы двигателя без подачи топлива, когда переключение передач не прогнозируют, открытие впускного дросселя и последовательную подачу напряжения первой и второй величины на датчик кислорода в отработавших газах, и оценку влажности окружающей среды по изменению выходных сигналов тока накачки датчика кислорода в отработавших газах, соответствующему изменению напряжения между первой и второй величинами. В другом примере способ может включать в себя, во время работы двигателя без подачи топлива, когда переключение передач не прогнозируют, открытие впускного дросселя и подачу напряжения первой величины на датчик кислорода в отработавших газах, и оценку влажности окружающей среды по выходному сигналу тока накачки датчика кислорода в отработавших газах после подачи на него напряжения первой величины и по току накачки для сухого воздуха. В еще одном примере, способ может включать в себя, когда прогнозируют переключение передач, оценку влажности окружающей среды по выходному сигналу датчика влажности окружающей среды или температуре окружающей среды.

В другом варианте осуществления способ для двигателя содержит: в первом режиме после дозаправки топлива, оценку воздушно-топливного отношения по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах, работающему при более низком напряжении первой величины, и определение первого оценочного значения содержания этанола в топливе по воздушно-топливному отношению; после превышения пороговой температуры двигателя, во время работы двигателя с подачей топлива, определение второго оценочного значения содержания этанола в топливе по изменению выходного сигнала датчика при модулировании напряжения датчика кислорода в отработавших газах от первой величины до более высокой второй величины напряжения; и регулирование параметра работы двигателя в зависимости от погрешности между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе.

В одном примере указанный первый режим включает в себя холодный пуск, а указанная погрешность включает в себя разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе. Способ может дополнительно содержать: в первом режиме, когда указанная погрешность ниже пороговой, регулирование параметра работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе, и во втором режиме, когда указанная погрешность выше пороговой, повторное определение второго оценочного значения содержания этанола в топливе для получения обновленного второго оценочного значения содержания этанола в топливе. Далее, если погрешность между первым оценочным значением содержания этанола в топливе и указанным обновленным вторым оценочным значением содержания этанола в топливе остается выше пороговой, способ может включать в себя регулирование параметра работы двигателя в зависимости либо от второго оценочного значения содержания этанола в топливе, либо от указанного обновленного второго оценочного значения содержания этанола в топливе. В противном случае, если погрешность между первым оценочным значением содержания этанола в топливе и указанным обновленным вторым оценочным значением содержания этанола в топливе не превышает пороговую, способ может включать в себя регулирование параметра работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе. В качестве примера, указанный параметр работы двигателя включает в себя один или несколько из следующих: количество впрыскиваемого топлива и момент зажигания. Способ может дополнительно содержать корректировку значения изменения выходного сигнала датчика при модулировании напряжения на основе одного или нескольких из следующих величин: первый коэффициент поправки на давление, зависящий от тока накачки для сухого воздуха датчика кислорода в отработавших газах, а второй коэффициент поправки на давление, зависящий от содержания водяных паров в окружающей среде датчика кислорода в отработавших газах, коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение, зависящий от фактического и ожидаемого воздушно-топливного отношения, и влажность окружающей среды.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти и выполняться системой управления, содержащей контроллер, совместно с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими аппаратными средствами в составе двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия осуществляют путем выполнения указанных команд в системе, содержащей различные аппаратные средства в составе двигателя, совместно с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

1. Способ управления двигателем, содержащий следующие шаги:

определяют первое оценочное значение содержания спирта в топливе по воздушно-топливному отношению, оцененному с помощью датчика кислорода в отработавших газах;

после превышения пороговой температуры двигателя, определяют второе оценочное значение содержания спирта в топливе по изменению выходного сигнала датчика при модулировании опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами напряжения; и регулируют параметры работы двигателя в зависимости от разности между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно, если разность между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе превышает пороговый уровень, модулируют опорное напряжение датчика кислорода в отработавших газах между первой и второй величинами напряжения и осуществляют повторную оценку содержания спирта в топливе для получения нового второго оценочного значения содержания спирта в топливе.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно, если разность между первым значением содержания спирта в топливе и новым вторым значением содержания спирта в топливе превышает пороговый уровень, регулируют параметры работы двигателя в зависимости от второго, а не от первого, значения содержания спирта в топливе.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно, если разность между первым и вторым значениями содержания спирта в топливе ниже порогового уровня, или если разность между первым значением содержания спирта в топливе и новым вторым значением содержания спирта в топливе ниже порогового уровня, регулируют параметры работы двигателя в зависимости от первого, а не от второго, значения содержания спирта в топливе.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное модулирование включает в себя чередование подаваемого на датчик кислорода в отработавших газах напряжения между первой и второй величинами, и при этом определение второго оценочного значения содержания спирта в топливе включает в себя определение среднего значения изменения выходного сигнала тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах во время указанного модулирования.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение первого оценочного значения содержания спирта в топливе осуществляют после дозаправки топлива, при этом указанное определение включает в себя работу датчика кислорода в отработавших газах с напряжением первой величины, определение воздушно-топливного отношения по выходному сигналу тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах во время его работы с напряжением первой величины, определение первого значения содержания спирта в топливе по полученному значению воздушно-топливного отношения и обновление предыдущего первого значения содержания спирта в топливе, определенного до дозаправки, на первое значение содержания спирта в топливе, определенное после указанной дозаправки.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение второго оценочного значения содержания спирта в топливе осуществляют после того, как температура двигателя превысит пороговую, и в режиме работы двигателя с подачей топлива, и при этом указанное определение включает в себя работу датчика кислорода в отработавших газах в режиме переменного напряжения с чередованием подаваемого на датчик датчика кислорода в отработавших газах напряжения между первой и второй величинами.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно корректируют выходные сигналы датчика, соответствующие напряжению первой и второй величины, на основе одного или нескольких из следующих коэффициентов поправки: коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение и общий коэффициент поправки на давление, причем в основе коэффициента поправки на воздушно-топливное отношение лежит разность между ожидаемым воздушно-топливным отношением, рассчитанным без обратной связи по величинам впрыска топлива и расхода воздуха, и фактическим воздушно-топливным отношением, измеренным по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах после подачи напряжения первой величины в режиме работы двигателя с подачей топлива.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие шаги: в режиме работы двигателя без подачи топлива, подают напряжение первой величины и напряжение второй величины на датчик кислорода в отработавших газах, при этом напряжение первой величины представляет собой напряжение, при котором диссоциация молекул воды не происходит, а напряжение второй величины представляет собой напряжение, при котором происходит полная диссоциация молекул воды, и определяют первый коэффициент поправки на давление для датчика кислорода в отработавших газах по соотношению между первым и вторым выходными сигналами, генерируемыми после подачи напряжений первой и второй величин соответственно;

определяют второй коэффициент поправки на давление по текущему барометрическому давлению и коэффициенту зависимости от давления, определенному в зависимости от содержания водяных паров в окружающей среде датчика кислорода в отработавших газах; и

определяют общий коэффициент поправки на давление путем умножения первого коэффициента поправки на давление на второй коэффициент поправки на давление.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно корректируют значение изменения выходного сигнала датчика при указанном модулировании напряжения на основе влажности окружающей среды.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дополнительно, во время работы двигателя без подачи топлива, когда переключение передач не прогнозируют, открывают впускной дроссель и последовательно подают напряжение первой и второй величины на датчик кислорода в отработавших газах, и осуществляют оценку влажности окружающей среды на основе изменения выходного сигнала тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах, соответствующего изменению подаваемого напряжения между первой и второй величинами.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дополнительно, во время работы двигателя без подачи топлива, когда переключение передач не прогнозируют, открывают впускной дроссель и подают напряжение первой величины на датчик кислорода в отработавших газах, и осуществляют оценку влажности окружающей среды по выходному сигналу тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах после подачи на него напряжения первой величины и по току накачки для сухого воздуха.

13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дополнительно, когда прогнозируют переключение передач, осуществляют оценку влажности окружающей среды по выходному сигналу датчика влажности окружающей среды или по температуре окружающей среды.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряжение первой величины представляет собой более низкое, базовое напряжение, при котором не происходит диссоциация молекул воды на датчике содержания кислорода в отработавших газах, а напряжение второй величины представляет собой более высокое, целевое напряжение, при котором на датчике содержания кислорода в отработавших газах происходит диссоциация молекул воды, и причем первое и второе значения содержания спирта в топливе представляют собой первое и второе количества спирта в топливе, впрыскиваемого в цилиндры двигателя.

15. Способ управления двигателем, содержащий следующие шаги:

в первом режиме после дозаправки топлива, осуществляют оценку воздушно-топливного отношения по выходному сигналу датчика кислорода в отработавших газах, работающему при более низком напряжении первой величины, и определяют первое оценочное значение содержания этанола в топливе по воздушно-топливному отношению;

после превышения пороговой температуры двигателя во время работы двигателя с подачей топлива, определяют второе оценочное значение содержания этанола в топливе по изменению выходного сигнала датчика при модулировании опорного напряжения датчика кислорода в отработавших газах между первой величиной напряжения и более высокой второй величиной напряжения; и регулируют параметр работы двигателя в зависимости от погрешности между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанный первый режим включает в себя холодный пуск, и при этом погрешность включает в себя разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе.

17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие шаги:

в первом режиме, когда указанная погрешность ниже пороговой, регулируют параметр работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе; и

во втором режиме, когда указанная погрешность выше пороговой, осуществляют повторное определение второго оценочного значения содержания этанола в топливе для получения обновленного второго оценочного значения содержания этанола в топливе, и:

если погрешность между первым оценочным значением содержания этанола в топливе и указанным обновленным вторым оценочным значением содержания этанола в топливе остается выше пороговой, регулируют параметр работы двигателя в зависимости либо от второго оценочного значения содержания этанола в топливе, либо от указанного обновленного второго оценочного значения содержания этанола в топливе; и

если погрешность между первым оценочным значением содержания этанола в топливе и указанным обновленным вторым оценочным значением содержания этанола в топливе не превышает пороговую, регулируют параметр работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе.

18. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанный параметр работы двигателя включает в себя один или несколько из следующих: количество впрыскиваемого топлива и момент зажигания, и дополнительно способ содержит шаг, на котором корректируют значение изменения выходного сигнала датчика при модулировании опорного напряжения на основе одной или нескольких из следующих величин:

первый коэффициент поправки на давление, зависящий от тока накачки для сухого воздуха датчика кислорода в отработавших газах, второй коэффициент поправки на давление, зависящий от содержания водяных паров в окружающей среде датчика кислорода в отработавших газах, коэффициент поправки на воздушно-топливное отношение, зависящий от измеренного и ожидаемого воздушно-топливного отношения, и влажность окружающей среды.

19. Система для управления двигателем, содержащая:

выпускной канал, содержащий датчик кислорода в отработавших газах; и контроллер с машиночитаемыми командами на:

определение первого оценочного значения содержания этанола в топливе по воздушно-топливному отношению, оцененному с помощью датчика кислорода в отработавших газах после дозаправки топлива;

определение второго оценочного значения содержания этанола в топливе по изменению выходного сигнала тока накачки от датчика кислорода в отработавших газах после подачи первого, более низкого напряжения и второго, более высокого напряжения на датчик кислорода в отработавших газах, когда в двигатель подают топливо, и температура двигателя выше пороговой; и

регулирование параметра работы двигателя в зависимости от первого оценочного значения содержания этанола в топливе или второго оценочного значения содержания этанола в топливе, при этом выбор в пользу первого или второго оценочного значения содержания этанола в топливе зависит от отношения разности между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе к пороговой погрешности.

20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что машиночитаемые команды дополнительно включают в себя регулирование параметра работы двигателя в зависимости от первого, а не второго, оценочного значения содержания этанола в топливе, если разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе меньше пороговой погрешности, и регулирование параметра работы двигателя в зависимости от второго, а не первого, оценочного значения содержания этанола в топливе, если разность между первым и вторым оценочными значениями содержания этанола в топливе больше пороговой погрешности.