Способ и система контроля преждевременного зажигания

Способ и система контроля преждевременного зажигания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание относится к способам и системам управления автомобильным двигателем при обнаружении преждевременного зажигания.

Уровень техники

В определенных рабочих условиях двигатели с высокой степенью сжатия или наддувом для повышения удельной мощности могут иметь тенденцию к воспламенению от преждевременного зажигания на низких оборотах. Раннее возгорание из-за преждевременного зажигания может приводить к очень высокому давлению в цилиндре и волнам давления сгорания, подобным детонации, но с большей интенсивностью. Разработаны стратегии прогнозирования и/или раннего обнаружения преждевременного зажигания на основании рабочих условий двигателя. Дополнительно после обнаружения могут быть предприняты различные шаги по подавлению преждевременного зажигания.

Раскрытие изобретения

Авторы настоящего изобретения исходят из того, что на тенденцию цилиндра к преждевременному зажиганию могут влиять не только рабочие условия двигателя, но и история преждевременных зажиганий в цилиндре. Например, вероятность того, что в цилиндре, который имел большее количество случаев преждевременного зажигания, снова произойдет такое зажигание, которое больше, чем в цилиндре с меньшим числом случаев преждевременного зажигания в прошлом. Следовательно, меры по подавлению преждевременных зажиганий, которые эффективны для цилиндра с меньшим числом таких зажиганий в прошлом, могут не быть столь же эффективными для цилиндра с большим числом преждевременных зажиганий. Другими словами, может потребоваться более жесткий подход к уменьшению случаев преждевременного зажигания в одних цилиндрах по сравнению с другими.

Таким образом, в одном случае проблема может быть решена таким способом управления двигателем, при котором в ответ на первое условие с первым количеством преждевременных зажиганий регулируется работа первого цилиндра в ответ на признак преждевременного зажигания в этом первом цилиндре. Затем в ответ на второе условие со вторым, большим, количеством таких зажиганий регулируется работа первого и второго цилиндра в ответ на признак преждевременного зажигания в первом цилиндре.

В одном случае контроллер двигателя может хранить историю преждевременных зажиганий каждого цилиндра двигателя, включая число случаев преждевременного зажигания, в базе данных по преждевременным зажиганиям. Число случаев преждевременного зажигания может включать, например, подсчет случаев преждевременного зажигания в цилиндре, включая число случаев преждевременного поджига в цилиндре за срок службы этого цилиндра (счетчик преждевременных зажиганий за срок службы цилиндра), число случаев преждевременного зажигания в цилиндре за текущий и/или непосредственно предшествующий цикл двигателя (счетчик преждевременных зажиганий в цилиндре за поездку), число последовательных случаев преждевременного зажигания в цилиндре, идущих подряд (счетчик последовательных преждевременных зажиганий в цилиндре), число случаев преждевременного зажигания за срок службы двигателя (счетчик преждевременных зажиганий за срок службы двигателя), число случаев преждевременного зажигания за текущий и/или непосредственно предшествующий цикл двигателя (счетчик преждевременных зажиганий в двигателе за поездку) и т.д. История преждевременных зажиганий также может включать данные по ранее предпринятым мерам для подавления таких зажиганий в ответ на предыдущие случаи таких зажиганий, а также данные об эффективности этих мер для каждого цилиндра. На основании подсчета таких зажиганий по цилиндрам, а также учитывая условия работы двигателя, контроллер может прогнозировать преждевременные зажигания с определенной долей вероятности и упреждающе ограничивать нагрузку на двигатель при его включении. Например, нагрузка на двигатель может быть ограничена больше, когда число прежних случаев преждевременного зажигания растет.

Однако преждевременное зажигание может возникнуть даже после упреждающего ограничения нагрузки на двигатель. При этом в ответ на возникновение преждевременного зажигания контроллер двигателя может обновить историю таких зажиганий, увеличив их число. Затем для немедленного управления преждевременным зажиганием можно обогатить смесь в цилиндре. В частности, обогащение может быть основано на обновленном подсчете преждевременных зажиганий. Например, обогащение может учитывать степень обогащения в цилиндре, а также длительность текущего обогащения, и, когда число преждевременных зажиганий увеличивается (или превышает порог), степень обогащения и/или длительность обогащения может быть повышена. В то же самое время нагрузка на двигатель также может быть далее ограничена на основании счетчика преждевременных зажиганий. Например, нагрузка на двигатель может быть ограничена снижением расхода воздуха на цилиндр, например уменьшением открытия заслонки, уменьшением наддува двигателя и/или регулировкой синхронизации распределительного вала. Обогащением смеси в цилиндре в ответ на возникновение преждевременного зажигания может быть достигнуто немедленное охлаждение воздуха, поступающего в цилиндр, что может снизить вероятность последующих аномальных воспламенений. Одновременное ограничение нагрузки на двигатель, например, снижением расхода воздуха может еще более способствовать снижению вероятности дополнительных преждевременных зажиганий. Однако влияние ограничения нагрузки на преждевременное зажигание может задерживаться до установления устойчивого расхода воздуха.

В одном случае ограничение нагрузки можно синхронизировать с обогащением, повышая нагрузку с такой скоростью, которая соответствует обогащению. Например, скорость линейного роста можно регулировать так, чтобы этот линейный рост завершался одновременно с завершением обогащения. В другом случае эту скорость можно регулировать на основании показаний счетчика преждевременных зажиганий.

Кроме того, в дополнение к обогащению и ограничению нагрузки можно изменять угол опережения зажигания. В частности, можно сдвинуть угол опережения зажигания относительно значения этого угла в момент обнаружения преждевременного зажигания в сторону максимального тормозного момента (МВТ). Величину угла опережения зажигания можно регулировать на основании текущей скорости двигателя и/или степени обогащения. Так, когда степень обогащения и/или длительность обогащения повышается, можно увеличить угол опережения зажигания. Так как цилиндр может быть менее чувствительным к углу опережения из-за смеси, более богатой, чем при стехиометрическом отношении воздуха к топливу во время обогащения, регулирование угла опережения можно успешно использовать вместе с регулированием степени обогащения для поддержания среднего индикаторного эффективного давления (IMEP) при богатой смеси в цилиндре.

После обогащения цилиндр может работать на бедной смеси, степень обеднения которой зависит от предыдущего обогащения. Например, когда степень обогащения и/или длительность предыдущего обогащения растет, степень обеднения и длительность обеднения можно увеличить. В силу этого предшествующее обогащение для уменьшения преждевременного зажигания может привести к падению содержания кислорода в выпускных газах, которое может, в свою очередь, снизить эффективность каталитического конвертера устройства для снижения токсичности выхлопа, тем самым ухудшая выбросы в выхлопе. При обеднении смеси в цилиндре на основании обогащения уровни кислорода в выпускных газах могут вернуться в рабочие пределы конвертера, что улучшит выбросы в выхлопе. После обеднения цилиндр может вернуться в стехиометрический режим.

Счетчик преждевременных зажиганий может выполнять, например, подсчет случаев преждевременного зажигания за срок службы цилиндра (общее число событий преждевременного зажигания за срок службы каждого цилиндра двигателя), подсчет числа событий преждевременного зажигания в цилиндре за поездку (общее число таких зажиганий в каждом цилиндре за текущий цикл двигателя), подсчет числа событий преждевременного зажигания в двигателе (общее число таких зажиганий в двигателе), подсчет числа событий преждевременного зажигания, идущих подряд (общее число идущих подряд и непрерывных событий преждевременного зажигания за несколько идущих подряд воспламенений). Обогащение и ограничение нагрузки также можно настраивать по-разному на основании различного числа преждевременных зажиганий. В одном случае можно более жестко подходить к превышению порога преждевременных зажиганий цилиндра за поездку (т.е. увеличивая степень и/или длительность обогащения и больше ограничивая нагрузку) по сравнению с превышением порога зажиганий за срок службы цилиндра (т.е. уменьшая степень и/или длительность обогащения и меньше ограничивая нагрузку). В другом случае ограничение нагрузки и обогащение могут быть меньше, когда число преждевременных зажиганий цилиндра превышает порог, и больше, когда число преждевременных зажиганий на двигатель превышает порог. Еще в одном случае, когда число последовательных случаев преждевременного зажигания превышает порог, можно повысить ограничение нагрузки, а также степень и длительность обогащения.

Более того, в ответ на преждевременное зажигание в данном цилиндре и на основании числа преждевременных зажиганий в данном цилиндре можно регулировать обогащение в других цилиндрах и ограничение нагрузки на двигатель. Например, в ответ на первое условие с первым, более низким, числом предыдущих событий преждевременного зажигания работу первого цилиндра можно регулировать относительно признака такого зажигания в первом цилиндре. В сравнении с этим в ответ на второе условие со вторым, более высоким, числом предыдущих событий преждевременного зажигания работу первого и второго цилиндра можно регулировать относительно признака такого зажигания в первом цилиндре.

В другом случае, если в двигателе есть второй блок цилиндров, цилиндром с преждевременным зажиганием может быть цилиндр в первой группе (или блоке) цилиндров. В этом случае в ответ на число случаев преждевременного зажигания (счетчик идущих подряд зажиганий цилиндра) первого цилиндра в первом блоке, превышающее порог, синхронизацию распределительного вала первого блока можно настроить на ограничение нагрузки на двигатель первого блока на большую величину, при этом синхронизация распределительного вала второго блока не изменяется или настраивается так, чтобы ограничить нагрузку на двигатель на меньшую величину. Аналогично, могут обогащаться все цилиндры первого блока, но не второго. Альтернативно, цилиндры первого блока можно обогатить больше, чем цилиндры второго. В еще одном примере обогащение и ограничение нагрузки данного блока можно регулировать на основании показаний счетчика преждевременных зажиганий в цилиндре этого блока. То есть в ответ на преждевременное зажигание в первом цилиндре первого блока и во втором цилиндре второго блока обогащение и ограничение нагрузки первого блока, но не второго блока, может регулироваться по числу преждевременных зажиганий первого цилиндра, тогда как обогащение и ограничение нагрузки второго блока, но не первого, может регулироваться по числу преждевременных зажиганий второго цилиндра. Возможны и другие комбинации.

Таким образом, поскольку количество преждевременных зажиганий коррелирует с тенденцией цилиндра к таким зажиганиям, в дальнейшем преждевременным зажиганием можно управлять эффективнее, если регулировать карты обогащения и ограничения нагрузки затронутого цилиндра, а также других цилиндров двигателя на основании этого счетчика.

Следует понимать, что изложенное выше краткое описание приведено в качестве концепции в упрощенной форме, которая более досконально описана в приведенном ниже подробном описании. Это описание не предназначено для выявления ключевых или существенных особенностей заявленного изобретения, объем которого определяется формулой изобретения, приведенной после подробного описания. Кроме того, заявленное изобретение не ограничивается вариантами исполнения, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в какой-либо части данного документа.

Краткое описание чертежей

ФИГ.1 представляет пример камеры сгорания.

ФИГ.2 является блок-схемой на верхнем уровне управления преждевременным зажиганием, основанного на упреждающей оценке вероятности преждевременного зажигания, а также на обратной связи по преждевременному зажиганию.

ФИГ.3 является блок-схемой на верхнем уровне процедуры ограничения нагрузки на двигатель в ответ на упреждающую оценку вероятности преждевременного зажигания в двигателе.

ФИГ.4 является блок-схемой на верхнем уровне процедуры обновления счетчика преждевременного зажигания и последующего ограничения нагрузки на двигатель в ответ на признак преждевременного зажигания.

ФИГ.5 представляет собой схематическое изображение программы уменьшения преждевременных зажиганий.

ФИГ.6 является блок-схемой на верхнем уровне осуществления впрыска топлива с управлением преждевременным зажиганием в соответствии с данным изобретением.

ФИГ.7 является блок-схемой на верхнем уровне регулирования карты обогащения и ограничения нагрузки в цилиндре, блоке или двигателе на основании показаний счетчика и характера преждевременного зажигания.

ФИГ.8 и 9 демонстрируют пример осуществления впрыска топлива в соответствии с данным изобретением.

Осуществление изобретения

Следующее описание относится к системам и методам снижения риска аномального воспламенения, связанного с преждевременным зажиганием, в системе двигателя, подобного изображенному на ФИГ.1. Как показано на ФИГ.2-5, контроллер двигателя может сначала определить вероятность преждевременного зажигания на основании рабочих условий двигателя и затем ограничить нагрузку на двигатель на основании найденной вероятности. Затем в ответ на возникновение признака такого зажигания контроллер может обновить историю преждевременного зажигания (включая подсчет случаев такого зажигания) и далее ограничивать нагрузку на двигатель. Затем контроллер может регулировать впрыск топлива в один или несколько цилиндров для управления преждевременным зажиганием без ухудшения выбросов в выхлопе. Например, контроллер может быть сконфигурирован на выполнение управляющей программы, например такой, как показана на ФИГ.6, по обогащению цилиндров в течение первого периода, охлаждения воздуха, поступающего в цилиндр, и снижения риска дальнейших аномальных воспламенений в цилиндре. Обогащение и ограничение нагрузки можно регулировать на основании рабочих условий двигателя, характера преждевременного зажигания, его счетчика и пр. Например, контроллер может выполнять программу (ФИГ.7) повышения степени и длительности обогащения и повышения величины ограничения нагрузки по мере увеличения числа преждевременных зажиганий и/или в соответствии с их учащением. После обогащения цилиндры могут переходить на обедненную смесь на время второго периода. Обеднение можно регулировать на основании предыдущего обогащения таким образом, чтобы вернуться в рамки уровней кислорода в выхлопе, в которых эффективность катализа выбросов не ухудшается. После выполнения впрыска, подавляющего преждевременное зажигание, контроллер может вернуться к стехиометрическому впрыску. Пример выполнения впрыска топлива приведен на ФИГ.8-9. Контроллер может сохранять данные о преждевременном зажигании в базе данных для совершенствования процессов подавления преждевременных зажиганий.

На ФИГ.1 представлен пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя внутреннего сгорания 10. Двигатель 10 может получать сигналы управления от системы управления, включающей контроллер 12, и входные сигналы от водителя 130 через входное устройство 132. В данном примере входное устройство 132 включает педаль акселератора и датчик положения педали 134 для генерации сигнала РР, пропорционального положению педали. Цилиндр 14 (далее также называемый «камерой сгорания») двигателя 10 может включать стенки камеры сгорания 136 и поршень 138. Поршень 138 может соединяться с коленчатым валом 140 так, что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может соединяться по крайней мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через трансмиссию. Далее, стартер может соединяться с коленчатым валом 140 через маховик для запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность каналов для всасывания воздуха 142, 144 и 146. Помимо цилиндра 14, канал всасывания воздуха 146 может соединяться с другими цилиндрами двигателя 10. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или более из каналов всасывания могут включать устройство наддува, например турбокомпрессор или нагнетатель. Например, на ФИГ.1 двигатель 10 оснащен турбокомпрессором, включающим компрессор 174 между каналами всасывания 142 и 144 и газовую турбину 176 (турбину, работающую на выпускных газах) в канале всасывания 148. Компрессор 174 может, по крайней мере частично, приводиться в движение от газовой турбины 176 через вал 180, когда устройство наддува представляет собой турбокомпрессор. Однако в других случаях, когда двигатель 10 оснащен нагнетателем, газовой турбиной 176 можно пренебречь, если компрессор 174 механически соединяется с электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Дроссель 20, включающий дроссельную заслонку 164, предусмотрен в канале всасывания двигателя для изменения расхода и/или давления воздуха, всасываемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 расположен после компрессора 174 (ФИГ.1) или, как вариант, перед компрессором 174.

Выпускные газы могут поступать в выпускной канал 148 не только из цилиндра 14, но и дополнительно из других цилиндров двигателя 10. Датчик выпускного газа 128 показан подключенным к выпускному каналу 148 перед устройством снижения токсичности выхлопа 178. Датчик 128 можно подобрать для обеспечения индикации соотношения топлива и воздуха в выпускном газе, как, например, линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выпускном газе), датчик кислорода с двумя состояниями или EGO (как на чертеже), HEGO (EGO с обогревом), датчик окислов азота (NOx), углеводородов НС или угарного газа СО. Устройством снижения токсичности выхлопа 178 может быть трехкомпонентный нейтрализатор (TWC), ловушка окислов азота, различные другие устройства или их сочетания.

Температура выхлопа может измеряться одним или несколькими термодатчиками (не показаны) в выпускном канале 148. Альтернативно, эта температура может рассчитываться по таким рабочим параметрам двигателя, как скорость вращения двигателя, нагрузка, отношение воздух/топливо в смеси или коэффициент избытка воздуха (AFR), задержка искры и др. Кроме того, эта температура может вычисляться по одному или нескольким сигналам от датчиков выпускного газа 128. Понятно, что температура выхлопа альтернативно может быть оценена любым сочетанием указанных здесь методов определения температуры.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, показан цилиндр 14 с одним впускным тарельчатым клапаном 150 и одним выпускным тарельчатым клапаном 156, расположенными в верхней части цилиндра 14. В некоторых реализациях каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, оснащен не менее чем двумя впускными тарельчатыми клапанами и не менее чем двумя выпускными тарельчатыми клапанами в верхней части цилиндра.

Впускной клапан 150 может регулироваться контроллером 12 через систему привода распределительного вала 151. Аналогично, выпускной клапан 156 может регулироваться контроллером 12 через систему привода распределительного вала 153. Каждая система 151 и 153 может включать один или несколько распределительных валов и использовать системы переключения профилей кулачков (CPS), регулирования синхронизации распределительного вала (VCT), управления срабатыванием клапанов (VVT) и/или регулирования хода клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 с целью варьирования работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками положения клапанов 155 и 157 соответственно. В альтернативных реализациях изобретения впускной и/или выпускной клапан может регулироваться электроприводом. Например, цилиндр 14 может дополнительно содержать впускной клапан, регулируемый электроприводом, и выпускной клапан, регулируемый приводом распределительного вала, включая системы CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления изобретения впускные и выпускные клапаны могут регулироваться общим исполнительным механизмом, или системой привода клапанов, или исполнительным механизмом, или системой привода регулируемых фаз газораспределения.

Степень сжатия цилиндра 14 представляет собой отношение объема с поршнем 138 в нижней точке к объему с поршнем 138 в верхней точке. Общепринято, что степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1.

Однако в некоторых случаях, связанных с использованием различных топлив, степень сжатия может повышаться. Это может произойти, например, когда используются топлива с более высоким октановым числом или топлива с более высокой скрытой энтальпией парообразования. При прямом впрыске степень сжатия также может повышаться из-за того, что степень сжатия влияет на детонацию двигателя.

В некоторых реализациях изобретения каждый цилиндр двигателя 10 может включать свечу зажигания 192 для инициирования воспламенения. Система зажигания 190 может создавать искру зажигания в камере сгорания 14 с помощью свечи зажигания 192 в ответ на сигнал угла опережения зажигания SA от контроллера 12 в соответствии с выбранными рабочими режимами. Однако в некоторых реализациях свеча зажигания 192 может отсутствовать, например, когда двигатель 10 может инициировать возгорание топлива самовоспламенением или впрыском топлива, что возможно, например, в некоторых дизельных двигателях.

В некоторых реализациях каждый цилиндр двигателя 10 может быть оснащен одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. Например (но без ограничения рамками данного примера), цилиндр 14 показан с одной топливной форсункой 166. Показанная топливная форсунка 166 непосредственно подключена к цилиндру 14 для прямого впрыска топлива в этот цилиндр пропорционально длительности импульса сигнала FPW, получаемого от контроллера 12 через электронное устройство управления 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает прямой впрыск (далее - DI) топлива в камеру сгорания 14. Несмотря на то что на ФИГ. 1 форсунка 166 показана как боковая, она может быть расположена над поршнем, например, рядом со свечой 192. Такое положение может улучшить смешение и воспламенение при работе двигателя с топливом на основе спирта из-за его низкой летучести. Как альтернатива, форсунка может быть расположена вверху рядом с впускным клапаном для улучшения смешения. Топливо может подаваться в форсунку 166 из топливной системы высокого давления 8, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. Как альтернатива, топливо подается одноступенчатым насосом под низким давлением, при этом синхронизация прямого впрыска во время такта сжатия может ограничиваться больше, чем при использовании топливной системы высокого давления. Также (не показано) топливные баки могут оснащаться датчиком давления, сигнал которого поступает в контроллер 12. Понятно, что в альтернативной реализации изобретения форсунка 166 может впрыскивать топливо во впускной канал, расположенный до цилиндра 14.

Также очевидно, что, несмотря на то что в изображенном варианте изобретения топливо впрыскивается через одну форсунку прямого впрыска, в альтернативных вариантах могут использоваться две форсунки (например, форсунка прямого впрыска и форсунка впрыска во впускной канал) и может варьироваться относительная величина впрыска от каждой форсунки.

Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение отдельного цикла работы цилиндра. Более того, распределение и/или относительное количество топлива, поступающего через форсунку, может изменяться пропорционально рабочим условиям. Более того, для одного воспламенения за цикл может осуществляться несколько впрысков поступающего топлива. Множественные впрыски могут осуществляться в течение такта сжатия, такта впуска или какой-либо соответствующей их комбинации. Также (ФИГ.6) топливо может впрыскиваться в течение цикла для регулировки коэффициента избытка воздуха (AFR) при горении. Например, топливо впрыскивается, обеспечивая стехиометрический AFR. Датчик AFR может быть введен для оценки AFR в цилиндре. В одном случае датчик AFR является датчиком выпускного газа (например, EGO 128). Датчик может определить AFR, измеряя количество остаточного кислорода (для обедненных смесей) или несгоревших углеводородов (для богатых смесей) в выпускном газе. По существу, AFR может быть выражен значением лямбда (λ), т.е. отношением фактического AFR к стехиометрическому для данной смеси. Таким образом, значение λ=1,0 означает стехиометрическую смесь, λ<1,0 означает смесь богаче стехиометрической, λ>1,0 - смесь беднее стехиометрической.

Как указано выше, на ФИГ.1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, каждый цилиндр аналогично может включать свой набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку(-и), свечу зажигания и др.

В топливных баках топливной системы 8 может находиться топливо различного качества, например различного состава. Такие различия включают различное содержание спиртов, различные октановые числа, различные теплоты парообразования, различные смеси и/или их сочетания и др.

Как видно из ФИГ.2-7, на основании рабочих условий двигателя и истории преждевременных зажиганий в цилиндре контроллер двигателя может определять вероятность преждевременных зажиганий и упреждающе регулировать нагрузку на двигатель. В ответ на последующее преждевременное зажигание в цилиндре контроллер может ограничить нагрузку на двигатель и отрегулировать впрыск топлива в цилиндр на определенное число последующих воспламенений с целью обогащения цилиндра и уменьшения таких преждевременных зажиганий. В одном случае выявление преждевременного зажигания может включать в себя обнаружение аномального воспламенения и отличие такого воспламенения из-за детонации от воспламенения из-за преждевременного зажигания. Например, для индикации аномального воспламенения в цилиндре комбинируются входные сигналы от датчика детонации внутри цилиндра и датчика ускорения коленчатого вала. Датчиком детонации может быть акселерометр на блоке цилиндров или датчик ионизации, встроенный в свечу зажигания каждого цилиндра. На основании сигнала датчика детонации, например фазы, амплитуды, интенсивности, частоты сигнала и т.д. и/или на основании сигнала ускорения коленчатого вала контроллер идентифицирует преждевременное зажигание. Например, показателем преждевременного зажигания может быть более ранний, больший и/или более частый, сигнал от датчика детонации, в то время как детонация может индицироваться в ответ на более поздний, меньший и/или менее частый, сигнал от датчика детонации. Кроме этого, индикация преждевременного зажигания может отличаться от индикации детонации, основанной на рабочих условиях двигателя в момент выявления аномального воспламенения. Например, такое выявление аномального воспламенения на повышенных оборотах и нагрузках двигателя может приписываться детонации, тогда как на пониженных оборотах и нагрузках может восприниматься как признак преждевременного зажигания. Таким образом, меры по уменьшению детонации могут отличаться от мер контроллера по отношению к преждевременному зажиганию. Например, детонацией можно управлять, задерживая искру и EGR. Меры в отношении преждевременного зажигания показаны на ФИГ.2-7.

Контроллером 12 (ФИГ.1) является микрокомпьютер, включающий микропроцессор 106, порты ввода-вывода 108, запоминающее устройство для исполняемых программ и значений калибровок (постоянное запоминающее устройство 110 в данном конкретном примере), оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы датчиков, подключенных к двигателю 10, в дополнение к ранее описанным сигналам, включая: сигнал массового расхода засасываемого воздуха (MAF) от датчика массового расхода воздуха 122; сигнал температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от термодатчика 116, подключенного к охлаждающей гильзе 118; сигнал о положении коленчатого вала для синхронизации зажигания (PIP) от датчика Холла 120 (или другого типа), подключенного к коленчатому валу 140; сигнал положения заслонки (ТР) от датчика положения заслонки; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) от датчика 124; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) от датчика 124; AFR цилиндра от датчика EGO 128; сигнал аномального воспламенения от датчика детонации и сигнал датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал скорости вращения двигателя (частота оборотов) может генерироваться контроллером 12 по сигналу PIP. Сигнал давления в коллекторе MAP от датчика давления в коллекторе может использоваться для индикации вакуума или давления во впускном коллекторе.

Постоянное запоминающее устройство 110 может быть запрограммировано на исполнение команд, исполняемых процессором 106, для выполнения процедур, описанных ниже, а также других возможных вариантов, которые подразумеваются, но специально не описаны.

Контроллер двигателя 12 может конфигурироваться для прогнозирования преждевременного зажигания на основании показателей рабочих условий двигателя и для ограничения нагрузки на двигатель на основании упреждающей оценки вероятности такого зажигания. Как показано на ФПГ.3, стохастическая модель может использоваться для определения вероятности преждевременного зажигания на основании таких рабочих условий двигателя, как давление в коллекторе двигателя, температура, октановое число и лямбда, а также на основании истории случаев преждевременного зажигания двигателя. Эта история может использоваться для определения числа таких зажиганий за срок службы транспортного средства, за данный ездовой цикл двигателя, а также количества таких зажиганий, идущих подряд. При появлении преждевременного зажигания счетчик и история могут обновляться и обновленная информация может использоваться для уточнения вероятности преждевременного зажигания, вычисляемой по стохастической модели с обратной связью. Сам случай преждевременного зажигания может индицироваться на основании сигналов от нескольких датчиков. Для определения достоверности сигнала, индицирующего преждевременное зажигание, могут применяться весовые коэффициенты. При выявлении события преждевременного зажигания обогащение смеси в цилиндре может быть выполнено немедленно для получения быстрого отклика, при этом нагрузка на двигатель может быть далее ограничена для обеспечения медленного отклика на преждевременное зажигание. Благодаря использованию быстрой процедуры, основанной на регулировании впрыска топлива, и медленной процедуры, основанной на регулировании нагрузки двигателя, уменьшается количество преждевременных воспламенений в дальнейшем.

Теперь обратимся к ФИГ.2, на которой дан пример программы 200 по управлению преждевременным зажиганием в цилиндре, использующей предварительные действия на основе упреждающей оценки вероятности и ответные действия как реакцию на возникновение такого зажигания.

На шаге 202 могут быть определены рабочие условия двигателя. Они могут включать, например, скорость двигателя, крутящий момент, нагрузку на двигатель, температуру в двигателе, давление в коллекторе двигателя, температуру воздуха и др. На шаге 204 и как далее показано на ФИГ.3, вероятность преждевременного зажигания может предварительно определяться на основании оценки рабочих условий двигателя и далее на основе истории таких зажиганий двигателя. На шаге 206 нагрузка на двигатель может быть ограничена на основе упреждающей оценки вероятности преждевременного зажигания. Как показано на ФИГ.3 ниже, действия могут включать снижение объема воздуха, подаваемого в двигатель, а также замедление роста ограничения нагрузки на двигатель таким образом, чтобы снизить вероятность возникновения неожиданных аномальных воспламенений. Ограничение нагрузки на двигатель может включать снижение расхода воздуха за счет уменьшения открытия заслонки, регулировки синхронизации перепускной заслонки для выпускных газов, клапанов и/или распределительного вала или снижения наддува.

Однако преждевременное зажигание может возникнуть даже после ограничения нагрузки на двигатель. На шаге 208 проверяется возникновение (или признак) преждевременного зажигания цилиндра. Признак преждевременного зажигания может быть основан на одной или нескольких следующих характеристиках: давление в цилиндре, интенсивность детонации, ускорение коленчатого вала и ионизация свечи зажигания. Если преждевременное зажигание цилиндра не происходит или отсутствуют признаки такого зажигания, программа может прекратить ограничивать нагрузку на двигатель. Однако, если признак преждевременного зажигания цилиндра подтвержден, то на шаге 210 нагрузка на двигатель может и далее ограничиваться. Ограничение может быть введено на основании обратной связи по преждевременному зажиганию, значений обновленного счетчика событий преждевременного зажигания и характера обнаруженного преждевременного зажигания. Как показано на ФИГ.4, признак преждевременного зажигания может основываться как минимум на ускорении коленчатого вала и интенсивности детонации, и соответственно история такого зажигания, включая его счетчик, может обновляться в базе данных. Как показано на ФИГ.7 ниже, величина и скорость ограничения нагрузки могут регулироваться на основании того, каков характер преждевременного зажигания (непрерывный или прерывистый), каково количество таких зажиганий, достигнут ли количественный порог таких зажиганий и др. Действия по дальнейшему ограничению нагрузки могут включать дальнейшее снижение расхода воздуха за счет уменьшения наддува устройством наддува (например, турбокомпрессором), уменьшение открытия заслонки и/или регулирование синхронизации распределительного вала с помощью механизма регулирования синхронизации распределительного вала, посредством чего регулируется синхронизация клапанов. Таким образом, ограничение нагрузки может быть более медленным ответом на возникновение преждевременного зажигания, так как для этого может требоваться стабилизация расхода воздуха двигателя.

На шаге 212, также в ответ на возникновение преждевременного зажигания, может быть выполнена операция по уменьшению такого зажигания на основании регулирования впрыска топлива. В частности, с целью уменьшения вероятности преждевременного зажигания смесь в цилиндре можно обогатить для практически немедленного охлаждения воздуха, засасываемого в цилиндр. Параметры обогащения впрыска (например, степень обогащения, отношение воздуха к топливу в смеси и период обогащения) могут настраиваться на основании признака преждевременного зажигания, обратной связи по такому зажиганию, показаний обновленного счетчика и характера такого зажигания. Например, там, где признак преждевременного зажигания основан как минимум на интенсивности детонации, на ее основе может регулироваться обогащение. Например, степень и длительность обогащения могут повышаться тогда, когда повышается интенсивность детонации (в момент появления признака преждевременного зажигания). Как показано на ФИГ.6, регулируя обогащение в ответ на подробные данные о преждевременном зажигании, таким зажиганием можно управлять более или менее активно, если требуется. После обогащения для комп