СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ОЧИСТКИ СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD (VERSIONS) AND SYSTEM FOR CLEANING OF SPARK PLUG OF AUTOMOBILE ENGINE

Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для управления двигателем автомобиля для решения проблемы образования нагара на свечах зажигания.
Уровень техники/Сущность изобретения
Системы зажигания двигателя могут содержать свечу зажигания для подачи электрического тока в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием для воспламенения топливно-воздушной смеси и инициирования сгорания. В зависимости от условий работы двигателя может происходить образование нагара на свече зажигания, причем на наконечнике свечи образуется налет из нежелательных примесей, таких как топливо, масло или сажа. После образования нагара свеча зажигания может быть неспособна обеспечить достаточное напряжение для инициирования сгорания в цилиндре, пока не будет в достаточной мере очищена или заменена. Например, свеча зажигания может быть очищена путем сжигания сажи, накопившейся на свече зажигания, для чего двигатель должен работать в таких условиях частоты вращения и нагрузки, чтобы достаточно поднять температуру наконечника свечи зажигания.
Один пример подхода по очистке свечи зажигания описан Глугла (Glugla) с соавт. в патентном документе US 8132556. В данном документе на основе степени образования нагара на свече зажигания предпринимаю все более агрессивные действия по выжиганию накопившейся сажи. В частности, температуру наконечника свечи зажигания поднимают с помощью сочетания раннего зажигания, повышения нагрузки двигателя, повышения частоты вращения двигателя и т.д.
Однако, авторы изобретения идентифицировали возможные проблемы с таким подходом. В одном из примеров различные действия могут конфликтовать с командами, отдаваемыми двигателю с целью экономии топлива. В частности, для повышения эффективности работы двигателя контроллер может управлять двигателем с рециркуляцией отработавших газов (РОГ) для замедления горения и снижения температуры сгорания, пытаясь тем самым уменьшить детонацию двигателя и снизить выбросы оксидов азота. Однако использование РОГ может привести к снижению температуры наконечника свечи зажигания, что не смотря на использование более раннего зажигания затрудняет увеличение температуры наконечника свечи зажигания до рабочей температуры, необходимой для выжигания сажи со свечи зажигания. В результате даже при использовании агрессивного раннего зажигания на свече зажигания может оставаться нагар. В дополнение нагар на свече зажигания может чаще образовываться при низких частотах вращения двигателя и малых нагрузках, где обычно используют РОГ. Такая же проблема может возникать в случае, если двигатель является необкатанным двигателем, то есть когда двигатель установлен на автомобиль в сборочном цехе перед поставкой клиенту. В сборочном цехе автомобиль могут заводить много раз, так как он движется через множество мест остановки. В дополнение автомобиль могут заводить для испытания компонентов двигателя. Частая работа двигателя приводит к образованию избыточного количества сажи, которая образует нагар на свече зажигания. Однако двигатель могут не эксплуатировать в достаточной мере в таких условиях частоты вращения и нагрузки, которые позволили бы достаточно нагреть свечу зажигания и выжечь накопившуюся сажу. Более низкая температура наконечника свечи зажигания может усиливать проблему образования нагара на свече зажигания.
В одном из примеров некоторые из указанных проблем могут быть, по меньшей мере, частично решены с помощью способа для двигателя автомобиля, содержащего: уменьшение РОГ на большее значение при работе двигателя автомобиля в сборочном цехе; уменьшение РОГ на меньшее значение при работе двигателя автомобиля в условиях очистки свечи зажигания, после того как автомобиль покинул сборочный цех. Таким образом может быть более эффективно решена проблема образования нагара на свече зажигания.
В качестве примера, когда автомобиль эксплуатируют и испытывают в сборочном цехе, двигатель может работать при отрегулированном режиме РОГ. В частности, поскольку РОГ уменьшает температуру горения, РОГ может быть уменьшена на большее значение для необкатанных двигателей, чтобы обеспечить поддержание температуры наконечника свечи зажигания достаточно высокой для уменьшения образования нагара на свече зажигания. Аналогичным образом, если в необкатанном двигателе обнаружено образование нагара на свече зажигания, РОГ может быть уменьшена на большее значение. Для сравнения, когда автомобиль эксплуатируют после выезда из сборочного цеха, двигатель может работать с другим режимом РОГ в ответ на обнаружении образования нагара на свече зажигания. В частности, РОГ может быть уменьшена на меньшее значение для ускорения очистки свечи зажигания. После определения того, что свеча зажигания достаточно чистая или достаточно горячая, может быть осуществлен возврат к первоначальному использованию РОГ (или номинальному использованию РОГ).
Технический эффект от регулирования РОГ в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания заключается в том, что помехи очистке свечи зажигания со стороны РОГ уменьшают. В частности, температуру наконечника свечи зажигания могут увеличивать и могут поддерживать на более высоком уровне более длительное время в необкатанном двигателе (когда автомобиль все еще находится в сборочном цехе) или обкатанном двигателе (когда автомобиль покинул сборочный цех), тем самым улучшая состояние свечи зажигания. Путем уменьшения РОГ, по меньшей мере временно, при работе двигателя с более ранним зажиганием или увеличенной частотой вращения/нагрузкой для очистки свечи зажигания, такая очистка свечи зажигания может быть улучшена без снижения топливной экономичности, а двигатель получит все преимущества, предоставляемые наличием РОГ. Путем улучшения решения проблемы образования нагара на свече зажигания можно уменьшить количество пропусков зажигания в цилиндре.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 показана схема двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 показана высокоуровневая блок-схема, описывающая регулирование режима РОГ в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания.
На ФИГ. 3 показан пример регулировки момента зажигания двигателя и режима РОГ в ответ на образование нагара на свече зажигания в необкатанном двигателе.
На ФИГ. 4 показан пример регулировки момента зажигания двигателя и режима РОГ в ответ на образование нагара на свече зажигания в обкатанном двигателе.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие касается систем и способов более эффективного решения проблемы образования нагара на свече зажигания в системе двигателя, такой как система двигателя на ФИГ. 1. 1. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющих алгоритмов, таких как алгоритм по ФИГ. 2, в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания, чтобы отрегулировать режим РОГ двигателя таким образом, чтобы обеспечить поддержание повышенной температуры наконечника свечи зажигания и выжигание накопленной сажи с покрытой нагаром свечи зажигания. Выполняемая регулировка РОГ может быть изменена, если двигатель представляет собой необкатанный двигатель автомобиля в сборочном цехе, как показано на ФИГ. 3, или обкатанный двигатель автомобиля, который покинул сборочный цех, как показано на ФИГ. 4.
На ФИГ. 1 представлена схема двигателя 10 внутреннего сгорания с одним или несколькими цилиндрами, который может быть использован как часть движительной системы автомобиля. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично с помощью управляющей системы, содержащей контроллер 12, а также посредством команд водителя 130 автомобиля, подаваемых через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным внутри них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по крайней мере, с одним приводным колесом транспортного средства через промежуточную трансмиссионную систему. Дополнительно, электродвигатель стартера может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик, чтобы обеспечить возможность запуска двигателя 10.
Цилиндр 30 может получать входной воздух через ряд впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может быть выполнен с возможностью сообщения с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, ФИГ. 1 иллюстрирует двигатель 10, выполненный с возможностью установки турбонагнетателя, с компрессором 174, установленным между впускными каналами 142 и 144, а также газовой турбиной 176, установленной на выпускном канале 148. Компрессор 174 может, по меньшей мере, частично быть приведен в действие газовой турбиной 176 через вал 180, если устройство наддува выполнено как турбонагнетатель. Однако в других примерах, в которых двигатель 10 оснащен нагнетателем, газовая турбина 176 не является обязательной и может не быть использована, если компрессор 174 может быть приведен в действие механически при помощи двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен на впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть установлен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или в другом варианте осуществления он может быть установлен выше по потоку от компрессора 174.
Отработавшие газы могут поступать в выпускной канал 148 из других цилиндров двигателя 10 дополнительно к цилиндру 30. В одном из примеров выпускной канал 148 может получать отработавшие газы от всех цилиндров двигателя 10. Однако в некоторых вариантах осуществления, как показано на ФИГ. 2, отработавшие газы от одного или более цилиндров могут быть направлены в первый выпускной канал, тогда как отработавшие газы от одного или более других цилиндров (оставшиеся цилиндры) могут быть направлены во второй отличающийся выпускной канал, причем указанные выпускные каналы сходятся далее по потоку в точке или после устройства контроля токсичности. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 контроля токсичности. Датчик 128 может быть выбран из разных подходящих датчиков, обеспечивающих обнаружение воздушно-топливного отношения в отработавших газах, как, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или ДКОГ (датчик содержания кислорода в отработавших газах) (как показан), НДКОГ (нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 контроля токсичности может представлять собой трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), накопителем оксидов азота, иными различными устройствами контроля токсичности или их комбинациями.
Температура отработавших газов может быть определена одним или несколькими датчиками температуры (не показаны), расположенными в выпускном канале 148. В других случаях температура отработавших газов может определяться на основе эксплуатационных параметров двигателя, таких как частота вращения, нагрузка, воздушно-топливное отношение (ВТО), запаздывание зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может быть рассчитана одним или более датчиками 128 температуры отработавших газов. Следует помнить о том, что температура отработавших газов может быть альтернативно определена комбинацией перечисленных в настоящем документе способов определения.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 30 изображен как минимум с одним впускным тюльпанообразным клапаном 150 и как минимум с одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 10, в том числе цилиндр 30, может содержать минимум два впускных тюльпанообразных клапана, установленных в верхней части цилиндра.
Управление впускным клапаном 150 может быть осуществлено контроллером 12 путем приведения в действие кулачка посредством системы 151 кулачкового привода. Подобным же образом управление выпускным клапаном 156 может быть осуществлено контроллером 12 посредством системы 153 кулачкового привода. Системы 151 и 153 кулачкового привода могут включать в себя один или более кулачков и могут применять одну или более систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения клапанов (ИФГ) и/или изменения подъема клапанов (ИВПК), которыми может управлять контроллер 12 для регулировки работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно быть определено с помощью датчиков 155 и 157 положения клапана соответственно. В других вариантах осуществления управление впускным и/или выпускным клапаном может быть осуществлено посредством системы электропривода клапанов. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может содержать впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, предусматривающий систему ППК и/или систему ИФКР. Еще в других вариантах впускным и выпускным клапанами можно управлять с помощью общего привода клапанов или приводной системы, или с помощью привода системы изменения фаз газораспределения или приводной системы.
Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, представляющую собой соотношение объемов, соответствующих нахождению поршня 138 в нижней точке и нахождению поршня в верхней точке. Традиционно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, при использовании различных видов топлива, степень сжатия может быть выше. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при непосредственном впрыске из-за его влияния на детонацию двигателя.
Двигатель 10 может также содержать систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) для направления части отработавших газов из выпускного канала 148 во впускной коллектор 144. На ФИГ. 1 показана система РОГ низкого давления (РОГ-НД), однако, альтернативный вариант осуществления может содержать только систему РОГ высокого давления (РОГ-ВД) или комбинацию систем РОГ-НД и РОГ-ВД. РОГ-НД проходит через канал 149 РОГ-НД от точки вверх по потоку от турбины 176 до точки ниже по потоку от компрессора 174. Объем РОГ-НД, подаваемый во впускной коллектор 144, можно регулировать контроллером 12 при помощи клапана 152 РОГ-НД. Система РОГ-НД может включать в себя охладитель 158 РОГ-НД для отведения тепла от отработавших газов РОГ, например, к охлаждающей жидкости двигателя. При наличии система РОГ-ВД может отводить РОГ-ВД через отдельный канал РОГ-ВД (не показан) от расположенной выше по потоку от турбины 176 к расположенному ниже по потоку от компрессора 174 (и расположенному выше по потоку от впускного дросселя 20) через охладитель РОГ-ВД. Объем РОГ-ВД, подаваемый во впускной коллектор 144, можно регулировать контроллером 12 при помощи клапана РОГ-ВД (не показан).
При определенных условиях система РОГ может быть использована для регулировки температуры воздушно-топливной смеси в камере 30 сгорания. Таким образом, может потребоваться измерение или оценка массового расхода РОГ. Например, один или более датчиков 159 могут быть установлены в канале 149 РОГ-НД для отображения одного или нескольких параметров, таких как давление, температура и соотношение воздуха и топлива в отработавших газах, рециркулирующих через каналы РОГ-НД. Отработавшие газы, отводящиеся через канал 149 РОГ-НД, могут быть разбавлены свежим приточным воздухом в точке смешения, расположенной в месте соединения канала 149 РОГ-НД и впускного канала 142. В некоторых примерах, где дроссель системы впуска воздуха (AIS) установлен во впускном канале 142, выше по потоку от компрессора 174, путем управления клапаном 152 РОГ-НД вместе с дросселем системы впуска воздуха можно регулировать степень обеднения потока РОГ.
Относительное обеднение потока РОГ-НД может быть оценено на основании выходных данных датчика в потоке газов на впуске в двигатель. Например, датчик 145, установленный ниже по потоку от клапана 152 РОГ-НД и выше по потоку от главного впускного дросселя 20, может быть использован таким образом, что может быть точно определена степень обеднения РОГ-НД в точке или вблизи главного впускного дросселя. Датчиком 145 может быть, например, кислородный датчик, такой как датчик UEGO.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 30 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания 03 от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. В частности, в ответ на искровой сигнал от контроллера система 190 зажигания может применять высоковольтное смещение к свече 192 зажигания для возможности определения ионизации. Высоковольтное смещение может быть применено к искровому промежутку и может быть применено перед покоем катушки зажигания. При выбранных условиях во время покоя катушки зажигания может быть применено дополнительное высоковольтное смещение. Система 190 зажигания содержит одну или более катушек зажигания и других цепей/электронных устройств для срабатывания связанной свечи зажигания и для обеспечения определения ионизации, таких как модуль 194 определения ионизации. Модуль определения ионизации может содержать датчик ионизации. В качестве альтернативы свеча зажигания может быть использована для определения ионизации. Для зарядки катушка зажигания может получать питание высокого напряжения (не показано) или от напряжения аккумуляторной батареи. Использование добавочного напряжения, предоставляемого источником питания высокого напряжения, может предоставлять различные преимущества, такие как уменьшение времени зарядки катушки зажигания и времени покоя, что обычно позволяет добиться большей гибкости по времени работы и/или более длительный период определения ионизации.
В одном из вариантов осуществления изобретения каждая свеча зажигания содержит отдельную катушку и связанный электронный блок для обеспечения искрообразования и определения ионизации. В качестве альтернативы единый модуль зажигания может быть связан с несколькими свечами зажигания с функцией определения ионизации, обеспечиваемой при условии использования парного питания для уменьшения количества необходимых линий управления. В изображенном варианте осуществления изобретения в каждом цилиндре имеется по одной свече зажигания, которые воспламеняют топливо-воздушную смесь. Однако настоящее раскрытие может быть использовано в приложениях, которые используют две свечи зажигания, причем одна или обе обеспечивают воспламенение смеси и/или определение ионизации.
Контроллер 12 может содержать программный код, реализованный с помощью программного и/или аппаратного обеспечения, для отслеживания тока ионизации свечи зажигания для определения состояния образования нагара на свече зажигания. Как показано далее со ссылкой на ФИГ. 2, в ответ на образование нагара на свече зажигания контроллер 12 может применить различные корректирующие действия или процедуры управления для сжигания сажи, осевшей на свече зажигания с нагаром. Процедуры управления для удаления отложений со свечи зажигания могут содержать применение более раннего зажигания, а также увеличение частоты вращения/нагрузки двигателя. Различные управляющие действия могут быть использованы для увеличения температуры наконечника свечи зажигания и выжигания накопленной сажи. В дополнение режим РОГ может быть отрегулирован (в частности, уменьшен) во время очистки свечи зажигания для обеспечения поддержания повышенной температуры наконечника свечи зажигания.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать одну или более топливных форсунок для впрыска топлива в цилиндры. В качестве неограничивающего примера цилиндр 30 изображен с одной топливной форсункой 166. Топливная форсунка 166 изображена в непосредственном соединении с цилиндром 30 для непосредственного впрыска топлива пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно, как непосредственный впрыск (НВ) топлива в цилиндр 30 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 показана форсунка 166 в виде боковой форсунки, однако она также может быть установлена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание, когда двигатель работает на спиртовом топливе, поскольку некоторые виды спиртового топлива имеют более низкую испаряемость. В альтернативном варианте осуществления топливная форсунка может быть установлена над и рядом с впускным клапаном для улучшения смесеобразования. Следует помнить о том, что в другом варианте осуществления форсунка 166 может являться топливной форсункой распределительного впрыска, подающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30.
Следует понимать, что в еще одних вариантах осуществления изобретения указанный двигатель может работать путем использованием впрыска топливной смеси регулируемого состава или жидкости, предназначенной для подавления детонации / преждевременного зажигания через две форсунки (форсунка 166 непосредственного впрыска или распределенного впрыска топлива), и изменения относительного количества впрыска для каждой форсунки.
Топливо может быть подано в топливную форсунку 166 топливной системой 80 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. В других случаях топливо может быть подано с более низким давлением с помощью одноступенчатого топливного насоса при пониженном давлении, и в таком случае синхронизация непосредственного впрыска топлива может быть более ограниченна в такте сжатия, чем при использовании топливной системы высокого давления. Далее, топливные баки (не показано) могут содержать датчик давления, подающий сигнал в контроллер 12.
Топливо может быть подано в цилиндр(ы) форсункой во время одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого форсункой(форсунками), может изменяться в зависимости от условий работы. Например, распределение может быть изменено вместе с темпом изменения заряда воздуха в цилиндрах, при наличии аномального события сгорания в цилиндре (такого как пропуск зажигания, детонация или преждевременное зажигание). Кроме того, для одного события сгорания топлива может быть выполнено несколько актов впрыска топлива в течение одного цикла. Несколько актов впрыска могут быть выполнены в такте сжатия, в такте впуска или в любой подходящей их комбинации.
В соответствии с вышеуказанным описанием, ФИГ. 1 изображает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом включать в себя собственный комплект впускных / выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д.
Топливные баки в топливной системе 80 могут содержать топливо или жидкости, предназначенные для подавления детонации / преждевременного зажигания с различными свойствами, например, различным составом. Данные различия могут подразумевать разное содержание спирта, воды, разные октановые числа, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинации и тому подобное. В одном из примеров топлива или жидкости, предназначенные для подавления детонации / преждевременного зажигания, с различным содержанием спирта могут включать в себя одно топливо, являющееся бензином, и другое топливо, являющееся этанолом или метанолом. В другом примере в двигателе можно использовать бензин в качестве первого вещества и спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (состоящую из приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (состоящую приблизительно из 85% метанола и 15% бензина), в качестве второго вещества. Другими спиртосодержащими топливами могут быть смеси спирта и воды, смеси спирта, воды, бензина и т.д. В другом примере оба вида топлива могут быть спиртовыми смесями, причем первым топливом может быть смесь с более низким содержанием спирта по сравнению со смесью бензина и спирта второго топлива с большим содержанием спирта, например, первое топливо Е10 (приблизительно 10% этанола) и второе топливо Е85 (приблизительно 85% этанола). В еще одном примере одна из жидкостей может содержать воду, тогда как вторая жидкость может представлять собой бензин или смесь спирта. В качестве дополнения первое и второе топлива также могут различаться по другим качествам топлива, таким как разная температура, вязкость, октановое число, скрытая энтальпия парообразования и т.д. Еще одни другие жидкости для подавления преждевременного зажигания могут содержать воду, метанол, жидкость стеклоочистителя (представляющую собой смесь, состоящую из, приблизительно, 60% воды и 40% метанола) и т.п.
Более того, характеристики топлива или жидкости для подавления преждевременного зажигания, хранящейся в топливным баках, могут часто варьироваться. В одном из примеров водитель может заполнить топливный бак в один день топливом Е85, в следующий день- топливом Е10, а в следующий - Е50. Ежедневные изменения при заправке бака могут, таким образом, приводить к частому изменению состава топлива, тем самым влияя на состав топлива, подаваемого форсункой 166.
Двигатель 10 может также содержать один или более датчиков детонации, акселерометров, датчиков вибрации или датчиков давления в цилиндрах для определения вибраций двигателя, таких как вибрации, связанные с детонацией или преждевременным зажиганием. Более того, акселерометры, датчики вибрации, датчики давления в цилиндрах и датчики ионизации (не показаны) могут быть использованы для определения пропуска зажигания в цилиндре (такого как пропуск зажигания в цилиндре, вызванный образованием нагара на свече зажигания) и отличие пропуска зажигания в цилиндре от детонации или преждевременного зажигания.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода / вывода, электронное запоминающее устройство для исполняемых программ и калибровочных значений, показанное в данном конкретном примере в виде чипа 110 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 способен принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к указанным выше сигналам, включая данные массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; данные температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120, использующего эффект Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 140; данные положения дроссельной заслонки (ДЗ) от датчика положения дроссельной заслонки; сигнал абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе (ДВК) отдатчика 124; данные воздушно-топливного отношения (ВТО) от датчика 128 кислорода (ДКОГ); ток ионизации свечи зажигания от модуля регистрации ионизации 194 и данные об аномальных условиях сгорания от датчика детонации и датчика ускорения коленчатого вала. На основании сигнала ПЗ контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД. Сигнал давления в коллекторе ДВК, поступающий от датчика давления в коллекторе, может быть использован для обнаружения разрежения или о давлении во впускном коллекторе. Другие датчики, такие как датчики детонации, датчики давления в цилиндрах и/или датчики преждевременного зажигания могут быть соединены с двигателем 10 (например, с корпусом двигателя), чтобы помочь идентифицировать аномальные события сгорания. Контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков на ФИГ. 1, и использует разные приводы на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и команд, заложенных в память контроллера. Постоянное запоминающее устройство 110 электронного носителя данных может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые микропроцессором 106, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде.
Что касается ФИГ. 2, на нем показан примерный способ 200 регулирования режима РОГ двигателя в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания.
Регулировка позволяет поддерживать температуру наконечника свечи зажигания достаточно высокой, чтобы выжигать всю накопившуюся сажу. Инструкции по осуществлению способа 200 и остальных способов, предусматриваемых данным раскрытием, могут быть выполнены контроллером на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, применительно к ФИГ. 1. Контроллер может задействовать приводы двигателя системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.
На шаге 202 алгоритм содержит оценку и/или измерение параметров рабочих условий двигателя. Они включают, например, частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, запрашиваемый водителем крутящий момент, температуру каталитического нейтрализатора, выходной сигнал датчика ионизации, ток ионизации свечи зажигания и т.п. На шаге 204 на основе оценочных условий работы двигателя может быть определен начальный режим РОГ. Начальный режим РОГ может содержать определение количества газов РОГ, которое необходимо подать как РОГ-НД, и количества газов РОГ, которое необходимо подать как РОГ-ВД. В дополнение, может быть определена требуемая степень разбавления РОГ. Например, может быть определено поддерживаемое процентное разбавление в то время, когда изменяется частота вращения двигателя и нагрузка. На основе требуемого разбавления РОГ может быть также определено соответствующее открытие клапана РОГ или положение.
На шаге 206 может быть определено, имеет ли место обнаружение образования нагара на свече зажигания. В одном из примеров образование нагара на свече зажигания может быть определено на основе возникновения одного или более событий пропуска зажигания в цилиндрах. В еще одном примере образование нагара на свече зажигания может быть определено на основании тока ионизации свечи зажигания или на основе выходного сигала датчика ионизации, присоединенного к свече зажигания. Например, если ток ионизации меньше порогового значения, может быть определено образование нагара на свече зажигания, вызванное накоплением сажи. Таким образом, сигнал ионизации в установившемся режиме (например, ток) перед подачей энергии в катушку зажигания свечи зажигания, также именуемое как фаза покоя, превышает пороговое значение. Сигнал ионизации перед фазой покоя обеспечивает измерение шунтирующего сопротивления, которое уменьшают по мере накопления проводящих ток отложений углерода (сажи) на свече зажигания. Если ток ионизации меньше порогового значения, это указывает на увеличение шунтирующего сопротивления из-за образования нагара на свече зажигания. Образование нагара на свече зажигания и необходимость очистки свечи зажигания могут в качестве альтернативы быть определены на основе одной или более из температурной модели наконечника свечи зажигания, времени обратной связи образования нагара, прошедшего со старта времени и прошедшего времени от начала работы двигателя в условиях, когда не происходит самоочистка свечи зажигания (таких как условия, которые ниже порогового значения частоты вращения и нагрузки двигателя).
Если не обнаружено образование нагара на свече зажигания, на шаге 208 указанный способ содержит подачу искры с номинальным моментом зажигания (или альтернативного момента зажигания на основе оцененных условий работы двигателя) в цилиндры двигателя. В дополнение, двигатель может работать с определенным режимом РОГ путем перемещения клапана РОГ (в канале РОГ-ВД, канале РОГ-НД или в обоих, если это необходимо) в заданное положение для обеспечения заданного разбавления. Здесь способ завершают.
Если определено образование нагара на свече зажигания, на шаге 210 способ содержит настройку диагностического кода. Этот диагностический код указывает на то, что на свече зажигания образовался нагар сажи и присутствует состояние очистки свечи зажигания. Далее может быть предпринята попытка очистки свечи зажигания, чтобы выжечь накопленную на свече зажигания сажу.
Затем на шаге 212 инициируют очистку свечи путем ускорения повышения температуры наконечника свечи зажигания. Повышение температуры наконечника свечи зажигания ускоряет более раннее зажигание. В частности, момент зажигания смещают вперед от номинального момента (например, вперед от ОМЗ), причем степень опережения основана на обнаружении образования нагара на свече зажигания. Например, на основе выходного сигнала датчика ионизации может быть оценено количество сажи на свече зажигания. Если количество сажи на свече зажигания превышает пороговое значение или когда увеличивают число пропусков зажигания в цилиндре (из-за нагара на свече зажигания), момент зажигания может быть смещен вперед от ОМЗ. В качестве дополнения или еще одного варианта смещение момента зажигания вперед может быть применено в течение более длительного времени (например, большее число событий сгорания).
Увеличение температуры наконечника свечи зажигания можно еще более ускорить путем одного или нескольких увеличений частоты вращения двигателя и увеличения нагрузки двигателя. Например, если двигатель работает на холостом ходу, частота вращения двигателя может быть увеличена от номинальной частоты вращения холостого хода ~ 700 об/мин до повышенной частоты вращения холостого хода 1250 об/мин, а нагрузка двигателя может быть увеличена с 0,08 до 0,18 бар. В дополнение, нагрузка двигателя может быть увеличена путем увеличения фрикционной нагрузки, как, например, подача команды на повышение давления масла в двигателе, увеличение тока генератора и т.п. В одном из примеров во время условий работы двигателя, когда трудно увеличить частоту вращения двигателя без увеличения скорости движения автомобиля, частота вращения может быть увеличена путем переключения на пониженную передачу или открытием/разблокировкой преобразователя крутящего момента.
На шаге 214 указанный способ содержит подтверждение состояния необкатанного двигателя. Таким образом, необкатанный двигатель соответствует двигателю автомобиля в состоянии перед поставкой в сборочном цехе. В одном из примеров состояние необкатанного двигателя может быть определено на основе количества выполненных включений зажигания, а также длительности каждого события включения зажигания (то есть, времени, прошедшего между включением зажигания и выключением зажигания для каждого такого события). Например, двигатель может представлять собой необкатанный двигатель при первом запуске двигателя (или первом количестве запусков двигателя) после производства автомобиля и до того, как автомобиль покинет сборочный цех. Таким образом, когда двигатель все еще является необкатанным, на нем могут быть проведены различные испытания для оценки работы всех компонентов двигателя. В дополнение, может быть выполнена диагностика различных функций, таких как соответствие требованиям по токсичности отработавших газов, определение утечек и т.п.
Один пример определения необкатанного состояния двигателя на основе количества событий включения зажигания может содержать определение того, истек ли заданный промежуток времени работы двигателя с момента первого включения зажигания. Двигатель может считаться находящимся в необкатанном состоянии при первом событии включения зажигания и в течение дальнейших событий включения зажигания, которые происходят в рамках заданного времени работы двигателя с момента первого включения зажигания. В качестве еще одного примера двигатель может считаться находящимся в необкатанном состоянии на основе суммарного значения количества событий включения зажигания и длительности каждого из событий включения зажигания из такого количества. Если суммарное значение меньше порогового значения длительности, двигатель может находиться в необкатанном состоянии. После истечения порогового значения длительности двигатель можно считаться находящимся в обкатанном состоянии. Таким образом, предполагается, что после порогового значения длительности или порогового значения событий включения зажигания, автомобиль, содержащий двигатель, покинул сборочный цех и был передан клиенту/водителю (то есть двигатель находится в состоянии после поставки).
После подтверждения необкатанного состояния двигателя на шаге 216 способ содержит, в ответ на требование очистки свечи зажигания, регулировку режима РОГ необкатанного двигателя. В частности, указанный способ содержит уменьшения РОГ на большее значение, когда необкатанный двигатель работает в сборочном цехе (до поставки). Поскольку РОГ ведет к снижению температуры горения, путем уменьшения РОГ на большее значение может быть обеспечена более высокая температура горения и, тем самым, более высокая температура наконечника свечи зажигания. В дополнение, РОГ может быть уменьшена на большее значение во время состояния до поставки без тревоги о влиянии выбросов, поскольку в состоянии до поставки не действуют какие-либо требования по токсичности отработавших газов. В одном из примеров уменьшение РОГ на большее значение содержит отключение РОГ. Например, управляющие сигналы могут быть отправлены от контроллера двигателя на электромеханический привод, соединенный с клапаном РОГ, для перевода клапана РОГ в полностью закрытое положение. В дополнение, РОГ может быть уменьшена на большее значение в течение более длительного времени, если необкатанный двигатель работает в сборочном цехе, поскольку выбросы в этой ситуации не контролируют. Более того, РОГ и момент зажигания могут быть оптимизированы таким образом, чтобы обеспечить более значительное повышение температуры наконечника свечи зажигания. Например, РОГ может быть уменьшена на большее значение с опережением момента зажигания на некоторое значение, чтобы обеспечить более высокие температуры сгорания. РОГ уменьшают относительно начального режима на основе условий работы двигателя, как определено на шаге 204.
Если необкатанное состояние двигателя не подтверждено, на шаге 218 способ содержит, в ответ на требование очистки свечи зажигания, регулировку режима РОГ обкатанного двигателя. В частности, способ содержит уменьшение РОГ на меньшее значение при работе обкатанного двигателя после того, как автомобиль (приводимый в движение указанным двигателем) покинул сборочный цех (после поставки), чтобы уменьшить влияние выбросов от регулировки (поскольку в состоянии после поставки действуют строгие нормы по выбросам). В дополнение РОГ может быть уменьшена на меньшее значение в течение менее длительного периода времени при работе обкатанного двигателя после выезда автомобиля из сборочного цеха. Меньшая длительность также позволяет уменьшить влияние выбросов от регулировки. РОГ уменьшают относительно начального режима на основе условий работы двигателя, как определено на шаге 204. На шаге 220 указанный способ содержит работу двигателя с отрегулированным режимом РОГ, определенным на шаге 216 или 218.
В контексте данного документа на шаге 216 и 218, уменьшение РОГ содержит уменьшение открытия клапана РОГ, соединяющего выпускной коллектор двигателя со впускным коллектором двигателя. Например, управляющие сигналы могут быть отправлены от контроллера двигателя на электромеханический привод, соединенный с клапаном РОГ, причем указанные сигналы заставляют привод переместить клапан РОГ в направлении закрытого положения (например, в частично закрытое положение). В данном документе РОГ, которую подвергают уменьшению, может представлять собой одну или более из РОГ низкого давления или РОГ высокого давления.
В одном из примеров уменьшение РОГ на меньшее значение в ответ на состояние очистки свечи зажигания в обкатанном двигателе может содержать управляющие сигналы, посылаемые от контроллера двигателя к электромеханическому приводу, соединенному с клапаном РОГ, для перемещения клапана РОГ в направлении полностью закрытого положения.
В некоторых примерах уменьшение РОГ из начального режима может быть также отрегулировано на основе частоты преждевременного зажигания в двигателе (или истории преждевременного зажигания в цилиндра). Например, уменьшение РОГ может быть меньше (то есть, уменьшение РОГ менее значительно и отрегулированный режим РОГ ближе к начальному режиму РОГ), когда количество случаев преждевременного зажигания в двигателе выше. В качестве еще одного примера, уменьшение РОГ может быть больше (то есть, уменьшение РОГ более значительно и отрегулированный режим РОГ больше отличается от начального режима РОГ), когда количество случаев преждевременного зажигания в двигателе ниже. Это обусловлено высокой теплопередачей свечи зажигания при раннем зажигании в событиях преждевременного зажигания. Путем регулирования режима РОГ на основе истории преждевременного зажигания в цилиндре может быть улучшено управление температурой в камере сгорания, что способствует очистке свечи зажигания. В дополнение, уменьшение РОГ может быть отрегулировано таким образом, что РОГ может быть оптимизирована до уровня, когда сочетание уменьшения РОГ и смещения вперед момента зажигания может использоваться для повышения температуры наконечника свечи зажигания при минимальном повышении токсичности отработавших газов.
Следует понимать, что в некоторых примерах повышение частоты вращения и нагрузки двигателя, а также обеспечение более раннего момента зажигания могут регулироваться на основе того, находится ли двигатель в необкатанном состоянии или нет. Например, увеличение частоты вращения и нагрузки двигателя, а также более раннее зажигание могут использоваться как часть стратегии перед поставкой для необкатанного двигатель. В качестве еще одного примера менее значительное увеличение частоты вращения и нагрузки двигателя, а также менее значительное раннее зажигание могут использоваться как часть стратегии после поставки для необкатанного двигателя. Эта разница может быть обусловлена, по меньшей мере частично, более строгими требованиями по выбросам для двигателя в состоянии после поставки, по сравнению с состоянием до поставки. Эта разница может быть также обусловлена тем, что клиента не беспокоит ухудшение динамических характеристик автомобиля в состоянии до поставки по сравнению с состоянием после поставки. В дополнение, менее значительное уменьшение РОГ может позволить обкатанному двигателю более полно соответствовать строгим требованиям по выбросам (поскольку увеличение РОГ уменьшает выбросы NOx).
Путем уменьшение РОГ во время очистки свечей зажигания, когда выставлено более раннее зажигание и увеличена частота вращения/нагрузка двигателя, может быть увеличена температура сгорания и может быть увеличена температура наконечника свечи зажигания, которая будет поддерживаться достаточно высокой для выжигания отложений нагара на свече зажигания. Путем временного отключения или уменьшения использования охлажденных РОГ при работе свечи зажигания с нагаром может быть облегчена очистка свечи зажигания, что увеличивает эффективность работы двигателя.
На шаге 222 может быть определено, что свеча зажигания чистая. В одном из примеров количество сажи на свече зажигания может быть определено на основе изменения тока ионизации свечи зажигания. В качестве альтернативы количество сажи на свече зажигания может быть определено на основе пропуска вспышек в цилиндре, выходного сигнала датчика ионизации, присоединенного к свече зажигания, температуры наконечника свечи зажигания и т.п. Если определенное количество сажи на свече зажигания ниже порогового значения, может быть определено, что свеча зажигания чистая. В качестве альтернативы, если изменение количества сажи на свече зажигания было больше порогового значения (в частности, более порогового значения уменьшения) начиная от момента времени, когда было определено образование нагара (на шаге 206), может быть определено, что свеча зажигания чистая. Если не было определено, что свеча зажигания достаточно чистая, то затем на шаге 224 способ содержит продолжение очистки свечи зажигания. В частности, указанный способ содержит продолжение работы двигателя с более ранним моментом зажигания, увеличение частоты вращения/нагрузки двигателя и уменьшение РОГ.
Если было определено, что свеча зажигания достаточно чистая, то затем на шаге 226 способ содержит удаление диагностического кода. Также на шаге 228 способ содержит, в ответ на обнаружение того, что свеча зажигания чистая, возврат к начальному режиму РОГ. В качестве альтернативы, на основе существующих условий работы двигателя может быть определен и применен номинальный режима РОГ.
Таким образом очистка свечи зажигания от сажи может быть улучшена в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания без охлаждения газами РОГ.
Таблица 400 по ФИГ. 4 изображает пример действий по очистке свечи зажигания, выполняемых на двигателе, соединенном с автомобилем, когда указанный автомобиль находится в состоянии до поставки (или в необкатанном состоянии двигателя), относительно того, когда автомобиль находится в состоянии после поставки (или в обкатанном состоянии двигателя). Таким образом, указанные действия могут быть выполнены для решения проблемы образования нагара на свече зажигания в цилиндре двигателя.
В одном из примеров свеча зажигания с нагаром может быть очищена путем более раннего момента зажигания относительно номинального момента зажигания (такого как ОМЗ). Однако в состоянии до поставки момент зажигания может быть выставлен более ранним и может быть применен в течение более длительного времени. Для сравнения, в состоянии после поставки момент зажигания может быть выставлен менее ранним и может быть применен в течение более короткого времени.
В еще одном примере свеча зажигания с нагаром может быть очищена путем увеличения частоты вращения двигателя. Однако в состоянии до поставки более значительное увеличение в частоте вращения двигателя может действовать в течение более длительного времени. Для сравнения, в состоянии после поставки менее значительное увеличение в частоте вращения двигателя может действовать в течение более короткого времени.
В еще одном примере свеча зажигания с нагаром может быть очищена путем уменьшения потока РОГ при одновременном применении более раннего момента зажигания и/или увеличения частоты вращения двигателя. Однако в состоянии после поставки более значительное уменьшение РОГ может действовать в течение более длительного времени. Для сравнения, в состоянии после поставки менее значительное уменьшение РОГ может действовать в течение более короткого времени. В одном из примеров в состоянии до поставки РОГ может быть отключен. Таким образом, поскольку РОГ позволяет уменьшить выбросы NOx, РОГ уменьшают на большее значение в состоянии до поставки из-за отсутствия требований по выбросам, тогда как в состоянии после поставки РОГ уменьшают на меньшее значение из-за действия строгих норм по выбросам.
Таким образом сочетание регулировок позволяет повысить значения температуры с помощью оптимального сочетания уменьшения РОГ и раннего момента зажигания, тем самым поддерживая температуру наконечника свечи зажигания достаточно высокой для выжигания всей накопленной сажи. В дополнение более могут быть выполнены интенсивные регулировки в состоянии до поставки, поскольку клиенту не нужно беспокоиться об ухудшении динамических характеристик автомобиля. Для сравнения, в состоянии после поставки могут быть выполнены менее интенсивные регулировки для уменьшения ухудшения динамических характеристик автомобиля, что может быть неудобно для покупателя/водителя.
Что касается ФИГ. 3, на ней изображен пример регулировки рабочих параметров двигателя в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания. В данном случае двигатель соединен с автомобилем и регулировки изменяют при переходе автомобиля из эксплуатации в сборочном цехе к эксплуатации за его пределами. Схема 300 изображает частоту вращения двигателя на графике 302, количество сажи на свече зажигания цилиндра на графике 304, температуру наконечника свечи зажигания на графике 306, опережение момента зажигания относительно ОМЗ на графике 308, разбавление РОГ на графике 310 и отметку об образовании нагара на свече зажигания на графике 316. Все графики изображены в зависимости от времени вдоль оси X.
Перед t1 двигатель может быть собран в сборочном цехе. Следовательно, двигатель могут эксплуатировать для оценки различных функций двигателя и автомобиля, а также для частого перемещения (например, между этапами поставки) автомобиля. На t1 в ответ на первое событие включения зажигания собранного автомобиля может быть запущен двигатель. В этом случае двигатель находится в необкатанном состоянии, так как автомобиль по-прежнему находится в состоянии до поставки в сборочном цехе. В ответ на запуск двигателя и команды водителя можно начать увеличивать частоту вращения двигателя (график 302) при работе двигателя с номинальным моментом зажигания (график 308). В дополнение, РОГ (например, РОГ-НД) может изменить режим для обеспечения разбавления на основе частоты вращения и нагрузки двигателя (график 310). В частности, РОГ может поддерживаться на первом уровне 311.
Между t1 и t2, поскольку двигатель работает с номинальным моментом зажигания и поскольку частоту вращения и нагрузку двигателя изменяют в зависимости от команд водителя, количество сажи, накапливающейся на свече зажигания заданного цилиндра двигателя, может начать увеличиваться (график 304). На t2 количество сажи может стать больше порогового значения 305, что приведет к событиям пропуска зажигания в заданном цилиндре. В дополнение, может иметь место падение тока ионизации свечи зажигания. Соответственно, на t2 может быть определено, что свеча зажигания заданного цилиндра имеет нагар сажи и может быть зарегистрирована отметка об обнаружении нагара (график 316).
Также на t2 в ответ на обнаружение образования нагара на свече зажигания может быть запущен алгоритм очистки свечи зажигания. В данном случае момент зажигания смещен вперед на большее значение (до раннего момента зажигания 307), чтобы быстро поднять температуру наконечника свечи зажигания (график 306) до уровня, который обеспечит выжигание накопленной сажи с соответствующим уменьшением количества сажи. В дополнение, для обеспечения поддержания повышенной температуры наконечника свечи зажигания уровень РОГ уменьшают от первого уровня 311 на количество 312. Более ранний момент зажигания поддерживают в течении времени от t2 до t3, и параллельно с этим поддерживают уменьшенный уровень РОГ. На t3 значение опережения зажигания немного уменьшат для повышения топливной экономичности и снижения вероятности детонации. В то же время при поддержании уменьшенного уровня РОГ, частота вращения двигателя может быть увеличена без получения команды на увеличение от водителя, для того, чтобы еще более повысить температуру наконечника свечи зажигания и выжечь оставшуюся сажу.
На t4 после выгорания значительной части накопленной сажи и после поддержания пониженного уровня РОГ в течение d1 (от t2 до t4), уменьшение РОГ понижают и происходит возврат к первому уровню 311 РОГ. В этой ситуации из-за того, что двигатель является необкатанным, обеспечивают более значительное уменьшение РОГ и в течение более длительного времени d1.
На t5, в ответ на достаточное уменьшение количества сажи на свече зажигания, может быть определено, что свеча зажигания является чистой, и что отметка может быть удалена. Вскоре после этого двигатель может быть заглушен в ответ на событие выключения зажигания.
Между t5 и t6 проходит значительное время, в которое собранный автомобиль может покинуть сборочный цех и может быть передан клиенту. Во время этого состояния после поставки двигатель может более не являться необкатанным двигателем.
Ha t6, в ответ на первое включение зажигания автомобиля после выхода из сборочного цеха может быть запущен двигатель. В этом случае двигатель находится в обкатанном состоянии, так как автомобиль находится в состоянии после поставки. В ответ на запуск двигателя и команду водителя может быть увеличена частота вращения двигателя, когда двигатель работает при номинальном моменте зажигания. В дополнение РОГ (например, РОГ-НД) может изменить режим работы для обеспечения разбавления потока газов на основе частоты вращения и нагрузки двигателя. В частности, РОГ могут поддерживать на втором уровне 313, который ниже, чем первый уровень 311.
Между t6 и t7, поскольку двигатель работает с номинальным моментом зажигания и поскольку частота вращения и нагрузка двигателя изменяются в зависимости от команд водителя, количество сажи, накапливающей на свече зажигания заданного цилиндра двигателя может начать увеличиваться. На t7 количество сажи может стать выше порогового значения 305, что приведет к событиям пропуска зажигания в заданном цилиндре. В дополнение, может иметь место падение тока ионизации свечи зажигания. Соответственно, на t7 может быть определено, что свеча зажигания заданного цилиндра имеет нагар сажи и может быть зарегистрирована отметка об обнаружении нагара.
Также на t7 в ответ на обнаружении образования нагара на свече зажигания может быть запущен алгоритм очистки свечи зажигания. В данном случае момент зажигания смещен вперед на меньшее значение (до раннего момента зажигания 309), чтобы быстро поднять температуру наконечника свечи зажигания до уровня, который обеспечит выжигание накопленной сажи с соответствующим уменьшением количества сажи. В дополнение, для обеспечения поддержания повышенной температуры наконечника свечи зажигания уровень РОГ уменьшают от второго уровня 313 на количество 314 (которое меньше количества 312). Более ранний момент зажигания поддерживают в течении времени от t7 до t8, и параллельно с этим поддерживают уменьшенный уровень РОГ. На t8 значение опережения зажигания немного уменьшают для повышения топливной экономичности и снижения вероятности детонации. Также между t7 и t8 частоту вращения двигателя поддерживают на повышенном уровне без получения команды от водителя, чтобы еще более увеличить температуру наконечника свечи зажигания и выжечь оставшуюся сажу.
На t9 после выгорания значительной части накопленной сажи и после поддержания пониженного уровня РОГ в течение d2 (от t7 до t9), которое меньше d1 (от t2 до t4), уменьшение РОГ понижают и происходит возврат ко второму уровню 313 РОГ. В данном случае из-за того, что двигатель является обкатанным, обеспечивают менее значительное уменьшение РОГ и в течение более короткого времени d2.
На t10, в ответ на достаточное уменьшение количество сажи на свече зажигания, может быть определено, что свеча зажигания является чистой, и что отметка о нагаре может быть удалена. Вскоре после этого двигатель может быть заглушен в ответ на событие выключения зажигания.
Таким образом РОГ могут координировать с опережением момента зажигания и регулировками частоты вращения/нагрущки двигателя, для того, чтобы увеличить и поддерживать увеличенной температуру наконечника свечи зажигания, тем самым способствуя очистки свечи зажигания с нагаром.
В одном из примеров способ для двигателя, соединенного с автомобилем, содержит: уменьшение РОГ на большее значение при работе двигателя автомобиля в сборочном цехе в ответ на состояние очистки свечи зажигания; уменьшение РОГ на меньшее значение при работе двигателя автомобиля в условиях очистки свечи зажигания после того, как автомобиль покинул сборочный цех. В предыдущем примере уменьшение РОГ может в качестве дополнения или альтернативы содержать уменьшение открытия клапана РОГ, соединяющего выпускной коллектор двигателя со впускным коллектором двигателя. В любом или во всех предыдущих примерах РОГ может содержать один или несколько РОГ низкого давления и РОГ высокого давления. В любом или во всех предыдущих примерах уменьшение РОГ на большее значение может в качестве дополнения или альтернативы содержать отключение РОГ. Любой или все предыдущие примеры могут в качестве дополнения или альтернативы также содержать уменьшение РОГ на большее значение в течение более длительного времени, когда двигатель работает на автомобиле, находящемся в сборочном цехе, и уменьшение РОГ на меньшее значение в течение более короткого времени, если двигатель работает на автомобиле, который уже покинул сборочный цех. В любом или во всех предыдущих примерах уменьшение РОГ на большее значение может быть в качестве дополнения или альтернативы отрегулировано на основе частоты преждевременного зажигания в двигателе. В любом или во всех предыдущих примерах, в которых уменьшение РОГ регулируют на основе частоты преждевременного зажигания в двигателе, уменьшение РОГ может в качестве дополнения или альтернативы быть тем меньше, чем больше количество случаев преждевременного зажигания в двигателе, и уменьшение РОГ может в качестве дополнения или альтернативы быть тем больше, чем меньше количество случаев преждевременного зажигания в двигателе. В любом или во всех предыдущих примерах состояние очистки свечи зажигания в качестве дополнения или альтернативы может быть определено на основе одного или более из температурной модели наконечника свечи зажигания, времени обратной связи образования нагара, прошедшего со старта времени и прошедшего времени от начала работы двигателя в условиях, когда не происходит самоочистка свечи зажигания. В любом или во всех предыдущих примерах способ может в качестве дополнения или альтернативы также содержать ускорение повышения температуры наконечника свечи зажигания во время состояния очистки свечи зажигания с помощью одного или более из увеличения частоты вращения двигателя, увеличения нагрузки двигателя и применения опережения зажигания. В любом или во всех предыдущих примерах уменьшение РОГ может в качестве дополнения или альтернативы содержать уменьшение РОГ относительно начального режима на основе условий работы двигателя. В любом или во всех предыдущих примерах способ может в ответ на обнаружение того, что свеча зажигания чистая, в качестве дополнения или альтернативы также содержать возврат к начальному режиму РОГ.
Другой пример способа для двигателя может содержать: в ответ на первое обнаружение образования нагара на свече зажигания в необкатанном двигателе уменьшение РОГ до первого уровня; в ответ на второе обнаружение образования нагара на свече зажигания в обкатанном двигателе уменьшение РОГ до второго уровня, который больше указанного первого уровня. Предыдущий пример в качестве дополнения или альтернативы может в ответ на указанное первое обнаружение также содержать поддержание РОГ на указанном первом уровне в течение первого более длительного времени, и в ответ на указанное второе обнаружение содержать поддержание РОГ на указанном втором уровне в течение второго более короткого времени. Любой или все из предыдущих примеров в качестве дополнения или альтернативы могут также, содержать в ответ на каждое из первого и второго обнаружения применение более раннего зажигания, в котором раннее зажигание основано на РОГ и температуре наконечника свечи зажигания. Любой или все из предыдущих примеров в качестве дополнения или альтернативы могут также в ответ на каждое из первого и второго обнаружения содержать увеличение частоты вращения и/или нагрузки двигателя, в котором указанное увеличение основано на РОГ и температуре наконечника свечи зажигания. В любом или во всех предыдущих примерах первый уровень могут в качестве дополнения или альтернативы регулировать на основе частоты преждевременного зажигания необкатанного двигателя, тогда как второй уровень могут в качестве дополнения или альтернативы регулировать на основании частоты преждевременного зажигания в обкатанном двигателе.
Пример системы автомобиля может содержать: двигатель, содержащий впуск и выпуск; цилиндр двигателя; канал РОГ, содержащий клапан РОГ для рециркуляции отработавших газов от выпуска двигателя к впуску двигателя; свечу зажигания для инициирования сгорания в цилиндре двигателя; датчик ионизации, соединенный со свечой зажигания для оценки количества сажи на свече зажигания; контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в энергонезависимой памяти, для: обнаружения образования нагара на свече зажигания на основе выходного сигнала датчика ионизации; и в ответ на обнаружение: подачу более раннего зажигание в цилиндр двигателя для одного или более событий сгорания с одновременным уменьшением открывания клапана РОГ, в котором указанное уменьшение основано на количестве выполненных запусков двигателя, а также на подсчете событий преждевременное зажигание. В предыдущем примере системы контроллер может в качестве дополнения или альтернативы также содержать инструкции для (до обнаружения образования нагара на свече зажигания) регулирования открытия клапана РОГ в первое положение на основе условий работы двигателя, включая частоту вращения и нагрузку двигателя, и в котором уменьшение открытия клапана РОГ в ответ на обнаружение содержит перемещение клапана РОГ из первого положения во второе закрытое положение. В любом или во всех предыдущих примерах систем открытия клапана РОГ может качестве дополнения или альтернативы быть сокращено на меньшее значение, когда количество выполненных запусков двигателя больше порогового значения. Более того, открытие клапана РОГ может в качестве дополнения или альтернативы быть сокращено на больше значение, когда количество выполненных запусков двигателя меньше порогового значения. В любом или во всех предыдущих примерах систем открытие клапана РОГ могут в качестве дополнения или альтернативы увеличивать и/или удерживать уменьшенным в течение более короткого времени, когда количество случаев преждевременного зажигания на двигателе превышает пороговое значение. В любом или во всех предыдущих примерах систем контроллер может в качестве дополнения или альтернативы также содержать следующие инструкции для: в ответ на обнаружение, увеличения частоты вращения двигателя без команды водителя, увеличения частоты вращения двигателя на такое значение, которое поднимает температуру наконечника свечи зажигания выше порогового значение температур, причем указанное пороговое значение температур основано на количестве сажи. Частота вращения двигателя может быть увеличена без команды водителя путем переключения на пониженную передачу и/или разблокировки преобразователя крутящего момента для того, чтобы уменьшить любое влияние на изменение частоты вращения двигателя в зависимости от скорости автомобиля.
Таким образом, путем регулирования РОГ во время алгоритма очистки загрязненной свечи зажигания от нагара, может быть ускорено удаление сажи. В дополнение может быть уменьшено нежелательное охлаждение свечи зажигания. Путем регулирования уменьшения РОГ на основе того, находится автомобиль в состоянии перед поставкой или в состоянии после поставки, может быть решена проблема образование нагара на свече зажигания при одновременном выполнении требований по выбросам. Таким образом может быть достигнут более надежный компромисс между эффективностью двигателя и топливной экономичностью и при этом будет также увеличен срок службы компонентов свечей зажигания двигателей.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут храниться как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Точно так же, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной память машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считают новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут содержать один или несколько указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считают помещенными в предмет настоящего изобретения.