СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE CONTROL METHOD (VERSIONS) AND ENGINE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам для управления двигателем транспортного средства, чтобы уменьшать события преждевременного воспламенения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы управления двигателем могут использовать запаздывание зажигания от максимального тормозного момента (maximum brake torque, МВТ) или граничные установки зажигания для обеспечения быстрого ответного уменьшения крутящего момента. Например, запаздывание зажигания может использоваться во время переключений трансмиссии, чтобы давать ощущение более плавного переключения. Вслед за переключением трансмиссии, исходные установки зажигания могут возобновляться. Однако подвергнутая запаздыванию установка зажигания может приводить к циклам позднего сгорания, при этом сгорание происходит в момент времени или в положении угла поворота коленчатого вала, более позднего, чем намечено. Позднее горение потенциально может приводить к событиям аномального сгорания, таким как пропуски зажигания или события преждевременного воспламенения. Двигатели с наддувом могут быть более восприимчивыми вследствие своей более высокой чувствительности к требованиям мощности зажигания.
Соответственно, были разработаны стратегии для снижения возникновения преждевременного воспламенения от событий позднего сгорания. Один из примерных подходов показан Возняком и другими  в US 6883497 (МПК F02D 43/00, F02P 17/12, опубл. 26.04.2005). В нем контроллер двигателя определяет, произошло ли событие пропуска зажигания цилиндра в цилиндре вследствие запаздывания зажигания в цилиндре. Если пропуски зажигания не происходят, ожидается более высокая вероятность преждевременного воспламенения и, соответственно, выполняется операция подавления, такая как отсечка топлива цилиндра.
Однако изобретатели в материалах настоящего описания идентифицировали потенциальную проблему такого подхода. Несмотря на то, что подход Возняка и других может подавлять преждевременное воспламенение в цилиндре, подвергающемся позднему сгоранию, подход может быть неспособным принимать меры в ответ на преждевременное воспламенение в других находящихся под влиянием цилиндрах. Более точно, вследствие случайности готовности сгорания, есть риск, что событие позднего сгорания в данном цилиндре может происходить даже позже, чем ожидается. Более позднее, чем ожидается, инициирование сгорания может повышать вероятность преждевременного воспламенения в данном цилиндре, а также в одном или более соседних цилиндров. Например, событие позднего сгорания в данном цилиндре может вводить высокое количество раскаленных выхлопных остаточных газов в один или более смежных цилиндров, вынуждая открываться выпускной клапан смежного цилиндра(ов). Избыточные раскаленные остаточные газы, принятые в смежных цилиндрах, могут повышать их предрасположенность к преждевременному воспламенению. В дополнение, избыточные раскаленные остаточные газы могут увеличивать величину введенного свежего заряда цилиндра  (посредством раскручивания турбины), приводя к дополнительному увеличению предрасположенности к преждевременному воспламенению. Следовательно, может происходить ухудшение работы двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены посредством способа управления двигателем, включающего в себя этап, на котором
в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся более поздней, чем пороговое значение, избирательно увеличивают мощность искрового зажигания для сгорания в первом цилиндре, при этом избирательно обогащают смесь во втором цилиндре на основании установки момента сгорания в первом цилиндре, причем второй цилиндр принимает выхлопные остаточные газы из первого цилиндра.
В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательное увеличение мощности искрового зажигания включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки искрового зажигания.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение времени выдержки основано на кратности крутящего момента требуемой установки момента сгорания относительно фактической установки момента сгорания.
В одном из вариантов предложен способ, в котором сгорание в первом цилиндре является первым событием сгорания, при этом избирательное увеличение мощности искрового зажигания включает в себя этапы, на которых избирательно увеличивают мощность  искрового зажигания для первого события сгорания в первом цилиндре и возобновляют мощность искрового зажигания для второго, последующего события сгорания в первом цилиндре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором второй цилиндр принимает выхлопные остаточные газы из первого цилиндра в период перекрытия клапанов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое значение основано на одном или более из предыстории преждевременного воспламенения первого цилиндра, предыстории преждевременного воспламенения второго цилиндра, величины рециркуляции выхлопных газов (exhaust gas recirculation, EGR) в первом цилиндре и количества выхлопных остаточных газов в первом цилиндре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором степень избирательного обогащения смеси во втором цилиндре повышают при увеличении разности установки момента сгорания в первом цилиндре и порогового значения.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ управления двигателем с наддувом, включающий в себя этапы, на которых:
при условии избыточного крутящего момента
уменьшают крутящий момент двигателя посредством запаздывания установки момента зажигания в первом цилиндре; и
регулируют энергию искрового зажигания для события сгорания в первом цилиндре на основании кратности уменьшения крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента зажигания относительно порогового значения, основанного на  предыстории преждевременного воспламенения второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы из первого цилиндра.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование включает в себя этап, на котором, при падении кратности уменьшения крутящего момента ниже порогового значения, избирательно увеличивают энергию искрового зажигания для события сгорания в цилиндре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором энергия искрового зажигания избирательно увеличивают для данного события сгорания в цилиндре, при этом энергию искрового зажигания уменьшают для последующего события сгорания в цилиндре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательное увеличение энергии искрового зажигания включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки зажигания при увеличении разности между кратностью уменьшения крутящего момента и пороговым значением.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение времени выдержки катушки зажигания включает в себя этапы, на которых инициируют зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени и заряжают катушку зажигания до более высокого пикового тока катушки.
В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое значение дополнительно основано на количестве и температуре выхлопных остаточных газов в первом цилиндре.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий множество цилиндров;
турбонагнетатель для обеспечения наддува двигателя;
катушку зажигания, подающую электрическую энергию на свечу зажигания; и
систему управления с машиночитаемыми командами для
осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания в первом цилиндре для уменьшения крутящего момента сгорания;
увеличения времени выдержки катушки зажигания при событии сгорания в первом цилиндре на основании кратности крутящего момента, достигаемой при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания, и
обогащения смеси во втором цилиндре, принимающем остаточные выхлопные газы из первого цилиндра, в ответ на кратность крутящего момента в первом цилиндре.
В одном из вариантов предложена система, в которой увеличение включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки зажигания до более длительного времени выдержки с коэффициентом, который основан на расстоянии кратности крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания от порогового значения.
В одном из вариантов предложена система, в которой увеличение времени выдержки катушки зажигания включает в себя этап, на котором инициируют зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени, чтобы разряжать катушку зажигания с подвергнутой запаздыванию установкой момента зажигания и заряжать катушку зажигания до более высокого пикового тока катушки.
В одном из вариантов предложена система, в которой пороговое значение основано по меньшей мере на предыстории преждевременного воспламенения второго цилиндра, и дополнительно на одном или более из нагрузки цилиндра первого цилиндра, количестве выхлопных остаточных газов, выработанных в первом цилиндре, уровне наддува двигателя, температуре выхлопных остаточных газов, выработанных в первом цилиндре и величине EGR в первом цилиндре.
В одном из вариантов предложена система, в которой степень обогащения при обогащении увеличивается по мере того, как возрастает расстояние между кратностью крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания и пороговым значением.
Таким образом, могут сокращаться непреднамеренные задержки сгорания.
Например, при переключении трансмиссии, возможность переходного управления кутящим моментом может даваться посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания. Если установка момента зажигания в цилиндре подвергнута запаздыванию в большей степени, чем пороговая величина, существует опасность, что установка момента сгорания в цилиндре будет еще позже, чем ожидается. Таким образом, в ответ на запаздывание зажигания, применяемое в большей степени, чем пороговая величина, время выдержки катушки зажигания цилиндра может увеличиваться, чтобы временно увеличивать мощность зажигания. Время выдержки может увеличиваться по мере того, как возрастает расстояние подвергнутой запаздыванию установки  момента зажигания от пороговой установки момента. Например, время выдержки может повышаться с коэффициентом, который основан на кратности уменьшения крутящего момента, достигаемой посредством запаздывания зажигания. Повышенная мощность зажигания может применяться для данного события сгорания в цилиндре, чтобы лучше давать событию сгорания возможность начинаться с требуемой установкой момента, и не задерживаться дополнительно. Затем, во время последующего события сгорания, при котором возобновляется установка момента зажигания с меньшим запаздыванием, время выдержки может снижаться.
Таким образом, посредством временного повышения мощности искрового зажигания в цилиндре, работающем с запаздыванием зажигания, задержки установки момента сгорания, навлеченные вследствие случайности готовности сгорания, могут уменьшаться. Посредством улучшения вероятности, что событие сгорания в цилиндре будет происходить с требуемой установкой момента, и ничуть не позже, преждевременное воспламенение в данном цилиндре, а также в цилиндре, выполненном с возможностью приема выхлопных остаточных газов от позднего сгорания в данном цилиндре, может ослабляться. В общем и целом, может уменьшаться ухудшение работы двигателя, обусловленное преждевременным воспламенением.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 показывает систему зажигания для двигателя по фиг. 1.
Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа регулирования мощности искрового зажигания в ответ на позднюю установку момента сгорания в цилиндре.
Фиг. 4 показывает примерные графики модуляции энергии искры согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам модуляции выхода энергии искры во время сгорания в цилиндре в зависимости от запаздывания установки опережения зажигания, чтобы уменьшать позднее сгорание, вызванное событиями преждевременного воспламенения в системе двигателя, такой как система двигателя по фиг. 1. Система зажигания двигателя (такая как система зажигания по фиг. 2) может подвергаться модуляции так, чтобы мощность искрового зажигания временно повышалась при событиях позднего сгорания. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью исполнения процедуры управления, такой  как процедура по фиг. 3, чтобы увеличивать время выдержки катушки искрового зажигания в цилиндре на основании кратности уменьшения крутящего момента, достигаемой при подвергнутой запаздыванию установке момента искрового зажигания. Таким образом, могут уменьшаться дополнительные непреднамеренные задержки установки момента сгорания. Примерные регулировки мощности искрового зажигания описаны со ссылкой на фиг. 4. Посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания в цилиндре, подвергающемся позднему сгоранию, позднее сгорание, вызванное событиями преждевременного воспламенения в данном цилиндре, а также соседнем цилиндре, принимающем раскаленные остаточные газы из данного цилиндра, может уменьшаться.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может содержаться в силовой установке автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, содержащей контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали. Камера 30 (то есть цилиндр) сгорания двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140 так, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут содержать устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг.1 показывает двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144 и турбиной 176 с приводом от системы выпуска, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 176 через вал 180, в которой устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как в которых двигатель 10 снабжен турбокомпрессором, турбонагнетатель, турбина 176 с приводом от системы выпуска, по выбору, может быть не включена в состав, при этом компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть обеспечен выше по потоку от компрессора 174.
x
Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. В одном из примеров, выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из всех цилиндров двигателя 10. Однако, в некоторых вариантах осуществления, как конкретизировано на фиг. 2, выхлопные газы из одного или более цилиндров могут направляться в первый выпускной канал, наряду с тем, что выхлопные газы из одного или более других (остальных) цилиндров могут направляться во второй, отличный выпускной канал, отдельные выпускные каналы затем сходятся дальше ниже по потоку на или за пределами устройства снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для обеспечения показания топливовоздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Температура выхлопных газов может оцениваться одним или более датчиками температуры (не показаны), расположенными в выпускном канале 48. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливовоздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания и т.д. Кроме того, температура выхлопных газов может вычисляться одним или более датчиком 128 выхлопных газов. Следует принимать во внимание, что температура выхлопных газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящего описания.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 30 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верней области цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 30, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может содержать один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), изменяемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), изменяемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или изменяемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может содержать впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, содержащий системы CPS и/или VCT.  Кроме того, в еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, в которых используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как, в которых двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей. Дополнительные подробности касательно системы зажигания по фиг. 1 предусмотрены на фиг. 2.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 30, содержащий одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска (в дальнейшем, также указываемого ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 30 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя со спиртосодержащим топливом вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания.
Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 посредством топливной системы 80 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и направляющую - распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Следует принимать во внимание, что в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть канальной форсункой, обеспечивающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания и т.д.
Топливные баки в топливной системе 80 могут хранить топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут содержать разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинацию и т.д. Примерные виды топлива содержат E85 (которое содержит смесь приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина), E10 (которое содержит смесь приблизительно 10% этилового спирта и 90% бензина), 100% бензина или многообразие смесей между ними. Кроме того, другие виды топлива содержат метиловый спирт, дизельное топливо, водород, биодизельное топливо и т.д.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124, AFR цилиндра с датчика 128 EGO и аномальное сгорание с датчика детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для обеспечения указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики, такие как датчики давления в цилиндре, датчики детонации и/или датчики преждевременного воспламенения, могут быть присоединены к двигателю 10 (например, корпусу двигателя), чтобы помогать в идентификации событий аномального сгорания.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для исполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Далее, со ссылкой на фиг. 2, показана примерная схема для модуляции мощности искрового зажигания во время сгорания в цилиндре. Схема по фиг. 2 может быть включена в систему по фиг. 1.
Аккумуляторная батарея подает электрическую энергию в систему 190 зажигания и контроллер 12. Контроллер 12 управляет ключом 202 для зарядки и разрядки катушки 206 зажигания. Катушка 206 зажигания содержит первичную обмотку 220 и вторичную обмотку 222. Катушка 206 зажигания заряжается, когда ключ 202 замыкается, чтобы предоставлять току возможность протекать из аккумуляторной батареи 204 в катушку 206 зажигания. Катушка 206 зажигания разряжается, когда ключ 202 размыкается после того, как ток протекал в катушку 206 зажигания.
Вторичная обмотка 222 подает энергию на свечу 92 зажигания. Свеча 92 зажигания вырабатывает искру, когда напряжение на межэлектродном зазоре 250 является достаточным, чтобы заставлять ток протекать через межэлектродный зазор 250. Свеча зажигания содержит центральный электрод 260 и боковой электрод 262. Напряжение подается на центральный электрод 260 через вторичную обмотку 222. Боковой электрод 262 электрически присоединен к заземлению 290. Измерительный резистор 210 электрически присоединен последовательно со свечой 92 зажигания через вторичную обмотку 222. Стабилитрон 208 электрически присоединен параллельно с измерительным резистором 210. Стабилитрон 208 смещается в обратном направлении, когда катушка 206 зажигания заряжается, и смещается в прямом направлении по отношению к заземлению 290 во время зажигания.
Напряжение появляется на измерительном резисторе 210, когда ток протекает в первичную обмотку и поле растет внутри катушки 206 зажигания. Напряжение на измерительном резисторе 210 может быть обеспечено на необязательный усилитель 230, который инвертирует напряжения измерительного резистора. Таким образом, считанные напряжения могут преобразовываться в положительные напряжения. Кроме того, настоящий пример показывает катушку зажигания с отрицательным запускающим импульсом. Однако, схема также применима для катушки зажигания с положительным запускающим импульсом, при этом полярность стабилитрона 208 изменяется на прямо противоположную, и считанное напряжение на измерительном резисторе 210 также инвертируется.
В системе зажигания по фиг. 2 продолжительность зарядки катушки 206 зажигания, в материалах настоящего описания также указываемая ссылкой как время выдержки катушки зажигания, может регулироваться для модуляции энергии зажигания, которая отдается. В частности, посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания, повышается пиковый ток катушки и может повышаться энергия искры, которая выводится. При регулярной работе двигателя, однако, относительно более низкая энергию искры используют, чтобы дать возможность формирования искры и инициирования сгорания. В частности, используется более короткое время выдержки зажигания, которое дает возможность достигаться более низкому пиковому току катушки и выдаваться более низкой энергии искры. Это происходит потому, что непрерывная работа системы зажигания при наивысшей мощности зажигания может преждевременно ухудшать работу системы зажигания. Более точно, вследствие большой величины мощности и тепла, вырабатываемых на свече зажигания, непрерывная работа на самой высокой мощности зажигания может приводить к преждевременной эрозии межэлектродного зазора свечи зажигания.
Изобретатели выявили, что при некоторых условиях работы, при которых установка момента зажигания подвергается запаздыванию от МВТ, установка момента сгорания может непреднамеренно дополнительно подвергаться запаздыванию от МВТ, и может происходить преждевременное воспламенение. Например, во время запросов переходного крутящего момента (например, в ответ на резкое падение требования крутящего момента) управление крутящим моментом может достигаться посредством модификации параметров двигателя от номинальных установок и осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания. Запаздывание зажигания предоставляет возможность достигаться, по существу, немедленному уменьшению крутящего момента (например, во время переключения трансмиссии). Однако, вследствие случайности готовности сгорания, фактическая установка момента сгорания может быть более поздней, чем ожидается. Более позднее, чем ожидается, событие сгорания может вырабатывать большое количество раскаленных выхлопных остаточных газов в цилиндре. Это повышает предрасположенность к пропускам зажигания и событиям преждевременного воспламенения в работающем цилиндре. В дополнение, если достаточно позднее, температура и давление выхлопных остаточных газов могут становиться значительно повышенными. Когда принимаются в соседнем цилиндре, раскаленные остаточные газы также могут повышать предрасположенность к преждевременному воспламенению принимающего цилиндра.
Каскадирование событий преждевременного воспламенения может быстро ухудшать работу двигателя. Проблема может дополнительно обостряться в двигателях с наддувом, которые более чувствительны к требованиям мощности зажигания, так как им нужны более высокие выходные мощности для достижения сгорания с более высокими давлениями в цилиндре.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания на фиг.3, посредством модулирования выхода энергии искры на основании запаздывания установки опережения зажигания от пороговой установки момента (например, от МВТ или пограничного зажигания) может обеспечиваться более высокий выход энергии искры. Более высокая выходная энергия искры, в свою очередь, дает сгоранию в цилиндре лучшую возможность происходить, по существу, как только разряжается катушка зажигания, и искра формируется на свечи зажигания. Другими словами, это предоставляет событию сгорания в цилиндре возможность происходить с намеченной установкой момента сгорания, но не позже. Выход энергии искры может модулироваться в зависимости от запаздывания установки опережения зажигания от пороговой установки момента или от МВТ. В качестве альтернативы, выход энергии зажигания может модулироваться в зависимости от кратности уменьшения крутящего момента (в материалах настоящего описания также указываемой как кратность крутящего момента), достигаемой при подвергнутой запаздыванию установке момента зажигания. Контроллер может идентифицировать, находится ли установка момента сгорания в цилиндре за пределами пороговой установки момента, вне которой возможна вероятность дополнительных задержек сгорания. Если так, контроллер может временно повышать мощность воспламенения для такого события сгорания в данном цилиндре посредством увеличения продолжительности зарядки катушки зажигания. В качестве альтернативы, контроллер может определять кратность (уменьшения) крутящего момента, достигаемую при подвергнутой запаздыванию установке опережения зажигания, и регулировать время выдержки зажигания с коэффициентом (например, суммирования или умножения), который основан на определенной кратности крутящего момента. Например, в то время как кратность крутящего момента падает ниже порогового значения (то есть в то время как достигается большая, чем пороговая величина уменьшения крутящего момента), могут увеличиваться время выдержки катушки зажигания и выход энергии искрового зажигания. Повышенная мощность зажигания уменьшает вероятность непреднамеренных задержек сгорания. В частности, временно увеличенное время выдержки катушки зажигания дает событию сгорания в цилиндре с величиной запаздывания зажигания (то есть, большей, чем пороговая величина) лучшую возможность предпочтительнее происходить ближе к моменту времени, в который разряжается катушка зажигания, чем позже. Посредством уменьшения непреднамеренных задержек установки момента сгорания могут предотвращаться события преждевременного воспламенения.
В дополнение, одно или более подавляющих преждевременное воспламенение действий могут выполняться в данном цилиндре, а также в соседнем цилиндре, принимающем раскаленные выхлопные остаточные газы из цилиндра с поздним сгоранием. Это, например, может содержать избирательное прекращение впрыска топлива в цилиндр, принимающий остаточные газы позднего сгорания. В качестве еще одного примера, впрыск топлива в цилиндр, принимающий остаточные газы позднего сгорания, может обогащаться со степенью обогащения при обогащении, основанной на запаздывании установки опережения зажигания (относительно порогового значения).
Таким образом, система двигателя по фиг. 1-2 дает возможность способа для двигателя, в котором в ответ на установку момента сгорания в цилиндре, являющуюся более поздней, чем пороговое значение (к примеру, в ответ на установку момента сгорания, подвергаемую запаздыванию сверх пороговой установки момента, или с большим, чем пороговая величина, запаздыванием зажигания), мощность искрового зажигания для сгорания в цилиндре временно и избирательно повышают. Более точно, в то время как кратность уменьшения крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке опережения зажигания падает ниже порогового значения, время выдержки катушки зажигания продлевают с коэффициентом, который основан на расстоянии кратности крутящего момента от порогового значения. Посредством регулирования мощности зажигания в работающем цилиндре, непреднамеренные задержки сгорания могут уменьшаться, тем самым снижая риск событий преждевременного воспламенения в цилиндре в работающем цилиндре. В дополнение, риск позднего сгорания, вызванного событиями преждевременного воспламенения в соседних цилиндрах, также снижается.
Далее, с обращением к фиг. 3, изображен примерный способ 300 модуляции мощности искрового зажигания во время событий позднего сгорания. Посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания, когда установка момента зажигания подвергается запаздыванию сверх порогового значения, непреднамеренные задержки могут уменьшаться, и могут предотвращаться вызванные поздним сгоранием события преждевременного воспламенения.
На этапе 302, способ включает в себя этап, на котором оценивают и/или измеряют условия работы двигателя. Таковые, например, содержат скорость вращения и нагрузку двигателя, требование крутящего момента, наддув, давление в коллекторе (MAP), температуру заряда воздуха в коллекторе (МСТ), топливовоздушное соотношение (лямбда), содержание спиртов в топливе, барометрическое давление, условия окружающей среды (например, температуру давление, влажность, и т.д., окружающей среды,) предысторию предварительного воспламенения в двигателе и т.д. На этапе 304, установки параметров двигателя регулируют на основании оцененных условий работы двигателя. Например, на основании запроса номинального крутящего момента, регулирования параметров двигателя по уровню наддува, по установке фаз распределения (впускных и/или выпускных) клапанов, установке момента искрового зажигания и т.д., устанавливают на номинальные настройки. В качестве примера, установка момента зажигания устанавливают на MBT или пограничное зажигание.
На этапе 306, определяют, требуется ли переходное управление крутящим моментом. Например, определяют, есть ли переходное состояние избыточного крутящего момента. В материалах настоящего описания определяют, произошло ли внезапное падение требования крутящего момента, и является ли имеющийся в распоряжении крутящий момент большим, чем требуемый крутящий момент. Условия переходного избыточного крутящего момента, например, могут возникать при отпускании педали акселератора или переключения трансмиссии. Во время таких условий, переходное снижение крутящего момента может предоставлять крутящему моменту возможность временно снижаться, тем самым давая ощущение более плавного переключения. В качестве дополнительных примеров, условия переходного избыточного крутящего момента могут возникать вследствие условий избыточной скорости вращения при скорости вращения холостого хода двигателя или вследствие кратковременного изменения запрошенной EGR. В альтернативных примерах, определяют, есть ли состояние переходного недостаточного крутящего момента на этапе 308. Условия переходного недостаточного крутящего момента, например, могут возникать при резком нажатии педали акселератора. Если требования переходного изменения крутящего момента нет, способ завершают.
На этапе 308, на основании необходимости переходного управления крутящим моментом, регулируют номинальные установки параметров двигателя. В качестве примера, если переходное управление крутящим моментом запрошено для обеспечения уменьшения крутящего момента в ответ на состояние переходного избыточного крутящего момента, контроллер может обеспечивать уменьшение крутящего момента, в качестве неограничивающих примеров, посредством снижения уровня наддува, регулирования установок клапана EGR (например, для увеличения EGR, выдаваемой в двигатель, при уменьшении свежего всасываемого воздуха, подаваемого в двигатель), регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов и осуществления запаздывания установки момента зажигания (от установок MBT или пограничного зажигания) и т.д. В одном из примеров, регулятор крутящего момента с обратной связью может быть выполнен с возможностью изменения установки параметров двигателя от номинальных установок в ответ на состояние избыточного крутящего момента. Номинальные установки могут временно регулироваться, чтобы обеспечивать уменьшение крутящего момента, а затем возвращаться к исходным (номинальным) установкам. Например, установка момента зажигания может временно подвергаться запаздыванию от MBT, а затем возвращаться обратно к номинальным установкам.
По существу, запаздывание зажигания от установок MBT или пограничного зажигания может преимущественно использоваться для обеспечения быстрой (по существу незамедлительной) реакции уменьшения крутящего момента. Это позволяет быстро достигать переходного управления крутящим моментом. Однако фактическая установка момента сгорания может подвергаться дополнительному запаздыванию от требуемой установки момента вследствие случайности готовности сгорания. Это, например, может содержать дополнительные (непреднамеренные) задержки установки момента сгорания, возникшие вследствие подготовки топлива, случайности в движении цилиндра и случайности фактического искрового разряда на межэлектродном зазоре. Несмотря на то, что дополнительные задержки сгорания могут допускаться при некоторых условиях работы двигателя, при других условиях, дополнительная задержка может приводить к циклам горения со значительно поздним сгоранием в двигателе, которые повышают предрасположенность к событиям преждевременного воспламенения в двигателе. Более точно, требуемое запаздывание зажигания может приводить к событию позднего сгорания, при котором сгорание в цилиндре происходит в момент времени или в положении угла поворота коленчатого вала, которые находятся позже, чем ожидалось. В некоторых конфигурациях двигателя, таких как у двигателя с наддувом, позднее сгорание может быть гораздо более поздним, чем ожидается.
Позднее сгорание в цилиндре может приводить к появлению раскаленных выхлопных остаточных газов в работающем цилиндре, а также высоких давлений в выпускном коллекторе. Если большое количество раскаленных остаточных газов создается в работающем цилиндре, остаточные газы могут приводить не только к событиям аномального сгорания (таким как пропуски зажигания и/или события преждевременного воспламенения) в данном цилиндре, но также могут приводить к событиям аномального сгорания в одном или более соседних цилиндров. Более точно, большое количество раскаленных остаточных газов может приниматься в соседнем цилиндре в период перекрытия клапанов. В качестве альтернативы, раскаленные остаточные газы могут принудительно открывать выпускной клапан соседнего цилиндра. В любом случае, раскаленные остаточные газы могут существенно повышать температуру в цилиндре, принимающем остаточные газы, и делать такой цилиндр предрасположенным к преждевременному воспламенению. Проблема может усиливаться в двигателях, выполненных с выпускными коллекторами небольшого объема (таких как используемые для уменьшения проблем запаздывания турбонагнетателя).
Соответственно, на этапе 310 определяют, есть ли событие позднего сгорания в первом цилиндре (Цилиндр_1). В частности, на основании модифицированных установках параметров двигателя, определяют, находится ли установка момента искрового зажигания для сгорания в первом цилиндре позже, чем пороговое значение (например, позже, чем пороговая установка момента). В качестве альтернативы, определяют, является ли величина запаздывания зажигания, которая должна применяться при сгорании в первом цилиндре, большей, чем пороговая величина (например, большей, чем 10 градусов запаздывания зажигания). Здесь, пороговая установка момента (или пороговая величина) может быть основана на одном или более из нагрузки цилиндра первого цилиндра, величины EGR в первом цилиндре, и количества и температуры выхлопных остаточных газов в первом цилиндре. Например, если цилиндр уже имеет некоторое количество EGR, может использоваться более низкое пороговое значение (или более ранняя пороговая установка момента, которая находится ближе к MBT) наряду с тем, что более высокое пороговое значение (или более поздняя пороговая установка момента, которая находится дальше от MBT) может применяться по мере того, как возрастает величина EGR в цилиндре. Подобным образом, если ожидаемое количество остаточных газов, которые должны создаваться в первом цилиндре при требуемой величине запаздывания зажигания, больше, пороговое значение может снижаться для уменьшения вероятности избыточных остаточных газов, подаваемых во второй (соседний) цилиндр.
В одном из примеров, для определения ожидаемого количества остаточных газов, которое должно создаваться, может требоваться измерение опоздания сгорания. Опоздание может быть основано на ожидаемом положении или установке момента события сгорания в цилиндре. Это, например, может быть основано на положении пикового давления или положении процента сожженной массовой доли. На основании отношения фактического положения сгорания к требуемому или ожидаемому положению сгорания, определяют адаптивный коэффициент выдержки, который прибавляется к или умножается на время выдержки зажигания для каждого цилиндра, который производит позднее сгорание.
Пороговое значение также может регулироваться на основании предыстории преждевременного воспламенения первого (работающего) цилиндра, а также второго (соседнего) цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы из первого цилиндра. Например, если первый работающий цилиндр имеет предрасположенность к предварительному воспламенению (например, если счет преждевременных воспламенений первого цилиндра больше, чем пороговое количество), может использоваться более низкое пороговое значение (или более ранняя пороговая установка момента, более близкая к MBT), тем самым ограничивая объем позднего горения, возможный в работающем цилиндре. В еще одном примере, если второй цилиндр имеет предрасположенность к преждевременному воспламенению (например, если счет преждевременных воспламенений второго цилиндра больше, чем пороговое количество), может использоваться более низкое пороговое значение, тем самым ограничивая количество остаточных газов позднего горения, принимаемых во втором цилиндре. Кроме того, в других примерах пороговая установка момента может иметь значение установок MBT или пограничного зажигания.
Несмотря на то, что вышеприведенный пример предлагает изучение события позднего сгорания в цилиндре на основании установки момента искрового зажигания в цилиндре относительно порогового значения, следует принимать во внимание, что в альтернативных вариантах осуществления, событие позднего сгорания в цилиндре может логически выводиться на основании одного или более из установки фаз клапанного распределения (впускных и/или выпускных клапанов), тока ионизации свечи зажигания, ускорения коленчатого вала и давления в цилиндре у цилиндра.
Если установка момента зажигания для сгорания в первом цилиндре не является более поздней, чем пороговое значение, то на этапе 312 способ включает в себя этап, на котором поддерживают более низкую мощность искрового зажигания. То есть цилиндр приводят в действие с запрошенной задержкой зажигания и посредством зарядки катушки искрового зажигания в течение более короткой продолжительности (или времени выдержки) до более низкого пикового тока катушки и с более низкой мощностью зажигания. По существу, катушка зажигания выполнена с возможностью подачи электрической энергии на свечу зажигания. Таким образом, посредством уменьшения времени выдержки катушки зажигания и пикового тока катушки, мощность искрового зажигания снижается. Воспламенение в таком случае обеспечивается с запрошенной установкой момента зажигания. Событие сгорания в цилиндре в таком случае может происходить через (более длинную) продолжительность после события зажигания.
В сравнении, если установка момента зажигания для сгорания в первом цилиндре является более поздней, чем пороговое значение, то на этапе 314 способ включает в себя этап, на котором определяют кратность крутящего момента при запрошенной установке опережения зажигания. Кратность крутящего момента отражает уменьшение крутящего момента, достигаемое при подвергнутой запаздыванию установке опережения зажигания относительно пороговой установки момента. В качестве примера, кратность крутящего момента может быть основана на расстоянии или разности установки момента зажигания сгорания в первом цилиндре и порогового значения. В одном из примеров, определяют расстояние или разность запрошенной установки момента искрового зажигания и установок МВТ или пограничного зажигания, а кратность крутящего момента определяют на основании расстояния или разности с МВТ. По существу, по мере того, как установка момента зажигания подвергается запаздыванию от МВТ, крутящий момент нелинейно уменьшается (например, в квадратической зависимости). Таким образом, в качестве неограничивающего примера кратность крутящего момента на МВТ имела бы значение 1 (то есть нет уменьшения крутящего момента), в то время как при запаздывании зажигания 12 CAD, кратность крутящего момента может иметь значение 0,9 (то есть уменьшение крутящего момента на 10%). Затем, на этапе 316 адаптивный коэффициент выдержки определяют в зависимости от определенной кратности крутящего момента. Коэффициент выдержки может быть множителем или коэффициентом суммирования, который используется для увеличения времени выдержки зажигания (например, базового времени выдержки зажигания). Например, в тех случаях, когда коэффициент является множителем, при кратностях крутящего момента в 1 (или около 1), множитель может иметь значение 1 наряду с тем, что при кратностях крутящего момента 0,7 (то есть уменьшении на 30%) множитель может иметь значение 1,3. Следует принимать во внимание, что в альтернативных вариантах осуществления адаптивный коэффициент выдержки определяют непосредственно в зависимости от разности между установкой момента зажигания и пороговым значением (например, в зависимости от расстояния от МВТ или пограничного зажигания).
Затем, на этапе 318 способ включает в себя этап, на котором избирательно увеличивают мощность искрового зажигания для сгорания в первом цилиндре. В частности, увеличение мощности искрового зажигания включает в себя этап, на котором увеличивают время выдержки катушки искрового зажигания посредством регулирования времени выдержки зажигания с адаптивным коэффициентом выдержки. Как конкретизировано выше, адаптивный коэффициент выдержки может быть множителем или коэффициентом суммирования. Таким образом, посредством регулирования времени выдержки зажигания посредством адаптивного коэффициента выдержки, увеличение мощности искрового зажигания, по существу, регулируют в зависимости от расстояния/разности установки момента зажигания и порогового значения. В частности, по мере того, как расстояние установки момента зажигания от пороговой установки момента зажигания возрастает, достигается большая величина уменьшения крутящего момента, и время выдержки зажигания увеличивается с большим адаптивным коэффициентом времени выдержки. Поскольку катушка зажигания выполнена с возможностью подачи электрической энергии на свечу зажигания, посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания, достигается более высокий пиковый ток катушки, подаваемый на свечу зажигания, и мощность искрового зажигания увеличивается.
В одном из примеров, контроллер двигателя может выдавать кратность крутящего момента в качестве входных данных в таблицу программного обеспечения и может выводиться соответствующий адаптивный коэффициент выдержки времени (множитель или коэффициент суммирования). В альтернативном примере, однако, контроллер двигателя может выдавать расстояние от пороговой установки момента в качестве входных данных в таблицу программного обеспечения, и может формироваться соответствующий адаптивный коэффициент выдержки. В одном из примеров, время выдержки может дополнительно увеличиваться (то есть, до более поздней установки момента через большую продолжительность) по мере того, как возрастает разность установки момента сгорания работающего цилиндра (первого цилиндра) и пороговой установки момента. В еще одном примере, время выдержки может дополнительно увеличиваться (то есть, до более поздней установки момента через большую продолжительность) по мере того, как возрастает разность кратности крутящего момента (достигаемой вследствие выбранной установки момента зажигания) в работающем цилиндре и пороговой кратности крутящего момента (например, от кратности крутящего момента 1). Увеличение времени выдержки может включать в себя этап, на котором инициируют зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени, так что катушка зажигания может разряжаться, и искра может вырабатываться, с запрошенной установкой опережения зажигания. Увеличение времени выдержки также может включать в себя этапы, на которых заряжают катушку зажигания до более высокого пикового тока катушки, а затем разряжают катушку с запрошенной установкой опережения зажигания от более высокого пикового тока катушки. Более высокая мощность зажигания может давать последующему событию сгорания лучшую возможность происходить без непреднамеренных задержек.
В альтернативном варианте осуществления, вместо определения, подвергнута ли установка момента зажигания запаздыванию от порогового значения на этапе 310, определяют кратность крутящего момента для каждого события сгорания в цилиндре и регулируют время выдержки зажигания на основании такой кратности крутящего момента для каждого события сгорания в цилиндре. Например, способ непрерывно выполняют в виде разомкнутого цикла, чтобы адаптивно регулировать время выдержки зажигания для каждого события сгорания в цилиндре не основании кратности крутящего момента такого события сгорания в цилиндре, которая, в свою очередь, основана на величине запаздывания зажигания, запрошенной для такого события сгорания в цилиндре. Таким образом, запрошенное запаздывание зажигания может обеспечиваться посредством зарядки катушки искрового зажигания в течение большей продолжительности (или времени выдержки), до более высокого пикового тока катушки, и с более высокой мощностью зажигания. Воспламенение в таком случае обеспечивается с запрошенной установкой момента зажигания. Событие сгорания в цилиндре в таком случае может происходить через (более короткую) продолжительность после события зажигания. Например, событие сгорания в цилиндре может происходить незамедлительно после того, как искра сформирована на свече зажигания. Таким образом, более высокая мощность зажигания дает событию сгорания в цилиндре лучшую возможностью происходить без непреднамеренных задержек с запаздыванием.
Следует принимать во внимание, что увеличенное время выдержки может применяться только для данного позднего события сгорания, и обычные (не увеличенные) времена выдержки зажигания, в частности, в тех случаях, когда сгорание в первом цилиндре является первым событием сгорания, временное увеличение мощности искрового зажигания включает в себя этап, на котором увеличивают мощность искрового зажигания для первого события сгорания в первом цилиндре и возобновление мощности искрового зажигания для второго, последующего события сгорания, в первом цилиндре. Таким образом, избирательное увеличение мощности зажигания выполняют для снижения вероятности преждевременного воспламенения и/или пропуска зажигания в первом цилиндре, а также втором цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из первого цилиндра.
В некоторых вариантах осуществления, контроллер двигателя также может предпринимать дополнительные подавляющие преждевременное воспламенение действия во втором цилиндре, чтобы дополнительно снижать вероятность преждевременного воспламенения во втором цилиндре, принимающем остаточные газы позднего сгорания. Например, контроллер двигателя может избирательно обогащать второй цилиндр на основании запрошенной установки момента искрового зажигания в первом цилиндре или кратности крутящего момента, достигаемой в первом цилиндре при запрошенной установке момента искрового зажигания. В материалах настоящего описания, степень обогащения избирательного обогащения топлива может повышаться по мере того, как возрастает разность установки опережения зажигания в первом цилиндре и порогового значения. В качестве альтернативы, степень обогащения при обогащении топлива во втором цилиндре может увеличиваться по мере того, как возрастает расстояние между кратностью крутящего момента при подвергнутой задержке установке момента зажигания и пороговой кратностью. Обогащение топлива во втором цилиндре предоставляет температуре раскаленных остаточных газов во втором цилиндре охлаждаться на месте. Посредством снижения, по меньшей мере, температуры принятых выхлопных газов может снижаться вероятность преждевременного воспламенения во втором цилиндре, вызванного раскаленными остаточными газами, принятыми в нем.
В некоторых вариантах осуществления, выполнение дополнительных подавляющих преждевременное воспламенение этапов в цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы, может быть основано на нагрузке первого работающего цилиндра. Например, на более легких нагрузках, событие позднего сгорания в первом цилиндре может не вырабатывать достаточных пульсаций выхлопных газов, чтобы оказывать воздействие на соседние цилиндры. Таким образом, при более легких или более низких нагрузках (например, нагрузках цилиндра, которые находятся ниже пороговой нагрузки) событие позднего сгорания в первом работающем цилиндре может не сопровождаться подавляющим преждевременное воспламенение регулированием топлива во втором цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из первого цилиндра. В сравнении, при более высоких нагрузках (например, нагрузке цилиндра, которая выше пороговой нагрузки), событие позднего сгорания в первом работающем цилиндре может сопровождаться подавляющим преждевременное воспламенение регулированием топлива во втором цилиндре, чтобы снижать вероятность событий преждевременного воспламенения или пропусков зажигания в цилиндре.
Подобным образом, в некоторых вариантах осуществления, увеличение времени выдержки катушки зажигания может выполняться на основании уменьшения крутящего момента (то есть, кратности крутящего момента, являющейся результатом выбранной установки момента зажигания), а также нагрузки цилиндра. Например, если установка момента зажигания подвергается запаздыванию сверх порогового значения, или кратность крутящего момента ниже, чем пороговое значение (то есть, есть значительное уменьшение крутящего момента), и нагрузка двигателя низка, событие позднего сгорания может не задерживаться слишком сильно, и может не быть достаточных вырабатываемых пульсаций выхлопных газов, чтобы оказывать влияние на работающий цилиндр, а также соседние цилиндры. Таким образом, во время этих условий, даже если крутящий момент уменьшен, а искра подвергнута запаздыванию, время выдержки катушки зажигания может не увеличиваться или может увеличиваться в меньшей степени. В еще одном примере, если установка момента зажигания подвергается запаздыванию сверх порогового значения, или кратность крутящего момента ниже, чем пороговое значение (то есть, есть значительное уменьшение крутящего момента), и нагрузка двигателя высока, событие позднего сгорания может задерживаться в большей степени, чем ожидаемая, и могут быть достаточные вырабатываемые пульсации выхлопных газов, чтобы оказывать влияние на работающий цилиндр, а также соседние цилиндры. Таким образом, во время этих условий, несмотря на то, что крутящий момент уменьшен, а искра подвергнута запаздыванию, время выдержки катушки зажигания может увеличиваться (например, увеличиваться дополнительно) с адаптивным коэффициентом времени выдержки. Дополнительно, коэффициент выдержки зажигания, используемый в условиях низкой нагрузки, может быть отличным от (например, меньшим, чем) коэффициента выдержки зажигания, используемого в условиях высокой нагрузки.
Кроме того, в дополнительных вариантах осуществления, в ответ на фактическое событие пропуска зажигания или преждевременного воспламенения в первом работающем цилиндре, работающем с подвергнутой запаздыванию установкой момента зажигания, контроллер может адаптивно обучаться и регулировать время выдержки катушки зажигания такого цилиндра во время будущего события сгорания, при котором цилиндр является работающим с задержкой зажигания. Например, в ответ на событие пропуска зажигания или преждевременное воспламенение в первом цилиндре во время работы цилиндра с подвергнутой запаздыванию установкой момента зажигания, низкой нагрузкой и более низкой мощностью искрового зажигания, контроллер может управлять первым цилиндром во время будущих событий сгорания при подвергнутой запаздыванию установке момента зажигания и низкой нагрузке с более высокой мощностью искрового зажигания (например, с более продолжительным временем выдержки катушки зажигания). Подобным образом, в ответ на фактическое событие пропуска зажигания или преждевременного воспламенения во втором работающем цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, контроллер может адаптивно обучаться и регулировать впрыск топлива и время выдержки катушки зажигания второго цилиндра во время будущих событий сгорания.
Несмотря на то, что вышеприведенный пример иллюстрирует увеличение мощности искрового зажигания посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания, следует принимать во  внимание, что в альтернативных примерах, мощность искрового зажигания также может быть увеличена посредством увеличения числа раз, которое заряжают и разряжают катушку зажигания в течение одиночного события воспламенения. То есть может выполняться операция многоискрового воспламенения, при которой катушка зажигания выбивает искру много раз (например, 5 раз) в плотной последовательности на протяжении одного и того же события зажигания.
Несмотря на то, что способ по фиг. 3 показывает регулирование мощности искрового зажигания в ответ на подвергнутую запаздыванию установку момента зажигания, идентифицированную во время условий переходного управления крутящим моментом, следует принимать во внимание, что в альтернативных вариантах осуществления установка момента сгорания или установка момента зажигания могут дополнительно быть подвергнуты мониторингу при условиях высокого массового расхода воздуха. По существу, во время условий высокого массового расхода воздуха, объем выпускного коллектора также может оказывать влияние на вероятность вызванных поздним сгоранием событий преждевременного воспламенения. В частности, в двигателе, выполненном с меньшими выпускными коллекторами (например, для уменьшения запаздывания турбонагнетателя), во время условий высокого массового расхода воздуха, непреднамеренные задержки установки момента зажигания могут быть вероятны, а предрасположенность к преждевременному воспламенению может быть более высокой. Соответственно, во время таких условий высокого массового расхода воздуха, пороговое значение, относительно которого оценивается установка момента сгорания, может быть снижено (то есть, пороговая установка момента может подвергаться опережению по направлению к MBT), а время выдержки катушки зажигания может дополнительно увеличиваться (например, регулироваться в зависимости с большим множителем или коэффициентом суммирования). В качестве примера, коэффициент времени выдержки зажигания (коэффициент суммирования или множитель) определяют с использованием 3-мерной справочной таблицы, в которой он хранится в зависимости от соотношений нагрузки и крутящего момента, и калибруют таким образом, чтобы дополнительные коэффициенты/множители выдержки использовались бы в условиях высокой нагрузки.
В одном из примеров, при условии избыточного крутящего момента, контроллер двигателя может снижать крутящий момент сгорания двигателя посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания. Контроллер затем может регулировать установку момента искрового зажигания для события сгорания в цилиндре на основании подвергнутой запаздыванию установки момента зажигания относительно пороговой установки момента. Таким образом, если подвергнутая запаздыванию установка момента зажигания находится за пределами пороговой установки момента, или кратность крутящего момента при подвергнутой запаздыванию установке момента зажигания ниже пороговой кратности, контроллер может избирательно повышать энергию зажигания для (данного) события сгорания в цилиндре. Энергия искрового зажигания может избирательно повышаться для данного события сгорания в цилиндре и уменьшаться для последующего события сгорания в цилиндре. Контроллер может увеличивать время выдержки катушки зажигания по мере того, как возрастает разность между подвергнутой опережению установкой момента зажигания и пороговой установкой момента, или в зависимости от кратности крутящего момента, являющейся результатом примененного запаздывания зажигания. Например, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 4, контроллер может инициировать зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени так, чтобы формирование искры (и сгорание в цилиндре) могло происходить с запрошенной подвергнутой запаздыванию установкой момента зажигания (и не позже).
Далее, с обращением к фиг. 4, многомерная регулировочная характеристика 400 показывает примерные события сгорания, в которых время выдержки катушки зажигания модулируется в ответ на установку момента сгорания, являющуюся более поздней, чем пороговая установка момента. В изображенном примере, двигатель использует, по меньшей мере, некоторое запаздывание установки момента зажигания, чтобы принимать меры в ответ на состояние переходного избыточного крутящего момента. При событии позднего сгорания в цилиндре, при котором установка опережения зажигания является более поздней, чем пороговое значение, время выдержки зажигания в цилиндре увеличивается, чтобы принимать меры в ответ на потенциальные события преждевременного воспламенения в цилиндре, происходящие от дополнительных непреднамеренных задержек зажигания. Последовательность событий, изображенная в примере по фиг. 4, происходит в такте сжатия работающего цилиндра. Сигналы по фиг. 4 могут быть обеспечены посредством способа по фиг. 3 в системе по фиг. 1 и 2. Вертикальные метки t1-t3 представляют интересующие моменты времени между тремя графиками. События между тремя графиками, которые выровнены с вертикальными метками, происходят, по существу, в один и тот же момент времени.
Многомерная регулировочная характеристика 400 изображает сигнал управления катушкой зажигания на графиках 401 и 402. Ток втекает в катушку зажигания из аккумуляторной батареи или генератора переменного тока при сигнале на верхнем уровне. Ток не вытекает из аккумуляторной батареи или генератора переменного тока в катушку зажигания при сигнале на нижнем уровне. Многомерная регулировочная характеристика 400 дополнительно изображает электрический ток в первичной обмотке катушки зажигания на графиках 403 и 404. Горизонтальная линия представляет уровень нулевого электрического тока. Величина тока возрастает в направлении стрелки оси Y.
До t1, сигнал управления катушкой (графики 401-402), а также ток катушки зажигания (графики 403-404) являются статическими. Сигнал управления катушкой находится на нижнем уровне, указывая, что электрический ток в первичной обмотке катушки зажигания подавляется, как указано током катушки зажигания, показанным, по существу, нулевым.
Первое событие сгорания в цилиндре показано на графиках 401 и 403 (пунктирные линии), на которых установка опережения зажигания (не показана) учитывает вторую величину запаздывания зажигания. В одном из примеров, первая величина запаздывания зажигания может запрашиваться до t2 вследствие внезапного падения требования крутящего момента (например, вследствие переключения трансмиссии, состояния избыточной скорости вращения при скорости вращения холостого хода двигателя, кратковременного изменения запрашиваемой EGR, отпускания педали, и т.д.), приводящего к состоянию избыточного крутящего момента. В этом состоянии, искра может подвергаться запаздыванию от MBT (или пограничного зажигания), чтобы предоставлять вырабатываемому крутящему моменту возможность быстро снижаться, чтобы удовлетворять уменьшенному требованию крутящего момента. В частности, при первом событии сгорания в цилиндре, первая величина запаздывания зажигания может быть первой меньшей величиной запаздывания зажигания (например, меньшей, чем пороговая величина запаздывания зажигания), которая осуществляет запаздывание установки момента сгорания в пределах пороговой установки момента. Следовательно, при первом событии сгорания, меньшая величина снижения крутящего момента может достигаться с относительно более высокой кратностью крутящего момента. В ответ на позднюю установку момента сгорания, находящуюся в пределах пороговой установки момента (или первую величину запаздывания зажигания меньше, чем пороговая величина), сигнал управления катушкой устанавливается в t1, как указано сигналом управления катушкой, переходящим на верхний уровень на графике 401. Ток начинает втекать в первичную обмотку катушки зажигания, как указано на графике 403.
Сигнал управления катушкой устанавливается на первую продолжительность d1, между t2 и t3. То есть в t3, сигнал управления катушкой переходит обратно на нижний уровень, указывая, что электрический ток в первичную обмотку прекращается. Ток катушки зажигания (график 403) также переходит обратно, по существу, на нулевой уровень после увеличения до первого пикового тока 405 катушки. Продолжительность между моментом t2 и t3 времени является временем d1 выдержки или временем для зарядки катушки зажигания. Время выдержки может измеряться от момента времени, когда установлен сигнал управления катушкой, и ток начинает протекать на первичной стороне катушки зажигания до момента времени, когда сигнал управления катушкой не установлен и когда электрический ток в первичной обмотке прекращается. Искра происходит в t3. В частности, в t3, электрический ток через первичную обмотку прекращается, и катушка зажигания вырабатывает искру на электродах свечи зажигания.
Второе событие сгорания в цилиндре показано на графиках 402 и 404 (сплошные линии), на которых установка опережения зажигания (не показана) учитывает первую величину запаздывания зажигания. В материалах настоящего описания, вторая величина запаздывания зажигания больше, чем первая величина запаздывания зажигания, запрашиваемая при первом событии сгорания в цилиндре. В одном из примеров, вторая величина запаздывания зажигания может запрашиваться до t1 вследствие внезапного падения требования крутящего момента (например, вследствие переключения трансмиссии, состояния избыточной скорости вращения при скорости вращения холостого хода двигателя, кратковременного изменения запрашиваемой EGR, отпускания педали, и т.д.), приводящего к состоянию избыточного крутящего момента. В этом состоянии, искра может подвергаться запаздыванию от MBT (или пограничного зажигания), чтобы предоставлять вырабатываемому крутящему моменту возможность быстро снижаться, чтобы удовлетворять уменьшенному требованию крутящего момента. В частности, при втором событии сгорания в цилиндре, первая величина запаздывания зажигания может быть второй, большей величиной запаздывания зажигания (например, большей, чем пороговая величина запаздывания зажигания), которая осуществляет запаздывание установки момента сгорания за пределами пороговой установки момента. Следовательно, при втором событии сгорания, большая величина снижения крутящего момента может достигаться с относительно более низкой кратностью крутящего момента. В ответ на позднюю установку момента сгорания, находящуюся за пределами пороговой установки момента (или вторую величину запаздывания зажигания больше, чем пороговая величина), сигнал управления катушкой устанавливается в более ранний момент t1 времени, как указано сигналом управления катушкой, переходящим на верхний уровень на графике 402. Ток начинает втекать в первичную обмотку катушки зажигания, как указано на графике 404.
Сигнал управления катушкой устанавливается на вторую продолжительность d2, между t1 и t3. Время между моментом t1 и t3 времени является временем d2 выдержки или временем для зарядки катушки зажигания. Время выдержки может измеряться от момента времени, когда установлен сигнал управления катушкой, и ток начинает протекать на первичной стороне катушки зажигания, до момента времени, когда сигнал управления катушкой не установлен и когда электрический ток в первичной обмотке прекращается. Искра происходит в t3. В частности, в t3, электрический ток через первичную обмотку прекращается, и катушка зажигания вырабатывает искру на электродах свечи зажигания. В изображенном примере, второе время d2 выдержки продлевается от первого времени d1 выдержки в ответ на установку момента сгорания, являющуюся подвергнутой запаздыванию за пределами пороговой установки момента. В t3 сигнал управления катушкой переходит обратно на нижний уровень, указывая, что электрический ток в первичную обмотку прекращается. Ток катушки зажигания (график 404) также переходит обратно по существу на нулевой уровень после увеличения до второго пикового тока 406 катушки. В материалах настоящего описания, вследствие более длительного времени выдержки катушки зажигания второго события сгорания в цилиндре (d2 больше, чем d1), более высокий пиковый ток 406 катушки достигается по сравнению с более низким пиковым током 405 катушки первого события сгорания в цилиндре.
Следует принимать во внимание, что в качестве используемого в материалах настоящего описания увеличение времени выдержки катушки зажигания включает в себя этап, на котором инициируют зарядку катушки зажигания в более ранний момент времени (как показано, зарядка катушки зажигания инициирована в t1 вместо t2 при втором событии сгорания в цилиндре), так что катушка зажигания разряжается в один и тот же момент времени (то есть с одинаковой подвергнутой запаздыванию установкой момента зажигания). В дополнение, увеличение времени выдержки катушки зажигания включает в себя этап, на котором заряжают катушку зажигания до более высокого пикового тока катушки и разряжают катушку зажигания на (или начиная с) более высокого пикового тока катушки.
Следует принимать во внимание, что несмотря на то, что данный пример показывает каждое из первого события сгорания в цилиндре и второго события сгорания в цилиндре, подвергаемые запаздыванию до одной и той же установки момента зажигания (t3), два события сгорания происходят при разных условиях работы двигателя, при этом пороговые установки момента являются разными. Как результат, данная подвергнутая запаздыванию установка момента зажигания (t3) при первом событии сгорания в цилиндре представляет собой установку момента зажигания, которая находится в пределах пороговой установки момента и с более низкой величиной запаздывания зажигания, наряду с тем, что данная подвергнутая запаздыванию установка момента зажигания (t3) при втором событии сгорания в цилиндре представляет собой установку момента зажигания, которая находится за пределами пороговой установки момента и с более высокой величиной запаздывания зажигания.
Даже если искра вырабатывается в t3, фактическое событие сгорания в цилиндре может происходить спустя задержку или продолжительность после события зажигания. Эта задержка или продолжительность зажигания могут быть основаны не только на условиях цилиндра, но также на величине энергии искрового зажигания, которая отдается. Таким образом, вследствие относительно более низкой выходной энергии искрового зажигания при первом событии зажигания, фактическое событие сгорания может происходить спустя более длинную продолжительность после события зажигания наряду с тем, что, вследствие относительно более высокой выходной энергии искрового зажигания при втором событии сгорания, фактическое сгорание может происходить через более короткую продолжительность после искрового зажигания (например, по существу незамедлительно при искровом разряде). Это означает, что первое событие сгорания в цилиндре может задерживаться в большей степени вследствие более короткого времени выдержки, в то время как второе событие сгорания в цилиндре может задерживаться в меньшей степени вследствие более продолжительного времени выдержки. По существу, при первом событии сгорания в цилиндре, более позднее, чем ожидаемое сгорание, может повышать количество и температуру выхлопных остаточных газов, создаваемых в цилиндре, приводя к вероятности преждевременного воспламенения в работающем цилиндре при следующем событии сгорания, а также в соседних цилиндрах, принимающих выхлопные остаточные газы из работающего цилиндра. В сравнении, при втором событии сгорания в цилиндре, вероятность более позднего, чем ожидаемое, событие сгорания уменьшается посредством временного повышения мощности зажигания посредством увеличения времени выдержки катушки зажигания.
Как конкретизировано ранее, запаздывание установки момента зажигания может делать сгорание в цилиндре более трудным на умеренных нагрузках, при этом увеличение времени выдержки зажигания могло бы помочь возвратить сгорание в требуемое положение. Однако, на высоких нагрузках, дополнительные раскаленные остаточные газы, создаваемые в работающем цилиндре, могут вызывать событие преждевременного воспламенения. В этом случае, в зависимости от условий в цилиндре, контроллер может обогащать работающий цилиндр, чтобы уменьшать вероятность  преждевременного воспламенения наряду с увеличением энергии искры для воспламенения богатой смеси. В предельно позднем случае с раскаленными остаточными газами, контроллер, по выбору, может не впрыскивать топливо в цилиндр, чтобы избежать преждевременного воспламенения, и, к тому же, не регулировать энергию или время выдержки зажигания.
Таким образом, как проиллюстрировано выше, при первом событии сгорания в цилиндре, контроллер может осуществлять запаздывание зажигания на первую, меньшую величину и уменьшать крутящий момент согласно первому, меньшему коэффициенту наряду с приведением в действие катушки искрового зажигания на первую, более короткую продолжительность выдержки. В сравнении, при втором событии сгорания в цилиндре, контроллер может осуществлять запаздывание зажигания на вторую, большую величину, и уменьшать крутящий момент согласно второму, большему коэффициенту, наряду с приведением в действие катушки искрового зажигания на вторую, более длинную продолжительность выдержки.
Таким образом, посредством временного повышения мощности искрового зажигания в цилиндре, подвергающемся событию позднего сгорания, непреднамеренные задержки зажигания могут уменьшаться и может подавляться более позднее, чем ожидается, событие сгорания. Посредством предоставления событию сгорания лучшей возможности начинаться без непреднамеренных задержек, может снижаться риск позднего сгорания, вызванного событиями преждевременного воспламенения в цилиндре в работающем цилиндре, а также в цилиндре, выполненном с возможностью приема выхлопных остаточных газов из цилиндра с поздним сгоранием. В общем и целом, может уменьшаться ухудшение работы двигателя, обусловленное преждевременным воспламенением.
Как следует принимать во внимание рядовым специалистам в данной области техники, способы, описанные на фиг. 4, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут исполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовому специалисту в данной области техники следует понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее изобретение для получения преимущества.