СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
ENGINE OPERATION METHOD (VERSIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее описание относится к способу диагностирования работы двигателя. Способ может быть особенно полезным для двигателей, которые содержат турбонагнетатель.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели внутреннего сгорания в транспортных средствах могут подвергаться широкому диапазону условий эксплуатации и видов топлива. Условия эксплуатации могут увеличивать или уменьшать испарение топлива внутри двигателя, тем самым затрудняя запуск и работу двигателя. Кроме того, разные поставщики топлива могут поставлять топливо, которое имеет более высокую или более низкую летучесть, чем топливо, поставляемое другими поставщиками топлива. Летучесть топлива также может делать запуск двигателя более трудным. Одним из следствий эксплуатации двигателя в широком диапазоне условий с меняющимися типами топлива являются пропуски зажигания двигателя. Топливно-воздушная смесь, вводимая в цилиндр, может не сгорать или может сгорать частично в результате низкой летучести топлива во время более холодных температур. В некоторых двигателях, количество впрыскиваемого топлива, установка момента зажигания и/или эффективная степень сжатия могут регулироваться для улучшения вероятности сжигания топливно-воздушной смеси и сокращения пропусков зажигания. Однако может не быть желательным регулировать количество топлива, подаваемого в двигатель, установку момента зажигания двигателя или эффективную степень сжатия, пока не обнаружены пропуски зажигания.
Пропуски зажигания двигателя могут обнаруживаться посредством осуществления мониторинга скорости вращения двигателя. Если топливно-воздушная смесь в цилиндре не сгорает или сгорает частично, может снижаться крутящий момент двигателя. Как результат, скорость вращения двигателя может падать в течение по меньшей мере части цикла двигателя. Однако изменения в скорости вращения двигателя, связанные с пропусками зажигания, могут быть менее заметными для двигателей, имеющих большее число цилиндров. Например, может быть более трудным обнаруживать пропуски зажигания восьмицилиндрового двигателя по сравнению с четырехцилиндровым двигателем. Дополнительно, может быть более трудным обнаруживать пропуски зажигания на более высоких скоростях вращения двигателя, поскольку события сгорания в двигателе разнесены ближе друг от друга во времени.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретатели в материалах настоящего описания выявили вышеупомянутые недостатки и разработали способ эксплуатации двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
регулируют исполнительный механизм для регулирования давления в цилиндре в ответ на положение перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором продувочная часть цикла цилиндра происходит на интервале по коленчатому валу, в течение которого открыт выпускной клапан цилиндра.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является системой зажигания.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором регулируют систему зажигания для регулирования установки момента, когда искра доставляется в цилиндр.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм выполнен в виде исполнительного механизма фазировки кулачков.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм фазировки кулачков регулирует установку фаз распределения выпускных клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является топливной форсункой.
В одном из вариантов осуществления предложен способ эксплуатации двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
подают ток на исполнительный механизм перепускной заслонки для коррекции положения перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра; и
регулируют исполнительный механизм для регулирования давления в цилиндре в ответ на ток.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором ток определяют посредством шунтирующего резистора.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют исполнительный механизм для регулирования давления в цилиндре в ответ на положение перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является фазировщиком кулачков.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором фазировщик кулачков регулирует установку момента открывания выпускного клапана.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является топливной форсункой, и дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают время открывания топливной форсунки в ответ на ток ниже порогового значения.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является системой зажигания, и дополнительно включающий в себя этап, на котором повышают величину энергии искры, доставляемой на свечу зажигания, в ответ на ток ниже порогового значения.
В одном из вариантов осуществления предложен способ эксплуатации двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
генерируют пропуски зажигания во время цикла цилиндра;
регулируют ток, подаваемый на исполнительный механизм перепускной заслонки, в ответ на пропуски зажигания, чтобы скорректировать положение перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра; и
регулируют исполнительный механизм для снижения вероятности пропусков зажигания в цилиндре во время последующего цикла цилиндра.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является топливной форсункой, и дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр через топливную форсунку, во время последующего цикла цилиндра.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором продувочная часть цикла цилиндра продолжается от момента времени открывания выпускного клапана до момента времени закрывания выпускного клапана.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором исполнительный механизм является системой зажигания, и дополнительно включающий в себя этап, на котором осуществляют запаздывание установки момента зажигания, доставляемого в цилиндр.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором уведомляют водителя о пропусках зажигания в ответ на ток, подаваемый на сбросовый затвор, корректирующий положение перепускной заслонки.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором осуществляют мониторинг тока посредством шунтирующего резистора в цепи, подающей электрическую энергию на исполнительный механизм перепускной заслонки.
Пропуски зажигания двигателя могут определяться по положению перепускной заслонки турбонагнетателя и/или величине тока, подаваемого на исполнительный механизм перепускной заслонки для управления положением перепускной заслонки турбонагнетателя. В частности, давление от сожженной смеси повышает давление в выпускном коллекторе, когда выхлопные газы выпускаются из цилиндра посредством открывания выпускного клапана цилиндра. Повышенное давление в выпускном коллекторе может прилагать силу к перепускной заслонке турбонагнетателя, побуждая положение перепускной заслонки отклоняться от требуемого положения. Отклонение перепускной заслонки может служить признаком пропусков зажигания. Например, цилиндр, сжигающий топливно-воздушную смесь, может вырабатывать первое давление в цилиндре, когда топливно-воздушная смесь сгорает полностью. С другой стороны, эквивалентная топливно-воздушная смесь может вырабатывать второе, более низкое давление, когда топливно-воздушная смесь сжигается только частично. Таким образом, положение перепускной заслонки может изменяться на большую величину от требуемого положения, когда топливно-воздушная смесь сжигается полностью и выпускается из цилиндра в выпускной коллектор. По существу, положение перепускной заслонки может быть хорошим индикатором того, происходят или нет пропуски зажигания в цилиндре двигателя. И как только обнаружены пропуски зажигания, давление в цилиндре может повышаться посредством регулирования исполнительного механизма, что снижает вероятность пропусков зажигания.
Настоящее описание может давать несколько преимуществ. Более точно, подход может обеспечить надежный способ определения пропусков зажигания двигателя в двигателях с турбонаддувом. Дополнительно, подход может обеспечивать перекрестную проверку для других способов обнаружения пропусков зажигания, таких как обнаружение пропусков зажигания с использованием скорости вращения двигателя. Кроме того, подход может быть более надежным, чем другие схемы обнаружения пропусков зажигания двигателя во время конкретных условий эксплуатации двигателя, таких как во время запуска двигателя.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предмет настоящего изобретения будет лучше понятен по прочтению последующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичное изображение двигателя;
фиг.2 показывает примерную схему определения тока управления перепускной заслонкой;
фиг.3 показывает моделированную примерную последовательность обнаружения пропусков зажигания; и
фиг.4 - примерная блок-схема последовательности этапов способа обнаружения и компенсации пропусков зажигания двигателя.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание относится к обнаружению и компенсации пропусков зажигания двигателя. В одном из неограничивающих примеров двигатель может быть выполнен, как показано на фиг.1. Двигатель содержит турбонагнетатель с перепускной заслонкой, а перепускная заслонка включает в себя датчик положения для определения положения перепускной заслонки. Фиг.2 показывает примерную схему определения величины тока, подаваемого на перепускную заслонку, когда перепускная заслонка является перепускной заслонкой с электроприводом. Фиг.3 показывает примерную последовательность, по которой положение и/или ток перепускной заслонки являются основой для определения пропусков зажигания двигателя. В заключение, фиг.4 показывает примерный способ обнаружения и компенсации пропусков зажигания двигателя.
Со ссылкой на фиг.1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг.1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 46 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Время открывания и закрывания выпускного клапана 54 может регулироваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 58 кулачков. Время открывания и закрывания впускного клапана 52 может регулироваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 59 кулачков. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.
Впускной коллектор 46 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления расходом воздуха из впускной камеры 44 наддува. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания впускной камеры 44 наддува. Выхлопные газы вращают турбину 164, которая соединена с компрессором 162, тем самым, сжимая воздух, который поступает в двигатель. Перепускная заслонка 171 может по меньшей мере частично открываться, в то время как давление в камере 44 наддува достигает порогового давления. В этом примере перепускная заслонка 171 включает в себя исполнительный механизм 172 перепускной заслонки с электроприводом. Исполнительный механизм 172 перепускной заслонки с электроприводом может быть электродвигателем, соленоидом или другим электрическим исполнительным механизмом. Положение перепускной заслонки 171 может определяться посредством датчика 173 положения перепускной заслонки. Схема 177 управления током перепускной заслонки осуществляет мониторинг и управляет током для исполнительного механизма 172 перепускной заслонки с электроприводом.
Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 доставляет жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо доставляется в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показаны). Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В одном из примеров может использоваться система непосредственного впрыска низкого давления, в которой давление топлива может подниматься до приблизительно 20-30 бар. В качестве альтернативы, двухкаскадная топливная система высокого давления может использоваться для формирования более высоких давлений топлива.
Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан соединенным с выпускным коллектором 48 выше по потоку от компрессора 164 турбонагнетателя и каталитического нейтрализатора 70. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
Нейтрализатор 70, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере могут использоваться многочисленные устройства контроля выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг.1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, соединенных c двигателем 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, соединенного с охлаждающим патрубком 114; датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132; измерение абсолютного давления в коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 46; измерение давления наддува с датчика 123 давления; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 5. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
В некоторых вариантах осуществления двигатель может быть соединен с системой электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления могут применяться другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель.
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 46, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательные перекрытия клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Фиг.2 показывает примерную схему определения тока управления перепускной заслонкой. Ток управления перепускной заслонкой может использоваться в качестве основы для определения, произошли или нет пропуски зажигания в цилиндре. Например, если двигатель вращается на протяжении области по коленчатому валу, в которой цилиндр находится в состоянии сброса (например, когда открыт выпускной клапан цилиндра), и ток не отрегулирован на ожидаемый уровень, может определяться, что давление на выпуске не является высоким настолько, насколько требуется. В некоторых примерах, если ток перепускной заслонки особенно низок во время или после события сброса цилиндра, может определяться, что пропуск зажигания произошел в цилиндре.
Схема 177 управления током перепускной заслонки включает в себя полевой транзистор 202 и резистор 204 считывания тока. Полевой транзистор 202 управляет протеканием электрического тока к исполнительному механизму 172 перепускной заслонки с электроприводом, когда подвергается управлению посредством контроллера 12 по фиг.1. Напряжение растет на резисторе 204 считывания тока, когда ток течет через резистор 204 считывания тока. Усилитель 206 считывает напряжение и отправляет усиленный выходной сигнал в контроллер 12 по фиг.1. Контроллер 12 по фиг.1 сравнивает выходной сигнал усилителя 206 с ожидаемым выходным сигналом в данных условиях эксплуатации. Дополнительно, контроллер 12 по фиг.1 может сравнивать выходной сигнал из усилителя 206 с ожидаемым или требуемым выходным сигналом на конкретных интервалах по коленчатому валу двигателя. В частности, выходной сигнал усилителя 202 может сравниваться с требуемым выходным сигналом, в то время как цилиндр находится в продувочной части цикла цилиндра. В одном из примеров, требуемый ток перепускной заслонки может определяться опытным путем и сохраняться в таблицах или функциях в памяти контроллера 12 по фиг.1. Таблицы или функции могут индексироваться скоростью вращения и запрошенным крутящим моментом двигателя.
1
3
Далее, со ссылкой на фиг.3, показана моделированная последовательность обнаружения пропусков зажигания. Фиг.3 включает в себя четыре графика. На каждом из четырех графиков, ось X представляет угол поворота коленчатого вала двигателя. Последовательность по фиг.3 может быть предусмотрена системой по фиг.1 и 2, выполняющей способ по фиг.4. Вертикальные метки в моменты T-T времени указывают конкретные интересующие моменты времени в последовательности. Последовательность характерна для четырехцилиндрового четырехтактного двигателя, в котором такты цилиндров разнесены на 180-градусные интервалы по коленчатому валу. Углы 0, 180, 360 и 540 поворота коленчатого вала являются углами поворота коленчатого вала, указываемыми ссылкой на верхнюю мертвую точку такта сжатия цилиндра номер один. Таким образом, когда двигатель находится на нулевых углах поворота коленчатого вала, поршень цилиндра номер один находится в верхней мертвой точке такта сжатия. Цилиндр номер три находится в нижней мертвой точке такта сжатия, когда двигатель находится на нуле. Цилиндр номер четыре находится в верхней мертвой точке такта выпуска, когда двигатель находится на нуле градусов поворота коленчатого вала. Цилиндр номер два находится в нижней мертвой точке такта выпуска.
Первый график сверху по фиг.3 представляет давление на выпуске в системе выпуска двигателя выше по потоку от перепускной заслонки турбонагнетателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя. Давление на выпуске возрастает в направлении стрелки оси Y. Номера 1-4 под кривой 302 давления на выпуске указывают цилиндр, который создавал увеличение давления по кривой 302. Например, номер 1 указывает, что выхлопные газы из цилиндра номер один создавали повышение давления на импульсе 320.
Второй график сверху по фиг.3 представляет положение перепускной заслонки турбонагнетателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя. Положение перепускной заслонки, представленное кривой 304 положения перепускной заслонки, указывает, что перепускная заслонка открывается дальше в направлении стрелки оси Y. Положение перепускной заслонки турбонагнетателя указывает закрытая перепускная заслонка, когда кривая положения находится на оси X. Горизонтальная линия 350 представляет требуемое положение перепускной заслонки в течение интервала по коленчатому валу, когда выпускной клапан цилиндра открыт. В некоторых примерах горизонтальная линия 350 может представлять положение минимального открывания или закрывания перепускной заслонки в зависимости от того, является ли перепускная заслонка нормально открытой или закрытой.
Третий график сверху по фиг.3 представляет ток управления перепускной заслонкой турбонагнетателя (например, ток, подаваемый на перепускную заслонку) в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя. Величина тока, представленная кривой 306 тока управления перепускной заслонкой турбонагнетателя, возрастает в направлении стрелки оси Y. Горизонтальная линия 360 представляет требуемый ток перепускной заслонки для обеспечения требуемого положения перепускной заслонки в течение интервала по коленчатому валу, когда выпускной клапан цилиндра открыт. В некоторых примерах горизонтальная линия 360 может представлять минимальный ток перепускной заслонки.
Четвертый график сверху по фиг.3 представляет количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя во время последовательности в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя. Величина 308 впрыска топлива и подобные величины впрыска топлива указывают, что впрыскиваемое количество топлива увеличивается в направлении стрелки оси Y. Номера 1-4, расположенные на величине впрыска топлива, указывают, в какой цилиндр впрыскивается конкретное количество топлива. Например, величина 308 впрыска топлива впрыскивается в цилиндр номер два.
0
1
Последовательность начинается в момент Tвремени, в который все цилиндры двигателя являются принимающими по существу одинаковое количество топлива. Кроме того, хотя давление на выпуске из всех цилиндров не показано до момента T времени, импульсы давления из всех цилиндров находятся на более высоком уровне, как указано импульсом 320. Импульсы давления воздействуют на перепускную заслонку турбонагнетателя и вызывают отклонение положения перепускной заслонки. Например, импульс 320 давления вызывает изменение положения перепускной заслонки, указанное на кривой 304. Контроллер 12 по фиг.1 увеличивает ток перепускной заслонки, как показано на кривой 306, чтобы приводить перепускную заслонку обратно по направлению к требуемому положению 350 перепускной заслонки. Ток перепускной заслонки снижается по мере того, как перепускная заслонка возвращается в требуемое положение. Таким образом, ток и положение перепускной заслонки регулируются по мере того, как импульсы давления с выпуска цилиндра воздействуют на перепускную заслонку. Фактические положение и ток перепускной заслонки меняются около требуемых положения и тока перепускной заслонки.
1
1
1
1
Незадолго до момента T времени, цилиндр номер четыре пропускает зажигание или частично сжигает топливно-воздушную смесь в цилиндре номер четыре. Следовательно, когда выпускной клапан цилиндра номер четыре открывается непосредственно перед моментом T времени, давление в цилиндре номер четыре находится на относительно низком уровне. Давление возрастает в системе выпуска вследствие того, что открывание выпускного клапана цилиндра номер четыре достигает пикового значения в момент T времени. Пиковое давление на выпуске находится сильно ниже уровня давления на выпуске, вырабатываемого цилиндрами, которые являются смежными с цилиндром номер четыре в порядке сгорания в двигателе (например, 1-3-4-2). Соответственно, отклонение положения перепускной заслонки от требуемого положения перепускной заслонки в момент T времени уменьшается. Кроме того, ток перепускной заслонки не увеличивается на столько же, как когда цилиндр, который не пропускает зажигание, выкачивается в систему выпуска.
2
2
1
Контроллер 12 по фиг.1 распознает, что как ток, так и положение перепускной заслонки не изменяются, насколько ожидается, когда продукты сгорания цилиндра выпускаются в систему выпуска. Контроллер 12 может распознавать, что ток и положение перепускной заслонки не находятся в требуемых состояниях, как обсуждено в описании по фиг.4. Следовательно, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр номер четыре, увеличивается в момент T времени посредством увеличения длительности импульса топливной форсунки по мере того, как двигатель продолжает вращаться. Посредством увеличения количества впрыскиваемого топлива, может быть возможным снижать вероятность пропусков зажигания в цилиндре номер четыре. Таким образом, может быть видно, что количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр номер четыре в момент T времени, является большим, чем количество топлива, впрыскиваемого в другие цилиндры двигателя. Количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, который пропускает зажигание, может увеличиваться на заданное количество событий сгорания у цилиндра, который подвергнут пропускам зажигания. Например, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр номер четыре, может увеличиваться на 10 событий сгорания у цилиндра номер четыре. Такое обогащение топлива предоставляет цилиндру номер четыре возможность нагреваться до уровня, при котором вероятность пропусков зажигания может быть снижена. Цилиндры номер один, два и три продолжают работать так же, как до пропусков зажигания в момент Tвремени, поскольку пропуски зажигания не обнаружены в этих цилиндрах.
3
2
3
3
1
2
Незадолго до момента T времени, цилиндр номер четыре сжигает топливо, впрыснутое в момент T времени, и выпускает побочные продукты в систему выпуска в момент T времени. Давление на выпуске в момент T времени является значительно большим, чем давление на выпуске в момент T времени, указывая, что цилиндр номер четыре не пропустил зажигание. Таким образом, обогащение топливно-воздушной смеси посредством увеличения количества впрыскиваемого топлива в момент T времени имело требуемый результат восстановления сгорания и повышения давления в цилиндре у цилиндра номер четыре. Величина обогащения топлива может снижаться в течение заданного количества циклов сгорания цилиндра номер четыре до того, как количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр номер четыре, достигает количества топлива, впрыскиваемого в другие цилиндры двигателя.
Таким образом, пропуски зажигания в цилиндре двигателя могут обнаруживаться с помощью перепускной заслонки турбонагнетателя и посредством тока, подаваемого для управления положением перепускной заслонки. В некоторых вариантах осуществления, положение перепускной заслонки может подвергаться выборке отсчетов с предопределенными интервалами по коленчатому валу, где выпускные клапаны цилиндров открыты и выбрасывают продукты сгорания в систему выпуска.
Далее, со ссылкой на фиг.4, показана примерная блок-схема последовательности этапов способа обнаружения и компенсации пропусков зажигания двигателя. Способ по фиг.4 может храниться в качестве выполняемых команд в постоянной памяти контроллера, такого как контроллер 12 по фиг.1. Способ по фиг.4 может обеспечивать рабочую последовательность, как проиллюстрировано на фиг.3.
На этапе 402 по способу 400 определяют условия эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения двигателя, положение двигателя, положение перепускной заслонки турбонагнетателя и ток перепускной заслонки. По способу 400 переходят на этап 404 после того, как определены условия эксплуатации двигателя.
На этапе 404 по способу 400 оценивают, присутствуют или нет условия для осуществления мониторинга пропусков зажигания двигателя. В одном из примеров, пропуски зажигания двигателя могут быть подвергнуты мониторингу, когда скорость вращения и нагрузка двигателя находятся в пределах заданных значений. Если по способу 400 делают вывод, что присутствуют условия для осуществления мониторинга пропусков зажигания двигателя, ответом является «да», то по способу 400 переходят на этап 406. Иначе, ответом является «нет», и способ 400 завершают.
На этапе 406 по способу 400 оценивают, осуществляют или нет мониторинг пропусков зажигания во время запуска двигателя. В одном из примеров, по способу 400 делают вывод, что пропуски зажигания двигателем происходят во время запуска, когда скорость вращения двигателя является меньшей, чем пороговое значение, и когда подтвержден флажковый признак запуска двигателя. Если по способу 400 делают вывод, что пропуски зажигания двигателя подвергнуты мониторингу во время запуска двигателя, т.е. ответом является «да», то по способу 400 переходят на этап 408. Иначе, ответом является «нет», и по способу 400 переходят на этап 412.
На этапе 408 по способу 400 позиционируют перепускную заслонку для запуска двигателя. В одном из примеров, положение перепускной заслонки регулируют на основании рабочего угла или положения перепускной заслонки, в котором обеспечен более чем пороговый уровень отклонения или перемещения перепускной заслонки, когда заданное давление на выпуске прикладывается к перепускной заслонке. Другими словами, перепускную заслонку открывают до положения, в котором повышается обнаруживаемость импульсов давления, прилагающих силу к перепускной заслонке. По способу 400 переходят на этап 410 после того, как отрегулировано положение перепускной заслонки.
На этапе 410 по способу 400 предоставляют двигателю возможность запуска, после того как отрегулировано положение перепускной заслонки. Двигателю может предоставляться возможность запускаться посредством вовлечения стартера двигателя и допуска потока топлива в двигатель. По способу 400 переходят на этап 414 после того, как двигателю предоставлена возможность запуска.
На этапе 412 по способу 400 регулируют положение перепускной заслонки турбонагнетателя под условия эксплуатации двигателя. В одном из примеров положения перепускной заслонки определяют опытным путем и сохраняют в таблицах или функциях в пределах памяти контроллера. Таблицы или функции индексируют посредством скорости вращения и нагрузки двигателя. Кроме того, перепускная заслонка турбонагнетателя может приводиться в действие в ответ на давление наддува. В частности, если давление наддува повышается до уровня, который является более высоким, чем требуется, перепускная заслонка может дополнительно открываться. По способу 400 переходят на этап 414 после того, как положение перепускной заслонки отрегулировано под условия эксплуатации двигателя.
На этапе 414 по способу 400 определяют положение перепускной заслонки турбонагнетателя. В одном из примеров, положение перепускной заслонки турбонагнетателя может определяться посредством датчика положения, как показано на фиг.1. Положение перепускной заслонки турбонагнетателя может быть подвергнуто мониторингу через выбранные интервалы по коленчатому валу. Например, положение перепускной заслонки турбонагнетателя может подвергаться выборке отсчетов через конкретный интервал угла поворота коленчатого вала, на котором ожидается, что должно быть наивысшим давление на выпуске. Таким образом, выборка отсчетов положения перепускной заслонки турбонагнетателя может регулироваться на расположения коленчатого вала двигателя, в котором положение перепускной заслонки турбонагнетателя проявляет высокое отношение сигнал/шум. По способу 400 переходят на этап 416 после того, как определено положение перепускной заслонки турбонагнетателя.
На этапе 416 по способу 400 определяют ток исполнительного механизма перепускной заслонки турбонагнетателя. Ток перепускной заслонки турбонагнетателя может определяться посредством схемы, показанной на фиг.2. Подобно мониторингу положения перепускной заслонки, ток перепускной заслонки турбонагнетателя может быть подвергнут мониторингу через выбранные интервалы по коленчатому валу. В частности, ток перепускной заслонки турбонагнетателя может подвергаться выборке отсчетов через выбранный интервал угла поворота коленчатого вала, на котором ожидается, что давление на выпуске должно быть наивысшим, и на котором ожидается, что контроллер должен предпринимать корректирующее действие и регулировать исполнительный механизм перепускной заслонки турбонагнетателя. Таким образом, выборка отсчетов тока перепускной заслонки турбонагнетателя может регулироваться на расположения коленчатого вала двигателя, в которых ток перепускной заслонки турбонагнетателя проявляет высокое отношение сигнал/шум. В одном из примеров, по способу 400 осуществляют выборку отсчетов тока перепускной заслонки, только когда открыт выпускной клапан цилиндра. По способу 400 переходят на этап 418 после того, как определен ток перепускной заслонки турбонагнетателя.
Дополнительно, ток, подаваемый на исполнительный механизм перепускной заслонки турбонагнетателя, может регулироваться, на этапе 416, посредством вычитания измеренного положения исполнительного механизма перепускной заслонки из требуемого положения перепускной заслонки, а затем, умножения ошибки положения перепускной заслонки на функцию, которая устанавливает отношение ошибки положения к регулированию тока исполнительного механизма перепускной заслонки. Регулирование тока перепускной заслонки прибавляется к базовому току перепускной заслонки, а затем выводится на исполнительный механизм перепускной заслонки.
На этапе 418 по способу 400 оценивают, изменилось или нет положение перепускной заслонки турбонагнетателя в меньшей степени, чем ожидаемая величина, во время конкретного интервала по коленчатому валу. Например, в тех случаях, когда цилиндр номер один двигателя имеет длительность открывания выпускного клапана 260 градусов по коленчатому валу, начиная с 40 градусов по коленчатому валу до нижней мертвой точки такта выпуска цилиндра номер один, по способу 400 могут начинать выборку отсчетов положения перепускной заслонки и тока перепускной заслонки турбонагнетателя на 40 градусах по коленчатому валу до нижней мертвой точки такта выпуска цилиндра номер один для оценки, изменило или нет давление на выпуске из цилиндра номер один положение перепускной заслонки турбонагнетателя в меньшей степени, чем ожидается.
В одном из примеров, положение перепускной заслонки турбонагнетателя сравнивают с определенными опытным путем значениями, хранимыми в таблицах и/или функциях в памяти. Таблицы и/или функции могут индексироваться посредством скорости вращения и нагрузки двигателя или другой подобной переменной. Если положение перепускной заслонки не изменилось в меньшей степени, чем ожидается (например, положение перепускной заслонки изменилось на ожидаемую величину), или если перепускная заслонка не открылась и не закрылась, насколько ожидается (например, в зависимости от того, является ли перепускная заслонка нормально открытой или закрытой), по способу 400 переходят на этап 430. Иначе, по способу 400 переходят на этап 420.
На этапе 430 по способу 400 оценивают, изменился или нет ток перепускной заслонки на меньшую, чем требуемая величина. Ток перепускной заслонки может подвергаться выборке отсчетов во время того же самого интервала по коленчатому валу, что и подвергается выборке отсчетов положение перепускной заслонки. В одном из примеров, ток перепускной заслонки турбонагнетателя сравнивают с определенными опытным путем значениями, хранимыми в таблицах и/или функциях в памяти. Таблицы и/или функции могут индексироваться посредством скорости вращения и нагрузки двигателя или другой подобной переменной. Если ток перепускной заслонки не изменился в меньшей степени, чем ожидается, или если ток перепускной заслонки не находится ниже или выше, чем ожидается (например, ток перепускной заслонки изменился, как ожидалось), способ 400 завершают. Иначе, по способу 400 переходят на этап 432.
На этапе 432 по способу 400 обогащают топливо, подаваемое в цилиндр, который выпускал содержимое цилиндра, без изменения тока перепускной заслонки, как бы ни ожидалось, наряду с тем что положение перепускной заслонки изменялось в пределах ожидаемого диапазона. В некоторых вариантах осуществления, установка момента, при которой искра зажигания подается в цилиндр, а также энергия искры, подаваемая в цилиндр, также регулируют. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию в попытке снизить вероятность пропусков зажигания. Энергия искры может повышаться посредством увеличения времени протекания тока через первичную обмотку катушки зажигания. Пропуски зажигания цилиндра двигателя не указываются на этапе 432, так как один способ определения пропусков зажигания двигателя (например, по току перепускной заслонки) может быть боле чувствительным, чем другой способ определения пропусков зажигания двигателя в данных условиях эксплуатации двигателя. Таким образом, компенсация предусмотрена для регулирования работы цилиндра вне условий, которые могут повышать вероятность пропусков зажигания, все же, пропуски зажигания не указываются, так как они не подтверждены обоими, током перепускной заслонки и положением перепускной заслонки. В других примерах, указание пропусков зажигания может выдаваться, когда пропуски зажигания определены только посредством тока перепускной заслонки или положения перепускной заслонки. Подача искры и топлива в другие цилиндры, которые выпускают содержимое цилиндра, чтобы обеспечивать требуемое изменение тока перепускной заслонки, остается неизменным. Способ 400 завершают после того, как обеспечена компенсация.
На этапе 420 по способу 400 оценивают, изменился или нет ток перепускной заслонки на меньшую, чем требуемая величина. Если ток перепускной заслонки не изменился в меньшей степени, чем ожидается, или если ток перепускной заслонки не находится ниже или выше, чем ожидается (например, ток перепускной заслонки изменился, как ожидалось), по способу 400 переходят на этап 422. Иначе, по способу 400 переходят на этап 424.
На этапе 422 по способу 400 обогащают топливо, подаваемое в цилиндр, который выпускал содержимое цилиндра, без изменения положения перепускной заслонки, как бы ни ожидалось, наряду с тем, что ток перепускной заслонки изменялся в пределах ожидаемого диапазона. В некоторых примерах также регулируют установку момента, в который искра подается в цилиндр. Пропуски зажигания цилиндра двигателя не указываются на этапе 422, так как один способ определения пропусков зажигания двигателя (например, по положению перепускной заслонки) может быть более чувствительным, чем другой способ определения пропусков зажигания двигателя в данных условиях эксплуатации двигателя. В других примерах пропуски зажигания могут указываться, когда признаются только согласно положению перепускной заслонки или тока перепускной заслонки. Таким образом, компенсация предусмотрена для регулирования работы цилиндра вне условий, которые могут повышать вероятность пропусков зажигания, все же пропуски зажигания не указываются, так как они не подтверждены обоими, током перепускной заслонки и положением перепускной заслонки. Подача искры и топлива в другие цилиндры, которые выпускают содержимое цилиндра, чтобы обеспечивать требуемое изменение положения перепускной заслонки, остается неизменным. Способ 400 завершают после того, как обеспечена компенсация.
На этапе 424 по способу 400 обеспечивают указание пропусков зажигания в цилиндре двигателя и обогащают топливно-воздушное соотношение на величину, которая является большей, чем величина обогащения, предусмотренная на этапах 432 и 422. Указание пропусков зажигания может быть в форме светового сигнала или звукового сигнала для водителя. В некоторых примерах искра также может подвергаться запаздыванию для снижения вероятности пропусков зажигания. Подача искры и топлива в другие цилиндры, которые выпускают содержимое цилиндра, чтобы обеспечивать требуемое изменение в изменении положения и изменении тока перепускной заслонки, остается неизменным. Кроме того, величина подаваемой энергии искры может повышаться посредством увеличения времени протекания тока через первичную обмотку катушки зажигания (например, зарядки катушки зажигания в течение более длительного периода времени). Дополнительно, регулирование установки фаз кулачкового распределения для впускных и/или выпускных кулачков может производиться в отношении исполнительного механизма фазировщика кулачков на этапе 424, чтобы уменьшать вероятность пропусков зажигания. В некоторых вариантах осуществления, установка фаз кулачкового распределения может подвергаться опережению наряду с тем, что в других примерах установка фаз кулачкового распределения может подвергаться запаздыванию, чтобы повышать эффективную степень сжатия цилиндра. Регулирование установки фаз кулачкового распределения для осуществления запаздывания или опережения основано на базовой установке фаз кулачкового распределения. В заключение, в некоторых примерах
указание пропусков зажигания по положению перепускной заслонки и/или току перепускной заслонки может сопоставляться с указанием пропусков зажигания на основании скорости вращения двигателя. Если указание пропусков зажигания по перепускной заслонке соответствует указанию пропусков зажигания по скорости вращения двигателя, может обеспечиваться регулирование исполнительного механизма и уведомление водителя. Способ 400 завершают после того, как указаны пропуски зажигания в цилиндре, и топливо и/или искра зажигания отрегулированы, чтобы скомпенсировать пропуски зажигания.
Таким образом, способ по фиг.4 предусматривает способ эксплуатации двигателя, включающий в себя этапы, на которых: регулируют исполнительный механизм для регулирования давления в цилиндре в ответ на положение перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда продувочная часть цикла цилиндра происходит на интервале по коленчатому валу, в течение которого открыт выпускной клапан цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является системой зажигания. Способ включает в себя те случаи, когда система зажигания регулируется, чтобы регулировать установку момента, когда искра выдается в цилиндр. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм выполнен в виде исполнительного механизма фазировки кулачков. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм фазировки кулачков регулирует установку фаз распределения выпускных клапанов. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является топливной форсункой. Таким образом, пропуски зажигания двигателя могут обнаруживаться и компенсироваться посредством повышения давления в цилиндре у цилиндра, демонстрирующего пропуски зажигания, посредством регулирования количества воздуха цилиндра, количества топлива цилиндра или опережения зажигания, подаваемых в цилиндр.
Способ по фиг.4 также включает в себя способ эксплуатации двигателя, включающий в себя этапы, на которых: подают ток на исполнительный механизм перепускной заслонки для коррекции положения перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра; и регулируют исполнительный механизм для регулирования давления в цилиндре в ответ на ток. Способ включает в себя те случаи, когда ток определяют посредством шунтирующего резистора. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют исполнительный механизм для регулирования давления в цилиндре в ответ на положение перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является фазировщиком кулачка. Способ включает в себя те случаи, когда фазировщик кулачка регулирует установку момента открывания выпускного клапана. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является топливной форсункой, и дополнительно включающий в себя этапы, на которых увеличивают время открывания топливной форсунки в ответ на ток, находящийся ниже, чем пороговое значение. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является системой зажигания, и дополнительно включающий в себя этапы, на которых повышают величину энергии искры, подаваемую на свечу зажигания, в ответ на ток, находящийся ниже, чем пороговое значение.
Способ по фиг.4 также предусматривает способ эксплуатации двигателя, включающий в себя этапы, на которых генерируют пропуски зажигания во время цикла цилиндра; регулируют ток, подаваемый на исполнительный механизм перепускной заслонки, в ответ на пропуски зажигания, чтобы скорректировать положение перепускной заслонки во время продувочной части цикла цилиндра; и регулируют исполнительный механизм для снижения вероятности пропусков зажигания в цилиндре во время последующего цикла цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является топливной форсункой, и дополнительно включает в себя этап, на котором увеличивают количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр через топливную форсунку, во время последующего цикла цилиндра. Способ также включает в себя те случаи, когда продувочная часть цикла цилиндра находится от момента времени открывания выпускного клапана до момента времени закрывания выпускного клапана. Способ включает в себя те случаи, когда исполнительный механизм является системой зажигания, дополнительно включает в себя этап, на котором осуществляют запаздывание установки момента зажигания, подаваемого на цилиндр. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором уведомляют водителя о пропусках зажигания в ответ на величину тока, корректирующего положение перепускной заслонки. В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя те случаи, когда ток контролируют посредством шунтирующего резистора в цепи, подающей электрическую энергию на исполнительный механизм перепускного клапана.
Следует принимать во внимание рядовым специалистам в данной области техники, что процедуры, описанные на фиг.4, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходящие из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.