Способ диагностики топливных форсунок

Способ диагностики топливных форсунок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу диагностики топливных форсунок.

Уровень техники

Контроллеры двигателя и стратегии регулирования двигателя обеспечивают функционирование топливных форсунок для подачи точного количества топлива в определенные отрезки времени относительно угла поворота коленвала двигателя для увеличения КПД двигателя и сокращения выбросов двигателя. Кроме того, когда точное количество топлива впрыскивается под точным углом поворота коленвала двигателя, может быть получена ожидаемая величина крутящего момента коленвала двигателя в цилиндре двигателя. Однако если уменьшается эффективность топливной форсунки или другого элемента системы впрыска топлива, существует возможность уменьшения эффективности крутящего момента двигателя и выбросов во время работы двигателя. Например, изменение времени реакции форсунки может влиять на момент впрыска топлива таким образом, что крутящая сила двигателя изменится, а качество автомобильных выбросов снизится.

В патенте США №7,317,983 авторы описывают способ регулирования крутящего момента цилиндра в зависимости от частоты вращения двигателя. В частности, в соответствии с этим способом впрыскиваемое в цилиндр количество топлива регулируется на основании частоты вращения двигателя, которая относится к конкретной системе впрыска и сгорания топлива. Однако в соответствии с этим способом делаются поправки на дисбаланс крутящих моментов, но не проводится диагностика работы форсунки. Например, в соответствии с этим способом регулируется количество топлива, впрыскиваемое в цилиндр, для исправления дисбаланса крутящих моментов, но этот способ не определяет, работает ли топливная форсунка в соответствии с прогнозируемыми рабочими характеристиками. Также этот способ не проводит диагностику того, относятся ли ошибки системы впрыска к изменениям количества впрыскиваемого топлива или к изменениям начала и окончания впрыска топлива.

Раскрытие изобретения

Авторы настоящего патента учли вышеуказанные недостатки и разработали способ диагностирования системы впрыска топлива, включающий в себя: регулировку количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром, с крутящими моментами, производимыми другим цилиндром; развертку синхронизации впрыска топлива в цилиндр во время регулировки количества впрыскиваемого топлива; обозначение уменьшения эффективности системы впрыска топлива, когда минимальное количество топлива, впрыскиваемое в цилиндр, для уравновешивания крутящих моментов, произведенных в цилиндре, выходит за пределы рабочего диапазона.

Регулируя количество топлива и синхронизацию впрыска топлива, можно определить, впрыскивает ли топливная форсунка предполагаемое количество топлива в предполагаемый период времени. Например, развертка количества впрыскиваемого топлива и синхронизация впрыска топлива могут предоставить информацию для определения того, балансирует ли минимальное количество впрыскиваемого топлива крутящие моменты цилиндра. Минимальное количество топлива, которое балансирует крутящие моменты цилиндра, и синхронизацию, которая происходит, когда минимальное количество топлива балансирует крутящие моменты цилиндра, можно сравнить с ранее определенной синхронизацией и минимальным количеством впрыскиваемого топлива, необходимым для равновесия крутящих моментов цилиндра. Если минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания крутящих моментов цилиндра двигателя, определенное в настоящий момент, выходит за пределы рабочих характеристик, можно определить уменьшение эффективности работы форсунки. Таким образом, равновесие крутящих моментов и минимальное количество впрыскиваемого топлива для равновесия крутящих моментов цилиндра можно использовать для диагностики работы топливной форсунки.

Настоящее описание имеет несколько преимуществ. Например, во-первых, этот подход может предоставить определенную информацию, касающуюся уменьшения эффективности работы топливной форсунки. Во-вторых, при помощи этого подхода можно точно определить, связано ли уменьшение эффективности работы форсунки с количеством впрыскиваемого топлива или с синхронизацией начала и окончания впрыска топлива. В-третьих, этот подход можно использовать без дополнительных диагностических аппаратных средств. В-четвертых, этот подход можно использовать, если двигатель работает в нормальных условиях.

Вышеуказанные преимущества и другие преимущества и характеристики настоящего изобретения представлены в разделе "Осуществление изобретения" отдельно или с иллюстрацией на прилагаемых чертежах.

Необходимо понимать, что раскрытие изобретения, предоставленное выше, представлено для иллюстрации набора вариантов осуществления изобретения в упрощенной форме, которые развернуто представлены в разделе "Осуществление изобретения". Представленное описание изобретения не предназначено для определения ключевых и важных характеристик заявленного объекта, объем охраны которого определяется исключительно формулой изобретения, которая следует за разделом

"Осуществление изобретения".

Кроме того, заявленный объект не ограничивается вариантами осуществления изобретения, которые устраняют недостатки, описанные выше или в любой части настоящего раскрытия изобретения.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показано схематическое изображение двигателя;

На Фиг.2-4 показано прогнозируемое соотношение между количеством впрыскиваемого топлива, синхронизацией впрыска топлива и равновесием крутящих моментов цилиндра;

На Фиг.5 показана блок-схема способа диагностирования работы топливной форсунки.

Осуществление изобретения

Настоящее описание относится к контролю впрыска топлива двигателя. На Фиг.1 показан пример форсированного двигателя с прямым впрыском топлива. На Фиг.5 показан способ регулировки синхронизации впрыска топлива и количества впрыскиваемого топлива для диагностики работы топливной форсунки. На Фиг.2-4 показано соотношение между минимальным количеством впрыскиваемого топлива, синхронизацией впрыска топлива и равновесием крутящих моментов цилиндра.

Как показано на Фиг.1, управление двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим несколько цилиндров, один из которых показан на Фиг.1, осуществляется при помощи электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с расположенным в цилиндре поршнем 36, соединенным с коленвалом 40. Камера 30 сгорания показана соединенной с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Управление впускным и выпускным клапанами может быть осуществлено при помощи впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено датчиком 57 выпускного кулачка.

Топливная форсунка 66 расположена с возможностью впрыскивания топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как прямой впрыск. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала FPW (волны давления топлива) от контроллера 12. Топливо подают в топливную форсунку 66 системой подачи топлива (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос, направляющую-распределитель для топлива (не показаны). Давление топлива, подаваемого системой подачи топлива, может быть отрегулировано путем изменения положения позиционного клапана, регулирующего поток в топливный насос (не показан). Кроме того, дозирующий клапан может быть расположен в направляющей - распределителе для топлива или рядом с ней для регулирования подачи топлива с обратной связью. Питание топливной форсунки 66 осуществляют током от привода 68, который реагирует на сигнал контроллера 12.

Впускной коллектор 44 соединен с дополнительной дроссельной заслонкой 62 с электроприводом, которая регулирует положение дроссельной заслонки 64 для контроля притока воздуха из заборной камеры 46 наддува. Компрессор 162 забирает воздух из воздухозаборника 42 и для его доставки в камеру 46 наддува. Турбина 164 для закручивания выхлопных газов механически соединена с компрессором 162.

Сгорание начинается в камере 30 сгорания, когда топливо автоматически воспламеняется при приближении поршня к верхней мертвой точке такта сжатия. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения универсальный датчик содержания кислорода в выхлопных газах (датчик UEGO) (не показан) может быть соединен с выпускным коллектором 48, который находится выше по потоку, чем устройство 70 для снижения токсичности выхлопа. В других вариантах осуществления настоящего изобретения датчик UEGO может быть расположен ниже по потоку, чем одно или более устройств для предварительной очистки выхлопных газов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения датчик UEGO может быть заменен датчиком окислов азота.

Устройство 70 для снижения токсичности выхлопа может содержать сажевый фильтр и блоки каталитического нейтрализатора в одном варианте воплощения изобретения. В другом варианте воплощения изобретения может могут быть использованы несколько устройств для снижения токсичности выхлопа с отдельными блоками. Устройство 70 для снижения токсичности выхлопа может содержать катализатор окисления. В других вариантах воплощения изобретения устройство для снижения токсичности выхлопа может содержать абсорбер окислов азота или систему SCR снижения токсичности выхлопа.

Контроллер 12, показанный на Фиг.1, как обычный микрокомпьютер, содержит блок 102 микропроцессора, порты 104 входа/выхода, ПЗУ 106, ОЗУ 108, оперативную энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 получает различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, которые, кроме описанных выше, включают в себя температуру двигателя от датчика 112 температуры, соединенного с рукавом 114 охлаждения; позиционный датчик 134, соединенный с педалью 130 газа для определения положения педали газа, которое регулируют ногой 132 водителя; сигнал от датчика 80 давления для определения давления на выходе выше турбины 164; сигнал от датчика 82 давления для определения давления выхлопных газов ниже по потоку турбины 164; результаты измерения давления впускного коллектора (MAP) от датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал от датчика контроля положения двигателя от 118 датчика холла, контролирующего положение коленвала 40; результат измерения датчиком 120 количества воздуха, поступающего в двигатель (например, от термоанемометра); результаты измерения датчиком 58 положения дроссельной заслонки. Барометрическое давление также может быть измерено (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения датчик 118 контроля положения двигателя производит предопределенное количество равномерно распределенных импульсов во время каждого поворота коленвала, при помощи чего может быть определена частота оборотов двигателя (об/мин).

В некоторых вариантах воплощения изобретения двигатель может быть соединен с системой электродвигателей/аккумуляторов в автомобиле с гибридным приводом. Автомобиль с гибридным приводом может иметь схемы параллельного соединения, схемы последовательного соединения или их сочетание.

Во время работы каждый цилиндр двигателя 10 проходит четырехтактный цикл: такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска, как правило, закрывается выпускной клапан 54 и открывается впускной клапан 52. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 перемещается к дну цилиндра для увеличения объема камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 достигает дна цилиндра и находится в конце такта (т.е. когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем), обычно называется специалистами в данной области техники нижней мертвой точкой. Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 двигается по направлению к головке блока цилиндров для сжатия воздуха в камере сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце такта и максимально близко к головке цилиндров (т.е. когда камера 30 сгорания имеет наименьший объем), обычно называется специалистами в данной области техники верхней мертвой точкой. В процессе, который в дальнейшем называется впрыск, топливо подается в камеру сгорания. В некоторых вариантах воплощения изобретения топливо может впрыскиваться в цилиндр несколько раз во время одного цикла работы цилиндра. В процессе, который в дальнейшем называется зажигание, впрыскиваемое топливо воспламеняется от сжатия или от известных средств зажигания, например свечи зажигания (не показаны), что приводит к возгоранию. Во время такта расширения дросселируемый газ направляет поршень 36 в НМТ. Коленвал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается и выпускает воспламененную топливно-воздушную смесь из выпускного коллектора 48, а поршень возвращается в ВМТ. Описанная выше реализация является только примером осуществления настоящего изобретения и время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов могут отличаться для обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, запаздывания закрытия впускного клапана и др. В некоторых вариантах воплощения изобретения может быть также использован 2-тактный цикл, а не 4-тактный.

Таким образом, система на Фиг.1 представляет собой систему диагностики работы топливной форсунки, содержащую двигатель, топливную форсунку, находящуюся в гидравлическом соединении с цилиндром двигателя и контроллер, при этом контроллер содержит команды регулировки количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр для равновесия крутящих моментов в цилиндре, для обеспечения синхронизации впрыска топлива цилиндра во время регулирования количества впрыскиваемого топлива, для задания условий снижения синхронизации начала и конца впрыска топлива и для задания условий снижения количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр в ответ на минимальное количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр для равновесия крутящих моментов в цилиндре, которые находятся за пределами рабочего диапазона. Вариантом осуществления изобретения является система с прямым впрыском и дизельным двигателем. В одном варианте осуществления изобретения система содержит контроллер, содержащий дополнительные команды для регулировки равновесия крутящих моментов каждого из множества цилиндров двигателя. В одном варианте осуществления изобретения система содержит контроллер, содержащий команды регулировки количества впрыскиваемого топлива или начало синхронизации впрыска топлива, которые находятся за пределами количества впрыскиваемого топлива и начала синхронизации впрыска топлива, когда отсутствует равновесие крутящих моментов цилиндра.

В некоторых двигателях (например, дизельных) количество крутящих моментов, производимых цилиндром посредством коленвала двигателя, может быть связано с синхронизацией впрыска топлива, а также с количеством впрыскиваемого топлива. Например, если количество топлива впрыскивается в цилиндр, начиная с угла поворота коленвала 140 градусов до ВМТ такта сжатия цилиндра, а синхронизация впрыска топлива имеет постоянное значение, крутящий момент, производимый цилиндром, может быть отрегулирован, по меньшей мере, до некоторой степени, путем регулирования количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Добавление топлива может увеличить количество химической энергии в цилиндре, в то время как снижение топлива в цилиндре может снизить количество химической энергии в цилиндре. С другой стороны, синхронизация впрыска топлива воспламенения от сжатия может повлиять на опережение зажигания, таким образом, оказывая влияние на количество крутящих моментов, производимых цилиндром, по меньшей мере, в некоторых условиях. В частности, синхронизация впрыска топлива может повлиять на возникновение крутящих моментов при помощи изменения времени выделения теплоты цилиндра. Кроме того, время выделения теплоты цилиндра может повлиять на выхлопы двигателя, так как время выделения теплоты влияет на выхлопы двигателя, например окислы азота. В соответствии с этим существует необходимость определить, влияет ли количество впрыскиваемого топлива и/или синхронизация впрыска топлива на работу цилиндра.

На Фиг.2-4 показано визуальное представление характеристик впрыска топлива, которые используются в способе, показанном на Фиг.5, для того, чтобы определить, влияет ли синхронизация впрыска топлива по отношению к положению коленвала или количество впрыскиваемого топлива на крутящий момент цилиндра и равновесие крутящих моментов цилиндра. В частности, на Фиг.2-4 показано отношение между количеством впрыскиваемого топлива, синхронизацией впрыска топлива относительно положения угла коленвала и равновесием крутящего момента цилиндра.

На Фиг.2 показан прогнозируемый график крутящих моментов цилиндра, уравновешивающий регулировку количества топлива по отношению к синхронизации впрыска топлива. По оси Y показана коррекция количества топлива, используемая для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром, с крутящими моментами, производимыми другими цилиндрами. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения по оси Y может быть показана коррекция количества топлива, используемая для уравновешивания крутящих моментов, произведенных цилиндром, с прогнозируемым количеством крутящих моментов, производимых цилиндром во время базовых рабочих условий (т.е. синхронизация впрыска топлива и количество топлива, которые производят крутящий момент двигателя, ускоряющий работу двигателя известным образом). Например, ноль на оси Y соответствует базовому количеству топлива для выбранных условий работы двигателя, а значение 4 означает базовое количество топлива плюс 4 мг/такт дополнительного топлива.

По оси Х показано начало положения синхронизации впрыска топлива по отношению к положению коленвала двигателя. В альтернативных вариантах осуществления изобретения по оси Х может быть показан конец синхронизации впрыска топлива по отношению к положению коленвала двигателя. В настоящем варианте осуществления изобретения ноль относится к базовому старту синхронизации впрыска топлива для выбранных условий работы двигателя. Например, при скорости холостого хода 700 оборотов в минуту базовый старт синхронизации впрыска топлива может составлять угол положения коленвала 160 градусов до ВМТ такта сжатия. Таким образом, в соответствии с диаграммой на Фиг.2 значение ноль соответствует углу положения коленвала 160 градусов до ВМТ такта сжатия. Значение -20 соответствует углу положения коленвала 140 градусов до ВМТ такта сжатия, а значение 20 соответствует углу положения коленвала 180 градусов до ВМТ такта сжатия. В других вариантах осуществления ноль может соответствовать положению ВМТ такта сжатия. Однако соотношение между количеством топлива и синхронизацией впрыска топлива сохраняется. Таким образом, единицы и/или числовые значения, показанные на Фиг.2, могут быть изменены без выхода за границы объема настоящего изобретения.

Каждая вертикальная линия 202 соответствует регулировке количества топлива относительно базового количества топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, которые уравновешивают крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо, для топливной форсунки, которая впрыскивает необходимое количество топлива. Таким образом, на Фиг.2 показано, что минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания крутящих моментов цилиндра, составляет -10 градусов по отношению к базовой синхронизации впрыска топлива. Кроме того, минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания цилиндра, - это базовое количество топлива минус около 2 мг/такт. На Фиг.2 показано, что количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр для уравновешивания крутящего момента цилиндра, увеличивается для синхронизации впрыска топлива до или после положения коленвала -10 градусов. Также можно увидеть, что количество топлива, впрыскиваемое для уравновешивания крутящих моментов цилиндра, увеличивается при большей скорости, когда синхронизация впрыска топлива замедляется, а не ускоряется с положения -10 градусов. Таким образом, для увеличения экономии топлива целесообразно замедлить синхронизацию впрыска топлива на 10 градусов. Однако, как указано выше, синхронизация впрыска топлива может повлиять на выхлопы двигателя, поэтому может быть целесообразно установить синхронизацию впрыска топлива на угол положения коленвала, отличающийся от -10 градусов для условий вождения.

На Фиг.3 показан прогнозируемый график крутящих моментов цилиндра, балансирующий регулировку количества топлива по отношению к синхронизации впрыска топлива при трех разных условиях впрыска топлива. Оси Х и Y такие же, как показано на Фиг.2. Таким образом, описание осей Х и Y опускается для краткости.

Каждая узкая вертикальная линия 306 соответствует регулировке количества топлива по отношению к базовому количеству топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, которые уравновешивают крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо, для форсунки, которая впрыскивает меньше топлива, чем необходимо. Все вертикальные линии 306 представляют развертку количества впрыскиваемого топлива и синхронизации впрыска топлива для получения уравновешенных крутящих моментов в цилиндре. Например, количество впрыскиваемого топлива и начало синхронизации впрыска топлива независимо изменяются для получения показанных данных. Аналогичным образом, каждая штриховая вертикальная линия 304 соответствует регулировке количества топлива по отношению к базовому количеству топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, которые уравновешивают крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо, для форсунки, которая впрыскивает необходимое количество топлива. Все вертикальные линии 304 представляют развертку количества впрыскиваемого топлива и синхронизацию впрыска топлива для получения уравновешенных крутящих моментов цилиндра. Аналогичным образом, каждая широкая вертикальная линия 302 соответствует регулировке количества топлива по отношению к базовому количеству топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, уравновешивающей крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо, для форсунки, которая впрыскивает топлива больше, чем необходимо. Все вертикальные линии 302 представляют развертку количества впрыскиваемого топлива и синхронизации впрыска топлива для достижения уравновешивания крутящих моментов цилиндра.

Вертикальные линии 302-306 показывают те же характеристики, за исключением того, что вертикальные линии 302 сдвинуты в сторону младших разрядов по отношению к вертикальным линиям 304 на количество 320. Аналогичным образом, вертикальные линии 306 сдвинуты в сторону старших разрядов по отношению к вертикальным линиям 304 на количество 322. Таким образом, если топливная форсунка впрыскивает большее количество топлива, чем необходимо, дополнительное количество топлива необходимо вычесть из базового количества топлива для уравновешивания крутящих моментов, произведенных цилиндром при минимальном количестве впрыскиваемого топлива.

Также на Фиг.3 на диаграммах 304 (т.е. исправная форсунка), 302 (т.е. форсунка, впрыскивающая дополнительное топливо), 306 (т.е. форсунка, впрыскивающая меньше топлива) показано, что для каждой форсунки минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания цилиндра, находится в положении коленвала -10 градусов по отношению к базовой синхронизации впрыска топлива. Таким образом, можно увидеть, что изменение количества впрыскиваемого топлива можно измерить, определив регулировку минимального количества топлива по отношению к базовому количеству топлива, а затем сравнив регулировку минимального количества топлива с регулировкой минимального количества топлива для других цилиндров двигателя. В альтернативном варианте осуществления изобретения регулировка минимального количества топлива в цилиндре может быть сравнена с ожидаемой регулировкой минимального количества топлива для уравновешиваемого цилиндра. Прогнозируемая регулировка минимального количества топлива сохраняется в памяти и может быть основана на работе форсунки, работающей в ожидаемом режиме (т.е. впрыскивающей необходимое или ожидаемое количество топлива). При сравнении регулировки минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра двигателя с ожидаемой регулировкой минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра двигателя регулировку минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра двигателя можно вычесть из прогнозируемой регулировки минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра двигателя для получения погрешности количества впрыскиваемого топлива. Если погрешность количества впрыскиваемого топлива находится за пределами предопределенного диапазона, может быть отмечено условие уменьшения эффективности количества впрыскиваемого топлива. Например, если предопределенный диапазон составляет j:2 мг/такт регулировки топлива, необходимой для уравновешивания крутящих моментов цилиндра, и было обнаружено, что 3 мг/такт регулировки топлива необходимо для того, чтобы уравновесить крутящие моменты цилиндра, тогда может быть отмечено уменьшение эффективности работы форсунки. Таким образом, существует возможность определить, впрыскивает ли форсунка количество топлива, которое больше или меньше ожидаемого или необходимого количества топлива.

Необходимо заметить, что в альтернативном варианте осуществления изобретения вместо того, чтобы найти и сравнить регулировку минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра, можно использовать минимальное количество впрыскиваемого топлива для того, чтобы обеспечить равновесие крутящих моментов в цилиндре, чтобы определить, находится ли количество впрыскиваемого топлива за пределами диапазона. Таким образом, в способе, показанном на Фиг.5, может быть определено минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания крутящих моментов цилиндра несколькими способами. Необходимо также упомянуть, что, когда диаграммы 304 представляют прогнозируемую регулировку минимального количества топлива, получают расстояние 322, когда абсолютное значение количества диаграмм 304 вычитается из диаграмм 306. Аналогичным образом, расстояние 320 может быть получено, когда абсолютное значение количества диаграмм 304 вычитается из диаграмм 302.

На Фиг.4 показан прогнозируемый график крутящих моментов цилиндра, балансирующий регулировку количества топлива по отношению к синхронизации впрыска топлива при трех разных условиях впрыска топлива. Оси Х и Y такие же, как показано на Фиг.2. Таким образом, описание осей Х и Y опущено для краткости.

Каждая узкая вертикальная линия 406 соответствует регулировке количества топлива по отношению к базовому количеству топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, уравновешивающей крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо позднее, чем необходимо. Все вертикальные линии 406 представляют развертку количества впрыскиваемого топлива и синхронизации впрыска топлива для получения равновесия крутящих моментов в цилиндре. Аналогичным образом, каждая штриховая вертикальная линия 404 соответствует регулировке количества топлива по отношению к базовому количеству топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, уравновешивающей крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо, для форсунки, которая впрыскивает топливо при необходимом положении коленвала двигателя. Все вертикальные линии 404 представляют развертку количества впрыскиваемого топлива и синхронизации впрыска топлива для получения равновесия крутящих моментов в цилиндре. Аналогичным образом, каждая широкая вертикальная линия 402 соответствует регулировке количества топлива по отношению к базовому количеству топлива и регулировке синхронизации впрыска топлива, которая уравновешивает крутящие моменты, производимые цилиндром, в который впрыскивается топливо, для форсунки, которая впрыскивает топливо раньше, чем необходимо. Таким образом, на Фиг.4 показаны данные форсунок, которые производят впрыск в разное время при получении одинакового сигнала управления.

Вертикальные линии 402-406 показывают одни и те же характеристики за исключением того, что вертикальные линии 406 сдвинуты влево на графике от вертикальных линий 404 на величину 430. Аналогичным образом, вертикальные линии 402 сдвинуты влево на графике от вертикальных линий 404 на величину 432. Таким образом, когда топливная форсунка впрыскивает топливо позднее, чем необходимо, синхронизацию впрыска топлива необходимо перенести вперед по времени для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром.

На Фиг.4 линии 404 (т.е. правильно работающая форсунка), 402 (т.е. форсунка, осуществляющая впрыск ранее, чем необходимо) и 406 (т.е. форсунка, осуществляющая впрыск позднее, чем необходимо) показывают, что для каждой форсунки минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания цилиндра, находится в разных интервалах угла положения коленвала по отношению к базовой синхронизации впрыска топлива (например, линии 404). Таким образом, мы видим, что изменение синхронизации впрыска топлива можно определить, определив угол поворота коленвала для регулировки минимального количества топлива по отношению к базовому количеству топлива, а затем сравнив угол поворота коленвала, при котором происходит регулировка минимального количества топлива, с углом поворота коленвала, при котором происходит регулировка минимального количества топлива для других цилиндров топлива. В альтернативном варианте осуществления изобретения угол поворота коленвала, при котором происходит регулировка минимального количества топлива в цилиндре, можно сравнить с прогнозируемым углом поворота коленвала, при котором происходит регулировка минимального количества топлива. Прогнозируемый угол поворота коленвала, при котором происходит регулировка минимального количества топлива, можно сохранить в памяти. Он может быть основан на работе форсунки, работающей, как ожидается (т.е. впрыскивающего топливо с необходимым или прогнозируемым углом поворота коленвала). При сравнении угла поворота, при котором происходит регулировка минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра двигателя, поворот коленвала двигателя, при котором происходит регулировка минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра можно вычесть из прогнозируемого угла поворота коленвала, при котором происходит регулировка минимального количества топлива для уравновешивания крутящих моментов двигателя для вычисления погрешности синхронизации впрыска топлива (в градусах угла поворота коленвала). Если погрешность синхронизации впрыска топлива находится за пределами предопределенного диапазона, может быть определено условие уменьшения эффективности синхронизации впрыска топлива. Например, если предопределенный диапазон находится в пределах j: 10 градусов угла коленвала регулировки синхронизации подачи топлива для уравновешивания крутящих моментов цилиндра и если обнаружено, что синхронизацию подачи топлива необходимо увеличить на 20 градусов угла коленвала для уравновешивания крутящих моментов цилиндра, тогда можно определить условие уменьшения эффективности синхронизации впрыска топлива. Таким образом, можно определить, имеет ли топливная форсунка необходимую синхронизацию по отношению к положению коленвала двигателя.

Необходимо упомянуть, что в альтернативном варианте осуществления изобретения вместо того, чтобы найти и сравнить угол поворота коленвала для уравновешивания крутящих моментов цилиндра, можно использовать угол поворота коленвала, при котором впрыскивается минимальное количество топлива, для того, чтобы обеспечить равновесие крутящих моментов в цилиндре, чтобы определить, находится ли количество впрыскиваемого топлива за пределами диапазона. Таким образом, способ, показанный на Фиг.5, может определить угол поворота коленвала, при котором минимальное количество топлива, необходимое для уравновешивания крутящих моментов в цилиндре, определяется несколькими способами. Необходимо также упомянуть, что линии 404 представляют базовую регулировку минимального количества топлива, расстояние 430 можно получить, когда определено абсолютное значение расстояния коленвала между линиями 406 и 404. Аналогичным образом, расстояние 432 можно получить, когда определено абсолютное значение расстояния коленвала между линиями 402 и 404.

Необходимо отметить, что, когда определяется отклонение количества впрыскиваемого топлива для равновесия крутящих моментов цилиндра и отклонение синхронизации впрыска топлива для равновесия крутящих моментов, погрешности синхронизации впрыска топлива и количества впрыскиваемого топлива могут быть показаны водителю или устройству диагностики. Необходимо также подчеркнуть, что отклонение количества впрыскиваемого топлива и отклонение синхронизации впрыска топлива основаны на минимальном количестве топлива, необходимом для уравновешивания крутящих моментов цилиндра.

Способ, показанный на Фиг.5, выполняют контроллером 12, показанным на Фиг.1. Контроллер 12 может содержать команды проведения операций и расчетов, описанных на Фиг.5. Способ 500 целесообразно использовать при условиях уменьшения эффективности работы форсунки или привода форсунки.

На Фиг.5 показана блок-схема способа диагностики работы топливной форсунки согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На этапе 502 способ 500 определяет условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать, в частности, давление впрыска топлива, число оборотов двигателя, синхронизацию впрыска топлива, количество впрыскиваемого топлива, нагрузку на двигатель и температуру двигателя. Способ 500 переходит на этап 504 после определения условий работы двигателя.

На этапе 504 способ 500 определяет, присутствуют ли условия для диагностики топливных форсунок. В одном варианте осуществления настоящего изобретения условия для диагностики топливных форсунок присутствуют, когда двигатель работает на холостых оборотах при предопределенной скорости холостого хода и нагрузке. В других вариантах осуществления изобретения условия для диагностики топливных форсунок присутствуют, когда двигатель работает при по существу постоянном числе оборотов двигателя и нагрузке, а число оборотов двигателя и нагрузка выше, чем скорость и нагрузка холостого хода. Таким образом, существует возможность диагностировать работу топливной форсунки при различных условиях работы двигателя.

На этапе 506 способ 500 определяет базовую синхронизацию впрыска топлива и количество топлива для настоящих условий работы. Базовая синхронизация впрыска топлива может быть вычтена из эмпирически определенной синхронизации впрыска топлива, которая сохранена в памяти. Синхронизация впрыска топлива может относиться к рабочим характеристикам двигателя, экономии топлива и выхлопам. В одном варианте осуществления изобретения базовая синхронизация впрыска топлива выражена через угол поворота коленвала, при котором начинается впрыск. В другом варианте осуществления изобретения базовая синхронизация впрыска топлива выражена через угол поворота кол