СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЗАСОРЕНИЯ СВЕЧ ЗАЖИГАНИЯ
METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING CLOGGING OF SPARK PLUGS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области способов и систем для обнаружения и устранения засорения свеч зажигания, вызванного присутствием в двигателе топливных присадок.
Уровень техники
Система зажигания двигателя может содержать искровую свечу зажигания для подачи электрического тока в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием с целью воспламенения воздушно-топливной смеси и обеспечения ее сгорания. В различных условиях работы двигателя может происходить засорение свечи зажигания, при котором на искровом наконечнике изолятора свечи зажигания возникает слой постороннего вещества, например, топлива, масла или сажи. В случае такого засорения свеча зажигания может быть не в состоянии обеспечивать напряжение, достаточное для сгорания в цилиндре, без достаточной очистки или замены свечи.
В условиях недостаточного контроля качества топлива засорение свеч зажигания, связанное с высокой температурой свеч зажигания, представляет собой серьезную проблему. В некоторых странах для увеличения октанового числа в топливо вводят присадки, например, трикарбонил (метилциклопентадиенил) марганец (methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl, ММТ). Однако марганец, содержащийся в такой топливной присадке, может оседать на свече зажигания, образуя электропроводящий и теплоизолирующий слой на керамических элементах свечи. Возникновение такого слоя может вызывать преждевременное зажигание (ПЗ), приводящие к повреждению двигателя. Кроме того, такое осаждение может вызывать пропуски зажигания. Также возможно горячее засорение свеч, приводящее к краевому зажиганию. В свою очередь, краевое зажигание может вызывать позднее сгорание, при котором топливо не полностью сгорает в камере сгорания, а сгорание продолжается в выпускном коллекторе. Позднее сгорание способствует увеличению присутствия остаточных веществ в смежных цилиндрах и приводит к дальнейшему увеличению частоты возникновения случаев пропуска зажигания и преждевременного зажигания. Марганец, выделяемый из ММТ, также может покрывать датчики содержания кислорода в отработавших газах и блоки из драгоценных металлов, установленные внутри каталитического конвертера отработавших газов. Это приводит к снижению производительности катализатора отработавших газов и увеличению частоты замены катализатора. Кроме того, удаление осаждений топливных присадок может быть затруднительным.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения для устранения вышеуказанных недостатков предлагается способ выявления засорения свеч зажигания, вызванного накоплением на них топливных присадок. Раннее выявление засорения обеспечивает возможность своевременного принятия мер противодействия, что позволяет предотвратить износ двигателя. В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения способ включает в себя выявление засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливной присадки, в случае превышения реальной температурой отработавших газов предполагаемой температуры отработавших газов, причем предполагаемую температуру отработавших газов определяют по параметрам работы двигателя, в число которых входят воздушно-топливное отношение, момент зажигания и РОГ. Это обеспечивает возможность лучшей корреляции повышенных температур отработавших газов с поздним сгоранием в результате засорения свеч зажигания ММТ.
Например, температура отработавших газов может быть смоделирована с учетом параметров работы двигателя. В таком случае фланцевая температура может быть оценена по частоте вращения двигателя и нагрузке на него и скорректирована в зависимости от запаздывания зажигания относительно ОМЗ, воздушно-топливного отношения и графика использования РОГ. В предполагаемую температуру отработавших газов могут быть внесены поправки на поздний момент воспламенения, вызванный запаздыванием зажигания. Реальная температура отработавших газов может быть измерена температурным датчиком отработавших газов. Если сгорание происходит с запаздыванием относительно предполагаемого времени в связи с накоплением топливных присадок (например, при краевом зажигании), реальная температура отработавших газов может значительно превышать предполагаемую температуру отработавших газов (например, превышает ее на величину, превосходящую пороговое значение). Таким образом, потенциальное наличие горячего засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливных присадок, может быть выявлено в случае превышения реальной температурой отработавших газов предполагаемой температуры отработавших газов. В случае наличия одновременного роста частоты пропусков зажигания в двигателе или частоты случаев преждевременного зажигания в двигателе горячее засорение свеч зажигания может быть подтверждено с более высокой степенью достоверности.
Таким образом, может быть достоверно выявлено горячее засорение свеч зажигания, вызванное накоплением топливных присадок. Технический эффект выявления горячего засорения свеч зажигания по превышению температурами отработавших газов предполагаемых температур отработавших газов состоит в обеспечении возможности более точного определения причины появления избыточного тепла, связанного с поздним сгоранием, как результата воздействия ММТ на свечи зажигания. Корреляция неожиданного роста температуры отработавших газов с одновременным увеличением частоты случаев аномального сгорания в цилиндре (например, преждевременного зажигания, пропусков зажигания или детонации) обеспечивает возможность более надежного различения между засорением свеч зажигания, вызванным накоплением топливных присадок, и засорением свеч, вызванным накоплением сажи или поздним моментов воспламенения. Кроме того, существует возможность контроля и своевременного устранения условий перегрева отработавших газов. Данное решение обеспечивает возможность точного выявления горячего засорения свеч зажигания без необходимости использования сложных и дорогостоящих технологий (например, измерения токов переключения). Кроме того, оповещение о необходимости замены свеч зажигания, выдаваемое в соответствии со свидетельствами их неисправности или деградации, а не по истечении определенного временного интервала или периода эксплуатации транспортного средства, исключает возможность преждевременного требования замены свеч зажигания, что снижает суммарные расходы водителя на эксплуатацию транспортного средства, в то же время уменьшая вероятность преждевременного зажигания. Диагностика работоспособности свеч зажигания обеспечивает увеличение срока службы двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема двигателя.
На фиг. 2 представлена схема способа для выявления засорения искры зажигания топливными присадками путем сравнения реальной температуры отработавших газов с температурой отработавших, оцененной по параметрам работы двигателя.
Фиг. 3А-3В иллюстрируют способ различения горячего засорения свечи и засорения свечи сажей, а также принятия соответствующих мер противодействия.
Фиг. 4 иллюстрирует пример выявления горячего засорения свечи зажигания в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5 иллюстрирует пример зависимости между температурой отработавших газов и топливно-воздушным отношением горючей смеси.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание касается систем и способов выявления засорения свеч зажигания в результате накопления на них топливных присадок. Свечи зажигания входят в состав двигательной системы, например, двигательной системы по фиг. 1. Засорение свеч зажигания может быть выявлено путем сравнения реального и оценочного значений температуры отработавших газов. Контроллер может выполнять процедуру управления, например, соответствующую примеру, представленному на фиг. 2, для выявления горячего засорения свеч зажигания в случае превышения реальной температурой отработавших газов оценочного значения, полученного исходя из условий работы двигателя (например, воздушно-топливного отношения, см. фиг. 5). Кроме того, контроллер может контролировать несколько параметров для обнаружения других признаков засорения свеч зажигания, тем самым обеспечивая повышение достоверности выявления засорения свеч зажигания на основе измерений температуры. Например, контроллер двигателя может контролировать изменения адаптивной поправки на детонацию, частоту преждевременного зажигания двигателя, частоту пропусков зажигания двигателя, частоту переключений датчика содержания кислорода в отработавших газах двигателя (или другие параметры, в том числе скорость деградации катализатора отработавших газов или деградации датчика содержания кислорода в отработавших газах). Контроллер может принимать разные меры противодействия в зависимости от того, вызвано ли засорение свеч зажигания накоплением топливных присадок или накоплением сажи (фиг. 3А-3В). Пример выявления горячего засорения свеч зажигания описан со ссылками на фиг. 4. Таким образом, ранее выявление засорения свеч зажигания обеспечивает возможность принятия соответствующих мер противодействия, что позволяет уменьшить износ двигателя.
На фиг. 1 представлена двигательная система 100 транспортного средства. Транспортное средство может представлять собой дорожное транспортное средство, содержащее ведущие колеса, соприкасающиеся с поверхностью дороги. Двигательная система 100 содержит двигатель 10, содержащий несколько цилиндров. На фиг. 1 подробно представлен один из таких цилиндров или камер сгорания. Управление различными компонентами двигателя 10 может быть обеспечено контроллером 12. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40. Как показано на схеме, камера 30 сгорания сообщается со впускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148, соответственно, через впускной клапан 152 и выпускной клапан 154. Управление впускным клапаном и выпускным клапаном может быть обеспечено, соответственно, впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления приведение в действие одного или нескольких из впускного и выпускного кулачков может быть обеспечено системой обмотки и электромагнита клапана с электромеханическим управлением. Для определения положения впускного кулачка 51 может быть предусмотрен датчик 55 впускного кулачка. Для определения положения выпускного кулачка 53 может быть предусмотрен датчик 57 выпускного кулачка.
В представленной на схеме конфигурации топливный инжектор 66 расположен с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30 в соответствии с системой, известной специалистам в данной области под названием системы прямого впрыска. В альтернативных вариантах осуществления может быть предусмотрен впрыск топлива во впускной канал в соответствии с системой, известной специалистам в данной области под названием системы распределенного впрыска. Топливный инжектор 66 подает в цилиндр жидкое топливо, количество которого пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ШИВТ), поступающего от контроллера 12. Топливо поступает в топливный инжектор 66 из топливной системы (не представлена), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Управляющий ток поступает в топливный инжектор из драйвера 68, управляемого контроллером 12. Кроме того, представленный на чертеже впускной коллектор 144 соединен с необязательной электромеханической дроссельной заслонкой 62, которая изменяет положение дроссельной пластины 64 для регулирования расхода воздуха, поступающего в цилиндр 30. Такое регулирование может включать в себя регулирование расхода наддувочного воздуха, поступающего из впускной надувочной камеры 146. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления дроссельная заслонка 62 может отсутствовать, а регулирование расхода воздуха, поступающего в двигатель, может быть обеспечено единой дроссельной заслонкой 82 воздухозаборной системы (ВЗС), соединенной со впускным каналом 42 и расположенной выше по потоку от надувочной камеры 146.
В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления двигатель 10 может быть выполнен с возможностью рециркуляции отработавших газов (РОГ). В таком отработавшие газы рециркулируют через канал 135 РОГ и клапан 138 РОГ из некоторой точки выпускной системы, расположенной ниже по потоку от турбины 164, в некоторую точку воздухозаборной системы двигателя, расположенную ниже по потоку от дроссельной заслонки 82 воздухозаборной системы (ВЗС). Рециркуляция отработавших газов из выпускной системы во впускную систему может быть обеспечена при наличии перепада давления, создающего напор. Такой перепад давления может быть создан путем частичного закрытия дроссельной заслонки 82 ВЗС. Дроссельная пластина 84 регулирует давление на входе компрессора 162. Управление ВЗС может быть осуществлено электронными средствами, а положение заслонки может быть скорректировано по показаниям необязательного датчика 88 положения.
Компрессор 162 забирает воздух из впускного канала 42 для подачи в надувочную камеру 146. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления впускной канал 42 может содержать воздушную камеру (не представлена) с фильтром. Отработавшие газы вращают турбину 164, соединенную с компрессором 162 через вал 161. Приводимый в действие разрежением привод 72 перепускной заслонки обеспечивает возможность прохождения отработавших газов в обход турбины 164, что позволяет регулировать давление надува в различных условиях работы. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления для приведения в действие привода перепускной заслонки могут быть использованы давление или электронные средства. Перепускная заслонка 72 может быть закрыта (или открытие перепускной заслонки может быть уменьшено) при увеличении требуемого уровня наддува, например, в случае нажатия педали оператором. Закрытие перепускной заслонки позволяет повысить давление отработавших газов выше по потоку от турбины, что приводит к увеличению скорости вращения турбины и ее максимальной выходной мощности. Это обеспечивает возможность повышения давления наддува. Кроме того, перепускная заслонка может быть перемещена в сторону закрытого положения для поддержания требуемого давления наддува при частично открытом рециркуляционном клапане компрессора. В соответствии с другим примером осуществления перепускная заслонка 72 может быть открыта (или открытие перепускной заслонки может быть увеличено) при уменьшении требуемого уровня наддува, например, в случае отпускания педали оператором. Открытие перепускной заслонки позволяет снизить давление отработавших газов, что приводит к уменьшению скорости вращения турбины и ее мощности. Это обеспечивает возможность снижения давления наддува.
В рециркуляционном канале 159 компрессора, предусмотренном вокруг компрессора 162 для обеспечения возможности течения воздуха с выхода компрессора на вход компрессора для уменьшения давления, которое может возникнуть в компрессоре 162, может быть установлен рециркуляционный клапан 158 компрессора (РКК). В канале 146, ниже по потоку от компрессора 162, может быть установлен охладитель 157 наддувочного воздуха для охлаждения потока наддувочного заряда воздуха, подаваемого во впускной канал двигателя. В представленном примере рециркуляционный канал 159 компрессора выполнен с возможностью рециркуляции охлажденного сжатого воздуха из точки, расположенной ниже по потоку от охладителя 157 наддувочного воздуха, на вход компрессора. В соответствии с альтернативными примерами осуществления рециркуляционный канал 159 компрессора может быть выполнен с возможностью рециркуляции охлажденного сжатого воздуха из точки, расположенной ниже по потоку от компрессора, но выше по потоку от охладителя 157 наддувочного воздуха, на вход компрессора. Открытие и закрытие РКК 158 может быть произведено в соответствии с электронным сигналом, поступающим от контроллера 12. РКК 158 может быть выполнен в виде трехпозиционного клапана с полуоткрытым исходным состоянием, из которого он может быть переведен в полностью открытое состояние или в полностью закрытое состояние.
Бесконтактная система 90 зажигания обеспечивает подачу свечой 92 зажигания искры зажигания в камеру 30 сгорания по команде контроллера 12. Система 90 зажигания может представлять собой, в частности, систему зажигания с катушками индуктивности, в которой к каждой свече зажигания двигателя подсоединен катушечный трансформатор зажигания. В таком случае на искровом наконечнике свечи зажигания может возникать слой посторонних веществ, вызывающий засорение свечи зажигания. Например, на свече зажигания может возникать слой сажи, что приводит к сажевому засорению свечи зажигания. В соответствии с другим примером на свече зажигания может возникать остаточный слой топливных присадок, например, ММТ, что приводит к горячему засорению свечи зажигания. В случае засорения свечи зажигания она не может вырабатывать напряжение, необходимое для запуска сгорания в цилиндре, что приводит к случаям пропусков зажигания и даже аномального сгорания, например, детонации или преждевременного зажигания. В зависимости от природы накапливающихся веществ для восстановления работоспособности свечи зажигания может быть необходима очистка свечи зажигания (например, в случае накопления сажи) или ее замена (например, в случае накопления ММТ).
На схеме представлен первый кислородный датчик 126 отработавших газов, подсоединенный к выпускному коллектору 148 выше по потоку от каталитического конвертера 70. Также представлен второй кислородный датчик 186 отработавших газов, подсоединенный к выпускному коллектору 148 ниже по потоку от каталитического конвертера 70. Первый кислородный датчик 126 отработавших газов и второй кислородный датчик 186 отработавших газов могут представлять собой универсальные датчики содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ), нагреваемые датчики содержания кислорода в отработавших газах (НДКОГ) или двухпозиционные датчики содержания кислорода в отработавших газах (ДКОГ). УДКОГ может представлять собой линейный датчик, выходной сигнал которого представляет собой линейный ток накачки, пропорциональный воздушно-топливному отношению.
Кроме того, на схеме представлен температурный датчик 165 отработавших газов, подсоединенный к выпускному коллектору 148 выше по потоку от турбины 164. Показания температурного датчика 165 отработавших газов могут быть использованы для определения реальной температуры отработавших газов. Кроме того, контроллер 12 двигателя может быть выполнен с возможностью моделирования предполагаемой температуры отработавших газов. Например, может быть оценена фланцевая температура для определенных значений частоты вращения двигателя и нагрузки на него. Затем результаты могут быть внесены в таблицу базовых температур. Такие температуры могут быть изменены с учетом запаздывания зажигания по сравнению с ОМЗ, воздушно-топливного отношения и уровня РОГ. Модель может также предусматривать компенсацию позднего сгорания, например, в случае регулирования позднего сгорания путем изменения места и времени подачи искры в соответствии с командами контроллера двигателя. Однако если сгорание происходит позже, чем ожидается, в связи с другими факторами (например, краевым зажиганием), то реальная температура, измеренная температурным датчиком 165 отработавших газов, может быть больше предполагаемой температуры. Тот факт, что реальная температура, измеренная температурным датчиком 165 отработавших газов, больше предполагаемой температуры на величину, превышающую пороговое значение, может быть использован в качестве индикатора позднего сгорания в связи с засорением свеч зажигания, вызванным присутствием топливных присадок, например ММТ, (называемым в настоящем описании «горячим засорением»), как описано ниже со ссылками на фиг. 2. Для дальнейшего повышения достоверности вывода о том, что увеличение температуры отработавших газов есть следствие горячего засорения ММТ, могут быть дополнительно учтены другие факторы, например, адаптивная поправка на детонацию, события преждевременного зажигания, уровень задержки переключения кислородного датчика или степень деградации катализатора отработавших газов за ездовой цикл транспортного средства.
Конвертер 70 содержит катализатор отработавших газов. Например, конвертер 70 может содержать несколько блоков катализатора. В соответствии с другим примером осуществления может быть использовано несколько средств снижения токсичности отработавших газов, каждые из которых содержат по нескольку блоков. В соответствии с одним из примеров осуществления конвертер 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Хотя в проиллюстрированном примере осуществления первый кислородный датчик 126 отработавших газов установлен выше по потоку от турбины 164, следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления первый кислородный датчик 126 отработавших газов может быть установлен в выпускном коллекторе ниже по потоку от турбины 164 и выше по потоку от конвертера 70. Кроме того, первый кислородный датчик 126 отработавших газов может быть назван в настоящем описании предкаталитическим кислородным датчиком, а второй кислородный датчик 186 отработавших газов может быть назван в настоящем описании посткаталитическим кислородным датчиком.
Первый и второй кислородные датчики отработавших газов могут выдавать показания, соответствующие воздушно-топливному отношению отработавших газов. Например, второй кислородный датчик 186 отработавших газов может быть использован для контроля состояния катализатора, а первый кислородный датчик 126 отработавших газов может быть использован для управления работой двигателя. Кроме того, как первый кислородный датчик 126 отработавших газов, так и второй кислородный датчик 186 отработавших газов могут работать с некоторой частотой переключения или временем реакции, в течение которого происходит переключение датчика между режимами управления для бедного и богатого воздушно-топливного отношения (например, переключения с бедного воздушно-топливного отношения на богатое или с богатого на бедное). В соответствии с одним из примеров осуществления степень деградации кислородного датчика отработавших газов может быть определена по частоте переключения датчика, причем степень деградации возрастает с уменьшением частоты переключения. В соответствии с другим примером осуществления степень деградации кислородного датчика отработавших газов может быть определена по времени реакции датчика, причем степень деградации возрастает с уменьшением времени реакции. Например, если датчик представляет собой линейный датчик (например, УДКОГ), то степень деградации такого датчика может быть определена по частоте переключения датчика. В альтернативном случае, если датчик представляет собой нелинейный датчик (например, НДКОГ), степень деградации такого датчика может быть определена по частоте переключения датчика. В контексте нижеследующего описания способов по изобретению частота переключения и время реакции могут быть взаимозаменяемыми с точки зрения выявления засорения свеч зажигания. Однако в некоторых вариантах осуществления выбор между использованием частоты переключения и времени реакции может зависеть от применения, соответственно, нелинейного или линейного кислородного датчика отработавших газов.
Двигатель 10 может дополнительно содержать один (как представлено на схеме) или несколько датчиков 91 детонации, распределенных по корпусу двигателя (например, по блоку цилиндров). В случае использования нескольких датчиков детонации они могут быть распределены по блоку цилиндров симметрично или асимметрично. Датчик 91 детонации может представлять собой акселерометр (например, вибродатчик), датчик ионизации или внутрицилиндровый электроакустический преобразователь. В соответствии с одним из примеров осуществления контроллер 12 может быть выполнен с возможностью выявления и выделения вибраций блока цилиндров, вызванных аномальным сгоранием, например, детонацией или преждевременным зажиганием, при помощи датчика 91 детонации. Например, аномальное сгорание, интенсивность которого превышает пороговое значение, обнаруженное в более раннем промежутке углов поворота коленчатого вала, предшествующем зажиганию, может быть определено как преждевременное зажигание, а аномальное сгорание, интенсивность которого превышает пороговое значение, обнаруженное в более позднем промежутке углов поворота коленчатого вала, следующем после зажигания, может быть определено как детонация. Меры противодействия детонации и преждевременному зажиганию также могут быть разными, причем для противодействия детонации используют увеличение запаздывания зажигания, а для противодействия преждевременному зажиганию используют обогащение или обеднение смеси в цилиндре.
Кроме того, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью осуществления адаптивного управления детонацией. В частности, контроллер 12 может устанавливать запаздывание момента зажигания на некоторый угол в случае обнаружения детонации датчиком 91 детонации. Величина запаздывания зажигания при данном сочетании частоты вращения двигателя и нагрузки на него может быть определена по данным, сохраненным в таблице механической характеристики двигателя. Эта величина может быть названа адаптивной поправкой на детонацию. В следующем случае работы двигателя в той же области сочетаний частоты вращения и нагрузки во время работы двигателя может быть произведено обновление адаптивной поправки на детонацию. Может быть предусмотрен контроль адаптивной поправки на детонацию в течение определенного периода работы двигателя (например, определенного времени или числа рабочих циклов двигателя) или на протяжении определенного расстояния перемещения транспортного средства. Если уровень детонации возрастает с увеличением изменений адаптивной поправки на детонацию, может быть констатировано засорение свеч зажигания. Таким образом, контроллер может контролировать детонацию при помощи датчика 91 детонации, а также контролировать изменения адаптивной поправки на детонацию для выявления засорения свеч зажигания, как более подробно описано ниже со ссылками на фиг. 2.
Контроллер 12 на фиг. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и обычную шину данных. Представленный контроллер 12 может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых в дополнение к рассмотренным выше сигналам можно назвать: показание температуры хладагента двигателя (ТХД) отдатчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал датчика 134 положения, связанного с педалью 130 акселератора для измерения положения педали (ПП), регулируемого ногой 132 оператора транспортного средства; сигнал датчика детонации, определяющего воспламенение остаточных газов; сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 121, связанного со впускным коллектором 144; показание давления наддува от датчика 122 давления, связанного с надувочной камерой 146; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика переменного магнитного сопротивления иного типа), измеряющего положение коленчатого вала 40; показание массового расхода воздуха, поступающего в двигатель, отдатчика 120 (например, термоанемометра); и показание положения дросселя от датчика 58 положения дросселя. Также может быть предусмотрено измерение барометрического давления. В соответствии с предпочтительным аспектом настоящего изобретения датчик 118 положения двигателя вырабатывает на каждый оборот коленчатого вала заранее определенное число равномерно распределенных импульсов, по которому может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД). Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков по фиг. 1 и приводит в действие различные приводы по фиг. 1 для корректировки работы двигателя в соответствии с принятыми сигналами и инструкциями, сохраненными в памяти контроллера.
В рабочем режиме каждый из цилиндров в составе двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл: этот цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выхлопа. В общем случае на такте впуска выпускной клапан 154 закрывают, а впускной клапан 152 открывают. Воздух входит в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 144, а поршень 36 перемещают в нижнюю часть цилиндра так, чтобы увеличить внутренний объем камеры 30 сгорания. Как правило, специалисты в данной области называют положение в конце такта, в котором поршень 36 находится у нижней стенки цилиндра (например, когда внутренний объем камеры 30 сгорания максимален), нижней мертвой точкой (НМТ). На такте сжатия впускной клапан 152 и выпускной клапан 154 закрыты. Поршень 36 перемещают в направлении верхней части цилиндра так, чтобы обеспечить сжатие воздуха в камере 30 сгорания. Как правило, специалисты в данной области называют положение в конце такта, в котором поршень 36 находится максимально близко к головке цилиндра (например, когда внутренний объем камеры 30 сгорания минимален), верхней мертвой точкой (ВМТ). В рамках процесса, далее называемого в настоящем описании впрыском, в камеру сгорания вводят топливо. В рамках процесса, далее называемого в настоящем описании зажиганием, топливо воспламеняют при помощи средств зажигания, например, искровой свечи 92 зажигания, что приводит к его сгоранию. На такте расширения происходит расширение газов, вызывающее возвратное перемещение поршня 36 в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня во вращательное движение вращающегося вала. Наконец, на такте выхлопа выпускной клапан 154 открывают для выпуска продуктов сгорания воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 148, причем происходит возврат поршня в ВМТ. Следует отметить, что вышеприведенное описание представлено исключительно в качестве примера, а время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может быть изменено, например, для обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана и различных других изменений.
На фиг. 2 представлен пример способа 200 выявления горячего засорения свеч зажигания. Данный способ включает в себя выявление засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливной присадки, по превышению реальной температурой отработавших газов оценочной температуры отработавших газов. В частности, способ обеспечивает выявления событий позднего сгорания по результатам сравнения измеренной температуры отработавших газов с модельной температурой отработавших газов, а также определение потенциальной причины позднего сгорания или пропусков зажигания в зависимости от области рабочих параметров двигателя, в которой происходят такие события.
Инструкции для исполнения способа 200 и других способов, раскрытых в настоящем описании, могут быть выполнены контроллером в соответствии с инструкциями, сохраненными в памяти контроллера, с учетом сигналов, принимаемых от датчиков двигательной системы, например, датчиков, описанных выше со ссылками на фиг. 1. Контроллер может использовать приводы двигательной системы для корректировки работы двигателя в соответствии со способами, описанными ниже.
На начальном этапе 202 способа 200 производят измерение и/или оценку условий работы двигателя. В число оцениваемых условий работы двигателя могут входит частота вращения двигателя и нагрузка на него, положение педали, требуемый крутящий момент, уровень наддува, давление воздуха в коллекторе (ДВК), температура воздуха в коллекторе (ТВК), воздушно-топливное отношение (ВТО или лямбда), содержание спирта в топливе, барометрическое давление, параметры окружающей среды (например, температура, давление, влажность и т.д. окружающего воздуха), предыдущие случае преждевременного зажигания двигателя, ускорение коленчатого вала, уровень детонации, частота переключения кислородного датчика отработавших газов и т.д.
На этапе 204 данного способа производят оценку базовой температуры отработавших газов по частоте вращения двигателя и нагрузке на него. Базовая температура отработавших газов может соответствовать, например, фланцевой температуре, полученной из справочной таблицы, сохраненной в памяти контроллера. В справочной таблице может быть сохранена зависимость значений фланцевой температуры от частоты вращения двигателя и нагрузки на него. С увеличением частоты вращения двигателя или нагрузки на него базовая температура отработавших газов также может возрастать. На этапе 206 производят обновление значения базовой температуры отработавших газов с учетом одного или нескольких параметров работы двигателя, в том числе воздушно-топливного отношения (лямбды), момента зажигания и уровня РОГ. Например, базовая температура отработавших газов может возрастать с увеличением запаздывания зажигания. В соответствии с другим примером температура отработавших газов может уменьшаться с увеличением уровня РОГ. В соответствии с другим примером температура отработавших газов может уменьшаться с увеличением воздушно-топливного отношения (в результате которого получают горючую смесь, более бедную, чем стехиометрическая смесь). График 500 по фиг. 5 иллюстрирует зависимость между температурой отработавших газов и воздушно-топливным отношением горючей смеси. Как показано на этом графике, температура отработавших газов максимальна вблизи стехиометрического воздушно-топливного отношения и падает при дальнейшем обогащении смеси. При обеднении смеси температура отработавших газов возрастает при воздушно-топливном отношении, несколько обедненном по сравнению со стехиометрическим, а затем начинает падать. Степень увеличения температуры отработавших газов при корректировке запаздывания зажигания, корректировке РОГ и корректировке воздушно-топливного отношения отработавших газов может быть разной. Например, предполагаемая температура отработавших газов может быть увеличена на большую величину в результате корректировки запаздывания зажигания или корректировки воздушно-топливного отношения отработавших газов, чем в результате корректировки РОГ.
На этапе 208 данного способа производят измерение реальной температуры отработавших газов (реал_Т). Реальную температуру определяют по данным температурного датчика, подсоединенного к выпускному коллектору двигателя выше по потоку от катализатора отработавших газов. Значения реал_Т и предполаг_Т (предполагаемой температуры) сравнивают на этапе 210, причем в частности определяют, превышает ли реальная температура отработавших газов предполагаемую или модельную температуру отработавших газов. Если значение реал_Т больше значения предполаг_Т, то на этапе 211 констатируют, что произошло событие позднего сгорания, и, соответственно, устанавливают флаг позднего сгорания. Кроме того, может быть предположено наличие засорения свеч зажигания. В частности, превышение температурой отработавших газов предполагаемого уровня может быть приписано позднему сгоранию, вызванному возможным засорением свеч зажигания в результате накопления сажи или присадок. Устанавливаемый флаг может представлять собой флаг, указывающий на возможное засорение свеч зажигания, предполагаемое в соответствии с разницей между реальной температурой отработавших газов и предполагаемой температурой отработавших газов. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления такой флаг также может содержать оценку возможного уровня засорения свеч зажигания, вычисленную по отношению или разности значений реал_Т и предполаг_Т, а также по частоте случаев позднего сгорания. Например, при увеличении разности значений реал_Т и предполаг_Т и увеличении частоты случаев позднего сгорания можно предположить более высокий уровень засорения свеч зажигания. После установки флага позднего сгорания способ переходит к этапу 212.
Если значение реал_Т не превышает значения предполаг_Т, или значение реал_Т превышает значение предполаг_Т на величину, не большую пороговой, способ переходит к этапу 212, на котором устанавливают, работает ли двигатель в условиях низкой частоты вращения и/или низкой нагрузки. Например, может быть установлено, работает ли двигатель с частотой вращения, меньшей приблизительно 1500-2000 об./мин.
Сажевое засорение свеч зажигания происходит при низких температурах свеч зажигания (и следовательно, в условиях низкой частоты вращения и/или низкой нагрузки). Следовательно, если пропуски зажигания или позднее сгорание обнаруживают в этой области рабочих параметров, их причиной можно считать сажевое засорения свеч зажигания. Соответственно, в случае подтверждения работы двигателя в условиях низкой частоты вращения и/или низкой нагрузки на этапе 212 способ переходит к этапу 213, на котором производят проверку на сажевое засорение свеч зажигания в соответствии со способом, подробно описанным со ссылками на фиг. 3А.
Если двигатель не работает в условиях низкой частоты вращения и/или низкой нагрузки, способ переходит к этапу 214, на котором устанавливают, работает ли двигатель в условиях высокой частоты вращения и/или высокой нагрузки. Например, может быть установлено, работает ли двигатель с частотой вращения, превышающей 3000 об./мин. Засорение свеч зажигания топливными присадками происходит при высокой температуре свеч зажигания (и следовательно, в условиях высокой частоты вращения и/или высокой нагрузки). Следовательно, в случае обнаружения пропусков зажигания, позднего сгорания или преждевременного зажигания в данной области рабочих параметров в течение ездового цикла транспортного средства и/или обнаружения деградации частоты переключения кислородного датчика их причиной можно считать горячее засорение свеч зажигания. Соответственно, в случае подтверждения работы двигателя в условиях высокой частоты вращения и/или высокой нагрузки на этапе 214 способ переходит к этапу 216, на котором производят проверку на засорение свеч зажигания топливными присадками в соответствии со способом, подробно описанным со ссылками на фиг. 3В. На фиг. 3А представлен способ 300 выявления и устранения сажевого засорения свеч зажигания. Способ 300 может быть выполнен в рамках способа по фиг. 2 в случае работы двигателя в условиях низкой частоты вращения и/или низкой нагрузки.
На этапе 218 может быть определено, были в течение данного ездового цикла транспортного средства ли установлены какие-либо флаги пропусков зажигания или позднего сгорания. Флаг пропусков зажигания может быть установлен в случае обнаружения в цилиндрах случаев пропуска зажигания. Случай пропуска зажигания может быть обнаружен по одному или нескольким из параметров ускорения коленчатого вала, воздушно-топливного отношения, показаний кислородного датчика отработавших газов и ионизации свечи зажигания (например, тока ионизации, определенного датчиком ионизации, подсоединенным к свече зажигания). В случае обнаружения пропуска зажигания подача топлива в соответствующий цилиндр может быть прекращена. В соответствии с необязательным вариантом осуществления в течение нескольких событий сгорания может быть произведено обогащение топлива, подаваемого в цилиндр, смежный с неисправным цилиндром. Кроме того, может быть изменено значение счетчика пропусков зажигания двигателя. Например, при каждом случае пропуска зажигания контроллер может увеличивать значение счетчика пропусков зажигания для определения числа пропусков зажигания в течение некоторого периода и, таким образом, определения частоты пропусков зажигания в течение некоторого периода. В соответствии с одним из примеров осуществления такой период может представлять собой заранее определенный период работы двигателя (например, число рабочих циклов двигателя или промежуток времени) или заранее определенное расстояние перемещения транспортного средства. В случае превышения частотой пропусков зажигания пороговой частоты может быть установлен флаг пропусков зажигания.
Флаг позднего сгорания может быть установлен в случае обнаружения в цилиндрах случаев позднего сгорания. Случай позднего сгорания может быть обнаружен в цилиндре в случае превышения измеренной температурой отработавших газов модельной температуры отработавших газов. Предположение о позднем сгорании также может быть сделано на основе времени срабатывания одного или нескольких клапанов (впускного и/или выпускного) цилиндра, момента зажигания, тока ионизации свечи зажигания, ускорения коленчатого вала и давления в цилиндре. Например, позднее сгорание может быть констатировано в случае запаздывания момента воспламенения в данном цилиндре по сравнению с пороговым моментом. Такое запаздывание может включать в себя запаздывание времени срабатывания впускного и/или выпускного клапанов цилиндра по сравнению с пороговым временем сгорания и/или запаздывание момента зажигания в цилиндре по сравнению с пороговым значением момента зажигания (например, по сравнению с ОМЗ).
В случае отсутствия установленных флагов пропусков зажигания и позднего сгорания работа процедуры заканчивается. В случае наличия установленных флагов пропусков зажигания или позднего сгорания способ переходит к этапу 220, на котором контроллер может предпринять попытку очистки свечи зажигания путем сжигания накопившейся сажи. Для этого контроллер может передать сигнал управления для увеличения нагрузки на двигатель с целью повышения температуры наконечника свечи зажигания с превышением пороговой температуры на заранее определенный период (например, на заранее определенное число циклов сгорания). В соответствии с другим примером осуществления контроллер может установить опережение момента зажигания для повышения температуры свечи зажигания. Кроме того, двигатель может работать в таком режиме в течение порогового числа циклов сгорания. Таким образом, контроллер может предпринять попытку активной очистки засоренной сажей свечи зажигания путем повышения температуры этой свечи зажигания или пассивной очистки свечи зажигания при работе двигателя в течение некоторого числа циклов сгорания, причем сажевое засорение свечи может быть устранено самопроизвольно во время работы двигателя.
На этапе 222 может быть произведена проверка сброса флагов пропусков зажигания или позднего сгорания после попытки очистки свеч зажигания. Если флаги сброшены, процедура завершает работу. В случае наличия оставшихся флагов пропусков зажигания или позднего сгорания выдают код диагностики неисправности для замены свечи зажигания. Таким образом, оператора транспортного средства или техника извещают о необходимости замены данной свечи зажигания. На этапе 226 может быть произведена проверка замены свечи зажигания. Например, может быть установлено, получены ли от оператора входные данные о замене свечи зажигания. Если это не так, процедура завершает работу. Если же свеча зажигания была заменена, то способ переходит к этапу 228, на котором производят сброс кода диагностики неисправности, что означает, что сажевое засорение на данной свече зажигания отсутствует. Затем способ завершает работу.
На фиг. 3В представлен способ 350 выявления и устранения горячего (вызванного накоплением топливной присадки) засорения свечи зажигания. Способ 350 может быть выполнен в рамках способа по фиг. 2 в случае работы двигателя в условиях высокой частоты вращения и/или высокой нагрузки.
На этапе 230 данного способа проверяют, были ли в течение данного ездового цикла транспортного средства установлены один или несколько флагов, сигнализирующих о случаях пропусков зажигания, преждевременного зажигания, позднего сгорания, частоты переключения кислородного датчика отработавших газов, адаптивной поправки на детонацию или деградации катализатора отработавших газов. В частности, засорение свеч зажигания, вызванное накоплением топливной присадки, может быть констатировано по одной или нескольким из величин частоты преждевременного зажигания в двигателе, пропусков зажигания в двигателе, уровня деградации кислородного датчика отработавших газов, частоты переключения кислородного датчика отработавших газов, изменения адаптивной поправки на детонацию, уровня деградации катализатора отработавших газов и времени задержки момента воспламенения в течение ездового цикла транспортного средства.
В соответствии с одним из примеров в случае обнаружения детонации (и установления соответствующего флага) контроллер может скорректировать момент зажигания путем увеличения запаздывания зажигания, причем величину запаздывания определяют по сохраненным данным о сочетании частоты вращения двигателя и нагрузки на него, при котором была обнаружена детонация. Затем контроллер может изменить значение адаптивной поправки на детонацию и зарегистрировать такое изменение. Например, значение адаптивной поправки на детонацию может быть сохранено при каждой заправке топливного бака, причем может быть определена скорость изменения адаптивной поправки на детонацию на протяжении нескольких заправок топливом. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления может быть предусмотрен контроль адаптивной поправки на детонацию на протяжении нескольких последовательных циклов сгорания, некоторого периода работы двигателя и/или некоторого расстояния перемещения транспортного средства. Если скорость изменения адаптивной поправки на детонацию превышает пороговое значение, может быть установлен соответствующий флаг.
В соответствии с другим примером наличие пропусков зажигания в цилиндре может быть выявлено по одной или нескольким из величин ускорения коленчатого вала, воздушно-топливного отношения отработавших газов, показаний кислородного датчика отработавших газов и ионизации свечи зажигания (например, ионизационного тока, измеренного датчиком ионизации, подсоединенным к данной свече зажигания). В случае обнаружения пропусков зажигания подача топлива в данный цилиндр может быть прекращена. В соответствии с необязательным вариантом осуществления в течение нескольких событий сгорания может быть произведено обогащение топлива, подаваемого в цилиндр, смежный с неисправным цилиндром. Кроме того, может быть изменено значение счетчика пропусков зажигания двигателя. Например, при каждом случае пропуска зажигания контроллер может увеличивать значение счетчика пропусков зажигания для определения числа пропусков зажигания в течение некоторого периода и, таким образом, определения частоты пропусков зажигания в течение некоторого периода. В соответствии с одним из примеров осуществления такой период может представлять собой заранее определенный период работы двигателя (например, число рабочих циклов двигателя или промежуток времени) или заранее определенное расстояние перемещения транспортного средства. В случае превышения частотой пропусков зажигания пороговой частоты может быть установлен флаг пропусков зажигания.
В соответствии с другим примером преждевременное зажигание может быть выявлено по показаниям датчика детонации двигателя в некотором промежутке углов поворота коленчатого вала, предшествующем зажиганию в данном цилиндре. В случае обнаружения преждевременного зажигания контроллер может произвести обогащение (или обеднение) горючей смеси для соответствующего цилиндра. В соответствии с необязательным вариантом осуществления также может быть произведена коррекция впрыска топлива в один или несколько из других цилиндров. В случае обнаружения преждевременного зажигания контроллер может увеличить значение счетчика преждевременного зажигания (ПЗ) двигателя. Счетчик ПЗ может регистрировать число случаев преждевременного зажигания (или частоту преждевременного зажигания) в двигателе на протяжении некоторого периода времени или расстояния перемещения транспортного средства. Если частота случаев преждевременного зажигания (или значение счетчика) превышает пороговое значение, может быть установлен флаг преждевременного зажигания.
В соответствии с другим примером может быть произведена оценка первой частоты переключения или первого времени реакции первого кислородного датчика отработавших газов, установленного выше по потоку от катализатора отработавших газов (например, верхнего кислородного датчика 126 отработавших газов по фиг. 1, называемого в настоящем описании предкаталитическим кислородным датчиком) и второй частоты переключения или второго времени реакции второго кислородного датчика отработавших газов, установленного ниже по потоку от катализатора отработавших газов (например, нижнего кислородного датчика 186 отработавших газов по фиг. 1, называемого в настоящем описании посткаталитическим кислородным датчиком). Если частота переключения какого-либо из датчиков меньше пороговой частоты, может быть установлен флаг деградации частоты переключения кислородного датчика.
Компоненты топливной присадки (например, марганец, содержащийся в ММТ) могут покрывать свечи зажигания, образуя на керамической части свечи электропроводящий и теплоизолирующий слой. Такое образование может приводить к увеличению вероятности возникновения случаев преждевременного зажигания (ПЗ), пропусков зажигания и детонации как непосредственно, так и опосредованно, вызывая позднее сгорание. Марганец, содержащийся в ММТ, также может покрывать кислородные датчики отработавших газов и загрязнять блоки драгоценных металлов, установленные внутри каталитического конвертера отработавших газов, что приводит к деградации катализатора отработавших газов и увеличению частоты переключения кислородных датчиков отработавших газов. В случае наличия одного или нескольких установленных флагов аномального сгорания на этапе 232 контроллер может увеличить коэффициент достоверности выявления засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливных присадок. В случае отсутствия дополнительных установленных флагов пропусков зажигания, преждевременного зажигания, детонации или деградации частоты переключения увеличение коэффициента достоверности не производится, и способ завершает работу.
Определенный таким образом коэффициент достоверности может быть использован для выявления засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливных присадок. Коэффициент достоверности может быть определен по разнице между предполагаемой температурой отработавших газов и реальной температурой отработавших газов и увеличен впоследствии по мере увеличения разницы между предполагаемой температурой отработавших газов и реальной температурой отработавших газов. Кроме того, коэффициент достоверности может быть скорректирован в соответствии с одной или несколькими из величин частоты случаев преждевременного зажигания, частоты случаев пропуска зажигания, скорости деградации кислородных датчиков отработавших газов, частоты переключения кислородных датчиков отработавших газов, изменения адаптивной поправки на детонацию и скорости деградации катализатора отработавших газов на протяжении ездового цикла транспортного средства. Например, коэффициент достоверности может быть увеличен в случае увеличения частоты случаев преждевременного зажигания в двигателе и/или частоты случаев пропуска зажигания в двигателе на протяжении ездового цикла транспортного средства.
В соответствии с одним из примеров осуществления контроллер может констатировать возможное наличие засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливных присадок, в случае превышения реальной температурой отработавших газов предполагаемой температуры, а затем подтвердить наличие засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливных присадок, в случае установления одного или нескольких из флагов преждевременного зажигания, детонации, пропусков зажигания и деградации катализатора отработавших газов. Коэффициент достоверности может быть скорректирован в соответствии с числом установленных флагов, причем коэффициент достоверности увеличивают по мере увеличения числа установленных флагов. Например, в случае установления обоих флагов преждевременного зажигания и пропусков зажигания коэффициент достоверности может быть установлен большим, чем в случае установления лишь одного из флагов преждевременного зажигания и пропусков зажигания. Корреляция увеличения частоты случаев преждевременного зажигания, детонации, пропусков зажигания и/или деградации катализатора отработавших газов с превышением температурой отработавших газов предполагаемого значения (и запаздыванием фазы сгорания по сравнению с предполагаемым временем) обеспечивает возможность повышения достоверности выявления горячего засорения свеч зажигания. В соответствии с другими примерами коэффициент достоверности может быть скорректирован в зависимости от разницы между предполагаемой температурой отработавших газов и реальной температурой отработавших газов, числом случаев пропуска зажигания и частоты вращения двигателя, на которой произошел пропуск зажигания. Например, как показано на фиг. 2 и 3А-3В, горячее засорение свеч зажигания может быть констатировано (и коэффициент достоверности может быть увеличен) в случае превышения реальной температурой отработавших газов предполагаемой температуры отработавших газов при возникновении случаев пропуска зажигания в двигателе, работающем с более высокими частотой вращения и нагрузкой. Напротив, засорение свеч зажигание, вызванное накоплением сажи, может быть констатировано (и коэффициент достоверности может быть уменьшен) при возникновении случаев пропуска зажигания в двигателе, работающем с более низкими частотой вращения и нагрузкой.
На этапе 236 может быть произведена проверка превышения коэффициентом достоверности порогового значения. В случае отсутствия такого превышения процедура завершает работу. Если же на этапе 236 коэффициент достоверности превышает пороговое значение, в соответствии с данным способом констатируют засорение свеч зажигания, вызванное накоплением топливных присадок, и производят установку кода диагностики, требующего замены свечи зажигания. Таким образом, оператора транспортного средства или техника извещают о необходимости замены данной свечи зажигания. Констатация засорения свеч зажигания, вызванного накоплением топливной присадки, включает в себя констатацию того, что засорение свеч зажигания не вызвано накоплением сажи. Помимо констатации засорения свеч зажигания может быть предусмотрена идентификация свечи зажигания, подверженной горячему засорению. Идентификация засоренной свечи зажигания может быть основана на последовательности зажигания в двигателе. Например, может быть констатировано наличие засорения в цилиндре, в котором зажигание происходит непосредственно перед обнаружением превышения температурой отработавших газов предполагаемого значения. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления в дополнение к установке кода диагностики в случае выявления горячего засорения свеч зажигания контроллер может уменьшать нагрузку на двигатель и отключать подачу топлива в цилиндр или цилиндры, к которым подсоединены засоренные свечи зажигания, сохраняя момент зажигания в данном цилиндре в течение порогового периода, причем пороговый период включает в себя пороговое число циклов сгорания, отсчитываемому с момента выявления горячего засорения свечи зажигания. Ограничение нагрузки на двигатель может включать в себя уменьшение величины впускного заряда воздуха. Величина впускного заряда воздуха может быть уменьшена путем уменьшения открытия впускной дроссельной заслонки или усиления РОГ (например, путем увеличения открытия клапана РОГ). Например, контроллер может передавать электромеханическому приводу, соединенному со впускной дроссельной заслонкой, сигнал перевода дроссельной заслонки в менее открытое положение. В соответствии с другие примером контроллер может передавать электромеханическому приводу, соединенному с клапаном РОГ, сигнал перевода клапана РОГ в более открытое положение. Кроме того, в случае установления одного или нескольких флагов преждевременного зажигания, детонации, пропусков зажигания и деградации катализатора отработавших газов могут быть приняты одна или несколько мер противодействия. Например, в случае установления флага, сигнализирующего о высокой частоте случаев преждевременного зажигания в одном из цилиндров, горючая смесь, подаваемая в данный цилиндр, может быть обогащена (или обеднена) на определенный период. В соответствии с другим примером в случае обнаружения высокой частоты пропусков зажигания в одном из цилиндров подача топлива в данный цилиндр может быть прекращена. В соответствии с другим примером в случае обнаружения высокой частоты случаев детонации в одном из цилиндров может быть введено запаздывание момента зажигания.
На этапе 238 может быть произведена проверка замены свечи зажигания. Например, может быть установлено, получены ли от оператора входные данные о замене свечи зажигания. Если это не так, процедура завершает работу. Если же свеча зажигания была заменена, то способ переходит к этапу 240, на котором производят сброс кода диагностики неисправности, что означает, что сажевое засорение на данной свече зажигания отсутствует. Кроме того, может быть сброшен коэффициент достоверности. На этапе 242 данного способа устанавливают новое нормальное значение частоты переключения кислородных датчиков. Кроме того, в ответ на входные данные от оператора, контроллер также может произвести возврат в исходное состояние монитора, выполненного с возможностью подсчета изменений адаптивной поправки на детонацию, частоты случаев преждевременного зажигания в двигателе, частоты пропусков зажигания в двигателе, скорости деградации кислородных датчиков отработавших газов, изменений адаптивной поправки на детонацию и скорости деградации катализатора отработавших газов на протяжении ездового цикла транспортного средства. Возврат в исходное состояние монитора также зависит от длительности эксплуатации данной свечи зажигания в сравнении с длительностью эксплуатации одного или нескольких из других компонентов двигателя, в число которых может входить кислородный датчик отработавших газов. Затем способ завершает работу.
На фиг. 4 представлен пример временной последовательности 400 выявления и устранения горячего засорения свечи зажигания, вызванного накоплением топливной присадки (ММТ), с использованием способов, описанных выше со ссылками на фиг. 2-3 и применяемых в двигательной системе, описанной выше со ссылками на фиг. 1. Временная последовательность 400 содержит график 402 нагрузки на двигатель, график 404 запаздывания момента зажигания (относительно ОМЗ), график 406 предполагаемой температуры отработавших газов, график 408 измеренной температуры отработавших газов, график 410 состояния флага горячего засорения и график 412 подачи топлива в один конкретный цилиндр.
Между моментами t0 и t1 двигатель работает с низкой нагрузкой (график 402), по существу, в стационарном режиме. Между моментами t0 и t1 предполагаемую температуру отработавших газов оценивают по частоте вращения двигателя и нагрузке на него, а также по величине момента зажигания. Например, предполагаемая температура отработавших газов возрастает с увеличением запаздывания момента зажигания. Кроме того, между моментами t0 и t1 предполагаемая температура отработавших газов (график 406, сплошная линия) хорошо соответствует реальной температуре отработавших газов, измеренной температурным датчиком отработавших газов (график 408, штриховая линия).
В момент t1 нагрузка на двигатель может возрасти в результате нажатия на педаль или увеличения требуемого оператором крутящего момента. Кроме того, соответствующим образом возрастает подача топлива в цилиндр (график 412). Кроме того, также возрастает запаздывание момента зажигания (относительно ОМЗ). Предполагаемая температура отработавших газов возрастает соответствующим образом с учетом параметров работы двигателя, в том числе воздушно-топливного отношения, момента зажигания и РОГ. Измеренное значение реальной температуры отработавших газов также возрастает в соответствии с предполагаемой температурой отработавших газов.
В момент t2 нагрузка на двигатель по-прежнему остается высокой, а измеренное значение реальной температуры отработавших газов существенно отличается от предполагаемой температуры отработавших газов, причем реальная температура отработавших газов значительно превышает предполагаемую или оценочную температуру отработавших газов. В связи с таким расхождением устанавливают флаг горячего засорения (график 410). Этот флаг указывает на засорение, вызванное накоплением присадки, причем производят установку кода диагностики неисправности, указывающий на необходимость замены свечи зажигания. Подачу топлива в данный цилиндр прекращают, сохраняя при этом подачу топлива в остальные цилиндры (не представлены). Кроме того, в остальные цилиндры могут подавать смесь, обедненную по сравнению со стехиометрической (например, со значением лямбда, равным 1,05) во избежание выделения тепла из катализатора. Кроме того, запаздывание момента зажигания уменьшают так, что момент зажигания возвращают к значению с наименьшим опережением, выбранным из ОМЗ и граничного значения. Кроме того, уменьшают нагрузку на двигатель.
Следует понимать, что хотя в вышеприведенном примере горячее засорение свеч зажигания выявляют только по разнице между реальной температурой отработавших газов и предполагаемой температуре отработавших газов, в альтернативных примерах осуществления флаг горячего засорения может быть установлен в случае возникновения случаев пропуска зажигания, детонации или преждевременного зажигания в данном цилиндре.
Таким образом, в случае первого позднего сгорания на низкой частоте вращения двигателя при превышении температурой отработавших газов порогового значения контроллер может выявить засорение свечи зажигания, вызванное накоплением сажи. В то же время, в случае второго позднего сгорания на высокой частоте вращения двигателя при превышении температурой отработавших газов порогового значения контроллер может выявить засорение свечи зажигания, вызванное накоплением топливных присадок. Во всех вышеприведенных примерах вместе или в каждом из них по отдельности пороговое значение может быть установлено с учетом параметров работы двигателя, в том числе воздушно-топливного отношения горючей смеси, РОГ и запаздывания момента зажигания. В любых из вышеприведенных примеров пороговое значение может быть увеличено по мере увеличения запаздывания момента зажигания, уменьшения воздушно-топливного отношения горючей смеси и/или уменьшения уровня РОГ. В любых из вышеприведенных примеров второе позднее сгорание может происходить в сопровождении пропуска зажигания и/или преждевременного зажигания (например, пропуска зажигания и преждевременного зажигания), а первое позднее сгорание может происходить в сопровождении (только) пропуска зажигания (но не преждевременного зажигания). В любых из вышеприведенных примерах, дополнительно или в альтернативных вариантах, в случае первого позднего сгорания контроллер может выдавать первый код диагностики и увеличивать нагрузку на двигатель для повышения температуры свечи зажигания в рамках попытки очистки этой свечи зажигания, а в случае второго события позднего сгорания контроллер может выдавать второй, отличный от первого код диагностики и уменьшать нагрузку на двигатель для снижения вероятности случаев преждевременного зажигания в двигателе.
В соответствии с другим примером осуществления изобретения предлагается двигательная система, содержащая двигатель, содержащий цилиндр, систему зажигания, содержащую свечу зажигания, подсоединенную к цилиндру, температурный датчик, выполненный с возможностью измерения температуры отработавших газов, и контроллер, в долговременной памяти которого сохранены машиночитаемые инструкции. Контроллер может содержать код для оповещения о горячем засорении свечи зажигания в случае превышения предполагаемой температурой отработавших газов измеренной температуры отработавших газов при одновременном увеличении частоты случаев преждевременного зажигания в двигателе или частоты пропусков зажигания в двигателе на протяжении ездового цикла на величину, превышающую пороговое значение. В вышеприведенном примере предполагаемая температура отработавших газов может быть определена по одному или нескольким из следующих параметров: условия частоты вращения двигателя и нагрузки на него, уровень РОГ, момент зажигания и воздушно-топливное отношение горючей смеси. В соответствии с другим примером осуществления контроллер может дополнительно или альтернативно содержать инструкции для оповещения о горячем засорении свечи зажигания путем установки кода диагностики, отличного от кода диагностики, устанавливаемого в случае сажевого засорения свечи зажигания. В любых из вышеприведенных примеров контроллер может дополнительно или альтернативно содержать код для ограничения нагрузки на двигатель путем уменьшения величины впускного заряда воздуха путем уменьшения открытия впускной дроссельной заслонки или увеличения уровня РОГ. В любых из вышеприведенных примеров контроллер также может быть выполнен с возможностью сохранения момента зажигания при отключении подачи топлива в цилиндр, соединенный со свечой зажигания, подверженной горячему засорению, на пороговое число циклов сгорания, отсчитанное от момента выявления горячего засорения свечи зажигания.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения способ работы двигателя включает в себя: выявление засорения свечи зажигания, вызванного накоплением топливных присадок, в случае превышения реальной температурой отработавших газов предполагаемой температуры отработавших газов при превышении частотой случаев преждевременного зажигания в двигателе порогового значения и выявление засорения свечи зажигания, вызванного накоплением сажи, в случае превышения реальной температурой отработавших газов предполагаемой температуры отработавших газов без превышения частотой случаев преждевременного зажигания в двигателе порогового значения.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения способ работы двигателя включает в себя: выявление засорения свечи зажигания, вызванного накоплением топливных присадок, в случае позднего сгорания (причем реальная температура отработавших газов превышает предполагаемую температуру отработавших газов) при превышении частотой вращения двигателя и/или нагрузкой на него порогового уровня и выявление засорения свечи зажигания, вызванного накоплением сажи, в случае позднего сгорания (причем реальная температура отработавших газов превышает предполагаемую температуру отработавших газов) без превышения частотой вращения двигателя и/или нагрузкой на него порогового уровня. Способ дополнительно включает в себя выявление засорения свечи зажигания, вызванного накоплением сажи, в случае пропуска зажигания, происходящего в дополнение к позднему сгоранию, и выявление засорения свечи зажигания, вызванного накоплением топливных присадок, в случае преждевременного зажигания, происходящего в дополнение к позднему сгоранию.
Таким образом может быть обеспечена возможность точного выявления горячего засорения свеч зажигания без необходимости использования сложных и дорогостоящих технологий (например, измерения токов переключения). Кроме того, контроль нескольких параметров, изменение которых может быть связано с работоспособностью свеч зажигания, обеспечивает возможность более надежного и достоверного различения между засорением свеч зажигания, вызванным накоплением топливных присадок, и засорением свеч зажигания, вызванным накоплением сажи или поздним моментом воспламенения. Это позволяет принимать меры по уменьшению и/или устранению последствий засорения свеч зажигания в соответствии с определенным типом засорения свеч зажигания. Кроме того, оповещение о необходимости замены свеч зажигания, выдаваемое в соответствии со свидетельствами их неисправности или деградации, а не по истечении определенного периода эксплуатации транспортного средства или временного интервала, обеспечивает возможность снижения расходов на эксплуатацию транспортного средства и увеличения срока службы двигателя.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.