СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕЖДЕВРЕМЕННЫМ ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ
METHOD AND SYSTEM FOR PRE-IGNITION CONTROL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее описание в целом относится к способам и системам для подавления преждевременного воспламенения в двигателе, работающим с продувочным воздухом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатель с наддувом может предлагать большую эффективность использования топлива и более низкие выбросы, чем безнаддувные двигатели аналогичной мощности. Во время переходных условий, однако, мощность, эффективность использования топлива и рабочие характеристики регулирования выбросов двигателя с наддувом могут страдать. Такие переходные условия могут включать в себя быстрое возрастание или убывание требования крутящего момента водителя, нагрузки двигателя, числа оборотов двигателя или массового расхода воздуха. Например, когда запрошенный крутящий момент на выходном валу двигателя быстро возрастает, компрессор турбонагнетателя может требовать повышенной подводимой мощности (например, крутящего момента) из турбины турбонагнетателя, посредством массового расхода отработавших газов, чтобы выдавать усиленный подвергнутый наддуву поток воздуха в двигатель. Такой крутящий момент, однако, может не иметься в распоряжении, если турбина, которая приводит в движение компрессор, не полностью раскручена. Как результат, нежелательное запаздывание мощности может возникать до того, как поток всасываемого воздуха нарастает до требуемого уровня.
Для уменьшения запаздывания мощности, двигатели с наддувом могут эксплуатироваться в режиме с продуванием, в котором установка фаз клапанного распределения настраивается, чтобы увеличивать положительное перекрытие клапанов. Увеличенное перекрытие клапанов увеличивает энергию, подаваемую в турбину, уменьшая общее время до наддува. Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что, при эксплуатации в режиме с продуванием, который включает в себя условия низкого числа оборотов двигателя и высокой нагрузки двигателя, двигатель может быть предрасположенным к событиям аномального сгорания, таким как вследствие преждевременного воспламенения. Раннее аномальное сгорание обусловленное преждевременным воспламенением может вызывать очень высокие давления внутри цилиндра и может приводить к волне давления сгорания, подобной детонации при сгорании, но с большей интенсивностью. Такие события аномального сгорания вызывают быстрое ухудшение характеристик двигателя.
Несмотря на то, что события преждевременного воспламенения могут подавляться посредством понижения отдаваемой мощности устройства наддува или обогащения находящегося под влиянием преждевременного воспламенения цилиндра, как показано Буслеппом и другими в заявке 2013/0054109 на выдачу патента США, эти подавляющие настройки могут не быть жизнеспособными вариантами при работе в режиме с продуванием. В качестве примера, во время режима с продуванием, двигатель типично эксплуатируется со стехиометрическим топливо-воздушным соотношением в цилиндре, но бедным в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов вследствие потока воздуха из впуска в выпуск в течение периода высокого перекрытия клапанов. Во время таких условий, подавление преждевременного воспламенения с использованием временного обогащения цилиндра может вызывать ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора вследствие перегрева. Более точно, избыточный кислород, имеющийся в распоряжении в каталитическом нейтрализаторе, может реагировать с богатым топливом, впрыснутым вслед за выявлением преждевременного воспламенения, приводя к состоянию перегрева в каталитическом нейтрализаторе. В качестве еще одного примера, понижение отдаваемой мощности устройства наддува может оказывать влияние на выходной крутящий момент и запаздывание турбонагнетателя двигателя.
Ввиду этих проблем, изобретатели разработали способ для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение, которое может происходить, в то время как двигатель эксплуатируется с перекрытием клапанов. Один из примерных способов содержит: во время работы в режиме с продуванием, уменьшение перекрытия клапанов в ответ на указание преждевременного воспламенения. Таким образом, могут сокращаться возникновения преждевременного воспламенения во время операции продувания.
В одном из примеров, двигатель может эксплуатироваться в режиме с продуванием во время условий, когда вероятно запаздывание турбонагнетателя, таких как во время события нажатия педали акселератора. В этом отношении, устройство регулируемой установки фаз кулачкового распределения может приводиться в действие, чтобы настраивать первую установку фаз распределения впускного и выпускного клапанов одного или более цилиндров двигателя с установки фаз распределения без перекрытия клапанов на установку фаз распределения с большим положительным перекрытием клапанов, таким как с полным перекрытием между впускным и выпускным клапанами. Поток воздуха из впуска в выпуск через цилиндры используется для сокращения времени до крутящего момента. В ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы в режиме с продуванием, контроллер может давать положительное приращение первому счетчику преждевременных воспламенений независимо от второго счетчика преждевременных воспламенений, которому дается положительное приращение только в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы вне режима с продуванием. Когда выходной сигнал первого счетчика преждевременных воспламенений превышает верхнее пороговое значение, могут предприниматься ограничивающие нагрузку действия. Более точно, нагрузка двигателя может ограничиваться посредством уменьшения продувания воздухом, к примеру, посредством настройки устройства регулируемой установки фаз кулачкового распределения для уменьшения положительного перекрытия клапанов. В одном из примеров, двигатель может временно эксплуатироваться без перекрытия клапанов. В дополнение, двигатель может временно обогащаться. По мере того, как нагрузка двигателя ограничивается посредством уменьшения перекрытия клапанов, возникновение событий преждевременного воспламенения прекращается, и первому счетчику может даваться отрицательное приращение. По мере того, как выходной сигнал первого счетчика постепенно падает, перекрытие клапанов может постепенно повышаться до тех пор, пока не возобновляется работа двигателя с более высоким (например, полным) положительным перекрытием клапанов.
По существу, когда двигатель не является работающим в режиме с продуванием, второму счетчику преждевременных воспламенений может даваться положительное приращение, и подавляющие преждевременное воспламенение действия могут предприниматься, когда выходной сигнал второго счетчика превышает пороговое значение. Подавляющие действия могут включать в себя обогащение находящегося под влиянием преждевременного воспламенения цилиндра, а также одного или более дополнительных цилиндров. Действия также могут включать в себя ограничение нагрузки двигателя посредством уменьшения открывания впускного дросселя или эксплуатации перепускной заслонки для отработавших газов в более открытом положении, уменьшающем общий наддув. Второму счетчику, в таком случае, может даваться отрицательное приращение по мере того, как нагрузка двигателя ограничивается, а возникновение событий преждевременного воспламенения прекращается. По мере того, как второму счетчику дается отрицательное приращение, открывание дросселя (или открывание перепускной заслонки для отработавших газов) может увеличиваться до тех пор, пока не возобновлены стехиометрическая работа двигателя с номинальными регулировками дросселя и перепускной заслонки для отработавших газов.
Таким образом, склонность двигателя к преждевременному воспламенению во время эксплуатации в режиме с продуванием может уменьшаться. Посредством предоставления добавочному массовому потоку и энтальпии возможности выдаваться в выпуск с помощью использования положительного перекрытия клапанов, продувочный воздух может преимущественно использоваться для ускорения раскручивания турбины и уменьшения запаздывания турбонагнетателя без ухудшения рабочих характеристик двигателя. Посредством временного уменьшения величины перекрытия клапанов в ответ на преждевременное воспламенение, перегрев каталитического нейтрализатора и ухудшение характеристик двигателя могут уменьшаться. Посредством настройки установки фаз клапанного распределения для снижения нагрузки двигателя в режиме с продуванием, преждевременное воспламенения может подавляться наряду с предоставлением операциям продувания возможности быстро возобновляться. Посредством расширения использования продувочного воздуха, расширяются выгоды рабочих характеристик двигателя.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схематически показывает аспекты примерной системы двигателя в соответствии с вариантом осуществления этого раскрытия.
Фиг. 2 - местный вид двигателя.
Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для работы в режиме с продуванием.
Фиг. 4 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение в режиме с продуванием относительно режима без продувания.
Фиг. 5-7 показывают структурные схемы, изображающие настройку ограничения нагрузки двигателя во время работы двигателя в режимах с продуванием и без продувания.
Фиг. 8 показывает примерные этапы подавления, выполняемые в ответ на указание преждевременного воспламенения во время работы в режиме с продуванием, согласно настоящему раскрытию.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предусмотрены системы и способы для уменьшения запаздывания турбонагнетателя посредством направления некоторого количества всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор системы двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1-2) через цилиндры двигателя с использованием положительного перекрытия клапанов. В ответ на нажатие педали акселератора, контроллер двигателя может выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 3, чтобы эксплуатировать двигатель в режиме с продуванием, в котором продувочный воздух подается в выпускной коллектор для ускорения раскручивания турбины. В ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы в режиме с продуванием, контроллер двигателя может выполнять избирательные этапы подавления преждевременного воспламенения, которые могут быть отличны от подавляющих действий, выполняемых во время эксплуатации в режиме без продувания. Например, контроллер может выполнять процедуру управления, такую как примерная процедура по фиг. 4, чтобы ограничивать нагрузку двигателя с помощью настроек перекрытия клапанов в режиме с продуванием, наряду с использованием ограничения нагрузки двигателя с помощью настроек впускного дросселя в режиме без продувания. Ограничивающие нагрузку настройки могут быть основаны на установке фаз клапанного распределения, перекрытии клапанов, частоте вращения турбины, и т.д., как обсуждено на фиг. 5-7. Примерное подавление преждевременного воспламенения, выполняемое во время осуществления потока продувочного воздуха, изображено на фиг. 8.
Фиг. 1 схематически показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, включающей в себя двигатель 10. В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, присоединенным к турбонагнетателю 13, включающему в себя компрессор 74, приводимый в движение турбиной 76. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 56 и втекает в компрессор 74. Расход окружающего воздуха, который поступает в систему впуска через впускной воздушный канал 42, может регулироваться по меньшей мере частично посредством настройки впускного дросселя 20. Компрессор 74 может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически присоединенным к турбине 76 через вал 19, турбина 76 приводится в движение расширяющимися отработавшими газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в качестве функции числа оборотов двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 74 присоединен через охладитель 18 наддувочного воздуха к впускному дросселю 20. Впускной дроссель 20 присоединен к впускному коллектору 22 двигателя. Из компрессора, сжатый заряд воздуха течет через охладитель наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха, например, может быть теплообменником из воздуха в воздух или из воздуха в воду. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP). Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть присоединен последовательно между входом и выходом компрессора 74. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открываться в выбранных условиях эксплуатации, чтобы сбрасывать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может открываться во время условий замедления числа оборотов двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (таких как впускной клапан 62). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (таких как выпускной клапан 64). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность направляться в разные местоположения в системе двигателя.
Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видов топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ. Топливо может подаваться в камеры сгорания через форсунку 66. В изображенном примере, топливная форсунка 66 сконфигурирована для непосредственного впрыска, хотя, в других вариантах осуществления, топливная форсунка 66 может быть сконфигурирована для оконного впрыска или впрыска через корпус дроссельного клапана. Кроме того, каждая камера сгорания может включать в себя одну или более топливных форсунок разных конфигураций, чтобы давать возможность каждому цилиндру принимать топливо с помощью непосредственного впрыска, оконного впрыска, впрыска через корпус дроссельного клапана или их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.
x
x
x
x
Отработавшие газы из выпускного коллектора 36 направляются в турбину 76, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество отработавших газов взамен может направляться через перепускную заслонку 78 для отработавших газов, обходя турбину. Объединенный поток из турбины и перепускной заслонки 78 для отработавших газов затем протекает через устройство 70 снижения токсичности выбросов. Вообще, одно или более устройств 70 снижения токсичности выбросов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток отработавших газов, тем самым, снижать количество одного или более веществ в потоке отработавших газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливать NO из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов обеднен, и восстанавливать захваченные NO, когда поток отработавших газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NO или избирательно восстанавливать NO с помощью восстанавливающего агента. В кроме того других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или оксид углерода в потоке отработавших газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки отработавших газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть скомпонованы в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки отработавших газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки отработавших газов могут включать в себя регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в потоке отработавших газов. Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 70 снижения токсичности выбросов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35.
В зависимости от условий эксплуатации, часть отработавших газов может подвергаться рециркуляции из выпускного коллектора 36, выше по потоку от турбины 76, во впускной коллектор 22, ниже по потоку от компрессора 74 через канал 51 EGR, через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR. Таким образом, может даваться возможность рециркуляции отработавших газов высокого давления (HP-EGR). В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к HP-EGR, также может быть дана возможность рециркуляции отработавших газов низкого давления (LP-EGR), при которой часть очищенных отработавших газов рециркулируется из выпускного коллектора 36, ниже по потоку от турбины 76, во впускной коллектор 22, выше по потоку от компрессора 74, через канал EGR низкого давления и присоединенный в нем охладитель EGR и клапан EGR (не показаны). Клапан 52 EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных отработавших газов во впускной коллектор для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выбросов. Относительно длинный проток EGR в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию отработавших газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, размещение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение отработавших газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенных рабочих характеристик.
Каждый цилиндр 30 может обслуживаться одним или более клапанов. В настоящем примере, каждый цилиндр 30 включает в себя соответствующие впускной клапан 62 и выпускной клапан 64. Система 100 двигателя дополнительно включает в себя один или более распределительных валов 68 для приведения в действие впускного клапана 62 и/или выпускного клапана 64. В изображенном примере, распределительный вал 68 для впускных клапанов присоединен к впускному клапану 62 и может приводиться в действие для управления впускным клапаном 62. В некоторых вариантах осуществления, где впускные клапаны множества цилиндров 30 присоединены к общему распределительному валу, распределительный вал 68 для впускных клапанов может приводиться в действие, чтобы управлять впускными клапанами всех связанных цилиндров.
Впускной клапан 62 управляется между открытым положением, которое допускает всасываемый воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим всасываемый воздух от цилиндра. Распределительный вал 68 для впускных клапанов может быть включен в систему 69 привода впускных клапанов. Распределительный вал 68 для впускных клапанов включает в себя впускной кулачок 67, который имеет профиль выступа кулачка для открывания впускного клапана 62 в течение определенной длительности впуска. В некоторых вариантах осуществления (не показанных), распределительный вал может включать в себя дополнительные впускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет впускному клапану 62 возможность открываться на альтернативную длительность (в материалах настоящей заявки также указываемые ссылкой как система переключения профиля кулачков). На основании профиля выступа дополнительного кулачка, альтернативная длительность может быть более продолжительной или более короткой, чем определенная длительность впуска впускного кулачка 67. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть способен переключать длительность впускного клапана, перемещая распределительный вал 68 впускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Таким же образом, каждый выпускной клапан 64 приводится в действие между открытым положением, допускающим выход отработавших газов из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, по существу удерживающим газы внутри цилиндра. Будет принято во внимание, что несмотря на то. что только впускной клапан 62 показан являющимся с кулачковым приводом, выпускной клапан 64 также может приводиться в действие подобным распределительным валом для выпускных клапанов (не показан). В некоторых вариантах осуществления, где выпускной клапан множества цилиндров 30 присоединен к общему распределительному валу, распределительный вал для выпускных клапанов может приводиться в действие, чтобы управлять выпускными клапанами всех связанных цилиндров. Как и с распределительным валом 68 для впускных клапанов, когда включен в состав, распределительный вал для выпускных клапанов может включать в себя выпускные кулачки, имеющие профиль выступа кулачка для открывания выпускного клапана 64 в течение определенной длительности выпуска. В некоторых вариантах осуществления, распределительный вал для выпускных клапанов дополнительно может включать в себя дополнительные выпускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет выпускному клапану 64 возможность открываться на альтернативную длительность. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть способным переключать длительность выпускного клапана, перемещая распределительный вал выпускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Будет принято во внимание, что распределительные валы для впускных и/или выпускных клапанов могут быть привязаны к подмножествам цилиндров, и могут присутствовать многочисленные распределительные валы для впускных и/или выпускных клапанов. Например, первый распределительный вал для впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам первого подмножества цилиндров наряду с тем, что второй распределительный вал для впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам второго подмножества цилиндров. Подобным образом, первый распределительный вал для выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам первого подмножества цилиндров наряду с тем, что второй распределительный вал для выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам второго подмножества цилиндров. Кроме того еще, один или более впускных клапанов и выпускных клапанов могут быть присоединены к каждому распределительному валу. Подмножество цилиндров, присоединенных к распределительному валу может быть основано на их положении вдоль блока цилиндров, порядке их работы, конфигурации двигателя, и т.д.
Система 69 привода впускных клапанов и система привода выпускных клапанов (не показана) дополнительно может включать в себя штоки толкателя, рычаги коромысла, толкатели, и т.д. Такие устройства и признаки могут управлять приводом впускного клапана 62 и выпускного клапана 64, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. Как обсуждено ранее, клапаны также могут приводиться в действие посредством дополнительных профилей выступа кулачка на распределительных валах, где профили выступа кулачка между разными клапанами могут обеспечивать меняющуюся высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Однако, альтернативные компоновки распределительного вала (поверх головки блока и/или с толкателями клапана) могли бы использоваться, если требуется. Кроме того, в некоторых примерах, цилиндры 30 каждый может иметь более чем один выпускной клапана и/или впускной клапан. Кроме того других примерах, каждый из выпускного клапана 64 и впускного клапана 62 одного или более цилиндров может приводиться в действие общим распределительным валом. Кроме того еще, в некоторых примерах, некоторые и впускных клапанов 62 и/или выпускных клапанов 64 могут приводиться в действие своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.
Система 100 двигателя может включать в себя системы регулируемой установки фаз клапанного распределения, например, систему 80 регулируемой установки фаз кулачкового распределения, VCT. Система регулируемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывать первый клапан в течение первой длительности в течение первого рабочего режима. Первый рабочий режим может возникать при нагрузке двигателя ниже порогового значения частичной нагрузки двигателя. Кроме того, система регулируемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывать первый клапан в течение второй длительности, более кратковременной, чем первая длительность, во время второго рабочего режима. Второй режим работы может возникать при нагрузке двигателя выше порогового значения нагрузки и числе оборотов двигателя ниже порогового значения числа оборотов двигателя (например, во время от низких до средних чисел оборотов двигателя).
Система 80 VCT может быть сдвоенной независимой системой регулируемой установки фаз распределительного вала для изменения установки фаз распределения впускных клапанов и установки фаз распределения выпускных клапанов отдельно друг от друга. Система 80 VCT включает в себя фазировщик 82 распределительного вала для впускных клапанов, присоединенный к общему распределительному валу 68 для впускных клапанов для изменения установки фаз распределения впускных клапанов. Система VCT подобным образом может включать в себя фазировщик распределительного вала для выпускных клапанов, присоединенный к общему распределительному валу для выпускных клапанов для изменения установки фаз распределения выпускных клапанов. Система 80 VCT может быть выполнена с возможностью осуществлять опережение или запаздывание установки фаз клапанного распределения, осуществляя опережение или запаздывание установки фаз кулачкового распределения, и может управляться контроллером 38. Система 80 VCT может быть выполнена с возможностью регулировать установку фаз распределения событий открывания и закрывания клапанов, меняя зависимость между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 80 VCT может быть выполнена с возможность поворачивать распределительный вал 68 независимо от коленчатого вала, чтобы побуждать установку фаз клапанного распределения подвергаться опережению или запаздыванию. В некоторых вариантах осуществления, система 80 VCT может быть устройством с приводом от крутящего момента кулачков, выполненным с возможностью быстро менять установку фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления, установка фаз клапанного распределения, такая как закрывание впускного клапана (IVC) и закрывание выпускного клапана (EVC) может меняться посредством устройства непрерывно регулируемого подъема клапана (CVVL).
Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут быть с гидравлическим силовым приводом или с электроприводом, или их комбинацией. В одном из примеров, положение распределительного вала может изменяться посредством настройки фаз кулачков электрического исполнительного механизма (например, фазировщика кулачков с электроприводом) с точностью воспроизведения, которая превышает таковую у большинства фазировщиков кулачков с гидравлическим приводом. Сигнальные шины могут отправлять сигналы управления в и принимать измерения установки фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка из системы 80 VCT.
Посредством настройки системы 80 VCT, положение распределительного вала 68 для впускных клапанов может настраиваться, чтобы, тем самым, изменять установку момента открывания/или закрывания впускного клапана 62. По существу, посредством изменения открывания и закрывания впускного клапана 62, может меняться величина положительного перекрывания между впускным клапаном 62 и выпускным клапаном 64. Например, система 80 VCT может настраиваться, чтобы осуществлять опережение или запаздывание открывания и/или закрывания впускного клапана 62 относительно положения поршня.
Во время работы двигателя, поршень цилиндра постепенно перемещается вниз от ВМТ, доходя до самой нижней точки в НМТ к концу рабочего такта. Поршень затем возвращается вверх, в ВМТ, к концу такта выпуска. Поршень затем вновь перемещается обратно вниз, по направлению к НМТ, в течение такта впуска, возвращаясь в свое исходное верхнее положение в ВМТ к концу такта сжатия. Во время сгорания в цилиндре, выпускной клапан может открываться как только поршень доходит до нижней точки в конце рабочего такта. Выпускной клапан затем может закрываться, в то время как поршень завершает такт выпуска, оставаясь открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт впуска. Таким же бразом, впускной клапан может открываться в или раньше начала такта впуска и может оставаться открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт сжатия.
На основании разности установок моментов между закрыванием выпускного клапана и открыванием впускного клапана, клапаны могут приводиться в действие с отрицательным перекрытием клапана, при этом, в течение короткой длительности после окончания такта выпуска и до начала такта впуска, оба, впускной и выпускной клапаны, закрыты. Этот период, в течение которого оба клапана закрыты, указывается ссылкой как отрицательное перекрытие (с впускного на выпускной) клапанов. В одном из примеров, система VCT может настраиваться, так что установка фаз распределения отрицательного перекрытие, с впускного на выпускной, клапанов может быть установленным по умолчанием положением распределительного вала двигателя во время сгорания в цилиндре.
В качестве альтернативы, клапаны могут приводиться в действие с положительным перекрытием клапанов, при этом, в течение короткой длительностью до окончания такта выпуска и после начала такта впуска, оба, впускной и выпускной, клапаны, могут быть открыты. Этот период, в течение которого оба клапана могут быть открыты, указывается ссылкой как положительное перекрытие (с впускного на выпускной) клапанов. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, система 80 VCT может настраиваться, так чтобы величина положительного перекрытия клапанов во время выбранных условий эксплуатации двигателя с наддувом, чтобы увеличивать положительное перекрытие клапанов. более точно, положение распределительного вала для впускных клапанов может настраиваться, из условия чтобы установка момента открывания впускного клапана подвергалась опережению. Следовательно, впускной клапан может открываться раньше, до окончания такта выпуска, и длительность, в течение которой оба клапана открыты, может увеличиваться, приводя к большему положительному перекрытию клапанов. В качестве одного из примеров, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством перемещения распределительного вала для впускных клапанов из положения некоторого положительного перекрытия клапанов в положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов. В качестве еще одного примера, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством перемещения распределительного вала для впускных клапанов из положения некоторого отрицательного перекрытия клапанов в положение положительного перекрытия клапанов. В одном из примеров, система VCT может настраиваться, так что установка фаз распределения отрицательного перекрытие, с впускного на выпускной, клапанов может быть установленным по умолчанием положением распределительного вала двигателя во время холодного запуска двигателя.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что приведенный выше пример предлагает увеличение положительного перекрытия клапанов посредством осуществления опережения установки момента открывания впуска, в альтернативных примерах, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством настройки распределительного вала для выпускных клапанов, чтобы осуществлять запаздывание закрывания выпускного клапана. Кроме того еще, каждый из распределительных валов для впускных и выпускных клапанов может настраиваться, чтобы менять положительное перекрытие клапанов, изменяя установки фаз распределения как впускных, так и выпускных клапанов.
В системе 100 двигателя, в течение периодов быстрого увеличения нагрузки двигателя, таких как непосредственно после запуска, при резком нажатии педали акселератора или по выходу из DFSO, величина сжатия всасываемого воздуха, обеспечиваемая насосом, может быть не отвечающей требованиям. Во время по меньшей мере некоторых из этих условий, величина давления наддува, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть ограничено вследствие турбины, не являющейся раскрученной до достаточно высокой частоты вращения (например, вследствие низких температуры или давления отработавших газов). По существу, время, требуемое, чтобы турбина раскручивалась и приводила в движение компрессор для выдачи требуемого количества сжатого всасываемого воздуха, указывается ссылкой как запаздывание турбонагнетателя. Во время запаздывания турбонагнетателя, величина выдаваемого крутящего момента может не соответствовать потреблению крутящего момента, приводя к падению рабочих характеристик двигателя.
Для ускорения раскручивания турбины и уменьшения запаздывания турбонагнетателя, двигатель может эксплуатироваться в режиме с продуванием во время таких условий. В этом отношении, некоторое количество сжатого всасываемого воздуха, в материалах настоящей заявки также указываемого ссылкой как продувочный воздух, может направляться из впускного коллектора в выпускной коллектор наряду с поддержанием стехиометрического сгорания в цилиндре, чтобы выдавать добавочный массовый поток для раскручивания турбины. В некоторых вариантах осуществления, впрыск топлива может настраиваться (например, обогащаться) соразмерно количеству продувочного воздуха, чтобы обеспечивать добавочную энтальпию для раскручивания турбины. Продувочный воздух может выдаваться наряду с тем, что двигатель имеет по меньшей мере некоторый наддув, то есть, в то время как давление во впускном коллекторе (MAP) находится выше, чем давление в выпускном коллекторе, на по меньшей мере пороговую величину. На основании условий эксплуатации двигателя, преобладающих в момент времени, когда запрошен продувочный воздух, величина перекрытия клапанов настраивается, так что требуемое количество продувочного воздуха может выдаваться в турбину через цилиндры двигателя благодаря положительному перекрытию клапанов.
Например, для обеспечения продувания через цилиндры двигателя, система 800 VCT может перестраиваться из начального положения, не имеющего положительного перекрытия клапанов, в конечное положение, имеющее увеличенное положительное перекрытие клапанов. В одном из примеров, конечное положение может быть положением полного перекрытия клапанов (или максимального положительного перекрытия клапанов). Несмотря на то, что способы в материалах настоящей заявки обсуждают выдачу продувочного воздуха неизменно с помощью положительного перекрытия клапанов, в альтернативных вариантах осуществления, продувочный воздух может выдаваться с помощью положительного перекрытия клапанов, только если установка фаз клапанного распределения для обеспечения положительного перекрытия клапанов не ухудшает экономию топлива двигателя, стабильность сгорания и выходной крутящий момент.
Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, на основании условий эксплуатации двигателя, контроллер двигателя может выбирать работу двигателя в режиме с продуванием и настраивать количество продувочного воздуха, подаваемого с помощью положительного перекрытия клапанов. В качестве альтернативы, контроллер может поддерживать работу двигателя в режиме без продувания, где продувочный воздух не подается.
По существу, во время работы в режиме с продуванием, события аномального сгорания, такие как обусловленные преждевременным воспламенением, должны возникать более вероятно. Это происходит потому, что условия, где типично используется режим с продуванием, то есть условия низкого числа оборотов двигателя на высокой нагрузке, к тому же являются теми же самыми условиями, где выше предрасположенность к преждевременному воспламенению. Несмотря на то, что преждевременное воспламенение в цилиндре традиционно может подвергаться принятию ответных мер посредством подавляющих действий, таких как обогащение находящегося под влиянием цилиндра или снижение нагрузки двигателя уменьшением потока всасываемого воздуха, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что традиционные этапы подавления могут усугублять преждевременное воспламенение в режиме с продуванием, к тому же, наряду с ухудшением рабочих характеристик двигателя. Например, обогащение цилиндра может приводить к перегреву каталитического нейтрализатора отработавших газов и, тем самым, ухудшению характеристик каталитического нейтрализатора. Это происходить потому, что, в режиме с продуванием, двигатель эксплуатируется со стехиометрическим топливо-воздушным соотношением в цилиндре, но бедным в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов вследствие потока воздуха из впуска в выпуск в течение периода высокого перекрытия клапанов. Использование подавляющего преждевременное воспламенение временного обогащения цилиндра во время таких условий побуждает богатое топливо реагировать с избыточным кислородом в каталитическом нейтрализаторе, приводя к состоянию перегрева в каталитическом нейтрализаторе. В дополнение, ограничение нагрузки двигателя посредством уменьшения потока воздуха может уменьшать преимущества режима с продуванием. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3-4, контроллер двигателя может по-разному принимать меры в ответ на преждевременное воспламенение на основании того, было ли преждевременное воспламенение указано во время режима с продуванием или режима без продувания. Например, ограничение нагрузки двигателя может выполняться с помощью отдельных настроек в каждом режиме. Подобным образом, контроллер также может указывать и подсчитывать преждевременное воспламенение по-разному (например, в отдельных счетчиках, которые независимы друг от друга), когда в режиме с продуванием в сравнении с режимом без продувания.
Фиг. 1 также показывает электронную систему 38 управления, которая может быть любой электронной системой управления транспортного средства, в котором установлена система 10 двигателя. В вариантах осуществления, где по меньшей мере один впускной или выпускной клапан выполнен с возможностью открываться и закрываться согласно настраиваемой установке фаз распределения, настраиваемая установка фаз распределения может управляться посредством электронной системы управления, чтобы регулировать количество отработавших газов, присутствующих в камере сгорания во время воспламенения. Электронная система управления также может быть выполнена с возможностью давать команду открывания, закрывания и/или настройки различных других клапанов с электронным приводом в системе двигателя - например, дроссельных клапанов, перепускных клапанов компрессора, перепускных заслонок для отработавших газов, клапанов EGR и отсечных клапанов, различных впускных и выпускных клапанов резервуара - как необходимо для ввода в действие любой из функций управления, описанных в материале настоящей заявки. Кроме того, для оценки условий эксплуатации в связи с функциями управления системы двигателя, электронная система управления может быть оперативно присоединена к множеству датчиков, скомпонованных на всем протяжении системы двигателя - датчикам расхода, датчикам температуры, датчикам положения педали, датчикам давления, и т.д.
Как описано выше, фиг. 1 показывает неограничивающий пример двигателя внутреннего сгорания. Должно быть понятно, что, в некоторых вариантах осуществления, двигатель может иметь большее или меньшее количество цилиндров сгорания, распределительных клапанов, дросселей и компрессионных устройств, среди прочего. Примерные двигатели могут иметь цилиндры, скомпонованные в «V-образной» конфигурации. Кроме того, общий распределительный вал для впускных клапанов может управлять впускными клапанами для первого набора цилиндров в первом ряду наряду с тем, что второй распределительный вал для впускных клапанов может управлять впускными клапанами для второго набора цилиндров во втором ряду. То есть, общий распределительный вал системы кулачкового привода (например, системы VCT) может использоваться для управления работой клапанов группы цилиндров.
Фиг. 2 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176 в системе выпуска, скомпонованную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.
Температура отработавших газов может оцениваться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, топливо-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 отработавших газов. Может быть принято во внимание, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящей заявки.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT, как показано на фиг. 1), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. В кроме того еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Будет приниматься во внимание, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть форсункой оконного впрыска, выдающей топливо во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14.
Также будет принято во внимание, что, несмотря на то, что изображенный вариант осуществления иллюстрирует двигатель, приводимый в действие посредством впрыска топлива через одиночную форсунку непосредственного впрыска; в альтернативных вариантах осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством использования двух форсунок (например, форсунки непосредственного впрыска и форсунки оконного впрыска) и регулированием относительной величины впрыска из каждой форсунки.
Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого из форсунки может меняться в зависимости от условий эксплуатации. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации. К тому же, топливо может впрыскиваться в течение цикла для настройки отношения количества воздуха к количеству впрыскиваемого топлива (AFR) сгорания. Например, топливо может впрыскиваться для обеспечения стехиометрического AFR. Датчик AFR может быть включен в состав для выдачи оценки AFR в цилиндре. В одном из примеров, датчик AFR может быть датчиком состава отработавших газов, таких как датчик 128 Посредством измерения количества остаточного кислорода (для бедных смесей) или несгоревших углеводородов (для богатых смесей) в отработавших газах, датчик может определять AFR. По существу, AFR может выдаваться в качестве значения лямбда (λ), то есть, в качестве отношения действующего AFR к стехиометрии для данной смеси. Таким образом, лямбда 1,0 указывает стехиометрическую смесь, более богатые, чем стехиометрические, смеси могут иметь значение лямбда, меньшее чем 1,0, а более бедные, чем стехиометрические, смеси могут иметь лямбда, большее чем 1.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Топливные баки в топливной системе 8 могут хранить топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти отличия могут включать в себя разное содержание спирта, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя датчик 90 детонации, присоединенный к каждому цилиндру 14 для идентификации событий аномального сгорания в цилиндре. В альтернативных вариантах осуществления, один или более датчиков 90 детонации могут быть присоединены к выбранным местоположениям блока цилиндров двигателя. Датчик детонации может быть датчиком вибраций на блоке цилиндров или датчиком ионизации, сконфигурированным в свече зажигания каждого цилиндра. Выходной сигнал датчика детонации может комбинироваться с выходным сигналом датчика ускорения коленчатого вала, чтобы указывать событие аномального сгорания в цилиндре. В одном из примеров, на основании выходного сигнала датчика 90 детонации в одном или более определенных интервалов (например, интервалов выбора времени по углу поворота коленчатого вала), аномальное сгорание, обусловленное одним или более из детонации и преждевременного воспламенения, может выявляться и различаться. В качестве примера, преждевременное воспламенение может указываться в ответ на сигналы датчика детонации, которые формируются в более раннем интервале (например, до события искрового зажигания в цилиндре), наряду с тем, что детонация может указываться в ответ на сигналы датчика детонации, которые формируются в более позднем интервале (например, после события искрового зажигания в цилиндре). Кроме того, преждевременное воспламенение может указываться в ответ на выходные сигналы датчика детонации, которые являются большими (например, более высокими, чем первое пороговое значение) и/или менее частыми, наряду с тем, что детонация может указываться в ответ на выходные сигналы датчика детонации, которые являются меньшими (например, более высокими, чем второе пороговое значение, второе пороговое значение находится ниже, чем первое пороговое значение) и/или более частыми.
В дополнение, применяемое подавляющее действие может настраиваться на основании того, было ли аномальное сгорание обусловлено детонацией или преждевременным воспламенением. Например, детонация может подвергаться принятию ответных мер с использованием запаздывания искрового зажигания и EGR наряду с тем, что преждевременное зажигание подвергается принятию ответных мер с использованием обогащения цилиндра, обеднения цилиндра, ограничения нагрузки двигателя и/или подачи охлажденной внешней EGR. Подавляющие преждевременное воспламенение действия могут дополнительно настраиваться, как конкретизировано на фиг. 4, на основании того, принималось ли указание преждевременного воспламенения во время работы в режиме с продуванием или в режиме без продувания. Например, несмотря на то, что преждевременное воспламенение в обоих режимах подвергается принятию ответных мер посредством обогащения двигателя, ограничение нагрузки двигателя может выполняться с помощью настроек перекрытия клапанов, когда в режиме с продуванием, наряду с тем, что ограничение нагрузки в режиме без продувания выполняется с помощью настроек впускного дросселя. Более точно, положительное перекрытие клапанов может уменьшаться. В дополнение, применяемое обогащение (степень обогащения, длительность обогащения, количество обогащаемых цилиндров) также может настраиваться на основании режима работы, где выявлялось преждевременное воспламенение.
Кроме того еще, отдельные счетчики аномального сгорания могут использоваться для подсчета событий преждевременного воспламенения, когда в режиме с продуванием, в сравнении с режимом без продувания. В качестве примера, события преждевременного воспламенения в режиме с продуванием могут подсчитываться в первом счетчике, и подавляющие преждевременное воспламенение действия могут активироваться, когда выходной сигнал первого счетчика находится выше, чем первое пороговое значение. В сравнение, события преждевременного воспламенения в режиме без продувания могут подсчитывается во втором счетчике, и подавляющие преждевременное воспламенение действия могут активироваться, когда выходной сигнал второго счетчика находится выше, чем второе пороговое значение. В материалах настоящей заявки, первое пороговое значение может быть таким же, как второе пороговое значение, или иным (например, более высоким или более низким), чем второе пороговое значение. Кроме того, событие преждевременного воспламенения в режиме с продуванием может приводить к положительному приращению первого счетчика, но не второго счетчика, и, подобным образом, событие преждевременного воспламенения в режиме без продувания может приводить к положительному приращению второго счетчика, но не первого счетчика. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, подавляющие действия, в том числе, величина обогащения, количество используемых циклов обогащения и величина ограничения нагрузки двигателя, могут быть разными в режимах с продувкой и без продувки.
Возвращаясь к фиг. 1, контроллер 12 показан в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, дежурную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124, AFR цилиндра с датчика 128 EGO, и аномальное сгорание с датчика 90 детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные процедуры показаны со ссылкой на фиг. 3-4.
Таким образом, системы по фиг. 1-2 дают возможность способа для двигателя с наддувом, в котором, во время работы в режиме с продуванием, положительное перекрытие клапанов уменьшается в ответ на указание преждевременного воспламенения. Посредством настройки положения устройства VCT для настройки установки фаз распределения впускного и/или выпускного клапанов, положительное перекрытие клапанов может временно уменьшаться для ограничения нагрузки двигателя в режиме с продуванием. Одновременно, обогащение цилиндра может использоваться параллельно ограничению нагрузки, чтобы принимать меры в ответ на преждевременное воспламенение. После этого, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться, и могут возобновляться операции продувания.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что настоящий пример описан со ссылкой на двигатель с наддувом, имеющий возможности продувания, настройка пороговых значений преждевременного воспламенения, значений подавляющего преждевременное воспламенение обогащения топливом, значений ограничения нагрузки двигателя, скоростей положительного приращения, скоростей отрицательных приращений, и т.д., может калиброваться в других вариантах осуществления, так чтобы она работала оптимально для конкретного двигателя, силовой передачи и/или комбинации транспортных средств.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан примерный способ 300 для эксплуатации двигателя в режиме с продуванием, в котором продувочный воздух выдается из впускного коллектора в выпускной коллектор через цилиндры двигателя с использованием положительного перекрытия клапанов. В качестве альтернативы, двигатель эксплуатируется в режиме без продувания без использования перекрытия клапанов. На основании режима работы, в ответ на указание преждевременного воспламенения, разным счетчикам преждевременных воспламенений могут даваться приращения, и могут предприниматься разные подавляющие преждевременное воспламенение действия. Разные подавляющие преждевременное воспламенение действия обсуждены в способе 400 по фиг. 4.
На 302, способ включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя требование крутящего момента водителя, число оборотов двигателя, выходной крутящий момент, температуру отработавших газов, температуру каталитического нейтрализатора отработавших газов, частоту вращения турбины, давление во впускном коллекторе (MAP), давление наддува, барометрическое давление (BP), давление в выпускном коллекторе, положение педали, скорость транспортного средства, и т.д. На 304, на основании текущих условий эксплуатации двигателя и требуемого водителем крутящего момента, может определяться, требуется ли продувание. Если требуется продувание, может определяться, что были удовлетворены условия продувания. В одном из примеров, условия продувания могут удовлетворяться в ответ на событие резкого нажатия педали акселератора. В еще одном примере, условия продувания могут удовлетворяться в ответ на частоту вращения турбины, находящуюся ниже, чем пороговое значение, во время резкого нажатия педали акселератора. В материалах настоящей заявки, сжатый всасываемый воздух может продуваться и направляться из впускного коллектора в выпускной коллектор, чтобы раскручивать турбину и увеличивать частоту вращения турбины и наддув двигателя.
Подтверждение условий продувания дополнительно может включать в себя подтверждение, что давление во впускном коллекторе (MAP) находится выше, чем давление в выпускном коллекторе. То есть, может подтверждаться режим принудительной прокачки. По существу, могут быть ошибки в оценке MAP и давления в выпускном коллекторе. Например, оценочные значения MAP и давления в выпускном коллекторе могут иметь значения 50 дюймов ртутного столба и 48 дюймов ртутного столба, соответственно, предусматривая режим принудительной прокачки и предусматривая, чтобы продувочный воздух направлялся из впускного коллектора в выпускной коллектор. Однако, фактические значения MAP и давления в выпускном коллекторе могут иметь значение 48 дюймов ртутного столба и 50 дюймов ртутного столба, соответственно. Это вынуждало бы воздух и отработавшие газы фактически течь в противоположном направлении, из выпускного коллектора во впускной коллектор.
Для уменьшения таких ошибок, зона нечувствительности может учитываться при сравнении MAP с давлением в выпускном коллекторе (EXHMAP). Например, для подтверждения, что условия продувания удовлетворены, может подтверждаться, что MAP находится выше, чем давление в выпускном коллекторе, на по меньшей мере пороговую величину (например, MAP>EXHMAP+X). В сравнении, чтобы дать возможность EGR (которая является потоком в противоположном направлении, из выпускного коллектора во впускной коллектор), может подтверждаться, что давление в выпускном коллекторе находится выше, чем MAP, на по меньшей мере пороговую величину (например, EXHMAP>MAP+Y). Посредством включения в состав зон нечувствительности при сравнении давлений во впускном и выпускном коллекторах, обеспечивается допуск на отклонение измерения или оценки давлений во впускном и выпускном коллекторах.
Если условия продувания подтверждены, на 306, процедура включает в себя эксплуатацию двигателя в режиме с продуванием. Например, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, двигатель может эксплуатироваться в режиме с продуванием. Работа в режиме с продуванием включает в себя, на 308, определение требуемого количества продувочного воздуха на основании по меньшей мере одного или более из скорости изменения наддува, массового расхода воздуха, числа оборотов двигателя и частоты вращения турбины. Например, по мере того, как разность межу текущей частотой вращения турбины и пороговой частотой вращения возрастает, большее количество продувочного воздуха может требоваться для раскручивания турбины. Работа в режиме с продуванием дополнительно включает в себя, на 310, определение установки фаз клапанного распределения, требуемой для выдачи требуемого количества продувочного воздуха с помощью положительного перекрытия клапанов. Например, установка фаз клапанного распределения на данный момент может быть на первой установке фаз клапанного распределения, которая соответствует отсутствию положительного перекрытия клапанов или более низкому положительному перекрытию клапанов. Контроллер может быть выполнен с возможностью определять вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую более высокому положительному перекрытию (например, полному или максимальному положительному перекрытию клапанов). В дополнение, контроллер может определять настройку регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), требуемую для переключения установки фаз клапанного распределения с начальной установки фаз клапанного распределения на конечную установку фаз клапанного распределения, соответствующую увеличенному положительному перекрытию клапанов, так чтобы определенное количество продувочного воздуха могло выдаваться через цилиндры. Определенная настройка VCT может включать в себя настройку положения распределительного вала для впускного клапана и/или выпускного клапана. Таким образом, выдаваемая величина положительного перекрытия клапанов может быть основана на условиях эксплуатации, таких как требование крутящего момента водителя и частота вращения турбины. Будет принято во внимание, что положительное перекрытие клапанов может быть предусмотрено в цилиндре(ах) двигателя, испытывающем сгорание в цилиндре во время операции продувания.
Затем, на 312, работа в режиме с продуванием включает в себя настройку устройства регулируемой установки фаз кулачкового распределения, чтобы изменять положение распределительного вала, тем самым, перестраивая установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра(ов) двигателя с первой установки фаз клапанного распределения, соответствующей отсутствию положительного перекрытия клапанов (или более низкому положительному перекрытию клапанов), на вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую положительному перекрытию с впускного клапана на выпускной клапан (или увеличенному положительному перекрытию клапанов). Затем, как только установка фаз клапанного распределения была настроена, всасываемый воздух может направляться из впускного коллектора ниже по потоку от компрессора в выпускной коллектор выше по потоку от турбины с помощью положительного перекрытия через один или более цилиндров двигателя. В дополнение, во время направления, величина впрыска топлива может настраиваться на основании количества воздуха, направляемого через положительное перекрытие клапанов, с тем чтобы поддерживать топливо-воздушное соотношение отработавших газов в или около стехиометрии. Например, во время направления, впрыск топлива цилиндра может временно переключаться на более богатый впрыск топлива, при этом, степень обогащения богатого впрыска топлива основана на количестве воздуха, направляемого в качестве продувочного воздуха через цилиндры с использованием положительного перекрытия клапанов. Посредством настройки впрыска топлива цилиндра во время направления на основании количества продувочного воздуха, могут поддерживаться условия на выпуске и производительность каталитического нейтрализатора отработавших газов.
На 314, может определяться, есть ли указание преждевременного воспламенения. Например, может определяться, является ли выходной сигнал датчика детонации, оцененный в интервале преждевременного воспламенения, более высоким, чем пороговое значение преждевременного воспламенения. По существу, может определяться, есть ли указание преждевременного воспламенения в каком-нибудь цилиндре двигателя. Интервал преждевременного воспламенения может находиться раньше, чем интервал детонации, пороговое значение преждевременного воспламенения находится выше, чем пороговое значение детонации. Если указание преждевременного воспламенения не принято, процедура может заканчиваться при продолжающейся работе двигателя в режиме с продуванием.
По существу, работа в режиме с продуванием с направлением сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор через положительное перекрытие клапанов может выполняться до тех пор, пока частота вращения турбины не достигает пороговой частоты вращения. Если турбина раскрутилась в достаточной мере, может возобновляться начальная установка фаз клапанного распределения, соответствующая отрицательному перекрытию клапанов (или более низкому положительному перекрытию клапанов). Более точно, после того, как требуемое количество продувочного воздуха было выдано с помощью положительного перекрытия клапанов, распределительный вал может переключаться обратно в исходное положение. В одном из примеров, настройка распределительного вала может возвращать установку фаз клапанного распределения с второй установки фаз клапанного распределения на первую установку фаз клапанного распределения. Установка фаз клапанного распределения может настраиваться для возобновления положения без положительного перекрытия клапанов наряду с переключением двигателя в режим работы без продувания. Таким образом, посредством выдачи по меньшей мере части требуемого количества продувочного воздуха через положительное перекрытие клапанов, раскручивание турбины может ускоряться без переключения установки фаз клапанного распределения на установку фаз распределения, которая ухудшает рабочие характеристики двигателя и снижает экономию топлива.
Если указание преждевременного воспламенения подтверждено во время работы в режиме с продуванием, на 316, первому счету преждевременных воспламенений дается положительное приращение в первом счетчике контроллера в ответ на указание преждевременного воспламенения. По существу, первый счетчик может быть иным и отдельным от второго счетчика, которому дается приращение в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы в режиме без продувания. Таким образом, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое, в то время как в режиме с продуванием, первому счетчику дается положительное приращение, а второй счетчик сохраняется (не подвергается положительному приращению).
На 318, подавляющее преждевременное воспламенение действие настраивается на основании первого счета преждевременных воспламенений в первом счетчике. Как конкретизировано на фиг. 4, это включает в себя ограничение нагрузки двигателя посредством уменьшения положительного перекрытия клапанов в ответ на указание преждевременного воспламенения во время работы в режиме с продуванием. Уменьшение перекрытия клапанов может выполняться в ответ на счет преждевременных воспламенения в первом счетчике, находящийся выше, чем (первое) пороговое значение.
Возвращаясь на 304, если условия продувания не подтверждены, на 320, процедура включает в себя эксплуатацию двигателя в режиме без продувания. В одном из примеров, при работе в режиме без продувания, положение распределительного вала настраивается, так чтобы не обеспечивалось положительное перекрытие клапанов. Например, положение, обеспечивающее отсутствие положительного перекрытия клапанов, может быть положением по умолчанию распределительного вала. Однако, в других примерах, при работе в режиме без продувания, может обеспечиваться ненулевое положительное перекрытие клапанов, и перекрытие клапанов может уменьшаться, из условия чтобы продувание было ничтожно малым.
На 322, после переключения в режим без продувания, может определяться, было ли указание преждевременного воспламенения принято в каком-нибудь цилиндре двигателя. Например, может определяться, является ли выходной сигнал датчика детонации, оцененный в интервале преждевременного воспламенения, более высоким, чем пороговое значение преждевременного воспламенения. Если указание преждевременного воспламенения не принято, процедура может заканчиваться при сохранении работы двигателя в режиме без продувания.
Если указание преждевременного воспламенения подтверждено во время работы в режиме без продувания, на 316, второму счету преждевременных воспламенений дается положительное приращение во втором счетчике контроллера в ответ на указание преждевременного воспламенения. По существу, второй счетчик может быть иным и отдельным от первого счетчика, которому дается приращение в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы в режиме с продуванием. Таким образом, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое, в то время как в режиме без продувания, второму счетчику дается положительное приращение, а первый счетчик сохраняется (не подвергается положительному приращению).
На 326, подавляющее преждевременное воспламенение действие настраивается на основании второго счета преждевременных воспламенений во втором счетчике. Как конкретизировано на фиг. 4, это включает в себя ограничение нагрузки двигателя посредством уменьшения открывания впускного дросселя (или настройки положения перепускной заслонки для отработавших газов) в ответ на указание преждевременного воспламенения во время работы в режиме без продувания. Уменьшение открывания впускного дросселя или увеличение открывания перепускной заслонки для отработавших газов могут выполняться в ответ на счет преждевременных воспламенений во втором счетчике, находящийся выше, чем (второе) пороговое значение.
Как конкретизировано на фиг. 4, подавляющее действие, выполняемое в ответ на преждевременное воспламенение в режиме с продуванием, может инициироваться по-иному (например, на иных пороговых значениях) относительно подавляющих действий, выполняемых в ответ на преждевременное воспламенение в режиме без продувания. В дополнение, подавляющие действия также могут быть отдельными. Например, несмотря на то, что преждевременное воспламенение в режиме с продуванием подвергается принятию ответных мер посредством ограничения нагрузки двигателя с помощью настроек положительного перекрытия клапанов, преждевременное воспламенение в режиме без продувания может подвергаться принятию ответных мер посредством ограничения нагрузки двигателя с помощью настроек положений впускного дросселя или перепускной заслонки для отработавших газов. В дополнение, степень обогащения топливом, применяемого для подавления преждевременного воспламенения, может отличаться в двух режимах.
Далее, с обращением к фиг. 4, показан примерный способ 400 для настройки подавляющих преждевременное воспламенение действий, выполняемых во время работы в режиме с продуванием относительно режима без продувания.
На 402, может подтверждаться, что двигатель является работающим в режиме с продуванием. Режим с продуванием также может указываться ссылкой как режим продолжительной продувки с оптимальными рабочими характеристиками (OPSS). Например, может подтверждаться, что двигатель является работающим с по меньшей мере некоторым положительным перекрытием клапанов и с всасываемым воздухом, направляемым из впускного коллектора в выпускной коллектор через один или более цилиндров двигателя. По подтверждению, на 404, может определяться, находится ли (первый) счет преждевременных воспламенений в первом счетчике выше, чем первое пороговое значение (Thr_1). В одном из примеров, большее количество событий преждевременного воспламенения может допускаться во время работы в режиме с продуванием, предоставляя возможность, чтобы использовалось более высокое пороговое значение. В других примерах, как конкретизировано ниже, подавление преждевременного воспламенения может настраиваться, так что количество циклов обогащения и степень обогащения могут быть меньшими для эквивалентного количества событий обнаружения, в то время как в режиме с продуванием (относительно режима без продувания). Если счет преждевременных воспламенений не находится выше, чем первое пороговое значение, процедура может продолжать контролировать события преждевременного воспламенения, возникающие во время режима с продуванием, и давать приращение первому счетчику, если указаны какие-нибудь события преждевременного воспламенения.
Если выходной сигнал первого счетчика превышает первое пороговое значение, на 406, процедура включает в себя уменьшение перекрытия клапанов для ограничения нагрузки двигателя. Уменьшение перекрытия клапанов включает в себя эксплуатацию с более низким положительным перекрытием клапанов или без положительного перекрытия клапанов. Более точно, на основании счета преждевременных воспламенений, установки фаз распределения впускных и выпускных кулачков и клапанов могут настраиваться, чтобы временно уменьшать величину положительного перекрытия клапанов. По существу, в ответ на указание преждевременного воспламенения в каком-нибудь цилиндре двигателя, контроллер может настраивать устройство регулируемой установки фаз кулачкового распределения, чтобы настраивать установку фаз распределения впускного и/или выпускного клапанов всех цилиндров двигателя, чтобы уменьшать положительное перекрытие клапанов. Со ссылкой на пример по фиг. 3, контроллер может настраивать устройство VCT, чтобы перестраивать установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов всех цилиндров двигателя с второй установки фаз клапанного распределения, соответствующей (полному) положительному перекрытию между впускным и выпускным клапанами, на или в направлении первой установки фаз, соответствующей отсутствию перекрытия клапанов. Применяемая величина уменьшения положительного перекрытия клапанов может быть основана на указании преждевременного воспламенения (например, счете преждевременных воспламенений, интенсивности преждевременного воспламенения, и т.д.). Например, величина применяемого уменьшения положительного перекрытия клапанов может уменьшаться (например, постепенно) по мере того, как возрастает указание преждевременного воспламенения (например, по мере того, как счет преждевременных воспламенений первого счетчика превышает первое пороговое значение, и/или по мере того, как возрастает интенсивность преждевременного воспламенения). Посредством кратковременного уменьшения положительного перекрытия клапанов и уменьшения количества воздуха, направляемого в каталитический нейтрализатор отработавших газов, дальнейшие события преждевременного воспламенения подавляются. В дополнение, ослабляются перегрев и термическая деградация каталитического нейтрализатора.
По выбору, наряду с понижением нагрузки двигателя, в ответ на нахождение первого счета преждевременных воспламенений выше, чем первое пороговое значение, двигатель может обогащаться. Более точно, все цилиндры двигателя могут обогащаться на первую величину, степень обогащения основана на первом счете преждевременных воспламенений. Например, по мере того, как первый счет преждевременных воспламенений превышает первое пороговое значение, степень обогащения у обогащения двигателя может повышаться. Фиг. 5-7 показывают подробный общий обзор ограничения нагрузки двигателя и подавляющего преждевременное воспламенение обогащения, применяемых в ответ на преждевременное воспламенение во время режима с продуванием.
На 410, в ответ на уменьшение перекрытия клапанов, первый счет преждевременных воспламенений в первом счетчике преждевременных воспламенений (PI) может уменьшаться. Например, первый счет преждевременных воспламенений может уменьшаться с первой скоростью. В частности, уменьшение перекрытия клапанов может приводить к прекращению возникновения преждевременного воспламенения, и первому счетчику PI может даваться отрицательное приращение в ответ на дальнейшее возникновение событий преждевременного воспламенения наряду с продолжением работать в режиме с продуванием. Счетчику может даваться отрицательное приращение каждый раз, когда эпизоды преждевременного воспламенения не происходят в течение определенной длительности режима работы с продуванием. По существу, когда положительное перекрытие клапанов уменьшается, возникновение преждевременного воспламенения становится менее вероятным, и значит, было бы более долгим, чтобы возникало другое событие преждевременного воспламенения. На 412, может определяться, находится ли первый счет преждевременных воспламенений ниже нижнего порогового значения (Thr_3). Если нет, процедура может поддерживать работу двигателя с уменьшенным положительным перекрытием клапанов на 414. Иначе, если первый счет преждевременных воспламенений находится ниже нижнего порогового значения, может определяться, что вероятность дальнейшего преждевременного воспламенения достаточно низка, и дополнительная работа с уменьшением перекрытия клапанов не требуется. Соответственно, на 416, несмотря на то, что условия продувания все еще являются преобладающими, может возобновляться положение распределительного вала, соответствующее повышенному положительному перекрытию клапанов. Например, устройство VCT может настраиваться, чтобы переключать распределительный вал и возвращать установку фаз впускного и/или выпускного клапанов всех цилиндров двигателя на вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую (полному) положительному перекрытию между впускным и выпускным клапанами. По существу, если условия продувания не присутствуют к моменту времени, когда первый счет преждевременных воспламенений уменьшился в достаточной мере, двигатель может возобновлять работу в режиме без продувания. В качестве альтернативы, по мере того, как выходному сигналу счетчика PI дается отрицательное приращение в ответ на отсутствие эпизодов возникновения PI в режиме с продуванием (вслед за уменьшением перекрытия клапанов), устройство VCT может настраиваться, чтобы соответственно увеличивать положительное перекрытие клапанов для постепенного уменьшения ограничения нагрузки двигателя. Таким образом, по мере того, как счет PI в первом счетчике получает отрицательное приращение, работа двигателя с полным положительным перекрытием клапанов может возобновляться. Таким образом, может быть возможным рассрочивать события преждевременного воспламенения в режиме с продуванием посредством использования скорости счета вверх и счета вниз в счетчике преждевременных воспламенений, поскольку счет преждевременных воспламенений неизбежно оказывает влияние на то, сколько времени двигатель проводит в режиме полного или уменьшенного перекрытия.
Возвращаясь на 402, если режим с продуванием не подтвержден, на 420, может подтверждаться работа двигателя в режиме без продувания. По подтверждению, на 422, может определяться, находится ли второй счет преждевременных воспламенений во втором счетчике выше, чем второе пороговое значение (Thr_2). Второе пороговое значение может находиться ниже, чем первое пороговое значение. В одном из примеров, меньшее количество событий преждевременного воспламенения может допускаться во время работы в режиме без продувания, предоставляя возможность, чтобы использовалось более низкое пороговое значение. Например, в режиме с продуванием, большее количество событий преждевременного воспламенения может допускаться до того, как предпринимается подавляющее действие. В сравнение, в режиме без продувания, может допускаться меньшее количество событий преждевременного воспламенения до того, как предпринимается действие. Кроме того еще, для равного количества событий в любом из режимов, выполняемое подавляющее действие может быть менее серьезным (например, меньшей степенью обогащения в подавляющем обогащении), когда в режиме с продуванием, относительно режима без продувания. Если счет преждевременных воспламенений не находится выше, чем второе пороговое значение, процедура может продолжать контролировать события преждевременного воспламенения, возникающие во время режима без продувания, и давать приращение второму счетчику, если указано сколько-нибудь событий преждевременного воспламенения.
Если выходной сигнал второго счетчика превышает второе пороговое значение, на 424, процедура включает в себя уменьшение открывания впускного дросселя для ограничения нагрузки двигателя. Уменьшение открывания впускного дросселя включает в себя кратковременное перемещение дросселя в направлении в большей степени закрытого положения. Применяемая величина уменьшения открывания впускного дросселя может быть основана на указании преждевременного воспламенения (например, счете преждевременных воспламенений, интенсивности преждевременного воспламенения, и т.д.). Например, открывание впускного дросселя может уменьшаться дальше по мере того, как указание преждевременного воспламенения возрастает (например, по мере того, как счет преждевременных воспламенений второго счетчика превышает второе пороговое значение, и/или по мере того, как возрастает интенсивность преждевременного воспламенения). Посредством кратковременного уменьшения открывания впускного дросселя, нагрузка двигателя понижается, дальнейшие события преждевременного воспламенения подавляются.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что изображенная процедура показывает ограничение нагрузки двигателя в ответ на преждевременное воспламенение во время режима без продувания с помощью настроек впускного дросселя, в дополнительных примерах, ограничение нагрузки двигателя, в качестве альтернативы или дополнительно, достигается посредством настроек положения перепускной заслонки для отработавших газов. Например, положение перепускной заслонки для отработавших газов может настраиваться, чтобы уменьшать закрывание перепускной заслонки для отработавших газов (и увеличивать открывание перепускной заслонки для отработавших газов) в ответ на указание преждевременного воспламенения в режиме без продувания. По существу, посредством увеличения открывания перепускной заслонки для отработавших газов, давление наддува и нагрузка двигателя понижаются.
К тому же, на 426, наряду с понижением нагрузки двигателя, в ответ на нахождение второго счета преждевременных воспламенений выше, чем второе пороговое значение, двигатель может обогащаться. Более точно, один или более цилиндров двигателя, таких как находящиеся под влиянием преждевременного воспламенения цилиндры и один или более дополнительных цилиндров двигателя, могут обогащаться на вторую величину, степень обогащения основана на втором счете преждевременных воспламенений. Например, по мере того, как второй счет преждевременных воспламенений превышает второе пороговое значение, степень обогащения у обогащения двигателя может повышаться. Вторая величина обогащения, применяемая в ответ на преждевременное воспламенение в режиме без продувания, может быть более высокой, чем первая величина обогащения, применяемая в ответ на преждевременное воспламенение в режиме с продуванием.
На 428, в ответ на понижение нагрузки двигателя посредством уменьшения открывания впускного дросселя и/или увеличения открывания перепускной заслонки для отработавших газов, второй счет во втором счетчике преждевременных воспламенений может уменьшаться. По существу, когда нагрузка двигателя ограничена, дальнейшее преждевременное воспламенение должно возникать менее вероятно, и большая длительность может истекать до еще одного возникновения преждевременного воспламенения. Например, второй счет преждевременных воспламенений может уменьшаться с второй скоростью, которая является более медленной, чем первая скорость, с которой уменьшается первый счет преждевременных воспламенений в первом счетчике. В качестве альтернативы, по мере того, как выходному сигналу второго счетчика PI дается отрицательное приращение в ответ на отсутствие эпизодов возникновения PI в режиме без продувания (вслед за уменьшение открывания впускного дросселя), впускной дроссель может настраиваться, чтобы соответственно повышать нагрузку двигателя. По существу, по мере того, как счету PI во втором счетчике дается отрицательное приращение, может возобновляться работа двигателя с большей нагрузкой двигателя и более высоким открыванием дросселя, повышающими выдачу крутящего момента двигателя.
В дополнительных представлениях, скорость может зависеть от того, насколько часто возникает преждевременное воспламенение, и в каком режиме эксплуатируется двигатель. В качестве примера, в режиме с продуванием, счетчику может даваться отрицательное приращение, если не возникают эпизоды преждевременного воспламенения. В сравнение, если двигатель не является работающим в режиме с продуванием, счетчик может замораживаться на последнем значении и не подвергаться отрицательному приращению, если эпизоды не возникают. Таким образом, первый счет преждевременных воспламенений может уменьшаться в ответ на отсутствие возникновения преждевременного воспламенения вслед за ограничением нагрузки двигателя с помощью настроек перекрытия клапанов, и, по мере того, как первый счет преждевременных воспламенений уменьшается, ограничение нагрузки двигателя может понижаться посредством увеличения перекрытия клапанов. В сравнение, второй счет преждевременных воспламенений может уменьшаться в ответ на отсутствие возникновения преждевременного воспламенения вслед за ограничением нагрузки двигателя с помощью настроек положения впускного дросселя или перепускной заслонки для отработавших газов, и, по мере того, как второй счет преждевременных воспламенений уменьшается, ограничение нагрузки двигателя понижается посредством увеличения открывания впускного дросселя или уменьшения открывания перепускной заслонки для отработавших газов.
Будет принято во внимание, что, при переключении между режимами с продуванием и без продувания, могут производиться настройки нагрузки двигателя. Например, нагрузке двигателя может быть необходимо линейно повышаться (например, при переходе в режим с продуванием) или понижаться (например, при переходе в режим без продувания). Во время переключения, нагрузка может линейно изменяться до следующего значения за некоторый период времени, поэтому, уменьшаются возмущения и переходные процессы крутящего момента, и не испытывается толчок крутящего момента.
На 430, может определяться, находится ли указание преждевременного воспламенения ниже порогового значения, например, ослабляется ли преждевременное воспламенение в достаточной мере. В качестве альтернативы, может определяться, находится ли второй счет преждевременных воспламенений ниже нижнего порогового значения (которое может быть таким же, или отличным от нижнего порогового значения Thr_3). Если нет, процедура может поддерживать работу двигателя с нагрузкой двигателя, ограничиваемой с помощью уменьшенного открывания впускного дросселя, на 432. Иначе, если указание преждевременного воспламенения является достаточно низким (или второй счет преждевременных воспламенений находится ниже нижнего порогового значения), может определяться, что вероятность дальнейшего преждевременного воспламенения достаточно низка, и дополнительная эксплуатация с ограниченной нагрузкой двигателя не требуется. Соответственно, на 434, открывание впускного дросселя может увеличиваться на основании текущего требования крутящего момента водителя.
Таким образом, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы в первом режиме с продуванием, контроллер может давать приращение первому счету преждевременных воспламенений в первом счетчике и ограничивать нагрузку двигателя с помощью настроек перекрытия клапанов на основании первого счета преждевременных воспламенений. В сравнение, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы во втором режиме без продувания, контроллер может давать приращение второму счету преждевременных воспламенений во втором счетчике и ограничивать нагрузку двигателя с помощью настроек впускного дросселя на основании второго счета преждевременных воспламенений. Здесь, положительное приращение первого счета преждевременных воспламенений в первом счетчике во время работы в первом режиме с продуванием включает в себя отсутствие положительного приращения второго счета преждевременных воспламенений во втором счетчике, а положительное приращение второго счета преждевременных воспламенений во втором счетчике во время работы во втором режиме без продувания включает в себя отсутствие положительного приращения первого счета преждевременных воспламенений в первом счетчике. Ограничение нагрузки двигателя на основании первого счета преждевременных воспламенений включает в себя ограничение на основании первого счета преждевременных воспламенений, находящегося выше, чем первое пороговое значение, и при этом, ограничение на основании второго счета преждевременных воспламенений включает в себя на основании второго счета преждевременных воспламенений, находящегося выше, чем второе пороговое значение, второе пороговое значение находится ниже, чем первое пороговое значение.
В качестве используемой в материалах настоящей заявки, работа в первом режиме с продуванием включает в себя работу с положительным перекрытием между впускным и выпускным клапанами, а ограничение нагрузки двигателя с помощью настроек перекрытия клапанов включает в себя уменьшение положительного перекрытия клапанов. В сравнение, ограничение нагрузки двигателя во время работы во втором режиме без продувания с помощью настроек впускного дросселя включает в себя уменьшение открывания впускного дросселя.
Контроллер дополнительно может обогащать все цилиндры двигателя с первой степенью обогащения в ответ на первый счет преждевременных воспламенений, находящийся выше, чем первое пороговое значение, и обогащать один или более цилиндров двигателя с второй степенью обогащения в ответ на второй счет преждевременных воспламенений, находящийся выше, чем второе пороговое значение, вторая степень обогащения является более высокой, чем первая степень обогащения. Кроме того, во время первого режима с продуванием, контроллер может уменьшать первый счет преждевременных воспламенений в первом счетчике с первой скоростью наряду с уменьшением положительного перекрытия клапанов, наряду с тем, что, во время второго режима без продувания, контроллер может уменьшать второй счет преждевременных воспламенений во втором счетчике с второй скоростью наряду с уменьшением открывания впускного дросселя, вторая скорость является более медленной, чем первая скорость.
Далее, с обращением к фиг. 5-7, показано схематическое изображение процедуры ограничения нагрузки двигателя. Ограничение нагрузки двигателя выполняется в ответ на интенсивность выходного сигнала датчика детонации в интервале преждевременного воспламенения, а кроме того, на основании того, было ли указание преждевременного воспламенения принято во время режима работы с продуванием или без продувания. Обогащение цилиндра и величина ограничения нагрузки двигателя для преждевременного воспламенения в каждом режиме определяются на основании интенсивности преждевременного воспламенения. Ограничение нагрузки может настраиваться в качестве функции определенной процедуры обогащения цилиндра, так чтобы предел нагрузки двигателя повышался по мере того, как возрастает определенное обогащение. По существу, это может выполняться в качестве параллельной оценки на основании выходного сигнала справочной таблицы. В этом отношении, если количество циклов обогащения определено более высоким, чем пороговое значение (например, большим, чем 0), оно инициирует настройки, в том числе, обогащение и опережение искрового зажигания. Выходной сигнал счетчика приращения частоты затем используется для определения ограничения нагрузки. Например, если выходной сигнал счетчика приращения частоты является более высоким, чем пороговое значение (например, большими, чем 0), он инициирует настройки, в том числе, ограничение нагрузки. Подобным образом, по мере того как выходному сигналу счетчика приращения частоты дается отрицательное приращение, применяемое ограничение нагрузки может уменьшаться (и нагрузка и выходной крутящий момент двигателя могут повышаться соответствующим образом).
С обращением к фиг. 5, процедура 500 может начинаться с предела 502 нагрузки (Предела нагрузки Tqe, Tqe_load_limit), определяемого способом с прямой связью. Предел 502 нагрузки определяется на основании условий эксплуатации двигателя, к примеру, на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя. Предел 502 нагрузки затем может усекаться на основании различных факторов, с тем чтобы минимизировать проблемы негативного NVH, ассоциативно связанные с аномальным сгоранием, такие как ассоциативно связанные с событиями преждевременного воспламенения на низком числе оборотов.
Контроллер может использовать три набора таблиц, в том числе, номинальную таблицу 506, основанную на номинальных условиях, таблицу 508 высокой эффективности (которая оказывает более высокое влияние на подавление аномального сгорания и вырабатывает более высокий выходной крутящий момент), и таблицу 504 низкой эффективности (которая обладает более низким влиянием на аномальное сгорание и вырабатывает более низкий выходной крутящий момент). Каждая из таблиц 504, 506 и 508 графически изображена в качестве функции температуры заряда в коллекторе (MCT) и числа оборотов двигателя (Ne), а выходным значением каждой таблицы является усечение нагрузки. Предел 502 нагрузки затем усекается усечением нагрузки, чтобы смешивать выходные сигналы таблиц 504-508.
Более точно, коэффициент 510 умножения (или Смешение нагрузок Tqe, Tqe_load_blend) используется для настройки усечений нагрузки, выведенных из таблиц 504-508, и интерполяции между таблицами низкой, номинальной и высокой эффективности. Коэффициент 510 умножения находится в диапазоне от -1 до 1. Коэффициент может быть основан на различных измерениях прямой связи, а кроме того, основан на том, является ли двигатель работающим в режиме с продуванием или в режиме без продувания. Например, коэффициент может быть основан на содержании этилового спирта или спирта в топливе в 516, октановое содержание топлива в 518 и топливо-воздушном соотношении (AFR) в 520. Таким образом, бедное топливо-воздушное соотношение или низкооктановое топливо, которые будут заставлять подниматься выше вероятность аномального сгорания, дают в результате усечение нагрузки, при котором интерполяция усечения нагрузки перемещает предел нагрузки к более низкому значению (к примеру, в направлении усечения нагрузки таблицы 504 низкой эффективности). В еще одном примере, богатое топливо-воздушное соотношение или высокооктановое содержание топлива могут давать в результате более высокий предел нагрузки (такой как в направлении усечения нагрузки таблицы 508 высокой эффективности), поскольку обогащение понижает вероятность аномального сгорания. Усечение нагрузки также основано на частоте аномального сгорания, такой как частота преждевременного воспламенения (в материалах настоящей заявки также указываемая ссылкой как частота 514 PI). Частота 514 PI может изучаться в качестве функции интенсивности выходного сигнала датчика детонации и числа оборотов двигателя, и может подвергаться положительному приращению в отдельных счетчиках PI на основании того, происходило ли отдельное событие PI во время условий с продуванием или условий без продувания.
Например, отдельные события преждевременного воспламенения, возникающие во время условий с продуванием, могут использоваться для положительного приращения первого счетчика PI и настройки первой таблицы 522a частоты PI. Затем, во время режима работы с продуванием, выходной сигнал первой таблицы 522a частоты PI может использоваться в качестве входного сигнала для интерполяционных таблиц 504-508. Подобным образом, отдельные события преждевременного воспламенения, происходящие во время условий без продувания, могут использоваться для положительного приращения второго, другого счетчика PI и настройки второй таблицы 522b частоты PI. В таком случае, во время режима работы без продувания, выходной сигнал второй таблицы 522b частоты PI может использоваться в качестве входного сигнала для интерполяционных таблиц 504-508.
Положительное приращение по первой таблице 522a частоты PI может происходить на иной частоте, чем по второй таблице 522b частоты PI. Например, первой таблице 522a может даваться более быстрое положительное приращение, чем второй таблице 522b. По мере того, как последовательно происходит длительность работы двигателя без отдельных событий преждевременного воспламенения, счетчикам может даваться отрицательное приращение на разных частотах отрицательного приращения. Например, первой таблице 522a может даваться более быстрое отрицательное приращение, чем второй таблице 522b.
В дополнительных вариантах осуществления, выходной сигнал таблицы 522a частоты PI может использоваться в качестве входного сигнала во время условий с продуванием для определения величины вычитания перекрытия 530. Величина вычитания перекрытия 530 может соответствовать уменьшению положительного перекрытия клапанов, требуемому, чтобы кратковременно ограничивать двигатель по нагрузке, в ответ на указание преждевременного воспламенения во время режима с продуванием. В этом отношении, выходной сигнал таблицы 522a частоты PI возрастает в ответ на отдельные события преждевременного воспламенения, величина вычитания повышалась бы при большем уменьшении положительного перекрытия клапанов. Как только положительное перекрытие 530 клапанов уменьшено до предела (например, как только величина вычитания находится на пороговой величине, к примеру, на величине, соответствующей отсутствию положительного перекрытия клапана), дополнительные события преждевременного воспламенения и дополнительное повышение выходного сигнала таблицы 522a частоты PI может использоваться для выполнения ограничения нагрузки и интерполяции по таблицам 504-508.
Усечение нагрузки также включает в себя часть обратной связи ограничения нагрузки, в которой предел нагрузки дополнительно настраивается на основании частоты 514 PI. В ней, частоте PI может даваться положительное приращение в счетчике частоты на основании числа оборотов двигателя и интенсивности выходного сигнала датчика детонации. Счетчику частоты или взвешиванию дается положительное приращение по мере того, как возрастает степень обогащения или количество обогащенных циклов, применяемых в ответ на выходной сигнал датчика детонации в определенном интервале (например, первом интервале по фиг. 2-4), а кроме того, на основании числа оборотов двигателя, при котором выявлен сигнал датчика детонации. По мере того, как количество событий аномального сгорания из расчета на пройденные мили транспортного средства возрастает, частоте может даваться дополнительное положительное приращение. Частота может понижаться по мере того, как увеличивается количество миль, пройденных двигателем транспортного средства. По существу, при достаточном пробеге в милях, частота может возвращаться к нулю и не оказывать влияния на ограничение нагрузки, если аномальное сгорание не наблюдается. Однако, условия эксплуатации могут оказывать влияние на аномальное сгорание, а отсюда, номинальный предел нагрузки. Предел нагрузки по крутящему моменту затем подвергается разрешению противоречий усечением нагрузки контроллером 512 для определения разрешенного предела 510 нагрузки по крутящему моменту.
Параллельно, счетчик приращения частоты может подсчитывать количество циклов обогащения, выполняемых в ответ на событие аномального сгорания во время каждого из режима с продуванием и без продувания. Количество циклов обогащения может определяться в качестве функции интенсивности выходного сигнала датчика детонации в определенном первом интервале и числа оборотов двигателя, при котором принят выходной сигнал датчика детонации, а кроме того, на основании того, происходило ли преждевременное воспламенение во время условий продувки или нет. Например, по мере того, как интенсивность выходного сигнала датчика детонации в определенном интервале повышается, количество циклов обогащения может увеличиваться, и счетчику приращения частоты может даваться положительное приращение на определенную величину. В качестве альтернативы, может определяться весовой коэффициент. Если выходной сигнал счетчика приращения частоты является высоким (например, более высоким, чем пороговое значение), или если высок весовой коэффициент (например, более высок, чем пороговое значение), может рассчитываться взвешенный предел нагрузки двигателя. Этот взвешенный предел нагрузки двигателя может иметь более агрессивный «темп усвоения» и может вводиться в действие, только когда было использовано пороговое количество циклов обогащения. Положительное приращение и весовой коэффициент могут настраиваться по-разному в режиме с продуванием по сравнению с режимом без продувания. Например, в режиме с продуванием, положительное приращение может быть более быстрым, чем положительное приращение в режиме без продувания. Однако, обогащение, применяемое во время режима без продувания, может иметь более высокую степень обогащения, чем в режиме с продуванием.
Пример такого счетчика приращения частоты показан на схеме 700 по фиг. 7. Более точно, первая таблица 702a обогащения определяет количество циклов обогащения, которые должны выполняться, в качестве функции интенсивности выходного сигнала датчика детонации в первом интервале и числа оборотов двигателя, при котором принят выходной сигнал датчика детонации при работе в режиме с продуванием. Первая таблица 702a обогащения также может принимать входной сигнал из первой таблицы 522a частоты PI. Подобным образом, вторая таблица 702b обогащения может определять количество циклов обогащения, которые должны выполняться, в качестве функции интенсивности выходного сигнала датчика детонации в первом интервале и числа оборотов двигателя, при котором принят выходной сигнал датчика детонации при работе в режиме без продувания. Вторая таблица 702b обогащения также может принимать входной сигнал из второй таблицы 522b частоты PI. На 704, определяется, является ли количество циклов обогащения боле высоким, чем пороговое значение (например, большим, чем 0, в изображенном примере). Если нет, двигатель может продолжать работу с нормальной стратегией подачи топлива на 706. Например, цилиндры двигателя могут продолжать эксплуатироваться на стехиометрии. Иначе, если определенное количество циклов обогащения является большим, то управление топливо-воздушным соотношением для находящихся под влиянием аномального сгорания цилиндров настраивается на 708, так чтобы мог обеспечиваться требуемый уровень обогащения.
Разрешение противоречий пределов нагрузки крутящего момента показано на схеме 600 по фиг. 6. Контроллер может сначала определять пределы нагрузки крутящего момента в разных условиях. Это включает в себя ограниченный стабильностью сгорания предел 602 нагрузки (Предел нагрузки CSL, CSL_load_limit), ограниченный стабильностью сгорания предел 604 нагрузки в холодных условиях (Предел нагрузки CSL на холоде, Cold_CSL_load_limit), а также интерполированный предел 606 нагрузки по крутящему моменту (Предел нагрузки Tqe, Tqe_load_limit). По существу, интерполированный предел 606 нагрузки по крутящему моменту может соответствовать усеченному по нагрузке пределу нагрузки по крутящему моменту, определенному на фиг. 5. На 608, контроллер может разрешать противоречия пределов нагрузки и выбирать требуемый предел нагрузки, чтобы был наименьшим (то есть, минимальным) из пределов 602-606 нагрузки.
Разрешенный предел нагрузки затем подвергается преобразованию массы воздуха в крутящий момент. В дополнение, узнаются другие взвешенные пределы нагрузки двигателя. Таковые, например, включают в себя пределы 614 крутящего момента трансмиссии и пределы 612 регулирования тягового усилия. На 610, контроллер может разрешать противоречия пределов крутящего момента и выбирать заключительный требуемый водителем крутящий момент 616, чтобы был наименьшим (то есть, минимальным) из пределов 612, 614 нагрузки и подвергнутого преобразованию массы воздуха в крутящий момент и разрешенного предела.
Таким образом, заключительный требуемый водителем крутящий момент может быть наименьшим из интерполированного предела крутящего момента и взвешенного предела крутящего момента двигателя. Здесь, взвешенный предел крутящего момента двигателя может быть ограничительными в большей степени, чем разрешенный предел нагрузки по крутящему моменту, но могут меняться относительно друга друга на основании числа оборотов двигателя. Например, на низких числах оборотов двигателя, где вероятно должно происходить преждевременное воспламенение, взвешенный предел нагрузки двигателя может быть ограничительным в большей степени. В сравнении, на более высоких числах оборотов двигателя, таких как когда вероятно должна происходить детонация, усеченный предел нагрузки по крутящему моменту может быть ограничительным в большей степени. Посредством выбора низшего из возможных пределов нагрузки, аномальное сгорание подавляется, а кроме того, предотвращаются события очень сильной детонации наряду с принятием мер в ответ на все другие оказывающие влияние на нагрузку сдерживающие факторы.
Далее, с обращением к фиг. 8, многомерная регулировочная характеристика 800 показывает примерную работу двигателя, в которой запаздывание турбонагнетателя уменьшается посредством направления всасываемого воздуха из ниже по потоку от компрессора во впускном коллекторе в выше по потоку от турбины с помощью положительного перекрытия клапанов. Кроме того, преждевременное воспламенение подвергается принятию разных ответных мер на основании того, происходило ли аномальное сгорание во время режима с продуванием или режима без продувания. В изображенном примере, двигатель включает в себя устройство регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) для настройки установки фаз клапанного распределения цилиндра. Более точно, многомерная характеристика 800 изображает изменение частоты вращения турбины на графике 802, изменение положения распределительного вала (или настройки VCT), которое настраивает соответствующую установку фаз клапанного распределения цилиндра, на графике 804, изменение топливо-воздушного соотношения двигателя (AFR цилиндра) относительно стехиометрии на графике 806, выходной сигнал датчика детонации, указывающий преждевременное воспламенение (PI), на графике 808, выходной сигнал первого и второго счетчика PI на графиках 810-812 и положение впускного дросселя на графике 814.
В настоящем примере, до t1, двигатель может быть работающим с низким наддувом. Например, двигатель может быть работающим без наддува или на низком уровне наддува, как указано низкими частотами вращения турбины на графике 802. В t1, может происходить событие нажатия педали акселератора водителем. В ответ на событие нажатия педали акселератора, контроллер может переключать работу на режим с продуванием. В этом отношении, контроллер может быть выполнен с возможностью направлять сжатый всасываемый воздух из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, чтобы, тем самым, выдавать дополнительные массовый расход и энтальпию для ускорения раскручивания турбины. По существу, сжатый всасываемый воздух, который продувается, в материалах настоящей заявки также указываемый ссылкой как продувочный воздух, может выдаваться через один или более цилиндров двигателя, работающих с положительным перекрытием клапанов, и при этом, количества воздуха, направляемого через цилиндры, основаны на условиях эксплуатации двигателя.
Более точно, в ответ на событие резкого нажатия педали акселератора, контроллер может определять общее количество продувочного воздуха, требуемого для раскручивания турбины. Контроллер затем может определять настройку распределительного вала, требуемую для переключения установки фаз клапанного распределения данного цилиндра (или одного или более цилиндров) с начальной установки фаз более низкого положительного перекрытия на конечную установку фаз более высокого положительного перекрытия (например, с начальной установки фаз отрицательного перекрытия клапанов на конечную установку фаз положительного перекрытия клапанов). Контроллер затем может настраивать распределительный вал (график 804), чтобы перестроить установку фаз клапанного распределения с начальной установки фаз распределения (до t1) на конечную установку фаз распределения (в положении 805). Контроллер затем может удерживать распределительный вал в настроенном положении, с тем чтобы поддерживать установку фаз клапанного распределения в положении 805 между t1 и t2. Это дает части требуемого наддувочного воздуха возможность выдаваться через цилиндры с использованием положительного перекрытия клапанов. В дополнение, топливоснабжение цилиндра(ов), работающего с положительным перекрытием клапанов может настраиваться (например, обогащаться) на основании подаваемого количества продувочного воздуха, с тем чтобы поддерживать общее топливо-воздушное соотношение (AFR) сгорания на или около стехиометрии (график 806).
Во время эксплуатации в режиме с продуванием между t1 и t2, одно или более указаний преждевременного воспламенения (PI) могут приниматься на основании выходного сигнала датчика детонации двигателя (график 808), превышающего пороговое значение 809 PI. В изображенном примере, два указания принимается между t1 и t2. Соответственно, в ответ на указание PI во время режима с продуванием, первому счетчику 810 PI дается положительное приращение, в то время как второй счетчик 812 PI сохраняется. Однако, между t1 и t2, выходной счет первого счетчика PI может быть ниже верхнего порогового значения 820 режима с продуванием, и значит, не подавляющие PI действия не выполняются.
В t2, частота вращения турбины может достигать пороговой частоты вращения, за пределами которой дополнительный продувочный воздух может не требоваться для содействия раскручиванию турбины. Посредство выдачи продувочного воздуха между t1 и t2, раскручивание турбины ускоряется. По существу, в отсутствие продувочного воздуха, раскручивание турбины могло быть более медленным, и пороговая частота вращения могла достигаться после t2. В ответ на раскручивание турбины в достаточной мере, в t2, распределительный вал может вновь обретать свое исходное положение, тем самым, приводя установку фаз клапанного распределения к начальной установке фаз клапанного распределения более низкого положительного перекрытия клапанов. По существу, двигатель может возобновлять работу в режиме без продувания в t2. В ответ на переключение в режим без продувания, выходной сигнал первого счетчика 810 может быть заморожен в t2.
В t2, в ответ на вход в режим без продувания, активируется второй счетчик 812 PI. В частности, второму счетчику 812 PI дается отрицательное приращение, начиная с t2, вследствие отсутствия отдельного события преждевременного воспламенения. По существу, второму счетчику PI продолжает даваться отрицательное приращение в течение некоторой длительности после t2 до тех пор, пока не принято указание преждевременного воспламенения. Несмотря на эксплуатацию в режиме без продувания между t2 и t4, одно или более указаний преждевременного воспламенения (PI) могут приниматься на основании входного сигнала датчика детонации двигателя, превышающего пороговое значение 809 PI. В изображенном примере, многочисленные указания принимаются между t2 и t3, ближе к t3. Соответственно, в ответ на указание PI во время режима без продувания, отрицательное приращение второго счетчика PI прекращается, и второму счетчику 812 PI дается положительное приращение наряду с тем, что первый счетчик 810 PI сохраняется. К тому же, между t2 и t3, подвергнутый положительному приращению выходной сигнал второго первого счетчика PI может превышать верхнее пороговое значение 822 режима без продувания, а также могут инициироваться подавляющие PI действия. Более точно, в t3, открывание впускного дросселя может уменьшаться (график 814) для ограничения нагрузки двигателя. В дополнение, находящийся под влиянием PI цилиндр(ы) может временно обогащаться. Обогащение может быть основано на интенсивности указания PI, принятого между t2 и t3. В результате обогащения цилиндра, общее AFR двигателя может становиться слегка более богатым, чем стехиометрия (график 806).
В ответ на ограничение нагрузки двигателя с помощью уменьшения открывания впускного дросселя, дальнейшие возникновения преждевременного воспламенения могут прекращаться. В ответ на отсутствие дальнейших возникновений вслед за уменьшением открывания впускного дросселя, второму счетчику 812 PI может даваться отрицательное приращение. Более точно, второму счетчику PI может даваться постепенное отрицательное приращение по мере того, как продолжается длительность работы в режиме без продувания без возникновений преждевременного воспламенения. В дополнение, по мере того как второму счетчику PI дается отрицательное приращение, ограничение нагрузки двигателя понижается, предоставляя более высоким нагрузке двигателя и выходным крутящим моментам возможность постепенно возобновляться. В изображенном примере, по мере того, как выходному сигналу второго счетчика PI дается отрицательное приращение, открывание впускного дросселя увеличивается. В дополнение, обогащение цилиндра также понижается соответствующим образом пропорционально отрицательному приращению второго счетчика PI. Когда подвергнутый отрицательному приращению счет во втором счетчике PI достигает нижнего порогового значения 826 режима без продувания, любые оставшиеся ограничение нагрузки двигателя и обогащение цилиндра прекращаются. Более точно, открывание впускного дросселя увеличивается, и AFR двигателя возвращается к стехиометрии. Открывание впускного дросселя может увеличиваться на основании преобладающего требования крутящего момента водителя.
В t4, вследствие изменения условий эксплуатации двигателя, вновь может требоваться содействие раскручиванию турбины. Соответственно, в t4, двигатель еще раз возобновляет работу в режиме с продуванием с VCT, настроенным на положение 805, чтобы положительное перекрытие между впускным и выпускным клапанами. В ответ на переключение в режим с продуванием, выходной сигнал второго счетчика PI может замораживаться и не подвергаться отрицательному приращению дальше. Несмотря на эксплуатацию в режиме с продуванием между t4 и t5, одно или более указаний преждевременного воспламенения (PI) могут приниматься на основании входного сигнала датчика детонации двигателя, превышающего пороговое значение 809 PI. В изображенном примере, многочисленные указания принимаются после t4. Соответственно, в ответ на указание PI во время режима с продуванием, первому счетчику 810 PI дополнительно дается положительное приращение, в то время как второй счетчик 812 PI сохраняется.
В материалах настоящей заявки, подвергнутый положительному приращению выходной сигнал первого счетчика PI может превышать верхнее пороговое значение 820 режима с продуванием, а также могут инициироваться подавляющие PI действия. Более точно, между t4 и t5, когда верхнее пороговое значение 820 превышено, положительное перекрытие клапанов уменьшается для ограничения нагрузки двигателя. В материалах настоящей заявки, VCT кратковременно возвращается в исходное положение пониженного перекрытия клапанов. В дополнение, все цилиндры двигателя (то есть, находящийся под влиянием PI цилиндр и другие, не находящиеся под влиянием PI, цилиндры) могут временно обогащаться. Обогащение может быть основано на интенсивности указания PI, принятого между t4 и t5. В результате обогащения, общее AFR двигателя может временно становиться богаче, чем стехиометрия.
К тому же, между t4 и t5, в ответ на ограничение нагрузки двигателя с помощью уменьшения перекрытия клапанов, дальнейшие возникновения преждевременного воспламенения могут прекращаться. В ответ на отсутствие дальнейших возникновений преждевременного воспламенения вслед за уменьшением перекрытия клапанов, первому счетчику 810 PI может даваться отрицательное приращение. Более точно, первому счетчику PI может даваться постепенное отрицательное приращение по мере того, как продолжается длительность работы в режиме с продуванием без возникновений преждевременного воспламенения. Скорость отрицательного приращения счетчика PI в ответ на ограничение нагрузки двигателя с помощью уменьшения перекрытия клапанов может быть иной (здесь, более высокой), чем скорость отрицательного приращения второго счетчика PI в ответ на ограничение нагрузки двигателя с помощью уменьшения открывания впускного дросселя. Например, первому счетчику PI может даваться отрицательное приращение в ответ на отсутствие события преждевременного воспламенения, возникающего в течение заданной длительности (такой как длительность после t5 в данном примере) во время эксплуатации в режиме с продуванием. В сравнение, второму счетчику PI не подвергается отрицательному приращению, но замораживается на последнем значении, в ответ на отсутствие события преждевременного воспламенения в течение той же самой заданной длительности во время работы в режиме без продувания (в качестве изображенной после t3 в данном примере). В дополнение, по мере того как первому счетчику PI дается отрицательное приращение, ограничение нагрузки двигателя понижается, предоставляя более высоким нагрузке двигателя и выходным крутящим моментам возможность постепенно возобновляться. В изображенном примере, по мере того, как выходному сигналу первого счетчика PI дается отрицательное приращение, перекрытие клапанов увеличивается. В дополнение, обогащение цилиндра также понижается соответствующим образом пропорционально отрицательному приращению первого счетчика PI. Когда подвергнутый отрицательному приращению счет в первом счетчике PI достигает нижнего порогового значения 824 режима с продуванием, любые оставшиеся ограничение нагрузки двигателя и обогащение двигателя прекращаются. Более точно, положительное перекрытие клапанов повышается, а VCT возвращается в положение 805. К тому же, AFR сгорания в двигателе возвращается на стехиометрию. Операции продувания затем возобновляются в t5 и продолжаются до t6, когда частота вращения турбины достаточно высока. В t6, режим с продуванием прекращается, положение VCT возвращается в начальное положение без перекрытия клапанов, и возобновляются операции режима без продувания. В дополнение, замораживается выходной сигнал первого счетчика PI.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что изображенный пример показывает ограничение нагрузки двигателя в ответ на преждевременное воспламенение во время режима без продувания с помощью настроек впускного дросселя, в дополнительных примерах, ограничение нагрузки двигателя, в качестве альтернативы или дополнительно, достигается посредством настроек положения перепускной заслонки для отработавших газов. Например, положение перепускной заслонки для отработавших газов может настраиваться, чтобы уменьшать закрывание перепускной заслонки для отработавших газов (или увеличивать открывание перепускной заслонки для отработавших газов), с тем чтобы понижать давление наддува и нагрузку двигателя.
Таким образом, преждевременное воспламенение отслеживается и подвергается принятию ответных мер по-разному при эксплуатации в режиме с продуванием относительно режима без продувания. Посредством принятия мер в ответ на PI в режиме с продуванием на верхнем пороговом значении, и с меньшей степенью обогащения и ограничения нагрузки, улучшаются рабочие характеристики двигателя в режиме с продуванием. В частности, PI вероятно должно происходить чаще в режиме с продуванием по сравнению с режимом без продувания. Таким образом, посредством применения иных пределов нагрузки в рабочем диапазоне продувания по сравнению с вне этого рабочего диапазона, значительное ухудшение рабочих характеристик двигателя, обусловленное ограничением нагрузки двигателя, уменьшается в рабочей области, где преждевременное воспламенение не возникает с такой высокой частотой. Более того, более низкая степень подавляющего преждевременное воспламенение обогащения, применяемая во время режима с продуванием, предлагает лучшее управление температурой каталитического нейтрализатора.
В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя один или более цилиндров; впускной дроссель; турбонагнетатель, включающий в себя компрессор в системе впуска, приводимый в действие турбиной в системе выпуска; впускной клапан и выпускной клапан, присоединенные к каждому цилиндру двигателя; устройство регулируемой установки фаз кулачкового распределения для настройки установки фаз клапанного распределения одного или более из впускного и выпускного клапана каждого из одного или более цилиндров; датчик детонации, присоединенный к двигателю, для выявления аномального сгорания в цилиндре; первый счетчик преждевременного воспламенения режима с продуванием; и второй счетчик преждевременного воспламенения режима без продувания. Система двигателя дополнительно включает в себя контроллер с машинно-читаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для, в ответ на нажатие педали акселератора, настройки устройства регулируемой установки фаз кулачкового распределения для изменения установки фаз распределения впускного и/или выпускного клапанов и эксплуатации двигателя в режиме с продуванием с полным положительным перекрытием между впускным и выпускным клапанами. Кроме того, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое во время работы в режиме с продуванием, контроллер может давать положительное приращение первому счетчику преждевременных воспламенений независимо от второго счетчика преждевременных воспламенений и уменьшать положительное перекрытие клапанов по мере того, как выходной сигнал первого счетчика преждевременных воспламенений превышает верхнее пороговое значение. Система двигателя дополнительно может содержать топливную форсунку, присоединенную к каждому цилиндру, при этом, контроллер включает в себя дополнительные команды для обогащения каждого цилиндра двигателя в ответ на указание преждевременного воспламенения, степень обогащения основана на указании преждевременного воспламенения и положительном перекрытии клапанов. Контроллер также может давать отрицательное приращение выходному сигналу первого счетчика преждевременных воспламенений по мере того, как происходит работа двигателя в режиме с продуванием без возникновения PI. Величине положительного перекрытия клапанов, в таком случае, может даваться положительное приращение по мере того, как выходной сигнал счетчика PI убывает, с тем чтобы постепенно возобновлять условия с продуванием.
В кроме того дополнительных представлениях, способ для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение включает в себя, во время работы в режиме с продуванием, в ответ на указание преждевременного воспламенения, дают положительное приращение счетчику преждевременных воспламенений и уменьшают положительное перекрытие между впускным и выпускным клапанами по мере того, как возрастает выходной сигнал счетчика преждевременных воспламенений. Способ дополнительно включает в себя, по мере того, как возрастает длительность без возникновения преждевременного воспламенения после уменьшения перекрытия клапанов, отрицательное приращение счетчика преждевременных воспламенений и увеличение перекрытия клапанов по мере того, как убывает выходной сигнал счетчика преждевременных воспламенений. Здесь, уменьшение перекрытия клапанов происходит пропорционально возрастанию выходного сигнала счетчика преждевременных воспламенений. Подобным образом, увеличение перекрытия клапанов происходит пропорционально убыванию выходного сигнала счетчика преждевременных воспламенений. Например, эксплуатация в режиме с продуванием может включать в себя эксплуатацию с полным положительным перекрытием клапанов. Величина вычитания может определяться на основании выходного сигнала счетчика преждевременных воспламенений. Таким образом, по мере того, как счет преждевременных воспламенений возрастает или превышает верхнее пороговое значение, величина вычитания может повышаться с коэффициентом, основанным на выходном сигнале счетчика преждевременных воспламенений, и перекрытие клапанов может уменьшаться от положения полного перекрытия клапанов (в направлении положения без перекрытия клапанов) на основании величины вычитания. Подобным образом, по мере того, как счет преждевременных воспламенений убывает или падает ниже нижнего порогового значения, величина вычитания может уменьшаться с коэффициентом, основанным на выходном сигнале счетчика преждевременных воспламенений, а перекрытие клапанов может увеличиваться от положения пониженного перекрытия клапанов (например, от положения без перекрытия клапанов) в направлении положения полного перекрытия клапанов на основании величины вычитания.
В кроме того дополнительном представлении, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятое в цилиндре двигателя во время работы в первом режиме с продуванием, контроллер может давать положительное приращение первому счету преждевременных воспламенений в первом счетчике с первой скоростью наряду с уменьшением положительного перекрытия клапанов в находящемся под влиянием преждевременного воспламенения в двигателе цилиндре двигателя (и одном или более других цилиндров) и наряду с обогащением всех цилиндров двигателя на основании (возрастающего) первого счета преждевременных воспламенений. Затем, в ответ на отсутствие дальнейшего возникновения преждевременного воспламенения во время работы в режиме с продуванием, контроллер может давать отрицательное приращение счету преждевременных воспламенений в первом счетчике с первой скоростью наряду с увеличением положительного перекрытия клапанов и возобновлением стехиометрического сгорания в цилиндре на основании (убывающего) первого счета преждевременных воспламенений. В сравнение, в ответ на указание преждевременного воспламенения, принятого в цилиндре двигателя во время работы во втором режиме без продувания, контроллер может давать положительное приращение второму счету преждевременных воспламенений во втором счетчике с второй скоростью наряду с уменьшением закрывания перепускной заслонки для отработавших газов в системе выпуска (или открывания впускного дросселя) и обогащением находящегося под влиянием преждевременного воспламенения цилиндра (и одного или более других цилиндров) на основании второго счета преждевременных воспламенений. Затем, в ответ на отсутствие дальнейшего возникновения преждевременного воспламенения во время работы в режиме без продувания, контроллер может давать отрицательное приращение счету преждевременных воспламенений во втором счетчике с второй скоростью наряду с увеличением закрывания перепускной заслонки для отработавших газов (или открывания впускного дросселя) и возобновлением стехиометрического сгорания в цилиндре на основании (убывающего) второго счета преждевременных воспламенений.
Таким образом, преждевременное воспламенение, возникающее во время подачи продувочного воздуха, может подавляться лучше. Посредством уменьшения перекрытия клапанов в ответ на возникновение преждевременного воспламенения во время режима с продуванием, ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора, вызванное подавляющим преждевременное воспламенение обогащением, может уменьшаться. Посредством ограничения нагрузки двигателя с помощью настроек перекрытия клапанов вместо настроек впускного дросселя, подача продувочного воздуха может быстро возобновляться, и запаздывание турбонагнетателя может подвергаться принятию ответных мер в дополнение к преждевременному воспламенению. Посредством распознавания, что преждевременное воспламенение, происходящее во время операций продувания, является относительно кратковременным, и посредством настройки подавляющих действий соответственно, преждевременное воспламенение может уменьшаться по-прежнему наряду с достижением выгод уменьшенного запаздывания турбонагнетателя от работы двигателя с подачей продувочного воздуха. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.