СИСТЕМА ПОДАЧИ ИСКРЫ В ДВИГАТЕЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к системе подачи искры в двигатель с искровым зажиганием, которая может быть использована для двигателей, которые работают на обедненных или разбавленных смесях.
Уровень техники
Для уменьшения расхода топлива и/или выбросов двигатели могут работать на бедной топливовоздушной смеси или разбавленной смеси (например, за счет рециркуляции отработавших газов (EGR)). Однако при работе двигателя на бедной или разбавленной смеси может быть понижена стабильность горения. В качестве одного из способов повышения стабильности горения в двигателе, работающем на бедной смеси, может быть увеличена энергия искры. Энергию искры можно увеличить за счет увеличения индуктивности катушки, подающей искру в двигатель с помощью свечи зажигания. Тем не менее, увеличение индуктивности катушки может увеличить время ее заряда, при этом катушки с повышенной индуктивностью также могут привести к снижению эффективности работы системы зажигания в ситуациях, когда увеличенное количество энергии искры может быть нежелательным (например, во время горения стехиометрической смеси). Эти и другие недостатки однокатушечных систем зажигания могут быть преодолены путем подачи искры на свечу зажигания от двух катушек зажигания.
Система, использующая две катушки, известна, например, из публикации патентной заявки США №20090126710 от 21.05.2009, которая может быть выбрана в качестве ближайшего аналога полезной модели.
Две катушки зажигания могут быть заряжены и/или разряжены в различные моменты времени с целью увеличения длительности и энергии искры, но работа двух катушек зажигания для каждой свечи зажигания в различные моменты времени может значительно увеличить количество проводов, а также выходных сигналов контроллера. Следовательно, система с двумя катушками на одну свечу зажигания может повысить устойчивость горения, но также может и увеличить финансовые затраты, сложность и время сборки.
Раскрытие полезной модели
Авторы полезной модели выявили вышеуказанные недостатки, для преодоления которых была разработана система подачи искры в двигатель, которая содержит цепь предварительного возбуждения первой катушки зажигания; интерпретирующий логический блок, электрически соединенный с цепью предварительного возбуждения первой катушки зажигания и имеющий два выходных сигнала возбудителей катушек зажигания; а также две цепи возбуждения катушек зажигания, электрически соединенные с интерпретирующим логическим блоком.
Система может содержать две катушки зажигания, электрически соединенные с двумя цепями возбуждения катушек зажигания, а также цепь предварительного возбуждения второй катушки зажигания, электрически соединенную с интерпретирующим логическим блоком. Цепь предварительного возбуждения второй катушки зажигания также может быть электрически соединена с интерпретирующим логическим блоком для совокупности цилиндров двигателя. Цепь предварительного возбуждения первой катушки зажигания может быть электрически соединена только с одной цепью возбуждения катушек зажигания из совокупности цепей возбуждения катушек зажигания.
Система позволяет подавать два разных сигнала о времени запаздывания катушек зажигания с помощью единственного проводника, причем на первую катушку зажигания и на вторую катушку зажигания подают два разных сигнала о времени запаздывания. Кроме того, система позволяет разрядить первую катушку зажигания и вторую катушку зажигания на одну свечу зажигания.
Путем кодирования команд катушки зажигания можно сократить количество проводников в системе зажигания двигателя. В одном примере реализации, команды для одной катушки зажигания основаны на ширине импульсов, превышающих первое заранее заданное время. Команды для второй катушки зажигания основаны на ширине импульсов, не превышающих второе заранее заданное время. Управление двумя катушками зажигания, подающими энергию на одну свечу зажигания, может быть осуществлено путем передачи двух различных по ширине импульсов по единственному проводнику.
В другом примере реализации, команды для первой катушки зажигания могут быть переданы по первому проводнику, в то время как команды для второй катушки зажигания могут быть переданы по второму проводнику. Второй проводник может также передавать команды для ряда других катушек зажигания, подающих энергию на свечи зажигания в других цилиндрах двигателя. Таким образом, в системе зажигания может быть использовано меньшее количество проводников, передающих сигналы для катушек зажигания, чем количество катушек зажигания. В результате может быть уменьшена сложность проводки системы зажигания.
Таким образом, техническим результатом полезной модели является уменьшение сложности проводки системы зажигания и снижение времени ее сборки и финансовых затрат. Этот эффект достигается за счет того, что управление двумя катушками может быть осуществлено по отдельности в разное время в ответ на управляющий сигнал. Таким образом, вместо двух проводов, подающих управляющие сигналы на две катушки зажигания, может быть использован один провод, выполняющий ту же функцию. За счет этого, количество выходных сигналов контроллера может быть сокращено, и в системе может быть использовано меньшее количество проводов по сравнению с другими системами с несколькими катушками.
Краткое описание чертежей
Преимущества, указанные в данном описании, могут быть более полно уяснены путем ознакомления с примером, представленным в данном описании в качестве подробного описания, рассматриваемого отдельно или со ссылкой на следующие сопроводительные чертежи:
На Фиг.1 приведена принципиальная схема двигателя;
На Фиг.2 приведена принципиальная схема системы зажигания, известной из уровня техники;
На Фиг.3 приведена примерная принципиальная схема первой системы зажигания;
На Фиг.4 приведена примерная принципиальная схема второго альтернативного варианта системы зажигания;
На Фиг.5 показаны примерные сигналы одиночной катушки зажигания, подающей электрическую энергию на свечу зажигания;
На Фиг.6 показаны примерные сигналы двух катушек зажигания, подающих электрическую энергию на свечу зажигания;
На Фиг.7 показаны примерные сигналы управления для первой системы зажигания;
На Фиг.8 показаны примерные сигналы управления для второго альтернативного варианта системы зажигания;
На Фиг.9 приведена блок-схема примерного способа функционирования системы подачи электрической энергии на свечу зажигания.
Осуществление полезной модели
Полезная модель относится к системе подачи энергии на свечу зажигания двигателя с искровым зажиганием, где управляющий сигнал поступает по единственному проводу. Фиг.1, 3 и 4 представляют собой примеры систем зажигания. Фиг.2 представляет собой систему зажигания, известную из уровня техники. Системы, представленные на Фиг.1, 3 и 4, могут вырабатывать энергию искры, как показано на Фиг.5 и 6. Примерные сигналы управления системы зажигания представлены на Фиг.7 и 8. Наконец, Фиг.9 представляет собой примерный способ подачи энергии на одну свечу зажигания посредством двух катушек зажигания.
На Фиг.1 показана схема двигателя 10 внутреннего сгорания, содержащего несколько цилиндров, один из которых представлен на Фиг.1, и который управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, размещенным в них и соединенным с коленчатым валом 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может быть приведен в действие впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено датчиком 57 выпускного кулачка.
Топливная форсунка 66 показана расположенной таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания 30, что известно специалистам в данной области как «прямой впрыск». Альтернативно, топливо может впрыскиваться во впускные каналы, что известно специалистам как «впрыск во впускные каналы». Топливная форсунка 66 поставляет топливо пропорционально ширине импульса сигнала (FPW) от контроллера 12. Топливо подается к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). На топливную форсунку 66 рабочий ток подается от привода 68, который срабатывает от контроллера 12. Кроме того, показано, что впускной коллектор 44 соединен с дополнительным дросселем 62 с электроприводом, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха из впуска 42 впускного коллектора 44.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания в камере 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания под управлением контроллера 12. В других примерах могут быть использованы двигатели с воспламенением от сжатия, например, дизельные двигатели, в которых отсутствует система зажигания. Универсальный кислородный датчик 126 (UEGO) показан соединенным с выхлопным коллектором 48 выше по потоку каталитического конвертера 70. Кроме того, бистабильный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть заменен универсальным кислородным датчиком 126 (UEGO).
Согласно одному из примеров, конвертер 70 может содержать ряд блоков катализаторов. В других примерах могут использоваться устройства для снижения токсичности выхлопа, каждое из которых содержит ряд блоков. Конвертер 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
Контроллер 12 показан на Фиг.1 как традиционный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорный блок 102 (CPU), порты 104 ввода и вывода (I/O), постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативную память 108 (RAM), оперативную энергонезависимую память 110 (КАМ) и обычную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10. Помимо описанных выше сигналов, контроллер также получает следующие данные: о температуре охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 112 температуры, соединенного с каналом 114 охлаждения; от датчика положения 134, соединенного с педалью газа 130, для измерения силы нажатия ногой 132; измерения давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 122, соединенного с впускным коллектором 44; о фазе двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; и показания положения дросселя от датчика 58. Также для обработки контроллером 12 может быть измерено барометрическое давление (датчик не показан). Согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения, датчик 118 на эффекте Холла производит заранее установленное количество равномерных импульсов в каждый цикл коленчатого вала, на основании которых может быть определена скорость вращения двигателя (RPM, об/мин).
В некоторых примерах двигатель может быть соединен с электромотором/батареей, как например, в гибридных автомобилях. Автомобиль с гибридным приводом может иметь параллельную и последовательную конфигурации, а также их комбинации и вариации. Кроме того, в некоторых вариантах можно использовать другие конфигурации двигателя, например, двигатель может иметь наддув или турбонаддув.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит 4 рабочих цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Во время впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, а поршень 36 двигается по направлению к дну цилиндра так, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (т.е. когда камера сгорания 30 имеет наибольший объем) обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). Во время хода сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем) обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыскивание», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных способов зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Можно отметить, что вышеизложенное приведено только в качестве примера, и распределение по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие варианты.
Фиг.2 представляет собой схему системы зажигания, известной из уровня техники. В показанном примере контроллер 12 включает в себя две цепи 280 и 282 предварительного возбуждения катушек зажигания, по одной для каждой катушки зажигания, которая может подавать электрическую энергию на свечу зажигания одного цилиндра. Две цепи 280 и 282 предварительного возбуждения катушек зажигания подают ток низкого уровня на возбудители 202 и 204 катушек зажигания. Возбудители 202 и 204 катушек зажигания включены в систему 88 зажигания, которая может быть расположена над или рядом со свечой 92 зажигания. Первая цепь 280 предварительного возбуждения катушек зажигания подает сигнал на возбудитель 202 первой катушки зажигания. Возбудитель 202 первой катушки выборочно подает ток на первую катушку зажигания 206. Устройство 220 накопления электрической энергии (аккумулятор) является источником электрического тока для первой катушки 206 зажигания. Аналогичным образом вторая схема 282 предварительного возбуждения катушки зажигания может подавать сигнал на возбудитель 204 второй катушки зажигания. Возбудитель 204 второй катушки зажигания выборочно подает ток на вторую катушку зажигания 208. Устройство 220 накопления электрической энергии является источником электрического тока для второй катушки 208 зажигания.
Свеча 92 зажигания может получать электрическую энергию от первой катушки 206 зажигания и/или второй катушки 208 зажигания. Свеча 92 зажигания включает в себя первый электрод 260 и второй электрод 262. Второй электрод 262 может иметь непрерывную электрическую связь с землей 240. Искра может создать искровой зазор 250, если между первым электродом 260 и вторым электродом 262 существует разность электрических потенциалов.
Система, изображенная на Фиг.2, требует двух различных сигналов и двух отдельных проводов или проводников 241 и 242 для управления первой катушкой 206 зажигания и второй катушкой 208 зажигания. Кроме того, система зажигания, показанная на Фиг.2, представляет собой систему для одноцилиндрового двигателя. Для каждого дополнительного цилиндра двигателя, кроме показанного на Фиг.2, необходимо обеспечить каждый элемент, показанный на Фиг.2, за исключением устройства 220 накопления энергии и земли 240. Таким образом, система, изображенная на Фиг.2, требует наличия цепи предварительного возбуждения и провода для каждой второй катушки, тем самым вдвое увеличивая количество проводов одной катушки зажигания на каждую свечу системы зажигания.
Обратимся теперь к Фиг.3, где показан пример первого альтернативного варианта системы зажигания. Система зажигания, изображенная на Фиг.3, включает в себя несколько элементов, показанных в системе на Фиг.2. Элементы на Фиг.3, которые являются теми же элементами, что и элементы, показанные на Фиг.2, имеют те же ссылочные позиции, что и элементы, показанные и описанные в отношении Фиг.2.
В данной системе контроллер 12 включает в себя одну цепь предварительного возбуждения зажигания для подачи сигнала управления и на первую катушку 206 зажигания, и на вторую катушку 208 зажигания. Если двигатель включает в себя N цилиндров, то управляющие сигналы для катушек зажигания подают N цепей предварительного возбуждения катушки зажигания. Выходной сигнал цепи 280 предварительного возбуждения может быть направлен на интерпретирующий логический блок 302. Интерпретирующий логический блок 302 может быть включен в программируемую логическую матрицу как часть логического блока, запрограммированного в центральном процессорном блоке, или специализированную интегральную схему (ASIC). Интерпретирующий логический блок 302 контролирует временной интервал и уровень сигнала, подаваемого цепью 280 предварительного возбуждения. В одном неограничивающем примере осуществления изобретения временной интервал сигнала, подаваемого цепью 280 предварительного возбуждения, может быть таким же, как временной интервал, описанный на Фиг.7. Например, интерпретирующий логический блок 302 изменяет состояние сигнала, подаваемого на возбудитель 202 катушки зажигания, когда длительность импульса управляющего сигнала превышает первое заранее заданное время. Интерпретирующий логический блок изменяет состояние сигнала, подаваемого на возбудитель 204 катушки зажигания, когда длительность импульса сигнала управления не превышает второго заранее заданного времени. Интерпретирующий логический блок 302 может генерировать отдельные сигналы на возбудители 202 и 204 катушек зажигания. Сигналы, подаваемые интерпретирующим логическим блоком 302 на возбудители 202 и 204 катушек зажигания, синхронизированы с тактами цилиндра, на который поступает искра от первой катушки 206 зажигания и второй катушки 208 зажигания. В одном примере осуществления изобретения по крайней мере одна искра подается во время каждого цикла цилиндра, получающего искру от первой катушки 206 зажигания и/или второй катушки 208 зажигания. Например, искра может быть подана один раз в цикле цилиндра во время такта сжатия цилиндра, получающего искру. Кроме того, в одном примере первая катушка 206 зажигания имеет индуктивность, отличающуюся от индуктивности второй катушки 208 зажигания.
На Фиг.4 показан пример второго альтернативного варианта системы зажигания. Система зажигания, изображенная на Фиг.4, включает в себя несколько элементов, показанных в системе на Фиг.2. Элементы на Фиг.4, которые являются теми же элементами, что и элементы, показанные на Фиг.2, имеют те же ссылочные позиции, что и элементы, показанные и описанные в отношении Фиг.2.
Аналогично системе, показанной на Фиг.2, Фиг.4 представляет собой контроллер с первой цепью 280 предварительного возбуждения и второй цепью 282 предварительного возбуждения. Система на Фиг.4 отличается от системы, изображенной на Фиг.2, тем, что система на Фиг.4 включает интерпретирующий логический блок 402. Кроме того, вторая цепь 282 предварительного возбуждения не только подает управляющий сигнал катушки на интерпретирующий логический блок 402, который предназначен для управления второй катушкой 208 зажигания, но цепь 282 предварительного возбуждения также подает сигналы на интерпретирующий логический блок цилиндров от N и до общего числа цилиндров двигателя, обозначенных позициями 403-405. Проводник 441 несет сигнал, указывающий, когда заряжать и разряжать первую катушку 206 зажигания. По проводнику 442 проходит сигнал, указывающий, когда заряжать и разряжать вторую катушку 208 зажигания, а также вторые катушки зажигания каждого из других цилиндров двигателя, обозначенных позициями 411-413. Таким образом, для возбуждения вторых катушек 411-413 зажигания для каждого цилиндра двигателя установлен только один дополнительный проводник 442, идущий от контроллера 12. Сигнал для возбуждения каждой из вторых катушек возбуждения других цилиндров двигателя обеспечен второй цепью 282 предварительного возбуждения и проводником 442.
В данном примере интерпретирующий логический блок 402 подает управляющие сигналы на цепь 202 возбуждения первой катушки зажигания и на цепь 204 возбуждения второй катушки зажигания. Интерпретирующий логический блок 402 подает управляющий сигнал на цепь 204 возбуждения второй катушки зажигания путем выбора одного импульса из множества импульсов во время цикла двигателя в качестве основы для управления цепью 204 возбуждения второй катушки зажигания. Цепи предварительного возбуждения, аналогичные цепи 280, посылают управляющий сигнал на первые катушки зажигания (не показаны) каждого из других цилиндров двигателя.
Таким образом, системы, представленные на Фиг.1, 3 и 4 предназначены для подачи искры в двигатель и включают в себя схему предварительного возбуждения первых катушек зажигания; интерпретирующий логический блок, электрически соединенный с цепью предварительного возбуждения первых катушек зажигания, при этом интерпретирующий логический блок включает в себя два выходных сигнала возбудителей катушек зажигания; две цепи возбуждения катушек зажигания, электрически соединенных с интерпретирующим логическим блоком. Система также содержит две катушки зажигания, электрически соединенные с двумя цепями возбуждения катушек зажигания. Система также содержит цепь предварительного возбуждения вторых катушек зажигания, электрически соединенную с интерпретирующим логическим блоком. В системе цепь предварительного возбуждения вторых катушек зажигания электрически соединена с интерпретирующим логическим блоком для нескольких цилиндров двигателя. В системе цепь предварительного возбуждения первых катушек зажигания электрически соединена только с одной цепью возбуждения катушек зажигания из нескольких.
0
2
На Фиг.5 показаны примерные сигналы одиночной катушки зажигания, подающей электрическую энергию на свечу зажигания. Сигналы могут быть сгенерированы системой, изображенной на Фиг.3 или Фиг.4. Когда только первая катушка 206 зажигания или только вторая катушка 208 зажигания подает энергию для искры во время цикла цилиндра, другая из катушек зажигания не получает сигнала о заряде или разряде. Вертикальные отметки Т-Т относятся к моментам времени, представляющим интерес для данной последовательности событий.
Первый график сверху на Фиг.5 показывает зависимость тока заряда катушки зажигания от времени для первой катушки 206 зажигания или второй катушки 208 зажигания. По оси Y отложен ток заряда катушки зажигания, значение которого возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси Х отложено время, значение которого возрастает в направлении стрелки оси X.
Второй график сверху на Фиг.5 показывает зависимость тока разряда катушки зажигания от времени для первой катушки 206 зажигания или второй катушки 208 зажигания. По оси Y отложен ток разряда катушки зажигания, значение которого возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси Х отложено время, значение которого возрастает в направлении стрелки оси X.
0
В момент времени Т не происходит ни заряда, ни разряда катушки зажигания. Например, катушка зажигания не может заряжаться или разряжаться во время такта впуска или выпуска цилиндра, получающего искру.
1
В момент времени T ток поступает на первичную обмотку катушки зажигания в ответ на желаемую установку моментов зажигания на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. Ток может протекать в катушку зажигания, когда выключатель или возбудитель замкнут, разрешая протекание тока от источника энергии к катушке зажигания, В одном примере возбудитель 202 катушки зажигания может быть замкнут после получения команды от интерпретирующего логического блока 302, показанного на Фиг.3. В другом примере возбудитель 202 катушки зажигания может быть замкнут после получения команды от интерпретирующего логического блока 402, показанного на Фиг.4.
2
2
2
В момент Т времени протекание тока по первичной обмотке катушки зажигания прекращено в ответ на необходимую установку моментов зажигания, что приводит к разряду вторичной обмотки катушки зажигания и возбуждению электрического тока между катушкой зажигания и свечой зажигания. По мере увеличения значения времени происходит ослабление тока катушки зажигания. В одном примере возбудитель 202 катушки зажигания размыкается в момент времени Т в ответ на команду от интерпретирующего логического блока 302, показанного на Фиг.3. В другом примере возбудитель 202 катушки зажигания размыкается в момент времени T в ответ на команду от интерпретирующего логического блока 402, показанного на Фиг.4.
Таким образом, на Фиг.5 показаны примерные сигналы катушек зажигания для цепей, показанных на Фиг.3 и 4, когда цепи управляют одиночной катушкой зажигания. Такая работа может быть аналогична работе катушки зажигания в системе зажигания свечами с одиночной катушкой.
5
9
На Фиг.6 показаны примерные сигналы для двух катушек зажигания, подающих электрическую энергию на свечу зажигания. Сигналы могут быть сгенерированы системой, изображенной на Фиг.3 или Фиг.4. На Фиг.6 первая катушка 206 зажигания и вторая катушка 208 зажигания подают энергию для искры во время цикла цилиндра. Вертикальные отметки Т-Т обозначают моменты времени, представляющие интерес для данной последовательности событий.
Первый график сверху на Фиг.6 показывает зависимость от времени тока заряда катушки зажигания для первой катушки зажигания, подающей электрическую энергию на свечу зажигания. Первой катушкой зажигания может быть катушка 206 зажигания, изображенная на Фиг.3 и 4. По оси Y отложен ток заряда катушки зажигания, значение которого возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси Х отложено время, значение которого возрастает в направлении стрелки оси X.
Второй график сверху на Фиг.6 показывает зависимость от времени тока заряда катушки зажигания для второй катушки зажигания, подающей электрическую энергию на свечу зажигания. Второй катушкой зажигания может быть катушка 208 зажигания, изображенная на Фиг.3 и 4. По оси Y отложен ток заряда катушки зажигания, значение которого возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси Х отложено время, значение которого возрастает в направлении стрелки оси X.
Третий график сверху на Фиг.6 показывает зависимость от времени тока разряда катушки зажигания от первой и второй катушек зажигания. По оси Y отложен ток разряда катушки зажигания, значение которого возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси Х отложено время, значение которого возрастает в направлении стрелки оси X.
5
В момент времени Т не происходит ни заряда, ни разряда катушек зажигания. Например, катушка зажигания не может ни заряжаться, ни разряжаться во время такта впуска или выпуска цилиндра, получающего искру.
6
В момент времени Т ток поступает на первичную обмотку первой катушки зажигания в ответ на необходимую установку моментов зажигания на основании скорости вращения и нагрузки двигателя и степени разбавления смеси в двигателе. Ток может протекать в первую катушку зажигания, когда выключатель или возбудитель замкнут, разрешая протекание тока от источника энергии к первой катушке зажигания. В одном примере возбудитель 202 катушки зажигания замыкается после получения команды от интерпретирующего логического блока 302, показанного на Фиг.3. В другом примере возбудитель 202 катушки зажигания замыкается после получения команды от интерпретирующего логического блока 402, показанного на Фиг.4.
7
В момент времени Т ток поступает на первичную обмотку второй катушки зажигания в ответ на необходимую установку моментов зажигания на основании скорости вращения и нагрузки двигателя и степени разбавления всасываемой смеси. Ток может протекать во вторую катушку зажигания, когда выключатель или возбудитель замкнут, разрешая протекание тока от источника энергии к первой катушке зажигания. В одном примере возбудитель 204 катушки зажигания замыкается после получения команды от интерпретирующего логического блока 302, показанного на Фиг.3. В другом примере возбудитель 204 катушки зажигания замыкается после получения команды от интерпретирующего логического блока 402, показанного на Фиг.4.
8
8
8
В момент времени T протекание тока по первичной обмотке первой катушки зажигания прекращается в ответ на необходимую установку моментов зажигания, что приводит к разрядке вторичной обмотки первой катушки зажигания и возбуждению электрического тока между катушкой зажигания и свечой зажигания. По мере увеличения времени происходит ослабление тока первой катушки зажигания. В одном примере возбудитель 202 катушки зажигания размыкается в момент времени T в ответ на команду от интерпретирующего логического блока 302, показанного на Фиг.3. В другом примере осуществления изобретения возбудитель 202 катушки зажигания размыкается в момент времени T в ответ на команду от интерпретирующего логического блока 402, показанного на Фиг.4.
9
9
9
В момент времени Т протекание тока по первичной обмотке второй катушки зажигания прекращается в ответ на необходимую установку моментов зажигания, что приводит к разряду вторичной обмотки второй катушки зажигания и возбуждению электрического тока между катушкой зажигания и свечой зажигания. Ток второй катушки зажигания стимулирует ток первой катушки зажигания, увеличивая продолжительность и энергию искры. В одном примере возбудитель 204 катушки зажигания размыкается в момент времени Т в ответ на команду от интерпретирующего логического блока 302, показанного на Фиг.3. В другом примере осуществления изобретения возбудитель 202 катушки зажигания размыкается в момент времени Т в ответ на команду от интерпретирующего логического блока 402, показанного на Фиг.4.
Таким образом, на Фиг.6 показаны примерные сигналы катушек зажигания для цепей, изображенных на Фиг.3 и 4, когда цепи управляют двумя катушками зажигания. Таким образом, продолжительность и энергия искры могут быть увеличены для повышения стабильности сгорания в цилиндрах, работающих на бедной или разбавленной смеси.
20
27
На Фиг.7 показаны управляющие сигналы для системы зажигания, которая включает в себя две катушки зажигания (например, система, показанная на Фиг.3) во время одного цикла цилиндра. Сигналы представляют собой сигналы, которые управляют двумя катушками, подающими искры на один цилиндр (например, первый цилиндр). Показанные сигналы предназначены для части цикла двигателя, при этом аналогичные управляющие сигналы являются выходными сигналами для каждого цикла цилиндра. Сигналы для других цилиндров двигателя, аналогичные показанным сигналам, также представлены посредством одного управляющего сигнала зажиганием в различные моменты времени в течение цикла двигателя (например, во время такта сжатия каждого цилиндра двигателя). Сигналы, показанные на Фиг.7, могут быть сгенерированы системой, показанной на фиг.1 и 3 в соответствии со способом, представленным на Фиг.9. Вертикальные отметки Т-Т обозначают моменты времени, представляющие особый интерес для данной последовательности событий.
На Фиг.7 первый график сверху показывает управляющий сигнал для одиночной катушки зажигания, который является основой для управления первой и второй катушками зажигания, подающими электрическую энергию на одну свечу зажигания. Изменение состояния управляющего сигнала катушек зажигания происходит при изменении скорости вращения двигателя, нагрузки двигателя, режима сгорания в двигателе (например, работа на бедной или разбавленной смеси), среди других переменных. Непрерывная часть линии прохождения управляющего сигнала зажигания, например, в части, обозначенной позицией 704, иллюстрирует один пример управляющего сигнала катушек зажигания для эксплуатации одиночной катушки зажигания во время цикла цилиндра. Пунктирная часть линии, например, в областях, обозначенных позициями 702 и 712, представляет собой управляющий сигнал катушек зажигания для эксплуатации двух катушке зажигания и для подачи множества искр во время цикла цилиндра.
На Фиг.7 второй график сверху показывает ток заряда первой катушки зажигания. Ток заряда протекает в первичной обмотке первой катушки зажигания. Время запаздывания представляет собой время, в течение которого ток заряда протекает в катушке зажигания. Во время протекания тока заряда в первой катушке зажигания сохранение электрической энергии происходит в первой из двух катушек зажигания, подающих энергию на свечу зажигания. Количество энергии, сохраняемой в первой катушке зажигания, возрастает по мере прохождения тока заряда в направлении стрелки оси Y. Если ток заряда первой катушки зажигания имеет низкий уровень рядом с осью X, то первая катушка зажигания не заряжается. Сплошная линия, такая как линия, обозначенная позицией 720, относится к току заряда первой катушки, когда управляющий сигнал катушки на первом графике сверху на Фиг.7 в интервале по сплошному участку линии, например, по участку, обозначенному позицией 704. Пунктирная линия, например, линия, обозначенная позицией 726, представляет собой переменный ток заряда первой катушки, который возникает, когда управляющий сигнал катушки на первом графике сверху на Фиг.7, в интервале по пунктирному участку линии, например, по участку, обозначенной позицией 712.
На Фиг.7 третий график сверху показывает ток заряда второй катушки зажигания. Заряд второй из двух катушек зажигания, подающих энергию на одну свечу зажигания, происходит при увеличении тока заряда второй катушки. Увеличение тока заряда второй катушки зажигания происходит, когда сигнал тока заряда второй катушки зажигания возрастает в направлении стрелки оси Y. Если сигнал тока заряда второй катушки зажигания находится на низком уровне рядом с осью X, то вторая катушка зажигания не заряжается. Пунктирные линии 730, 732 и 734 относятся к временным интервалам прохождения сигналов запаздывания катушек зажигания, которые могут быть, альтернативно, заданы управляющим сигналом на первом графике сверху на Фиг.7.
Четвертая схема сверху на Фиг.7 показывает возможные рабочие состояния первой и второй катушек зажигания. Рабочие состояния соответствуют работе первой и второй катушек зажигания согласно таблице 750 состояний. Например, в состоянии, обозначенном «2», происходит заряд только второй катушки зажигания. Например, в состоянии, обозначенном «3», происходит заряд как первой, так и второй катушек зажигания.
20
В момент времени Т ток заряда первой катушки зажигания и ток заряда второй катушки зажигания находятся на низком уровне, означающем, что первая и вторая катушки зажигания не заряжаются. Состояние катушек зажигания, равное нулю, обозначает, что первая и вторая катушки зажигания не заряжаются. Управляющий сигнал катушек зажигания также находится на низком уровне, что означает отсутствие команды о заряде катушек зажигания.
20
21
21
21
21
22
Между моментом времени Т и моментом времени T может быть подан импульс малой длительности, как показано пунктирной линией, обозначенной позицией 702. В одном примере, если ширина импульса высокого уровня управляющего сигнала катушек зажигания не превышает заранее заданного порогового значения (например, составляет менее 75 мкс), то управляющий сигнал катушек зажигания подает команду об увеличении тока заряда второй катушки зажигания, чтобы зарядить вторую катушку зажигания, как показано на участке 730 и в момент времени T. Управляющий сигнал катушки зажигания с малой длительностью может быть преобразован в ток заряда второй катушки зажигания в интерпретирующем логическом блоке, например, логическом блоке, обозначенном позицией 302 на Фиг.3. На участке 730 происходит увеличение тока заряда второй катушки зажигания в течение заранее заданного периода времени после перехода управляющего сигнала катушек зажигания на низкий уровень после того, как он находился на высоком уровне в течение периода времени, не превышающем заранее заданный период времени. Состояния катушек зажигания могут быть изменены от нуля до нуля и двух в момент времени T. Ток заряда второй катушки зажигания может быть увеличен, как показано на участке 732, для обеспечения большей продолжительности заряда катушки зажигания. Таким образом, если управляющий сигнал катушки зажигания включает в себя импульс, показанный на участке 702, то состояние катушки зажигания равно двум, что означает, что только вторая катушка зажигания может быть активна в период между моментом времени T и моментом времени Т.
22
22
22
Незадолго до момента времени Т управляющий сигнал для катушек зажигания переходит на высокий уровень и остается на высоком уровне на участке 704 в течение периода времени, превышающем заранее заданный период времени (например, составляет более 150 мкс), что указывает на необходимость активации первой катушки зажигания путем заряда первой катушки зажигания, как показано позицией 720. В течение заранее заданного периода времени после перехода управляющего сигнала катушек зажигания на высокий уровень на участке 704, ток заряда первой катушки зажигания начинает возрастать до высокого уровня в момент времени Т, что указывает на то, что первая катушка зажигания заряжается. Время задержки между позицией 704 и моментом времени T позволяет интерпретирующему логическому блоку определить, заряжается ли первая или вторая катушка зажигания. Возможные состояния катушек зажигания обозначены как «1», «2», «3». Если управляющий сигнал для катушек зажигания направляет только один импульс большой ширины, то работает только первая катушка зажигания. Если импульс большой длительности отсутствует, и сигнал управления катушками зажигания направляет импульс 702 или 706 малой длительности, то работает только вторая катушка зажигания. Если сигнал управления катушками зажигания направляет как более короткий, так и более длинный импульс, то работают и первая, и вторая катушки зажигания.
23
Если импульс 702 не является выходным сигналом и если управляющий импульс большой длительности следует за управляющим импульсом малой длительности, как показано на участке 706, то ток заряда второй катушки зажигания увеличивается и включается, как показано на участке 734 и в момент времени T. Таким образом, импульс управляющего сигнала малой длительности при переходе с низкого уровня на высокий уровень или наоборот, изменяет состояние тока заряда второй катушки зажигания. Таким образом, управляющий сигнал катушек зажигания направляет одиночный сигнал, который может быть интерпретирован как инструкции для двух сигналов: сигнала запаздывания катушек зажигания и сигнала заряда катушек зажигания. Кроме того, следует указать, что если один короткий импульс представлен так, как показано на участке 702, то вторая катушка зажигания начинает заряжаться до того, как начала заряжаться первая катушка зажигания. Если один короткий импульс представлен не так, как показано на участке 702, но соответствует показанному на участке 706, то вторая катушка зажигания начинает заряжаться после того, как начала заряжаться первая катушка зажигания. Кроме того, необходимо отметить, что если оба коротких импульса соответствуют показанным на участках 702 и 706, то короткий импульс 706 служит для передачи команды к прекращению заряда второй катушки зажигания, как показано током 730 заряда второй катушки зажигания. Таким образом, вторая катушка зажигания может быть разряжена до первой катушки зажигания, и интервалы между разрядом и разрядом катушек зажигания могут быть изменены.
24
23
24
На участке 708 управляющий сигнал для катушек зажигания переходит в низкое состояние, указывающее на то, что была подана команда к прекращению заряда первой катушки зажигания. Ток заряда первой катушки зажигания переходит в низкое состояние на участке 724 и момент времени T, который является заранее заданным временем более поздним, чем время перехода на участок 708. Доступные состояния катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени T основаны на сочетании возможных импульсов катушек зажигания, обозначенных как «1», «2» и «3».
24
25
На участке 710 управляющий сигнал для катушек зажигания может быстро перейти в высокое состояние, указывающее на то, что была подана команда к прекращению заряда второй катушки зажигания от второго тока заряда. Доступные состояния катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени T обозначены как «0» и «2». Следует также указать, что интервал импульса 710 может быть отрегулирован таким образом, чтобы изменить момент окончания заряда второй катушки зажигания относительно момента окончания заряда первой катушки зажигания.
26
25
26
На участке 712 управляющий сигнал зажигания может переходить к высокому состоянию, указывающему на то, что была подана команда к повторному заряду первой катушки зажигания в течение цикла работы цилиндра. При заранее заданном интервале времени после момента времени Т, ток заряда первой катушки зажигания возрастает до высокого уровня, указывающего на то, что заряд первой катушки зажигания происходит повторно в течение цикла цилиндра на основании управляющего сигнала для катушек зажигания на участке 712. Возможным состоянием катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени Т является нулевое состояние.
27
На участке 714 управляющий сигнал зажигания переходит на низкий уровень, когда управление первой катушкой зажигания выполняется два раза в течение одного цикла работы цилиндра. При заранее заданном периоде времени после момента времени Т, ток заряда первой катушки зажигания переходит на низкий уровень на участке 728. Заранее заданные периоды времени после перехода управляющего сигнала для катушек зажигания позволяют интерпретирующему логическому блоку определить, должно ли произойти изменение состояния тока заряда первой катушки зажигания и тока заряда второй катушки зажигания.
Таким образом, управляющий сигнал зажигания представляет собой единственный сигнал, который может обеспечить изменение уровня более короткого сигнала для кодирования изменений состояния для тока заряда второй катушки зажигания, в то время как тот же сигнал обеспечивает более длинные уровни сигнала для кодирования изменений состояния для тока заряда первой катушки зажигания. Удержание состояния управления катушками зажигания в течение заранее заданного периода времени является основой для определения интерпретирующим логическим блоком тока заряда выбранной регулируемой катушки зажигания.
Поскольку локальное управление состоянием второй катушки зажигания выполняет память в интерпретирующем логическом блоке, позиция 302 на Фиг.3 (следует заметить, что короткий импульс, подаваемый контроллером 12, является функцией переключения), могут быть приняты особые меры предосторожности во избежание потери синхронизации с необходимым состоянием в контроллере. Эти меры предосторожности могут включать в себя защиту от чрезмерного запаздывания, которое возвращает вторую катушку зажигания в нерабочее состояние. Меры предосторожности могут включать в себя, без ограничения перечисленным: сброс по включению питания (сброс при подаче питания на блок зажигания), сброс при сверхтоке (сброс при определении того, что первичный ток второй катушки зажигания превышает заранее заданный предел) и сброс при превышении запаздывания времени зажигания (сброс при определении того, что вторая катушка зажигания была активна в течение периода времени, превышающего заранее определенный период времени).
30
37
На Фиг.8 показан пример управляющих сигналов для второго альтернативного варианта системы зажигания (например, системы, показанной на Фиг.4). Сигналы представляют собой сигналы, которые управляют двумя катушками, подающими искры на один цилиндр (например, первый цилиндр). Сигналы для других цилиндров двигателя (не показаны) являются аналогичными показанным сигналам. Кроме того, сигналы для других цилиндров двигателя поступают посредством сигнала от N-ной катушки зажигания и общего управляющего сигнала для катушек зажигания. Сигналы для других цилиндров двигателя поступают в различные моменты времени во время цикла двигателя по сравнению с сигналами, показанными на Фиг.8. Сигналы, показанные на Фиг.8, могут быть сгенерированы системой, показанной на Фиг.1 и 4 в соответствии со способом, представленным на Фиг.9 и характерной для цикла одиночного цилиндра. Вертикальные отметки Т-Т относятся к моментам времени, представляющим особый интерес для данной последовательности событий.
На Фиг.8 первый график сверху показывает один из двух управляющих сигналов для катушек зажигания, которые являются основой для управления первой и второй катушками зажигания, подающими электрическую энергию на одну свечу зажигания. Изменение состояния управляющих сигналов катушек зажигания происходит в ответ на скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, режим сгорания в двигателе (например, работа на бедной или разбавленной смеси) среди других переменных. Непрерывная часть линии прохождения управляющего сигнала зажигания, например, на участке, обозначенном позицией 804, представляет собой управляющий сигнал для катушек зажигания для управления одной катушкой зажигания во время цикла цилиндра. Пунктирная часть линии, например, участок, обозначенный позицией 808, представляет собой управляющий сигнал для катушек зажигания для подачи множества искр во время цикла цилиндра,
На Фиг.8 второй график сверху показывает второй из двух управляющих сигналов для катушек зажигания, который является основой для управления второй катушкой зажигания, подающей электрическую энергию на одну свечу зажигания. Изменение состояния управляющего сигнала второй катушки зажигания происходит при изменении скорости вращения двигателя, нагрузки двигателя, режима сгорания в двигателе (например, работа на бедной или разбавленной смеси) среди других переменных. Сигнал, обозначенный пунктирной линией (например, 812-816), представляет собой различные моменты времени, когда управляющий сигнал для второй катушки может перейти от низкого состояния к высокому состоянию или наоборот. Кроме того, передача управляющего сигнала второй катушки зажигания выполняется с помощью проводника, который направлен к каждой второй катушке зажигания каждого цилиндра двигателя.
На Фиг.8 третий график сверху показывает ток заряда первой катушки зажигания. Первая из двух катушек зажигания, подающих энергию на одну свечу зажигания, заряжается, когда увеличивается ток заряда первой катушки зажигания. Увеличение тока заряда первой катушки зажигания происходит, когда ток заряда первой катушки зажигания перемещается в направлении стрелки оси Y. Если сигнал тока заряда первой катушки зажигания находится рядом с осью X, то первая катушка зажигания не заряжается. Сплошная линия, например, линия, обозначенная позицией 820, относится к току заряда первой катушки зажигания, получаемому, когда управляющий сигнал для катушки на первом графике сверху на Фиг.8, находится в интервале для сплошной линии, например, линии, обозначенной позицией 804. Пунктирная линия, например, линия, обозначенная позицией 824, относится к другому варианту тока заряда первой катушки, который возникает, когда управляющий сигнал для катушки на первом графике сверху на Фиг.8, находится в интервале для пунктирной линии, например, линии, обозначенной позицией 808.
На Фиг.8 четвертый график сверху показывает ток заряда второй катушки зажигания. Вторая из двух катушек зажигания, подающих энергию на одну свечу зажигания, заряжается при увеличении тока заряда второй катушки зажигания. Увеличение тока заряда второй катушки зажигания происходит, когда ток заряда второй катушки зажигания возрастает в направлении стрелки оси Y. Если ток заряда второй катушки зажигания находится на низком уровне рядом с осью X, то вторая катушка зажигания не заряжается. Пунктирные линии 830, 832 и 834 представляют собой интервалы подачи сигналов тока заряда катушек зажигания, которые могут быть, в качестве альтернативы, заданы управляющим сигналом, показанном на втором графике сверху на Фиг.8.
Пятый график сверху на Фиг.8 показывает возможные рабочие состояния первой и второй катушек зажигания. Рабочие состояния соответствуют работе первой и второй катушек зажигания согласно таблице 850 состояний. Например, в состоянии, обозначенном «2», заряжается только вторая катушка зажигания. Например, в состоянии, обозначенном «3», заряжается как первая, так и вторая катушки зажигания.
30
В момент времени Т ток заряда первой катушки зажигания и ток заряда второй катушки зажигания находятся на низком уровне, означающем, что первая и вторая катушки зажигания не заряжаются. Состояние катушек зажигания, равное нулю, означает, что первая и вторая катушки зажигания не заряжаются. Управляющие сигналы для катушек зажигания, также находящиеся на низком уровне, указывая на то, что отсутствует команда на заряд катушек зажигания.
31
31
Незадолго до момента времени Т общий управляющий сигнал для второй катушки зажигания переходит на высокий уровень на участке 812, а управляющий сигнал для первой катушки зажигания переходит на высокий уровень на участке 802 в пороговый момент времени (например, превышающия 75 мкс). Когда управляющий сигнал для первой катушки зажигания и управляющий сигнал для второй катушки зажигания находятся на высоком уровне в пороговый момент времени, ток заряда второй катушки зажигания начинает возрастать. В заранее заданный момент времени после перехода обоих управляющих сигналов для катушек зажигания на высокий уровень, ток заряда второй катушки зажигания начинает возрастать на участке 830 в ответ на переходы на участках 802 и 812. Состояния катушек зажигания могут быть изменены от нуля до нуля и двух в момент времени Т Таким образом, если сигналы управления катушками зажигания включают в себя импульсы, как показано в позициях 802 и 812, то состояние катушки зажигания равно «2», что означает, что только вторая катушка зажигания может быть активна в период между моментом Т31 времени и моментом Т32 времени.
32
Незадолго до момента Т32 времени управляющий сигнал для первой катушки зажигания переходит на высокий уровень на участке 804 в ответ на желаемую установку моментов зажигания, и остается на высоком уровне, указывающем на активацию первой катушки зажигания путем увеличения тока заряда первой катушки зажигания на участке 820. В заранее заданный момент времени после перехода управляющего сигнала катушек зажигания на высокий уровень на участке 804, ток заряда первой катушки зажигания возрастает до высокого уровня на участке 820 и в момент времени Т, указывая на то, что первая катушка зажигания заряжается. Возможные состояния катушек зажигания обозначены как «1», «2», «3».
33
33
34
На участке 814 показан альтернативный момент времени, когда управляющий сигнал для второй катушки зажигания может перейти от низкого состояния к высокому или от высокого состояния к низкому. При переходе от низкого состояния к высокому ток заряда второй катушки зажигания возрастает до высокого состояния на участке 834 и в момент времени Т. При переходе от высокого состояния к низкому ток заряда второй катушки зажигания убывает с высокого состояния до низкого в ответ на желаемую установку моментов зажигания двигателя. Доступные состояния катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени Т основаны на сочетании возможных импульсов катушек зажигания и обозначены как «1», «2» и «3».
34
34
35
На участке 806 управляющий сигнал первой катушки зажигания переходит на низкий уровень в ответ на необходимую установку моментов зажигания двигателя. Сразу после момента времени Т ток заряда первой катушки зажигания падет с высокого уровня на низкий уровень, как показано на участке 822, что означает, что первая катушка зажигания больше не заряжается. Доступные состояния катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени Т обозначены как «0» и «2».
35
35
36
На участке 816 управляющий сигнал для второй катушки зажигания переходит на низкий уровень с высокого уровня в ответ на желаемую установку моментов зажигания двигателя. Ток заряда второй катушки зажигания также переходит с высокого уровня на низкий уровень в момент времени Т в ответ на управляющий сигнал для второй катушки зажигания. Сигнал запаздывания второй катушки зажигания означает, что вторая катушка зажигания больше не заряжается. Возможным состоянием катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени Т является «0».
36
36
37
На участке 808 управляющий сигнал первой катушкой зажигания переходит на высокий уровень в ответ на желаемую установку моментов зажигания двигателя. При заранее заданном интервале времени после момента времени Т, ток заряда первой катушки зажигания возрастает до высокого уровня на участке 824. Таким образом, сигнал тока заряда первой катушки зажигания может быть отрегулирован на высокий уровень таким образом, чтобы предоставить энергию для второй искры в свече зажигания. Возможным состоянием катушек зажигания между моментом времени Т и моментом времени Т является «0» и «1».
37
37
На участке 810 сигнал первой катушки зажигания переходит на низкий уровень, указывая на то, что была подана команда к прекращению заряда первой катушки зажигания. Сигнал тока заряда первой катушки зажигания переходит на низкий уровень сразу после этого на участке 826 и в момент времени Т. Состояния катушек зажигания равны нулю после момента времени Т.
Таким образом, два управляющих сигнала зажигания управляют двумя катушками зажигания одного цилиндра. Кроме того, одни из двух управляющих сигналов зажигания направлен на другие цилиндры двигателя таким образом, чтобы обеспечить управление вторыми катушками остальных цилиндров двигателя. Кроме того, временные интервалы, показанные на Фиг.7 и 8, представлены исключительно в целях наглядности и не могут быть рассмотрены как ограничивающие.
Следует также отметить, что первая катушка зажигания может быть разряжена путем прекращения протекания тока через первую катушку зажигания после начала ее заряда. Аналогичным образом вторая катушка зажигания может быть разряжена путем прекращения протекания тока через вторую катушку зажигания после начала ее заряда. Таким образом, управление зарядом и разрядом соответствующих катушек зажигания выполняют с помощью подачи тока на катушки зажигания.
На Фиг.9 представлен способ функционирования представленной системы для подачи электрической энергии в свечу зажигания. Способ, показанный на Фиг.9, может быть сохранен в постоянной памяти контроллера 12, показанного на Фиг.1, в качестве выполняемых инструкций. Кроме того, способ, показанный на Фиг.9, может быть реализован в системах, показанных на Фиг.1, 3 и 4 для создания последовательностей, показанных на Фиг.5-8.
На этапе 902 способ 900 определяет рабочие условия двигателя. Рабочие условия двигателя могут включать в себя, без ограничения, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, соотношение топливовоздушной смеси в двигателе, значение EGR двигателя и время, прошедшее от запуска двигателя. После этого способ 900 переходит на этап 904.
На этапе 904 способ 900 предусматривает принятие решения, работает ли двигатель в режиме бедной или разбавленной смеси. В одном примере способ 900 предусматривает определение работы двигателя в режиме бедной смеси на основании соотношения компонентов в топливовоздушной смеси в двигателе. В другом примере способ 900 предусматривает определение работы двигателя в режиме разбавленной смеси, если значение EGR превышает пороговое значение. После определения в способе 900, что двигатель работает на бедной или разбавленной смеси, способ переходит к этапу 914. В противном случае способ 900 переходит к этапу 906. Если двигатель не работает на бедной или разбавленной смеси, то во время цикла цилиндра на свечу зажигания может быть подана только энергия одной катушки зажигания. Если двигатель работает на бедной или разбавленной смеси, то во время цикла цилиндра на свечу зажигания может быть подана энергия двух катушек зажигания.
На этапе 906 способ 900 предусматривает определение желаемой установки моментов зажигания и энергии искры для подачи ее на одну свечу зажигания цилиндра двигателя. В одном примере опережение зажигания двигателя может быть определено эмпирически и сохранено в таблице значений, сопоставленных со значениями скорости вращения и нагрузки двигателя. Необходимая искра может быть выбрана из таблицы и изменена на основании одной или нескольких функций, которые изменяют опережение зажигания в ответ на определенное значение EGR двигателя и/или соотношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе. Аналогичным образом определение времени задержки искры, которое соответствует значению необходимой энергии искры в джоулях, происходит на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. Изменение энергии искры происходит путем регулировки времени запаздывания катушки зажигания. После того, как была определена необходимая установка моментов зажигания, способ 900 переходит к этапу 908.
На этапе 908 способ 900 предусматривает регулировку по крайней мере одного атрибута сигнала управления искрой на основании желаемой установки моментов зажигания и энергии искры. В одном примере атрибут сигнала управления искрой может представлять собой угол поворота коленчатого вала, при котором на катушку зажигания направляют команду о задержке искры. Кроме того, способ 900 может предусматривать регулирование длительности управляющего импульса зажигания.
В одном примере способ 900 предусматривает регулирование атрибута искры, подаваемой на соединенный с землей одиночный проводник, по которому идет управляющий сигнал. При этом управляющий сигнал включает в себя сведения об установке моментов и запаздывании зажигания для каждой группы из двух катушек зажигания, которые подают энергию на одну свечу зажигания. Одиночный проводник может быть предоставлен для каждого цилиндра двигателя. Одиночный атрибут может включать в себя подачу длительности импульсов сигнала, включая длительность, не превышающую заранее заданное время, как показано на Фиг.7. В качестве альтернативы, одиночный атрибут может подавать длительность импульсов сигнала, включая длительность, превышающую заранее заданное время, как показано на Фиг.7. Длительность импульса может быть основой для подачи количества заряда на одну из двух катушек зажигания. Интервалы подачи импульса может быть основой для начала и/или завершения заряда катушек зажигания. Длительность импульса может быть определена для части высокого или низкого уровня сигнала. В одном примере, если длительность импульса превышает заранее заданное время, то первая из двух катушек зажигания зарядилась или разрядилась с учетом ширины импульсов управляющего сигнала, которая относится к положению двигателя.
В другом примере способ 900 предусматривает регулирование одного атрибута любого из двух сигналов, которые могут быть поданы посредством двух проводников, соединенных с землей. Два сигнала могут быть поданы во время цикла цилиндра и включать в себя сведения об установке моментов зажигания для подачи искры в цилиндр с помощью одной свечи зажигания, на которую энергия может быть подана от двух катушек зажигания. Регулируемым атрибутом может быть интервал, в течение которого один из двух управляющих сигналов находится в высоком или низком состоянии относительно положения двигателя. Путем регулирования периода повторения импульсов одного сигнала можно отрегулировать установку моментов зажигания и направить энергию на одну свечу зажигания с помощью одной катушки зажигания. Следует также отметить, что один из двух сигналов несет информацию для установки моментов зажигания всех цилиндров двигателя, в то время как другие два сигнала несут информацию для установки моментов зажигания одного цилиндра двигателя. Пример регулировки искры, подаваемой одной катушкой зажигания системы, способной подавать энергию от двух катушек зажигания на одну свечу зажигания, показан на Фиг.8. После регулировки атрибута управляющего сигнала способ 900 переходит к этапу 910.
На этапе 910 способ 900 предусматривает преобразование управляющего сигнала в сигнал возбуждения катушки. Сигнал возбуждения катушки определяет, когда происходит заряд и разряд одной катушки из двух катушек, которые могут подавать энергию на одну свечу зажигания.
В одном примере, в котором управление зарядом двух катушек зажигания, подающих энергию на одну свечу зажигания, выполнено одним управляющим сигналом, способ 900 предусматривает интерпретацию одного общего управляющего сигнала и направление сигнала запаздывания на одну из двух катушек возбуждения.
В другом примере, где управление зарядом двух катушек зажигания, подающих энергию на две свечи зажигания, выполнено двумя управляющими сигналами, способ 900 предусматривает интерпретацию одного из двух управляющих сигналов и посылает сигнал задержки на одну из двух катушек возбуждения. После направления сигнала о запаздывании способ 900 переходит на этап 912.
На этапе 912 способ предусматривает возбуждение током одной из двух катушек зажигания. Катушка зажигания заряжается, когда сигнал запаздывания разрешает протекание тока через катушку зажигания. Катушка зажигания разряжается, когда протекание тока в катушке зажигания прекращено. В одном примере катушки возбуждения могут получать ток с помощью транзистора с управляемым полем или другого типа переключающего устройства. После того, как одна из двух катушек зажигания осуществила подачу энергии на свечу зажигания, способ 900 завершается.
На этапе 914 способ 900 предусматривает определение желаемой установки моментов зажигания и энергии искры для подачи ее на одну свечу зажигания цилиндра двигателя с помощью двух катушек зажигания. В одном примере установка моментов зажигания двигателя может быть определена эмпирически и сохранена в двух таблицах значений, сопоставленных со значениями скорости вращения и нагрузки двигателя. Желаемая установка моментов для подачи энергии на свечу зажигания может быть выбрана из таблицы и изменена на основании одной или нескольких функций, которые изменяют интервалы заряда и разряда катушки зажигания в ответ на значение EGR двигателя и/или соотношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе. Аналогичным образом, определение времени запаздывания искры для каждой катушки зажигания, которое соответствует значению желаемой энергии искры в джоулях, происходит на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. Изменение энергии искры происходит путем регулировки времени запаздывания катушки зажигания. После того, как была выполнена желаемая установка моментов зажигания, способ 900 переходит к этапу 916.
На этапе 916 способ 900 предусматривает определение по крайней мере двух атрибутов сигнала управления искрой на основании желаемой установки моментов и энергии зажигания. В одном примере атрибуты сигнала управления искрой могут быть углами поворота коленчатого вала, при которых на две катушки зажигания направляют две команды о запаздывании искры. Таким образом, команды о запаздывании являются выходными сигналами, синхронизированными с положением двигателя при каждом цикле цилиндра. Кроме того, способ 900 может предусматривать регулирование длительностей управляющего импульса зажигания, которые могут быть поданы на две катушки зажигания.
В одном примере способ 900 предусматривает регулирование двух атрибутов искры, подаваемой посредством соединенного с землей одиночного проводника, по которому проходит управляющий сигнал. При этом управляющий сигнал включает в себя инструкции по управлению искрой для множества цилиндров, сведения об установке моментов и задержке зажигания для каждой группы из двух катушек зажигания, которые подают энергию на одну свечу зажигания, а также сведения об установке моментов и запаздывании зажигания для каждой свечи зажигания в каждом из множества цилиндров. Эти два атрибута могут включать в себя первый атрибут подачи длительности импульсов в управляющем сигнале, включая длительность, не превышающую заранее заданный момент времени, как показано на Фиг.7. Второй атрибут может включать в себя передачу длительности импульсов в управляющем сигнале, включая длительность, превышающую заранее заданный момент времени, как показано на Фиг.7. Таким образом, две различных длительности импульсов могут обозначать необходимые команды для катушек зажигания, передаваемые с помощью одиночного проводника, по которому проходит управляющий. Длительность первого импульса может быть основой для подачи количества заряда на первую катушку зажигания. Длительность второго импульса может быть основой для подачи количества заряда на вторую катушку зажигания. Распределение по времени длительностей импульсов может быть основой для начала и/или завершения процесса заряда катушек зажигания. Длительности импульсов могут быть определены для участков высокого или низкого уровня сигнала. В одном примере, если длительность импульса превышает заранее заданное время, то первая из двух катушек зажигания заряжается или разряжается с учетом интервала импульсов управляющего сигнала, который относится к положению двигателя. В другом примере, если длительность импульса не превышает заранее заданного времени, то вторая из двух катушек зажигания заряжается или разряжается с учетом интервала импульсов управляющего сигнала, который относится к положению двигателя.
В другом примере осуществления изобретения способ 900 предусматривает регулирование двух атрибутов любого из двух управляющих сигналов катушками зажигания, которые могут быть поданы с использованием двух проводников, соединенных с землей. Два сигнала могут быть поданы во время цикла цилиндра и включать в себя сведения об установке моментов зажигания для подачи искры в цилиндр с помощью одной свечи зажигания, на которую энергия может быть подана от двух катушек зажигания. Регулируемые атрибуты могут включать в себя интервалы времени, в течение которого один из двух управляющих сигналов находится в высоком или низком состоянии относительно положения двигателя. Другой атрибут может включать в себя интервал времени, в течение которого другой из двух управляющих сигналов находится в высоком или низком состоянии относительно положения двигателя. С помощью регулирования интервала импульсов двух сигналов, поступивших через два проводника, можно отрегулировать установку моментов зажигания и направить энергию на одну свечу зажигания от двух катушек зажигания. Следует также заметить, что один из двух сигналов несет информацию для установки моментов зажигания всех цилиндров двигателя, в то время как другие два сигнала несут информацию для установки моментов зажигания одного цилиндра двигателя. Пример регулировки искры, подаваемой на одну свечу зажигания от двух катушек зажигания, показан на Фиг.8. После регулировки двух атрибутов управляющих сигналов способ 900 переходит к этапу 918.
На этапе 918 способ 900 предусматривает преобразование одного или нескольких управляющих сигналов в сигнал возбуждения катушки. Сигнал возбуждения катушки определяет, когда происходит заряжать или разряжать две катушки зажигания, которые могут подавать энергию на одну свечу зажигания.
В одном примере, где управление зарядом двух катушек зажигания, подающих энергию на одну свечу зажигания, выполнено одним управляющим сигналом, способ 900 предусматривает интерпретацию одного общего управляющего сигнала и посылает сигналы запаздывания на две катушки зажигания. Сигналы запаздывания являются выходными сигналами при цикле каждого цилиндра. Кроме того, подачу энергии на свечи зажигания в каждом цилиндре осуществляют множество цепей и катушек зажигания двигателя. Длительности импульсов, не превышающие заранее заданное время, являются основой для подачи тока на одну из двух катушек зажигания. Длительности импульсов, превышающие заранее заданное время, являются основой для подачи тока на вторую из двух катушек зажигания.
В другом примере, где управление зарядом двух катушек зажигания, подающих энергию на две свечи зажигания, выполнено двумя управляющими сигналами и двумя проводниками, способ 900 предусматривает интерпретацию обоих управляющих сигналов и посылает два сигнала запаздывания на две катушки зажигания, подающие энергию искры на одну свечу зажигания. После направления двух сигналов запаздывания способ 900 переходит к этапу 912.
На этапе 912 способ предусматривает возбуждение током двух катушек зажигания. Катушки зажигания заряжаются тогда, когда сигналы запаздывания разрешают протекание тока в катушках зажигания. Катушки зажигания разряжаются тогда, когда протекание тока в катушках зажигания прекращено. В одном примере катушки возбуждения могут получать ток с помощью транзистора с управляемым полем или другого типа переключающего устройства. После того, как две катушки зажигания осуществили подачу энергии на свечу зажигания, способ 900 завершается.
Таким образом, способ 900 может обеспечивать подачу сигнала запаздывания на одну катушку зажигания системы, которая может подавать энергию на свечу зажигания от двух катушек зажигания. Кроме того, способ 900 может предусматривать подачу двух сигналов запаздывания на основании двух управляющих сигналов о запаздывании, один из которых включает в себя установку моментов зажигания для других цилиндров двигателя.
Таким образом, способ, представленный на Фиг.9, обеспечивает подачу искры в двигатель и включает в себя подачу двух разных сигналов о времени запаздывания катушек зажигания с использованием единственного проводника. При этом два разных сигнала о времени запаздывания подаются на первую катушку зажигания и на вторую катушку зажигания; а первая катушка зажигания и вторая катушка зажигания разряжаются на одну свечу зажигания. Способ также включает в себя преобразование двух различных сигналов о времени запаздывания катушек зажигания в две команды для катушек зажигания. Способ также включает в себя работу двух возбудителей катушек зажигания в ответ на две команды для катушек зажигания. Способ включает в себя первое время запаздывания для первой катушки зажигания и второе время запаздывания для второй катушки зажигания.
Кроме того, способ также включает в себя подачу первого времени запаздывания при первом угле поворота коленчатого вала двигателя и подачу второго времени запаздывания при втором угле поворота коленчатого вала двигателя. Первый угол поворота коленчатого вала двигателя может отставать от второго угла поворота коленчатого вала двигателя или опережать его.
В другом варианте способ, представленный на Фиг.9, обеспечивает подачу искры в двигатель и включает в себя: подачу первого времени запаздывания катушек зажигания на первую катушку зажигания с использованием первого проводника; подачу второго времени запаздывания катушек зажигания на вторую катушку зажигания с использованием второго проводника; и разряд первой катушки зажигания и второй катушки зажигания на одну свечу зажигания. Способ включает в себя подачу первого времени запаздывания катушек зажигания с помощью первой длительности импульса, превышающей первое пороговое время.
Способ включает в себя подачу второго времени запаздывания катушек зажигания с помощью второй длительности импульса, не превышающей второе пороговое время. Второй проводник также несет сигналы о времени запаздывания катушек зажигания для нескольких катушек зажигания двигателя. Время запаздывания первой катушки зажигания и время запаздывания второй катушки зажигания подаются синхронно с положением двигателя.
Способ также включает в себя прекращение подачи времени запаздывания второй катушки зажигания на вторую катушку зажигания при определенном режиме работы двигателя. Таким режимом работы двигателя может являться величина EGR двигателя, не превышающая пороговое значение EGR двигателя. Таким режимом работы двигателя также может являться более богатое соотношение топливовоздушной смеси в двигателе, чем пороговое соотношение топливовоздушной смеси.
В других примерах способ, представленный на Фиг.9, обеспечивает подачу искры в двигатель и включает в себя подачу двух разных сигналов о времени тока заряда катушек зажигания с использованием единственного проводника, где два разных сигнала о времени тока заряда катушек зажигания могут быть поданы на первую катушку зажигания и на вторую катушку зажигания. Первая катушка зажигания и вторая катушка зажигания разряжаются на одну свечу зажигания. Способ также включает в себя преобразование двух разных сигналов о времени тока заряда катушек зажигания в две команды для катушек зажигания. Способ также включает в себя работу двух возбудителей катушек зажигания в ответ на две команды для катушек зажигания. Способ включает в себя подачу момента времени тока заряда первой катушки зажигания на первую катушку зажигания и подачу момента времени тока заряда второй катушки зажигания на вторую катушку зажигания, а также содержит предупредительный контроль по недопущению чрезмерного запаздывания, которое возвращает вторую катушку в нерабочее состояние.
В другом примере способ также включает в себя подачу момента времени тока заряда первой катушки зажигания при первом угле поворота коленчатого вала двигателя и подачу момента времени тока заряда второй катушки зажигания при втором угле поворота коленчатого вала двигателя. Первый угол поворота коленчатого вала двигателя может отставать от второго угла поворота коленчатого вала двигателя или опережать его.
В другом варианте способ, представленный на Фиг.9, обеспечивает подачу искры в двигатель и включает в себя: подачу момента времени тока заряда первой катушки зажигания на первую катушку зажигания с использованием первого проводника; подачу момента времени тока заряда второй катушки зажигания на вторую катушку зажигания с использованием второго проводника; и разряд первой катушки зажигания и второй катушки зажигания на одну свечу зажигания. Момент времени тока заряда первой катушки зажигания подают с помощью первой длительности импульса, превышающей первое пороговое время. Момент времени тока заряда второй катушки зажигания подают с помощью второй длительности импульса, не превышающей второе пороговое время. По второму проводнику также идут сигналы о моментах времени тока заряда катушек зажигания для нескольких катушек зажигания двигателя.
В некоторых примерах способ также включает в себя синхронизацию времени тока заряда первой катушки зажигания и времени тока заряда второй катушки зажигания с положением двигателя. Подачу сигнала о времени тока заряда второй катушки зажигания на вторую катушку зажигания прекращают при определенном режиме работы двигателя. Таким режимом работы двигателя может являться величина EGR двигателя, не превышающая пороговое значение EGR двигателя. Указанным режимом работы двигателя также может являться более богатое соотношение топливовоздушной смеси в двигателе, чем пороговое соотношение топливовоздушной смеси.
Как будет понятно специалистам в данной области, описанные выше в отношении Фиг.9 методики могут представлять собой одну или более из любого числа стратегий обработки, таких как событийные стратегии, стратегии управления по прерываниям, многозадачные стратегии, многопоточные стратегии и т.д. По этой причине различные проиллюстрированные выше действия, операции или функции могут выполняться в описанной последовательности, параллельно или, в некоторых случаях, могут быть пропущены. Подобным образом, для обеспечения характеристик и преимуществ описанных устройств и способов, необязательно соблюдать приведенный порядок выполнения операций, который приведен для упрощения изображения и описания. Кроме того, описанные операции, функции и/или действия могут графически воспроизводить программный код для машиночитаемого носителя данных в управляющей системе. Одно или более из описанных действий, функций или операций может быть повторено в зависимости от определенной используемой стратегии.
Можно отметить, что специалисты в данной области техники на основании вышеприведенного описания могут предположить множество изменений и модификаций предложенных систем и методик, не выходя за рамки сущности описанного решения. Например, предложенные системы могут быть использованы в двигателях I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, двигателях, работающих на природном газе, бензине или альтернативных видах топлива.