Способ управления двигателем (варианты) и система двигателя

Способ управления двигателем (варианты) и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам для управления двигателем транспортного средства, чтобы уменьшать события преждевременного воспламенения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы управления двигателем могут использовать запаздывание зажигания от максимального тормозного момента (maximum brake torque, МВТ) или граничные установки зажигания для обеспечения быстрого ответного уменьшения крутящего момента. Например, запаздывание зажигания может использоваться во время переключений трансмиссии, чтобы давать ощущение более плавного переключения. Вслед за переключением трансмиссии, исходные установки зажигания могут возобновляться. Однако подвергнутая запаздыванию установка зажигания может приводить к циклам позднего сгорания, при этом сгорание происходит в момент времени или в положении угла поворота коленчатого вала, более позднего, чем намечено. Позднее горение потенциально может приводить к событиям аномального сгорания, таким как пропуски зажигания или события преждевременного воспламенения. Двигатели с наддувом могут быть более восприимчивыми вследствие своей более высокой чувствительности к требованиям мощности зажигания.

Соответственно, были разработаны стратегии для снижения возникновения преждевременного воспламенения от событий позднего сгорания. Один из примерных подходов показан Возняком и другими в US 6883497 (МПК F02D 43/00, F02P 17/12, опубл. 26.04.2005). В нем контроллер двигателя определяет, произошло ли событие пропуска зажигания цилиндра в цилиндре вследствие запаздывания зажигания в цилиндре. Если пропуски зажигания не происходят, ожидается более высокая вероятность преждевременного воспламенения и, соответственно, выполняется операция подавления, такая как отсечка топлива цилиндра.

Однако изобретатели в материалах настоящего описания идентифицировали потенциальную проблему такого подхода. Несмотря на то, что подход Возняка и других может подавлять преждевременное воспламенение в цилиндре, подвергающемся позднему сгоранию, подход может быть неспособным принимать меры в ответ на преждевременное воспламенение в других находящихся под влиянием цилиндрах. Более точно, вследствие случайности готовности сгорания, есть риск, что событие позднего сгорания в данном цилиндре может происходить даже позже, чем ожидается. Более позднее, чем ожидается, инициирование сгорания может повышать вероятность преждевременного воспламенения в данном цилиндре, а также в одном или более соседних цилиндров. Например, событие позднего сгорания в данном цилиндре может вводить высокое количество раскаленных выхлопных остаточных газов в один или более смежных цилиндров, вынуждая открываться выпускной клапан смежного цилиндра(ов). Избыточные раскаленные остаточные газы, принятые в смежных цилиндрах, могут повышать их предрасположенность к преждевременному воспламенению. В дополнение, избыточные раскаленные остаточные газы могут увеличивать величину введенного свежего заряда цилиндра (посредством раскручивания турбины), приводя к дополнительному увеличению предрасположенности к преждевременному воспламенению. Следовательно, может происходить ухудшение работы двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены посредством способа управления двигателем, включающего в себя этап, на котором

в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся более поздней, чем пороговое значение, избирательно увеличивают мощность искрового зажигания для сгорания в первом цилиндре, при этом избирательно обогащают смесь во втором цилиндре на основании установки момента сгорания в первом цилиндре, причем второй цилиндр принимает выхлопные остаточные газы из первого цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательное увеличение мощности искрового зажигания включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки искрового зажигания.

В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение времени выдержки основано на кратности крутящего момента требуемой установки момента сгорания относительно фактической установки момента сгорания.

В одном из вариантов предложен способ, в котором сгорание в первом цилиндре является первым событием сгорания, при этом избирательное увеличение мощности искрового зажигания включает в себя этапы, на которых избирательно увеличивают мощность искрового зажигания для первого события сгорания в первом цилиндре и возобновляют мощность искрового зажигания для второго, последующего события сгорания в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором второй цилиндр принимает выхлопные остаточные газы из первого цилиндра в период перекрытия клапанов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое значение основано на одном или более из предыстории преждевременного воспламенения первого цилиндра, предыстории преждевременного воспламенения второго цилиндра, величины рециркуляции выхлопных газов (exhaust gas recirculation, EGR) в первом цилиндре и количества выхлопных остаточных газов в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором степень избирательного обогащения смеси во втором цилиндре повышают при увеличении разности установки момента сгорания в первом цилиндре и порогового значения.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ управления двигателем с наддувом, включающий в себя этапы, на которых:

при условии избыточного крутящего момента

уменьшают крутящий момент двигателя посредством запаздывания установки момента зажигания в первом цилиндре; и

регулируют энергию искрового зажигания для события сгорания в первом цилиндре на основании кратности уменьшения крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента зажигания относительно порогового значения, основанного на предыстории преждевременного воспламенения второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы из первого цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование включает в себя этап, на котором, при падении кратности уменьшения крутящего момента ниже порогового значения, избирательно увеличивают энергию искрового зажигания для события сгорания в цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором энергия искрового зажигания избирательно увеличивают для данного события сгорания в цилиндре, при этом энергию искрового зажигания уменьшают для последующего события сгорания в цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательное увеличение энергии искрового зажигания включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки зажигания при увеличении разности между кратностью уменьшения крутящего момента и пороговым значением.

В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение времени выдержки катушки зажигания включает в себя этапы, на которых инициируют зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени и заряжают катушку зажигания до более высокого пикового тока катушки.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое значение дополнительно основано на количестве и температуре выхлопных остаточных газов в первом цилиндре.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий множество цилиндров;

турбонагнетатель для обеспечения наддува двигателя;

катушку зажигания, подающую электрическую энергию на свечу зажигания; и

систему управления с машиночитаемыми командами для

осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания в первом цилиндре для уменьшения крутящего момента сгорания;

увеличения времени выдержки катушки зажигания при событии сгорания в первом цилиндре на основании кратности крутящего момента, достигаемой при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания, и

обогащения смеси во втором цилиндре, принимающем остаточные выхлопные газы из первого цилиндра, в ответ на кратность крутящего момента в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложена система, в которой увеличение включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки зажигания до более длительного времени выдержки с коэффициентом, который основан на расстоянии кратности крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания от порогового значения.

В одном из вариантов предложена система, в которой увеличение времени выдержки катушки зажигания включает в себя этап, на котором инициируют зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени, чтобы разряжать катушку зажигания с подвергнутой запаздыванию установкой момента зажигания и заряжать катушку зажигания до более высокого пикового тока катушки.

В одном из вариантов предложена система, в которой пороговое значение основано по меньшей мере на предыстории преждевременного воспламенения второго цилиндра, и дополнительно на одном или более из нагрузки цилиндра первого цилиндра, количестве выхлопных остаточных газов, выработанных в первом цилиндре, уровне наддува двигателя, температуре выхлопных остаточных газов, выработанных в первом цилиндре и величине EGR в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложена система, в которой степень обогащения при обогащении увеличивается по мере того, как возрастает расстояние между кратностью крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания и пороговым значением.

Таким образом, могут сокращаться непреднамеренные задержки сгорания.

Например, при переключении трансмиссии, возможность переходного управления кутящим моментом может даваться посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания. Если установка момента зажигания в цилиндре подвергнута запаздыванию в большей степени, чем пороговая величина, существует опасность, что установка момента сгорания в цилиндре будет еще позже, чем ожидается. Таким образом, в ответ на запаздывание зажигания, применяемое в большей степени, чем пороговая величина, время выдержки катушки зажигания цилиндра может увеличиваться, чтобы временно увеличивать мощность зажигания. Время выдержки может увеличиваться по мере того, как возрастает расстояние подвергнутой запаздыванию установки момента зажигания от пороговой установки момента. Например, время выдержки может повышаться с коэффициентом, который основан на кратности уменьшения крутящего момента, достигаемой посредством запаздывания зажигания. Повышенная мощность зажигания может применяться для данного события сгорания в цилиндре, чтобы лучше давать событию сгорания возможность начинаться с требуемой установкой момента, и не задерживаться дополнительно. Затем, во время последующего события сгорания, при котором возобновляется установка момента зажигания с меньшим запаздыванием, время выдержки может снижаться.

Таким образом, посредством временного повышения мощности искрового зажигания в цилиндре, работающем с запаздыванием зажигания, задержки установки момента сгорания, навлеченные вследствие случайности готовности сгорания, могут уменьшаться. Посредством улучшения вероятности, что событие сгорания в цилиндре будет происходить с требуемой установкой момента, и ничуть не позже, преждевременное воспламенение в данном цилиндре, а также в цилиндре, выполненном с возможностью приема выхлопных остаточных газов от позднего сгорания в данном цилиндре, может ослабляться. В общем и целом, может уменьшаться ухудшение работы двигателя, обусловленное преждевременным воспламенением.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 2 показывает систему зажигания для двигателя по фиг. 1.

Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа регулирования мощности искрового зажигания в ответ на позднюю установку момента сгорания в цилиндре.

Фиг. 4 показывает примерные графики модуляции энергии искры согласно настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам модуляции выхода энергии искры во время сгорания в цилиндре в зависимости от запаздывания установки опережения зажигания, чтобы уменьшать позднее сгорание, вызванное событиями преждевременного воспламенения в системе двигателя, такой как система двигателя по фиг. 1. Система зажигания двигателя (такая как система зажигания по фиг. 2) может подвергаться модуляции так, чтобы мощность искрового зажигания временно повышалась при событиях позднего сгорания. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью исполнения процедуры управления, такой как процедура по фиг. 3, чтобы увеличивать время выдержки катушки искрового зажигания в цилиндре на основании кратности уменьшения крутящего момента, достигаемой при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания. Таким образом, могут уменьшаться дополнительные непреднамеренные задержки установки момента сгорания. Примерные регулировки мощности искрового зажигания описаны со ссылкой на фиг. 4. Посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания в цилиндре, подвергающемся позднему сгоранию, позднее сгорание, вызванное событиями преждевременного воспламенения в данном цилиндре, а также соседнем цилиндре, принимающем раскаленные остаточные газы из данного цилиндра, может уменьшаться.

Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может содержаться в силовой установке автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, содержащей контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали. Камера 30 (то есть цилиндр) сгорания двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140 так, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут содержать устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг.1 показывает двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144 и турбиной 176 с приводом от системы выпуска, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 176 через вал 180, в которой устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как в которых двигатель 10 снабжен турбокомпрессором, турбонагнетатель, турбина 176 с приводом от системы выпуска, по выбору, может быть не включена в состав, при этом компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть обеспечен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. В одном из примеров, выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из всех цилиндров двигателя 10. Однако, в некоторых вариантах осуществления, как конкретизировано на фиг. 2, выхлопные газы из одного или более цилиндров могут направляться в первый выпускной канал, наряду с тем, что выхлопные газы из одного или более других (остальных) цилиндров могут направляться во второй, отличный выпускной канал, отдельные выпускные каналы затем сходятся дальше ниже по потоку на или за пределами устройства снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для обеспечения показания топливовоздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.

Температура выхлопных газов может оцениваться одним или более датчиками температуры (не показаны), расположенными в выпускном канале 48. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливовоздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания и т.д. Кроме того, температура выхлопных газов может вычисляться одним или более датчиком 128 выхлопных газов. Следует принимать во внимание, что температура выхлопных газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящего описания.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 30 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верней области цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 30, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может содержать один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), изменяемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), изменяемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или изменяемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может содержать впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, содержащий системы CPS и/или VCT. Кроме того, в еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения.

Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, в которых используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как, в которых двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей. Дополнительные подробности касательно системы зажигания по фиг. 1 предусмотрены на фиг. 2.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 30, содержащий одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска (в дальнейшем, также указываемого ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 30 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя со спиртосодержащим топливом вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания.

Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 посредством топливной системы 80 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и направляющую - распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Следует принимать во внимание, что в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть канальной форсункой, обеспечивающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания и т.д.

Топливные баки в топливной системе 80 могут хранить топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут содержать разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинацию и т.д. Примерные виды топлива содержат E85 (которое содержит смесь приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина), E10 (которое содержит смесь приблизительно 10% этилового спирта и 90% бензина), 100% бензина или многообразие смесей между ними. Кроме того, другие виды топлива содержат метиловый спирт, дизельное топливо, водород, биодизельное топливо и т.д.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124, AFR цилиндра с датчика 128 EGO и аномальное сгорание с датчика детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для обеспечения указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики, такие как датчики давления в цилиндре, датчики детонации и/или датчики преждевременного воспламенения, могут быть присоединены к двигателю 10 (например, корпусу двигателя), чтобы помогать в идентификации событий аномального сгорания.

Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для исполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, показана примерная схема для модуляции мощности искрового зажигания во время сгорания в цилиндре. Схема по фиг. 2 может быть включена в систему по фиг. 1.

Аккумуляторная батарея подает электрическую энергию в систему 190 зажигания и контроллер 12. Контроллер 12 управляет ключом 202 для зарядки и разрядки катушки 206 зажигания. Катушка 206 зажигания содержит первичную обмотку 220 и вторичную обмотку 222. Катушка 206 зажигания заряжается, когда ключ 202 замыкается, чтобы предоставлять току возможность протекать из аккумуляторной батареи 204 в катушку 206 зажигания. Катушка 206 зажигания разряжается, когда ключ 202 размыкается после того, как ток протекал в катушку 206 зажигания.

Вторичная обмотка 222 подает энергию на свечу 92 зажигания. Свеча 92 зажигания вырабатывает искру, когда напряжение на межэлектродном зазоре 250 является достаточным, чтобы заставлять ток протекать через межэлектродный зазор 250. Свеча зажигания содержит центральный электрод 260 и боковой электрод 262. Напряжение подается на центральный электрод 260 через вторичную обмотку 222. Боковой электрод 262 электрически присоединен к заземлению 290. Измерительный резистор 210 электрически присоединен последовательно со свечой 92 зажигания через вторичную обмотку 222. Стабилитрон 208 электрически присоединен параллельно с измерительным резистором 210. Стабилитрон 208 смещается в обратном направлении, когда катушка 206 зажигания заряжается, и смещается в прямом направлении по отношению к заземлению 290 во время зажигания.

Напряжение появляется на измерительном резисторе 210, когда ток протекает в первичную обмотку и поле растет внутри катушки 206 зажигания. Напряжение на измерительном резисторе 210 может быть обеспечено на необязательный усилитель 230, который инвертирует напряжения измерительного резистора. Таким образом, считанные напряжения могут преобразовываться в положительные напряжения. Кроме того, настоящий пример показывает катушку зажигания с отрицательным запускающим импульсом. Однако, схема также применима для катушки зажигания с положительным запускающим импульсом, при этом полярность стабилитрона 208 изменяется на прямо противоположную, и считанное напряжение на измерительном резисторе 210 также инвертируется.

В системе зажигания по фиг. 2 продолжительность зарядки катушки 206 зажигания, в материалах настоящего описания также указываемая ссылкой как время выдержки катушки зажигания, может регулироваться для модуляции энергии зажигания, которая отдается. В частности, посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания, повышается пиковый ток катушки и может повышаться энергия искры, которая выводится. При регулярной работе двигателя, однако, относительно более низкая энергию искры используют, чтобы дать возможность формирования искры и инициирования сгорания. В частности, используется более короткое время выдержки зажигания, которое дает возможность достигаться более низкому пиковому току катушки и выдаваться более низкой энергии искры. Это происходит потому, что непрерывная работа системы зажигания при наивысшей мощности зажигания может преждевременно ухудшать работу системы зажигания. Более точно, вследствие большой величины мощности и тепла, вырабатываемых на свече зажигания, непрерывная работа на самой высокой мощности зажигания может приводить к преждевременной эрозии межэлектродного зазора свечи зажигания.

Изобретатели выявили, что при некоторых условиях работы, при которых установка момента зажигания подвергается запаздыванию от МВТ, установка момента сгорания может непреднамеренно дополнительно подвергаться запаздыванию от МВТ, и может происходить преждевременное воспламенение. Например, во время запросов переходного крутящего момента (например, в ответ на резкое падение требования крутящего момента) управление крутящим моментом может достигаться посредством модификации параметров двигателя от номинальных установок и осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания. Запаздывание зажигания предоставляет возможность достигаться, по существу, немедленному уменьшению крутящего момента (например, во время переключения трансмиссии). Однако, вследствие случайности готовности сгорания, фактическая установка момента сгорания может быть более поздней, чем ожидается. Более позднее, чем ожидается, событие сгорания может вырабатывать большое количество раскаленных выхлопных остаточных газов в цилиндре. Это повышает предрасположенность к пропускам зажигания и событиям преждевременного воспламенения в работающем цилиндре. В дополнение, если достаточно позднее, температура и давление выхлопных остаточных газов могут становиться значительно повышенными. Когда принимаются в соседнем цилиндре, раскаленные остаточные газы также могут повышать предрасположенность к преждевременному воспламенению принимающего цилиндра.

Каскадирование событий преждевременного воспламенения может быстро ухудшать работу двигателя. Проблема может дополнительно обостряться в двигателях с наддувом, которые более чувствительны к требованиям мощности зажигания, так как им нужны более высокие выходные мощности для достижения сгорания с более высокими давлениями в цилиндре.

Как конкретизировано в материалах настоящего описания на фиг.3, посредством модулирования выхода энергии искры на основании запаздывания установки опережения зажигания от пороговой установки момента (например, от МВТ или пограничного зажигания) может обеспечиваться более высокий выход энергии искры. Более высокая выходная энергия искры, в свою очередь, дает сгоранию в цилиндре лучшую возможность происходить, по существу, как только разряжается катушка зажигания, и искра формируется на свечи зажигания. Другими словами, это предоставляет событию сгорания в цилиндре возможность происходить с намеченной установкой момента сгорания, но не позже. Выход энергии искры может модулироваться в зависимости от запаздывания установки опережения зажигания от пороговой установки момента или от МВТ. В качестве альтернативы, выход энергии зажигания может модулироваться в зависимости от кратности уменьшения крутящего момента (в материалах настоящего описания также указываемой как кратность крутящего момента), достигаемой при подвергнутой запаздыванию установке момента зажигания. Контроллер может идентифицировать, находится ли установка момента сгорания в цилиндре за пределами пороговой установки момента, вне которой возможна вероятность дополнительных задержек сгорания. Если так, контроллер может временно повышать мощность воспламенения для такого события сгорания в данном цилиндре посредством увеличения продолжительности зарядки катушки зажигания. В качестве альтернативы, контроллер может определять кратность (уменьшения) крутящего момента, достигаемую при подвергнутой запаздыванию установке опережения зажигания, и регулировать время выдержки зажигания с коэффициентом (например, суммирования или умножения), который основан на определенной кратности крутящего момента. Например, в то время как кратность крутящего момента падает ниже порогового значения (то есть в то время как достигается большая, чем пороговая величина уменьшения крутящего момента), могут увеличиваться время выдержки катушки зажигания и выход энергии искрового зажигания. Повышенная мощность зажигания уменьшает вероятность непреднамеренных задержек сгорания. В частности, временно увеличенное время выдержки катушки зажигания дает событию сгорания в цилиндре с величиной запаздывания зажигания (то есть, большей, чем пороговая величина) лучшую возможность предпочтительнее происходить ближе к моменту времени, в который разряжается катушка зажигания, чем позже. Посредством уменьшения непреднамеренных задержек установки момента сгорания могут предотвращаться события преждевременного воспламенения.

В дополнение, одно или более подавляющих преждевременное воспламенение действий могут выполняться в данном цилиндре, а также в соседнем цилиндре, принимающем раскаленные выхлопные остаточные газы из цилиндра с поздним сгоранием. Это, например, может содержать избирательное прекращение впрыска топлива в цилиндр, принимающий остаточные газы позднего сгорания. В качестве еще одного примера, впрыск топлива в цилиндр, принимающий остаточные газы позднего сгорания, может обогащаться со степенью обогащения при обогащении, основанной на запаздывании установки опережения зажигания (относительно порогового значения).

Таким образом, система двигателя по фиг. 1-2 дает возможность способа для двигателя, в котором в ответ на установку момента сгорания в цилиндре, являющуюся более поздней, чем пороговое значение (к примеру, в ответ на установку момента сгорания, подвергаемую запаздыванию сверх пороговой установки момента, или с большим, чем пороговая величина, запаздыванием зажигания), мощность искрового зажигания для сгорания в цилиндре временно и избирательно повышают. Более точно, в то время как кратность уменьшения крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке опережения зажигани