СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ СИСТЕМА
ENGINE CONTROL METHOD AND CORRESPONDING SYSTEM

Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для выявления и подавления преждевременного воспламенения.
Уровень техники и раскрытие изобретения
В некоторых режимах работы двигатели с высокой степенью сжатия или те, в которых применяют наддув для повышения удельной отдачи, могут быть склонны к возникновению событий сгорания с преждевременным воспламенением при низкой частоте вращения. Во время таких событий воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре начинается до подачи искры. Раннее сгорание из-за преждевременного воспламенения может привести к росту давления в цилиндре до очень высоких уровней и волн давления сгорания, аналогичных детонационным, но гораздо интенсивнее. Был разработан ряд стратегий для выявления и подавления преждевременного воспламенения при низкой частоте вращения ПВНЧ (LSPI) в диапазонах низких частот вращения двигателя, в которых преждевременное воспламенение обычно происходит чаще. Например, можно выявлять преждевременное воспламенение и отличать его от детонации с помощью датчика детонации с последующим подавлением путем обогащения смеси в цилиндре, уменьшения нагрузки, ограничения крутящего момента и т.п.
Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что преждевременное воспламенение также может происходить и при более высокой частоте вращения двигателя, например, выше 4000 об./мин. Выявление преждевременного воспламенения в данном диапазоне может быть затруднено присутствием механических шумов двигателя. Если не выявлять преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения ПВВЧ (HSPI), оно может перейти в "неконтролируемое преждевременное воспламенение" и потенциально привести к быстрому ухудшению характеристик двигателя.
Авторы настоящего изобретения разработали решения для по меньшей мере частичного устранения вышеуказанного недостатка. В одном примере решения преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения можно эффективнее выявлять и подавлять, используя способ, содержащий шаг, на котором: выявляют преждевременное воспламенение по проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации в интервале детонации и проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения. Так можно идентифицировать преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения и снизить интенсивность ухудшения характеристик двигателя из-за него.
В качестве примера, система двигателя может содержать один или несколько датчиков детонации, расположенных в блоке цилиндров, на нем или вдоль него, либо соединенных с цилиндрами двигателя. Выходной сигнал датчика детонации, сформированный в первом и (или) втором интервале моментов по углу поворота коленчатого вала, можно использовать для диагностики аномального сгорания, например, вызванного детонацией и (или) преждевременным воспламенением. Первый интервал моментов по углу поворота коленчатого вала может представлять собой интервал преждевременного воспламенения, а второй интервал моментов по углу поворота коленчатого вала - интервал детонации, при этом интервал преждевременного воспламенения имеет место раньше (в рабочем цикле двигателя), чем интервал детонации.
Выходной сигнал датчика, сформированный в интервалах детонации и преждевременного воспламенения, можно обрабатывать (например, фильтровать по полосе, выпрямлять и интегрировать) для определения интенсивности соответствующих выходных сигналов. Например, выходной сигнал датчика детонации можно интегрировать как по интервалам детонации, так и по интервалам преждевременного воспламенения, для определения интенсивности детонации и преждевременного воспламенения соответственно. Кроме того, можно интегрировать выходной сигнал датчика детонации, сформированный за множество рабочих циклов двигателя как по интервалам детонации, так и по интервалам преждевременного воспламенения. Также можно оценивать пиковые значения в интервалах детонации и преждевременного воспламенения для указанного множества рабочих циклов двигателя. Преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения можно определять по выходному сигналу, проинтегрированному как по интервалам детонации, так и по интервалам преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. Например, наличие преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения можно выявлять, если за ростом проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервале детонации следует рост проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервале преждевременного воспламенения. В другом примере наличие преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения можно выявлять по падению пиковых значений выходного сигнала датчика детонации в интервале детонации с одновременным ростом пиковых значений выходного сигнала датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения множества рабочих циклов двигателя. Кроме того, выявив преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения в том или ином цилиндре, можно принять меры подавления, предусмотренные для преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения. Например, можно временно приостановить впрыск топлива в неисправный цилиндр, а также отрегулировать расход всасываемого воздуха для снижения нагрузки двигателя.
Так можно выявлять и подавлять преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения. Технический эффект контроля перехода событий аномального сгорания из интервалов детонации в интервалы преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя состоит в том, что можно повысить достоверность выявления преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения, при этом на результаты не влияет (например, не искажает их) механический шум двигателя. Кроме того, уже имеющийся датчик детонации можно использовать для выявления преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения и более эффективного различения преждевременного воспламенения на высоких и при низкой частоте вращения. Таким образом, достоверно выявляя преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения и оперативно подавляя его, можно продлить срок службы двигателя и улучшить показатели его работы.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание Фигур чертежа
На ФИГ. 1 схематически изображен двигатель.
На ФИГ. 2 изображена высокоуровневая блок-схема процесса различения преждевременного воспламенения при низкой частоте вращения (ПВНЧ) и преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения (ПВВЧ).
На ФИГ. 3 представлены примеры мер подавления для ПВНЧ и ПВВЧ.
На ФИГ. 4 представлены примеры интервалов детонации и преждевременного воспламенения, с перекрытием и без него, с возможностью использования для выявления ПВВЧ.
ФИГ. 5А и 5В иллюстрируют примеры выходного сигнала датчика детонации в перекрывающихся и неперекрывающихся интервалах детонации и преждевременного воспламенения при наличии ПВВЧ.
На ФИГ. 6 представлен пример алгоритма для определения ПВВЧ, когда интервалы детонации и преждевременного воспламенения не перекрываются.
ФИГ. 7 представляет собой пример алгоритма для определения ПВВЧ, когда интервалы детонации и преждевременного воспламенения по меньшей мере частично перекрываются.
На ФИГ. 8 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс регулирования нагрузки двигателя для ее ограничения в зависимости от выходного сигнала датчика детонации, сформированных в интервалах детонации и интервалах преждевременного воспламенения.
На ФИГ. 9 изображен пример выявления и подавления ПВВЧ, когда интервалы детонации и преждевременного воспламенения не перекрываются.
На ФИГ. 10 изображен пример выявления ПВВЧ, когда интервалы детонации и преждевременного воспламенения перекрываются по меньшей мере частично.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для выявления и подавления преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения (ПВВЧ) в системе двигателя, например, в примере системы двигателя на ФИГ. 1. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, например, алгоритмов на ФИГ. 2, 3, 6 и 7, для выявления ПВВЧ по выходным сигналам датчика детонации, сформированным в более раннем интервале преждевременного воспламенения и более позднем интервале детонации за несколько рабочих циклов двигателя (ФИГ. 5А и 5В). Более ранний интервал преждевременного воспламенения может перекрываться или не перекрываться с более поздним интервалом детонации (ФИГ. 4). Примеры выявления ПВВЧ при неперекрывающихся и перекрывающихся интервалах представлены на ФИГ. 9 и 10 соответственно. Можно принять различные меры подавления в связи с выявлением ПВВЧ в одном или нескольких цилиндрах системы двигателя. Например, можно прервать подачу топлива в неисправный цилиндр. В другом примере можно ограничивать нагрузки двигателя, сокращая расход всасываемого воздуха. Контроллер может регулировать пределы нагрузки двигателя в зависимости от множества факторов, в том числе выходного сигнала датчика детонации (ФИГ. 8). Так можно снизить интенсивность ухудшения характеристик двигателя из-за ПВВЧ.
На ФИГ. 1 изображен пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать управляющие данные от системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющие воздействия водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Цилиндр 14 (в настоящем описании также именуемый «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен с по меньшей мере одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии (не показана). С коленчатым валом 140 также может быть соединен стартер (не показан) через маховик для пуска двигателя 10.
Всасываемый воздух может поступать в цилиндр 14 по ряду воздухозаборных каналов 142, 144 и 146. Воздухозаборной канал 146 выполнен с возможностью сообщения и с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В некоторых вариантах один или несколько заборных каналов могут содержать устройство наддува, например, турбокомпрессор или нагнетатель. Например, на ФИГ. 1 изображен двигатель 10, выполненный с турбокомпрессором, содержащим компрессор 174, установленный между заборными каналами 142 и 144, и газовую турбину 176, установленную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводить в действие газовая турбина 176 посредством вала 180, если устройство наддува выполнено как турбокомпрессор. Регулятор давления наддува (не показан) может быть установлен параллельно газовой турбине 176 в составе турбокомпрессора. А именно, регулятор давления наддува может быть установлен в обводной магистрали, расположенной между входом и выходом газовой турбины 176. Изменяя положение регулятора давление наддува, можно регулировать величину наддува, создаваемого газовой турбиной. Регулятор давления наддува может быть соединен с электромеханическим приводом с возможностью получения команд от контроллера 12. Однако в других примерах, где двигатель 10 выполнен с нагнетателем, газовая турбина 176 может необязательно отсутствовать, а компрессор 174 может механически приводиться в действие мотором или двигателем.
Дроссель 20 (также именуемый «впускной дроссель 20»), содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль заборного канала двигателя для регулирования 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 выше по потоку от компрессора 174.
В выпускной канал 148 могут поступать отработавшие газы и из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан установленным в выпускном канале 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 можно выбрать из числа подходящих для получения показаний воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO) (как показано на фигуре), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Устройство 178 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности отработавших газов какого-либо иного типа или их комбинацию.
Температуру отработавших газов можно оценивать с помощью одного или нескольких датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. Или же температуру отработавших газов можно выводить из таких параметров работы двигателя, как частота вращения, нагрузка, воздушно-топливное отношение ВТО (AFR), запаздывание зажигания и т.п. Кроме того, температуру отработавших газов может вычислять один или несколько датчиков 128 отработавших газов. Следует понимать, что вместо вышеуказанного, температуру отработавших газов можно оценивать, используя любую комбинацию способов оценки температуры.
Система рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) (не показана) выполнена с возможностью перенаправления необходимой части отработавших газов из выпускного канала 148 в воздухозаборный канал 142 выше по потоку от компрессора 174. Величину расхода РОГ может регулировать клапан РОГ. Или же часть газообразных продуктов сгорания можно удерживать в камерах сгорания в качестве внутренней РОГ, регулируя моменты открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов. В еще одном варианте отработавшие газы из области выше по потоку от газовой турбины можно направлять в область ниже по потоку от компрессора.
Любой цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим по меньшей мере один впускной тюльпанообразный клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тюльпанообразный клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах любой цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тюльпанообразных клапана и по меньшей мере два выпускных тюльпанообразных клапана в верхней области цилиндра.
Впускным клапаном 150 может управлять контроллер 12 через систему 151 кулачкового привода. Аналогичным образом, выпускным клапаном 156 может управлять контроллер 12 через систему 153 кулачкового привода. Любая из систем 151 и 153 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков с возможностью использования одной или нескольких из следующих систем: переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (WT) и (или) изменения высоты подъема клапанов ИВПК (WL) с возможностью управления контроллером 12 для регулирования работы клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определять датчики 155 и 157 положения клапанов соответственно. В других вариантах осуществления впускной и (или) выпускной клапаны могут быть электроприводными. Например, цилиндр 14 может содержать электроприводной впускной клапан и выпускной клапан с кулачковым приводом, содержащим ППК и (или) ИФКР. В других вариантах осуществления впускные и выпускные клапаны могут иметь общий привод или систему привода, или привод или систему изменения фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой отношение объема при нахождении поршня 138 в нижней точке к объему при нахождении поршня в верхней точке. Обычно степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используют разные топлива, степень сжатия может быть выше. Например, это возможно при использовании топлив с повышенным октановым числом или повышенной скрытой теплотой парообразования. Степень сжатия также может быть выше при использовании непосредственного впрыска в связи с его влиянием на детонацию в двигателе.
В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для воспламенения. Система 190 зажигания выполнена с возможностью подачи искры зажигания в камеру 14 сгорания с помощью свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания 03 (SA) от контроллера 12 в определенных режимах работы. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, в двигателе 10 с возможностью автоматического зажигания или зажигания при впрыске топлива, что может иметь место в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан содержащим одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ (FPW), полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 168. Так топливная форсунка 166 обеспечивает известный из уровня техники непосредственный впрыск (далее также именуемый «НВ») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 форсунка 166 показана расположенной сбоку от цилиндра 14, она также может быть расположена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое расположение может способствовать улучшению смешивания и сгорания при работе двигателя на спиртосодержащем топливе в связи с относительно низкой испаряемостью некоторых спиртосодержащих топлив. Или же форсунка может быть расположена над впускным клапаном и рядом с ним для улучшения смешивания. Топливо может поступать в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. Или же топливо может подавать одноступенчатый топливный насос при низком давлении, при этом время непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия может быть более ограниченным, чем при использовании топливной системы высокого давления. Кроме того, хотя это и не показано, топливные баки могут содержать преобразователь давления, направляющий сигнал в контроллер 12. Следует понимать, что в другом варианте осуществления топливная форсунка 166 может представлять собой топливную форсунку распределенного впрыска во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14.
Также следует понимать, что, несмотря на то, что в рассматриваемом варианте двигатель представлен работающим с впрыском топлива исключительно через одну форсунку непосредственного впрыска, в других вариантах возможно использование двух форсунок (например, форсунки непосредственного впрыска и форсунки распределенного впрыска) с возможностью изменения относительного количества топлива, подаваемого каждой из форсунок.
Топливные баки топливной системы 8 могут содержать топливо с разными характеристиками, например, с разными составами. В число таких различий могут входить: разное содержание спирта, разное октановое число, разная теплота парообразования, разные составы смеси и (или) комбинации этих различий, и т.п.
Форсунка может подавать топливо в цилиндр во время одного рабочего цикла цилиндра. Кроме того, распределение и (или) относительное количество топлива, впрыскиваемого форсункой, может меняться в зависимости от параметров работы. Кроме того, для одного события сгорания можно выполнить несколько впрысков за рабочий цикл. Эти несколько впрысков можно выполнить во время такта сжатия, такта впуска или в период, являющийся какой-либо подходящей комбинацией этих тактов. Впрыск топлива в течение указанного рабочего цикла также можно осуществлять для регулирования воздушно-топливного отношения (ВТО) сжигаемой смеси. Например, топливо можно подавать для обеспечения стехиометрического ВТО. Система может содержать датчик ВТО для оценки ВТО в цилиндре. В одном примере датчик ВТО может представлять собой датчик отработавших газов, например, ДКОГ 128. Измеряя содержание остаточного кислорода (для бедных смесей) или несгоревших углеводородов (для богатых смесей) в отработавших газах, датчик может определять ВТО. ВТО может быть представлено в виде значения лямбда (А), т.е. соотношения фактического и стехиометрического ВТО для той или иной смеси. Значение лямбда, равное 1.0, говорит о том, что смесь стехиометрическая, смеси богаче стехиометрической могут иметь значение лямбда меньше 1.0, а смеси, беднее стехиометрической - значения лямбда больше 1.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, любой цилиндр может аналогичным образом содержать собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливных форсунок, свечу зажигания и т.п.
Двигатель 10 также может содержать датчик 90 детонации, соединенный с каждым из цилиндров 14 для выявления событий аномального сгорания в цилиндрах, связанных, например, с детонацией, преждевременным воспламенением при низкой частоте вращения (ПВНЧ) и преждевременным воспламенением при высокой частоте вращения (ПВВЧ). В других вариантах один или несколько датчиков 90 детонации могут быть установлены в определенных местах блока цилиндров. Датчик детонации может представлять собой датчик ускорения на блоке цилиндров или ионизационный датчик, выполненный в свече зажигания каждого из цилиндров.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в том числе: показание массового расхода всасываемого воздуха МРВ (MAF) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 116, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе ДВК (MAP) от датчика 124, показание ВТО в цилиндре от ДКОГ 128 и сигнал аномального сгорания от датчика 90 детонации. Контроллер 12 может сформировать сигнал частоты вращения двигателя (в оборотах в минуту) из сигнала ПЗ. Сигнал давления во впускном коллекторе (ДВК) от датчика давления в коллекторе можно использовать для получения показания разрежения или давления во впускном коллекторе.
В носитель информации - постоянное запоминающее устройство 110 - можно ввести машиночитаемые данные, представляющие собой команды с возможностью выполнения их процессорным устройством 106 для реализации раскрытых ниже способов, а также других предполагаемых, но конкретно не перечисленных вариантов. Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков на ФИГ. 1 и задействует различные исполнительные устройства на ФИГ. 1 для регулирования работы двигателя в зависимости от полученных сигналов и в соответствии с командами в памяти контроллера. Например, регулирование величины расхода всасываемого воздуха может представлять собой изменение положения электромеханического исполнительного устройства, соединенного с впускным дросселем 20, для регулирования степени открытия впускного дросселя 20.
Контроллер 12 выполнен с возможностью приема выходных сигналов датчика детонации и, с учетом выходного сигнала датчика ускорения коленчатого вала, может выявлять событие аномального сгорания в цилиндре (цилиндрах). А именно, выходной сигнал датчика детонации можно получать для заданных интервалов (например, интервалов моментов по углу поворота коленчатого вала) и использовать для выявления событий детонации, преждевременного воспламенения при низкой частоте вращения, преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения и т.п. При этом можно контролировать сигналы от датчика детонации, например, моменты, амплитуду, интенсивность, частоту сигналов и т.п., и сигналы от датчика ускорения коленчатого вала для интервала преждевременного воспламенения и интервала детонации. Например, интервал преждевременного воспламенения может представлять собой более ранний интервал моментов по углу поворота коленчатого вала (например, до события зажигания в цилиндре), а интервал детонации - более поздний интервал моментов по углу поворота коленчатого вала (например, после события зажигания в цилиндре) в одном и том же рабочем цикле цилиндра. Поэтому интервал преждевременного воспламенения может иметь место раньше в рабочем цикле двигателя, а интервал детонации - позже в тот же рабочем цикле двигателя для одного и того же цилиндра.
В одном примере можно выявить преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения (ПВНЧ), если сигналы датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения сильнее (например, превышают первый порог), а детонацию можно выявить, если сигналы датчика детонации в интервале детонации слабее (например, превышают второй порог, при этом второй порог ниже первого порога). В другом примере ПВНЧ можно выявить, если сигналы датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения стали менее частыми, а детонацию можно выявить, если сигналы датчика стали более частыми в интервале детонации. То есть ПВНЧ и детонацию можно выявлять по результатам сравнения сигналов датчика детонации с заданными пороговыми значениями в соответствующих интервалах за рабочий цикл двигателя.
Контроллер также выполнен с возможностью выявления преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения и различением преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения (ПВВЧ), детонации и (или) ПВНЧ. Например, ПВВЧ можно выявлять по выходным сигналам датчик 90 детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя, когда частота вращения двигателя выше пороговой. При этом контроллер может получать сигналы от датчика детонации для интервала преждевременного воспламенения и интервала детонации для множества рабочих циклов двигателя. Затем контроллер может интегрировать сигналы от датчика детонации для интервалов преждевременного воспламенения и интервалов детонации по множеству рабочих циклов двигателя. ПВВЧ можно выявить, если суммарный сигнал датчика детонации сначала растет в интервале детонации (например, превышает третий порог, при этом третий порог выше первого и второго порогов), а затем растет в интервале преждевременного воспламенения (например, превышает четвертый порог, при этом четвертый порог выше третьего). А именно, проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах детонации первого количества более ранних рабочих циклов двигателя может превысить третий порог. За данным ростом может последовать превышение проинтегрированным выходным сигналом датчика четвертого порога в интервалах преждевременного воспламенения второго количества последующих рабочих циклов двигателя.
То есть ПВВЧ можно выявить на основании того, что события аномального сгорания сначала происходят в более поздние моменты рабочих циклов цилиндра (например, после зажигания в цилиндре) с последующим переходом событий аномального сгорания на более ранние моменты следующих рабочих циклов цилиндра (например, до зажигания в цилиндре). Таким образом, выходной сигнал датчика в интервалах детонации может быть более частым и интенсивным (например, превышать третий порог) по сравнению с выходным сигналом датчика в интервалах преждевременного воспламенения во время первого количества более ранних рабочих циклов двигателя. При этом во время второго количества более поздних рабочих циклов двигателя выходной сигнал датчика в интервалах детонации может стать менее регулярным и интенсивным на фоне того, что выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения становится более интенсивным и частым. В связи с этим, контроллер может также определить постепенное смещение начала сгорания в сторону опережения и установить зависимость между таким переходом и склонностью к преждевременному воспламенению при высокой частоте вращения. ПВВЧ также можно выявить на основании того, что пиковые значения выходного сигнала датчика детонации постепенно перемещаются из интервалов детонации в интервалы преждевременного воспламенения. То есть ПВВЧ можно выявить тогда, когда пиковые значения сигналов датчика детонации в интервалах детонации начинают снижаться с одновременным ростом пиковых значений сигналов датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения.
Таким образом, контроллер может отслеживать и сравнивать выходной сигнал датчика детонации на протяжении некоего множества интервалов детонации и интервалов преждевременного воспламенения за несколько рабочих циклов двигателя, чтобы выявить ПВВЧ. При этом ПВНЧ и детонацию можно выявлять, сравнивая выходной сигнал датчика детонации с заданными порогами в конкретном интервале преждевременного воспламенения и конкретном интервале детонации. Кроме того, ПВНЧ и детонацию можно выявлять без интегрирования выходного сигнала датчика детонации за несколько рабочих циклов двигателя, а ПВВЧ можно выявлять путем интегрирования выходного сигнала датчика и сравнения проинтегрированного выходного сигнала датчика за множество рабочих циклов двигателя. Также следует понимать, что авторы настоящего изобретения установили, что разные типы преждевременного воспламенения (ПВНЧ и ПВВЧ) можно подавлять по-разному, как будет подробно раскрыто ниже на примере ФИГ. 3.
Обратимся к ФИГ. 4, иллюстрирующей примеры интервалов детонации и преждевременного воспламенения для цилиндра за один рабочий цикл двигателя на первой схеме 410, второй схеме 430 и третей схеме 450. А именно, первая схема 410 иллюстрирует неперекрывающиеся интервалы преждевременного воспламенения и детонации, а вторая схема 430 и третья схема 450 иллюстрируют перекрывающиеся интервалы детонации и преждевременного воспламенения. Интервалы изображены относительно положения поршня в цилиндре, обозначенного по горизонтальной оси. В частности, примеры интервалов детонации и преждевременного воспламенения изображены относительно положения поршня в верхней мертвой точке ВМТ (TDC), когда может произойти событие искрового зажигания. Контроллер может выявлять события преждевременного воспламенения и детонации по выходным сигналам датчика детонации как в перекрывающихся, так и в неперекрывающихся интервалах (например, интервалах детонации и преждевременного воспламенения).
Следует понимать, что интервалы преждевременного воспламенения и детонации, о которых идет речь в настоящем описании, можно регулировать таким образом, чтобы они захватывали несколько разных событий аномального сгорания. Кроме того, величину интервалов преждевременного воспламенения и интервалов детонации можно изменять в зависимости от параметров работы двигателя. В одном примере величину каждого из интервалов можно изменять в зависимости от частоты вращения двигателя. Кроме того, величину интервалов можно изменять относительно друг друга.
Первая схема 410 иллюстрирует первый пример интервала 402 преждевременного воспламенения и первый пример интервала 404 детонации без перекрытия. Интервал 402 преждевременного воспламенения имеет место в более ранний момент по углу поворота коленчатого вала, чем интервал 404 детонации, в одном и том же рабочем цикле в цилиндре. А именно, интервал 402 преждевременного воспламенения начинается до события искрового зажигания (например, до ВМТ) в цилиндре и заканчивается в ВМТ. При этом интервал 404 детонации начинается гораздо позднее окончания интервала преждевременного воспламенения (например, после ВМТ) и завершается во время последующего рабочего такта. То есть интервал 402 преждевременного воспламенения не перекрывается с интервалом 404 детонации. А именно, интервал 402 преждевременного воспламенения начинается и завершается до интервала 404 детонации в одном и том же рабочем цикле двигателя. Если интервалы не перекрываются, сигналы датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения можно оценивать отдельно от сигналов датчика детонации в соответствующих интервалах детонации. При этом ПВВЧ можно определять путем отслеживания и сравнения сигналов датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения и детонации за несколько последовательных рабочих циклов двигателя. Аналогичным образом, ПВНЧ можно определять путем сравнения сигналов датчика детонации (не проинтегрированных) в интервале преждевременного воспламенения за рабочий цикл двигателя с тем или иным порогом преждевременного воспламенения, а детонацию можно определять путем сравнения сигналов датчика детонации (не проинтегрированных) в интервале детонации за рабочий цикл двигателя с тем или иным порогом детонации.
Обратимся к ФИГ. 5А, содержащей схему 500, схематически иллюстрирующую примеры выходного сигнала датчика детонации в двух интервалах для двух разных рабочих циклов в цилиндре. Интервалы могут представлять собой интервалы детонации или интервалы преждевременного воспламенения. А именно, любой из интервалов 465 и 475 на схеме 500 на ФИГ. 5А может представлять собой интервал детонации, или любой из интервалов 465 и 475 может представлять собой интервал преждевременного воспламенения. Кроме того, интервалы могут содержать выходной сигнал датчика детонации для одного и того же цилиндра за два последовательных рабочих цикла двигателя: рабочий цикл двигателя 'n' и рабочий цикл двигателя 'n+1'. Или же эти два рабочих цикла двигателя могут не следовать один за другим, а быть разделены по меньшей мере одним рабочим циклом двигателя. А именно, рабочий цикл двигателя 'n+1' может следовать за рабочим циклом двигателя 'n', а интервал 475 может следовать за интервалом 465.
Интервал 465 рабочего цикла двигателя 'n' содержит выходной сигнал датчика детонации в виде кривой 429. Кроме того, кривая 429 может содержать множество пиков и впадин, как показано на фигуре. В качестве примера, выходной сигнал датчика детонации в интервале 465 содержит пики 422, 424, 426, 428, а также другие пики без номеров. Интервал 475, имеющий место в рабочем цикле двигателя позже рабочего цикла двигателя 'n', содержит пример выходного сигнала датчика детонации в виде кривой 439. Как и кривая 429, кривая 439 может содержать множество пиков и впадин, как показано на фигуре. В качестве примера, выходной сигнал датчика детонации в интервале 475 содержит пики 432, 434, 436, 438, а также другие пики без номеров.
Выходной сигнал датчика детонации в том или ином интервале можно обрабатывать (например, усиливать, фильтровать по полосе, выпрямлять, интегрировать) для определения интенсивности выходного сигнала для данного интервала. Например, интенсивность выходного сигнала для интервала 465 (IKO_1) можно определять путем интегрирования выходного сигнала датчика по интервалу 465 с помощью интегратора (например, путем суммирования по времени в качестве приближения к интегралу по времени). При этом интенсивность выходного сигнала в интервале 465 может представлять зона 425 (заполненная точками зона) под кривой 429. Аналогичным образом, интенсивность выходного сигнала для интервала 475 (IKO_2) можно определять путем интегрирования выходного сигнала датчика по интервалу 475, и представить в виде зоны 435 (зона с вертикальными линиями) под кривой 439.
В одном примере, если интервал 465 (и интервал 475) является интервалом детонации, интенсивность выходного сигнала в интервале 465 можно сравнить с первым порогом для определения наличия детонации. Если интервал 465 является интервалом преждевременного воспламенения, интенсивность выходного сигнала в интервале 465 можно сравнить со вторым порогом для выявления наличия ПВНЧ. При этом второй порог может быть выше, чем первый порог. В другом примере частотность выходного сигнала датчика детонации в интервале детонации можно сравнить с первым порогом для выявления детонации. Или же частотность выходного сигнала датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения можно сравнить со вторым порогом для выявления ПВНЧ. В этом случае выходной сигнал датчика детонации интегрировать нельзя. Следует отметить, что под частотностью выходного сигнала датчика детонации в настоящем описании понимают частоту или количество повторяющихся событий или пиков.
Также можно контролировать интенсивности выходного сигнала в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения за несколько рабочих циклов двигателя для определения наличия ПВВЧ. Следует понимать, что интенсивность выходного сигнала для интервала (например, детонации, преждевременного воспламенения) в данном случае относится к выходному сигналу датчика детонации, проинтегрированному по такому интервалу (например, IKO_1 интервала 465, IKO_2 интервала 475). Наличие ПВВЧ можно определить путем интегрирования интенсивности выходного сигнала по каждому интервалу детонации и каждому интервалу преждевременного воспламенения за несколько рабочих циклов двигателя. А именно, можно интегрировать выходной сигнал датчика детонации по интервалу детонации за несколько рабочих циклов двигателя, а также можно интегрировать выходной сигнал датчика детонации по интервалу преждевременного воспламенения множества рабочих циклов двигателя. В примере интервалов 465 и 475 ПВВЧ можно определять путем объединения 1КО_1 и IKO_2 для определения интенсивности проинтегрированного выходного сигнала.
Как будет подробнее раскрыто на примере ФИГ. 6, ПВВЧ можно выявить, если проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации за несколько рабочих циклов двигателя возрастает до уровня выше порогового выходного сигнала с последующим ростом проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервалах преждевременного воспламенения за несколько рабочих циклов двигателя. Таким образом, интенсивность выходного сигнала в интервалах детонации изначально может быть выше (например, в более ранних рабочих циклах двигателя) и может падать в более поздних рабочих циклах двигателя, тогда как интенсивности выходного сигнала в интервалах преждевременного воспламенения может сначала (например, в более ранних рабочих циклах двигателя) быть ниже, а затем возрастать в более поздних рабочих циклах двигателя.
В дополнение к определению интенсивности выходного сигнала в том или ином интервале путем интегрирования выходного сигнала датчика детонации по этому интервалу, контроллер также может определять пиковые значения в этом интервале. Пиковое значение может отражать максимальную интенсивность или максимальную амплитуду. Пиковые значения, в контексте настоящего описания, представляют собой высоту пика (относительно опорного уровня выходного сигнала датчика детонации) выходного сигнала датчика детонации. Например, в интервале 465 пик 424 имеет пиковое значение РК_1, а пик 426 имеет пиковое значение РК_2. Кроме того, пик 426 имеет более высокое (например, наивысшее) пиковое значение, чем другие пики в интервале 465. Аналогичным образом, контроллер может определять пиковые значения в интервале 475. Например, пик 434 в интервале 475 имеет пиковое значение РК_3, а пик 438 имеет пиковое значение РК_4. Как показано, пик 438 имеет более высокое пиковое значение, чем пик 434 в интервале 475. Кроме того, пик 438 имеет более высокое (например, наивысшее) пиковое значение, чем другие пики в интервале 475. В одном примере пиковое значение интервала может представлять собой высоту самого высокого пика кривой выходного сигнала датчика детонации. Например, пиковым значением интервала 465 может быть РК_2, а пиковым значением интервала 475 может быть РК_4. В другом примере пиковое значение интервала может представлять собой среднее значение всех высот всех пиков кривой выходного сигнала датчика детонации. Пиковые значения для интервалов 465 и 475 можно оценивать и другими способами без отступления от объема настоящего изобретения. Устанавливать наличие ПВВЧ также можно на основании пикового значения выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. В частности, ПВВЧ может иметь место, когда пиковые значения в интервалах детонации снижаются за множество рабочих циклов двигателя с одновременным ростом пиковых значений в интервалах преждевременного воспламенения.
Вернемся к ФИГ. 4: вторая схема 430 на ФИГ. 4 изображает второй пример интервала 406 преждевременного воспламенения, перекрывающийся со вторым примером интервала 408 детонации. При этом интервал 406 преждевременного воспламенения начинается до события искрового зажигания (до ВМТ) в цилиндре и завершается во время последующего рабочего такта, а интервал 408 детонации начинается после события искрового зажигания (после ВМТ) в цилиндре и завершается во время указанного рабочего такта после завершения интервала преждевременного воспламенения. Иначе говоря, интервал преждевременного воспламенения завершается только после начала интервала детонации. То есть интервал 408 детонации по меньшей мере частично перекрывается с интервалом 406 преждевременного воспламенения.
В одном примере, при оценке на наличие детонации и ПВНЧ в перекрывающихся интервалах, контроллер может сначала сравнить выходной сигнал датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения с тем или иным порогом преждевременного воспламенения. Если выходной сигнал превышает порог преждевременного воспламенения, и частота вращения двигателя ниже порога (например, пороговой частоты), можно установить, что имеет место ПВНЧ, и отрегулировать подачу топлива в двигатель, расход воздуха и момент зажигания. Если выходной сигнал в интервале преждевременного воспламенения не превышает порог преждевременного воспламенения, выходной сигнал датчика детонации в интервале детонации можно сравнить с порогом детонации. Если выходной сигнал превышает порог детонации, можно установить, что имеет место детонация, и отрегулировать момент зажигания.
Для определения наличия ПВВЧ, при получении выходного сигнала датчика детонации для перекрывающихся интервалов, контроллер может дополнительно или необязательно поделить по меньшей мере интервал преждевременного воспламенения на множество сегментов, как показано на третьей схеме 450. Кроме того, можно сравнить выходной сигнал датчика детонации в каждом сегменте множества. Третья схема 450 содержит интервал 406 преждевременного воспламенения и интервал 408 детонации второй схемы 430. При этом интервал 406 преждевременного воспламенения поделен на три сегмента: первый сегмент 412, второй сегмент 414 и третий сегмент 416. Следует отметить, что интервал преждевременного воспламенения можно поделить на количество сегментов, которое больше или меньше трех, без отступления от объема настоящего изобретения. То есть эти три сегмента интервала 406 преждевременного воспламенения являются не более чем примером. Количество сегментов, на которые делят интервал преждевременного воспламенения, может зависеть от величины перекрытия интервалов детонации и преждевременного воспламенения. Например, интервал преждевременного воспламенения можно поделить на большее количество сегментов при большей степени перекрытия интервалов детонации и преждевременного воспламенения. Или же, при меньшей степени перекрытия интервалов детонации и преждевременного воспламенения, интервал преждевременного воспламенения можно поделить на меньшее количество сегментов. В другом примере количество сегментов, на которые делят интервал преждевременного воспламенения, также может зависеть от параметров работы двигателя, в том числе частоты вращения двигателя, нагрузки, момента зажигания и т.п. В еще одном примере количество сегментов, на которое делят интервал преждевременного воспламенения, может зависеть от сферы применения (например, типа двигателя).
В некоторых примерах на множество сегментов можно поделить интервал детонации, а не интервал преждевременного воспламенения. В еще одном примере, в зависимости от степени взаимного перекрытия интервалов, на сегменты можно поделить и интервал детонации, и интервал преждевременного воспламенения.
Обратимся к ФИГ. 5В, схематически изображающей примеры выходного сигнала датчика детонации в двух сегментированных интервалах преждевременного воспламенения на схеме 550. Например, интервалы 515 и 545 преждевременного воспламенения могут перекрываться с соответствующими интервалами детонации (не показаны) в рабочем цикле двигателя 'р' и рабочем цикле двигателя 'р+1' соответственно. А именно, интервал 515 преждевременного воспламенения может по меньшей мере частично перекрываться с интервалом детонации в рабочем цикле двигателя 'р', а интервал 545 преждевременного воспламенения может по меньшей мере частично перекрываться с интервалом детонации в рабочем цикле двигателя 'р+1'. Соответственно, интервалы преждевременного воспламенения можно поделить на сегменты для определения наличия ПВВЧ.
Сегментированные интервалы 515 и 545 преждевременного воспламенения могут содержать выходной сигнал датчика детонации для одного и того же цилиндра за два последовательных рабочих цикла двигателя: рабочий цикл двигателя 'р' и рабочий цикл двигателя 'р+1'. Или же эти два рабочих цикла двигателя на схеме 550 могут не следовать один за другим, а быть отделены друг от друга по меньшей мере одним рабочим циклом двигателя. Тем не менее, рабочий цикл двигателя 'р+1' может следовать за рабочим циклом двигателя 'р', а интервал 545 может следовать за интервалом 515.
Интервал 515 преждевременного воспламенения рабочего цикла двигателя 'р' можно поделить на три сегмента: первый сегмент 501, второй сегмент 503 и третий сегмент 505. Кроме того, интервал 515 преждевременного воспламенения содержит выходной сигнал датчика детонации в виде кривой 529, при этом на каждый из трех сегментов приходится та или иная часть кривой 529. Аналогичным образом, интервал 545 преждевременного воспламенения рабочего цикла двигателя 'р+1' также можно поделить на такие же три сегмента: первый сегмент 501, второй сегмент 503 и третий сегмент 505. Кроме того, выходной сигнал датчика детонации в интервале 545 преждевременного воспламенения можно схематически представить в виде кривой 539. На каждый из сегментов интервала 545 преждевременного воспламенения приходится часть кривой 539. Следует отметить, что первый сегмент 501 может иметь место раньше в рабочем цикле двигателя, чем третий сегмент 505 в этом рабочем цикле двигателя. Иначе говоря, третий сегмент 505 имеет место позднее, чем первый сегмент 501, в одном и том же рабочем цикле двигателя. Поэтому первый сегмент 501 можно обозначить как «более ранний сегмент», а третий сегмент 505 - как «более поздний сегмент».
Для определения наличия ПВВЧ с помощью перекрывающихся интервалов детонации и преждевременного воспламенения, можно сравнить выходной сигнал датчика детонации в сегментах интервала преждевременного воспламенения. В одном примере способа интенсивность выходного сигнала в каждом сегменте можно оценить путем интегрирования выходного сигнала датчика детонации в пределах каждого сегмента. Интенсивность выходного сигнала для первого сегмента 501 интервала 515 преждевременного воспламенения (IKO_Seg1) представляет зона 523 (наклонные линии). Аналогичным образом, проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации для второго сегмента 503 интервала 515 преждевременного воспламенения (IKO_Seg2) представляет зона 525 (горизонтальные линии), а проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации для третьего сегмента 505 интервала 515 преждевременного воспламенения (IKO_Seg3) представляет зона 527 (косые штриховые линии). В интервале 545 преждевременного воспламенения интенсивность выходного сигнала для первого сегмента 501 (IKO_Seg4) представляет зона 533 (наклонные линии). Аналогичным образом, интенсивность выходного сигнала для второго сегмента 503 интервала 545 преждевременного воспламенения (IKO_Seg5) представляет зона 535 (горизонтальные линии), а проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации для третьего сегмента 505 интервала 545 преждевременного воспламенения (IKO_Seg6) представляет зона 537 (косые штриховые линии).
Согласно схеме 550, в рабочем цикле двигателя 'р', имеющем место раньше, чем рабочий цикл двигателя 'р+1', интенсивность выходного сигнала в третьем сегменте 507 (IKO_Seg3) интервала 515 преждевременного воспламенения может быть выше, чем интенсивность выходного сигнала во втором сегменте 503 (IKO_Seg2) и первом сегменте 501 (IKO_Seg1). Кроме того, проинтегрированный выходной сигнал датчика в первом сегменте 501 интервала 515 преждевременного воспламенения может быть ниже, чем во втором сегменте 503. А именно, зона 527 в более позднем сегменте (например, третьем сегменте 505) интервала 515 преждевременного воспламенения может быть выше, чем соответствующая зона в более ранних сегментах интервала 515 преждевременного воспламенения. Иначе говоря, интенсивность выходного сигнала в этом более позднем сегменте может быть выше, чем в более раннем сегменте во время одного из ранних рабочих циклов двигателя.
Кроме того, в последующем рабочем цикле двигателя 'р+1' проинтегрированный выходной сигнал датчика в третьем сегменте 505 (IKO_Seg6) интервала 545 преждевременного воспламенения, представленный зоной 537, может снизиться по сравнению с проинтегрированным выходным сигналом датчика в третьем сегменте 505 (IKO_Seg3) в интервале 515 преждевременного воспламенения. При этом проинтегрированный выходной сигнал датчика в первом сегменте 501 интервала 545 преждевременного воспламенения (IKO_Seg4) может быть выше, чем проинтегрированный выходной сигнал датчика в первом сегменте 501 интервала 515 преждевременного воспламенения (IKO_Seg1) и проинтегрированный выходной сигнал датчика в третьем сегменте 505 (IKO_Seg6) интервала 545 преждевременного воспламенения, представленный зоной 537.
Как указано выше, как правило, ПВВЧ можно выявить по началу сгорания в более ранние моменты (или перемещению начала сгорания к более ранним моментам) рабочего цикла двигателя, чем в предшествующих рабочих циклах двигателя. В примере сегментированных интервалов 515 и 545 преждевременного воспламенения ПВВЧ можно выявить, если интенсивность выходного сигнала в более поздних сегментах (например, третьем сегменте 505) выше интенсивности выходного сигнала в более ранних сегментах в начальных рабочих циклах двигателя (например, рабочем цикле двигателя 'р') с последующим ростом интенсивности выходного сигнала в более поздних сегментах и ростом интенсивности выходного сигнала в более ранних сегментах в последующих рабочих циклах двигателя (например, рабочем цикле двигателя "р+1').
Несмотря на то, что в интервалах 515 и 545 преждевременного воспламенения переход событий сгорания из более поздних третьих сегментов в более ранние первые сегменты для удобства показан за два рабочих цикла двигателя, при этом переход событий сгорания из более поздних сегментов в более ранние сегментах на практике может происходить за большее число рабочих циклов двигателя.
Например, интенсивность выходного сигнала может изначально быть выше в более поздних третьих сегментах. Затем может иметь место постепенный рост интенсивности выходного сигнала в средних вторых сегментах за множество рабочих циклов двигателя с одновременным началом падения интенсивности выходного сигнала в более поздних третьих сегментах. В течение всего этого времени интенсивность выходного сигнала в более ранних первых сегментах может быть ниже, чем в средних и более поздних сегментах. С ростом числа рабочих циклов двигателя, интенсивность выходного сигнала в более ранних первых сегментах может непрерывно расти, а интенсивности выходного сигнала в средних вторых сегментах и более поздних третьих сегментах непрерывно падать. Таким образом, интенсивность выходного сигнала датчика детонации может постепенно перемещаться (в данном случае, смещаться в сторону опережения) из более поздних сегментов интервала в более ранние сегменты интервала за определенный период (в настоящем описании исчисляемый в рабочих циклах двигателя). Можно установить взаимосвязь указанного постепенного смещения начала сгорания и наличия ПВВЧ.
В другом примере пиковые значения сегментов в интервалах преждевременного воспламенения можно сравнить для выявления ПВВЧ. Как раскрыто выше, пиковое значение может быть представлено высотой пика в примере сигнала датчика детонации. Кривая 529 в интервале 515 преждевременного воспламенения может содержать множество пиков и впадин, как показано на фигуре. В качестве примера, выходной сигнал датчика детонации в интервале 515 преждевременного воспламенения в рабочем цикле двигателя 'р' содержит пики 522 и 524 в первом сегменте 501, пик 526 во втором сегменте 503 и пики 528, 530 и 532 в третьем сегменте 505 (помимо других, непронумерованных, пиков). Третий сегмент 505 интервала 515 преждевременного воспламенения содержит пик 532 с пиковым значением РК_8, при этом пик 530 имеет пиковое значение РК_7. При этом второй сегмент 503 интервала 515 преждевременного воспламенения в том же рабочем цикле двигателя 'р' содержит пик 526 с пиковым значением РК_6, причем пик 524 в первом сегменте 501 интервала 515 преждевременного воспламенения имеет пиковое значение РК_5. Как показано на фигуре, пиковые значения в более раннем первом сегменте ниже, чем в среднем втором сегменте и более поздних третьих сегментах. Кроме того, пик 532 в третьем, более позднем сегменте, имеет более высокое (например, наивысшее) пиковое значение, чем другие пики в интервале 515. Таким образом, пиковые значения в более позднем третьем сегменте 505 могут быть выше, чем в среднем втором сегменте 503 и более раннем первом сегменте 501 в более раннем рабочем цикле двигателя, например, рабочем цикле двигателя 'р'.
Интервал 545 преждевременного воспламенения, имеющий место в рабочем цикле двигателя позже рабочего цикла двигателя 'р', содержит пример выходного сигнала датчика детонации в виде кривой 539. Как и кривая 529, кривая 539 может содержать множество пиков и впадин, как показано на фигуре. В качестве примера, выходной сигнал датчика детонации в интервале 545 преждевременного воспламенения в рабочем цикле двигателя 'р+1' содержит пики 534 и 536 в первом сегменте 501, пик 538 во втором сегменте 503 и пик 542 в третьем сегменте 505, а также другие пики без номеров. Как показано в интервале 545 преждевременного воспламенения, пиковым значением пика 542 в третьем сегменте 505 является РК_10, которое значительно ниже пикового значения РК_8 пика 532 в третьем сегменте 505 интервала 515 преждевременного воспламенения. Иначе говоря, пиковые значения в этих более поздних сегментах снизились за несколько рабочих циклов двигателя. При этом пиковым значением в первом сегменте 501 интервала 545 преждевременного воспламенения (например, пика 536) является РК_9, которое значительно выше пикового значения РК_10 и пикового значения РК_5 в первом сегменте 501 интервала 515 преждевременного воспламенения. То есть пиковые значения в более ранних первых сегментах возрастают за несколько рабочих циклов двигателя. Так как рабочий цикл двигателя 'р+1' следует за рабочим циклом двигателя 'р', ПВВЧ можно выявить на основании падения пиковых значений в более позднем третьем сегменте с одновременным ростом пиковых значений в более ранних первых сегментах за несколько рабочих циклов двигателя. Таким образом, пиковые значения выходного сигнала датчика детонации могут постепенно перемещаться (в данном случае, смещаться в сторону опережения) из более поздних сегментов интервала в более ранние сегменты интервала за определенный период (в настоящем описании исчисляемый в рабочих циклах двигателя). Можно установить взаимосвязь указанного постепенного смещения начала сгорания и наличия ПВВЧ.
Так можно выявлять ПВВЧ с помощью перекрывающихся интервалов преждевременного воспламенения и детонации. Несмотря на то, что раскрытые выше примеры иллюстрируют деление на сегменты только интервалов преждевременного воспламенения, в других примерах, дополнительно или взамен, можно поделить на сегменты интервал детонации. В другом примере можно поделить на сегменты только один из интервалов - детонации или преждевременного воспламенения - в случае их перекрытия. Количество сегментов, на которое делят интервал детонации, может зависеть от степени взаимного перекрытия интервалов детонации и преждевременного воспламенения, при этом количество сегментов тем больше, чем больше степень перекрытия. Как и при сравнении сегментов в интервалах преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя, можно сравнивать выходной сигнал датчика детонации в сегментах интервала детонации за несколько рабочих циклов двигателя. Можно выявить ПВВЧ на основании того, что интенсивности выходного сигнала в более поздних сегментах сначала выше, чем интенсивности выходного сигнала в более ранних сегментах, а затем происходит падение интенсивностей выходного сигнала в более поздних сегментах по мере роста количества рабочих циклов двигателя. При этом интенсивность выходного сигнала в более ранних интервалах также может возрастать по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя. Иначе говоря, ПВВЧ можно выявить путем отслеживания перемещения начала сгорания из более поздних сегментов в более ранние сегменты за несколько рабочих циклов двигателя.
Обратимся к ФИГ. 2, изображающей пример алгоритма 200, иллюстрирующего процесс выявления различных событий аномального сгорания, например, детонации, ПВНЧ и ПВВЧ. А именно, по частоте вращения двигателя и выходному сигналу датчика детонации, например, датчика 90 детонации на ФИГ. 1, в том или ином интервале детонации и в том или ином интервале преждевременного воспламенения можно отличать друг от друга детонацию, ПВНЧ и ПВВЧ. Алгоритм 200 будет раскрыт для системы двигателя на ФИГ. 1, однако следует понимать, что схожие алгоритмы можно использовать для других систем без отступления от объема настоящего изобретения. Команды для осуществления алгоритма 200 согласно настоящему описанию может выполнять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше в описании ФИГ. 1. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя, например, исполнительные устройства на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя и подавления событий аномального сгорания, в соответствии с раскрытыми ниже алгоритмами.
На шаге 201 алгоритм 200 оценивает и (или) измеряет текущие параметры работы двигателя. В число параметров работы двигателя могут входить частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, потребность в крутящем моменте, воздушно-топливное отношение, абсолютное давление воздуха в коллекторе (ДВК), массовый расход воздуха, температура двигателя и т.п.Например, частоту вращения двигателя можно оценивать по выходному сигналу датчика ускорения коленчатого вала, например, датчика 120 на эффекте Холла на ФИГ. 1. На следующем шаге 202 алгоритм 200 проверяет, имеют ли место условия для выявления преждевременного воспламенения. В одном примере можно установить наличие условий для выявления преждевременного воспламенения, если нагрузка двигателя выше пороговой. События преждевременного воспламенения не могут происходить, когда двигатель работает с нагрузкой ниже пороговой. Кроме того, события аномального сгорания при пониженных нагрузках двигателя могут происходить из-за детонации. Поэтому, если на шаге 202 условия для выявления преждевременного воспламенения отсутствуют, алгоритм 200 переходит на шаг 203 для проверки наличия детонации. Выходной сигнал датчика детонации в том или ином интервале детонации можно проанализировать и сравнить с первым порогом для выявления наличия детонация. Контроллер также может установить, что события аномального сгорания, при их наличии, происходят не из-за преждевременного воспламенения. После этого выполнение алгоритма 200 можно завершить.
Таким образом, аномальные события при пониженных нагрузках двигателя (например, ниже пороговой) могут быть связаны с детонацией, а не с преждевременным воспламенением.
Однако если на шаге 202 будет установлено наличие условий для выявления преждевременного воспламенения (например, нагрузка двигателя превышает пороговую), алгоритм 200 переходит на шаг 204. Когда нагрузка двигателя превышает пороговую, причиной событий аномального сгорания может быть детонация, или ПВНЧ, или ПВВЧ. На шаге 204 алгоритм 200 проверят, превышает ли частота вращения двигателя какое-либо пороговое значение (например, пороговую частоту). В одном примере пороговое значение может составлять 4000 об./мин. В другом примере пороговое значение может составлять 4500 об./мин. Если частота вращения двигателя ниже пороговой, события аномального сгорания в двигателе можно отнести за счет ПВНЧ и (или) детонации. В дополнение к определению того, превышает ли текущая частота вращения двигателя пороговую или нет, алгоритм 200 также использует выходной сигнал датчика детонации для идентификации ПВНЧ, детонации и ПВВЧ.
Если на шаге 204 будет установлено, что частота вращения двигателя ниже пороговой, алгоритм 200 переходит на шаг 206 для получения выходного сигнала датчика детонации для интервала преждевременного воспламенения и интервала детонации. Кроме того, выходной сигнал датчика детонации можно получать для каждого цилиндра двигателя в одном и том же рабочем цикле двигателя. Как указано выше, интервал преждевременного воспламенения может иметь место в более ранний момент одного и того же рабочего цикла того или иного цилиндра, чем интервал детонации. Кроме того, любые выходной сигнал, сформированный датчиком детонации вне определенных интервалов (например, интервала преждевременного воспламенения, интервала детонации) можно игнорировать.
На следующем шаге 208 выходной сигнал датчика детонации для того или иного интервала детонации сравнивают с первым порогом Threshold_KN. А именно, алгоритм 200 проверяет, превышает ли выходной сигнал датчика детонации для данного интервала детонации первый порог. Например, в основе первого порога может лежать вероятность детонации в цилиндре. Выходной сигнал датчика детонации, сформированный в интервале детонации, можно обрабатывать разными способами, например, усиливать, фильтровать по полосе, выпрямлять и интегрировать. В одном примере интенсивность выходного сигнала для интервала детонации можно определять, как раскрыто выше на примере ФИГ. 5А, путем агрегирования выходного сигнала датчика детонации в интервале детонации. Полученную интенсивность выходного сигнала в интервале детонации (или интенсивность детонации) можно сравнить с первым порогом. В другом примере можно определить частотность выходного сигнала датчика детонации и сравнить ее с первым порогом. В еще одном примере выявлять наличие детонации можно по амплитуде выходного сигнала датчика.
Если будет установлено, что выходной сигнал датчика детонации превышает первый порог, алгоритм 200 переходит на шаг 210 для выявления детонации. Дополнительно можно увеличить на единицу показание счетчика детонаций для отслеживания количества событий детонации (например, числа детонаций), произошедших за текущий ездовой цикл. Число детонаций можно сохранять в памяти с разбивкой по цилиндрам, включая число детонаций для каждого цилиндра за ездовой цикл, а также число детонаций в двигателе за ездовой цикл.
Кроме того, на шаге 212 принимают меры подавления детонации. С детонацией можно бороться путем сдвига момента зажигания и (или) запуска потока рециркуляции отработавших газов (РОГ). Соответственно, если будет установлено наличие детонации, на шаге 214 момент зажигания сдвигают в сторону запаздывания. Например, контроллер может обратиться к табулированной зависимости, сохраненной как зависимость выходного сигнала датчика детонации от частоты вращения двигателя, для определения необходимой величины сдвига момента зажигания в сторону запаздывания. Дополнительно или взамен, на шаге 214 запускают поток РОГ. При этом на электромеханический привод, соединенный с клапаном РОГ, может поступить сигнал от контроллера на открытие клапана РОГ (например, из закрытого положения) и запустить поток РОГ. Если рециркуляция отработавших газов в двигатель уже происходит, на шаге 214 можно увеличить расход РОГ. Например, можно увеличить степень открытия клапана РОГ для увеличения расхода РОГ. При этом увеличение расхода РОГ можно регулировать с учетом необходимости поддержания стабильности горения. Например, поток РОГ можно не увеличивать, если происходит событие отпускания педали для снижения нагрузок. В одном примере поток РОГ представляет собой охлажденный поток РОГ низкого давления. В другом примере поток РОГ представляет собой охлажденный поток РОГ высокого давления, либо комбинированный поток РОГ НД и РОГ ВД. Затем выполнение алгоритма 200 завершают.
Величины сдвига момента зажигания в сторону запаздывания или увеличения расхода РОГ, применяемые, если будет установлено наличие детонации, можно регулировать в зависимости от числа детонаций. Например, чем больше число детонаций (в цилиндре или в двигателе) (например, если оно превышает пороговое), тем большую степень сдвига момента зажигания в сторону запаздывания можно применить, и (или) тем больше может быть величина увеличения расхода РОГ, для снижения вероятности дальнейших событий детонации в неисправном цилиндре. Величину сдвига момента зажигания в сторону запаздывания также можно регулировать в зависимости от величины запускаемого потока РОГ. Например, величина сдвига момента зажигания в сторону запаздывания может быть меньше, если запускают РОГ НД в некотором количестве. Следует понимать, что сдвиг момента зажигания в сторону запаздывания может представлять собой начальную (например, первую) меру реагирования на детонацию. Сдвиг момента зажигания в сторону запаздывания может оказывать более непосредственное подавляющее воздействие на детонацию. Запуск потока РОГ или увеличение его расхода может быть следующей мерой после сдвига момента зажигания в сторону запаздывания, поскольку подавляющее воздействие потока РОГ на детонацию может быть не таким быстрым.
Если на шаге 208 будет установлено, выходной сигнал датчика детонации в данном интервале детонации не превышает первый порог, алгоритм 200 переходит на шаг 216 для проверки того, превышает ли выходной сигнал датчика детонации в том или ином интервале преждевременного воспламенения второй порог Threshold_PI. Второй порог Threshold_PI может быть выше, чем первый порог Threshold_KN. Выходной сигнал датчика детонации, сформированный в данном интервале преждевременного воспламенения, можно обрабатывать разными способами. Например, сигналы датчика детонации, сформированные в интервале преждевременного воспламенения, можно усиливать, выпрямлять, фильтровать по полосе, интегрировать и т.п. В одном примере, как и на шаге 208, интенсивность выходного сигнала для интервала преждевременного воспламенения (также именуемую «интенсивность преждевременного воспламенения») можно определить путем агрегирования выходного сигнала датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения и сравнить со вторым порогом. В другом примере частотность сигналов датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения можно определять путем обработки. Указанную частотность можно сравнить со вторым порогом Threshold_PI. Частотность в контексте настоящего описания означает количество повторяющихся событий или количество повторяющихся пикового значения выходного сигнала датчика детонации. В еще одном примере можно определить среднюю амплитуду выходного сигнала датчика в интервале преждевременного воспламенения и сравнить ее со вторым порогом.
Если выходной сигнал датчика детонации в данном интервале преждевременного воспламенения превышает Threshold_PI, алгоритм 200 следует на шаг 218, где выявляет ПВНЧ. Кроме того, можно увеличить на единицу показание счетчика ПВНЧ для отслеживания событий ПВНЧ (числа преждевременных воспламенений при низкой частоте вращения), произошедших за текущий ездовой цикл. От числа преждевременных воспламенений может зависеть интенсивность применяемых мер подавления преждевременного воспламенения. Например, чем больше число преждевременных воспламенений при низкой частоте вращения (или если оно превышает пороговое число), тем интенсивнее может быть применяемая мера подавления.
На следующем шаге 220 применяют меры подавления ПВНЧ. Примерами мер подавления могут служить обогащение смеси в неисправном цилиндре, ограничение нагрузки двигателя путем сокращения расхода воздуха в двигатель и т.п. Например, при устранении ПВНЧ в неисправном цилиндре, степень обогащения смеси, подаваемой в неисправный цилиндр, может зависеть от числа преждевременных воспламенений. В другом примере от числа преждевременных воспламенений может зависеть величина уменьшения нагрузки двигателя, при этом от величины уменьшения нагрузки зависит степень закрытия впускного дросселя. Величину обогащения или уменьшения нагрузки, применяемых, если выявлено ПВНЧ, можно регулировать в зависимости от числа ПВНЧ. Например, чем больше число ПВНЧ (в цилиндре или двигателе) (например, если оно превышает пороговое), тем больше может быть степень обогащения, и (или) можно обогатить смесь в еще одном или нескольких цилиндрах в дополнение к неисправному от ПВНЧ цилиндру. Аналогичным образом, величину уменьшения нагрузки двигателя можно увеличить, сократив расход всасываемого воздуха на большую величину (например, переместив впускной дроссель еще ближе к закрытому положению). Нагрузку двигателя также можно ограничить, снизив уровни наддува, например, изменив положения регулятора давление наддува или обводного клапана компрессора. Меры подавления ПВНЧ будут подробнее раскрыты на ФИГ. 3. Если выходной сигнал датчика детонации в данном интервале преждевременного воспламенения ниже второго порога Threshold_PI, алгоритм 200 переходит на шаг 222 для установления того, что двигатель работает без ПВНЧ и детонации. Затем выполнение алгоритма 200 завершают.
Таким образом, когда имеют место условия для выявления преждевременного воспламенения (например, нагрузка двигателя превышает пороговую), и частота вращения двигателя ниже пороговой, алгоритм 200 различает детонацию и ПВНЧ (206-222).
Если на шаге 204 будет установлено, что частота вращения двигателя выше пороговой, алгоритм 200 следует на шаг 224 для получения выходного сигнала, сформированного датчиком детонации в том или ином интервале детонации за первое количество рабочих циклов двигателя и в том или ином интервале преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя.
В одном примере первое количество рабочих циклов двигателя может быть тем же, что и второе. Кроме того, первое количество рабочих циклов двигателя и второе количество рабочих циклов двигателя могут представлять собой общую группу рабочих циклов двигателя. Иначе говоря, выходной сигнал датчика детонации можно получать для интервалов детонации и интервалов преждевременного воспламенения одних и тех же рабочих циклов двигателя. В другом примере первое количество рабочих циклов двигателя может отличаться от второго. В еще одном примере часть первого количества рабочих циклов двигателя может также относиться ко второму количеству рабочих циклов двигателя (то есть они могут частично перекрываться).
В одном примере за один рабочий цикл двигателя могут происходить два оборота коленчатого вала двигателя. При этом один рабочий цикл двигателя может быть эквивалентен одному рабочему циклу цилиндра для одноцилиндрового двигателя. А именно, рабочий цикл двигателя включает в себя поворот коленчатого вала на 720 градусов. За время поворота коленчатого вала на 720 градусов в одном цилиндре двигателя может произойти один рабочий цикл цилиндра, состоящий из четырех тактов: такта впуска, такта сжатия, рабочего такта и такта выпуска. Кроме того, за время поворота коленчатого вала на те же 720 градусов во всех цилиндрах двигателя могут совершиться все четыре такта. В другом примере за рабочий цикл двигателя может произойти один оборот коленчатого вала двигателя. При этом в одном цилиндре двигателя могут произойти два такта в пределах рабочего цикла двигателя (например, за время поворота коленчатого вала на 360 градусов).
На следующем шаге 226 для каждого цилиндра интегрируют выходной сигнал от датчика в интервале детонации по первому количеству рабочих циклов двигателя, а выходной сигнал датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения интегрируют по второму количеству рабочих циклов двигателя. А именно, интенсивности выходного сигнала в интервалах детонации для каждого цилиндра можно интегрировать для первого количества рабочих циклов двигателя. Аналогичным образом, интенсивности выходного сигнала в интервалах преждевременного воспламенения для каждого цилиндра можно интегрировать для второго количества рабочих циклов двигателя. Как раскрыто выше на примере ФИГ. 5А и 5В, интенсивность выходного сигнала интервала можно определить путем интегрирования выходного сигнала датчика детонации в этом интервале. Кроме того, можно отслеживать пиковые значения выходного сигнала датчика детонации в каждом интервале. А именно, можно анализировать пиковые значения выходного сигнала датчика в каждом интервале детонации за первое количество рабочих циклов двигателя. Схожим образом, можно оценивать пиковые значения выходного сигнала датчика детонации в каждом интервале преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя. Как раскрыто выше на примере ФИГ. 5А и 5В, пиковые значения выходного сигнала датчика детонации могут представлять собой высоту пиков кривой выходного сигнала датчика детонации в том или ином интервале. Кроме того, пиковое значение в том или ином интервале может представлять собой самое высокое (например, максимальное) пиковое значение в данном интервале.
На шаге 228 наличие ПВВЧ выявляют на основании проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации и (или) пиковых значений в интервалах за множество рабочих циклов двигателя. Например, можно анализировать проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации (иначе говоря, проинтегрированные интенсивности выходного сигнала) для интервалов детонации за первое количество рабочих циклов двигателя. Аналогичным образом, можно отслеживать проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации для интервалов преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя. А именно, проинтегрированные интенсивности выходного сигнала для интервалов детонации за первое количество циклов можно сравнить с третьим порогом, а проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации для интервалов преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя можно сравнить с четвертым порогом. Четвертый порог может быть выше, чем третий порог. Кроме того, пиковые значения в интервалах детонации можно сравнивать друг с другом, а также с пиковыми значениями интервалов преждевременного воспламенения за первое и второе количество рабочих циклов двигателя. Процесс идентификации ПВВЧ будет подробнее раскрыт ниже на примерах ФИГ. 6 и 7. Как раскрыто выше на примерах ФИГ. 5А и 5В, вышеуказанные сравнения проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации и пиковых значений можно выполнять как для перекрывающихся, так и для неперекрывающихся интервалов детонации и преждевременного воспламенения.
На следующем шаге 230, если будет выявлено наличие ПВВЧ, принимают различные меры подавления, как будет раскрыто в алгоритме 300 на ФИГ. 3. Например, ПВВЧ можно подавлять, по меньшей мере, частично, выборочно отключая подачу топлива в неисправный цилиндр. Кроме того, можно ограничить нагрузку двигателя. Затем выполнение алгоритма 200 завершают. Таким образом, когда имеют место условия для выявления преждевременного воспламенения (например, нагрузка двигателя выше пороговой), и частота вращения двигателя выше пороговой, алгоритм 200 может отнести события аномального сгорания (а именно, смещение начала событий сгорания от более поздних моментов к более ранним моментам в рабочем цикле двигателя) за счет ПВВЧ. А именно, по результатам сравнения частоты вращения двигателя с пороговой можно отличить ПВВЧ от ПВНЧ (и детонации при низкой частоте вращения).
Таким образом, контроллер выполнен с возможностью различать события аномального сгорания из-за ПВВЧ, ПВНЧ и детонации. Наличие детонации и ПВНЧ можно выявлять по комбинации следующих признаков: частота вращения двигателя ниже пороговой, нагрузка двигателя выше пороговой, и по выходным сигналам датчика, сформированным в отдельном интервале детонации и отдельном интервале преждевременного воспламенения. Например, ПВНЧ и детонацию можно выявить за один рабочий цикл двигателя. Кроме того, можно выявить наличие детонации, сравнив выходной сигнал датчика детонации в интервале детонации с первым, нижним, порогом, а ПВНЧ можно выявить, если выходной сигнал датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения превышает второй, верхний, порог. Напротив, ПВВЧ можно идентифицировать по комбинации следующих признаков: частота вращения двигателя выше пороговой, нагрузка двигателя выше пороговой и по проинтегрированному выходному сигналу датчика из множества интервалов детонации и интервалов преждевременного воспламенения за период нескольких рабочий циклов двигателя. В ответ на выявление этих событий аномального сгорания, можно принять специальные меры, позволяющие быстро устранить эти проблемы. Меры подавления для устранения ПВНЧ в сравнении с мерами для подавления ПВВЧ будут подробно раскрыты на ФИГ. 3.
Обратимся к ФИГ. 6, на которой представлен пример алгоритма 600 для выявления наличия ПВВЧ по выходному сигналу датчика детонации в неперекрывающихся интервалах преждевременного воспламенения и детонации. А именно, ПВВЧ можно выявить путем интегрирования выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения по множеству рабочих циклов двигателя и оценки пиковых значений в интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. Алгоритм 600 будет раскрыт для системы двигателя на ФИГ. 1 и примеров интервалов детонации и преждевременного воспламенения на ФИГ. 4 и 5А, однако следует понимать, что схожие алгоритмы можно использовать для других систем без отступления от объема настоящего изобретения. Команды для осуществления алгоритма 600 согласно настоящему описанию может выполнять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше в описании ФИГ. 1.
Алгоритм 600 иллюстрирует выявление ПВВЧ двумя способами с возможностью параллельного осуществления. Алгоритм 600 можно запустить во время выполнения алгоритма 200 на ФИГ. 2 (например, на шаге 228). Как будет подробно раскрыто ниже, контроллер может быть выполнен с возможностью выявления ПВВЧ по выходному сигналу датчика детонации, проинтегрированному по нескольким интервалам детонации и преждевременного воспламенения (на шагах 602-614), и пиковым значениям выходного сигнала датчика детонации в нескольких интервалах детонации и преждевременного воспламенения (на шагах 616-624) одновременно.
На шаге 602 алгоритм 600 включает в себя получение проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервалах детонации за первое количество рабочих циклов двигателя для того или иного цилиндра. А именно, интенсивность выходного сигнала (например, проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации по тому или иному интервалу за один рабочий цикл двигателя) в интервалах детонации можно интегрировать по первому количеству рабочих циклов двигателя. Так можно определить проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации за первое количество рабочих циклов двигателя IKO_Knk. Следует отметить, что IKO_Knk также можно обозначить термином «интенсивность проинтегрированного выходного сигнала» для детонации. На следующем шаге 604 этот проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации за первое количество рабочих циклов двигателя сравнивают с третьим порогом Thr_3. А именно, на шаге 604 алгоритм 600 проверяет, превышает ли IKO_Knk третий порог. Таким образом, выходной сигнал датчика детонации в интервалах детонации первого количества рабочих циклов двигателя можно интегрировать и сравнивать с третьим порогом.
Если ПВВЧ имеет место, события аномального сгорания повышенной интенсивности (например, амплитуды) могут происходить с повышенной частотностью (например, с большим количеством повторяющихся событий) в интервалах детонации во время более ранних рабочих циклов двигателя. Повышенная интенсивность и повышенная частотность этих событий могут стать причиной роста проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервалах детонации во время первого количества рабочих циклов двигателя до превышения им третьего порога. Если IKO_Knk не превышает третий порог, алгоритм 600 следует на шаг 606 для установления отсутствия ПВВЧ. Затем алгоритм 600 возвращается на шаг 602 для продолжения получения проинтегрированного выходного сигнала датчика для интервалов детонации во время последующих рабочий циклов двигателя.
Если на шаге 604 будет установлено, что IKO_Knk превышает третий порог, алгоритм 600 следует на шаг 608 для получения проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервалах преждевременного воспламенения для данного цилиндра за второе количество рабочих циклов двигателя. ПВВЧ можно выявить по выходному сигналу датчика в интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. Соответственно, определив, что проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации за первое количество рабочих циклов двигателя превышает третий порог, на шаге 608 контроллер также получает проинтегрированный выходной сигнал датчика для интервалов преждевременного воспламенения (IKO_Р1) за множество рабочих циклов двигателя (например, второе количество рабочих циклов двигателя). А именно, интенсивность выходного сигнала в интервалах преждевременного воспламенения можно интегрировать по второму количеству рабочих циклов двигателя для формирования IKO_Р1, также именуемого «интенсивность проинтегрированного выходного сигнала для преждевременного воспламенения». Следует отметить, что выходной сигнал датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения можно интегрировать по второму количеству рабочих циклов двигателя только после того, как проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации за первое количество рабочих циклов двигателя превысит третий порог.
На следующем шаге 610 алгоритм 600 проверяет, превышает ли проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя четвертый порог Thr_4. Если ПВВЧ имеет место, события аномального сгорания, сначала происходящие в интервалах детонации во время более ранних рабочих циклов двигателя, могут постепенно переходить в интервалы преждевременного воспламенения во время более поздних рабочих циклов двигателя. То есть могут возрасти интенсивность и частотность событий аномального сгорания в интервалах преждевременного воспламенения во время более поздних рабочих циклов двигателя. В связи с ростом интенсивности и частотности событий аномального сгорания в интервалах преждевременного воспламенения, проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения может возрасти за второе количество рабочих циклов двигателя и превысить четвертый порог.
В одном примере четвертый порог (Thr_4) может быть выше, чем третий порог (Thr_3) для проинтегрированного выходного сигнала датчика в интервалах детонации за первое количество рабочих циклов двигателя. Кроме того, четвертый порог для определения ПВВЧ может отличаться от второго порога Threshold_PI для определения ПВНЧ. Аналогичным образом, третий порог Thr_3 может отличаться как от первого порога Threshold_KN для определения детонации, так и от второго порога Threshold_PI для определения ПВНЧ. В другом примере четвертый порог (Thr_4) может равняться третьему порогу Thr_3.
Также следует понимать, что второе количество рабочих циклов двигателя, по которому интегрируют выходной сигнал датчика для интервалов преждевременного воспламенения, может зависеть от конкретного периода после установления того, что IKO_Knk превышает третий порог. ПВВЧ можно выявить только в том случае, если проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения превышает четвертый порог во время второго количества рабочих циклов двигателя.
Если на шаге 610 будет подтверждено, что IKO_PI не превышает четвертый порог, алгоритм 600 следует на шаг 622 для установления отсутствия ПВВЧ. Однако остается вероятность возникновения ПВВЧ, в связи с чем контроллер может продолжить контролировать проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения последующих рабочих циклов двигателя. После этого выполнение алгоритма 600 завершают. Если будет установлено, что IKO_PI превышает четвертый порог, алгоритм 600 следует на шаг 612, на котором можно, при необходимости, проверить, превышает ли сдвиг момента зажигания в сторону запаздывания для данного цилиндра пороговую величину Ts.
Момент зажигания можно изменить в сторону запаздывания для подавления детонации, в случае ее выявления по росту параметров событий аномального сгорания в интервалах детонации. Детонация может происходить при повышенных частотах вращения двигателя с возможностью ее подавления путем сдвига момента зажигания в сторону запаздывания. Вероятность ПВВЧ повышается при увеличении степени сдвига момента зажигания в сторону запаздывания (например, при максимальном уменьшении угла опережения зажигания) с одновременным превышением проинтегрированным выходным сигналом датчика детонации в интервалах детонации третьего порога за первое количество рабочих циклов двигателя и превышением проинтегрированным выходным сигналом датчика в интервалах преждевременного воспламенения четвертого порога за второе количество рабочих циклов двигателя. Иначе говоря, одновременное наличие повышенной интенсивности детонации и сдвига момента зажигания в сторону запаздывания на максимальную величину может указывать на то, что источником воспламенения является уже не искра от свечи зажигания, а другой источник. Соответственно, можно определить, что имеет место ПВВЧ.
Таким образом, если будет установлено, что величина сдвига момента зажигания в сторону запаздывания в данном цилиндре превышает пороговую, алгоритм 600 следует на шаг 614 для установления ПВВЧ. То есть ПВВЧ можно выявить на основании роста проинтегрированного выходного сигнала в интервале преждевременного воспламенения вслед за превышением проинтегрированным выходным сигналом в интервале детонации некоего порога (например, Thr_3) и сдвига момента зажигания в цилиндре на пороговую величину (например, Ts). Или же алгоритм 600 может перейти на шаг 614 непосредственно с шага 610 и выявить ПВВЧ на основании того, что проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя превысил четвертый порог на шаге 610. Контроллер может отреагировать на выявление ПВВЧ, приняв различные корректирующие меры, например те, что раскрыты в описании шага 316 алгоритма 300.
Параллельно вышеуказанным действиям, на шаге 616 алгоритм 600 получает пиковые значения выходного сигнала датчика в каждом интервале детонации (PK_Knk) первого количества рабочих циклов двигателя. Пиковые значения могут, в одном примере, представлять собой величину наивысшего пика (например, высоту пика) кривой выходного сигнала датчика детонации в каждом интервале детонации.
В другом примере пиковое значение может представлять собой среднее значение высот всех пиков кривой выходного сигнала датчика детонации в каждом интервале детонации. Можно сравнить эти пиковые значения для каждого интервала детонации за первое количество рабочих циклов двигателя. На следующем шаге 618 алгоритм 600 получает пиковые значения выходного сигнала датчика в каждом интервале преждевременного воспламенения (PK_PI) второго количества рабочих циклов двигателя. В одном примере пиковые значения могут представлять собой величину наивысшего пика (например, высоту пика) кривой выходного сигнала датчика детонации в каждом интервале преждевременного воспламенения. В другом примере пиковое значение может представлять собой среднее значение высот всех пиков кривой выходного сигнала датчика детонации в каждом интервале преждевременного воспламенения. Можно сравнить пиковые значения для каждого интервала преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя. Кроме того, пиковые значения для интервалов преждевременного воспламенения второго количества рабочих циклов двигателя можно сравнить с пиковыми значениями для интервалов детонации первого количества рабочих циклов двигателя.
На шаге 620 алгоритм 600 проверяет, снизились ли пиковые значения в интервалах детонации за первое количество рабочих циклов двигателя с ростом пиковых значений в интервалах преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя. В одном примере рост пиковых значений в интервалах преждевременного воспламенения может следовать за снижением пиковых значений в интервалах детонации. В другом примере рост пиковых значений в интервалах преждевременного воспламенения может происходить одновременно со снижением пиковых значений в интервалах детонации. Если да, то алгоритм 600 следует на шаг 624 для выявления ПВВЧ. В противном случае, если будет установлено, что пиковые значения в интервалах детонации не снижаются и (или) пиковые значения в интервалах преждевременного воспламенения не растут, алгоритм 600 следует на шаг 622 для установления отсутствия ПВВЧ. Алгоритм 600 может продолжить контролировать выходной сигнал датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения для выявления ПВВЧ.
Помимо получения пикового значения выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя, контроллер также может отслеживать темп изменения выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения. Например, темп изменения выходного сигнала датчика может включать в себя частотность выходного сигнала. Под частотностью в настоящем описании понимают частоту возникновения или количество повторяющихся событий. В другом примере темп изменения может включать в себя амплитуду выходного сигнала. При этом ПВВЧ можно выявить на основании падения частотности и (или) амплитуды выходного сигнала датчика в интервалах детонации за первое количество рабочих циклов двигателя и роста частотности и (или) амплитуды выходного сигнала датчика в интервалах преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя. Например, падение частотности и (или) амплитуды выходного сигнала датчика в интервалах детонации может предшествовать росту частотности и (или) амплитуды выходного сигнала датчика в интервалах преждевременного воспламенения. В другом примере снижение частотности и (или) амплитуды выходного сигнала датчика в интервалах детонации может происходить одновременно с ростом частотности и (или) амплитуды выходного сигнала датчика в интервалах преждевременного воспламенения.
ФИГ. 7 иллюстрирует пример алгоритма 700 для выявления событий ПВВЧ по выходному сигналу датчика детонации в перекрывающихся интервалах детонации и преждевременного воспламенения. А именно, алгоритм предусматривает сравнение и противопоставление выходного сигнала датчика детонации в некоем множестве сегментов интервалов преждевременного воспламенения. Алгоритм 700 будет раскрыт для системы двигателя на ФИГ. 1, а примеры интервалов детонации и преждевременного воспламенения - на ФИГ. 4 и 5В, однако следует понимать, что схожие алгоритмы можно использовать для других систем без отступления от объема настоящего изобретения. Команды для осуществления алгоритма 700 согласно настоящему описанию может выполнять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше в описании ФИГ. 1.
На шаге 702 алгоритма 700 получают выходной сигнал датчика детонации для множества перекрывающихся интервалов детонации и преждевременного воспламенения для того или иного цилиндра. А именно, можно получать выходной сигнал датчика детонации для интервалов детонации и преждевременного воспламенения в третьем количестве рабочих циклов двигателя. В качестве примера, третье количество рабочих циклов двигателя может представлять собой комбинацию первого и второго количеств рабочих циклов двигателя. В другом примере третье количество рабочих циклов двигателя может быть тем же, что и первое или второе количество рабочих циклов двигателя. В еще одном примере третье количество рабочих циклов двигателя может отличаться как от первого, так и от второго количества рабочих циклов двигателя.
На шаге 704 алгоритм 700 делит по меньшей мере указанный интервал преждевременного воспламенения в каждом рабочем цикле двигателя на множество сегментов (как показано на схеме 450 на ФИГ. 4 и раскрыто на примере ФИГ. 5В). Количество сегментов, на которое делят каждый интервал преждевременного воспламенения на шаге 705, зависит от степени взаимного перекрытия интервалов преждевременного воспламенения и детонации в каждом рабочем цикле двигателя. Например, чем больше степень перекрытия, тем на большее количество сегментов можно поделить интервалы преждевременного воспламенения. И наоборот, чем меньше величина взаимного перекрытия интервалов детонации и преждевременного воспламенения, тем на меньшее количество сегментов можно поделить интервал преждевременного воспламенения. Кроме того, количество сегментов, на которые делят интервал преждевременного воспламенения, может меняться в соответствии с ростом количества рабочих циклов двигателя. Указанное множество сегментов, на которые делят интервал преждевременного воспламенения, может дополнительно или необязательно зависеть от таких текущих параметров работы двигателя, как частота вращения двигателя ЧВД (Ne), нагрузка двигателя, момент зажигания и т.п. Например, количество сегментов, на которое делят интервал преждевременного воспламенения, может быть тем больше, чем выше частота вращения двигателя. В других примерах на сегменты делят интервал детонации, а не интервал преждевременного воспламенения.
В еще одном примере в основе количества сегментов, на которые делят интервал преждевременного воспламенения, могут лежать первый порог (Threshold_KN) и второй порог (Threshold_PI). Например, если первый и второй пороги близки друг к другу, интервал преждевременного воспламенения можно поделить на большее количество сегментов. В другом примере, если разность первого и второго порогов больше, интервал преждевременного воспламенения можно поделить на меньшее количество сегментов.
Затем алгоритм 700 следует на шаг 706 для интегрирования выходного сигнала датчика в каждом сегменте множества по третьему количеству рабочих циклов двигателя. Соответственно, находят значение проинтегрированного выходного сигнала датчика (IKO) или интенсивности выходного сигнала для каждого сегмента множества за третье количество рабочих циклов двигателя. Кроме того, на шаге 708 алгоритм 700 проверяет, превышает ли сумма проинтегрированного выходного сигнала датчика (IKO) множества сегментов в том или ином рабочем цикле двигателя второй порог Threshold_PI. Если нет, то алгоритм 700 следует на шаг 710, где устанавливает, что преждевременное воспламенение отсутствует. После этого выполнение алгоритма 700 завершают. В противном случае, если сумма проинтегрированного выходного сигнала датчика для множества сегментов для данного рабочего цикла двигателя превышает Threshold_PI, алгоритм 700 следует на шаг 712, где устанавливает, что существует вероятность преждевременного воспламенения.
Затем алгоритм 700 переходит к подтверждению наличия ПВВЧ одним или обоими способами, раскрытыми выше на примере ФИГ. 6. Как и для алгоритма 600, контроллер может быть выполнен с возможностью выявления ПВВЧ по выходному сигналу датчика детонации, проинтегрированному по множеству сегментов в интервалах преждевременного воспламенения (на шаге 714-718), и пиковым значениям выходного сигнала датчика детонации в нескольких сегментах интервала преждевременного воспламенения (на шаге 720-726) одновременно.
На шаге 714 алгоритм 700 включает в себя анализ проинтегрированного выходного сигнала датчика в каждом сегменте множества интервалов преждевременного воспламенения за третье количество рабочих циклов двигателя. Как показано на схеме 550 на ФИГ. 5В, выходной сигнал датчика в каждом сегменте (например, первом сегменте 501, втором сегменте 503, третьем сегменте 505) каждого интервала преждевременного воспламенения можно интегрировать для получения проинтегрированного выходного сигнала датчика, например, IKO_Seg1, IKO_Seg2 и т.п. На следующем шаге 716 алгоритм 700 оценивает, снижается ли проинтегрированный выходной сигнал датчика (IKO) в более поздних сегментах, тогда как проинтегрированный выходной сигнал датчика в более ранних сегментах растет, за третье количество рабочих циклов двигателя. На примере ФИГ. 5В видно, что можно определять то, имеет ли место снижение IKO в третьем сегменте 505 (например, более позднем сегменте) от рабочего цикла двигателя 'р' к рабочему циклу двигателя 'р+1'. Одновременно контроллер может определять то, возрастает ли IKO в более ранних сегментах, например, первом сегменте 501, от рабочего цикла двигателя 'р' к рабочему циклу двигателя 'р+1'.
Таким образом, сравнение IKO в нескольких сегментах интервалов преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя включает в себя анализ на предмет перемещения IKO из более поздних сегментов в более ранние сегменты за множество рабочих циклов двигателя. А именно, сначала IKO в более поздних сегментах может быть выше, чем в более ранних сегментах для каждого интервала преждевременного воспламенения, например, в более ранней части множества рабочих циклов двигателя. По мере дальнейшего осуществления рабочих циклов двигателя, IKO в более поздних сегментах может постепенно снижаться, a IKO в более ранних сегментах в соответствующих интервалах преждевременного воспламенения - расти. Такой переход от более высоких IKO в более поздних сегментах сегментированного интервала преждевременного воспламенения к более высоким IKO в более ранних сегментах сегментированного интервала преждевременного воспламенения может быть признаком раннего начала сгорания, тем самым указывая на наличие ПВВЧ.
В другом примере IKO в каждом сегменте можно сравнивать с порогом, например, четвертым порогом (Thr_4) для определения наличия ПВВЧ. IKO в каждом сегменте можно сравнивать с одним и тем же порогом, например, с четвертым. ПВВЧ можно выявить по тому, что IKO более поздних сегментов превышает четвертый порог в более ранней части множества рабочих циклов двигателя, после чего следует падение IKO более поздних сегментов ниже четвертого порога в более поздней части множества рабочих циклов двигателя. При этом IKO более ранних сегментов в более ранней части множества рабочих циклов двигателя может быть ниже четвертого порога с последующим ростом и превышением четвертого порога в более поздней части множества рабочих циклов двигателя.
Если будет подтверждено, что IKO не снижается в этих более поздних сегментах и (или) IKO не растет в более ранних сегментах, алгоритм 700 следует на шаг 724, на котором устанавливает, что вероятность ПВВЧ относительно низкая. Однако, если IKO растут в более ранних сегментах, при этом снижаясь в более поздних сегментах, за третье количество рабочих циклов двигателя, алгоритм 700 следует на шаг 718, где выявляет наличие ПВВЧ. После этого выполнение алгоритма 700 завершают.
Параллельно вышеуказанным действиям, на шаге 720 алгоритм 700 принимает и контролирует пиковые значения (РК) выходного сигнала датчика в каждом сегменте множества за третье количество рабочих циклов двигателя. Как показано на схеме 550 на ФИГ. 5 В, можно оценивать пиковые значения выходного сигнала датчика в каждом сегменте (например, первом сегменте 501, втором сегменте 503, третьем сегменте 505) каждого интервала преждевременного воспламенения. Пиковые значения, как разъяснялось выше, могут представлять собой высоту наивысшего пика кривой выходного сигнала датчика детонации в том или ином сегменте того или иного интервала преждевременного воспламенения. Или же пиковое значение может представлять собой среднее значение высот всех пиков в пределах указанного сегмента данного интервала преждевременного воспламенения. На следующем шаге 722 алгоритм 700 проверяет, перемещаются ли пиковые значения из более поздних сегментов в более ранние сегменты за третье количество рабочих циклов двигателя.
Если ПВВЧ имеет место, пиковые значения в более поздних сегментах сначала могут быть выше соответствующих пиковых значений в более ранних сегментах. А именно, пиковые значения в более поздних сегментах могут быть выше в некотором количестве более ранних рабочих циклов множества. Кроме того, по мере роста количества рабочих циклов двигателя, пиковые значения в этих более поздних сегментах могут постепенно снижаться, а пиковые значения в более ранних сегментах тех же интервалов преждевременного воспламенения - одновременно постепенно расти. Таким образом, в одном примере наивысшие пиковые значения могут перемещаться из более поздних сегментов в более ранние сегменты за третье количество рабочих циклов двигателя, что указывает на смещение в сторону опережения начала сгорания в рабочем цикле двигателя.
Поэтому, если будет подтверждено, что пиковые значения перемещаются из более поздних сегментов в более ранние сегменты за третье количество рабочих циклов двигателя, алгоритм 700 следует на шаг 726, где устанавливает, что имеет место ПВВЧ. В противном случае, если пиковые значения не перемещаются из более поздних сегментов в более ранние сегменты, алгоритм 700 следует на шаг 724, где устанавливает, что вероятность ПВВЧ относительно низкая. После этого выполнение алгоритма 700 завершают.
Таким образом, события аномального сгорания можно относить к событиям ПВВЧ по результатам оценки выходного сигнала датчика детонации в перекрывающихся, а также в неперекрывающихся, интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. Можно повысить достоверность идентификации ПВВЧ по выходному сигналу датчика детонации, используя оба раскрытых выше способа, позволяющих принимать конкретные меры подавления для каждого вида события. Кроме того, идентифицируя ПВВЧ и применяя необходимые корректирующие действия, можно снизить вероятность неконтролируемого преждевременного воспламенения.
ФИГ. 3 содержит пример алгоритма 300, иллюстрирующий отличные друг от друга меры подавления для ПВНЧ и ПВВЧ. Алгоритм 300 будет раскрыт для системы двигателя на ФИГ. 1, однако следует понимать, что схожие алгоритмы можно использовать для других систем без отступления от объема настоящего изобретения. Команды для осуществления алгоритма 300 согласно настоящему описанию может выполнять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше в описании ФИГ. 1. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя, например, исполнительные устройства на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя и принятия мер подавления, в соответствии с раскрытыми ниже алгоритмами.
На шаге 302 алгоритм 300 проверяет, было ли выявлено ПВНЧ. Как раскрыто выше в описании шага 218 алгоритма 200, ПВНЧ можно выявить на основании того, что частота вращения двигателя ниже пороговой, а выходной сигнал датчика в интервале преждевременного воспламенения превышают Threshold_PI. Если выявлено ПВНЧ, алгоритм 300 следует на шаг 304, где инициирует меры подавления для ПВНЧ. В этом случае, если будет выявлено наличие ПВНЧ, контроллер обогащает смесь в неисправном цилиндре (цилиндрах) в течение первого количества событий сгорания. Указанное обогащение может представлять собой увеличение степени обогащения смеси в цилиндре. Например, можно увеличить количество топлива, подаваемого форсункой непосредственного и (или) распределенного впрыска в неисправный цилиндр (цилиндры), чтобы цилиндр работал на смеси, богаче стехиометрической, на определенном уровне обогащения, в течение одного или нескольких рабочих циклов двигателя. При этом контроллер может направить сигнал на топливную форсунку (форсунки), соединенные с неисправным цилиндром (цилиндрами), для увеличения топливоподачи в соответствующий цилиндр (цилиндры), например, путем увеличения длительности импульса топливной форсунки (форсунок). Кроме того, можно увеличить число впрысков топлива. Например, можно осуществлять несколько впрысков топлива во время такта впуска или несколько впрысков топлива во время такта сжатия, или во время обоих тактов в какой-либо комбинации. Кроме того, можно изменить момент впрыска. Например, часть топлива можно подавать во время такта впуска, а оставшуюся часть - во время такта сжатия в цилиндре, одновременно изменяя (например, в сторону опережения или запаздывания) момент впрыска топлива в целом.
Смесь в неисправном цилиндре (цилиндрах) можно обогащать в течение конкретного количества событий сгорания (например, первого количества событий сгорания с обогащением). Количество событий сгорания с обогащением смеси в неисправном цилиндре может зависеть, в одном примере, от интенсивности ПВНЧ.
Кроме того, степень обогащения смеси, а также количество событий сгорания, в течение которых обогащают смесь в цилиндре, можно изменять в зависимости от числа преждевременных воспламенений в данном цилиндре (и (или) двигателе). Например, чем больше число преждевременных воспламенений, тем больше могут быть число событий обогащения смеси в цилиндре и степень обогащения. Кроме того, смесь можно обогащать в еще одном или нескольких цилиндрах, в которых отсутствует преждевременное воспламенение, для предотвращения преждевременного воспламенения в этих цилиндрах.
Помимо обогащения смеси в неисправном цилиндре, применяют ограничение или уменьшение нагрузки двигателя для подавления ПВНЧ. А именно, нагрузку двигателя можно ограничить на первую величину на первый период. При ограничении нагрузки двигателя можно временно сократить создаваемый крутящий момент. В контексте настоящего описания, ограничение нагрузки двигателя может включать в себя ограничение расхода воздуха в один или несколько цилиндров двигателя. Расход всасываемого воздуха можно сократить путем уменьшения степени открытия впускного дросселя, и (или) изменения фаз газораспределения клапанов цилиндра для сокращения заряда всасываемого воздуха, и (или) увеличения степени открытия регулятора давления наддува, установленного параллельно газовой турбине. Например, контроллер может направить управляющий сигнал на электромеханический привод, соединенный с дроссельной заслонкой впускного дросселя. А именно, электромеханический привод может установить дроссельную заслонку впускного дросселя в более закрытое положение из более открытого положения для сокращения расхода всасываемого воздуха. Контроллер также выполнен с возможностью связи с системами кулачкового привода для изменения фаз газораспределения клапанов неисправных цилиндров для сокращения заряда всасываемого воздуха. В качестве примера, продолжительность открытия впускного клапана можно сокращать путем изменения фаз газораспределения клапана. Или же контроллер может направить сигнал на электромеханический привод, соединенный с регулятором давления наддува, для установки последнего в более открытое положение из более закрытого, для увеличения расхода обводного потока отработавших газов и снижения давления наддува, ограничив, тем самым, нагрузку двигателя.
Первый предел нагрузки можно применять в течение первого периода, например, в течение конкретного количества событий сгорания, определенного количества рабочих циклов двигателя, какого-либо периода времени и т.п. Кроме того, первый предел нагрузки, как и количество рабочих циклов двигателя, на время которых ограничивают нагрузку двигателя, можно изменять в зависимости от числа преждевременных воспламенений в цилиндре (и (или) двигателе). Например, чем больше число преждевременных воспламенений, тем больше можно сократить расход всасываемого воздуха и тем больше можно снизить нагрузку двигателя. Кроме того, ограничение нагрузки можно применять в течение большего количества рабочих циклов двигателя.
На следующем шаге 306 алгоритм 300 корректирует меры подавления в зависимости от числа событий ПВНЧ. Например, если число ПВНЧ превышает пороговое, степень обогащения смеси в цилиндре можно увеличить. Кроме того, можно увеличить первую величину ограничения нагрузки. Кроме того, если ПВНЧ не будет подавлено в течение первого количества событий сгорания, на шаге 308 контроллер начинает обогащать смесь в цилиндрах, не пострадавших от ПВНЧ. То есть степень обогащения смеси в цилиндрах, где не происходит ПВНЧ, также можно повышать. Кроме того, на шаге 310, если число ПВНЧ растет и превышает пороговое, предел нагрузки оставляют в силе и "фиксируют" до тех пор, пока не будет подтвержден цикл включения-выключения двигателя или цикл включения-выключения зажигания. Таким образом, когда применяют ограничение нагрузки двигателя, мощность двигателя можно снизить. При применении более жесткого предела нагрузки, водителю транспортного средства можно направить соответствующее оповещение о нахождении в состоянии пониженной мощности. Соответственно, когда фиксируют предел нагрузки, можно включить индикаторную лампу неисправности ИЛН (MIL) и установить диагностический код неисправности ДКН (DTC).
Если на шаге 302 будет установлено, что ПВНЧ не выявлено, алгоритм 300 следует на шаг 312 для проверки того, было ли выявлено наличие ПВВЧ. Как указано выше в описании алгоритма 200, ПВВЧ можно идентифицировать по комбинации следующих признаков: частота вращения двигателя выше пороговой (например, пороговой частоты вращения), нагрузка двигателя выше пороговой, и по проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации и (или) пиковым значениям в интервалах преждевременного воспламенения и детонации за несколько рабочих циклов двигателя. Если ПВВЧ не выявлено, алгоритм 300 следует на шаг 314, где устанавливает, что события аномального сгорания не выявлены, и двигатель работает без ПВНЧ и ПВВЧ. Затем выполнение алгоритма 300 завершают. Если на шаге 312 будет подтверждено наличие ПВВЧ, алгоритм 300 следует на шаг 316, где инициирует меры подавления для ПВВЧ.
Например, ПВВЧ можно подавлять путем прекращения подачи топлива в неисправный цилиндр (цилиндры) на второе количество событий сгорания. При этом можно остановить подачу топлива в неисправный цилиндр (цилиндры) форсункой непосредственного и (или) распределенного впрыска. Контроллер может направить сигнал на топливную форсунку (форсунки), соединенные с неисправным цилиндром (цилиндрами), для прекращения топливоподачи.
Подачу топлива в неисправный цилиндр (цилиндры) можно прервать на конкретное количество событий сгорания (например, второе количество событий сгорания). Подачу топлива можно возобновить по завершении второго количества событий сгорания. Второе количество событий сгорания может зависеть, в одном примере, от интенсивности ПВВЧ. Или же второе количество событий сгорания может установить счетчик событий ПВВЧ. Следует отметить, что второе количество событий сгорания (на которое прекращают подачу топлива в неисправные цилиндры) может отличаться от первого количества событий сгорания, в течение которого обогащают смесь в неисправном цилиндре в связи с ПВНЧ. Например, первое количество событий сгорания, в течение которого обогащают смесь в неисправном из-за ПВНЧ цилиндре, может быть меньше второго количества событий сгорания, в течение которого в неисправные из-за ПВВЧ цилиндры не подают топливо. Иначе говоря, ПВВЧ можно подавлять путем прекращения подачи топлива в неисправный цилиндр в течение количества событий сгорания, большего, чем количество событий сгорания, в течение которого обогащают смесь в неисправном из-за ПВНЧ цилиндре.
Помимо прекращения топливоподачи в неисправные из-за ПВВЧ цилиндры, также можно ограничить нагрузку двигателя на второй период. Нагрузку двигателя можно ограничить второй величиной, при этом вторая величина отличается от первой величины ограничения нагрузки, применяемой для устранения ПВНЧ. Например, вторая величина ограничения нагрузки может быть больше первой величины ограничения нагрузки. Иначе говоря, вторая величина ограничения нагрузки, применяемая в связи с ВВО, может быть более ограничивающей, чем первая величина ограничения нагрузки, применяемая в связи с ПВНЧ, при этом расход всасываемого воздуха во втором пределе нагрузки можно сократить сильнее, чем в первом пределе нагрузки. Кроме того, вторую величину предела нагрузки двигателя можно применять в течение второго периода для подавления ПВВЧ. Указанный второй период может представлять собой второе количество событий сгорания. Указанный второй период может быть больше, чем период, в течение которого нагрузку ограничивают на первую величину ограничения нагрузки в связи с ПВНЧ.
Иначе говоря, двигатель может работать с более высоким пределом нагрузки в течение более длительного периода в связи с ПВВЧ, чем в связи с ПВНЧ.
Частоту вращения двигателя также можно ограничить в связи с выявлением наличия ПВВЧ. Например, при выявлении ПВВЧ можно сократить максимально достижимую частоту вращения двигателя. В одном примере частоту вращения двигателя можно ограничить, сократив расход всасываемого воздуха. В другом примере можно уменьшить длительность импульса топливной форсунки.
Следует отметить, что в связи с подавлением ПВВЧ, можно возобновить подачу топлива и работу двигателя без пределов нагрузки или частоты вращения. В другом примере ограничение нагрузки двигателя можно снять по прошествии второго периода (например, по завершении второго количества событий сгорания) и возобновить подачу топлива в неисправный цилиндр. Иначе говоря, нагрузку двигателя можно вернуть на прежний уровень после того, как ПВВЧ будет подавлено. Меры подавления для ПВВЧ (или ПВНЧ) также можно прекратить в случае снижения нагрузки двигателя. В одном примере подачу топлива в неисправный от ПВВЧ цилиндр можно возобновить в случае снижения потребности в крутящем моменте (например, в связи с отпусканием педали акселератора). Вероятность событий преждевременного воспламенения ниже, когда нагрузка двигателя ниже пороговой. Соответственно, изменение параметров работы двигателя, приводящие к снижению нагрузок, могут стать основанием для прекращения действующих мер подавления ПВВЧ.
На следующем шаге 318, корректируют интенсивность мер подавления ПВВЧ в зависимости от числа событий ПВВЧ. Например, если число ПВВЧ превышает пороговое количество для событий ПВВЧ, контроллер прекращает подачу топлива по меньшей мере в часть не пострадавших от ПВВЧ цилиндров на шаге 320. То есть в цилиндры, в которых отсутствует ПВВЧ, может перестать поступать топливо. В другом примере нагрузку двигателя можно ограничить на большую (например, большую, чем вторая величина) величину в связи с превышением числом ПВВЧ порогового количества событий ПВВЧ.
Кроме того, на шаге 322, в связи с многократным повторным возникновением ПВВЧ (например, в количестве, превышающем пороговое для событий ПВВЧ), предел нагрузки двигателя оставляют в силе и "фиксируют" до тех пор, пока не будет подтвержден цикл включения-выключения двигателя или цикл включения-выключения зажигания. Кроме того, когда фиксируют предел нагрузки, можно включить ИЛН и установить отдельный ДКН (например, отличный от кода для ПВНЧ).
Так можно подавлять ПВНЧ и ПВВЧ для снижения интенсивности ухудшения характеристик двигателя из-за преждевременного воспламенения. ПВНЧ можно подавлять, обогащая смесь в одном или нескольких неисправных цилиндрах, а ПВВЧ можно подавлять путем прекращения подачи топлива в неисправные цилиндры. Прекращение подачи топлива в неисправные цилиндры может быстрее привести к подавлению ПВВЧ. Кроме того, ПВНЧ и ПВВЧ можно подавлять путем ограничения нагрузок двигателя. При этом величина ограничения нагрузки двигателя, применяемая в связи с ПВВЧ, может быть больше применяемой для ПВНЧ. Соответственно, при применении мер реагирования на события ПВВЧ можно значительно снизить создаваемый крутящий момент.
Итак, пример способа для двигателя может содержать шаги, на которых: выявляют преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения по выходному сигналу датчика детонации, оцененному в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения, и выявляют преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения по проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения, полученному путем интегрирования по нескольким рабочим циклам двигателя. Способ может дополнительно содержать шаг, на котором, если выявлено преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения, обогащают смесь в неисправном цилиндре и сокращают расход всасываемого в двигатель воздуха на первую величину, и, если выявлено преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения, отключают подачу топлива в неисправный цилиндр и сокращают расход всасываемого в двигатель воздуха на вторую величину, при этом вторая величина больше первой. Кроме того, если выявлено преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения, смесь в неисправном цилиндре можно обогащать в течение первого, меньшего, количества событий сгорания, причем, если выявлено преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения, подачу топлива в неисправный цилиндр можно отключить на второе, большее, количество событий сгорания.
Обратимся к ФИГ. 8, на которой схематически изображена блок-схема 800, иллюстрирующая изменения ограничений нагрузки двигателя. Ограничения нагрузки двигателя можно устанавливать в зависимости от выходного сигнала датчика детонации, формируемого в каждом интервале детонации и каждом интервале преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. Начать выполнение алгоритма можно с части величины 802 ограничения нагрузки, относящейся к регулированию с прямой связью, при которой нагрузку ограничивают в ожидании преждевременного воспламенения (например, ПВНЧ, ПВВЧ) и с учетом ряда других условий для ограничения нагрузки и требований 804 по нагрузке. А именно, первый контроллер К1 может определять пределы нагрузки в зависимости от параметров работы двигателя, например, от режима «частота вращения двигателя - температура заряда» на шаге 802, а также может определять пределы нагрузки, соответствующие одному или нескольким ограничивающим нагрузку условиям (или "характеристикам") и требованиям по нагрузке. В их число могут входить, например, пределы нагрузки для обеспечения надлежащего предотвращения пробуксовки (например, ограничение нагрузки в связи с пробуксовкой колеса), прочие требования по нагрузке и т.п.Контроллер может выбрать самый низкий из всех пределов нагрузки, оцениваемый как номинальный предел нагрузки, или Tqe_load_limit 806, при этом данный низший предел нагрузки применяют в ожидании преждевременного воспламенения.
Затем предел нагрузки можно уменьшить на величину 808 уменьшения нагрузки. Указанная величина уменьшения нагрузки может зависеть от ряда факторов. В одном примере контроллер может начать с номинальной величины уменьшения нагрузки, в основе которой лежат номинальные условия. Данную номинальную величину уменьшения нагрузки можно определить (например, получить из двухмерной схемы) как функцию частоты вращения двигателя и температуры заряда в коллекторе. Затем величину уменьшения нагрузки можно скорректировать на множитель, лежащий в диапазоне от -1 до 1. В основе указанного множителя могут лежать результаты измерений с прямой связью, например, значения октанового числа топлива, содержания этанола или спирта в топливе, воздушно-топливного отношения, числа ПВНЧ в двигателе и числа ПВВЧ в двигателе. Таким образом, в случае воздушно-топливного отношения, характерного для бедной смеси, или низкого октанового числа топлива, при которых вероятность преждевременного воспламенения выше, принимают такую величину уменьшения нагрузки, при которой, в результате ее интерполяции, предел нагрузки смещается в сторону более низкого значения (например, значения для подавления преждевременного воспламенения слабого действия). В другом примере, в случае воздушно-топливного отношения, характерного для богатой смеси, или высокого октанового числа топлива, предел нагрузки можно повысить (например, в сторону значения для подавления преждевременного воспламенения сильного действия). Затем определяют предел нагрузки от крутящего момента с учетом величины уменьшения нагрузки для установления регулируемого предела 810 нагрузки от крутящего момента.
Величина уменьшения нагрузки также содержит часть, относящуюся к регулированию нагрузки с обратной связью во избежание преждевременного воспламенения, при котором предел нагрузки дополнительно изменяют в зависимости от полученных значений интенсивности или числа ПВНЧ и ПВВЧ, подсчитываемого счетчиком 818 ПВНЧ и счетчиком 828 ПВВЧ. Число событий ПВНЧ и ПВВЧ можно определять по выходному сигналу датчика детонации в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения. А именно, контроллер К2 принимает входные данные о частоте вращения двигателя (ЧВД) и сигналы от датчика детонации, например, датчика 90 детонации на ФИГ. 1, и обрабатывает эти входные данные для определения выходного сигнала 814 KO_PI_window датчика детонации в том или ином интервале преждевременного воспламенения и выходного сигнала 816 KO_KNK_window датчика детонации в том или ином интервале детонации. Затем выходной сигнал датчика детонации в каждом интервале детонации и каждом интервале преждевременного воспламенения используют для выявления событий ПВНЧ (по результатам сравнения выходного сигнала датчика детонации в том или ином интервале преждевременного воспламенения со вторым порогом Threshold_PI) и событий ПВВЧ. Счетчик 818 ПВНЧ отслеживает число событий ПВНЧ и направляет его значение для определения величины уменьшения нагрузки на шаге 808. Кроме того, выходной сигнал датчика детонации в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения можно направлять в контроллеры К3 и К4. Контроллер К3 определяет события ПВВЧ по проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации (IKO) в интервалах детонации и преждевременного воспламенения на шаге 820 за множество рабочих циклов двигателя. Одновременно, контроллер К4 выявляет события ПВВЧ по пиковым значениям выходного сигнала датчика детонации (РК) в интервалах детонации и преждевременного воспламенения на шаге 822. Счетчик ПВВЧ 824 отслеживает число событий ПВВЧ и выдает число ПВВЧ для определения величины уменьшения нагрузки на шаге 808.
При достижении порогового количества событий преждевременного воспламенения (будь то ПВНЧ или ПВВЧ), можно активировать соответствующий счетчик преждевременных воспламенений, который может начать определение интенсивности преждевременного воспламенения. То есть, если счетчик ПВНЧ определит, что достигнуто пороговое количество событий ПВНЧ, можно определять интенсивность 830 ПВНЧ. При этом, если счетчик ПВВЧ определит, что достигнуто пороговое количество событий ПВВЧ, можно оценить интенсивность 826 ПВВЧ. Если интенсивность преждевременного воспламенения относительно высокая, можно вычислить соответствующий предел нагрузки для того или иного вида преждевременного воспламенения. Например, если повышенной является интенсивность ПВНЧ, можно рассчитать LSPI_load_limit 834. В другом примере, если повышенной является интенсивность ПВВЧ, можно определить HSPI_load_limit 828. Таким образом, счетчик ПВНЧ и счетчик ПВВЧ могут работать параллельно друг другу.
Затем контроллер К5 может выбрать необходимый предел 838 нагрузки в качестве низшего из указанных пределов нагрузки. То есть необходимый предел нагрузки может представлять собой низший из следующих: регулируемого предела нагрузки, предела нагрузки для ПВНЧ и предела нагрузки для ПВВЧ. Как было подробнее раскрыто выше на примере ФИГ. 3, предел нагрузки ПВВЧ может быть выше (например, более ограничивающим), чем предел нагрузки для ПВНЧ.
Обратимся к ФИГ. 9, содержащей схему 900, иллюстрирующую пример процесса выявления и подавления ПВНЧ и ПВВЧ с возможностью использования выходного сигнала датчика детонации в неперекрывающихся интервалах детонации и преждевременного воспламенения для одного цилиндра в двигателе. Схема 900 будет раскрыта для примера системы двигателя на ФИГ. 1 и примеров выходных сигналов датчика в интервалах детонации и преждевременного воспламенения на ФИГ. 4 и 5А.
Схема 900 содержит флаг состояния преждевременного воспламенения на кривой 902, степень открытия впускного дросселя на кривой 904, подачу топлива в указанный один цилиндр на кривой 906, проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации (IKO) в том или ином интервале детонации на кривой 908, проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения ПВ (PI) на кривой 910, выходной сигнал датчика детонации в интервале детонации на кривой 912, выходной сигнал датчика в интервале ПВ на кривой 914 и частоту вращения двигателя на кривой 916. Проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации, как раскрыто выше, представляет собой результат интегрирования выходного сигнала датчика по интервалам детонации и преждевременного воспламенения. Кроме того, кривые 908 и 910 отражают изменения проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя по времени, значения которого нанесены по оси х. Соответственно, кривые 908 и 910 представляют значения проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации для интервалов детонации и преждевременного воспламенения соответственно за несколько рабочих циклов двигателя. Выходной сигнал датчика в интервалах детонации и ПВ, представленный кривыми 912 и 914 соответственно, представляют собой примеры выходных сигналов датчика с указанием пикового значения выходного сигнала датчика. Линия 907 представляет третий порог Thr_3 алгоритма 600, а линия 909 представляет четвертый порог Thr_4 алгоритма 600. Линия 911 представляет первый порог Threshold_KN для выявления детонации, линия 913 представляет второй порог Threshold_PI для выявления ПВНЧ, а линия 915 представляет пороговую частоту вращения для определения ПВНЧ и ПВВЧ. Все кривые отражают изменения по времени, значения которого нанесены по оси х. Кроме того, значения времени увеличиваются по оси х и могут также отражать увеличение количества рабочих циклов двигателя. Отметим, что элементы, совпадающие в каком-либо общем моменте на графике, например, в моменте t1, имеют место одновременно, в том числе, например, когда значение одного параметра растет, а другого - падает.
В момент t0 частота вращения двигателя может быть ниже пороговой (линия 915), а степень открытия впускного дросселя - относительно небольшой. Расход всасываемого воздуха, поступающего в двигатель (и цилиндр), может быть относительно невысоким. Кроме того, в указанный единственный цилиндр может поступать относительно небольшое количество топлива в зависимости от текущей частоты вращения двигателя и других параметров работы двигателя, на что указывает кривая 906. Кроме того, двигатель может работать без преждевременного воспламенения, на что указывают флаг состояния ПВ (кривая 902) и выходной сигнал датчика на кривых 912 и 914.
В момент t1 выходной сигнал датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения превышает порог (второй) преждевременного воспламенения (линия 913). В связи с превышением выходным сигналом датчика порога преждевременного воспламенения, когда двигатель работает при низкой частоте вращения, флаг состояния ПВ указывает на наличие ПВНЧ в момент t1. В связи с тем, что выявлено наличие ПВНЧ, контроллер может обогатить смесь в цилиндре. Соответственно, в момент t1 увеличивают подачу топлива в неисправный цилиндр. В одном примере подачу топлива в неисправный цилиндр можно увеличить путем увеличения длительности импульса топливной форсунки, впрыскивающей топливо в неисправный цилиндр. В дополнение к обогащению смеси в неисправном цилиндре, контроллер также может ограничить нагрузки двигателя. Нагрузку двигателя можно ограничить, уменьшив степень открытия впускного дросселя в момент t1 (кривая 904), сократив, тем самым, количество всасываемого в двигатель воздуха. То есть впускной дроссель может быть переведен из более открытого в более закрытое положение.
В связи с принятием этих мер подавления, ПВНЧ может прекратиться, на что указывает выходной сигнал датчика в интервале преждевременного воспламенения, постоянно находящийся ниже порога преждевременного воспламенения между t1 и t3. В момент t2 частота вращения двигателя может возрасти и превысить пороговую (линия 915). В качестве примера, частота вращения двигателя может вырасти в связи с резким ростом запрашиваемого водителем крутящего момента. Например, транспортное средство может преодолевать подъем. В другом примере транспортное средство может ускоряться, чтобы слиться с потоком других транспортных средств на шоссе. Для обеспечения необходимой частоты вращения двигателя, можно скорректировать подачу топлива в цилиндр и изменить степень открытия впускного дросселя. Как показано, в цилиндр может поступать больше топлива, чем в момент Ю (при относительно низкой частоте вращения двигателя). Кроме того, количество топлива, поступающего в связи с увеличением частоты вращения двигателя, может быть меньше поступающего для обогащения смеси в цилиндре в связи с ПВНЧ. Помимо корректирования подачи топлива в цилиндр, в момент t2 можно значительно увеличить степень открытия впускного дросселя для увеличения расхода всасываемого в двигатель воздуха.
Поскольку двигатель продолжает работать на относительно высокой частоте вращения, можно контролировать выходной сигнал датчика детонации как в интервале детонации, так и в интервале преждевременного воспламенения. Между t2 и t3 выходной сигнал датчика в более поздних интервалах детонации содержит несколько высоких пиков, а выходной сигнал датчика детонации в более ранних интервалах преждевременного воспламенения демонстрирует более низкие пики (или пиковые значения). А именно, пиковые значения в более поздних интервалах детонации могут быть выше порога детонации (линия 911), а пиковые значения в более ранних интервалах преждевременного воспламенения могут быть ниже порога преждевременного воспламенения (линия 913). События аномального сгорания могут наблюдаться в более поздних интервалах детонации.
Выходной сигнал датчика в интервалах детонации можно интегрировать по нескольким рабочим циклам двигателя для определения проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации, представленного кривой 908. Как показано, проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации в интервалах детонации неуклонно возрастает после t2 и достигает третьего порога (линия 907) в момент t3. Для более наглядного представления изменений проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации указаны области 901 и 903, изображающие рост интенсивности проинтегрированного выходного сигнала интервалов детонации. А именно, область 901 имеет место раньше, чем область 903. Кроме того, площадь области 903 больше площади области 901, так как параметры (например, интенсивность, частотность и т.п.) событий аномального сгорания в интервалах детонации возрастают по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя. Кроме того, в связи с ростом интенсивности событий аномального сгорания в интервалах детонации, растет и проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации. Для сравнения, проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения между t2 и t3 значительно ниже.
Как только проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации достигнет третьего порога в момент t3, контроллер может начать контролировать проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения в течение периода 'D'. Период 'D' может представлять собой определенное количество событий сгорания, то или иное количество рабочих циклов двигателя и т.п. Выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения после t3 демонстрирует рост как количества пиков, так и пиковых значений. Следовательно, проинтегрированный выходной сигнал датчика в интервалах преждевременного воспламенения начинает непрерывно расти после t3 и достигает четвертого порога (линия 909) к периоду 'D' в момент t4. Для более наглядного представления изменений проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения после t3, представлены области 921 и 923, иллюстрирующие рост интенсивности проинтегрированного выходного сигнала в интервалах преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя, следующий за ростом проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации. А именно, площадь области 923 больше площади области 921, что указывает на рост интенсивности событий аномального сгорания в интервалах преждевременного воспламенения по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя. Кроме того, площадь области 923 также больше площади области 903, что означает переход событий аномального сгорания из интервалов детонации в интервалы преждевременного воспламенения. Кроме того, интенсивность и частотность в интервалах преждевременного воспламенения могут быть больше, чем до t3. Для сравнения, проинтегрированный выходной сигнал датчика по интервалам детонации между t3 и t4 начинает уменьшаться. Область 905 под кривой 908 указывает на снижение интенсивности проинтегрированного выходного сигнала интервалов детонации по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя. При этом область 905 под кривой 908 меньше области 903. При этом проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации в интервалах детонации может превысить порог (например, Thr_3), за которым следует превышение проинтегрированным выходным сигналом датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения другого порога (например, Thr_4).
Также следует отметить, что пиковые значения (например, высоты пиков) выходного сигнала датчика в интервалах детонации между t2 и t4 снижаются (на что указывает пунктирная линия 917), а пиковые значения (например, высоты пиков) выходного сигнала датчика в интервалах преждевременного воспламенения одновременно растут (на что указывает пунктирная линия 919).
Таким образом, можно выявить ПВВЧ по одному или нескольким из следующих признаков: рост проинтегрированного выходного сигнала в интервалах детонации, за которым следует рост проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения, и падение пикового значения выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации с ростом пикового значения выходного сигнала датчика детонации в интервалах преждевременного воспламенения (когда частота вращения двигателя превышает пороговую, линия 915). Соответственно, в момент t4 флаг состояния ПВ указывает на наличие ПВВЧ. В связи с идентификацией ПВВЧ, может быть инициирован ряд мер подавления. Так, в момент t4 подачу топлива в цилиндр прекращают (кривая 906), а нагрузка двигателя может быть ограничена путем сокращения расхода всасываемого в двигатель воздуха. А именно, расход всасываемого воздуха можно сократить, уменьшив степень открытия впускного дросселя (кривая 904). Следует понимать, что степень открытия впускного дросселя можно уменьшить в большей степени (Т_Н) в связи с ПВВЧ, чем степень открытия впускного дросселя в связи с ПВНЧ (T_L). Иначе говоря, ограничение нагрузки двигателя в связи с ПВВЧ может быть более значительным, чем в случае ПВНЧ. Сокращение расхода всасываемого воздуха также может ограничить частоту вращения двигателя. Как показано на участке между t4 и t5, частота вращения двигателя падает до пороговой (или ниже) в связи с сокращением расхода всасываемого воздуха.
Между t4 и t5 ПВВЧ может прекратиться в результате принятия указанных мер подавления, на что указывает падение пиковых значений и снижение проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения. В одном примере период между t4 и t5 может представлять собой заданное количество событий сгорания. Поэтому в момент t5 действия по подавлению ПВВЧ можно прекратить. В момент t5 подача топлива в цилиндр может быть восстановлена с одновременным снятием предела нагрузки двигателя. Соответственно, в момент t5 в цилиндр может поступать топливо, а степень открытия впускного дросселя можно увеличить в момент t5, так как двигатель возвращается к работе при повышенных частотах вращения.
Соответственно, можно увеличить расход всасываемого в двигатель воздуха и снять ограничение нагрузки двигателя в связи с подавлением ПВВЧ.
ПВНЧ и ПВВЧ можно отличать друг от друга по частоте вращения двигателя и выходным сигналам датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения. Каждую из разновидностей преждевременного воспламенения можно подавлять, используя разные корректирующие меры.
Обратимся к ФИГ. 10, содержащей схему 1000, иллюстрирующую пример выявления ПВВЧ по выходному сигналу датчика детонации в перекрывающихся интервалах детонации и преждевременного воспламенения для одного цилиндра в двигателе. Схема 1000 будет раскрыта для примера системы двигателя на ФИГ. 1 и примеров выходного сигнала датчика в интервалах детонации и преждевременного воспламенения на ФИГ. 4 и 5В. Как и в примере на ФИГ. 5В, интервал преждевременного воспламенения можно поделить на три сегмента: первый сегмент Seg_1, второй сегмент Seg_2 и третий сегмент Seg_3. Первый сегмент может именоваться «более ранним сегментом» по отношению ко второму сегменту и третьему сегменту. Кроме того, третий сегмент может именоваться «более поздний сегмент» по отношению к первому сегменту и второму сегменту.
На схеме 1000 изображены: подача топлива в указанный один цилиндр на кривой 1002, флаг состояния ПВВЧ на кривой 1004, выходной сигнал датчика детонации в первом сегменте интервала преждевременного воспламенения на кривой 1006, выходной сигнал датчика детонации во втором сегменте интервала преждевременного воспламенения на кривой 1008, выходной сигнал датчика детонации в третьем сегменте интервала преждевременного воспламенения на кривой 1010 и частота вращения двигателя на кривой 1012. Кривые 1006, 1008 и 1010 отражают изменения выходного сигнала датчика детонации в различных сегментах по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя по времени, значения которого нанесены по оси х. Линия 1009 представляет пороговую частоту вращения для определения ПВВЧ. Все кривые отражают изменения по времени, значения которого нанесены по оси х. Кроме того, значения времени увеличиваются по оси х и могут также отражать увеличение количества рабочих циклов двигателя. Отметим, что элементы, совпадающие в общем моменте на графике, например, в момент t1, например, имеют место одновременно, в том числе, например, когда значение одного параметра растет, а другого - падает.
Между t0 и t1 частота вращения двигателя может быть относительно низкой, а события аномального сгорания могут отсутствовать, на что указывают низкие пиковые значения выходного сигнала датчика в каждом сегменте. Кроме того, подача топлива в цилиндр может осуществляться в меньшем количестве, в зависимости от текущих параметров работы двигателя. В момент t1 может произойти резкий рост частоты вращения двигателя, после чего она может превысить пороговую (линия 1009). В связи с ростом частоты вращения двигателя и другими факторами, подача топлива в цилиндр может возрасти. Кроме того, выходной сигнал датчика детонации в различных сегментах интервала преждевременного воспламенения может измениться в связи с ростом частоты вращения двигателя.
Непосредственно после t1 выходной сигнал датчика в третьих, более поздних, сегментах интервала преждевременного воспламенения, может содержать несколько пиков с более высокими пиковыми значениями. Одновременно с этим, выходной сигнал датчика во вторых, средних, сегментах интервала преждевременного воспламенения могут содержать среднее количество пиков с умеренными пиковыми значениями, а в первых, более ранних, сегментах интервала преждевременного воспламенения - меньшее количество пиков со значительно более низкими пиковыми значениями. По мере увеличения количества рабочих циклов двигателя с течением времени, может наблюдаться изменение пиковых значений по сегментам, если имеет место ПВВЧ. Между t1 и t2, например, пиковые значения во втором, среднем, сегменте интервала преждевременного воспламенения постепенно растут. Кроме того, поскольку между t2 и t3 двигатель продолжает работать с повышенной частотой вращения, пиковые значения в первых, более ранних, сегментах монотонно растут с соответствующим снижением пиковых значений, наблюдаемым в третьих, более поздних, сегментах интервала преждевременного воспламенения (между t1 и t3).
Как указывает пунктирная линия 1017, пиковые значения (например, высоты пиков) в третьих, более поздних, сегментах интервала преждевременного воспламенения постепенно уменьшаются по мере увеличения количества рабочих циклов двигателя между t1 и t3, а пиковые значения в первых, более ранних, сегментах интервалов преждевременного воспламенения монотонно растут, на что указывает пунктирная линия 1013 между t1 и t3. В то же время, пиковые значения во вторых, средних, сегментах то растут, то снижаются, на что указывает пунктирная линия 1015. То есть пиковые значения в этих более поздних сегментах интервалов преждевременного воспламенения могут снижаться, если события сгорания в рабочих циклах двигателя происходят раньше. Кроме того, при перемещении событий сгорания в сторону более ранних моментов рабочих циклов двигателя, пиковые значения в более ранних сегментах монотонно растут. На основании снижения пиковых значений в более поздних сегментах с одновременным ростом пиковых значений в более ранних сегментах можно выявить ПВВЧ. А именно, в момент t3 может быть активирован флаг состояния ПВВЧ, после чего можно инициировать одну или несколько мер подавления. Например, как показано в момент t3, подачу топлива в цилиндр можно прекратить, если будет выявлено наличие ПВВЧ. В дополнение, можно ограничить нагрузки двигателя (не показано). Кроме того, можно ограничить частоту вращения двигателя, сократив расход всасываемого воздуха и (или) подачу топлива. Штриховой участок 1021 отражает снижение частоты вращения двигателя до пороговой (представленной линией 1009) между t3 и t4 в связи с ограничением частоты вращения двигателя. В связи с принятием мер подавления, ПВВЧ может прекратиться, на что указывают пониженные пиковые значения выходного сигнала датчика между t3 и t4. После того, как ПВВЧ будет подавлено, в момент t4 можно восстановить подачу топлива в цилиндр. Кроме того, можно снять предел в отношении частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя. Соответственно, после t4 частота вращения двигателя возрастает.
Один пример системы двигателя может содержать: цилиндр двигателя, датчик детонации, соединенный с цилиндром двигателя, топливную форсунку непосредственного впрыска для подачи топлива в цилиндр, впускной дроссель и контроллер, выполненный с машиночитаемыми командами, сохраненными в долговременной памяти для измерения выходного сигнала датчика детонации в первом, более позднем интервале детонации за первое количество рабочих циклов двигателя, измерения выходного сигнала датчика детонации во втором, более раннем интервале преждевременного воспламенения за второе количество рабочих циклов двигателя, интегрирования выходного сигнала датчика детонации в первых, более поздних интервалах детонации и вторых, более ранних интервалах преждевременного воспламенения, выявления преждевременного воспламенения по результатам сравнения проинтегрированного выходного сигнала в первом, более позднем интервале детонации и проинтегрированного выходного сигнала во втором, более раннем интервале преждевременного воспламенения и регулирования степени открытия впускного дросселя, если выявлено преждевременное воспламенение. В вышеуказанном примере первое количество рабочих циклов двигателя может дополнительно или необязательно предшествовать второму количеству рабочих циклов двигателя или происходить одновременно с ним. В любом или во всех вышеуказанных примерах указанное выявление преждевременного воспламенения по проинтегрированному выходному сигналу может дополнительно или необязательно включать в себя шаги, на которых выявляют преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения по одному из следующих признаков: рост проинтегрированного выходного сигнала в первом, более позднем интервале детонации, за которым следует рост проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации во втором, более раннем интервале преждевременного воспламенения, и падение пикового значения выходного сигнала датчика детонации в первом, более позднем интервале детонации с ростом пикового значения выходного сигнала датчика детонации во втором, более раннем интервале преждевременного воспламенения. В любом или во всех вышеуказанных примерах, система может дополнительно или необязательно содержать свечу зажигания, при этом можно дополнительно или необязательно выявлять наличие преждевременного воспламенения по изменению момента зажигания в цилиндре, при этом указанное выявление преждевременного воспламенения может представлять собой выявление преждевременного воспламенения на основании роста проинтегрированного выходного сигнала в интервале преждевременного воспламенения после превышения проинтегрированным выходным сигналом в интервале детонации порогового значения и изменения момента зажигания в цилиндре в сторону запаздывания на пороговую величину.
Другой пример способа для двигателя может содержать шаги, на которых: выявляют преждевременное воспламенение по проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации в интервале детонации и проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения. В вышеуказанном примере способ может дополнительно или необязательно содержать шаг, на котором, если будет выявлено преждевременное воспламенение, отключают впрыск топлива в неисправный цилиндр на период одного или нескольких событий сгорания, а затем возобновляют впрыск топлива в неисправный цилиндр. В любом или во всех вышеуказанных примерах способ может дополнительно или необязательно содержать шаги, на которых: сокращают расход всасываемого воздуха для снижения нагрузки двигателя на период одного или нескольких событий сгорания, если будет выявлено преждевременное воспламенение, а затем восстанавливают нагрузку двигателя. В любом или во всех вышеуказанных примерах выходной сигнал датчика детонации в интервале детонации можно дополнительно или необязательно сравнивать с нижним порогом, а выходной сигнал датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения можно сравнивать с верхним порогом. В любом или во всех вышеуказанных примерах проинтегрированный выходной сигнал датчика детонации может дополнительно или необязательно представлять собой интегральное значение выходного сигнала датчика детонации, при этом наличие преждевременного воспламенения дополнительно или необязательно выявляют на основании роста интегрального значения выходного сигнала датчика детонации в интервале детонации, за которым следует рост интегрального значения выходного сигнала датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения. Кроме того, в любом или во всех вышеуказанных примерах способ может дополнительно или необязательно содержать шаг, на котором выявляют преждевременное воспламенение по пиковым значениям выходного сигнала датчика детонации в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения, при этом указанное установление может представлять собой выявление преждевременного воспламенения на основании снижения пиковых значений в интервалах детонации и роста пиковых значений в интервалах преждевременного воспламенения. При этом наличие преждевременного воспламенения можно дополнительно выявлять по результатам сравнения темпа изменения выходного сигнала датчика детонации в интервале детонации и темпа изменения выходного сигнала датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения. Выходной сигнал датчика детонации в интервалах детонации и интервалах преждевременного воспламенения можно интегрировать по общему количеству рабочих циклов двигателя. Или же выходной сигнал датчика детонации в интервалах детонации и интервалах преждевременного воспламенения можно интегрировать по разному количеству рабочих циклов двигателя. Интервал детонации может представлять собой интервал по углу поворота коленчатого вала, не перекрывающийся с интервалом преждевременного воспламенения (как показано на схеме 410 на ФИГ. 4). В другом примере интервал детонации может представлять собой интервал по углу поворота коленчатого вала, по меньшей мере частично перекрывающийся с интервалом преждевременного воспламенения (как показано на схеме 430 и схеме 450 на ФИГ. 4). Как раскрыто на ФИГ. 5В и в алгоритме 700, способ может содержать шаг, на котором по меньшей мере интервал преждевременного воспламенения делят на множество сегментов, при этом число сегментов во множестве зависит от степени взаимного перекрытия интервалов детонации и преждевременного воспламенения. При этом наличие преждевременного воспламенения можно выявлять по результатам сравнения пикового значения выходного сигнала датчика детонации в каждом сегменте множества интервала преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. То есть выявление преждевременного воспламенения может включать в себя выявление преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения.
В еще одном примере способ для двигателя может содержать шаги, на которых: выявляют преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения по выходным сигналам датчика детонации, оцененным в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения, и выявляют преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения по проинтегрированному выходному сигналу датчика детонации в интервале детонации и интервале преждевременного воспламенения, полученным путем интегрирования по нескольким рабочим циклам двигателя. В вышеуказанном примере способ может дополнительно или необязательно содержать шаг, на котором, если будет выявлено преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения, обогащают смесь в неисправном цилиндре и сокращают расход всасываемого в двигатель воздуха на первую величину, и, если будет выявлено преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения, отключают подачу топлива в неисправный цилиндр и сокращают расход всасываемого в двигатель воздуха на вторую величину, при этом вторая величина больше первой. В любом или во всех вышеуказанных примерах способ может дополнительно или необязательно содержать шаги, на которых, если будет выявлено преждевременное воспламенение при низкой частоте вращения, смесь в неисправном цилиндре можно обогащать в течение первого, меньшего, количества событий сгорания, при этом, если будет выявлено преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения, подачу топлива в неисправный цилиндр можно отключить на второе, большее, количество событий сгорания.
Так можно распознавать и подавлять преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения. Технический эффект оперативной идентификации и устранения преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения состоит в снижении риска таких нежелательных явлений, как неконтролируемое преждевременное воспламенение и связанное с ним ухудшение характеристик двигателя. Преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения можно выявлять одним или несколькими из следующих путей: анализ изменений проинтегрированного выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения, а также оценка изменений пикового значения выходного сигнала датчика детонации в интервалах детонации и преждевременного воспламенения за множество рабочих циклов двигателя. Таким образом, можно с большей достоверностью идентифицировать преждевременное воспламенение при высокой частоте вращения без искажения выходного сигнала датчика детонации механическим шумом во время работы двигателя с повышенной частотой вращения. В целом, можно продлить срок службы двигателя и улучшить показатели его работы.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти с возможностью выполнения их системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и прочими техническими средствами в составе двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения команд, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.