СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ, СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ, МАШИНОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК F02D43/00 F02P15/00 F02P15/02 F02P15/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу и системе для двигателя с искровым зажиганием и, в частности, но не исключительно, относится к способу и системе для предотвращения события обратного удара на впуске.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели внутреннего сгорания типично содержат впускные и выпускные клапаны для управления потоком газов, соответственно, в и из камеры сгорания. Рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания по меньшей мере частично определяются установкой фаз открывания и закрывания клапанов и степенью, с которой открываются клапаны. Типично, открывание и закрывание клапанов определяется распределительными валами, которые вынуждены вращаться с постоянным отношением скорости вращения коленчатого вала двигателя. С такой системой, относительная установка фаз клапанного распределения должна быть идентичной для всех скоростей вращения и условий двигателя и, как результат, необходимы компромиссы. Однако, для преодоления этого ограничения, двигатель может быть снабжен системой привода с регулируемыми фазами газораспределения и/или системами привода с регулируемым подъемом клапанов, тем самым, предоставляя рабочим характеристикам возможность улучшаться в рабочем диапазоне двигателя.

Предусмотрена система привода с регулируемыми клапанами или нет, может быть период, когда оба, впускной и выпускной, клапаны открыты одновременно. В частности, клапаны могут быть фазированы таким образом, что впускной клапан открывается слегка раньше, чем поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ, TDC) такта выпуска. Подобным образом, выпускной клапан может быть фазирован, чтобы закрываться прямо после того, как поршень начинает опускаться в такте впуска. Такое перекрытие открывания клапанов может создавать сифонный эффект с потоком выхлопных газов, втягивающим дополнительный наддувочный воздух в камеру сгорания. У системы привода с регулируемыми клапанами этот сифонный эффект может специально приспосабливаться в рабочем диапазоне двигателя.

В дополнение к вышеприведенному описанному перекрытию клапанов, раннее открывание впускного клапана может снижать выбросы. Раннее открывание впускного клапана может давать в результате некоторое количество инертных выхлопных газов, вытекающих из цилиндра через впускной клапан, где они могут охлаждаться во впускном коллекторе. Этот инертный газ затем может поступать в цилиндр в следующем такте впуска, что помогает сдерживанию температуры цилиндра и, таким образом, выбросы оксидов азота. Вновь, у системы привода с регулируемыми клапанами этот эффект может специально приспосабливаться в рабочем диапазоне двигателя.

Кроме того, системы искрового зажигания с подаваемой в ходе выпуска (выдаваемой вхолостую) искрой являются общеизвестными на четырехтактных двигателях с искровым зажиганием. Эти системы пользуются тем обстоятельством, что такт выпуска и такт сжатия выровнены на парах цилиндров. У таких систем, одна катушка зажигания может питать две свечи зажигания, которые возбуждаются одновременно с установкой момента, которая требуется загруженному топливом цилиндру, причем, искра в другом цилиндре является «выдаваемой вхолостую». Такие системы зажигания желательны, поскольку они сокращают количество требуемых катушек зажигания.

Авторы настоящего изобретения выявили, что у системы привода с регулируемыми клапанами, которая может использовать в своих интересах сценарии раннего открывания впускного клапана, описанные выше, может быть значительное перекрытие между холостым искровым событием и началом такта впуска. Что касается систем с впрыском во впускной канал, ограничения по выбросам часто приводят к впрыску топлива, в то время как впускной клапан еще закрыт. Как результат, когда впускной клапан открыт, и возникает выдаваемая вхолостую искра, воспламеняемая смесь может присутствовать в цилиндре, и пламя может распространяться, то есть, осуществлять обратный удар, во впускной коллектор.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает:

подачу питания на общую катушку зажигания, чтобы одновременно осуществлять первое искровое событие на первой свече зажигания, присоединенной к первому цилиндру двигателя, и второе искровое событие на второй свече зажигания, присоединенной ко второму цилиндру двигателя, двигатель выполнен так, что при подаче питания на конкретную катушку зажигания, искровое событие инициирует сгорания только в одном из первого и второго цилиндров, а искровое событие в другом из первого и второго цилиндров не инициирует сгорание; и

избирательную задержку открывания впускного клапана и/или впрыска топлива для другого из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

Способ дополнительно может содержать регулировку установки момента подачи питания на катушку зажигания на основании условий работы двигателя. Условия работы могут содержать одно или более из температуры входного заряда, октанового числа топлива, скорости вращения двигателя и давления во впускном коллекторе.

Способ дополнительно может содержать определение запланированного подъема впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии. Способ дополнительно может содержать задерживание открывания впускного клапана и/или впрыска топлива для другого из первого и второго цилиндров, если запланированный подъем впускного клапана при искровом событии для другого из первого и второго цилиндров больше, чем или равным максимально допустимому подъему впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии.

Способ дополнительно может содержать определение максимально допустимого подъема впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии. Максимально допустимый подъем впускного клапана при искровом событии может быть постоянным значением, например, нулевым, или может быть функцией того, когда запланировано должно происходить искровое событие.

Способ дополнительно может содержать задерживание открывания впускного клапана, так чтобы подъем впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии был равным или меньшим, чем максимально допустимый подъем впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии. В качестве альтернативы или дополнительно, способ дополнительно может содержать задерживание впрыска топлива, так чтобы не все из топлива, которое должно впрыскиваться, находилось в другом из первого и второго цилиндров, когда происходит искровое событие. Например, способ дополнительно может содержать задерживание впрыска топлива, так чтобы топливо прибывало в цилиндр после того, как происходит событие выдаваемой вхолостую искры.

Способ дополнительно может содержать определение вероятности обратного удара во впускной коллектор двигателя на основании установки момента подачи питания на катушку зажигания и установки фаз распределения впускного клапана.

Способ дополнительно может содержать определение, следует ли задерживать открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров. Способ дополнительно может содержать регулировку продолжительности времени задержки открывания впускного клапана и/или впрыска топлива в зависимости от установки момента подачи питания на катушку зажигания. Способ дополнительно может содержать выполнение определения, следует ли задерживать открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров при работающем двигателе.

Способ дополнительно может содержать ограничение открывания впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров, когда искровое событие происходит после того, как первый и второй палец кривошипа, связанный с первым и вторым цилиндрами, проходит через верхнюю мертвую точку (ВМТ, TDC). Способ дополнительно может содержать ограничение открывания впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров, когда искровое событие происходит после того, как первый и второй палец кривошипа, связанный с первым и вторым цилиндрами, проходит ВМТ, величиной, меньшей, чем если искровое событие происходит до того, как первый и второй пальцы кривошипа проходят через ВМТ.

Способ дополнительно может содержать ограничение открывания впускного клапана значением, меньшим чем или равным 1 мм (например, приблизительно 1 мм), например, когда искровое событие в другом из первого и второго цилиндров происходит после того, как первый и второй пальцы кривошипа, связанные с первым и вторым цилиндрами, проходят через верхнюю мертвую точку. Способ дополнительно может содержать ограничение открывания впускного клапана значением, большим, чем 1 мм (например, большим, чем приблизительно 1 мм), например, когда искровое событие в другом из первого и второго цилиндров происходит до того, как первый и второй пальцы кривошипа, связанные с первым и вторым цилиндрами, проходят через верхнюю мертвую точку. (Значение открывания впускного клапана может соответствовать расстоянию между крышкой клапана и соответствующим седлом клапана, другими словами, зазору между крышкой клапана и седлом клапана).

Что касается подачи питания на конкретную катушку зажигания, первый поршень в первом цилиндре может находиться в такте сжатия, а второй поршень во втором цилиндре может находиться в такте расширения. Другими словами, первый и второй пальцы кривошипа, связанные с первым и вторым поршнями соответственно, могут быть выровнены, хотя первый и второй поршни могут выполнять разные такты цикла двигателя, такого как четырехтактный цикл.

Что касается следующей подачи питания на катушку зажигания, искровое событие инициирует сгорания в другом из первого и второго цилиндров, а искровое событие в одном из первого и второго цилиндров не инициирует сгорание. Способ дополнительно может содержать избирательную задержку открывания впускного клапана и/или впрыска топлива для одного из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

Способ дополнительно может содержать подачу питания на дополнительную общую катушку зажигания, чтобы одновременно возбуждать третье искровое событие на третьей свече зажигания, присоединенной к третьему цилиндру двигателя, и четвертое искровое событие на четвертой свече зажигания, присоединенной к четвертому цилиндру двигателя. Двигатель может быть выполнен так, что при подаче питания на конкретную дополнительную катушку зажигания, искровое событие инициирует сгорание только в одном из третьего и четвертого цилиндров, а искровое событие в другом из третьего и четвертого цилиндров не инициирует сгорание. Способ дополнительно может содержать избирательную задержку открывания впускного клапана и/или впрыска топлива для другого из третьего и четвертого цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, двигатель содержит:

первую свечу зажигания для инициирования первого искрового события в первом цилиндре двигателя;

вторую свечу зажигания для инициирования второго искрового события во втором цилиндре двигателя;

общую катушку зажигания, присоединенную к каждой из первой и второй свечей зажигания;

при этом система зажигания двигателя содержит один или более контроллеров двигателя, выполненных с возможностью приведения в действие катушки зажигания для одновременной подачи питания на каждую из первой и второй свечей зажигания, так чтобы первое и второе искрового события происходили одновременно; причем при подачи питания на конкретную катушку зажигания, искровое событие инициирует сгорание только в одном из первого и второго цилиндров, а искровое событие в другом из первого и второго цилиндров не инициирует сгорание;

при этом контроллеры двигателя дополнительно выполнены с возможностью избирательно задерживать открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

Система зажигания двигателя дополнительно может содержать первую и вторую свечи зажигания и/или общую катушку зажигания. Двигатель дополнительно может содержать впускной клапан и/или топливную форсунку. Топливная форсунка может впрыскивать топливо во впускной коллектор в области впускного клапана.

Один или более контроллеров могут быть дополнительно выполнены с возможностью выполнять любой из вышеуказанных способов. Блок управления двигателем может содержать, по меньшей мере частично, вышеуказанные контроллеры.

Машиночитаемый носитель, содержащий программное обеспечение, исполнение которого вычислительным устройством может побуждать вычислительное устройство выполнять любой из вышеуказанных способов. Один или более контроллеров двигателя могут быть снабжены машиночитаемыми командами в постоянной памяти для выполнения любых из вышеуказанных способов.

Транспортное средство или двигатель могут содержать вышеуказанную систему зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения, и чтобы яснее показать, каким образом оно может быть осуществлено, далее будет приведена ссылка, в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает систему зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно примерам настоящего изобретения;

фиг. 2 показывает способ двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно примерам настоящего изобретения;

фиг. 3 - график, показывающий, каким образом подъем впускного клапана может меняться в зависимости от угла поворота кривошипа, и задержанный подъем впускного клапана согласно первому примеру настоящего изобретения;

фиг. 4 - график, показывающий, каким образом задержка подъема впускного клапана может меняться в зависимости от установки момента искрового события; и

фиг. 5 - график, показывающий, каким образом подъем впускного клапана может меняться в зависимости от угла поворота кривошипа, и задержанный впрыск топлива согласно второму примеру настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на фиг. 1, настоящее изобретение относится к системе 100 зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Двигатель содержит общую катушку 10 зажигания, которая электрически присоединена к обеим, первой и второй, свечам 11, 12 зажигания. Первая свеча 11 зажигания может инициировать первое искровое событие в первом цилиндре двигателя. Подобным образом, вторая свеча 12 зажигания может инициировать второе искровое событие во втором цилиндре двигателя.

Система 100 зажигания двигателя может содержать контроллер 30 двигателя. Контроллер 30 двигателя может содержать один или более модулей для управления двигателем. В частности, контроллер 30 двигателя может быть выполнен с возможностью приведения в действие общую катушку 10 зажигания, которая присоединена к первой и второй свечам 11, 12 зажигания. Например, контроллер 30 двигателя может избирательно присоединять аккумуляторную батарею 40 к общей катушке 10 зажигания. Соответственно, контроллер 30 двигателя, через общую катушку 10 зажигания, может одновременно питать энергией каждую из первой и второй свечей 11, 12 зажигания, так чтобы первое и второе искровое событие происходили одновременно. Двигатель может работать в режиме, в котором, в конкретный момент в цикле двигателя, то или другое из первого или второго событий искры в соответственном цилиндре предназначено, чтобы давать в результате событие сгорания. В противоположность, другое из первого и второго событий искры в соответственном цилиндре может быть предназначено, чтобы давать в результате событие сгорания и, по существу, может быть выдаваемым вхолостую. В следующий момент в цикле двигателя, событие сгорания и событие выдаваемой вхолостую искры могут меняться цилиндрами. Следует принимать во внимание, что первый и второй поршни в соответствующих первом и втором цилиндрах могут работать в четырехтактном режиме, с первым и вторым поршнями, движущимися вместе, но в разных тактах цикла.

По-прежнему со ссылкой на фиг. 1, двигатель дополнительно может содержать дополнительную общую катушку 20 зажигания, электрически присоединенную к обеим, третьей и четвертой, свечам 21, 22 зажигания. Третья свеча 21 зажигания может инициировать третье искровое событие в третьем цилиндре двигателя. Подобным образом, четвертая свеча 22 зажигания может инициировать четвертое искровое событие в четвертом цилиндре двигателя. Как и для общей катушки 10 зажигания, дополнительная общая катушка 20 зажигания может одновременно питать энергией каждую из третьей и четвертой свечей 21, 22 зажигания, так чтобы третье и четвертое искрового события происходили одновременно. Дополнительная общая катушка 20 зажигания может вводиться в действие контроллером 30 двигателя, который может избирательно присоединять аккумуляторную батарею 40 к дополнительной общей катушке 20 зажигания. Любое одно из третьего и четвертого событий искры в соответственном цилиндре может быть предназначено, чтобы инициировать сгорание. Другое из третьего и четвертого событий искры в соответственном цилиндре может не быть предназначено для инициирования сгорания и, как результат, может быть выдаваемым в холостую. Событие сгорания и событие выдаваемой вхолостую искры могут меняться цилиндрами в течение следующей подачи питания на катушку зажигания. Третий и четвертый поршни в третьем и четвертом цилиндрах также могут работать в четырехтактном цикле, с третьим и четвертым поршнями, движущимися вместе, хотя и в разных тактах цикла.

Следует принимать во внимание, что первый, второй, третий и четвертый поршни и соответствующие цилиндры могут формировать четырехцилиндровый двигатель, причем, каждый поршень выполнен с возможностью выполнять разный такт цикла, а именно, такты впуска, сжатия, рабочий и выпуска (например, расширения). Первый и второй поршни могут находиться не в фазе с третьим и четвертым поршнями. Другими словами, первый и второй поршни могут быть присоединены к коленчатому валу в точке, которая отнесена на 180º от точки на коленчатом валу, в которой присоединены третий и четвертый поршни. Хотя четырехцилиндровый двигатель был описан выше, следует принимать во внимание, что могут быть предусмотрены дополнительные поршни и цилиндры.

Контроллер 30 двигателя, или по меньшей мере модуль контроллера 30 двигателя, может быть выполнен с возможностью избирательно задерживать открывание впускного клапана для цилиндра, в котором собирается происходить событие выдаваемой вхолостую искры. В качестве альтернативы или дополнительно, контроллер 30 двигателя, или по меньшей мере его модуль, может быть выполнен с возможностью задерживать впрыск топлива в цилиндр или впускное окно цилиндра, для которого собирается происходить событие выдаваемой вхолостую искры. Посредством задерживания открывания впускного клапана или впрыска топлива, вероятность инициирования сгорания событием выдаваемой вхолостую искры может уменьшаться.

Со ссылкой на фиг. 2, далее будет описан способ 200 для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно примеру настоящего изобретения. Способ 200 может выполняться в отношении цилиндра, в котором запланированно должно происходить событие выдаваемой вхолостую искры. Способ 200 может выполняться для каждого события выдаваемой вхолостую искры в каждом цилиндре, или способ 200 может выполняться с любой другой частотой.

На первом этапе 210, контроллер 30 двигателя, или по меньшей мере его модуль, может определять, в какой момент (например, на каком угле поворота кривошипа) в цилиндре двигателя должно произойти искровое событие. Контроллер 30 двигателя также может рассчитывать оптимальную установку момента искрового события на основании условий работы двигателя, таких как температура входного заряда, октановое число топлива, скорость вращения двигателя и давление во впускном коллекторе. Установка момента искрового события может регулироваться, тогда как двигатель является работающим, и может регулироваться в реальном времени, например, в ответ на изменения условий работы. Первый этап 210 может содержать такую регулировку установки момента искры. Однако установка момента искры может регулироваться другим контроллером или модулем, в каком случае, первый этап 210 может просто получать установку момента искры из такого другого контроллера или модуля.

На втором этапе 220, может определяться величина подъема, L, впускного клапана, которая запланировано, что должна происходить при искровом событии. Как и для первого этапа 210, второй этап 220 может содержать расчет оптимальной установки фаз впускного клапана. Однако оптимальная установка фаз клапанного распределения может рассчитываться иным контроллером или модулем, в каком случае, второй этап 220 может просто получать установку фаз впускного клапана из такого иного контроллера. С установкой фаз впускного клапана, второй этап 220 может определять величину подъема, которую запланировано должен иметь впускной клапан, когда происходит событие выдаваемой вхолостую искры.

На третьем этапе 230, может определяться максимально допустимый подъем впускного клапана, L_max, при искровом событии. Максимально допустимый подъем впускного клапана при искровом событии может быть постоянным значением, например, нулевым, или может быть переменным значением, которое может зависеть от того, когда происходит искровое событие. Например, большая величина подъема впускного клапана может быть допустимой, если запланировано, что событие выдаваемой вхолостую искры должно произойти до того, как поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ), поскольку давление и температура газов в камере сгорания могут быть более низкими. В противоположность, если запланировано, что событие выдаваемой вхолостую искры должно происходить после того, как поршень достигает ВМТ, максимально допустимый подъем впускного клапана может быть более низким вследствие высоких давления и температуры газов в камере сгорания. В этом отношении, третий этап 230 может обращаться к справочной таблице, которая может храниться в контроллере 30 двигателя или отдельном модуле памяти. Третий этап 230 дополнительно может содержать интерполяцию между точками данных из такой справочной таблицы.

На четвертом этапе 240, величина подъема впускного клапана, L, которая запланированно должна происходить при событии выдаваемой вхолостую искры, которая была получена на втором этапе 220, сравнивается с максимально допустимым подъемом впускного клапана, L_max, при событии выдаваемой вхолостую искры, который был получен на третьем этапе 230. Если величина подъема впускного клапана, L, запланированная, чтобы происходить при событии выдаваемой вхолостую искры, больше, чем максимально допустимый подъем впускного клапана L_max, при событии выдаваемой вхолостую искры, то способ 200 переходит на пятый этап 250. Однако, если величина подъема клапана, L, запланированная, чтобы происходить при событии выдаваемой вхолостую искры, меньше, чем максимально допустимый подъем впускного клапана L_max, при событии выдаваемой вхолостую искры, то способ 200 переходит на шестой этап 260, а пятый этап 250 игнорируется.

На пятом этапе 250, контроллер 30 может задерживать открывание впускного клапана, так что подъем впускного клапана при событии выдаваемой вхолостую искры меньше, чем или равным максимально допустимому подъему впускного клапана, L_max, который был определен на третьем этапе 230. В качестве альтернативы или дополнительно, пятый этап 250 может задерживать впрыск топлива, например, посредством отправки контроллером 30 сигнала для регулировки установки момента впрыска топлива. В любом случае, величина требуемой временной задержки может рассчитываться в пределах пятого этапа 250. Вероятность обратного удара во впускной коллектор двигателя может уменьшаться, поскольку ест меньшее количество воздуха и/или топлива в камере сгорания, когда происходит событие выдаваемой вхолостую искры.

На шестом этапе 260, контроллер 30 двигателя может возбуждать одну из катушек 10, 20 зажигания, тем самым, вызывая искровое событие в соответствующих цилиндрах. Способ 200 затем может повторяться, например, для следующего искрового события или в ответ на изменение установки момента искры.

Хотя способ 200 был описан выше со ссылкой на ряд этапов, следует принимать во внимание, что этапы могут выполняться в ином порядке. Кроме того, два или более этапов могут выполняться одновременно, например, второй и третий этапы 220, 230 могут выполняться параллельно.

Со ссылкой на фиг. 3 и 4, далее будет описан первый пример настоящего изобретения. На графике, показанном на фиг. 3, вертикальная ось 310 соответствует величине подъема впускного клапана, тогда как горизонтальная ось 320 соответствует углу поворота кривошипа с нулем градусов, являющимся верхней мертвой точкой (ВМТ) для конкретных цилиндра и поршня. (BTDC обозначает до верхней мертвой точки, а ATDC обозначает после верхней мертвой точки). Профиль ненастроенного запланированного подъема впускного клапана обозначен линией 340. Установка момента события выдаваемой вхолостую искры обозначена посредством 330. На втором этапе 220 способа 200, определяется подъем впускного клапана при запланированном событии 330 искры. На пятом этапе 250, открывание впускного клапана может задерживаться, чтобы уменьшать подъем впускного клапана при искровом событии. Профиль задержанного впускного клапана обозначен номером 350 ссылки. Посредством задерживания открывания впускного клапана, величина подъема впускного клапана была уменьшена с L до L_adj, которая может быть равной или меньшей, чем L_max. Количество воздуха (и, по выбору, топлива) в цилиндре события выдаваемой вхолостую искры было уменьшено и, как результат, также была уменьшена вероятность события выдаваемой вхолостую искры, инициирующего сгорание. Хотя фиг. 3 показывает являющийся задерживаемым весь профиль для открывания впускного клапана, в альтернативной компоновке, открывание впускного клапана может задерживаться, но закрывание впускного клапана может оставаться неизменным или задерживаться на иную величину. В таких обстоятельствах, для компенсации уменьшенного впуска воздуха, впускной клапан может открываться на большую величину, как только произошло событие выдаваемой вхолостую искры.

Далее, со ссылкой на фиг. 4, показан пример того, каким образом максимально допустимый подъем впускного клапана, L_max, при событии выдаваемой вхолостую искры меняется относительно установки момента искрового события. Вертикальная ось 410 соответствует подъему впускного клапана и, а горизонтальная ось 420 соответствует углу поворота кривошипа, на котором запланированно должно происходить событие выдаваемой вхолостую искры. Зависимость между максимально допустимым подъемом впускного клапана, L_max, и установкой момента искрового события обозначена линией 430. Как показано, максимально допустимый подъем впускного клапана может уменьшаться по мере того, как событие выдаваемой вхолостую искры запланированно позже должно происходить в цикле двигателя. Уменьшение максимально допустимого подъема впускного клапана может выравниваться для событий выдаваемой вхолостую искры, которые запланированно должны происходить после верхней мертвой точки. Максимально допустимый подъем впускного клапана может выравниваться со значением подъема впускного клапана приблизительно в 1 мм. Было обнаружено, что вероятность распространения пламени через зазор в 1 мм или меньший является низкой. Поэтому, значение подъема впускного клапана приблизительно 1 мм или меньше может быть допустимым, когда событие выдаваемой вхолостую искры происходит в или после ВМТ. В противоположность, если событие выдаваемой вхолостую искры запланированно должно происходить до ВМТ, то больший подъем впускного клапана может быть допустимым, так как давления и температуры в камере сгорания могут быть более низкими, и является более низкой вероятность инициирования сгорания событием выдаваемой вхолостую искры.

Зависимость, изображенная на фиг. 4, является всего лишь одним примером функциональной зависимости между максимально допустимым подъемом впускного клапана, L_max, и установкой момента события выдаваемой вхолостую искры. Следует принимать во внимание, что эта функциональная зависимость может принимать другие формы, например, максимально допустимый подъем впускного клапана, L_max, может быть постоянным значением, таким как 1 мм или даже ноль мм. Форма зависимости между максимально допустимым подъемом впускного клапана и установкой момента событие выдаваемой вхолостую искры может быть определена посредством эксперимента или посредством вычисления. Зависимость между максимально допустимым подъемом впускного клапана и установкой момента события выдаваемой вхолостую искры может храниться в модуле памяти, связанном с контроллером 30 двигателя, например, в форме справочной таблицы, содержащей некоторое количество дискретных точек из линии 430, которая может интерполироваться между ними.

Далее, с обращением к фиг. 5, будет описан второй пример настоящего изобретения. График, показанный на фиг. 5, подобен показанному на фиг. 3 по той причине, что вертикальная ось 510 представляет величину подъема впускного клапана, горизонтальна ось 520 представляет угол поворота кривошипа, а линия 530 обозначает установку момента события выдаваемой вхолостую искры. Более того, запланированная величина подъема для впускного клапана в зависимости от угла поворота кривошипа обозначена номером 540 ссылки. Как описано выше, на пятом этапе 250, установка момента впрыска топлива может задерживаться. В этом отношении, фиг. 5 изображает ненастроенную установку 550 впрыска топлива с началом впрыска (SOI), обозначаемым посредством 552, и окончанием впрыска (EOI), являющимся обозначенным посредством 554. В конкретном примере, топливо может впрыскиваться во впускное окно, которое находится выше по потоку от впускного клапана, однако, также предусмотрено, что топливо может впрыскиваться непосредственно в цилиндр. В конкретном примере топлива, впрыскиваемого во впускное окно, в качестве результата может быть задержка достижения топливом цилиндра, поскольку топливо может не течь в цилиндр до тех пор, пока не был открыт впускной клапан. Транспортная задержка топливоснабжения в случае ненастроенной установки момента впрыска топлива обозначена посредством 556 и, как изображено, топливо может поступить в цилиндр вскоре после того, как открылся впускной клапан.

В случае, если четвертый этап 240 определяет, что запланированный подъем впускного клапана при событии выдаваемой вхолостую искры больше, чем максимально допустимый подъем клапана, впрыск топлива может задерживаться. Установка момента задержанного впрыска топлива обозначена посредством 560 с началом настроенного впрыска, обозначаемым посредством 562, и окончанием настроенного впрыска, обозначаемым посредством 564. Поскольку топливная форсунка может находиться выше по потоку от впускного клапана, может быть транспортная задержка, чтобы топливо поступало в цилиндр, и эта задержка обозначена номером 566 ссылки, в случае, если впрыск топлива задержан пятым этапом 250 способа. Транспортная задержка 566 топливоснабжения может применяться от начала настроенного впрыска 562, так как начало настроенного впрыска 562 может происходить после того, как впускной клапан открылся. Как результат, впрыснутое топливо может незамедлительно выноситься текущим всасываемым воздухом вместо вынуждения ожидать открывания впускного клапана. Соответственно, транспортная задержка 566 топливоснабжения изображена в качестве начинающейся от начала настроенного впрыска 562.

Как изображено, впрыск топлива может регулироваться, так чтобы топливо прибывало в цилиндр после того, как происходит событие выдаваемой вхолостую искры. Начало настроенного впрыска 562, таким образом, может происходить до того, как происходит событие выдаваемой вхолостую искры, с учетом транспортной задержки 566. С топливом, прибывающим в цилиндр после того, как произошло событие выдаваемой вхолостую искры, вероятность инициирования сгорания событием выдаваемой вхолостую искры была уменьшена. Хотя фиг. 5 изображает топливо, прибывающее после того, как произошло событие выдаваемой вхолостую искры, также предусмотрено, что настроенный впрыск топлива может предоставлять некоторому количеству топлива возможность прибывать до того, как произошло событие выдаваемой вхолостую искры, например, при условии, что концентрация топлива в цилиндре, когда происходит искровое событие, является достаточно низким, чтобы вероятность события выдаваемой вхолостую искры, провоцирующей сгорание, также была низкой.

Следует принимать во внимание, что функциональная зависимость между максимально допустимым подъемом впускного клапана и установкой момента события выдаваемой вхолостую искры, например, как изображенная на фиг. 4, может применяться равным образом ко второму примеру настоящего изобретения. Другими словами, впрыск топлива может задерживаться, если запланированный подъем впускного клапана при событии выдаваемой вхолостую искры превышает максимально допустимый подъем впускного клапана.

Способ и системы, описанные в материалах настоящего описания, могут быть применены к двигателю, который содержит исполнительные механизмы клапана, которые могут менять установку момента и/или степень открывания клапана. Например, подъем впускного клапана может регулироваться устройством управления регулируемым подъемом или посредством регулируемой установки фаз распределительного вала с постоянным профилем подъема.

Следует принимать во внимание, что один или более контроллеров могут содержать дополнительные модули, выполненные с возможностью выполнять любой из вышеуказанных способов. Например, контроллеры могут определять, в каком из рабочих режимов работает двигатель внутреннего сгорания. Также следует принимать во внимание, что контроллеры могут содержать существующие ранее контроллеры, которые были перепрограммированы, чтобы выполнять любой из вышеуказанных способов. Более того, способ и система, описанные в материалах настоящего описания, не требуют добавочных аппаратных средств и, таким образом, могут быть без труда развернуты с небольшими дополнительными затратами. Они также могут быть модифицированы под существующие транспортные средства, если требуется.

Было обнаружено, что вероятность возникновения события обратного удара может быть наибольшей, когда выдаваемая вхолостую искра возникает после ВМТ (например, вследствие комбинации высокой степени сжатия, высокой температуры на впуске), и/или если есть больший, чем в 1 мм, подъем впускного клапана (например, как таковой, зазор может предоставлять пламени возможность распространяться через клапан). Настоящее раскрытие преимущественно делает наглядными эти факторы и уменьшает вероятность возникновения события обратного удара.

Специалистами в данной области техники будет приниматься во внимание, что, хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на один или более примеров, оно не ограничено раскрытыми примерами, и что альтернативные примеры могли бы быть созданы, не выходя из объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложенный способ для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием включает в себя этапы, на которых осуществляют подачу питания на общую катушку (10, 20) зажигания, чтобы одновременно осуществлять первое искровое событие на первой свече (11) зажигания, присоединенной к первому цилиндру двигателя, и второе искровое событие на второй свече (12) зажигания, присоединенной ко второму цилиндру двигателя, двигатель выполнен так, что при подаче питания на конкретную катушку зажигания искровое событие инициирует сгорание только в одном из первого и второго цилиндров, а искровое событие в другом из первого и второго цилиндров не инициирует сгорание; и избирательное задерживание открывания впускного клапана и/или впрыска топлива для другого из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включающий в себя этапы, на которых:

подают питание на общую катушку зажигания, чтобы одновременно осуществлять первое искровое событие на первой свече зажигания, присоединенной к первому цилиндру двигателя, и второе искровое событие на второй свече зажигания, присоединенной ко второму цилиндру двигателя, причем двигатель выполнен так, что при подаче питания на конкретную катушку зажигания искровое событие инициирует сгорание только в одном из первого и второго цилиндров, а искровое событие в другом из первого и второго цилиндров не инициирует сгорание;

определяют запланированный подъем впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии; и

избирательно задерживают открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

регулируют установку момента подачи питания на катушку зажигания на основании условий работы двигателя.

3. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

задерживают открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров, если запланированный подъем впускного клапана при искровом событии для другого из первого и второго цилиндров больше или равен максимально допустимому подъему впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии.

4. Способ по п. 3, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

определяют максимально допустимый подъем впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии.

5. Способ по п. 3, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

задерживают открывание впускного клапана, так чтобы подъем впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии был равным или меньшим, чем максимально допустимый подъем впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии.

6. Способ по п. 3, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

задерживают впрыск топлива, так чтобы не все из топлива, которое должно быть впрыснуто, находилось в другом из первого и второго цилиндров, когда происходит искровое событие.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

определяют вероятность обратного удара во впускной коллектор двигателя на основании установки момента подачи питания на катушку зажигания и установки фаз распределения впускного клапана.

8. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

определяют, следует ли задерживать открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров.

9. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

регулируют продолжительность времени задержки открывания впускного клапана и/или впрыска топлива в зависимости от установки момента подачи питания на катушку зажигания.

10. Способ по п. 8 или 9, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

выполняют определение, следует ли задерживать открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из первого и второго цилиндров при работающем двигателе.

11. Способ по п. 1, в котором при подаче питания на конкретную катушку зажигания первый поршень в первом цилиндре находится в такте сжатия, а второй поршень во втором цилиндре находится в такте расширения.

12. Способ по п. 1, в котором при следующей подаче питания на катушку зажигания искровое событие инициирует сгорание в другом из первого и второго цилиндров, а искровое событие в одном из первого и второго цилиндров не инициирует сгорание; при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором:

избирательно задерживают открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для одного из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

13. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

подают питание на дополнительную общую катушку зажигания, чтобы одновременно осуществлять третье искровое событие на третьей свече зажигания, присоединенной к третьему цилиндру двигателя, и четвертое искровое событие на четвертой свече зажигания, присоединенной к четвертому цилиндру двигателя, причем двигатель выполнен так, что при подаче питания на конкретную дополнительную катушку зажигания искровое событие инициирует сгорание только в одном из третьего и четвертого цилиндров, а искровое событие в другом из третьего и четвертого цилиндров не инициирует сгорание; и

избирательно задерживают открывание впускного клапана и/или впрыск топлива для другого из третьего и четвертого цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

14. Система зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащего:

первую свечу зажигания для инициирования первого искрового события в первом цилиндре двигателя;

вторую свечу зажигания для инициирования второго искрового события во втором цилиндре двигателя; и

общую катушку зажигания, присоединенную к каждой из первой и второй свечей зажигания;

при этом система зажигания двигателя содержит один или более контроллеров двигателя, выполненных с возможностью приведения в действие катушки зажигания для одновременной подачи питания на каждую из первой и второй свечей зажигания, так чтобы первое и второе искровые события происходили одновременно; чтобы при подаче питания на конкретную катушку зажигания искровое событие инициировало сгорание только в одном из первого и второго цилиндров, а искровое событие в другом из первого и второго цилиндров не происходило;

при этом контроллеры двигателя дополнительно выполнены с возможностью определения запланированного подъема впускного клапана для другого из первого и второго цилиндров при искровом событии, и избирательного задерживания открывания впускного клапана и/или впрыска топлива для другого из первого и второго цилиндров, чтобы предотвращать обратный удар во впускной коллектор двигателя.

15. Система зажигания двигателя по п. 14, в которой один или более контроллеров двигателя дополнительно выполнены с возможностью осуществления способа по любому из пп. 2-13.

16. Машиночитаемый носитель, хранящий программное обеспечение, исполнение которого вычислительным устройством побуждает вычислительное устройство осуществлять способ по любому из пп. 1-13.

17. Транспортное средство, содержащее систему зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п. 14 или 15.

18. Двигатель, содержащий систему зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п. 14 или 15.