СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАЖИГАНИЕМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F02D21/08 F02P3/04 F02P5/15 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001.] Настоящее изобретение относится к технологии для зажигания двигателя внутреннего сгорания, в которой используется узел катушки зажигания с первичной и вторичной обмотками, и, более конкретно, к системе управления зажиганием и способу для выполнения наложенного разряда с приложением наложенного напряжения для компенсации ухудшения сгорания двигателя внутреннего сгорания, вызванного рециркуляцией отработавших газов.

Уровень техники

[0002.] Предусмотрено устройство зажигания, включающее в себя узел катушки зажигания с первичной и вторичной обмотками и свечой зажигания, соединенной со вторичной обмоткой, таким образом, чтобы после подачи первичного тока в первичную обмотку вырабатывалось высокое напряжение разряда на вторичной обмотке путем прерывания первичного тока в заданный момент времени зажигания и, таким образом, генерировался разряд между электродами свечи зажигания. Напряжение разряда, вырабатываемое на вторичной обмотке, и величина энергии разряда в основном зависят от времени подачи питания в первичную обмотку.

[0003.] В Патентном документе 1 раскрыта технология подачи наложенного напряжения к свече зажигания от другого вольтодобавочного устройства в течение периода разряда после момента времени зажигания с целью увеличения периодом разряда для надежного зажигания. Такая технология позволяет после инициирования разряда между электродами свечи зажигания при приложении вторичного напряжения от узла катушки зажигания продолжить ток разряда в результате приложения наложенного напряжения для передачи большей энергии топливно-воздушной смеси.

[0004.] Для уменьшения насосных потерь и улучшения эффективности использования топлива известна практика рециркуляции относительно большого количества отработавшего газа в камеру сгорания, используя внешнюю циркуляцию отработавших газов (сокращенно называется “внешней EGR”), используя канал для рециркуляции отработавших газов из системы выпуска отработавших газов в систему впуска, или путем использования внутренней рециркуляции отработавших газов (сокращенно называется “внутренней EGR”) под управлением перекрытия между впускным клапаном и выпускным клапаном. Однако такая рециркуляция отработавших газов приводит к ухудшению характеристик зажигания свечи зажигания.

Документы предшествующего уровня техники

Патентный документ

[0005.] Патентный документ 1: Японский патент № 2554568

Сущность изобретения

[0006.] Учитывая описанное выше, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы улучшить характеристики зажигания во время рециркуляции отработавших газов, используя упомянутые выше технологии наложенного разряда и одновременно подавления перебоев зажигания или напрасного расходования потребляемой энергии путем соответствующего переключения между активацией и деактивацией наложенного разряда в состоянии перехода при переключении выполнения/невыполнения или степени выполнения рециркуляции отработавших газов.

[0007.] В соответствии с настоящим изобретением предусмотрена система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания, содержащая узел катушки зажигания, имеющий первичную и вторичную обмотки и свечу зажигания, соединенную со вторичной обмоткой для обеспечения возможности, после подачи первичного тока в первичную обмотку, приложения напряжения разряда вторичной обмоткой между электродами свечи зажигания в результате прерывания первичного тока в первичной обмотке,

при этом система управления зажиганием дополнительно содержит цепь генерирования наложенного напряжения, которая после инициирования разряда при приложении напряжения разряда вторичной обмоткой прикладывает наложенное напряжение между электродами свечи зажигания в том же направлении, что и напряжение разряда, для продолжения тока разряда,

при этом система управления зажиганием имеет два диапазона, установленные в отношении рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, в соответствии с выполнением/невыполнением или степенью выполнения рециркуляции отработавших газов, которые включают в себя диапазон активации наложенного разряда, в котором схема генерирования наложенного напряжения прикладывает наложенное напряжение, и диапазон деактивации наложенного разряда, в котором схема генерирования наложенного напряжения не прикладывает наложенное напряжение, и

при этом система управления зажиганием выполняет задержку переключения между активацией и деактивацией наложенного разряда на заданное время задержки в переходном состоянии при переключении из одного из двух диапазонов в другой диапазон.

[0008.] В настоящем изобретении диапазон активации наложенного разряда и диапазон деактивации наложенного разряда установлены в соответствии с выполнением/невыполнением или степенью выполнения рециркуляции отработавших газов. В случае когда рабочее состояние двигателя представляет собой диапазон активации наложенного разряда, наложенный разряд выполняют совместно с выполнением рециркуляции отработавших газов (или выполняют рециркуляцию отработавших газов с высокой степенью рециркуляции отработавших газов). В случае когда рабочее состояние двигателя представляет собой диапазон деактивации наложенного разряда, наложенный разряд прекращают в связи с невыполнением рециркуляции отработавших газов (или выполнением рециркуляции отработавших газов с малой степенью рециркуляции отработавших газов).

[0009.] Здесь предполагается, что рабочее состояние двигателя переключается с диапазона активации наложенного разряда на диапазон деактивации наложенного разряда или переключается с диапазона деактивации наложенного разряда на диапазон активации наложенного разряда. В этом случае состояние управления рециркуляцией отработавших газов немедленно изменяется. С другой стороны, переключение между активацией и деактивацией наложенного разряда задерживается на заданное время задержки.

[0010.] Например, фактическое уменьшение рециркулируемого отработавшего газа в камере сгорания, выполняется медленно в случае, когда степень рециркуляции отработавших газов меняется с высокой степени рециркуляции отработавших газов на низкую степень рециркуляции отработавших газов (или рециркуляция отработавших газов меняется с выполнения на невыполнение), при переключении из одного диапазона в другой диапазон. Таким образом, существует вероятность возникновения перебоев зажигания, если наложение разряда будет немедленно прекращено. В частности, количество впускаемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания, уменьшается во время переключения с диапазона активации наложенного разряда на диапазон деактивации наложенного разряда (то есть переключения с высокой степени рециркуляции отработавших газов на низкую степень рециркуляции отработавших газов) при уменьшении нагрузки. Это может привести к временному увеличению степени рециркуляции отработавших газов из-за медленного уменьшения рециркулируемого отработавшего газа, таким образом, что более вероятно возникает перебой зажигания.

[0011.] В настоящем изобретении, однако, наложенный разряд продолжают выполнять до тех пор, пока не пройдет заданная задержка времени. В соответствии с этим становится возможным исключить перебой зажигания.

[0012.] В случае когда степень рециркуляции отработавших газов изменяется с низкой степени рециркуляции отработавших газов на высокую степень рециркуляции отработавших газов (или рециркуляция отработавших газов изменяется с невыполнения на выполнение) при переключении из одного диапазона в другой диапазон, фактическое увеличение рециркулируемого отработавшего газа в камере сгорания происходит медленно. Если немедленно инициировать наложенный разряд, возникнет ненужное потребление энергии разряда.

[0013.] Однако наложенный разряд инициируется после истечения заданной задержки времени в настоящем изобретении. В соответствии с этим становится возможным предотвращать бесполезный расход энергии разряда.

[0014.] В одном предпочтительном аспекте настоящее изобретение направлено на то, что время задержки равно всему периоду перехода рециркуляции отработавших газов, во время которого степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания достигает установившегося состояния, соответствующего рабочему состоянию двигателя после переключения.

[0015.] Другой предпочтительный аспект настоящего изобретения состоит в том, что время задержки заканчивается в середине периода перехода рециркуляции отработавших газов.

[0016.] В настоящем изобретении становится возможным, благодаря наложенному разряду, компенсировать ухудшение сгорания двигателя внутреннего сгорания, вызванного рециркуляцией отработавших газов. В частности, возможно, надежно исключить перебои зажигания и подавлять напрасное расходование энергии сгорания в связи с переключением рабочего состояния двигателя между диапазоном активации наложенного разряда и диапазоном деактивации наложенного разряда, в соответствии с выполнением/невыполнением или степенью выполнения рециркуляции отработавших газов.

Краткое описание чертежей

[0017.] На фиг. 1 схематично показан вид двигателя внутреннего сгорания, в котором применяется настоящее изобретение.

На фиг. 2 схематично показан вид системы управления зажиганием в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематично показан вид существенной части системы управления зажиганием.

На фиг. 4 показана схема, представляющая форму колебаний вторичного напряжения и т.д. во время приложения и неприложения наложенного напряжения.

На фиг. 5 показана характеристика, представляющая один пример переключения диапазона при уменьшении нагрузки.

На фиг. 6 показана временная диаграмма, представляющая первый пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 5.

На фиг. 7 показана временная диаграмма, представляющая второй пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 5.

На фиг. 8 показана характеристика, представляющая другой пример переключения диапазона при уменьшении нагрузки.

На фиг. 9 показана временная диаграмма, представляющая первый пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 8.

На фиг. 10 показана временная диаграмма, представляющая второй пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 8.

На фиг. 11 показана характеристика, представляющая один пример переключения при увеличении нагрузки.

На фиг. 12 показана временная диаграмма, представляющая первый пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 11.

На фиг. 13 показана временная диаграмма, представляющая второй пример управления переключением при переключении диапазона на фиг. 11.

На фиг. 14 показана характеристика, представляющая другой пример переключения диапазона при увеличении нагрузки.

На фиг. 15 показана временная диаграмма, представляющая первый пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 14.

На фиг. 16 показана временная диаграмма, представляющая второй пример управления переключением при переключении диапазона по фиг. 14.

На фиг. 17 показана схема, представляющая форму колебаний вторичного напряжения и т.д. во время управления временем приложения наложенного напряжения и выходным значением.

Описание вариантов осуществления

[0018.] Далее, со ссылкой на чертежи, будет подробно описан один примерный вариант осуществления настоящего изобретения.

[0019.] На фиг. 1 схематично представлен двигатель 1 внутреннего сгорания, в котором применяется система управления зажиганием в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Во впускном канале 2 двигателя 1 внутреннего сгорания расположен канал 3 для воздуха, измеритель 4 потока воздуха и дроссельная заслонка 5 в упомянутом порядке со стороны выше по потоку. В выхлопном канале 6 двигателя 1 внутреннего сгорания расположены каталитический преобразователь 7 стороны выше по потоку, каталитический преобразователь 8 стороны ниже по потоку и глушитель 9 в порядке упоминания со стороны выше по потоку. Датчик 10 отношения воздух-топливо стороны выше по потоку и датчик 11 отношения воздух-топливо стороны ниже по потоку расположены на сторонах выше по потоку и ниже по потоку каталитического преобразователя 7 стороны выше по потоку соответственно. Канал 13 рециркуляции отработавших газов ответвляется от части выхлопного канала 6 между каталитическим преобразователем 7 стороны выше по потоку и каталитическим преобразователем 8 стороны ниже по потоку. Конец канала 13 рециркуляции отработавших газов соединен с частью впускного канала 2 ниже по потоку от дроссельной заслонки 5 и, более конкретно, соединен с участком 2а коллектора. Участок 2а коллектора сформирован с относительно большим объемом и соединен с множеством участков 2b ответвления. Участки 2b ответвления сформированы на стороне ниже по потоку коллектора 2а и ответвляются в соответствующие цилиндры двигателя.

[0020.] Клапан 14 управление рециркуляцией отработавших газов расположен в канале 13 рециркуляции отработавших газов для управления скоростью рециркуляции отработавших газов. Охладитель 15 газа EGR расположен на стороне выше по потоку (сторона системы выпуска отработавших газов) клапана 14 управления рециркуляцией отработавших газов для охлаждения отработавшего газа с высокой температурой в результате теплообмена с охладителем или внешним воздухом.

[0021.] На фиг. 2 показана схема системы управления зажиганием в двигателе 1 внутреннего сгорания. В двигателе 1 внутреннего сгорания в каждом из множества цилиндров 22 установлен поршень 23. Впускной и выпускной каналы 25 и 27 соединены с каждым из цилиндров 22. Впускной клапан 24 установлен так, что открывает и закрывает впускной канал 25, в то время как выпускной клапан 26 установлен так, что он открывает и закрывает выпускной канал 27. Впускной и выпускной каналы 2 и 6 соединены с впускным и выпускным каналами 25 и 27 соответственно. Клапан 28 впрыска топлива расположен в двигателе 1 внутреннего сгорания так, что он осуществляет впрыск топлива в каждый цилиндр. Моментами зажигания топлива и количеством впрыска топлива, выполняемого клапаном 28 впрыска топлива, управляет модуль 30 управления двигателем (ECU). Далее, свеча 29 зажигания установлена, например, в центре верхней части цилиндра для воспламенения топливно-воздушной смеси, формируемой клапаном 28 впрыска топлива в цилиндре. Хотя двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель типа непосредственного впрыска в настоящем варианте осуществления, двигатель внутреннего сгорания, в качестве альтернативы, может представлять собой двигатель типа впрыска в канал, где клапан впрыска топлива расположен во впускном канале 25.

[0022.] Модуль 30 управления двигателем соединен с различными датчиками, включающими в себя не только измеритель 4 потока воздуха для детектирования количества впускного воздуха, но также и датчик 32 угла поворота коленчатого вала для детектирования скорости вращения двигателя и датчик температуры для детектирования температуры охладителя, таким образом, что сигналы детектирования этих датчиков вводят в модуль 30 управления двигателем.

[0023.] Модуль 41 зажигания соединен со свечей 29 зажигания и выполнен с возможностью подачи напряжения разряда к свече 29 зажигания в соответствии с сигналом зажигания из модуля 30 управления двигателем. Модуль 42 управления наложенным напряжением выполнен с возможностью управления приложением наложенного напряжения модулем 41 зажигания в соответствии с задающим сигналом наложенного напряжения из модуля 30 управления двигателем. Каждый из модуля 30 управления двигателем, модуля 41 зажигания и модуля 42 управления наложенного напряжения соединен с аккумуляторной батареей 43, установленной на борту транспортного средства с напряжением 14 вольт.

[0024.] Как подробно показано на фиг. 3, модуль 41зажигания имеет узел 45 катушки зажигания с первичной и вторичной обмотками (в частности, не показаны), зажигатель 46, выполненный с возможностью управления подачей или прерыванием первичного тока в первичную обмотку узла 45 катушки зажигания, схему 47 генерирования наложенного напряжения, в которую встроено вольтодобавочное устройство. Свеча 29 зажигания соединена со вторичной обмоткой узла 45 катушки зажигания.

Схема 47 генерирования наложенного напряжения выполнена с возможностью усиления напряжения на батарее 43 до заданного уровня наложенного напряжения и, после инициирования разряда свечи 29 зажигания, вывода наложенного напряжения на свечу 29 зажигания в соответствии с сигналом управления из модуля 42 управления наложенным напряжением. Здесь наложенное напряжение прикладывается схемой 47 генерирования наложенного напряжения во время прерывания первичного тока в первичную обмотку, в том же направлении, что и напряжение разряда, первоначально прикладываемое между электродами свечи 29 зажигания.

[0025.] На фиг. 4 показано изменение формы колебаний первичного тока (тока питания первичной обмотки), наложенного напряжения, вторичного напряжения (напряжения разряда) и вторичного тока во время приложения и неприложения наложенного напряжения.

[0026.] В случае неприложения наложенного напряжения модуль 41 зажигания выполняет ту же функцию, что и обычное устройство зажигания. А именно, модуль 41 зажигания подает первичный ток в первичную обмотку узла 45 катушки зажигания через зажигатель 46 в течение заданного времени подачи питания и вырабатывает высокое напряжение разряда во вторичной обмотке узла катушки 45 зажигания в результате прерывания первичного тока.

При приложении такого высокого напряжения генерируется разряд между электродами свечи 29 зажигания, в соответствии с электрическим пробоем топливно-воздушной смеси. Вторичный ток между электродами свечи 29 зажигания уменьшают относительно резко в виде колебания треугольной формы через определенное время после инициирования разряда.

[0027.] В случае приложения наложенного напряжения модуль 41 зажигания инициирует приложение постоянного наложенного напряжения приблизительно одновременно с прерыванием первичного тока. Поскольку постоянное наложенное напряжение накладывают на вторичное напряжение в течение заданного времени, вторичное напряжение можно поддерживать на высоком уровне в течение относительно длительного периода времени после инициирования разряда, как показано на чертеже. Таким образом, становится возможным достичь более длительной продолжительности тока разряда в виде наложенного разряда.

[0028.] В настоящем варианте осуществления наложенное напряжение включают или выключают на основе рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания, который определен нагрузкой и скоростью вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, в соответствии с установками рециркуляции отработавших газов. Как схематично показано на фиг. 5, диапазон работы двигателя с низкой/средней скоростью, при средней нагрузке, установлен как диапазон активации наложенного разряда, где прикладывают наложенное напряжение; и другой диапазон работы двигателя с высокой/низкой нагрузкой устанавливают как диапазон деактивации наложенного разряда, где наложенное напряжение не прикладывают. Диапазон деактивации наложенного разряда соответствует диапазону, где рециркуляция отработавших газов через канал 13 рециркуляции отработавших газов (вызывается “внешней EGR”) не выполняется или выполняется с низкой степенью рециркуляции отработавших газов. Диапазон активации наложенного разряда соответствует случаю, когда рециркуляция отработавшего газа выполняется при относительно высокой степени рециркуляции отработавших газов.

[0029.] В двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, с дроссельной заслонкой 5 рециркуляция большого количества отработавшего газа в камеру сгорания приводит к улучшению эффективности использования топлива в результате уменьшения насосных потерь. С другой стороны, рециркуляция такого инертного отработавшего газа приводит к ухудшению характеристик зажигания. Однако возможно достичь хороших характеристик зажигания, когда выполняют наложенный разряд при приложении наложенного напряжения во время упомянутой выше степени рециркуляции отработавших газов.

[0030.] Теперь рассмотрим случай, когда нагрузка двигателя уменьшается от точки А диапазона активации наложенного разряда до точки B диапазона деактивации наложенного разряда в ответ на операцию водителя с педалью акселератора и т.п., как показано стрелкой на фиг. 5. При переключении рабочего состояния целевая степень рециркуляции отработавших газов изменятся с высокого значения степени рециркуляции отработавших газов на низкое (или нулевое) значение степени рециркуляции отработавших газов. В соответствии с таким изменением степени рециркуляции отработавших газов наложенный разряд переключают с активации на деактивацию.

В это время вводят задержку при переключении между активацией и деактивацией наложенного разряда в настоящем варианте осуществления.

[0031.] На фиг. 6 показана временная диаграмма, представляющая изменения нагрузки на двигатель и скорость рециркуляции отработавших газов при управлении включением-выключением (применение или неприменение) наложенного напряжения в переходном состоянии при переключении рабочего состояния из точки А в точку B на фиг. 5. В этом случае степень открывания клапана 14 рециркуляции отработавших газов резко уменьшается, когда рабочее состояние переключается из диапазона активации наложенного разряда в диапазон деактивации наложенного разряда в момент времени t1. Затем целевая степень рециркуляции отработавших газов изменяется ступенчато. В отличие от этого фактическая степень рециркуляции отработавших газов изменяется относительно медленно и достигает, в момент времени t2, целевого значения степени рециркуляции отработавших газов для точки B. В настоящем варианте осуществления период T1 от момента времени t1 до момента времени t2 требуется для достижения степенью рециркуляции отработавших газов значения установившегося состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения диапазона, называется “переходным периодом рециркуляции отработавших газов”.

[0032.] В переходном состоянии на фиг. 5, однако, возникает явление, когда фактическая степень рециркуляции отработавших газов непреднамеренно увеличивается на исходном этапе переходного периода T1 рециркуляции отработавших газов. Причина этого явления состоит в следующем. Относительно большой объем, такой как часть канала 13 рециркуляции отработавших газов и участок 2a коллектора, присутствует на стороне ниже по потоку клапана 14 управления рециркуляцией отработавших газов, как показано на фиг. 1. Выхлопной газ, присутствующий в таком объеме, протекает в камеру сгорания с некоторой задержкой после уменьшения степени открывания клапана 14 управления рециркуляцией отработавших газов (или после закрывания клапана 14 управления рециркуляцией отработавших газов). Одновременно количество впускаемого воздуха уменьшается при уменьшении нагрузки (и, более конкретно, при уменьшении степени открывания дроссельной заслонки 5). Вследствие этого степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания временно увеличивается. Если наложенный разряд будет прекращен в момент времени t1 одновременно с переключением диапазона, возможно возникновение нарушения зажигания из-за чрезмерной степени рециркуляции отработавших газов.

[0033.] Для исключения такого нарушения зажигания, управление включением-выключением наложенного напряжения выполняют с задержкой времени на ΔT задержки, которое, по существу, равно переходному периоду T1 рециркуляции отработавших газов, в варианте осуществления на фиг. 6. Другими словами, наложенный разряд продолжается до тех пор, пока не будет прекращена задержка ΔT времени, и прекращается в момент времени, когда заканчивается задержка времени ΔT (то есть, по существу, одновременно с моментом времени t2).

[0034.] На фиг. 7 показана другая установка времени ΔT задержки. В варианте осуществления на фиг. 7 время ΔT задержки устанавливают несколько короче, чем переходный период T1 рециркуляции отработавших газов. Другими словами, наложенный разряд прекращается в момент времени t3 перед моментом времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов достигает значения установившегося состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения диапазона. В этом случае время ΔT задержки устанавливают таким образом, что фактическая степень рециркуляции отработавших газов уменьшается до уровня, который не приводит к нарушению зажигания даже при прекращении наложенного разряда.

[0035.] В соответствии с этим в варианте осуществления, показанном на фиг. 6, возможно надежно исключить возникновение нарушения зажигания. Также, кроме того, возможно, в варианте осуществления на фиг. 7, при исключении возникновения нарушения зажигания на исходном этапе переходного периода, подавлять энергию разряда по сравнению с вариантом осуществления на фиг. 6.

[0036.] Здесь энергия разряда наложенного разряда, прикладываемого в течение времени ΔT задержки, может быть установлена на том же уровне, как и уровень перед моментом времени t1, или может быть установлена на более высоком уровне, чем перед моментом времени t1, с тем, чтобы более надежно исключать возникновение нарушения зажигания, в результате увеличения степени рециркуляции отработавших газов. Способ установки энергии разряда подробно поясняется ниже.

[0037.] Далее, как показано на фиг. 8-10, можно видеть, что рабочее состояние переключается точки C диапазона деактивации наложенного разряда в точку D диапазона активации наложенного разряда (как показано стрелкой на фиг. 8) при уменьшении нагрузки.

[0038.] При переключении рабочего состояния в момент времени t1, целевая степень рециркуляции отработавших газов изменяется с низкого (или нулевого) значения степени рециркуляции отработавших газов до высокого значения степени рециркуляции отработавших газов. В отличие от этого фактическая степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания относительно медленно изменяется и достигает, в момент времени t2, целевого высокого значения степени рециркуляции отработавших газов, как показано на фиг. 9 и 10. Если наложенный разряд будет инициирован в момент времени t1, наложенный разряд будет выполняться избыточно, что приводит к напрасному расходованию энергии разряда.

[0039.] Управление включением-выключением наложенным напряжением, таким образом, задерживают на время ΔT задержки, которое, по существу, равно переходному периоду T1 рециркуляции отработавших газов от момента времени t1 до момента времени t2, в варианте осуществления на фиг. 9, как в упомянутом выше варианте осуществления, показанном на фиг. 6. Другими словами, наложенный разряд не выполняется до момента времени t2 и инициируется в момент времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов фактически достигает высокого значения.

[0040.] Как показано на фиг. 10, в качестве альтернативы, возможно установить время ΔT задержки несколько короче, чем переходный период T1 рециркуляции отработавших газов, как в упомянутом выше варианте осуществления на фиг. 7. Другими словами, наложенный разряд инициируют в момент времени t3 перед моментом времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов достигает значения установившего состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения диапазона.

[0041.] В соответствии с этим возможно в варианте осуществления на фиг. 9 получать максимальное уменьшение энергии разряда. Кроме того, возможно, в варианте осуществления на фиг. 10, при подавлении энергии разряда, надежно исключать возникновение перебоев зажигания в то время, когда степень рециркуляции отработавших газов становится близкой к высокому значению степени рециркуляции отработавших газов, соответствующему рабочему состоянию после переключения диапазона.

[0042.] В варианте осуществления на фиг. 10, энергия разряда наложенного разряда, прикладываемая в течение периода с момента времени t3 до момента времени t2, может быть установлена на том же уровне, как и уровень после момента времени t2, или может быть установлена на более низкий уровень, чем уровень после времени t2, с тем, чтобы более эффективно исключить напрасное расходование энергии разряда.

[0043.] Как показано на фиг. 11-13, можно видеть, что рабочее состояние перемещается с точки B диапазона деактивации наложенного разряда в точку А диапазон активации наложенного разряда (как показано стрелкой на фиг. 11) при увеличении нагрузки.

[0044.] При переключении рабочего состояния в момент времени t1 целевая степень рециркуляции отработавших газов меняется с низкого (или нулевого) значения степени рециркуляции отработавших газов на высокое значение степени рециркуляции отработавших газов. В отличие от этого фактическая степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания меняется относительно медленно и достигает в момент времени t2 целевого высокого значения степени рециркуляции отработавших газов, как показано на фиг. 12 и 13. В частности, фактическая степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания временно уменьшается до низкого значения и затем постепенно увеличивается по мере увеличения количества выпускаемого воздуха при увеличении нагрузки. Если наложенный разряд инициируют в момент времени t1, наложенный разряд будет приложен избыточно и приведет к напрасному расходованию энергии разряда.

[0045.] Управление включением-выключением наложенного напряжения, таким образом, задерживается на время ΔT задержки, которое, по существу, равно переходному периоду T1 рециркуляции отработавших газов от момента времени t1 до момента времени t2, в варианте осуществления на фиг. 12, как в упомянутом выше варианте осуществления, показанном на фиг. 9. Другими словами, наложенный разряд не выполняют до момента времени t2 и инициируют в момент времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов фактически достигает высокого значения.

[0046.] Как показано на фиг. 13, в качестве альтернативы, возможно устанавливать время ΔT задержки несколько короче, чем переходный период T1 рециркуляции отработавших газов, как в упомянутом выше варианте осуществления, показанном на фиг. 10. Другими словами, наложенный разряд инициируют в момент времени t3 перед моментом времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов достигает значения установившего состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения диапазона.

[0047.] Соответственно, возможно, в варианте осуществления, показанном на фиг. 12, получить максимальное уменьшение энергии разряда. Кроме того, возможно, в варианте осуществления, показанном на фиг. 13, при подавлении энергии разряда, надежно исключать возникновение перебоев зажигания в то время, когда степень рециркуляции отработавших газов становится близкой к высокому значению степени рециркуляции отработавших газов, соответствующему рабочему состоянию после переключения диапазона.

[0048.] В варианте осуществления на фиг. 13, как и в упомянутом выше варианте осуществления на фиг. 10, энергия разряда наложенного разряда, прикладываемого в течение периода от момента времени t3 до момента времени t2, может быть установлена на тот же уровень, как и уровень после момента времени t2, или может быть установлена на более низкий уровень, чем уровень после момента времени t2, для эффективного исключения напрасного расходования энергии разряда.

[0049.] Как показано на фиг. 14-16, кроме того, учитывается, что рабочее состояние переключается с точки D диапазона активации наложенного разряда в точку C диапазона деактивации наложенного разряда (как показано стрелкой на фиг. 14) при увеличении нагрузки.

[0050.] При переключении рабочего состояния в момент времени t1 целевое значение степени рециркуляции отработавших газов меняется с высокого значения степени рециркуляции отработавших газов на низкое (или нулевое) значение степени рециркуляции отработавших газов. В отличие от этого фактическая степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания изменяется относительно медленно и достигает, в момент времени t2, целевого низкого значения степени рециркуляции отработавших газов, как показано на фиг. 15 и 16.

По мере того как количество поступающего воздуха увеличивается при увеличении нагрузки, степень рециркуляции отработавших газов не становится временно увеличенной, как в вариантах осуществления, показанных на фиг. 6 и 7. Однако уменьшение степени рециркуляции отработавших газов происходит медленно. При этом все еще остается возможность возникновения перебоев зажигания, если наложенный разряд будет остановлен в момент времени t1.

[0051.] Управление включением-выключением наложенного напряжения, таким образом, задерживают на время ΔT задержки, которое, по существу, равно переходному периоду T1 рециркуляции отработавших газов в варианте осуществления, показанном на фиг. 15, как в упомянутом выше варианте осуществления, показанном на фиг. 6. Другими словами, наложенный разряд продолжается до момента времени t2 и прекращается в момент времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов фактически достигает низкого значения.

[0052.] Как показано на фиг. 16, в качестве альтернативы, возможно устанавливать время ΔT задержки несколько короче, чем переходный период T1 рециркуляции отработавших газов, как в упомянутом выше варианте осуществления, представленном на фиг. 7. Другими словами, наложенный разряд прекращают в момент времени t3 перед моментом времени t2, в который степень рециркуляции отработавших газов достигает значения установившегося состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения диапазона.

[0053.] В соответствии с этим, возможно, в варианте осуществления, показанном на фиг. 15, надежно исключить возникновение перебоев зажигания, как в варианте осуществления на фиг. 7. Кроме того, возможно, в варианте осуществления на фиг. 16, как и в варианте осуществления на фиг. 7, при исключении возникновения перебоев зажигания на исходном этапе переходного периода, подавлять энергию разряда по сравнению с вариантом осуществления на фиг. 16.

[0054.] Энергия разряда наложенного разряда, прикладываемого в течение времени ΔT задержки, может быть установлена на тот же уровень, как и перед моментом времени t1, или может быть установлена на более высокий уровень, чем перед моментом времени t1, так же, как упомянуто выше.

[0055.] В каждом из упомянутых выше вариантов осуществления энергию разряда устанавливают путем управления временем приложения наложенного напряжения или выходного значения наложенного напряжения, приложенного, как показано на фиг. 17.

[0056.] На фиг. 17 показаны изменения формы колебаний первичного тока (тока питания первичной обмотки), наложенного напряжения, вторичного напряжения и вторичного тока, как показано на фиг. 14. В левом столбце на фиг. 17 показаны основные характеристики наложенного разряда. В центральном столбце на фиг. 17 показаны характеристики наложенного разряда в случае, когда время приложения наложенного напряжения установлено более длинным. Это позволяет поддерживать вторичный ток на высоком уровне в течение более длительного времени для передачи большей энергии в топливно-воздушную смесь. В правом столбце на фиг. 17 показаны характеристики наложенного разряда в случае, когда выходное значение наложенного напряжения установлено выше, чем для основных характеристик. Это позволяет поддерживать вторичную энергию на более высоком уровне для передачи большей энергии топливно-воздушной смеси. Хотя способ увеличения энергии разряда пояснялся выше, возможно уменьшить энергию разряда до более низкого уровня, используя способ, аналогичный варианту осуществления на фиг. 10 и т.д.

[0057.] Кроме того, время ΔT задержки может быть определено как фиксированный период (фиксированное время, фиксированный угол поворота коленчатого вала и т.д.) или может быть определено как оптимальное для каждого рабочего состояния с учетом рабочих параметров двигателя (нагрузка и скорость вращения).

[0058.] В случае когда выполнение/невыполнение или степень выполнения рециркуляции отработавших газов изменяются в зависимости от, например, температурных условий двигателя 1 внутреннего сгорания, диапазон активации наложенного разряда и диапазон деактивации наложенного разряда устанавливают в соответствии с фактическими параметрами рециркуляции отработавших газов с учетом температурных условий.

[0059.] Настоящее изобретение может применяться для случая, когда так называемая система внутренней рециркуляции отработавших газов используется для выполнения рециркуляции отработавших газов путем управления перекрытия клапанов между впускным клапаном и выпускным клапаном 24 и 26, хотя упомянутый выше вариант осуществления относится к случаю, когда рециркуляцию отработавших газов выполняют, используя так называемую внешнюю систему рециркуляции отработавших газов, используя канал 13 рециркуляции отработавших газов. Во внешней системе рециркуляции отработавших газов в большей степени сказывается влияние объема ниже по потоку от клапана 14 рециркуляции отработавших газов таким образом, что необходимо устанавливать время ΔT задержки на более длительное значение для предотвращения перебоев зажигания.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), конкретно к системам зажигания, и может быть использовано в двигателестроительной промышленности и, в частности, в автомобилестроении. Устройство зажигания для двигателя (1) внутреннего сгорания включает в себя схему (47) генерирования наложенного напряжения, которая после инициирования разряда при приложении напряжения разряда вторичной обмоткой прикладывает наложенное напряжение между электродами свечи (29) зажигания в том же направлении, что и напряжение разряда, для продолжения тока разряда и выполняет наложенный разряд в диапазоне активации наложенного разряда при высокой степени рециркуляции отработавшего газа. После переключения из диапазона активации наложенного разряда с высокой степенью рециркуляции отработавшего газа в диапазон деактивации наложенного разряда с низкой степенью рециркуляции отработавшего газа происходит задержка деактивации наложенного разряда на время ΔT задержки. Хотя степень рециркуляции отработавших газов временно увеличивается при уменьшении впускаемого воздуха после закрывания клапана управления рециркуляцией отработавших газов, наложенный разряд продолжается в течение времени ΔT задержки для исключения перебоев зажигания. Техническим результатом является повышение надежности зажигания. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания, содержащая узел катушки зажигания, имеющий первичную и вторичную обмотки и свечу зажигания, соединенную со вторичной обмоткой для обеспечения возможности после подачи первичного тока в первичную обмотку приложения напряжения разряда вторичной обмоткой между электродами свечи зажигания посредством прерывания первичного тока,

при этом система управления зажиганием дополнительно содержит схему генерирования наложенного напряжения, которая после инициирования разряда при приложении напряжения разряда вторичной обмоткой прикладывает наложенное напряжение между электродами свечи зажигания в том же направлении, что и напряжение разряда, для продолжения тока разряда в качестве наложенного разряда,

при этом система управления зажиганием имеет два диапазона, установленные в отношении рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, в соответствии с выполнением/невыполнением или степенью выполнения рециркуляции отработавших газов, которые включают в себя диапазон активации наложенного разряда, в котором схема генерирования наложенного напряжения прикладывает наложенное напряжение, и диапазон деактивации наложенного разряда, в котором схема генерирования наложенного напряжения не прикладывает наложенное напряжение, и

при этом система управления зажиганием выполняет задержку переключения между активацией и деактивацией наложенного разряда на заданное время задержки в переходном состоянии при переключении из одного из двух диапазонов в другой диапазон.

2. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в которой время задержки равно переходному периоду рециркуляции отработавших газов, в течение которого степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания достигает установившегося состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения.

3. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в которой время задержки заканчивается в середине переходного периода рециркуляции отработавших газов, в течение которого степень рециркуляции отработавших газов в камере сгорания достигает установившегося состояния, соответствующего рабочему состоянию после переключения.

4. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по любому одному из пп. 1-3, в которой во время переключения из диапазона активации наложенного разряда в диапазон деактивации наложенного разряда при уменьшении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, подаваемого в течение времени задержки, является таким же, как и перед переключением.

5. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по любому из пп. 1-3, в которой во время переключения из диапазона активации наложенного разряда в диапазон деактивации наложенного разряда при уменьшении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, прикладываемого в течение времени задержки, выше, чем перед переключением.

6. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, в которой во время переключения из диапазона деактивации наложенного разряда в диапазон активации наложенного разряда при уменьшении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, инициированного в середине рециркуляции отработавших газов, является таким же, как и после переключения.

7. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, в которой во время переключения из диапазона деактивации наложенного разряда в диапазон активации наложенного разряда при уменьшении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, инициируемого в середине рециркуляции отработавших газов, ниже, чем после переключения.

8. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, в которой во время переключения из диапазона деактивации наложенного разряда в диапазон активации наложенного разряда при увеличении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, инициируемого в середине рециркуляции отработавших газов, является таким же, как и после переключения.

9. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, в которой во время переключения из диапазона деактивации наложенного разряда в диапазон активации наложенного разряда при увеличении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, инициируемого в середине рециркуляции отработавших газов, ниже, чем после переключения.

10. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по любому одному из пп. 1-3, в которой во время переключения из диапазона активации наложенного разряда в диапазон деактивации наложенного разряда при увеличении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, прикладываемого во время времени задержки, является таким же, как и перед переключением.

11. Система управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания по любому одному из пп. 1-3, в которой во время переключения из диапазона активации наложенного разряда в диапазон деактивации наложенного разряда при увеличении нагрузки уровень энергии разряда наложенного напряжения, прикладываемого в течение времени задержки, ниже, чем перед переключением.

12. Способ управления зажиганием для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания содержит узел катушки зажигания, имеющий первичную и вторичную обмотки и свечу зажигания, соединенную со вторичной обмоткой для обеспечения возможности, после подачи первичного тока в первичную обмотку, приложения напряжения разряда вторичной обмоткой между электродами свечи зажигания посредством прерывания первичного тока, при этом упомянутый способ управления зажиганием содержит этапы, на которых:

устанавливают два диапазона относительно рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания в соответствии с выполнением/невыполнением или степенью выполнения рециркуляции отработавших газов, причем упомянутые два диапазона включают в себя диапазон активации наложенного разряда, в котором прикладывают наложенное напряжение, и диапазон деактивации наложенного разряда, в котором не прикладывают наложенное напряжение;

в диапазоне активации наложенного разряда продолжают ток разряда в качестве наложенного разряда путем приложения наложенного напряжения между электродами свечи зажигания в том же направлении, что и напряжение разряда после инициирования разряда при приложении напряжения разряда вторичной обмоткой; и

выполняют задержку переключения между активацией и деактивацией наложенного разряда на заданное время задержки в переходном состоянии при переключении из одного из двух диапазонов в другой диапазон.