СИСТЕМА И СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING IGNITION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе и способу передачи искры к двигателю с искровым зажиганием. Система и способ могут быть особенно полезны для систем зажигания, которые обеспечивают искрой одну свечу зажигания посредством двух катушек зажигания.
Уровень техники
Двигателем могут управлять при высокой концентрации газов рециркуляции отработавших газов (РОГ) так, чтобы сократить выбросы двигателя и насосные потери двигателя. Однако, зажигание сильно разбавленной воздушно-топливной смеси может быть затруднено. Одним из способов увеличения вероятности зажигания разбавленной смеси является увеличение количества энергии передаваемой свече зажигания. Количество энергии, подводимое к свече зажигания, можно увеличивать посредством повышения индуктивности катушки, подводящей энергию к свече зажигания. При этом может быть по-прежнему затруднено зажигание разбавленной воздушно-топливной смеси, если энергия искры передается в течение короткого промежутка времени. С другой стороны, две катушки зажигания могут быть выполнены с возможностью подведения энергии искры к свече зажигания, тем самым повышая энергию, передаваемую свече зажигания, и продолжительность искрового разряда таким образом, чтобы можно было увеличить вероятность зажигания разбавленной воздушно-топливной смеси. Хотя две катушки зажигания могут увеличивать вероятность зажигания воздушно-топливной смеси, расходы на диагностирование деградации двух катушек зажигания с помощью аппаратных сигналов и усилителей могут быть недопустимыми. Вследствие этого, необходимо обеспечить способ диагностирования двух катушек зажигания, которые подводят энергию к единственной свече зажигания, не требуя значительного увеличения диагностической аппаратуры.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении признаются вышеупомянутые недостатки и раскрывается способ работы системы зажигания, содержащий: получение данных о двигателе посредством контроллера; оценивание наличия или отсутствия пропуска зажигания в цилиндре в течение цикла цилиндра, на основании данных о двигателе, посредством контроллера; и выявление степени деградации катушки зажигания и сжигание воздуха и топлива в цилиндре посредством контроллера, в ответ на отсутствие пропуска зажигания в цилиндре двигателя в течение цикла цилиндра.
Принимая во внимание, что цилиндр позволяет сжигать воздух и топливо даже в том случае, когда одна из двух катушек деградирована, существует возможность обнаруживать деградацию катушки зажигания без дополнительных датчиков или оборудования. Например, после выявления первого случая пропуска зажигания в цилиндре, задержка срабатывания катушки зажигания может быть увеличена, чтобы уменьшить вероятность пропуска зажигания в цилиндре, если катушки зажигания цилиндра не деградированы. В цилиндре может присутствовать достаточная энергия искры для зажигания воздушно-топливной смеси даже в том случае, когда в цилиндре высокие уровни РОГ, когда энергия искры повышается посредством увеличения времени задержки двух катушек зажигания. Таким образом, увеличение времени задержки двух катушек зажигания может обеспечить данные относительно того, деградированы или нет катушки зажигания. Если время задержки двух катушек зажигания увеличивается, а в цилиндре по-прежнему имеет место пропуск зажигания, то газы РОГ, подаваемые в цилиндр, могу быть сокращены для установления того, что в цилиндре будет сжигание (например, сгорание воздуха и топлива) при меньшем количестве газов РОГ. Если в цилиндре происходит сжигание, это указывает на то, что одна катушка зажигания работает, но вторая катушка зажигания деградирована. Если в цилиндре не происходит сжигания, это указывает на то, что обе катушки зажигания и/или их электрические схемы деградированы.
Настоящее раскрытие может обеспечить несколько преимуществ. Например, данный способ обеспечивает диагностирование работы двух катушек зажигания без дополнительного оборудования. К тому же, способ не требует отдельного контроля катушек зажигания для определения того, что одна из катушек зажигания деградирована. В дополнение к этому есть возможность диагностирования деградированной катушки зажигания за более короткий промежуток времени и/или за меньшее фактическое полное количество циклов цилиндра.
Следует понимать, что приведенное выше раскрытие изобретения приводится в упрощенном виде сформированного набора примеров, которые подробно раскрыты в осуществлении изобретения. Данный раздел не предназначен для определения ключевых или основных признаков заявленного изобретения, объем которого исключительно определяется формулой изобретения, которая следует за осуществлением изобретения. Кроме того, заявленное изобретение не ограничивается осуществлениями, которые устраняют любые недостатки, отмеченные выше или в какой-либо части этого раскрытия.
Краткое описание чертежей
Преимущества, раскрываемые в настоящем изобретении, будут представлены для лучшего понимания в ходе изучения вариантов осуществления, упоминаемых в раскрытии настоящего изобретения, отдельно или со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 - это схематический чертеж двигателя;
Фиг. 2 - это схематический чертеж системы зажигания;
На Фиг. 3 показаны графики примера последовательности диагностирования катушки зажигания; и
На Фиг. 4 показан способ оценивания деградации катушки зажигания.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к способу диагностирования наличия или отсутствия деградации катушки зажигания в системе зажигания, которая обеспечивает энергией искры одну свечу зажигания посредством двух катушек зажигания. Две катушки зажигания могут увеличивать энергию искры и продолжительность искрового разряда посредством последовательной разрядки к одиночной или единственной свече зажигания цилиндра в течение цикла цилиндра. На Фиг. 1 показан вариант осуществления двигателя и системы зажигания. На Фиг. 2 показано детальное представление системы зажигания, показанной на Фиг. 1. Пример последовательности диагностирования катушки зажигания показан на Фиг. 3. Способ диагностирования катушки зажигания показан на Фиг. 4.
Приведенный на Фиг. 1 двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на Фиг. 1, управляется при помощи электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в нем и соединенным с коленчатым валом 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выхлопным коллектором 48 посредством соответствующего впускного клапана 52 и выхлопного клапана 54. Каждый впускной и выхлопной клапан может приводиться в действие с помощью впускного кулачка 51 и выхлопного кулачка 53. Положение регулируемого впускного кулачка 51 может определяться датчиком 55 впускного кулачка. Положение регулируемого выхлопного кулачка 53 может определяться с помощью датчика 57 выхлопного кулачка.
Топливный инжектор 66 показан в положении впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, который известен специалистам в данной области как прямой впрыск. В качестве альтернативы топливо может впрыскиваться во впускное отверстие, что известно специалистам в данной области как впрыск во впускные каналы. Топливный инжектор 66 передает жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала от контроллера 12. Топливо передается топливному инжектору 66 при помощи топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). В дополнение к этому впускной коллектор 44 представлен сообщающимся с необязательной дроссельной заслонкой 62 с электроприводом, которая регулирует положение дроссельной шайбы 64 для управления воздушным потоком из отверстия 42 для впуска воздуха к впускному коллектору 44.
Отработавшие газы могут рециркулировать из выхлопного коллектора 48 к впускному коллектору 44 посредством выхлопного канала 41. РОГ клапан 117 располагают на протяжении выхлопного канала 41, чтобы управлять скоростью потока отработавших газов из выхлопного коллектора 48 к впускному коллектору 44. Положением РОГ клапана 117 управляют посредством контроллера 12. Направление потока отработавших газов указано стрелкой.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания для камеры 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на команды от контроллера 12. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выхлопным коллектором 48 выше по потоку от каталитического преобразователя 70. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик содержания кислорода в отработавших газах может заменять УДКОГ датчик 126.
В качестве одного из примеров, преобразователь 70 может включать несколько каталитических блоков. В качестве другого примера, можно использовать несколько устройств снижения токсичности, каждое из которых имеет несколько блоков. Преобразователь 70, в одном из примеров, может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как стандартный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода-вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и стандартную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим, в дополнение к остальным обозначенным ранее сигналам, различные сигналы от датчиков соединенных с двигателем 10, включающими в себя: температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с охлаждающей рубашкой 114; сигнал от датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора, для определения приложенной силы от ноги 132 водителя; давление в камере 30 сгорания посредством датчика 49 давления; измерение давления воздуха в коллекторе (ДВК) двигателя от датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 44; положение двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; измерение воздушной массы на входе в двигатель от датчика 120; и измерение положения дросселя от датчика 58. Барометрическое давление может также определяться (датчик не показан) для обработки с помощью контроллера 12. В одном из аспектов настоящего изобретения датчик 118 положения двигателя производит заранее заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, откуда можно определять частоту вращения двигателя (ЧВД).
Контроллер 12 может также проводить диагностирование и предоставлять информацию о транспортном средстве пассажирам транспортного средства при помощи дисплея 113. Дисплей 113 может быть графическим терминалом, панелью со световой индикацией или другим человеко-машинным интерфейсом.
В некоторых примерах двигатель может быть соединен с электродвигателем или системой аккумуляторных батарей в гибридном транспортном средстве. Гибридное транспортное средство может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, их вариации или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах могут использовать другие конфигурации двигателя, например, двигатель может иметь турбокомпрессор или нагнетатель.
Во время работы каждый цилиндр внутри двигателя 10 обычно подвергается четырем циклам хода: цикл включает в себя ход всасывания, ход сжатия, ход расширения и ход выхлопа. В течение хода всасывания, в общем случае, выхлопной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вводится в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 перемещается в нижнюю часть цилиндра таким образом, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, при котором поршень 36 находится близко к нижней части цилиндра и в конце данного хода (например, когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем), обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). В течение хода сжатия впускной клапан 52 и выхлопной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра таким образом, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце данного хода и ближе всего к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет наименьший объем), обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем представленном как впрыскивание, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем представленном как зажигание, введенное топливо воспламеняется при помощи известных средств зажигания, например, свечи 92 зажигания, вследствие чего происходит сгорание. В течение хода расширения расширяющиеся газы приводят поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В результате, в течение хода выхлопа, выхлопной клапан 54 открывается для подведения воздушно-топливной смеси к выхлопному коллектору 48 и поршень возвращается к ВМТ. Следует обратить внимание на то, что все вышеизложенное приводится исключительно в качестве примера и, что интервалы открытия и/или закрытия впускного и выхлопного клапанов могут отличаться, например, для обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или различных других примеров.
Теперь перейдем к приведенному на Фиг. 2 схематическому представлению примера системы зажигания. В данном примере контроллер 12 включает в себя схемы 280 предрайвера катушки зажигания, по одной для каждого модуля 89 катушки зажигания, который могут использовать для подведения электрической энергии к свече зажигания одного цилиндра. Схема 280 предрайвера катушки зажигания подводит управляющий сигнал, содержащий импульсы напряжения, к интерпретируемой логической схеме 225. В тех случаях, когда двигатель включает в себя N-цилиндров, N-схем предрайвера катушки зажигания обеспечивают управляющие сигналы для модулей 89 зажигания. В данном примере четыре модуля 89 катушки зажигания подводят управляющие сигналы посредством четырех схем 280 предрайверов катушки зажигания. Один из модулей 89 катушки зажигания показан в деталях. Интерпретируемая логическая схема 225 может входить в логический массив 211 программируемого аппаратного обеспечения или быть частью исполняемых команд, хранящихся в долговременной памяти центрального вычислительного блока 212. Интерпретируемая логическая схема 225 отслеживает длительность и уровень сигнала, обеспеченного схемой 280 предрайвера.
Например, интерпретируемая логическая схема 225 изменяет состояние сигнала, подаваемого на драйвер 202 катушки зажигания в ответ на импульс напряжения от второй команды катушки зажигания управляющего сигнала зажигания. Интерпретируемая логическая схема изменяет состояние сигнала, передаваемого к драйверу 204 катушки зажигания в ответ на импульсы напряжения первой команды катушки зажигания управляющего сигнала зажигания. Интерпретируемая логическая схема 225 может выводить отдельные сигналы драйверам 202 и 204 катушки зажигания. Сигналы, подводимые к драйверам 202 и 204 катушек зажигания с помощью интерпретируемой логической схемы 225 синхронизированы с ходами цилиндра, подводят искру посредством первой катушки 206 зажигания и второй катушки 208 зажигания. В одном из примеров, по меньшей мере одно зажигание обеспечивается в течение каждого цикла цилиндра, получающего искру от первой катушки 206 зажигания и/или второй катушки 208 зажигания. Например, зажигание может подводится один раз за цикл цилиндра в течение хода сжатия цилиндра, получающего искру. Дополнительно, в одном из примеров, первая катушка 206 зажигания имеет индуктивность, отличающуюся от индуктивности второй катушки 208 зажигания.
Драйверы 202 и 204 катушки зажигания включены в модуль 89 катушки зажигания системы зажигания, которая может располагаться выше или ниже свечи 92 зажигания. В качестве альтернативы, драйверы 202 и 204 могут быть включены в контроллер 12. Устройство 220 хранения электрической энергии является источником электрического тока для первой катушки 206 зажигания. Вторая катушка 208 зажигания выборочно снабжается электрическим током посредством второго драйвера 204 катушки зажигания. Устройство 220 хранения электрической энергии является источником электрического тока для второй катушки 208 зажигания.
Свеча 92 зажигания может снабжаться электрической энергией от первой катушки 206 зажигания и/или от второй катушки 208 зажигания. Свеча 92 зажигания включает в себя первый электрод 260 и второй электрод 262. Второй электрод 262 может находиться в непрерывной электрической связи с заземлением 240. Искра может образовываться поперек зазора 250, когда существует электрическая разница потенциалов между первым электродом 260 и вторым электродом 262. В результате этого катушки 206 и 208 зажигания передают электрическую энергию к свече 92 зажигания. Свеча 92 зажигания может инициировать сгорание в цилиндре двигателя, когда катушки 206 и 208 зажигания разряжены.
2
Система, представленная на Фиг. 1 и Фиг. 2, обеспечивающая подачу искры зажигания в двигатель, содержит: двигатель, содержащий цилиндр; систему зажигания, содержащую две катушки зажигания электрически соединенные с одной свечей зажигания, одну свечу зажигания в цилиндре; и контроллер, содержащий исполняемые команды, хранящиеся в долговременной памяти, для увеличения времени задержки двух катушек зажигания до величины, при которой напряженность магнитного поля каждой из двух катушек зажигания находится в заранее заданных пределах напряженности поля (например, в пределах 90% от насыщения катушки зажигания напряженностью поля представленного в Вб/м) насыщения катушки в ответ на первый случай пропуска зажигания в цилиндре. Система также содержит дополнительные команды для снижения рециркуляции отработавших газов, подводимых к цилиндру в ответ на второй случай пропуска зажигания в цилиндре, причем второй случай пропуска зажигания в цилиндре находится в пределах заранее заданного фактического общего количества циклов цилиндра после первого случая пропуска зажигания. Система также содержит дополнительные команды для выявления деградации катушки зажигания для данного цилиндра, и продолжения сжигания воздуха и топлива в цилиндре в ответ на отсутствие третьего случая пропуска зажигания в цилиндре, причем отсутствие третьего случая пропуска зажигания находится в пределах заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра после второго случая пропуска зажигания. Система также содержит дополнительные команды для выявления деградации катушки зажигания и прекращения сжигания воздуха и топлива в цилиндре в ответ на третий случай пропуска зажигания в цилиндре, причем третий случай пропуска зажигания находится в пределах заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра после второго случая пропуска зажигания. Система также содержит дополнительные команды для прекращения подачи топлива в цилиндр в ответ на третий случай пропуска зажигания. Система также содержит дополнительные команды для прекращения подведения энергии к двум катушкам зажигания в ответ на третий случай пропуска зажигания в цилиндре.
Теперь перейдем к приведенному на Фиг. 3 графику последовательности диагностирования катушки зажигания. Сигналы для системы, представлены на Фиг. 1 и Фиг. 2. Последовательность на Фиг. 3 представлена на основании способа, представленного на Фиг. 4. Графики синхронизированы по времени и наблюдаются в один и тот же промежуток времени. Обозначения SS, показанные на горизонтальной оси каждого участка, представляют собой разрывы по времени. Время разрыва может быть длинным или коротким. Вертикальные указатели Т0-Т11 обозначают периоды времени, представляющие особый интерес в течение этой последовательности. Все графики представлены для одного цилиндра двигателя. Первый график сверху на Фиг. 3 - это график, показывающий пропуск зажигания в цилиндре для цилиндра двигателя в сравнении с номером цикла цилиндра. На вертикальной оси отображено указание на пропуск зажигания для данного цилиндра. На горизонтальной оси отображен номер цикла цилиндра для данного цилиндра.
Указание на пропуск зажигания цилиндра (например, когда сжигание воздуха и топлива не происходит или происходит позднее частичное сжигание) показано линией на более высоком уровне вблизи стрелки вертикальной оси.
Второй график сверху на Фиг. 3 представляет собой время задержки катушки зажигания (например, промежуток времени, в течение которого заряжаются две катушки зажигания), для катушки зажигания подводится электрический заряд к свече зажигания цилиндра в сравнении с циклом цилиндра. Вертикальная ось представляет собой время задержки зажигания для катушек зажигания, подводящих электрический заряд к свече зажигания цилиндра, и время замыкания, увеличивающееся в направлении вертикальной оси. На горизонтальной оси отображен номер цикла цилиндра для данного цилиндра. Горизонтальная линия 302 представляет собой предельное время задержки катушки зажигания, за которое напряженность магнитного поля насыщает катушки зажигания. В некоторых примерах, две катушки зажигания могут иметь различную длительность времени задержки, в течение которого происходит насыщение соответствующих катушек зажигания. Другими словами, катушка зажигания обеспечивает свою полную напряженность магнитного поля, когда уровень времени задержки находится на линии 302 или выше нее.
Третий график сверху на Фиг. 3 - это график потока РОГ к цилиндру в сравнении с номером цикла цилиндра. На вертикальной оси отображается поток РОГ к цилиндру. Поток РОГ увеличивается в направлении стрелки вертикальной оси. На горизонтальной оси отображается номер цикла цилиндра.
Четвертый график сверху на Фиг. 3 представляет состояние впрыскивания топлива для цилиндра в сравнении с номером цикла цилиндра. На вертикальной оси отображается состояние впрыскивания топлива, и топливо впрыскивается, когда линия находится на верхнем уровне вблизи стрелки вертикальной оси. Топливо не подводится к цилиндру, когда линия находится вблизи горизонтальной оси. На горизонтальной оси отображается номер цикла цилиндра.
Пятый график сверху на Фиг. 3 представляет состояние деградации катушки зажигания для катушек зажигания, которые подводят энергию к свече зажигания цилиндра, в сравнении с номером цикла цилиндра. Вертикальная ось отображает состояние деградации катушки зажигания, и одна или обе катушки зажигания деградированы, когда линия находится на верхнем уровне вблизи стрелки вертикальной оси. Катушки зажигания не деградированы, когда точка пересечения расположена вблизи горизонтальной оси. На горизонтальной оси отображается номер цикла цилиндра.
В момент времени Т0 нет индикации деградации катушки зажигания, и нет индикации пропуска зажигания в цилиндре. Время задержки зажигания находится на среднем уровне, а скорость потока РОГ - на верхнем уровне. Впрыскивание топлива активно, и цилиндр используется для сгорания воздуха и топлива на каждом цикле двигателя.
В момент времени Т1 показан случай пропуска зажигания в цилиндре. Случай пропуска зажигания в цилиндре могут выявить в ответ на уменьшение приемистости двигателя, чувствительности к изменению концентрации ионов, или пониженному давлению в цилиндре. В одном из примеров представлен случай пропуска зажигания, в котором пороговый процент пропуска зажигания в цилиндре происходит в течение заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра. В другом примере представлен случай пропуска зажигания в цилиндре, в котором один или более пропусков зажигания в цилиндре двигателя происходят с меньшим заданного количеством отсутствия пропусков зажигания в цилиндре в пределах пропусков зажигания в цилиндре. Например, если заранее заданное количество отсутствия пропусков зажигания является десять, случай пропуска зажигания может включать в себя двадцать пропусков зажигания в цилиндре с десятью или меньшим количеством пропусков зажигания в пределах двадцати пропусков зажигания. Время задержки зажигания не изменяется, и поток РОГ протекает с той же скоростью, как и в момент времени Т0. Топливо впрыскивают в цилиндры двигателя, и в двигателе сжигаются воздух и топливо. Деградацию катушек зажигания не выявляют.
В момент времени Т2, время задержки зажигания увеличивается и превышает уровень 302 в ответ на выявление случая пропуска зажигания в цилиндре. Поток РОГ продолжает протекать с той же скоростью и топливо впрыскивается в цилиндр. Катушки зажигания не выявляются как деградированные. Время задержки зажигания увеличивается для подведения большей, чем необходимо, энергии к катушкам зажигания для зажигания в основном стехиометрической (например, воздушно-топливное отношение в цилиндре ±0.75 воздушно-топливного отношения стехиометрического состава воздушно-топливной смеси для цилиндра) воздушно-топливной смеси в цилиндре в текущем количестве РОГ или при текущей скорости, если катушки зажигания работают как необходимо или ожидаемо. Если одна или обе катушки зажигания деградированы, то энергии искры может быть недостаточно для зажигания воздушно-топливной смеси в цилиндре. Время задержки зажигания увеличивают на величину, требуемую для возбуждения магнитного поля катушки зажигания до диапазона пороговой напряженности поля относительно полной напряженности поля или емкости. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, воздушно-топливное отношение двигателя могут обогащать (например, при помощи воздушно-топливного отношения 1.5-2) для повышения возгораемости и сокращения воздействия РОГ в отношении возгораемости воздушно-топливной смеси в цилиндре.
В момент времени Т3 происходит второй случай пропуска зажигания в цилиндре. В этом примере происходит второй случай пропуска зажигания в цилиндре в течение следующего цикла цилиндра, но в других примерах второй случай пропуска зажигания в цилиндре может происходить после заранее заданного количества циклов цилиндра. Время задержки зажигания по-прежнему остается выше уровня, и РОГ протекает к цилиндру с той же скоростью, как и в момент времени Т1. Топливо впрыскивают в цилиндр, а деградацию катушки зажигания не подтверждают.
В момент времени Т4, снижается количество газов РОГ, подаваемых к цилиндру. Величина РОГ уменьшается для определения того, имеет ли одна из катушек зажигания достаточную емкость для зажигания воздушно-топливной смеси в цилиндре в тот момент, когда цилиндр имеет низкую величину РОГ. Путем снижения величины РОГ, могут определять, работает ли еще одна из двух катушек зажигания без необходимости отдельного управления катушек зажигания. Например, если поток РОГ к цилиндру снижают, тем самым понижая заряд цилиндра, уменьшая концентрацию воздушно-топливной смеси и повышая ее воспламеняемость, а пропуск зажигания в цилиндре происходит по-прежнему, можно определить, что обе катушки зажигания деградированы на основании случаев пропуска зажигания. Однако если в цилиндре происходит сгорание, то это указывает на то, что понижение потока РОГ к цилиндру приводит к повышению воспламеняемости воздушно-топливной смеси в достаточной мере для того, чтобы одна не изношенная катушка зажигания имела емкость для зажигания воздушно-топливной смеси цилиндра. Таким образом, можно определить, что одна катушка зажигания не деградирована. Это сопоставляется с растущим временем задержки зажигания каждой катушки для того, чтобы обеспечить достаточную энергию для зажигания воздушно-топливной смеси в цилиндре при наличии РОГ, что обеспечивает достоверные данные для выявления того, что обе катушки зажигания не деградированы, если в цилиндре происходит сгорание, но повышение времени задержки каждой катушки зажигания обеспечивает недостаточные данные для выявления, если одна катушка зажигания не изношена ввиду того, что одна катушка зажигания может работать как требуется при тех условиях, когда пропуск зажигания выявляется при скорости потока РОГ на более высоком уровне потому, что более высокий поток РОГ к цилиндру может привести к зажиганию смеси с помощью более низкой величины энергии, обеспечиваемой одной катушкой зажигания. Следовательно, возможно определить работает ли одна катушка зажигания или нет за меньшее количество циклов цилиндра с начала работы каждой катушки при общей оценке посредством отдельных команд катушки при различных циклах цилиндра. Время задержки зажигания остается на уровне, большем, чем 302. Топливо впрыскивают в цилиндр, а деградацию катушки зажигания не выявляют.
В момент времени Т5, после разрыва во времени, продолжительностью в N циклов двигателя, что позволяет уменьшить поток РОГ к цилиндру, выявляют другой случай пропуска зажигания в цилиндре. Время задержки зажигания все еще увеличено. Поток РОГ в цилиндр отключен, а поток топлива в цилиндр не отключен. Деградация катушки зажигания не выявлена.
В момент времени Т6, выявляют деградацию катушки зажигания в ответ на пропуск зажигания в цилиндре после снижения потока РОГ к цилиндру. Поток топлива к цилиндру останавливают для отключения цилиндра таким образом, чтобы прекратилось сгорание в цилиндре. Также, время задержки зажигания устанавливается на нуль таким образом, чтобы искра не подводилась к цилиндру. Поэтому цилиндр дезактивируют так, чтобы сгорание в цилиндре прекратилось. В дополнение к этому, случаи пропуска зажигания в цилиндре не выявляются. Воздушно-топливное отношение остальных цилиндров могут установить более бедным относительно стехиометрического состава после указания деградации катушки зажигания, таким образом, чтобы температура каталитического нейтрализатора не увеличивалась, пока воздух проходит через дезактивированный цилиндр.
Вследствие этого, можно определять деградацию катушки зажигания. В дополнение к этому, при наличии деградации катушки зажигания цилиндр двигателя может отключаться, чтобы облегчить условия, которые могут возникать в результате деградации катушки зажигания.
В момент времени T7 и при номере цикла цилиндра 1000, начинается вторая последовательность примера. Пропуск зажигания в цилиндре не выявляется, время задержки зажигания понижено, а скорость потока РОГ находится на среднем уровне. Впрыскивание топлива в цилиндр активно, а деградация катушки зажигания не выявляется.
В момент времени Т8 случай пропуска зажигания в цилиндре выявляют для данного цилиндра в первый раз с момента остановки двигателя. Время задержки катушки зажигания находится на среднем уровне и поток РОГ также находится на среднем уровне. Впрыскивание топлива в цилиндр активируют, и деградации катушки зажигания не выявляют.
В момент времени Т9, время задержки зажигания увеличивается до уровня выше уровня 302 в ответ на пропуск зажигания в момент времени Т8. Поток РОГ остается на том же уровне, как и в момент времени Т8, и впрыскивание топлива в цилиндр продолжается. Деградацию катушек зажигания не выявляют. Таким образом, задержку зажигания корректируют для следующего события сгорания в цикле цилиндра 1002.
В момент времени Т10, выявляют второй случай пропуска зажигания в цилиндре для данного цилиндра под номером цикла цилиндра 1002. Время задержки зажигания превышает уровень 302, а поток РОГ находится на том же уровне, что и в момент времени Т8. Впрыскивание топлива в цилиндр остается активным, а деградация катушки зажигания не выявляется.
В момент времени Т11 скорость потока РОГ к цилиндру двигателя уменьшается в ответ на второй случай пропуска зажигания в цилиндре с начала остановки двигателя. Деградацию катушки зажигания не выявляют, и впрыскивание топлива в цилиндр продолжается. Время задержки зажигания остается выше уровня 302.
В момент времени Т12, после разрыва во времени, составляющем К циклов двигателя, что позволяет уменьшить поток РОГ к цилиндру, деградацию катушки зажигания выявляют в ответ на отсутствие пропуска зажигания в цилиндре в течение К цикла цилиндра. Таким образом, происходит сгорание воздушно-топливной смеси в цилиндре на К цикле цилиндра, как и ожидается. Поток топлива к цилиндру остается активным, а поток РОГ к цилиндру останавливают в ответ на выявление деградации катушки зажигания. Время задержки катушки зажигания остается на повышенном уровне. Цилиндр продолжает работать после момента времени Т12 при сжигании воздуха и топлива таким образом, чтобы двигатель мог обеспечивать значительную мощность, если поступит команда. Можно избежать выявлений случаев пропуска зажигания в цилиндре с помощью снижения скорости РОГ в цилиндре.
Таким образом, могут определять деградацию катушки зажигания, в то время как также выявляется, что другая из двух катушек зажигания не деградирована. В связи с этим, цилиндр двигателя работает в условиях, при которых цилиндр может продолжить работать для обеспечения требуемого крутящего момента двигателя.
Теперь перейдем к показанному на Фиг. 4 способу диагностирования системы зажигания, которая обеспечивает энергию для одной единственной свечи зажигания в цилиндре посредством двух катушек зажигания. Система двигателя и система зажигания могут быть аналогичны системе двигателя и системе зажигания, показанным на Фиг. 1 и Фиг. 2. В дополнение к этому, по меньшей мере часть способа, представленного на Фиг. 4, может включать в себя исполняемые команды в системе на Фиг. 1 и Фиг. 2. Кроме того, по меньшей мере, часть способа, представленного на Фиг. 4, может выполнять действия в реальных условиях для преобразования зажигания и работы двигателя. Способ на Фиг. 4 может применяться относительно катушек зажигания для всех цилиндров двигателя. Первой катушкой зажигания может являться 206 на Фиг. 2, а второй катушкой зажигания может быть катушка 208 на Фиг. 2.
На шаге 402 способа 400 оценивают, наблюдается ли случай пропуска зажигания для цилиндра двигателя в течение заранее заданного количества циклов цилиндра. В одном из примеров случай пропуска зажигания в цилиндре двигателя может происходить на основании того, что давление в цилиндре меньше порогового давления. В другом примере случай пропуска зажигания в цилиндре двигателя может происходить на основании того, что приемистость двигателя в течение рабочего хода цилиндра меньше порогового значения или на основании обратной связи датчика ионов. Приемистость двигателя может определяться по положению коленчатого вала двигателя. Если способ 400 оценивает, что наблюдается случай пропуска зажигания, принимают положительное решение, и способ 400 переходит на шаг 404. В противном случае принимают отрицательное решение, и способ 400 переходит на шаг 420.
На шаге 420 способа 400 работают две катушки зажигания, подводящие электрическую энергию к свече зажигания цилиндра, с временем задержки, значение которого хранится в блоке памяти контроллера. Время задержки может быть заранее заданным временем, которое определяется опытным путем во время разработки двигателя. В качестве альтернативы, время задержки может являться временем, которое настраивается на основании условий работы двигателя и катушки зажигания, как раскрыто ниже. Время задержки извлекают из блока памяти, а электрический ток подводят к двум катушкам зажигания на время задержки также, пока двигатель производит обороты, и происходит сгорание воздуха и топлива. Способ 400 переходит к завершению.
На шаге 404 способа 400 увеличивают время задержки двух катушек зажигания до времени задержки, которое позволяет зарядить две катушки зажигания (например, вышеупомянутое время задержки, за которое напряженность магнитного поля катушки зажигания больше не усиливается или не повышается). Время задержки катушки зажигания увеличивают посредством повышения величины времени подведения электрического тока к катушке зажигания от напряжения аккумулятора без ограничения электрического тока аккумулятора посредством переключателя или другого устройства. Индуктивность первой катушки зажигания может отличаться от индуктивности второй катушки зажигания. Вследствие этого, время задержки первой катушки зажигания может быть выше или ниже, чем время задержки второй катушки зажигания. В качестве альтернативы, время задержки может увеличиваться до порогового времени задержки, в течение которого происходит насыщение катушки зажигания (например, восемьдесят процентов от времени задержки, при котором происходит насыщение катушки зажигания). При увеличении времени задержки, возможно различить пропуск зажигания в цилиндре, обусловленный деградацией катушки зажигания, и пропуски зажигания, обусловленные другими условиями (например, пропуск зажигания в связи с повышенным уровнем разбавления заряда цилиндра), или что система двух катушек зажигания выполнена с возможностью обеспечения воспламенения при высокой степени разбавления заряда цилиндра в сравнение с двигателем без внешней РОГ или с другими способами повышения разбавления заряда цилиндра. В частности, время задержки может увеличиваться относительно времени, за которое пропуск зажигания должен быть устранен, если присутствует деградация катушки зажигания. Иными словами, может быть увеличено время задержки для преодоления неожидаемого избыточного разбавления заряда. Время задержки может быть увеличено для следующего цикла цилиндра после цикла цилиндра, в котором был обнаружен пропуск зажигания, таким образом, чтобы наличие или отсутствие пропуска зажигания можно было обнаруживать в двух идущих друг за другом циклах цилиндра. В качестве альтернативы, время задержки катушки зажигания может быть увеличено в соответствии с пороговым процентным изменения в пропусках зажигания в цилиндре для данного цилиндра, на протяжении заранее заданного фактического полного количества случаев зажигания в цилиндре (например, количества циклов цилиндра, в которых катушки зажигания разряжены). Способ 400 переходит на шаг 406.
На шаге 406 способа 400 оценивают, происходит ли случай пропуска зажигания после увеличения времени задержки катушки зажигания в ответ на случай пропуска зажигания, определенный на шаге 402. Если способ 400 оценивает, что происходит случай пропуска зажигания в цилиндре, принимают положительное решение и способ 400 переходит на шаг 408. В противном случае, принимают отрицательное решение, и способ 400 переходит на шаг 430.
На шаге 430 способа 400 сокращается время задержки каждой из двух катушек зажигания обеспечивающих электрической энергией свечу зажигания цилиндра после повышения времени задержки на шаге 404. Время задержки каждой из двух катушек зажигания может постепенно сокращаться в пределах множества циклов цилиндра, пока не возникнет пропуск зажигания в цилиндре. Время задержки, которое не вызывало случаев пропуска зажигания в цилиндре непосредственно перед временем задержки, которое привело к случаю пропуска зажигания в цилиндре, сохраняется в блок памяти, а способ 400 переходит на шаг 432.
На шаге 432 способа 400 добавляют заранее заданную величину времени к времени задержки, заданному на шаге 430, таким образом, чтобы можно было избежать случая пропуска зажигания в связи с малым временем задержки. Например, если время задержки на шаге 430 равно 2 миллисекундам, то к 2 миллисекундам могут добавлять 50 микросекунд для получения значения времени задержки в 2,05 миллисекунд. Вследствие этого, вероятность случая пропуска зажигания может быть снижена в связи с меньшим временем задержки. Новое время задержки включает в себя заранее заданную величину времени, хранящуюся в блоке памяти для использования при работе текущей частоты вращения двигателя и текущих нагрузках. Способ 400 переходит к завершению.
На шаге 408 способа 400 работа двух катушек зажигания обеспечивает электрической энергией свечу зажигания цилиндра в период времени задержки, раскрытый на шаге 404. Время задержки остается на повышенном уровне, чтобы помочь определить, может ли присутствовать деградация катушки зажигания или схемы зажигания. Способ 400 переходит на шаг 410.
На шаге 410 способа 400 сокращают поток РОГ к цилиндру. Если РОГ вводится во впускной коллектор двигателя через клапан РОГ, поток РОГ ко всем цилиндрам двигателя может быть сокращен. В одном из примеров клапан РОГ, подводящий РОГ к впускному коллектору двигателя, закрыт, чтобы сократить РОГ к цилиндру. В дополнение к этому, в некоторых примерах момент открытия клапана для цилиндра могут регулировать для сокращения перекрытия впускного и выхлопного клапана так, чтобы сократить внутреннюю РОГ. Способ 400 переходит на шаг 412.
В некоторых примерах, воздушно-топливное отношение в цилиндре могут обогащать для увеличения вероятности зажигания воздушно-топливной смеси в цилиндре прежде или одновременно с сокращением подведения РОГ к цилиндру. Обогащение воздушно-топливной смеси может приводить к лучшим условиям для зажигания.
На шаге 412 способа 400 оценивают, возникает ли случай пропуска зажигания в цилиндре после обогащения воздушно-топливного отношения в цилиндре или после сокращения потока РОГ к цилиндру до меньшего, чем пороговое значение, после определения случая пропуска зажигания в цикле цилиндра на шаге 406, или уменьшения относительного количества пропусков зажигания в цилиндре в течение заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра. Способ 400 снова может оценивать возникновение случая пропуска зажигания в цикле цилиндра, в котором время задержки катушки зажигания увеличилось после обнаружения случая пропуска зажигания в цилиндре на шаге 402. Если способ 400 оценивает, что происходит случай пропуска зажигания в цилиндре, или не снижается ли относительное количество пропусков зажигания в пределах заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра, принимают положительное решение, и способ 400 переходит на шаг 440. В противном случае принимают отрицательное решение, и способ 400 переходит на шаг 414. Если принято положительное решение, а в цилиндре продолжаются пропуски зажигания, можно сделать вывод, что обе катушки зажигания деградированы. Кроме того, если уменьшается РОГ через клапан, подводящий РОГ к впускному коллектору двигателя, способ 400 может оценивать, происходит ли пропуск зажигания после заранее заданного количества циклов цилиндра после снижения РОГ для обеспечения возможности очистки впускного коллектора двигателя от газов РОГ до оценки наличия пропуска зажигания в цилиндре. В одном из примеров заранее задано количество циклов цилиндра зависит от фактического полного количества циклов цилиндра, необходимых для введения объема впускного коллектора в цилиндры двигателя. Если момент открытия впускного и выхлопного клапанов может регулироваться в более короткий промежуток времени, чем за цикл цилиндра, для регулирования потока РОГ к цилиндру, способ 400 может оценивать, происходит ли пропуск зажигания в цилиндре в течение следующего цикла цилиндра после предыдущего определения пропуска зажигания.
На шаге 440 способа 400 обеспечивают индикацию деградации катушки зажигания или схемы зажигания. Данная индикация может быть предоставлена водителю транспортного средства на дисплее или посредством лампы. Способ 400 переходит на шаг 442 после того, как будет осуществлена индикация деградации катушки зажигания или схемы зажигания.
На шаге 442 способа 400 сокращают или прекращают передачу РОГ к цилиндру двигателя. Поток РОГ к другим цилиндрам двигателя могут также сокращать по сравнению с количеством РОГ, подводимым к цилиндрам двигателя, когда отсутствует деградация системы зажигания. Поток РОГ могут сокращать посредством частичного или полного перекрывания клапана РОГ, который пропускает РОГ к цилиндрам двигателя. Способ 400 переходит на шаг 444.
На шаге 444 способа 400 прекращают подведение электрической энергии к двум катушкам зажигания, подводящим высокое напряжение к свече зажигания цилиндра. Поток электрического тока к двум катушкам зажигания может быть остановлен посредством отключения драйвера в системе зажигания. Способ 400 переходит на шаг 446.
На шаге 446 способа 400 срабатывают оставшиеся цилиндры двигателя с обедненной воздушно-топливной смесью. Например, если двигатель является двигателем с четырьмя цилиндрами, с цилиндрами 1-4, а схема зажигания цилиндра номер 2 деградирована, то цилиндры 1, 3 и 4 работают с обедненной воздушно-топливной смесью, в то время, как выявляется деградированная схема зажигания. При работе обедненных цилиндров двигателя, меньший объем углеводородов может быть доступен в каталитическом нейтрализаторе двигателя так, чтобы температура каталитического нейтрализатора двигателя не превышала пороговую температуру. Способ 400 переходит к завершению.
На шаге 414 способа 400 обеспечивают индикацию деградации катушки зажигания или схемы зажигания. Данная индикация может быть предоставлена водителю транспортного средства на дисплее или посредством лампы. Способ 400 переходит на шаг 416 после обеспечения индикации деградации катушки зажигания или схемы зажигания.
На шаге 416 способа 400 сокращают или прекращают передачу РОГ к цилиндру двигателя. Поток РОГ к другим цилиндрам двигателя может быть также сокращен по сравнению с величиной РОГ, подводимой к цилиндрам двигателя, когда отсутствует деградация системы зажигания. Поток РОГ может быть сокращен посредством частичного или полного перекрывания клапана РОГ, который пропускает РОГ к цилиндрам двигателя. Способ 400 переходит на шаг 418.
На шаге 418 способа 400 продолжается обеспечение электрическим током двух катушек зажигания в течение определенного на шаге 404 порогового времени задержки. Отсутствие случая пропуска зажигания в цилиндре указывает, что, по меньшей мере одна катушка или одна часть схемы зажигания работает согласно требованиям. Более длительное время задержки остается активным таким образом, чтобы в цилиндре двигателя продолжалось сгорание. В связи с этим, двигатель может выдавать большую мощность по сравнению с мощностью, которая имела бы место, если цилиндр был дезактивирован в результате прекращения сгорания в цилиндре. Тем не менее, выявляют деградацию катушки зажигания.
Таким образом, способ 400 может обеспечивать индикацию деградации катушки зажигания только лишь в трех идущих подряд пропусках зажигания в цилиндре одного и того же цилиндра. Однако деградация катушки зажигания может определяться как относительное количество пропусков зажигания при фактическом полном количестве циклов цилиндра. В дополнение к этому, катушка зажигания или электронная схема зажигания, вызывающая пропуски зажигания, могут различаться согласно отношению РОГ к количеству пропусков зажигания в цилиндре. Вследствие этого, пропуски зажигания в цилиндре можно отслеживать и компенсировать для улучшения работы двигателя.
Способ, представленный на Фиг. 4, предусматривает способ работы системы зажигания, содержащий: получение данных о двигателе контроллером; оценивание наличия или отсутствия третьего случая пропуска зажигания в цилиндре на основании данных о двигателе посредством контроллера; и выявление деградации катушки зажигания и обеспечение сгорания воздуха и топлива в цилиндре посредством контроллера в ответ на отсутствие третьего случая пропуска зажигания в цилиндре в течение заранее заданного количества циклов цилиндра. Способ дополнительно включает в себя шаг увеличения времен задержки двух катушек зажигания, обеспечивающих энергию для единственной свечи зажигания цилиндра, посредством контроллера.
В некоторых примерах способ включает в себя шаг, на котором увеличивают времена задержки в ответ на первый случай пропуска зажигания в цилиндре двигателя посредством контроллера перед оцениванием наличия или отсутствия третьего случая пропуска зажигания в цилиндре двигателя в течение заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра. Способ включает в себя шаг, на котором отсутствие третьего случая пропуска зажигания в цилиндре двигателя имеет место после выявления второго случая пропуска зажигания в цилиндре двигателя в пределах заранее заданного количества случаев зажигания в цилиндре перед заранее заданным фактическим полным количеством циклов цилиндра. Способ включает в себя шаг, на котором увеличивают времена задержки выше порогового уровня в ответ на первый пропуск зажигания в цилиндре двигателя. Способ включает в себя, что наличие или отсутствие третьего случая пропуска зажигания зависит от приемистости двигателя. Способ включает в себя, что наличие или отсутствие третьего случая пропуска зажигания зависит от давления в цилиндре.
Способ на Фиг. 4 также предусматривает способ работы системы зажигания, содержащей: получение данных о двигателе контроллером; повышение времени задержки двух катушек зажигания подводящих энергию к единственной свече зажигания цилиндра посредством контроллера в ответ на первый случай пропуска зажигания в цилиндре в течение заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра; уменьшение потока РОГ к цилиндру или обогащение воздушно-топливной смеси цилиндра, в то время как время задержки повышают посредством контроллера в ответ на второй случай пропуска зажигания в цилиндре, причем второй случай пропуска зажигания находится в пределах заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра после первого случая пропуска зажигания; и выявление деградации катушки зажигания и обеспечение сгорания воздуха и топлива в цилиндре посредством контроллера в ответ на отсутствие третьего случая пропуска зажигания в цилиндре в пределах заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра после первого случая пропуска зажигания.
В некоторых примерах, способ дополнительно содержит выявление деградации катушек зажигания и прекращение горения в цилиндре в ответ на третий случай пропуска зажигания в цилиндре в пределах заранее заданного фактического полного количества циклов цилиндра после первого случая пропуска зажигания посредством контроллера. Способ включает в себя, что прекращение сгорания в цилиндре включает в себя прекращение подачи топлива в цилиндр. Способ включает в себя, что прекращение сгорания в цилиндре включает в себя прекращение подачи энергии на две катушки зажигания. Способ дополнительно содержит работу оставшихся цилиндров двигателя с обедненной воздушно-топливной смесью в ответ на третий случай пропуска зажигания посредством контроллера. Способ дополнительно содержит работу оставшихся цилиндров двигателя с сокращением потока РОГ в ответ на третий случай пропуска зажигания посредством контроллера. Способ включает в себя шаг, на котором увеличивают время задержки до величины, при которой происходит насыщение напряженности магнитного поля катушки зажигания.
Как понятно специалистам в данной области, способы, представленные на Фиг. 4, могут представлять один или более или любое количество стратегий обработки, например, управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные, и тому подобные. В связи с этим, различные показанные шаги или функции могут выполняться в представленной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогичным образом, данный порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, раскрытых в настоящем изобретении, но он предоставляется для удобства иллюстрации и раскрытия. Раскрываемые в настоящем документе способы и последовательности могут быть реализованы с помощью исполняемых команд, хранящихся в долговременной памяти системы управления или систем, раскрытых в настоящем документе. Хотя это и не проиллюстрировано явным образом, специалисту в данной области понятно, что один или несколько проиллюстрированных шагов или функций могут многократно выполняться в зависимости от используемой конкретной применяемой стратегии.
На этом описание завершается. Изучение этого раскрытия изобретения специалистами в данной области позволяет может привести к созданию множества альтернативных вариантов и модификаций без отступления от сути и объема настоящего раскрытия. Например, преимущества настоящего раскрытия могут применяться в двигателях I3, I4, I5, V6, V8, V10, и V12, работающих на природном газе, бензине или альтернативном топливе.