СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК F02D13/04 F02D17/02 F02D41/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к способам и системам для защиты двигателя транспортного средства от раннего зажигания и перегрева компонентов.

Уровень техники

В определенных условиях эксплуатации, двигатели, которые имеют высокие степени сжатия или форсированы для увеличения удельной выходной мощности, могут быть предрасположены к явлениям сгорания с ранним зажиганием на малых оборотах. Преждевременное сгорание, обусловленное ранним зажиганием, может вызывать высокие давления внутри цилиндра и может приводить к волне давления сгорания, подобной детонации при сгорании, но с большей интенсивностью.

Раскрытие изобретения

Авторы осознали, что в некоторых условиях эксплуатации, этапы, предпринятые для подавления пропуска зажигания в цилиндре, также могут приводить к повышенной вероятности раннего зажигания. Более конкретно, в ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре, контроллер двигателя может перекрывать топливо в цилиндр с пропуском зажигания, чтобы предотвращать каталитический преобразователь отработавших газов от перегрева. Дополнительно, остальные цилиндры могут приводиться в действие более бедными, чем стехиометрия, для уменьшения количества несгоревшего топлива. Однако обедненный режим работы цилиндра может увеличивать предрасположенность раннего зажигания двигателя, особенно на более высоких числах оборотов двигателя, и ускорять ухудшение характеристик двигателя.

Вышеприведенная проблема, по меньшей мере частично, может быть препоручена способу управления транспортным средством, включающему, во время приведения в движение транспортного средства двигателем, приведение в действие цилиндра для накачивания воздуха без впрыскиваемого топлива, в то время как другой цилиндр сжигает обедненную топливовоздушную смесь, и ограничение воздуха в цилиндры, чтобы он был меньшим, чем пороговое значение. Таким образом, посредством ограничения нагрузки двигателя, когда некоторые цилиндры подвергаются перекрытию топлива, а другие цилиндры являются работающими на обедненной смеси, предрасположенность к вызову раннего зажигания двигателя может уменьшаться.

В одном из примеров, в ответ на событие пропуска зажигания в первом цилиндре двигателя, впрыск топлива в цилиндр с пропуском зажигания может перекрываться наряду с тем, что воздух продолжает прокачиваться через него. Остальные цилиндры, в таком случае, могут приводиться в действие с топливовоздушным соотношением, которое является более бедным, чем стехиометрия, для снижения количества несгоревшего топлива, остающегося в цилиндрах. В таком случае, для снижения вероятности раннего зажигания в цилиндре, которое может вызываться обедненными условиями эксплуатации, в частности, на от средних до высоких числах оборотов двигателя, нагрузка двигателя может ограничиваться. Ограничение нагрузки может быть основано на бедности обедненного топливовоздушного соотношения, а также количестве цилиндров, работающих на обедненной смеси (или количестве цилиндров, работающих с перекрытием топлива). Ограничение нагрузки также может быть основано на предыстории ранних зажиганий двигателя (указывающей свойственную двигателю предрасположенность к раннему зажиганию), а также числе оборотов двигателя. По существу, величина и длительность ограничения нагрузки могут регулироваться, чтобы давать температурам отработавших газов возможность регулироваться, а вероятности раннего зажигания возможность снижаться. После того, как истекла определенная длительность, ограничение нагрузки может постепенно сводиться на нет.

Таким образом, посредством ограничения нагрузки двигателя во время условий, когда несколько цилиндров являются работающими на обедненной смеси, а другие цилиндры подвергаются перекрытию топлива, перегрев каталитического нейтрализатора отработавших газов и связанное ухудшение характеристик компонентов могут уменьшаться. Посредством снижения температур двигателя, предрасположенность к событию раннего зажигания в цилиндре также может уменьшаться. Посредством ограничения нагрузки двигателя во время подавления пропусков зажигания, вероятность события раннего зажигания, вызываемого подавлением пропусков зажигания, также может уменьшаться. В общем и целом, может снижаться ухудшение характеристик двигателя.

Таким образом, согласно одному аспекту предложен способ управления транспортным средством, включающий, во время приведения в движение транспортного средства двигателем, приведение в действие цилиндра для накачивания воздуха без впрыскиваемого топлива, в то время как другой цилиндр сжигает обедненную топливовоздушную смесь, и ограничение воздуха в цилиндры, чтобы он был меньшим, чем пороговое значение.

Ограничение предпочтительно основано на степени бедности обедненной топливовоздушной смеси, при этом ограничение увеличивается при увеличении степени бедности.

Ограничение предпочтительно основано на числе оборотов двигателя, при этом ограничение увеличивается, когда число оборотов двигателя является более высоким, чем пороговое число оборотов.

Ограничение предпочтительно основано на температуре отработавших газов, при этом ограничение увеличивается при повышении температуры отработавших газов выше пороговой температуры.

Ограничение воздуха предпочтительно включает одно или более из уменьшения открытия впускного дросселя, увеличения открытия перепускной заслонки турбонагнетателя, регулирования установки фаз распределения клапанов цилиндра для уменьшения впускного заряда воздуха и увеличения величины рециркуляции отработавших газов.

Двигатель предпочтительно представляет собой двигатель с наддувом, присоединенный к турбонагнетателю, при этом пороговое значение основано на температуре на впуске турбины.

Приведение в действие предпочтительно происходит в ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре.

Ограничение предпочтительно прекращается после истечения пороговой длительности.

Ограничение предпочтительно выполняется перед возникновением события раннего зажигания в двигателе.

Пороговое значение предпочтительно является первым пороговым значением, а способ дополнительно включает, в ответ на событие раннего зажигания в двигателе, дополнительное ограничение воздуха в цилиндры, чтобы он был меньшим, чем второе пороговое значение, более низкое, чем первое пороговое значение.

Дополнительное ограничение предпочтительно прекращается после события включения зажигания или выключения зажигания.

Согласно другому аспекту предложен способ управления двигателем, включающий, в ответ на событие пропуска зажигания, перекрытие топлива в первый цилиндр, приведение в действие второго цилиндра с топливовоздушным соотношением, более бедным, чем стехиометрия, и ограничение нагрузки двигателя.

Ограничение предпочтительно основано на степени бедности обедненного топливовоздушного соотношения.

Ограничение предпочтительно дополнительно основано на предыстории раннего зажигания двигателя, при этом ограничение увеличивается при увеличении количества ранних зажиганий двигателя.

Ограничение предпочтительно прекращается после истечения пороговой длительности.

Согласно еще одному аспекту предложен способ управления двигателем, включающий работу двигателя в первом режиме со всеми цилиндрами, осуществляющими сгорание, и с первым пределом нагрузки, и работу двигателя во втором режиме с первым количеством цилиндров, накачивающих воздух без впрыскиваемого топлива, при этом второе количество цилиндров работает с топливовоздушным соотношением, более бедным, чем стехиометрия, и со вторым пределом нагрузки, причем первый и второй пределы нагрузки основаны по меньшей мере на числе оборотов двигателя.

Во время первого режима все цилиндры предпочтительно осуществляют сгорание при стехиометрии, а способ дополнительно включает работу двигателя в третьем режиме со всеми цилиндрами, осуществляющими сжигание, и по меньшей мере одним цилиндром, работающим с топливовоздушным соотношением, более богатым, чем стехиометрия, и с третьим пределом нагрузки, также основанным на по меньшей мере числе оборотов двигателя.

Второй предел нагрузки предпочтительно более ограничительный, чем первый предел нагрузки на более высоких числах оборотов двигателя, при этом третий предел нагрузки более ограничительный, чем второй предел нагрузки на более низких числах оборотов двигателя.

Во время третьего режима работы третий предел нагрузки предпочтительно повторно устанавливается в ответ на цикл включения/выключения двигателя, а во время первого режима работы первый предел нагрузки повторно устанавливается по истечении первой пороговой длительности, при этом во время второго режима работы второй предел нагрузки повторно устанавливается по истечении второй пороговой длительности.

Первая пороговая длительность предпочтительно основана на количестве ранних зажиганий двигателя, а вторая пороговая длительность основана на количестве ранних зажиганий двигателя и температуре отработавших газов.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Оно не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой примерную камеру сгорания.

Фиг. 2 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для настройки обеспечения топливом цилиндра и ограничения нагрузки двигателя во время выбранных условий эксплуатации двигателя.

Фиг. 3 представляет собой схематичный вид процедуры ограничения нагрузки.

Фиг. 4 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для выбора предела нагрузки, который должен применяться во время выбранных условий эксплуатации двигателя по фиг. 2.

Фиг. 5 представляет собой примерные настройки ограничения нагрузки.

Подробное описание изобретения

Предложены способы и системы для принятия мер по поводу событий раннего зажигания в цилиндре, а также событий аномального сгорания (например, пропуска зажигания), которые могут действовать в качестве предвестника событий раннего зажигания в цилиндре. В частности, ограничение нагрузки двигателя, такой как система двигателя по фиг. 1, может выполняться в ответ на действующее или неизбежное раннее зажигание. Контроллер двигателя может быть сконфигурирован для выполнения процедуры управления, такой как примерные процедуры по фиг. 2-4, чтобы настраивать впрыск топлива в цилиндр (фиг. 2), а также нагрузку двигателя в ответ на событие аномального сгорания, такое как событие пропуска зажигания в цилиндре и/или события раннего зажигания в цилиндре. Ограничение нагрузки может регулироваться (фиг. 3-4), с тем чтобы снижать вероятность (дальнейших) событий раннего зажигания в цилиндре. Примерные настройки ограничения нагрузки описаны в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 5. Посредством ограничения нагрузки двигателя во время подавления пропусков зажигания, вероятность события раннего зажигания, вызываемого подавлением пропусков зажигания, может уменьшаться.

Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному приводному колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных патрубков 142, 144 и 146. Впускной воздушный патрубок 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателями 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных патрубков могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускным патрубками 142 и 144, и выпускной турбиной 176, скомпонованной вдоль выпускного патрубка 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 176 через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен турбокомпрессором, турбонагнетатель, выпускная турбина 176, по выбору, могут быть опущены, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного патрубка двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной патрубок 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному патрубку 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания отношения воздух/топливо в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NO_x, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями.

Температура отработавших газов может оцениваться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном патрубке 48. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, отношение количества воздуха к количеству топлива (AFR), задержка искры, и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться одним или более датчиков 128 отработавших газов. Может быть принято во внимание, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящей заявки.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемых фаз кулачкового газораспределения (VCT), регулируемых фаз клапанного газораспределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый через электромагнитный привод клапана, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. В кроме того еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменными фазами клапанного газораспределения.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Обычно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть опущена, таких как, где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей. В некоторых других условиях, ухудшение характеристик свечи 162 зажигания может приводить к пропускам зажигания в камере 14 сгорания. По существу, если оставлена без присмотра, подвергнутая ухудшению характеристик свеча зажигания также может приводить к возросшему возникновению событий раннего зажигания в цилиндре. Ухудшение характеристик свечи зажигания, например, может включать в себя ухудшение характеристик провода свечи зажигания (например, оборванный провод, короткозамкнутый провод), ухудшение характеристик электрода (например, изношенный электрод), загрязнение или тление свечи зажигания, и т.д.

В одном из примеров, в ответ на возникновение пороговых количества и/или частоты событий раннего зажигания в цилиндре вслед за событием пропуска зажигания во время выбранных условий эксплуатации двигателя, контроллер двигателя может делать вывод, что свеча зажигания подвергнута ухудшению характеристик, и ограничивать сгорание в находящемся под влиянием цилиндре на высоких нагрузках двигателя. Контроллер также может ограничивать нагрузку двигателя.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска (в дальнейшем, также указываемого ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя со спиртосодержащим топливом вследствие низкой летучести некоторого спиртосодержащего топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может доставляться 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. Будет приниматься во внимание, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть канальной форсункой, выдающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14.

Кроме того, следует понимать, что, несмотря на то, что изображенный вариант осуществления иллюстрирует двигатель, приводимый в действие впрыском топлива через одиночную форсунку непосредственного впрыска; в альтернативных вариантах осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством использования двух форсунок (например, форсунки непосредственного впрыска и форсунки впрыска во впускной канал) и регулирования относительного объема впрыска из каждой форсунки.

Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого из форсунки, может меняться в зависимости от условий эксплуатации. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыскивания подаваемого топлива могут выполняться за цикл. Многочисленные впрыскивания могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой их комбинации. Топливо может впрыскиваться в течение цикла для настройки отношения количества воздуха к количеству впрыскиваемого топлива (AFR) сгорания. Например, топливо может впрыскиваться для обеспечения стехиометрического AFR. Датчик AFR может быть включен в состав для выдачи оценки AFR в цилиндре. В одном из примеров, датчик AFR может быть датчиком состава отработавших газов, таких как датчик 128 Посредством измерения количества остаточного кислорода (для бедных смесей) или несгоревших углеводородов (для богатых смесей) в отработавших газах, датчик может определять AFR. По существу, AFR может выдаваться в качестве значения лямбда (λ), то есть, в качестве отношения действующего AFR к стехиометрии для данной смеси. Таким образом, лямбда 1,0 указывает стехиометрическую смесь, более богатые, чем стехиометрические, смеси могут иметь значение лямбда, меньшее чем 1,0, а более бедные, чем стехиометрические, смеси могут иметь лямбда, большее чем 1.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.

Топливные баки в топливной системе 8 могут хранить топливо с разными качествами топлива, такое как разные топливные составы. Эти отличия могут включать в себя разное содержание спирта, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более датчиков детонации (не показанных) для считывания событий аномального сгорания и проведения различия событий аномального сгорания, обусловленных детонацией, от таковых, указывающих раннее зажигание. Например, входной сигнал с датчика детонации в цилиндре и/или датчика ускорения коленчатого вала может использоваться для указания события аномального сгорания в цилиндре. Датчик детонации может быть датчиком вибраций на блоке цилиндров двигателя или датчиком ионизации, сконфигурированным в свече зажигания каждого цилиндра. На основании характеристик сигнала датчика детонации, такого как временные характеристики, амплитуда, интенсивность, частота, и т.д. сигнала, и/или на основании сигнала датчика ускорения коленчатого вала, контроллер может идентифицировать раннее зажигание. Например, событие раннего зажигания в цилиндре может определяться на основании сигнала детонации в цилиндре, оцененного в первом, более раннем окне, являющегося большим, чем первое, верхнее пороговое значение, наряду с тем, что событие детонации в цилиндре может определяться на основании сигнала детонации в цилиндре, оцененного во втором, более позднем окне, являющегося большим, чем второе, нижнее пороговое значение. Окна, в которых оцениваются сигналы детонации, могут быть окнами угла поворота коленчатого вала. Дополнительно, раннее зажигание может различаться от детонации на основании условий эксплуатации двигателя во время обнаружения аномального сгорания. Например, аномальное сгорание, обнаруженное на более высоких оборотах и нагрузках двигателя, может быть приписано детонации наряду с тем, что таковое на более низких оборотах и нагрузках двигателя может быть указывающим раннее зажигание. По существу, действия по подавлению, предпринятые для принятия мер в ответ на детонацию, могут отличаться от предпринятых контроллером для принятия мер в ответ на раннее зажигание. Например, детонация может подвергаться принятию ответных мер с использованием задержки зажигания и EGR наряду с тем, что раннее зажигание может подвергаться принятию ответных мер посредством обогащения или обеднения цилиндра и с некоторой величиной ограничения нагрузки двигателя.

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 массового расхода введенного воздуха (MAF) из датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) датчика 120 Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дроссельной заслонки; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124, AFR в цилиндре с датчика 128 EGO и ненормальное сгорание с датчика детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.

Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.

Как сконфигурировано, компоненты системы двигателя по фиг. 1 дают возможность способа управления транспортным средством, содержащего, во время приведения в движение транспортного средства двигателем, приведение в действие цилиндра для накачивания воздуха без впрыскиваемого топлива, в то время как другой цилиндр сжигает обедненную топливовоздушную смесь, и ограничение воздуха в цилиндры, чтобы был меньшим, чем пороговое значение. Таким образом, посредством ограничения нагрузки двигателя во время выбранных условий, к примеру, в ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре, действующее и/или неминуемое раннее зажигание может сдерживаться, и он может быть защищен от ухудшения характеристик.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, описана примерная процедура 200 для настройки режимов работы двигателя (в частности, впрыска топлива и нагрузки двигателя) в ответ на событие аномального сгорания, такое как пропуск зажигания в цилиндре, для снижения частоты возникновения неизбежных событий сгорания с ранним зажиганием.

На 202, могут определяться условия эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, нагрузку двигателя, температуру двигателя, температуру отработавших газов, температуру каталитического нейтрализатора, давление воздуха в коллекторе, температуру воздуха в коллекторе, предысторию раннего зажигания двигателя (в том числе, счет ранних зажиганий двигателя и/или цилиндра), температуру на впуске турбины (где двигатель включает в себя турбонагнетатель), и т.д.

На 204, может определяться, было ли обнаружено событие пропуска зажигания в цилиндре двигателя. В одном из примеров, событие пропуска зажигания в цилиндре определяется на основании ускорения коленчатого вала. В еще одном примере, пропуск зажигания в цилиндре основан на отношении количества воздуха к количеству топлива в отработавших газах, например, основанном на входном сигнале датчика количества кислорода в отработавших газах (например, датчика UEGO). В еще одном другом примере, пропуск зажигания в цилиндре основан на ионизации свечи зажигания (например, токе ионизации), которая определяется датчиком ионизации, присоединенным к свечи зажигания.

Если событие пропуска зажигания в цилиндре не определено, то процедура может переходить на 205, чтобы определять, было ли обнаружено событие раннего зажигания в цилиндре двигателя. Как конкретизировано ранее, событие раннего зажигания в цилиндре может идентифицироваться и отличаться от детонации в цилиндре на основании выходного сигнала датчика детонации. Например, в ответ на сигнал детонации, выдаваемый датчиком детонации, являющийся большим, чем верхнее пороговое значение в окне более ранних углов поворота коленчатого вала, может определяться раннее зажигание.

Если раннего зажигания не обнаружено, то, на 206, контроллер двигателя может управлять двигателем в первом режиме (как конкретизировано на 208) со всеми цилиндрами, осуществляющими сжигание. Более точно, все цилиндры могут быть осуществляющими сжигание при стехиометрии. По выбору, двигатель также может эксплуатироваться с некоторой величиной ограничения нагрузки, к примеру, с первым пределом нагрузки, примененным к двигателю. В частности, первый предел нагрузки может применяться, если требуется, в ожидании события раннего зажигания (то есть, до того как реально возникает какое бы то ни было событие раннего зажигания). Как конкретизировано на фиг. 3-4, первый предел нагрузки может выбираться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов двигателя, счет ранних зажиганий двигателя, температура заряда в коллекторе, подразумеваемое октановое число топлива, топливовоздушное соотношение, и т.д. Например, если двигатель (или конкретный цилиндр) имеет счет ранних зажиганий, который выше, чем пороговый счет, двигатель может быть предрасположен к событиям раннего зажигания в цилиндре, особенно при выбранных условиях эксплуатации двигателя (например, условиях низкого числа оборотов). Поэтому, для снижения вероятности события раннего зажигания, может применяться большее ограничение нагрузки двигателя. Ограничение нагрузки, в особенности, может применяться во время низких чисел оборотов двигателя, когда более высока вероятность раннего зажигания. В сравнении, если счет раннего зажигания двигателя является более низким, чем пороговый счет, раннее зажигание двигателя может не ожидаться, и может не применяться никакого ограничения нагрузки.

В качестве используемого в материалах настоящей заявки, ограничение нагрузки двигателя может включать в себя одно или более из уменьшения открывания впускного дросселя, увеличения открывания перепускной заслонки турбонагнетателя, настройки установки фаз распределения клапанов цилиндра для уменьшения впускного заряда воздуха и увеличения величины рециркуляции отработавших газов. Например, величина впускного заряда воздуха, направленного в двигатель, может уменьшаться на первую величину, например, до тех пор, пока нагрузка двигателя не снижена ниже первого порогового значения.

По существу, ограничение нагрузки может сохранятся до тех пор, пока не истекли (первая) пороговая длительность или расстояние. Например, в ожидании раннего зажигания низкой частоты, ограничение нагрузки может отфильтровываться с расстоянием, на которое проведено транспортное средство. В сравнении, как конкретизировано в материалах настоящей заявки, в ответ на высокую частоту возникновения раннего зажигания, может выполняться ограничение нагрузки, которое покидается с циклом ключа замка зажигания. Например, таймер может запускаться, когда ограничение нагрузки приводится в действие на 206. Затем, на 210, может определяться, истекла ли пороговая длительность. Если нет, может продолжать применяться первый предел нагрузки. В сравнении, на 214, во время первого режима работы, предел нагрузки может сбрасываться (то есть, ограничение нагрузки может прекращаться) по истечению пороговой длительности. Пороговая длительность, например, может быть основана на количестве ранних зажиганий двигателя или количестве ранних зажиганий, поделенном на количество пройденных миль.

Возвращаясь к 204, если событие пропуска зажигания подтверждено, процедура может быть продолжена до 216, при этом, контроллер двигателя может управлять двигателем во втором режиме (как конкретизировано на 218), с первым количество цилиндров, накачивающих воздух без впрыскиваемого топлива, вторым количеством цилиндров, работающих на топливовоздушном соотношении, более бедном, чем стехиометрия, и с величиной ограничения нагрузки, к примеру, с вторым пределом нагрузки, примененным к двигателю. На основании условий эксплуатации двигателя, второй предел нагрузки может быть более ограничительным, чем первый предел нагрузки. В частности, второй предел нагрузки может применяться для снижения вероятности события раннего зажигания, вызываемого подавляющими пропуски зажигания настройками цилиндра.

В частности, во время второго режима, контроллер может перекрывать топливо в пропускающий зажигание цилиндр(ы) для подавления пропуска зажигания и снижения вероятности дальнейших событий пропуска зажигания в цилиндре. Однако, контроллер может продолжать прокачивать воздух через пропускающий зажигание цилиндр(ы) с перекрытым топливом. Чтобы компенсировать перекрытие топлива в пропускающем зажигание цилиндре(ах), остальные цилиндры двигателя могут эксплуатироваться с топливовоздушной смесью, которая является более бедной, чем стехиометрия. Например, контроллер может применять регулирование без обратной связи для управления двигателем с топливовоздушным соотношением, которое беднее, чем стехиометрия. Контроллер может применять регулирование без обратной связи в отсутствие регулирования с обратной связью, с тем чтобы лучше гарантировать, что нисколько избыточного топлива не остается в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов. По существу, если остальные цилиндры двигателя эксплуатировались на более бедной смеси, чем стехиометрия, раннее зажигание в цилиндре может не вызываться, но может формироваться экзотерма в отработавших газах вследствие реакции свежего воздуха, откачиваемого из выведенных из работы цилиндров (то есть, пропускающих зажигание цилиндров с перекрытым топливом), с избыточным топливом, остающимся в каталитическом нейтрализаторе. Экзотерма может вызывать перегрев и ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора.

В сравнении, посредством прокрутки остальных цилиндров двигателя, может поддерживаться более холодная температура отработавших газов, и может уменьшаться ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора. Однако, работа двигателя на обедненной смеси, используемая для подавления события пропуска зажигания, сама может вызывать раннее зажигание в цилиндре, в частности, на высоких числах оборотов двигателя. Таким образом, для снижения вероятности раннего зажигания, возникающего в ответ на подавляющую пропуски зажигания работу двигателя на обедненной смеси, нагрузка двигателя может ограничиваться даже раньше возникновения или обнаружения события раннего зажигания двигателя.

Как указано ранее, ограничение нагрузки двигателя может включать в себя одно или более из уменьшения открывания впускного дросселя, увеличения открывания перепускной заслонки турбонагнетателя, настройки установки фаз распределения клапанов цилиндра для уменьшения впускного заряда воздуха и увеличения величины рециркуляции отработавших газов. Таким образом, во время второго режима работы, величина впускного заряда воздуха, направляемого в двигатель, может уменьшаться на вторую величину (которая может быть большей или меньшей, чем первая величина у первого предела нагрузки, применяемого во время первого режима работы). Например, вторая величина ограничения нагрузки может уменьшать предел нагрузки двигателя ниже второго порогового значения, которое находится ниже, чем первое пороговое значение. В одном из примеров, где двигатель является двигателем с наддувом, второе пороговое значение может быть основано на температуре на впуске турбины. В кроме того еще других примерах, пороговое значение может быть основано на температуре выпускного коллектора или выпускного клапана.

Ограничение воздуха в цилиндры, например, может быть основано на степени бедности обедненной топливовоздушной смеси, при этом, ограничение увеличивается, по мере того как увеличивается степень бедности.

В еще одном примере, ограничение может быть основано на температуре отработавших газов, при этом, ограничение увеличивается по мере того, как температура отработавших газов возрастает выше пороговой температуры (например, температуры, выше которой может происходить ухудшение характеристик компонентов). В еще одном другом примере, ограничение может быть основано на числе оборотов двигателя, при этом ограничение увеличивается, когда число оборотов двигателя является более высоким, чем пороговое число оборотов. В частности, ограничение может увеличиваться на более высоких числах оборотов двигателя, поскольку этапы подавления пропусков зажигания могут иметь более высокую вероятность вызывания раннего зажигания на более высоких числах оборотов двигателя.

Как конкретизировано на фиг. 3-4, применяемое ограничение нагрузки может быть основано на различных условиях эксплуатации двигателя, в том числе, числе оборотов двигателя, предыстории ранних зажиганий двигателя (или количестве ранних зажиганий двигателя), первом количестве цилиндров, которые были выведены из работы (то есть, количестве цилиндров, в которых было перекрыто топливо, и только воздух прокачивался через них), а также степени бедности обедненного топливовоздушного соотношения. В одном из примеров, настройка ограничения на основании предыстории ранних зажиганий двигателя может включать в себя увеличение предела нагрузки (то есть, становление предела нагрузки более ограничительным) по мере того, как возрастает счет ранних зажиганий двигателя. В дополнение, может запускаться таймер, когда приводится в действие вторая величина ограничения нагрузки. На 220, может определяться, истекла ли (вторая) пороговая длительность. Если нет, предел нагрузки может сохраняться на 224. В сравнении, на 222, во время второго режима работы, второй предел нагрузки может сбрасываться (то есть, ограничение нагрузки может прекращаться) по истечению пороговой длительности. Пороговая длительность может быть основана на количестве раннего зажигания двигателя и температуре отработавших газов. В еще одном примере, ограничение нагрузки может прекращаться после того, как двигатель эксплуатируется ниже порогового значения нагрузки в течение пороговой длительности, и может возобновляться впрыск топлива во все цилиндры. В одном из примеров, (вторая) пороговая длительность, после которой второй предел нагрузки может сбрасываться, может быть более длительной, чем (первая) пороговая длительность, после которой сбрасывается первый предел нагрузки (применяемый во время первого режима работы).

В некоторых вариантах осуществления, ограничение, выполняемое во время каждого из первого и второго режимов работы двигателя, может выполняться до возникновения фактического события раннего зажигания в двигателе. В ответ на событие раннего зажигания в двигателе, возникающее даже после того, как применено ограничение нагрузки, контроллер может быть сконфигурирован для дополнительного ограничения воздуха в цилиндры двигателя от текущего порогового значения до более низкого порогового значения. То есть, более ограничительный предел нагрузки может использоваться для подавления фактического раннего зажигания двигателя.

Возвращаясь к 205, если событие раннего зажигания в цилиндре подтверждено, процедура может переходить на 226, при этом, контроллер двигателя может управлять двигателем в третьем режиме (как конкретизировано на 228) со всеми цилиндрами, осуществляющими сжигание, и по меньшей мере одним цилиндром, работающим на топливовоздушном соотношении, более богатом, чем стехиометрия. Более точно, находящийся под влиянием раннего зажигания цилиндр (или цилиндры) может обогащаться на некоторую величину наряду с тем, что снабжение топливом остальных цилиндров настраивается так, чтобы отработавшие газы поддерживались на или около стехиометрии. В альтернативном варианте осуществления, вместо обогащения, находящийся под влиянием цилиндр(ы), может подвергаться обеднению на некоторую величину наряду с тем, что снабжение топливом остальных цилиндров настраивается так, чтобы отработавшие газы поддерживались на или около стехиометрии. Посредством обогащения (или обеднения) находящегося под влиянием раннего зажигания цилиндра в ответ на событие раннего зажигания, могут подавляться дальнейшие события раннего зажигания. Длительность и степень обогащения (или обеднения), например, могут быть основаны на количестве ранних зажиганий находящегося под влиянием цилиндра и/или количестве ранних зажиганий двигателя. В дополнение, может применяться величина ограничения нагрузки. Например, третий предел нагрузки может применяться к двигателю, когда третий предел нагрузки является более ограничительным, чем по меньшей мере первый предел нагрузки. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3-4, третий предел нагрузки может быть основан на различных условиях эксплуатации двигателя, в том числе, по меньшей мере числе оборотов двигателя. В одном из примеров, второй предел нагрузки может быть более ограничительным, чем третий предел нагрузки на более высоких числах оборотов двигателя (когда более вероятно вызванное пропуском зажигания раннее зажигание) наряду с тем, что третий предел нагрузки может быть более ограничительным, чем второй предел нагрузки на более низких числах оборотов двигателя (когда более вероятно раннее зажигание). По существу, третий предел нагрузки может применяться для подавления эффектов события раннего зажигания. Например, третья величина ограничения нагрузки может снижать предел нагрузки двигателя ниже третьего порогового значения, который является более низким, чем первое пороговое значение, и, по выбору, более низким, чем второе пороговое значение.

Во время третьего режима работы, третий предел нагрузки может сбрасываться в ответ на цикл включения/выключения двигателя. Соответственно, на 230, может определяться, произошел ли цикл включения/выключения двигателя. В одном из примеров, цикл включения/выключения двигателя может определяться в ответ на событие включения/выключения зажигания. На 232, в ответ на цикл включения/выключения двигателя, третий предел нагрузки может сбрасываться. То есть, третья величина ограничения нагрузки может отменяться. Если цикл включения/выключения двигателя не подтвержден, на 234, третий предел нагрузки может продолжаться применяться.

Скорость, с которой разные пределы нагрузки постепенно входят и/или выходят из различных режимов, также может отличаться. Например, ограничение нагрузки в ответ на возникновение раннего зажигания (то есть, третий предел нагрузки) может быть реализовано немедленно, и с некоторым временным ухудшением возможностей вождения, тогда как ограничение нагрузки в ответ на событие пропуска зажигания (то есть, второй предел нагрузки) может занимать период времени, основанный на постоянной времени роста температуры компонента, для «облегчения» предела нагрузки на месте таким образом, чтобы не вызывать ощущения недостаточных возможностей вождения.

Следует понимать, что, в некоторых вариантах осуществления, ограничение, выполняемое во время каждого из первого и второго режимов работы двигателя, может выполняться до возникновения фактического события раннего зажигания в двигателе. В ответ на событие раннего зажигания в двигателе, возникающее даже после того, как применено ограничение нагрузки, контроллер может быть сконфигурирован для дополнительного ограничения воздуха в цилиндры двигателя от преобладающего порогового значения до более низкого порогового значения. То есть, более ограничительный предел нагрузки может использоваться для подавления раннего зажигания двигателя. В одном из примеров, в ответ на событие раннего зажигания, возникающее, в то время как двигатель является работающим в первом или втором режиме, контроллер может немедленно переключать двигатель в третий режим и применять третий предел нагрузки, если третий предел нагрузки является самым ограничительным пределом нагрузки.

Следует понимать, что, несмотря на то, что изображенная процедура наводит на мысль, что третий предел нагрузки является более ограничительным, чем второй предел нагрузки, во время выбранных условий эксплуатации, второй предел нагрузки может быть (уже является) более ограничительным, чем третий предел нагрузки. Например, на от низких до средних числах оборотов двигателя (например, 1000-2800 оборотов в минуту), где более вероятно зарождающееся раннее зажигание, третий предел нагрузки может быть более низким, чем второй предел нагрузки. Однако, на от средних до высоких числах оборотов двигателя (например, 3000-3500 оборотов в минуту), вызванное раннее зажигание может быть более вероятным вследствие работы цилиндра на обедненной смеси у цилиндров без пропусков зажигания. Во время таких условий, второй предел нагрузки может быть более низким, чем третий предел нагрузки. Как конкретизировано на фиг. 3, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью оценивать пределы нагрузки на основании различных факторов сдерживания при заданных условиях эксплуатации, а затем, применять самый низкий предел нагрузки, который умеряет раннее зажигание.

По существу, более ограничительный предел нагрузки, примененный к двигателю, в частности, во время второго и третьего режимов работы, может снижать мощность двигателя. Таким образом, при применении более ограничительных пределов нагрузки, ассоциативно связанное предупреждение может выдаваться водителю транспортного средства, чтобы предупреждать его о наступающем состоянии сниженной мощности (например, ассоциативно связанный диагностический режим лампы индикации неисправной работы может устанавливаться или высвечиваться). В дополнение, таймер, ведущий обратный отсчет до тех пор, пока не прекращен более ограничительный предел нагрузки, также может отображаться для указания водителю, когда может быть возобновлена мощность двигателя.

Далее, со ссылкой на фиг. 3, показан схематичный вид 300 процедуры ограничения нагрузки. Процедура может начинаться с части упреждения ограничения нагрузки, в которой ограничение нагрузки выполняется в ожидании раннего зажигания и с учетом различных других ограничивающих нагрузку условий и требований нагрузки, 304. Более точно, первый контроллер K1 может определять пределы нагрузки на основании условий эксплуатации двигателя, к примеру, на основании состояния числа оборотов - нагрузки двигателя, 302, и также определять пределы нагрузки, соответствующие одному или более ограничивающих нагрузку условий (или «признаков») и требований нагрузки. Таковые, например, могут включать в себя пределы нагрузки для обеспечения надлежащего регулирования тягового усилия (например, ограничения нагрузки, ответственного за пробуксовку колес), пределы нагрузки в ожидании вероятности для раннего зажигания или пропуска зажигания, и т.д. Контроллер может выбирать самую низкий из всех пределов нагрузки, оцененных номинальным пределом нагрузки, или Tqe_load_limit, 306, при этом, этот самый низкий предел нагрузки применяется в ожидании раннего зажигания.

Предел нагрузки затем может усекаться усечением нагрузки, 308. Усечение нагрузки может быть основано на различных факторах. В одном из примеров, контроллер может начинать с номинального усечения нагрузки, которое основано на номинальных условиях. Это номинальное усечение нагрузки может выдаваться (например, считываться из 2-мерной (2D) регулировочной характеристики) в качестве функции числа оборотов двигателя и температуры заряда в коллекторе. Усечение нагрузки затем может регулироваться посредством коэффициента умножения, который находится в диапазоне от -1 до 1. Коэффициент может быть основан на измерениях с упреждением, таких как значение октанового числа топлива, содержание этилового спирта или алкоголя в топливе, топливовоздушное соотношение, счет ранних зажиганий двигателя и счет пропусков зажигания двигателя. Таким образом, обедненное топливовоздушное соотношение или низкооктановоое топливо, которые будут заставлять подниматься выше вероятность раннего зажигания, имеют следствием усечение нагрузки, при котором интерполяция усечения нагрузки перемещает предел нагрузки к более низкому значению (такому как значение подавления раннего зажигания с низким влиянием). В еще одном примере, богатое топливовоздушное соотношение или высокое значение октанового числа топлива могут иметь следствием более высокий предел нагрузки (такой как значение подавления раннего зажигания с высоким влиянием).

Усечение нагрузки также включает в себя часть обратной связи ограничения нагрузки раннего зажигания, в которой предел нагрузки дополнительно настраивается на основании наученных частоты или счета ранних зажиганий, которые посчитаны счетчиком 314 раннего зажигания. Частота ранних зажиганий увеличивается по мере того, как возрастает количество событий раннего зажигания на мили пробега транспортного средства, и уменьшается по мере того, как увеличивается количество пройденных миль. По существу, при достаточном количестве миль, частота ранних зажиганий может возвращаться к нулю и не оказывать никакого влияния на ограничение нагрузки, если не наблюдается раннее зажигание. Однако, условия эксплуатации могут оказывать влияние на ожидание раннего зажигания, а отсюда, номинальный предел нагрузки. Предел нагрузки по крутящему моменту затем разрешается усечением нагрузки вторым контроллером K2 для определения разрешенного предела нагрузки по крутящему моменту, 326.

Параллельно, счетчик ранних зажиганий может подсчитывать количество событий раннего зажигания. Как только пороговое количество событий раннего зажигания достигнуто, счетчик 314 ранних зажиганий может приводиться в действие и может начинать определять частоту 316 ранних зажиганий. Если частота ранних зажиганий высока, может рассчитываться предел PI_load_limit нагрузки раннего зажигания, 318. Этот предел нагрузки раннего зажигания может иметь более агрессивную «скорость усвоения» в зависимости от миль и может активироваться, только когда большое количество событий раннего зажигания возникло в течение небольшого количества времени.

К тому же, параллельно, счетчик пропусков зажигания может подсчитывать количество событий пропусков зажигания двигателя. Как только пороговое количество событий пропусков зажигания достигнуто, счетчик 320 пропусков зажигания может активироваться и может начинать определять частоту 322 пропусков зажигания. Если есть пропуски зажигания, может рассчитываться предел нагрузки пропусков зажигания misfire_load_limit, 324. Этот предел нагрузки пропусков зажигания может быть основан на по меньшей мере числе оборотов двигателя.

Контроллер K2 затем может выбирать требуемый предел нагрузки, 326, самым низким из этих пределов нагрузки. Таким образом, требуемый предел нагрузки может быть самым низшим из разрешенного предела нагрузки, предела нагрузки раннего зажигания и предела нагрузки пропусков зажигания. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, пределы нагрузки раннего зажигания и пропусков зажигания могут быть более ограничительными, чем разрешенный предел нагрузки по крутящему моменту, но могут меняться относительно друг друга на основании числа оборотов двигателя. Например, на низких числах оборотов двигателя, где вероятно должно происходить «внутренне присущее» раннее зажигание, предел нагрузки раннего зажигания может быть наиболее ограничительным. В сравнении, на более высоких числах оборотов двигателя, таких как когда вероятно должно возникать вызванное пропуском зажигания раннее зажигание, предел нагрузки пропусков зажигания может быть наиболее ограничительным. Посредством выбора самого низкого из возможных пределов нагрузки, раннее зажигание может уменьшаться наряду с принятием мер по поводу других влияющих на нагрузку факторов сдерживания. Далее, со ссылкой на фиг. 4, показана примерная процедура 400 для настройки величины ограничения нагрузки, которое должно применяться в процедуре по фиг. 2, на основании различных условий эксплуатации двигателя. По существу, различные пределы нагрузки могут определяться на основании различных факторов сдерживания эксплуатации двигателя. Контроллер двигателя, в таком случае, может выбирать самый низкий предел нагрузки (то есть, более высокую величину ограничения нагрузки), с тем чтобы удовлетворять потребностям наиболее ограниченного параметра эксплуатации двигателя.

На 402, режимы работы двигателя могут оцениваться и/или измеряться. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требуемый водителем крутящий момент, счет ранних зажиганий двигателя, температуру каталитического нейтрализатора отработавших газов, температуру охлаждающей жидкости двигателя, температуру на впуске турбины, и т.д. На 404, на основании оцененных условий эксплуатации двигателя, множество основанных на выделении признаков пределов нагрузки может определяться для различных требующих ограничения нагрузки условий эксплуатации (например, load_limit1, load_limit2, вплоть до load_limitn для n разных признаков). Например, предел нагрузки может определяться на основании требуемого водителем крутящего момента наряду с тем, что другой предел нагрузки может определяться на основании требуемой величины регулирования тягового усилия. Кроме того, другие пределы нагрузки могут определяться на основании различных факторов сдерживания температуры компонентов двигателя. Таковые, например, могут включать в себя пределы нагрузки для поддержания температуры двигателя, температуры каталитического нейтрализатора, температуры на впуске турбины, температуры заряда в коллекторе, и т.д. Подобным образом, пределы нагрузки могут определяться на основании счета (или частоты) ранних зажиганий в цилиндре или двигателя и счета (или частоты) пропусков зажигания в цилиндре.

В одном из примеров, для каждого параметра, начальная величина упреждения ограничения нагрузки может определяться на основании числа оборотов двигателя, температуры заряда в коллекторе, подразумеваемого октанового числа топлива, топливовоздушного соотношения, и т.д. Величина упреждения ограничения нагрузки может быть более низким, менее ограничительным пределом нагрузки, который ограничивает количество воздуха в цилиндры, чтобы было меньшим, чем пороговое значение. В дополнение, начальный предел нагрузки может давать температурам отработавших газов возможность поддерживаться на или ниже пороговой температуры. По существу, начальная величина упреждения ограничения нагрузки может применяться в ожидании события раннего зажигания. Затем, настройка обратной связи может производиться в отношении ограничения нагрузки, которая основана на количестве ранних зажиганий. Например, предел нагрузки может регулироваться коэффициентом счета ранних зажиганий, который является функцией пробега транспортного средства в милях. Таким образом, каждое событие раннего зажигания может увеличивать коэффициент счета ранних зажиганий наряду с тем, что накопленный пробег в милях может уменьшать коэффициент счета ранних зажиганий. В альтернативных вариантах осуществления, коэффициент счета ранних зажиганий также может быть функцией циклов сгорания.

Затем, на 406, различные пределы нагрузки могут сравниваться, и контроллер может выбирать самый низкий предел нагрузки (в материалах настоящей заявки указываемый ссылкой как выбранный предел нагрузки по крутящему моменту «Tqe_load_limit»). То есть контроллер может выбирать минимальное значение из с load_limit 1 по load_limit n. В одном из примеров, различные пределы нагрузки могут храниться в и подвергаться доступу из памяти контроллера, в которой пределы нагрузки хранятся в качестве таблиц нагрузок. Таблицы нагрузок могут быть реализованы в качестве функции числа оборотов двигателя. Посредством сравнения пределов нагрузки (или запросов нагрузки) из различных таблиц нагрузок и выбора самого низкого предела нагрузки, может выдаваться нагрузка двигателя, при которой вероятность (дальнейшего) раннего зажигания уменьшена, к тому же, наряду с принятием мер в ответ на проблемы превышения температуры компонентов.

На 408, усечение нагрузки может определяться на основании оцененных условий эксплуатации двигателя для подбора или разрешения выбранного предела нагрузки по крутящему моменту. Например, усечение нагрузки, выдаваемое контроллером, может быть числом между -1 и 1, и может использоваться в качестве множителя для выбранного крутящего момента. Усечение нагрузки может быть основано на количестве ранних зажиганий, октановом числе топлива, содержания этилового спирта в топливе, количестве ранних зажиганий, количестве пропусков зажигания, топливовоздушном соотношении, и т.д. На 410, множитель усечения нагрузки может использоваться для разрешения определенного предела нагрузки. В альтернативном варианте осуществления, показатель усечения нагрузки между -1 и 1 может использоваться в качестве множителя интерполяции между различными вычисленными высокими и низкими пределами нагрузки, определенными на 404.

На 412, может определяться, является ли частота ранних зажиганий более высокой, чем пороговое значение. Например, может определяться, произошло ли пороговое количество событий раннего зажигания двигателя за заданный пробег в милях, пройденный транспортным средством. В альтернативном варианте осуществления, может определяться, является ли количество событий раннего зажигания двигателя в данном цикле вождения более высоким, чем пороговая величина. Если частота (или счет) ранних зажиганий является более высокой, чем пороговое значение, то, на 416, может определяться предел нагрузки раннего зажигания (PI_load_limit). Более точно, как только достигается пороговое количество событий раннего зажигания, контроллер может рассматривать дополнительные события раннего зажигания из расчета на пройденные мили транспортного средства и исключать путем интегрирования (то есть, снижать) коэффициент счета ранних зажиганий с более интенсивной частотой для определения более ограничительного предела нагрузки двигателя. Более ограничительный предел нагрузки раннего зажигания может более интенсивно принимать меры в ответ на раннее зажигание.

Если высокая частота раннего зажигания не подтверждена на 412, или после определения предела нагрузки раннего зажигания на 416, процедура переходит на 414, где определяется, является ли частота (или счет) пропусков зажигания более высокой, чем пороговое значение. Пороговое значение пропусков зажигания может калиброваться относительно превышения температуры компонентов и/или порогового значения выбросов. Например, может определяться, произошло ли пороговое количество событий пропусков зажигания двигателя за заданный пробег в милях, пройденный транспортным средством. В альтернативном варианте осуществления, может определяться, является ли количество событий пропусков зажигания двигателя в данном цикле вождения более высоким, чем пороговая величина. Если частота (или счет) пропусков зажигания является более высокой, чем пороговое значение, то, на 418, может определяться предел нагрузки пропусков зажигания (misfire_load_limit). Например, определенное предельное значение крутящего момента может регулироваться в зависимости от коэффициента счета пропусков зажигания, основанного на частоте пропусков зажигания, для определения предела нагрузки пропусков зажигания. Более ограничительный предел нагрузки пропусков зажигания может более интенсивно принимать меры в ответ на пропуск зажигания и вызванное пропуском зажигания раннее зажигание.

На 420 контроллер может выбирать и применять самый низкий предел нагрузки, когда применимо. Например, если раннее зажигание есть, но не с достаточно высокой частотой, то контроллер может настраивать коэффициент счета ранних зажиганий на основании счета ранних зажиганий и соответственно настраивать усечение нагрузки. После этого, контроллер может применять усеченный и разрешенный предел нагрузки по крутящему моменту, Tqe_load-limit. Если даже после применения усеченного предела нагрузки, частота ранних зажиганий возрастает слишком быстро, определяется предел нагрузки раннего зажигания, и может применяться более низкий из Tqe_load-limit и pre-ignition_load-limit. В одном из примеров, pre-ignition_load-limit является более ограничительным, чем Tqe_load-limit. В еще одном примере, если, после применения усеченного предела нагрузки, частота пропусков зажигания возрастает слишком быстро, определяется предел нагрузки пропусков зажигания, и может применяться меньший из misfire_load-limit и Tqe_load-limit. В одном из примеров, misfire_load-limit является более ограничительным, чем Tqe_load-limit.

В еще одном примере, если, даже после применения усеченного предела нагрузки, частота ранних зажиганий возрастает слишком быстро, и частота пропусков зажигания возрастает, может применяться меньший из Tqe_load-limit, pre-ignition_load-limit и misfire_load_limit. По существу, предел нагрузки раннего зажигания может быть более низким на более низких числах оборотов двигателя, в то время как misfire_load-limit может быть более низким на более высоких числах оборотов двигателя. Таким образом, на основании условий эксплуатации двигателя, наименьший предел нагрузки может изменяться.

Если предел нагрузки раннего зажигания выбран на 420, ограничительный предел нагрузки может оставаться активированным или «фиксированным» до тех пор, пока не подтвержден цикл включения/выключения двигателя или включения/выключения зажигания. В сравнении, если предел нагрузки пропусков зажигания выбран на 420, ограничительный предел нагрузки может оставаться активированным или «фиксированным» до тех пор, пока не подтверждено, что нагрузка двигателя оставалась ниже пороговой нагрузки в течение некоторого периода времени. Через такую пороговую величину времени сгорание в цилиндре может возобновляться. Если сгорание в цилиндре успешно без дальнейших событий пропуска зажигания, предел нагрузки пропусков зажигания может сниматься, и, если требуется, могут приниматься любые другие пределы нагрузки.

По существу, когда более ограничительный предел нагрузки раннего зажигания применен к двигателю, мощность двигателя может уменьшаться. Таким образом, при применении более ограничительного предела нагрузки, ассоциативно связанное предупреждение может выдаваться водителю транспортного средства, чтобы предупреждать его о наступающем состоянии сниженной мощности (например, ассоциативно связанный диагностический режим лампы индикации неисправной работы может устанавливаться или высвечиваться). В дополнение, таймер, ведущий обратный отсчет до тех пор, пока не прекращен более ограничительный предел нагрузки, также может отображаться для указания водителю, когда может быть восстановлена мощность двигателя.

Следует понимать, что определенное усечение нагрузки или предел нагрузки могут изменяться медленно, с тем чтобы уменьшать возмущения крутящего момента. Более точно, усечение нагрузки может фильтроваться (например, с использованием фильтра скользящего среднего) по времени (например, с использованием постоянной фильтра), чтобы медленно линейно изменять определенное усечение нагрузки. Контроллер, по выбору, может координировать постепенное изменение нагрузки с помощью операции впрыска топлива двигателя для снижения возмущений крутящего момента.

Процедуры по фиг. 3-4 дополнительно разъяснены примерными настройками ограничения нагрузки по фиг. 5. Более точно, многомерная регулировочная характеристика 500 по фиг. 5 изображает изменения нагрузки двигателя на кривой 504 при различных числах оборотов двигателя, показанных на кривой 502.

До t1, двигатель может быть работающим без ограничения нагрузки. В t1, на основании предыстории раннего зажигания двигателя, при заданных условиях эксплуатации двигателя, раннее зажигание может предупреждаться. В частности, при заданной нагрузке двигателя, и в диапазоне более низких чисел оборотов двигателя, может быть вероятным событие раннего зажигания в цилиндре. Соответственно, в t1, контроллер двигателя может ограничивать нагрузку двигателя первой малой величиной, чтобы снизить нагрузку двигателя до уровня 510 нагрузки. По существу, это первое ограничение нагрузки может выполняться до возникновения какого бы то ни было события раннего зажигания в цилиндре.

В t2, может обнаруживаться событие пропуска зажигания в цилиндре. В ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре, контроллер может прокачивать воздух через цилиндр без впрыска топлива в него. Одновременно, контроллер может сжигать обедненную топливовоздушную смесь в остальных цилиндрах для сжигания какого-либо количества избыточного несгоревшего топлива в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов. Однако, работа на обедненной смеси сама по себе может вызывать раннее зажигание в двигателе, в частности, на от средних до высоких числах оборотов двигателя. Поэтому, для уменьшения вероятности раннего зажигания, являющегося вызванным подавляющей пропуски зажигания работой цилиндра на обедненной смеси, нагрузка двигателя может дополнительно ограничиваться, чтобы снижать нагрузку двигателя до уровня 512 нагрузки. Это второе ограничение нагрузки также может выполняться до возникновения какого бы то ни было события раннего зажигания в цилиндре.

В t3, может обнаруживаться событие раннего зажигания в цилиндре. В ответ на событие раннего зажигания в цилиндре, по меньшей мере находящийся по влиянием раннего зажигания цилиндр может временно подвергаться обогащению наряду с тем, что остальные цилиндры снабжаются топливом, с тем чтобы поддерживать выпуск при или около стехиометрии. Для снижения вероятности событий раннего зажигания в цилиндре, которые, в ином случае, могли бы привести к ухудшению характеристик двигателя, нагрузка двигателя может дополнительно ограничиваться для понижения нагрузки двигателя до уровня 514 нагрузки.

В t4, до того как может сбрасываться ограничение нагрузки, может определяться событие пропуска зажигания двигателя. Здесь, в ответ на этот цилиндр, как в t2, контроллер может прокачивать воздух через цилиндр без впрыска топлива в него наряду со сжиганием обедненной топливо-воздушной смеси в остальных цилиндрах. Однако, поскольку нагрузка двигателя уже ограничена нагрузкой 514 двигателя, которая является более низкой, чем нагрузка 512 двигателя, требуемая в ином случае для принятия мер в ответ на вызванное пропусками зажигания раннее зажигание, никакое дополнительное ограничение нагрузки может не выполняться. В t5, в ответ на событие включения/отключения зажигания, ограничение нагрузки может прекращаться, и нагрузка двигателя может восстанавливаться.

Таким образом, ограничение нагрузки предупреждения раннего зажигания происходит наряду с некоторым незначительным ограничением нагрузки, обусловленным обнаруженными событиями раннего зажигания, а затем, внезапно включается ограничение нагрузки пропусков зажигания, оно будет ограничивать нагрузку двигателя, с тем чтобы защитить выпускные компоненты, к тому же, с дополнительным уменьшением склонности к раннему зажиганию, посредством более низкого предела нагрузки. Однако, если события раннего зажигания продолжают возникать, ограничение нагрузки будет под управлением до тех пор, пока не удовлетворены корректные условия выхода. Таким образом, посредством снижения нагрузки двигателя во время подавляющих пропуски зажигания условий обедненного сгорания, тепловая перегрузка компонентов двигателя может снижаться, к тому же, наряду со снижением вероятности раннего зажигания, вызванного условиями обедненного сгорания. Посредством выбора и применения предела нагрузки, который реагирует на температуру компонентов, а также факторы сдерживания раннего зажигания, ухудшение характеристик двигателя от раннего зажигания может снижаться.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Аналогичным образом, порядок обработки не требуется обязательно для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, противоположно установленному 4-цилиндровому, и другим типам двигателя. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.

Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящего изобретения.

Изобретение относится к защите двигателя от раннего зажигания. В способе управления двигателем для предотвращения раннего зажигания накачивают в цилиндр воздух без впрыскиваемого топлива, в то время как другой цилиндр сжигает обедненную топливовоздушную смесь. Ограничивают количество всасываемого воздуха в цилиндры, чтобы оно было меньшим, чем пороговое значение. Ограничение увеличивается при увеличении степени обедненности топливовоздушной смеси. В другом варианте способ включает работу двигателя в следующих режимах: в режиме со всеми цилиндрами, осуществляющими сгорание при стехиометрии; в режиме с цилиндрами, накачивающими воздух без впрыскиваемого топлива, и цилиндрами, работающими с топливовоздушным соотношением более обедненным, чем стехиометрия; в режиме со всеми цилиндрами, осуществляющими сжигание, и цилиндром, работающим с топливовоздушным соотношением более обогащенным, чем стехиометрия. Предотвращается раннее зажигание. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления двигателем для предотвращения раннего зажигания, включающий:
приведение в действие цилиндра для накачивания воздуха без впрыскиваемого топлива, в то время как другой цилиндр сжигает обедненную топливовоздушную смесь; и
ограничение количества всасываемого воздуха, направляемого в цилиндры, чтобы оно было меньшим, чем пороговое значение, причем ограничение увеличивается при увеличении степени обедненности топливовоздушной смеси.

2. Способ по п. 1, в котором ограничение основано на числе оборотов двигателя, при этом ограничение увеличивается, когда число оборотов двигателя является более высоким, чем пороговое число оборотов.

3. Способ по п. 1, в котором ограничение основано на температуре отработавших газов, при этом ограничение увеличивается при повышении температуры отработавших газов выше пороговой температуры.

4. Способ по п. 1, в котором ограничение включает одно или более из уменьшения открытия впускного дросселя, увеличения открытия перепускной заслонки турбонагнетателя, регулирования установки фаз распределения клапанов цилиндра для уменьшения впускного заряда воздуха и увеличения величины рециркуляции отработавших газов.

5. Способ по п. 1, в котором двигатель представляет собой двигатель с наддувом, присоединенный к турбонагнетателю, при этом пороговое значение основано на температуре на впуске турбины.

6. Способ по п. 5, в котором приведение в действие происходит в ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре.

7. Способ по п. 6, в котором ограничение прекращается после истечения пороговой длительности.

8. Способ по п. 1, в котором ограничение выполняется в ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре и перед возникновением события раннего зажигания в двигателе.

9. Способ по п. 7, в котором пороговое значение является первым пороговым значением, а способ дополнительно включает, в ответ на событие раннего зажигания в двигателе, дополнительное ограничение количества всасываемого воздуха, направляемого в цилиндры, чтобы оно было меньшим, чем второе пороговое значение, более низкое, чем первое пороговое значение.

10. Способ по п. 9, в котором дополнительное ограничение прекращается после события включения зажигания или выключения зажигания.

11. Способ управления двигателем для предотвращения раннего зажигания, включающий:
в ответ на событие пропуска зажигания перекрытие топлива в первый цилиндр;
приведение в действие второго цилиндра с топливовоздушным соотношением более обедненным, чем стехиометрия; и
ограничение количества всасываемого воздуха, направляемого во второй цилиндр, чтобы оно было меньшим, чем пороговое значение, причем ограничение увеличивается при увеличении степени обедненности топливовоздушной смеси.

12. Способ по п. 11, в котором ограничение дополнительно основано на предыстории раннего зажигания двигателя, при этом ограничение увеличивается при увеличении количества ранних зажиганий двигателя по отношению к пороговому количеству, причем способ дополнительно включает, при указании детонации, использование задержки зажигания и рециркуляции отработавших газов в ответ на детонацию, и, при указании раннего зажигания, использование обогащения или обеднения топливовоздушной смеси в цилиндре в ответ на раннее зажигание.

13. Способ по п. 12, в котором ограничение прекращается после истечения пороговой длительности.

14. Способ управления двигателем для предотвращения раннего зажигания, включающий:
работу двигателя в первом режиме со всеми цилиндрами, осуществляющими сгорание при стехиометрии, и с всасываемым воздушным потоком, отрегулированным для ограничения нагрузки двигателя до первого предела нагрузки;
работу двигателя во втором режиме с первым количеством цилиндров, накачивающих воздух без впрыскиваемого топлива, вторым количеством цилиндров, работающих с топливовоздушным соотношением более обедненным, чем стехиометрия, и с всасываемым воздушным потоком, отрегулированным для ограничения нагрузки двигателя до второго предела нагрузки более ограничительного, чем первый предел нагрузки на более высоких числах оборотов двигателя, причем первый и второй пределы нагрузки основаны, по меньшей мере, на числе оборотов двигателя; и
работу двигателя в третьем режиме со всеми цилиндрами, осуществляющими сжигание, и по меньшей мере одним цилиндром, работающим с топливовоздушным соотношением более обогащенным, чем стехиометрия, и с всасываемым воздушным потоком, отрегулированным для ограничения нагрузки двигателя до третьего предела нагрузки более ограничительного, чем второй предел нагрузки на более низких числах оборотов двигателя.

15. Способ по п. 14, в котором во время третьего режима работы третий предел нагрузки повторно устанавливается в ответ на цикл включения/выключения двигателя, во время первого режима работы первый предел нагрузки повторно устанавливается по истечении первой пороговой длительности, а во время второго режима работы второй предел нагрузки повторно устанавливается по истечении второй пороговой длительности.

16. Способ по п. 15, в котором первая пороговая длительность основана на количестве ранних зажиганий двигателя, а вторая пороговая длительность основана на количестве ранних зажиганий двигателя и температуре отработавших газов.

17. Способ по п. 16, дополнительно включающий указание события раннего зажигания в цилиндре на основании выходного сигнала датчика детонации, оцененного в первом, более раннем, окне угла поворота коленчатого вала, являющегося большим, чем первое, верхнее, пороговое значение, при этом указывая событие детонации в цилиндре на основании выходного сигнала датчика детонации в цилиндре, оцененного во втором, более позднем, окне угла поворота коленчатого вала, являющегося большим, чем второе, нижнее, пороговое значение.

18. Способ по п. 17, дополнительно включающий реагирование на событие детонации в цилиндре с использованием задержки зажигания и рециркуляции отработавших газов при реагировании на раннее зажигание в цилиндре посредством обеднения или обогащения топливовоздушной смеси в цилиндре.

19. Способ по п. 18, дополнительно включающий:
работу в первом режиме до принятия указания на событие пропуска зажигания в цилиндре или на событие раннего зажигания в цилиндре;
переход во второй режим в ответ на событие пропуска зажигания в цилиндре и
переход в третий режим в ответ на событие раннего зажигания в цилиндре.