Способ управления двигателем в ответ на преждевременное воспламенение (варианты)

Способ управления двигателем в ответ на преждевременное воспламенение (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам и системам для управления автомобильным двигателем в целях снижения вероятности возникновения преждевременного воспламенения.

Уровень техники

При определенных условиях работы двигатели с высокими значениями степени сжатия или двигатели, в которых для увеличения удельной выходной мощности применяется наддув, при малых оборотах могут иметь склонность к преждевременному воспламенению (ПВ) топливной смеси. Раннее сгорание топливной смеси из-за преждевременного ее воспламенения может вызвать появление волн давления, аналогичных детонационным, но более интенсивных. Разработаны подходы для прогнозирования и/или раннего обнаружения ПВ исходя из условий работы двигателя. Дополнительно, после такого обнаружения могут быть предприняты различные действия для подавления ПВ.

Один из примеров подхода к проблеме обнаружения и подавления ПВ раскрыт в патентной заявке США 2011/0139120. Согласно это подходу в качестве признака ПВ используют интенсивность стука и фазу, а в ответ на обнаружение указанного признака производят обогащение топливной смеси в цилиндре. Кроме того, при частом возникновении ПВ делают вывод о наличии стойкой формы ПВ и подавляют его путем более агрессивного обогащения топливной смеси по сравнению с перемежающейся формой.

Однако обозначена и потенциальная проблема, присущая такому подходу. При переходных режимах работы двигателя, например при увеличении нагрузки на двигатель при неизменных оборотах, когда синфазно увеличивается наддув, быстрые изменения воздушного заряда в цилиндре могут привести к сильной детонации. То есть интенсивность и частота детонационного стука могут быть более высокими для данного цилиндра при переходном режиме по сравнению с установившимся режимом работы. Интенсивная детонация может быть неправильно истолкована как стойкое ПВ, а для ее подавления может быть предпринято чересчур сильное (или чересчур частое) обогащение. Само по себе это может привести к увеличению объема токсичных выбросов. Кроме того, может пострадать топливная экономичность.

Раскрытие изобретения

Таким образом, согласно одному варианту осуществления изобретения вышеуказанную проблему можно по меньшей мере частично решить способом управления двигателем, содержащим корректирующее действие, направленное на подавление преждевременного воспламенения, в зависимости от скорости изменения параметра, свидетельствующего о воздушном заряде в цилиндре. Дополнительно к действию, направленному на подавление ПВ, может быть также произведена корректировка порога обнаружения преждевременного воспламенения в цилиндре в зависимости от скорости изменения параметра, свидетельствующего о воздушном заряде в цилиндре. Таким образом, частый детонационный стук при переходных режимах работы двигателя можно лучше отличать от истинного ПВ.

Согласно одному варианту осуществления при работе двигателя его контроллер может оценивать изменение массы воздуха (или воздушного заряда) во времени. Порог обнаружения ПВ, используемый при установившемся режиме работы двигателя, можно корректировать, получая порог обнаружения ПВ, используемый при работе двигателя в переходном режиме, при помощи множителя, который зависит от оценки изменения воздушного заряда в цилиндре во времени. Если величина признака ПВ (например, интенсивность стука в цилиндре) превышает откорректированный пороговый уровень, то можно сделать вывод, что при работе двигателя в переходном режиме имеет место преждевременное воспламенение. И, напротив, если величина признака ПВ меньше откорректированного порогового уровня, то можно сделать вывод, что при работе двигателя в переходном режиме имеет место интенсивный детонационный шум, вызванный быстрым изменением воздушного заряда. Аналогично, действия, направленные на подавление ПВ (например, обогащение горючей смеси и/или ограничение нагрузки), могут быть скорректированы исходя из того, что двигатель работает в переходном режиме. Точнее, действия, направленные на подавление ПВ переходного режима, могут ограничиваться только тем цилиндром, в котором было обнаружено ПВ, и не распространяться на другие цилиндры или группы цилиндров, что может быть предпринято в ответ на ПВ (перемежающееся или стойкое) установившегося режима. Как вариант, чтобы еще сильнее подавлять ПВ переходного режима, можно реже вовлекать двигатель в переходный режим работы.

Таким образом, интенсивный стук, вызванный детонацией при переходном режиме работы двигателя или при увеличении нагрузки, можно лучше отличать от стука, вызванного преждевременным воспламенением при работе двигателя в переходном режиме. За счет снижения вероятности ложного обнаружения ПВ при работе двигателя в переходном режиме можно уменьшить излишний расход топлива, используемого для обогащения смеси в цилиндрах. В результате можно увеличить топливную экономичность и снизить объем токсичных выбросов из двигателя, не ухудшая при этом точности обнаружения преждевременного воспламенения.

Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, которые изложены в формуле изобретения. Более того, объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблемы недостатков, упомянутых в данном описании.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает пример двигательной системы.

Фиг.2 изображает пример камеры сгорания.

Фиг.3 изображает блок-схему алгоритма для коррекции действия, направленного на подавление ПВ, и корректировки порога обнаружения ПВ в зависимости от режима работы двигателя - переходного или установившегося.

Фиг.4 изображает блок-схему алгоритма для коррекции действия, направленного на подавление ПВ в цилиндре, в зависимости от характера преждевременного воспламенения - ПВ переходного режима, перемежающегося ПВ или стойкого ПВ.

Фиг.5 изображает пример явлений ПВ в цилиндре при работе двигателя в установившемся и переходном режимах в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг 6 изображает блок-схему алгоритма для регулирования впрыска в цилиндр жидкости, подавляющей ПВ, в ответ на ПВ переходного режима, перемежающееся ПВ и стойкое ПВ.

Фиг.7-8 изображают пример впрыска жидкости, подавляющей ПВ в цилиндре, в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для регулирования процессов обнаружения и подавления ПВ в двигателе, например, в двигательной системе, соответствующей фиг.1-2, - регулирования, основанного на скорости изменения параметра, характеризующего воздушный заряд в цилиндре. При таком способе сильный стук, возникающий при работе двигателя в переходных режимах, можно лучше отличать от реальных явлений ПВ. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью исполнения программ управления, например, приведенных на фиг.3-4, с целью корректировки порога обнаружения ПВ в цилиндре, а также выполнения действий для подавления ПВ (например, обогащения топливной смеси и/или ограничения нагрузки) исходя из оценки скорости изменения воздушного заряда в цилиндре. Пример работы цилиндра иллюстрируют графики на фиг.5. Контроллер двигателя может также быть выполнен с возможностью регулирования впрыска (например, фазы, числа актов впрыска, пропорции дробления и т.п.) жидкости, подавляющей ПВ, в зависимости от признака ПВ с учетом его формы (характера) - ПВ переходного режима, перемежающегося ПВ или стойкого ПВ. Пример впрыска в цилиндр иллюстрируют диаграммы на фиг.7-8. За счет улучшения обнаружения ПВ переходного режима можно сократить бесполезное обогащение топливной смеси по причине интенсивного стука при работе двигателя в переходных режимах. За счет коррекции действий, направленных на подавление ПВ, таких как впрыск жидкости, подавляющей ПВ, в зависимости от того, когда возникает ПВ - при переходном или при установившемся режиме работы двигателя, можно оптимизировать влияние впрыскиваемой жидкости на процесс подавления ПВ и дополнительно снизить вероятность возникновения ПВ.

На фиг.1 схематически изображена система 6 транспортного средства (автомобиля), в состав которой входит двигательная система 8. Двигательная система 8 может включать в себя двигатель 10, содержащий ряд цилиндров 30. Двигатель 10 содержит впускную систему 23 и выпускную систему 25. Впускная система 23 содержит дроссель 62, имеющий газовую связь с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпускная система 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, который в конечном счете ведет к выпускному каналу 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу. Дроссель 62 может быть расположен во впускном канале 42 после устройства, обеспечивающего наддув, например турбокомпрессора 50 или воздушного нагнетателя, но перед доохладителем (не показан). Как таковой, доохладитель может быть выполнен с возможностью снижения температуры наддувочного воздуха, сжатого нагнетателем. Турбокомпрессор 50 может содержать компрессор 52, расположенный между впускным каналом 42 и впускным коллектором 44. Компрессор 52 может по меньшей мере частично, через вал 56 турбины, получать энергию от турбины 54 тракта выпуска отработавших газов, расположенной между выпускным коллектором 48 и выпускным каналом 35.

Выпускная система 25 двигателя может содержать одно или более устройств 70 снижения токсичности выбросов, которые могут быть установлены непосредственно внутри канала выпуска отработавших газов двигателя. Одно или более устройств снижения токсичности выбросов могут включать в себя трехкомпонентный катализатор, фильтр NOx, селективный катализатор SCR, фильтр частиц и т.п.

Двигательная система 8 может дополнительно содержать один (как показано) или более датчиков 90 стука, распределенных по блоку 11 двигателя. При наличии датчиков стука они могут быть распределены симметрично или асимметрично по блоку двигателя. Датчик стука может представлять собой акселерометр или датчик ионизационного типа.

Согласно одному примеру контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью обнаружения и разграничения аномальных явлений сгорания, вызванных детонацией горючей смеси, и тех явлений, которые характерны для ПВ в цилиндрах и о которых можно судить по выходным сигналам (например, фазе, амплитуде, интенсивности, частоте и т.п.) одного или более датчиков 90 стука. Согласно одному примеру явление ПВ в цилиндре может быть обнаружено по сигналу стука в цилиндре в результате его оценивания в первом, более раннем окне - более широком, чем первый, более высокий порог, в то время как явление детонации горючей смеси в цилиндре может быть обнаружено по сигналу стука в цилиндре в результате его оценивания во втором, более позднем окне - более широком, чем второй, более низкий порог. Согласно одному примеру окна, в которых производится оценивание сигналов стука, могут представлять собой окна углового положения коленчатого вала.

Согласно другому примеру, как подробно показано на фиг.3, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью обнаружения и разграничения аномальных явлений сгорания, вызванных детонацией горючей смеси, и тех явлений, которые характерны для ПВ в цилиндрах, во время работы двигателя в переходном или установившемся режимах - явлений, о которых можно судить по выходным сигналам (например, фазе, амплитуде, интенсивности, частоте и т.п.) одного или более датчиков стука, а также по скорости изменения параметра, характеризующего воздушный заряд в цилиндре. Например, контроллер может сделать вывод о том, что двигатель работает в переходном режиме, основываясь на том, что скорость изменения таких параметров, как давление MAP в коллекторе, величина воздушного потока MAF в коллекторе, положение дросселя или угол отклонения дроссельной заслонки, положение педали акселератора или педали тормоза и т.п., превышает пороговое значение. Ожидая, что при работе двигателя в переходном режиме более частыми и/или более интенсивными будут явления детонации горючей смеси, а не явления ПВ (по меньшей мере из-за быстрого изменения воздушной массы), контроллер может использовать откорректированные пороговые уровни обнаружения детонации и ПВ, которые выше неоткорректированных пороговых уровней обнаружения детонации и ПВ, которыми контроллер пользовался для обнаружения явления детонации и ПВ при работе двигателя в установившемся режиме (когда скорость изменения воздушной массы была существенно ниже).

Обнаружение преждевременного воспламенения можно осуществлять на основе и других его признаков. Например, обнаруживать ПВ можно по давлению в цилиндре (измеряя сигнал датчика давления, связанного с цилиндром), по выходным сигналам одного или более ионизационных датчиков и/или по ускорению коленчатого вала. По скорости изменения параметра, характеризующего воздушный заряд в цилиндре в то время, когда происходит прием признака ПВ, можно определить наличие ПВ при работе двигателя в переходном режиме или в установившемся режиме. Аналогично, по меньшей мере по данным подсчета числа случаев ПВ в одном цилиндре (или числа следующих друг за другом актов ПВ за определенный промежуток времени) можно для установившегося режима работы определить и разграничить случаи ПВ перемежающейся формы и случаи ПВ стойкой формы.

Действия, направленные на подавление аномальных явлений горения, предпринимаемые контроллером в ответ на детонационный стук, могут также отличаться от действий, предпринимаемых контроллером в ответ на ПВ. Например, на стук от детонации горючей смеси контроллер может отреагировать регулированием фазы искры зажигания (например, задержкой искры) и регулированием газового потока в контуре EGR (Exhaust Gas Rercirculation) рециркуляции, в то время как на ПВ контроллер может отреагировать ограничением нагрузки, обогащением топливной смеси, обеднением топливной смеси, прямым впрыском жидкости, снижающей детонационный порог (например, воды) или сочетанием указанных действий. Точно так же действия, предпринимаемые контроллером для подавления ПВ при работе двигателя в переходном режиме, могут отличаться от действий при работе двигателя в установившемся режиме. Например, на ПВ при переходном режиме можно реагировать путем обогащения топливной смеси только в том цилиндре, где обнаружено ПВ, в то время как на ПВ при установившемся режиме можно реагировать обогащением топливной смеси в одном или более других цилиндрах дополнительно к тому цилиндру, где обнаружено ПВ, что подробно иллюстрирует фиг.4. И далее, регулировать обогащение топливной смеси можно в зависимости от того, к какой форме относится ПВ при установившемся режиме работы - перемежающейся или стойкой. Например, в случае стойкого ПВ может быть применен более агрессивный способ ее подавления, при котором обогащение топливной смеси производится в том цилиндре и группе цилиндров, где обнаружено ПВ, а также в той группе цилиндров, где ПВ не наблюдалось. Аналогичным образом, в случае перемежающегося ПВ можно ограничивать нагрузку двигателя для того цилиндра или группы цилиндров, где обнаружено ПВ, в то время как в случае стойкого ПВ можно ограничивать нагрузку двигателя для всех групп цилиндров (тех, где было обнаружено ПВ, и тех, где ПВ обнаружено не было). Для сравнения, в случае ПВ переходного режима нагрузка двигателя может быть сохранена неизменной, и можно не применять никакого ограничения нагрузки двигателя.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, подробно показанному на фиг.6, в зависимости от характера преждевременного воспламенения, в ответ на возникновение ПВ можно регулировать состав впрыскиваемой жидкости, понижающей детонационный порог, а также параметры ее впрыска (например, фазу впрыска, число актов впрыска в пределах заданного цикла двигателя, количество/долю жидкости, впрыскиваемой во время такта впуска, по отношению к такту сжатия, количество/долю жидкости, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр, по отношению к количеству, выпрыскиваемому во впускной канал цилиндра и т.п.). Например, согласно фиг.7-8, для подавления стойкого ПВ можно применить увеличенное число актов впрыска с укороченными интервалами между идущими подряд актами, в то время как для подавления ПВ переходного режима можно применить уменьшенное число актов впрыска с удлиненными интервалами между идущими подряд актами. Аналогично, для подавления ПВ переходного режима можно большую долю жидкости впрыскивать в более ранний момент рабочего цикла двигателя (например, на такте впуска), в то время как для подавления стойкой формы ПВ можно большую долю жидкости впрыскивать в более поздний момент рабочего цикла двигателя (например, на такте сжатия).

Система 6 автомобиля может дополнительно содержать систему 14 управления. Показано, что система 14 управления выполнена с возможностью приема информации от ряда датчиков 16 (различные примеры которых рассмотрены в настоящем описании) и передачи сигналов управления к ряду исполнительных органов 81 (различные примеры которых рассмотрены в настоящем описании). Согласно одному примеру в число датчиков 16 может входить датчик 126 отработавших газов (расположенный в выпускном коллекторе 48), датчик(-ки) 90 стука, датчик 127 температуры и датчик 129 давления (расположенный после устройства 70 снижения токсичности выбросов). С различными точками системы 6 автомобиля могут быть связаны иные датчики, такие как датчики давления, температуры, датчики воздушно-топливного отношения, состава, ионизационные датчики и т.п., о которых более подробно будет сказано ниже. Согласно другому примеру в число исполнительных органов могут входить топливные форсунки 66 и дроссель 62. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать на вход информацию от различных датчиков, обрабатывать принятую информацию и включать исполнительные органы в ответ на результат обработки входной информации исходя из инструкций или кодов, соответствующих одной или более программам. Примеры программ управления рассмотрены в настоящем описании согласно фиг.3-4 и 6.

На фиг.2 изображен пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания (фиг.1). Двигатель 10 может принимать управляющие сигналы (параметры) от системы управления, содержащей контроллер 12, и команду от оператора 130 (водителя) автомобиля, передаваемую через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования сигнала РР (Pedal Position), пропорционального положению педали. Цилиндр (или «камера сгорания») 30 двигателя 10 может содержать стенки 136 и поршень 138, расположенный внутри цилиндра. Поршень 138 может быть связан с коленчатым валом 140, и тем самым возвратно-поступательное движение поршня может быть преобразовано во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 через систему трансмиссии может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского автомобиля. С коленчатым валом 140 через маховик может быть также связан мотор стартера для обеспечения запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать воздух через ряд каналов 142,144 и 146 впуска воздуха. Впускной воздушный канал 146, кроме цилиндра 30, может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10. Согласно некоторым вариантам осуществления один или более впускных каналов могут содержать устройство наддува, такое как турбокомпрессор или воздушный нагнетатель. Например, на фиг.2 изображен двигатель 10, оснащенный турбокомпрессором, в состав которого входит компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбина 176, приводимая в движение отработавшими газами, и расположенная в канале 148 выпуска отработавших газов. Компрессор 174 может по меньшей мере частично получать энергию от турбины 176 через вал 180, при этом устройство наддува выполнено в виде турбокомпрессора. Однако в иных примерах, где двигатель 10 оснащен воздушным нагнетателем, турбина 176, приводимая в движение отработавшими газами, как вариант может быть опущена, при этом компрессор 174 может получать механическую энергию от мотора или автомобильного двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен во впускном воздушном канале двигателя для изменения величины воздушного потока и/или давления воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен после компрессора 174, как показано на фиг.2, или в ином варианте он может быть установлен перед компрессором 174.

Выпускной канал 148, кроме цилиндра 30, может принимать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10. Как показано, перед устройством 178 снижения токсичных выбросов к выпускному каналу 148 подключен датчик 128 отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из ряда различных подходящих датчиков для определения воздушно-топливного отношения по отработавшим газам, например универсальный датчик UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) для определения содержания кислорода в отработавших газах, датчик EGO (Exhaust Gas Oxygen) содержания кислорода в отработавших газах, имеющий два состояния, нагреваемый датчик HEGO (Heated Exhaust Gas Oxygen) содержания кислорода в отработавших газах, датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический преобразователь (TWC, Three-Way Catalyst), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности выбросов или комбинацию указанных устройств.

Температура отработавших газов может быть измерена одним или более датчиками (не показаны) температуры, расположенными в выпускном канале 148. По-другому, температуру отработавших газов можно получить на основе параметров работы двигателя, таких как частота вращения вала, нагрузка, воздушно-топливное отношение AFR (Air-Fuel Ratio), запаздывание искры и т.п. Также, температура отработавших газов может быть рассчитана по сигналам одного или более датчиков 128 отработавшего газа. С другой стороны, следует понимать, что оценку температуры отработавших газов можно произвести, используя сочетание вышеприведенных способов.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, показано, что цилиндр 30 содержит по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 30, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана, и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней части цилиндра.

Контроллер 12 может управлять впускным клапаном 150 через кулачок системы 151 кулачкового привода. Аналогично, контроллер 12 может управлять выпускным клапаном 156 через кулачок системы 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151, 153 кулачкового привода может содержать один или более кулачков, и каждая из них может реализовывать одну или более систем газораспределения: систему CPS переключения профилей кулачков (Cam Profile Switching), систему VCT изменения фаз газораспределения (Variable Cam Timing), систему WT переменного газораспределения (Variable Valve Timing) и/или систему WL переменного газораспределения с регулированием высоты подъема клапанов (Variable Valve Lift), которые могут приводиться в действие контроллером 12 с целью изменения фазы срабатывания клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять соответственно датчиками положения 155 и 157. В иных вариантах управление впускным клапаном 150 и/или выпускным клапаном 156 может осуществляться через электромагнитный клапан. Например, в таком случае цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электромагнитным клапаном, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом системы CPS и/или VCT. В каких-то еще вариантах осуществления управление впускным и выпускным клапанами можно производить посредством общего привода клапанов или системы привода или посредством привода клапанов с изменяемой фазой срабатывания или системы привода.

Цилиндр 30 характеризуется степенью сжатия, которая представляет собой отношение объема, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к объему, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Стандартно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых случаях, когда используются другие типы топлива, степень сжатия может быть увеличенной. Это может быть, например, когда используется высокооктановое топливо или топливо с повышенным значением скрытой теплоты парообразования. Степень сжатия может также быть увеличенной, если используется прямой впрыск, благодаря его влиянию на детонацию горючей смеси в двигателе.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать искровую свечу 192 для воспламенения горючей смеси. Система 190 зажигания может формировать искру зажигания в камере 30 сгорания посредством свечи 192 в ответ на сигнал SA (Spark Advance) опережения зажигания, поступающий от контроллера 12 в определенных режимах работы. Однако согласно некоторым вариантам осуществления искровая свеча 192 может быть опущена, как, например, в случаях, когда горение смеси в двигателе 10 может начинаться за счет самовоспламенения или за счет впрыска топлива, как в некоторых дизельных двигателях.

Согласно некоторым вариантам осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более форсунками для подачи в цилиндр жидкости, подавляющей детонацию или ПВ. В некоторых вариантах указанная жидкость может представлять собой топливо, при этом такую форсунку также называют топливной форсункой. В качестве примера (который не ограничивает собой идею изобретения) показано, что цилиндр 30 содержит одну топливную форсунку 166. Как показано, топливная форсунка 166 связана непосредственно с цилиндром 30 для прямого впрыска топлива пропорционально длительности импульса сигнала FPW (Fuel Pulse Width), получаемого от контроллера 12 через драйвер (усилитель) 168. Таким образом, топливная форсунка 166 осуществляет так называемый «прямой впрыск» топлива в цилиндр 30 (камеру сгорания). Хотя на фиг.2 форсунка 166 показана в виде боковой форсунки, она также может быть расположена и над поршнем, например вблизи места расположения искровой свечи 192. Такое расположение может улучшать перемешивание топлива и горение, когда двигатель работает на спиртовом топливе, в силу пониженной летучести некоторых видов топлива на основе спирта. В другом варианте для улучшения перемешивания топливная форсунка может быть расположена сверху и вблизи впускного клапана.

Доставка топлива к топливной форсунке 166 может осуществляться посредством топливной системы 80 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рейку. С другой стороны, топливо может подаваться одноступенчатым топливным насосом при более низком давлении, но в таком случае на момент времени (фазу) прямого впрыска на такте сжатия могут накладываться более сильные ограничения, чем в случае использования топливной системы высокого давления. Кроме того (хотя это и не показано), топливные баки могут содержать датчик давления, вырабатывающий сигнал в контроллер 12. Следует понимать, что в ином варианте форсунка 166 может быть установлена во впускном канале и может подавать топливо во впускной канал, расположенный перед цилиндром 30.

Следует также понимать, что хотя согласно одному варианту осуществления для работы двигателя может быть предусмотрен впрыск топливной смеси изменяемого состава или жидкости, подавляющей детонацию/ПВ, через одну форсунку прямого впрыска, согласно другим вариантам для работы двигателя могут быть предусмотрены две форсунки (форсунка 166 прямого впрыска и форсунка впрыска во впускной канал), а также варьирование относительных количеств топлива, впрыскиваемых из каждой форсунки.

Топливо может быть доставлено форсункой в цилиндр в течение одного рабочего цикла двигателя для данного цилиндра. Также, распределение и/или относительное количество топлива или жидкости, подавляющей детонацию/ПВ, подаваемое из данной форсунки, может изменяться в зависимости от условий работы (в частности, скорости изменения воздушного заряда в цилиндре), а также характера преждевременного воспламенения (например, ПВ переходного режима, перемежающегося или стойкого ПВ). Кроме того, для одного акта сгорания может быть совершено множество актов впрыска топлива в пределах рабочего цикла двигателя. Дробный впрыск можно производить во время такта сжатия, такта впуска или на любом удобном сочетании тактов.

Как говорилось выше, фиг.2 изображает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Как таковой, каждый цилиндр может аналогичным образом содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную(-ные) форсунку(-ки), искровую свечу зажигания и т.п.

Топливные баки топливной системы 80 могут содержать топливо или жидкости, подавляющие детонацию/ПВ, с различными свойствами, например различного состава. Указанные отличия могут заключаться в разном содержании спирта, разном содержании воды, разных октановых числах, различной теплоте испарения, различном составе топливных смесей, и/или может иметь место сочетание указанных отличий. Согласно одному примеру сорта топлива или жидкости, подавляющие детонацию/ПВ, с различным содержанием спирта могли бы включать в себя одно топливо в виде бензина, а другое - в виде этанола или метанола. Согласно другому примеру в двигателе в качестве первого вещества можно использовать бензин, а в качестве второго вещества - спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (приблизительно 85% метанола и 15% бензина). Другим спиртосодержащим топливом могла бы быть смесь алкоголя с водой, смесь алкоголя, воды и бензина и т.п. Согласно еще одному примеру оба топлива могли бы представлять собой спиртовые смеси, причем первое топливо могло бы быть спиртобензиновой смесью с меньшей долей алкоголя, чем в спиртобензиновой смеси второго топлива, у которого доля алкоголя больше, например, Е10 (с содержанием этанола приблизительно 10%) можно было бы использовать в качестве первого топлива и Е85 (с содержанием этанола приблизительно 85%) - в качестве второго топлива. Согласно еще одному примеру одна из жидкостей может включать в себя воду, в то время как в качестве другой жидкости может использоваться бензин или спиртовая смесь. Кроме того, первое и второе топливо могут также различаться и по другим свойствам, например рабочей температуре, вязкости, октановому числу, скрытой теплоте испарения и т.п. Среди иных жидкостей, предназначенных для подавления ПВ, может быть вода, метанол, промывочная жидкость (смесь приблизительно 60% воды и 40% метанола) и т.п.

Кроме того, характеристики топлива или жидкости, подавляющей детонацию/ПВ, которые хранятся в топливном баке, часто могут изменяться. Согласно одному примеру в один из дней водитель может дозаправить топливный бак смесью Е85, на следующий день - смесью Е10, а на следующий день - смесью Е50. Таким образом, меняющаяся день ото дня заправка бака может привести к частому изменению состава топлива в баке, что будет влиять на состав топлива, подаваемого форсункой 166.

На фиг.2 показан контроллер 12 в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 106 (CPU, Central Processor Unit), порты 108 ввода/вывода (I/O, Input/Output), электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере изображенную в виде постоянного запоминающего устройства 110 (ROM, Read-only Memory), оперативное запоминающее устройство 112 (RAM, Random Access Memory), энергонезависимое запоминающее устройство 114 (КАМ, Keep Alive Memory) и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, включая: сигнал MAF измеренного массового расхода воздуха (Mass Air Flow), всасываемого в двигатель, от датчика 122 массового расхода; сигнал ЕСТ температуры хладагента двигателя (Engine Coolant Temperature) от датчика 116, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал PIP профиля зажигания (Profile Ignition Pick-up) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140, сигнал TP положения заслонки (Throttle Position) от датчика положения дроссельной заслонки, сигнал MAP абсолютного давления в коллекторе (MAP, Manifold Absolute Pressure) отдатчика 124, сигнал AFR воздушно-топливного отношения (AFR, Air-Fuel Ratio) от датчика 128 EGO и сигнал аномального воспламенения от датчика стука и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал RPM частоты вращения вала двигателя (Revolutions per Minute) может быть выработан контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал MAP от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе.

В постоянное запоминающее устройство 110 может быть записана программа, содержащая данные, считываемые компьютером, и представляющие инструкции, исполняемые процессором 106 для осуществления способов, которые будут рассмотрены ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечислены.

На фиг.3 изображен пример алгоритма 300 программы для обнаружения преждевременного воспламенения в установившемся и переходном режимах работы двигателя и регулирования работы двигателя исходя из обнаружения ПВ.

На шаге 302 производится оценивание и/или измерение условий (параметров) работы двигателя. Указанные параметры могут включать, например, частоту вращения вала двигателя, команду от водителя для установки крутящего момента, расход наддувочного воздуха, температуру отработавших газов и т.п. На шаге 304 может быть определена скорость изменения параметра, характеризующего воздушный заряд в цилиндре. То есть может быть определена производная воздушного заряда по времени. Согласно одному примеру характеристическим параметром может служить один или более из следующих параметров: давление MAP в коллекторе, расход MAF воздуха в коллекторе, фактический воздушный заряд в цилиндре, положение дроссельной заслонки, положение педали (например, педали акселератора) и т.п. На шаге 306 на основе измеренной скорости изменения воздушного заряда в цилиндре можно определить, является ли преобладающим переходный режим работы двигателя. Точнее, если скорость изменения воздушного заряда в цилиндре превышает пороговое значение, то можно констатировать переходный режим работы двигателя. С другой стороны, если скорость изменения воздушного заряда в цилиндре меньше порогового значения, то можно констатировать, что двигатель работает в установившемся режиме.

Исходя из режима работы двигателя - переходного или установившегося, можно выполнить корректировку порога обнаружения ПВ, а также порога обнаружения детонации. Точнее, некоррелированные пороговые уровни можно использовать для обнаружения и разграничения детонации и ПВ при работе двигателя в установившемся режиме, в то время как откорректированные пороговые уровни можно использовать для обнаружения и разграничения детонации и ПВ при работе двигателя в переходном режиме. Как таковой, цилиндр может быть более подвержен интенсивной и частой детонации при работе двигателя в переходном режиме (например, при увеличении нагрузки на двигатель) по сравнению с установившимся режимом работы, из-за быстрых изменений массы воздуха и расхода, которые цилиндр испытывает в переходном режиме. Такую интенсивную детонацию при ее сравнении с некорректированным пороговым уровнем можно ошибочно интерпретировать как преждевременное воспламенение и пытаться подавить обогащением смеси в цилиндре. Таким образом, чтобы лучше отличать сильную детонацию от реальных явлений ПВ при работе двигателя в переходном режиме, можно использовать откорректированные пороговые уровни, более высокие, чем их некорректированные аналоги.

Более конкретно, если констатировано, что двигатель работает в переходном ре