Способ управления двигателем - RU2656075C2

Чертежи

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/917 863 на выдачу патента США, озаглавленной «СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ БОРЬБЫ С ПРЕЖДЕВРЕМЕННЫМ ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ» («METHOD AND SYSTEM FOR PRE-IGNITION CONTROL»), поданной 18 декабря 2013 года, полное содержание которой таким образом фактически включено в материалы настоящего описания посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам для управления двигателем транспортного средства, чтобы уменьшать события преждевременного воспламенения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В определенных условиях работы, цилиндры двигателя могут давать пропуски зажигания или иметь медленное горение. Эти пропуски зажигания или медленное горение могут увеличивать раскаленные остаточные газы, проникающие в соседний цилиндр в течение периодов перекрытия кулачков или клапанов. Когда это происходит, раскаленные остаточные газы могут вызывать переход пропуска зажигания в преждевременное воспламенение внутри смежного цилиндра. Преждевременное воспламенение может формировать очень высокие давления внутри цилиндра, которые могут приводить к волне давления сгорания, подобной детонации при сгорании, но с большей интенсивностью.

К тому же, в двигателях с наддувом, события сгорания с поздним горением, в которых сгорание происходит позже, чем ожидается, также могут приводить к событиям сгорания с преждевременным воспламенением. Более точно, позднее сгорание может приводить к высоким давлениям и температурам в выпускном коллекторе, а также более высоким, чем ожидается, выхлопным остаточным газам. Повышенные давления в выпускном коллекторе могут преодолевать давление пружины выпускного клапана и потенциально открывать выпускные клапаны в смежных цилиндрах, заполняя цилиндр раскаленными выхлопными остаточными газами и повышая вероятность преждевременного воспламенения в смежных цилиндрах. Проблема может усугубляться в выпускных коллекторах малого объема, таких как могут использоваться в системах двигателя с турбонаддувом для минимизации времени выдачи требуемого крутящего момента. По существу, события преждевременного воспламенения могут ослаблять эксплуатационные качества двигателя и вызывать ухудшение характеристик двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы в материалах настоящего описания выявили, что некоторые из этих проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены способом для двигателя, включающему в себя этап, на котором в ответ на пропуск зажигания или по меньшей мере неполное сгорание в первом цилиндре, осуществляют избирательное прекращение искрового зажигания второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре. Таким образом, вызванные поздним горением события преждевременного воспламенения могут сокращаться.

В одном из вариантов предложен способ, в котором сгорание в первом цилиндре является более медленным, чем ожидаемое сгорание, при этом установку момента сгорания в первом цилиндре подвергают запаздыванию от пороговой установки момента.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговая установка момента основана на местоположении пикового давления в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором прекращают топливоснабжение второго цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, в котором второй цилиндр определяют на основании определения первого цилиндра и порядка работы двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором второй цилиндр дополнительно определяют на основании конфигурации выпускного коллектора.

В одном из вариантов предложен способ, в котором прием выхлопных остаточных газов включает в себя этап, на котором принимают остаточные газы, которые включают в себя несгоревшее топливо от неполного сгорания в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательное прекращение искрового зажигания осуществляют до того, как принимают указание преждевременного воспламенения во втором цилиндре, при этом пропуск зажигания определяют на основании одного или более из колебаний скорости вращения двигателя, выходного сигнала датчика топливно-воздушного соотношения, более бедного, чем пороговое значение, давления в цилиндре и тока ионизации.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором избирательно прекращают искровое зажигание и топливоснабжение третьего цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания во втором цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором возобновляют искровое зажигание при сгорании в третьем цилиндре, работающем после второго цилиндра.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

избирательно прекращают одно из топливоснабжения и искрового зажигания второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре, в ответ на первую установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента на первую, меньшую величину; и

избирательно прекращают искровое зажигание и топливоснабжение второго цилиндра, в ответ на вторую установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента на вторую, большую величину.

В одном из вариантов предложен способ, в котором второй цилиндр определяют на основании каждого из определения первого цилиндра, порядка работы цилиндров двигателя и конфигурации выпускного коллектора двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на установку момента дополнительно прекращают топливоснабжение и искровое зажигание третьего цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы из второго цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговая установка момента основана на местоположении, в котором пороговая массовая доля сгоревшего топлива остается в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательное прекращение топливоснабжения и искрового зажигания осуществляют до того, как принимают указание преждевременного воспламенения во втором цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, в котором большая масса несгоревшего топлива остается в первом цилиндре при второй установке момента относительно первой установки момента.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:

двигатель;

свечу зажигания, присоединенную к каждому цилиндру двигателя;

топливную форсунку непосредственного впрыска, присоединенную к каждому цилиндру двигателя; и

контроллер, выполненный с машиночитаемыми командами в постоянной памяти для:

в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента,

избирательного прекращения искрового зажигания второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для избирательного прекращения топливоснабжения второго цилиндра в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для:

возобновления топливоснабжения и искрового зажигания третьего цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания во втором цилиндре.

В одном из вариантов предложена система, в которой каждый из второго цилиндра и третьего цилиндра выбран на основании определения первого цилиндра и порядка работы цилиндров двигателя.

В одном из примеров, событие пропуска зажигания, неполное сгорание или событие позднего сгорания в первом цилиндре может определяться на основании ускорения коленчатого вала, тока ионизации свечи зажигания, данных давления в цилиндре, топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, и т.д. Второй, соседний цилиндр, которые наиболее вероятно должен принимать выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, в таком случае, может определяться на основании определения первого цилиндра, порядка работы цилиндров в двигателе, а также конфигурации выпускного коллектора двигателя. В ответ на событие пропуска зажигания или позднего сгорания, подавляющее преждевременное воспламенение действие может выполняться во втором цилиндре для уменьшения вероятности преждевременного воспламенения, вызываемого во втором цилиндре вследствие события позднего горения в первом цилиндре. Это может включать в себя избирательную и временную приостановку искрового зажигания и впрыска топлива во второй цилиндр. В некоторых примерах, только искровое зажигание может деактивироваться, к примеру, когда событие позднего сгорания подвергнуто запаздыванию от пороговой установки момента в меньшей степени, или когда ниже вероятность преждевременного воспламенения во втором цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы. Искровое зажигание и/или топливоснабжение могут прекращаться для события сгорания во втором цилиндре, а затем, повторно возобновляться для непосредственно следующего события сгорания.

Кроме того еще, подавляющее преждевременное воспламенение действие прекращения искрового зажигания и/или впрыска топлива может распространяться на дополнительные цилиндры. Например, третий цилиндр, который наиболее вероятно должен принимать выхлопные остаточные газы от сгорания во втором цилиндре, также может быть подвержен прекращению искрового зажигания и топливоснабжения, чтобы уменьшать вероятность преждевременного воспламенения в третьем цилиндре, обусловленного раскаленными остаточными газами, принятыми из второго цилиндра, и так далее.

Таким образом, посредством прекращения выдачи искры и впрыска топлива в один или более цилиндров, вероятных для (постепенного) приема выхлопных остаточных газов от позднего сгорания в соседнем цилиндре, могут снижаться температура и давление выхлопных остаточных газов. Посредством снижения температуры и давления остаточных газов, вероятность преждевременного воспламенения, вызванного в цилиндре вследствие приема раскаленных выхлопных остаточных газов из осуществляющего позднее горение или пропуски зажигания цилиндра, может уменьшаться. В дополнение, также снижается вероятность преждевременного воспламенения, вызываемого в дальнейших цилиндрах сгоранием в цилиндре, принимающем раскаленные остаточные газы. В общем и целом, может уменьшаться ухудшение характеристик двигателя, обусловленное преждевременным воспламенением.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 2 показывает альтернативный вариант осуществления двигателя по фиг. 1.

Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему операций способа выполнения подавляющего преждевременное воспламенение действия в одном или более цилиндров в ответ на позднее сгорание в соседнем цилиндре.

Фиг. 4-5 показывают примерные регулировки установки момента зажигания и впрыска топлива двигателя, выполняемые в ответ на событие пропуска зажигания или позднего сгорания в цилиндре.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам обнаружения подачи раскаленных остаточных газов в цилиндр в ответ на позднее сгорание в соседнем цилиндре и регулировки искрового зажигания и/или впрыска топлива в находящийся под влиянием цилиндр, чтобы сокращать вызванные поздним горением или пропусками зажигания события преждевременного воспламенения. В одном из примеров, регулировка искрового зажигания и/или впрыска топлива может включать в себя избирательное прекращение искрового зажигания и впрыска топлива в находящийся под влиянием цилиндр. В двигателях, сконфигурированных небольшими выпускными коллекторами, таких как системы двигателя по фиг. 1-2, выхлопные остаточные газы от события позднего сгорания в первом цилиндре могу повышать давления в выпускном коллекторе, так что остаточные газы принудительно принимаются во втором, соседнем цилиндре. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 3, чтобы регулировать искровое зажигание и/или впрыск топлива во второй цилиндр (например, выводить из работы искровое зажигание и/или впрыск топлива), если первый цилиндр дает пропуски зажигания, или если установка момента сгорания в первом цилиндре задержана сверх пороговой установки момента, при этом большое количество выхлопных остаточных газов могло бы выпускаться из первого цилиндра в выпускной коллекторе и потенциально принудительно приниматься во втором цилиндре (например, во время перекрытия клапанов). Примерные регулировки впрыска топлива и искрового зажигания описаны со ссылкой на фиг. 4-5. Посредством временного прекращения искрового зажигания (например, вывода из работы воспламенения топлива) и/или впрыска топлива в цилиндр, принимающий раскаленные остаточные газы, температура остаточных газов может понижаться, и может уменьшаться вероятность вызванного поздним горением или пропуском зажигания преждевременного воспламенения. Это, в свою очередь, может уменьшать ухудшение характеристик двигателя из-за событий преждевременного воспламенения.

Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами 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. Камера 30 (то есть, цилиндр) 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 ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопных газов, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопных газов через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопных газов, по выбору, может быть не включена в состав, 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 канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. В одном из примеров, выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из всех цилиндров двигателя 10. Однако, в некоторых вариантах осуществления, как конкретизировано на фиг. 2, выхлопные газы из одного или более цилиндров могут направляться в первый выпускной канал, наряду с тем, что выхлопные газы из одного или более других (остальных) цилиндров могут направляться во второй, отличный выпускной канал, отдельные выпускные каналы затем сходятся дальше ниже по потоку на или за пределами устройства снижения токсичности выхлопных газов с выхлопными газами. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.

Температура выхлопных газов может оцениваться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может логически выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливно-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура выхлопных газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 выхлопных газов. Может быть принято во внимание, что температура выхлопных газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящего описания.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 30 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 30, 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), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (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 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, 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 переменной установкой фаз клапанного распределения.

Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, 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 30 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Как дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 3-5, в ответ на позднее сгорание или пропуск зажигания в первом цилиндре, искра зажигания может деактивироваться во втором соседнем цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, чтобы уменьшать вероятность преждевременного воспламенения во втором цилиндре.

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 30, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 30 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Будет приниматься во внимание, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть форсункой оконного впрыска, выдающей топливо во впускное окно выше по потоку от цилиндра 30.

Следует принимать во внимание, что в кроме того других вариантах осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством впрыска переменной топливной смеси или подавляющей детонацию/преждевременное воспламенение текучей среды через две форсунки (форсунку 166 непосредственного впрыска и форсунку оконного впрыска) и изменения относительного количества впрыска из каждой форсунки.

Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 посредством топливной системы 80 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента 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.

Топливо может подаваться форсункой(ами) в цилиндр в течение одиночного цикла двигателя цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из форсунки(ок) может меняться в зависимости от условий работы. Например, распределение может меняться в зависимости от скорости изменения заряда воздуха цилиндра, природы события аномального сгорания в цилиндре (к примеру, есть ли событие пропуска зажигания, событие детонации или событие преждевременного воспламенения в цилиндре). Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.

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 80 могут удерживать топливо или подавляющие детонацию/преждевременное воспламенение текучие среды с разными качествами, такие как разные составы. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное содержание воды, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д. В одном из примеров, подавляющие детонацию/преждевременное воспламенение текучие среды с разным содержанием спиртов могли бы включать в себя одно топливо, являющееся бензином, и другое, являющееся этиловым спиртом или метиловым спиртом. В еще одном примере, двигатель может использовать бензин в качестве первого вещества, и спиртосодержащую топливную смесь, такую как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или M85 (которая является приблизительно 85% метилового спирта и 15% бензина) в качестве второго вещества. Другие спиртосодержащие виды топлива могли бы быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина, и т.д. В еще одном другом примере, оба топлива могут быть спиртовыми смесями, при этом первое топливо может быть спиртобензиновой смесью с более низким соотношением спирта, чем спиртобензиновая смесь второго топлива с более высоким соотношением спирта, к примеру, E10 (которое имеет значение приблизительно 10% этилового спирта) в качестве первого топлива и E85 (которое имеет значение приблизительно 85% этилового спирта) в качестве второго топлива. В еще одном другом примере, одна из текучих сред может включать в себя воду наряду с тем, что другая текучая среда является бензиновой или спиртовой смесью. Дополнительно, первое и второе топливо также могут различаться по другим качествам топлива, таким как различие по температуре, вязкости, октановому числу, скрытому теплосодержанию парообразования, и т.д. Кроме того другие подавляющие преждевременное воспламенение текучие среды могут включать в себя воду, метиловый спирт, жидкость омывателя (такую как смесь приблизительно 60% воды и 40% метилового спирта), и т.д.

Более того, характеристики топлива у топлива или подавляющей преждевременное воспламенение текучей среды, хранимых в топливном баке, могут часто меняться. В одном из примеров, водитель может пополнять топливный бак посредством E85 в один день, а E10 в следующий, и E50 в следующий. Изменения пополнения бака изо дня в день, таким образом, могут давать в результате частое изменение составов топлива, тем самым, оказывая влияние на состав топлива, подаваемого в форсунку 166.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один (как изображено) или более датчиков 90 детонации, распределенных по корпусу двигателя (например, по блоку двигателя). Когда включены в состав, множество датчиков детонации могут быть распределены по блоку цилиндров двигателя симметрично или несимметрично. Датчик 90 детонации может быть акселерометром, датчиком ионизации или датчиком вибраций. В одном из примеров, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью обнаруживать и различать вибрации блока двигателя, сформированные вследствие событий аномального сгорания, таких как детонация и преждевременное воспламенение, от принудительного открывания (и последующего хлопающего закрывания) выпускного клапана цилиндра на основании выходного сигнала (например, временных характеристик, амплитуды, интенсивности, частоты, и т.д., сигнала) одного или более датчиков 90 детонации. Контроллер может оценивать выходные сигналы датчиков в разных временных интервалах, которые специфичны цилиндрам, и которые основаны на природе обнаруживаемой вибрации. Например, вибрации, вырабатываемые вследствие принудительного открывания выпускного клапана цилиндра выхлопными остаточными газами, выпущенными из осуществляющего позднее горение цилиндра, могут идентифицироваться выходными сигналами датчиков детонации, считанными в интервале, которые находится относительно позже в течение события открытого выпускного клапана осуществляющего позднее горение цилиндра. В сравнение, события аномального сгорания в цилиндре, происходящие в работающем цилиндре, могут идентифицироваться по выходным сигналам датчиков детонации, считанным в интервале, которые находится относительно раньше в течение события открытого выпускного клапана осуществляющего позднее горение цилиндра. В одном из примеров, интервалы, в которых оцениваются сигналы детонации, могут быть интервалами угла поворота коленчатого вала.

В дополнительных примерах, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью обнаруживать и различать первопричину вибраций на основании выходного сигнала (например, временных характеристик, амплитуды, интенсивности, частоты, и т.д., сигнала) одного или более датчиков детонации, а также скорости изменения параметра, указывающего заряд воздуха цилиндра, такого как скорость изменения давления в коллекторе (MAP), воздушный поток коллектора (MAF), и т.д.

Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что фиг.1 предлагает использование датчиков детонации для считывания вибраций блока двигателя и принудительного поступления выхлопных остаточных газов в цилиндр, в альтернативных примерах, другие акселерометры, датчики вибраций или датчики давления в цилиндре могут использоваться для считывания вибраций. Кроме того, акселерометры, датчики вибрации, датчики давления в цилиндре и датчики ионизации также могут использоваться для указания события пропуска зажигания в цилиндре и проведения различия события пропуска зажигания от событий детонации или преждевременного воспламенения. Событие пропуска зажигания также может указываться на основании колебаний скорости вращения двигателя и/или выходного сигнала датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, являющегося более бедным, чем пороговое значение, как конкретизировано ниже.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124, AFR цилиндра с датчика 128 EGO, и аномальное сгорание с датчика 90 детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики, такие как датчики давления в цилиндре, датчики детонации и/или датчики преждевременного воспламенения, могут быть присоединены к двигателю 10 (например, корпусу двигателя), чтобы помогать в идентификации событий аномального сгорания.

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

Фиг. 2 показывает примерный вариант осуществления двигателя 200, который может быть двигателем 10 по фиг. 1, в котором выхлопные газы из разных групп цилиндров направляются в разные выпускные каналы сегментированного выпускного коллектора. Разные выпускные каналы могут соединяться в расположенном ниже по потоку местоположении выпускного коллектора, на или около устройства снижения токсичности выхлопных газов.

Двигатель 200 включает в себя систему 202 регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), систему 204 переключения профиля кулачков (CPS), устройство 208 снижения токсичности выхлопных газов, в том числе, каталитический нейтрализатор выхлопных газов, и головку 210 блока цилиндров с множеством цилиндров 212 (в изображенном примере, проиллюстрировано четыре расположенных в линию цилиндра C1-C4). Впускной коллектор 214 выполнен с возможностью подавать всасываемый воздух и/или топливо в цилиндры 212, и сегментированный встроенный выпускной коллектор 216 выполнен с возможностью выпускать продукты сгорания из цилиндров 212. Сегментированный выпускной коллектор 216 может включать в себя множество выпускных каналов или выходов, каждый присоединен к устройству снижения токсичности выхлопных газов в разных местоположениях вдоль сегментированного выпускного коллектора 216. В дополнительном варианте осуществления, разные выходы могут быть присоединены к разным компонентам системы выпуска. Несмотря на то, что изображенный вариант осуществления показывает впускной коллектор 214, являющийся отдельным от головки 210 блока цилиндров, и выпускной коллектор 216, являющийся встроенным в головку 210 блока цилиндров, в других вариантах осуществления, впускной коллектор 214 может быть встроенным и/или выпускной коллектор 216 может быть отдельным от головки 210 блока цилиндров.

Головка 210 блока цилиндров включает в себя четыре цилиндра, помеченных C1-C4. Цилиндры 212 каждый может включать в себя свечу зажигания и топливную форсунку для подачи топлива непосредственно в камеру сгорания, как описано выше на фиг. 1. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, каждый цилиндр может не включать в себя свечу зажигания и/или топливную форсунку непосредственного впрыска. Каждый из цилиндров может обслуживаться одним или более клапанов. В настоящем примере, цилиндры 212 каждый включает в себя два впускных клапана и два выпускных клапана. Каждый впускной и выпускной клапан выполнен с возможностью открывать и закрывать впускное окно и выпускное окно, соответственно. Впускные клапаны I1-I8 и выпускные клапана помечены E1-E8. Цилиндр C1 включает в себя впускные клапаны I1 и I2, и выпускные клапаны E1 и E2; цилиндр C2 включает в себя впускные клапаны I3 и I4, и выпускные клапаны E3 и E4; цилиндр C3 включает в себя впускные клапаны I5 и I6, и выпускные клапаны E5 и E6; и цилиндр C4 включает в себя впускные клапаны I7 и I8, и выпускные клапаны E7 и E8. Каждое выпускное окно каждого цилиндра может иметь одинаковый диаметр. Однако, в некоторых вариантах осуществления, некоторые из выпускных окон могут иметь разный диаметр. Например, выпускные окна, управляемые выпускными клапанами E4 и E5, могут иметь меньший диаметр, чем оставшиеся выпускные окна.

Каждый впускной клапан является приводимым в действие между открытым положением, допускающим всасываемый воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу, запирающим всасываемый воздух от соответствующего цилиндра. Кроме того, фиг. 2 показывает, каким образом впускные клапаны I1-I8 могут приводиться в действие общим распределительным валом 218 для впускных клапанов. Распределительный вал 218 для впускных клапанов включает в себя множество впускных кулачков, выполненных с возможностью управлять открыванием и закрыванием впускных клапанов. Каждый впускной клапан может управляться первыми впускными кулачками 220 и вторыми впускными кулачками 222. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, один или более дополнительных впускных кулачков могут быть включены в состав для управления впускными клапанами. В настоящем примере, первые впускные кулачки 220 имеют первый профиль рабочего выступа кулачка для открывания впускных клапанов в течение первой продолжительности времени впуска наряду с тем, что вторые впускные кулачки 222 имеют второй профиль рабочего выступа для открывания впускного клапана в течение второй продолжительности времени впуска. Вторая продолжительность времени впуска может быть более короткой продолжительностью времени впуска (короче, чем первая продолжительность времени впуска), вторая продолжительность времени впуска может быть более длинной продолжительностью времени впуска (длиннее, чем первая продолжительность времени), или первая и вторая продолжительность времени могут быть равны. Дополнительно, распределительный вал 218 для впускных клапанов может включать в себя один или более нулевых рабочих выступов кулачков. Нулевые рабочие выступы кулачков могут быть выполнены с возможностью поддерживать соответствующие впускные клапаны в закрытом положении.

Подобным образом, каждый выпускной клапан является приводимым в действие между открытым положением, предоставляющим выхлопным газам возможность выходить из соответствующего цилиндра из цилиндров 212, и закрытым положением, по существу, удерживающим газы в пределах соответствующего цилиндра. Кроме того, фиг. 2 показывает, каким образом выпускные клапаны E1-E8 могут приводиться в действие общим распределительным валом 224 для выпускных клапанов. Распределительный вал 224 для выпускных клапанов включает в себя множество выпускных кулачков, выполненных с возможностью управлять открыванием и закрыванием выпускных клапанов. Каждый выпускной клапан может управляться первыми выпускными кулачками 226 и вторыми выпускными кулачками 228. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, один или более дополнительных выпускных кулачков могут быть включены в состав для управления выпускными клапанами. В настоящем примере, первые выпускные кулачки 226 имеют первый профиль рабочего выступа кулачка для открывания выпускных клапанов в течение первой продолжительности времени выпуска наряду с тем, что вторые выпускные кулачки 228 имеют второй профиль рабочего выступа для открывания выпускного клапана в течение второй продолжительности времени выпуска. Вторая продолжительность времени выпуска может быть более короткой, более длинной или равной первой продолжительности времени выпуска. Дополнительно, распределительный вал 224 для выпускных клапанов может включать в себя один или более нулевых рабочих выступов кулачков, выполненных с возможностью поддерживать соответствующие выпускные клапаны в закрытом положении.

Не показанные дополнительные элементы, кроме того, могут включать в себя штанги толкателя, коромысла клапана, толкатели клапана, и т.д. Такие устройства и признаки могут управлять приведением в действие впускных клапанов и выпускных клапанов, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. В других примерах, клапаны могут приводиться в действие посредством дополнительных профилей выступа кулачка на распределительных валах, где профили выступа кулачка между разными клапанами могут обеспечивать меняющуюся высоту подъема кулачка, продолжительность времени кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Однако, альтернативные компоновки распределительного вала (поверх головки блока и/или с толкателями клапана) могли бы использоваться, если требуется. Кроме того, в некоторых примерах, цилиндры 212 каждый может иметь только один выпускной клапан и/или впускной клапан, или более чем два впускных и/или выпускных клапана. В кроме того других примерах, выпускные клапаны и впускные клапаны могут приводиться в действие общим распределительным валом. Однако, в альтернативном варианте осуществления, по меньшей мере один из впускных клапанов и/или выпускных клапанов могут приводиться в действие своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.

Подмножество выпускных клапанов цилиндров 212 может выводиться из работы, если требуется, посредством одного или более механизмов. Например, выпускные клапаны E3-E6, которые присоединены к сегменту 234 выпускного коллектора (подробнее поясненному ниже), могут выводиться из работы посредством переключения толкателей, переключения коромысел клапанов или переключения ролико-пальцевых повторителей. Во время режимов, где введен в действие режим работы двигателя с переменным рабочим объемом (VDE), впускные клапаны могут выводиться из работы с использованием подобных механизмов. В качестве альтернативы, цилиндры могут быть сконфигурированы избирательно выводимыми из работы топливными форсунками, при этом топливные форсунки избирательно выводятся из работы (наряду с сохранением установки фаз распределения впускных и выпускных клапанов) во время режима VDE работы, чтобы обеспечивать вывод из работы цилиндра.

Двигатель 200 может включать в себя системы регулируемого привода клапанов, например, систему 204 CPS, и систему 202 регулируемой установки кулачкового распределения, VCT. Система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью работать в многочисленных рабочих режимах на основании условий работы двигателя, к примеру, на основании того, является ли двигатель выполняющим холодный запуск двигателя, работы прогретого двигателя, условий скорости вращения-нагрузки двигателя. На основании режима работы, система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью открывать только подмножество выпускных окон подмножества цилиндров, при закрытых всех других выпускных окнах. Дополнительно, система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью избирательно открывать и закрывать впускные окна в соответствии с открыванием и закрыванием выпускных окон во время различных режимов работы.

Система 204 CPS может быть выполнена с возможностью продольно перемещать специфичные части распределительного вала 218 впускных клапанов, тем самым, заставляя работу впускных клапанов I1-I8 меняться между первыми впускными кулачками 220 и вторыми впускными кулачками 222 и/или другими впускными кулачками. Кроме того, система 204 CPS может быть выполнена с возможностью продольно перемещать специфичные части распределительного вала 224 выпускных клапанов, тем самым, заставляя работу выпускных клапанов E1-E8 меняться между первыми выпускными кулачками 226 и вторыми выпускными кулачками 228 и/или другими выпускными кулачками. Таким образом, система 204 CPS может переключаться между многочисленными профилями. При действии таким образом, система 204 CPS может переключаться между первым кулачком для открывания клапана в течение первой продолжительности времени, вторым кулачком для открывания клапана в течение второй продолжительности времени и/или дополнительными или нулевыми кулачками. Система 204 CPS может управляться через сигнальные линии контроллером 201 (контроллер 201 является неограничивающим примером контролера 12 по фиг.1).

Конфигурация кулачков, описанная выше, может использоваться для обеспечения управления количеством и временными характеристиками воздуха, подаваемого в, и выхлопных газов из цилиндров 212. Однако, другие конфигурации могут использоваться, чтобы давать системе 204 CPS возможность переключать управление клапаном между двумя или более кулачков. Например, переключаемые толкатели или коромысла клапана могут использоваться для изменения управления клапаном между двумя или более кулачками.

Двигатель 200 дополнительно может включать в себя систему 202 VCT. Система 202 VCT может быть сдвоенной независимой системой регулируемой установки фаз распределительного вала для изменения установки фаз распределения впускных клапанов и установки фаз распределения выпускных клапанов отдельно друг от друга. Система 202 VCT включает в себя фазировщик 230 распределительного вала впускных клапанов и фазировщик 232 распределительного вала выпускных клапанов для изменения установки фаз клапанного распределения. Система 202 VCT может быть выполнена с возможностью осуществлять опережение или запаздывание установки фаз клапанного распределения, осуществляя опережение или запаздывание установки фаз кулачкового распределения (примерных рабочих параметров двигателя), и может управляться через сигнальные линии контроллером 201. Система 202 VCT может быть выполнена с возможностью регулировать установку фаз распределения событий открывания и закрывания клапанов, меняя зависимость между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 202 VCT может быть выполнена с возможность поворачивать распределительный вал 218 для впускных клапанов и/или распределительный вал 224 для выпускных клапанов независимо от коленчатого вала, чтобы побуждать установку фаз клапанного распределения подвергаться опережению или запаздыванию. В некоторых вариантах осуществления, система 202 VCT может быть устройством с приводом от крутящего момента кулачков, выполненным с возможностью быстро менять установку фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления, установка фаз клапанного распределения, такая как закрывание впускного клапана (IVC) и закрывание выпускного клапана (EVC) может меняться посредством устройства непрерывно регулируемого подъема клапана (CVVL).

Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут быть с гидравлическим силовым приводом или с электроприводом, или их комбинацией. Сигнальные линии могут отправлять сигналы управления в и принимать измерения установки фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка из системы 204 CPS и системы 202 VCT.

Возвращаясь к выпускному коллектору 216, он может быть сконфигурирован многочисленными выходами для избирательного направления выхлопных газов из разных групп цилиндров в разные местоположения вдоль выпускного коллектора (например, в различные компоненты системы выпуска). Несмотря на то, что изображенный пример показывает выпускной коллектор 216 единым, встроенным выпускным коллектором, который включает в себя многочисленные выходы, в других вариантах осуществления, головка 210 блока цилиндров может включать в себя многочисленные отдельные и физически раздельные выпускные коллекторы, каждый из которых имеет один выход. Более того, отдельные выпускные коллекторы могут быть включены в общую отливку в головке 210 блока цилиндров. В варианте осуществления по фиг. 2, выпускной коллектор 216 включает в себя первый сегмент 234 выпускного коллектора и второй сегмент 236 выпускного коллектора, присоединенные к общему выпускному каналу 238.

Первый сегмент 234 выпускного коллектора присоединяет подмножество выпускных окон подмножества цилиндров к устройству 208 снижения токсичности выхлопных газов. Как показано на фиг. 2, выпускные окна выпускных клапанов E3-E6 цилиндров C2 и C3, соответственно, присоединены к первому сегменту 234 выпускного коллектора. Первый сегмент 234 выпускного коллектора включает в себя входы 240, 254, присоединенные к выпускным окнам, управляемым выпускными клапанами E3 и E4, соответственно, и входы 242, 256, присоединенные к выпускным окнам, управляемым выпускными клапанами E5 и E6, соответственно. Кроме того, выхлопные газы из первого сегмента 234 выпускного коллектора направляются в выпускной канал 238 выше по потоку от устройства 208 снижения токсичности выхлопных газов. Таким образом, когда выпускные клапаны E3-E6 открыты, выхлопные газы направляются из цилиндров C2 и C3 в выпускной канал 238 через первый сегмент 234 выпускного коллектора в устройство 208 снижения токсичности выхлопных газов.

Второй сегмент 236 выпускного коллектора присоединяет другое подмножество цилиндров к выпускному каналу 238. Как показано на фиг. 2, выпускные окна выпускных клапанов E1-E2 и E7-E8 цилиндров C1 и C4, соответственно, присоединены к второму сегменту 236 выпускного коллектора. Второй сегмент 236 выпускного коллектора включает в себя входы 250, 252, присоединенные к выпускным окнам, управляемым выпускными клапанами E1 и E2, соответственно, и входы 258, 260, присоединенные к выпускным окнам, управляемым выпускными клапанами E7 и E8, соответственно. Кроме того, выхлопные газы из второго сегмента 236 выпускного коллектора направляются в выпускной канал 238 выше по потоку от устройства 208 снижения токсичности выхлопных газов и выше по потоку от точки, где первый выпускной коллектор 234 соединяется с выпускным каналом 238. Таким образом, когда выпускные клапаны E1-E2 и E7-E8 открыты, выхлопные газы направляются из цилиндров C1 и C4 в выпускной канал 238 через второй сегмент 236 выпускного коллектора в устройство 208 снижения токсичности выхлопных газов.

В некоторых вариантах осуществления, первый и второй сегменты выпускного коллектора могут быть присоединены к другим компонентам системы выпуска. Например, один из сегментов выпускного коллектора может быть присоединен выше по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы наряду с тем, что другой сегмент выпускного коллектора может быть присоединен ниже по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы. В качестве еще одного примера, несмотря на то, что изображенный вариант осуществления показывает каждый из сегментов выпускного коллектора присоединенными выше по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов, в альтернативном варианте осуществления, один из сегментов выпускного коллектора может быть присоединен выше по потоку от каталитического нейтрализатора устройства снижения токсичности выхлопных газов наряду с тем, что другой сегмент выпускного коллектора может быть присоединен ниже по потоку от каталитического нейтрализатора устройства снижения токсичности выхлопных газов.

Группировка цилиндров может быть основана на различных факторах, таких как порядок работы цилиндров, расположение цилиндров в двигателе, основанные на специфичной конфигурации двигателя (например, расположены ли они в первом ряду двигателя или втором ряду двигателя), а также конфигурации выпускного коллектора (например, является ли выпускной коллектор сегментированным, встроенным, и т.д.). В изображенном примере, двигатель является рядным двигателем, и цилиндры сгруппированы на основании своего порядка работы (в материалах настоящего описания, C1, затем C3, затем C4, затем C2), чтобы два последовательно работающих цилиндра группировались друг с другом (в материалах настоящего описания C1 сгруппирован с C4 наряду с тем, что C2 сгруппирован с C3). Однако, в альтернативных вариантах осуществления, могут группироваться друг с другом последовательно работающие цилиндры. В еще одном примере, цилиндры в первом ряду двигателя могут группироваться друг с другом наряду с тем, что цилиндры во втором ряду могут группироваться друг с другом.

Посредством сегментирования выпускного коллектора, так чтобы выхлопные газы из разных групп цилиндров направлялись в разные сегменты выпускного коллектора и в разные местоположения вдоль выпускного канала, может достигаться улучшенная насосная работа и уменьшенные ослабления потока.

Как описано выше, фиг. 2 показывает неограничивающий пример двигателя внутреннего сгорания и связанных систем впуска и выпуска. Следует понимать, что, в некоторых вариантах осуществления, двигатель может иметь большее или меньшее количество цилиндров сгорания, распределительных клапанов, дросселей и компрессионных устройств, среди прочего. Примерные двигатели могут иметь цилиндры, расположенные в «V-образной» конфигурации. Кроме того, первый распределительный вал может управлять впускными клапанами для первой группы или ряда цилиндров, а второй распределительный вал может управлять впускными клапанами для второй группы цилиндров. Таким образом, единая система CPS и/или система VCT может использоваться для управления работой клапанов группы цилиндров, либо могут использоваться отдельные системы CPS и/или VCT.

По существу, на основании конфигурации двигателя, в том числе, выпускного коллектора двигателя, а также порядка работы цилиндров в двигателе, остаточные газы, вырабатываемые при сгорании в цилиндре, могут приниматься в другом цилиндре. Кроме того, на основании установок фаз клапанного распределения различных цилиндров, выхлопные остаточные газы из цилиндра, подвергающегося такту выпуска, могут непреднамеренно приниматься в другом цилиндре, одновременно подвергающемся такту впуска. В частности, в двигателях, сконфигурированных небольшими выпускными коллекторами (для принятия мер в ответ на проблемы запаздывания турбонагнетателя), выпускание большого количества выхлопных остаточных газов в общий выпускной коллектор может приводить к повышенным давлениям в выпускном коллекторе. Повышенное давление в выпускном коллекторе, в свою очередь, может преодолевать давление пружины выпускного клапана цилиндра, проталкивая выхлопные остаточные газы из осуществляющего сгорание цилиндра в один или более соседних цилиндров. Когда выпускной клапан впоследствии закрывается с хлопаньем, характеристический звон может возникать, который может обнаруживаться на основании считанных вибраций блока двигателя и отличаться от вибраций, вырабатываемых вследствие событий детонации и преждевременного воспламенения на основании различий частотного спектра вибраций. Заявители выявили, что, если температура и давление выхлопных остаточных газов повышены в достаточной мере, когда принимаются в соседнем цилиндре, раскаленные остаточные газы могут повышать предрасположенность получающего цилиндра к преждевременному воспламенению.

В качестве примера, во время запросов переходного крутящего момента (например, в ответ на резкое падение требования крутящего момента), регулирование крутящего момента может достигаться посредством модификации параметров двигателя от номинальных установок и осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания. Несмотря на то, что запаздывание зажигания предоставляет возможность достигаться по существу немедленному уменьшению крутящего момента, событие позднего сгорания вырабатывает раскаленные выхлопные остаточные газы. Когда принимаются в первом получающем цилиндре, раскаленные остаточные газы могут не только увеличивать вероятность преждевременного воспламенения в первом получающем цилиндре, но также могут повышать температуру остаточных газов, вырабатываемых в первом принимающем цилиндре, так что, когда сгорание происходит в таком цилиндре, второй получающий цилиндр (вероятный для приема выхлопных остаточных газов из первого получающего цилиндра) также может принимать раскаленные остаточные газы и может осуществлять преждевременное воспламенение. Таким образом, может возникать каскадирование событий преждевременного воспламенения, которое может быстро ухудшать характеристики двигателя.

Как конкретизировано на фиг. 3, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью идентифицировать событие позднего сгорания и/или событие пропуска зажигания в двигателе на основании параметров двигателя. Пропуск зажигания может быть основан на колебаниях скорости вращения двигателя от непреднамеренных снижений крутящего момента, обусловленных неполным сгоранием воздуха и топлива в надлежащее время в такте расширения, и/или на основании показаний датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, что выхлопные газы временно и непреднамеренно являются более бедными, чем ожидается (вследствие гораздо более высокого уровня O2, чем имеется несгоревших углеводородов). В ответ на событие позднего сгорания или пропуск зажигания в двигателе, контроллер может предотвращать преждевременное воспламенение, выполняя подавляющее преждевременное воспламенение действие в одном или более цилиндров, которые вероятно должны находиться под влиянием события позднего сгорания. Например, подавляющее преждевременное воспламенение действие может включать в себя вывод из работы впрыска топлива у находящегося под влиянием цилиндра. В еще одном примере, подавляющее преждевременное воспламенение действие дополнительно может включать в себя вывод из работы искрового зажигания, к тому же, наряду с выводом из работы впрыска топлива у находящегося под влиянием цилиндра. В некоторых примерах, контроллер дополнительно может выявлять, что выпускной клапан цилиндра был принудительно открыт вследствие проникновения раскаленных остаточных газов от события позднего сгорания, на основании выходного сигнала с датчика детонации двигателя. Дополнительно, массовые расходы воздуха могли бы использоваться для узнавания, когда двигатель находился под достаточно высокими нагрузками, чтобы создавать давления, достаточные высокие, чтобы приподнимать с места выпускные клапаны, от соответствующих поздних горений. Посредством более точной идентификации цилиндра, где вынуждался открываться выпускной клапан, подавляющие преждевременное воспламенение действия могут выполняться надлежащим образом.

Таким образом, системы двигателя по фиг. 1-2 предусматривают систему двигателя, содержащую: двигатель, свечу зажигания, присоединенную к каждому цилиндру двигателя, и топливную форсунку непосредственного впрыска, присоединенную к каждому цилиндру двигателя. Система двигателя дополнительно содержит контроллер, сконфигурированный машиночитаемыми командами в постоянной памяти для: в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента, избирательного прекращения искрового зажигания второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре. Контроллер включает в себя дополнительные команды для избирательного прекращения топливоснабжения второго цилиндра в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента. Дополнительно, контроллер включает в себя дополнительные команды для: возобновления топливоснабжения и искрового зажигания третьего цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания во втором цилиндре. Каждый из второго цилиндра и третьего цилиндра выбирается на основании определения первого цилиндра и порядка работы цилиндров двигателя.

Далее, с обращением к фиг. 3, изображена примерная процедура 300 для выполнения подавляющего преждевременное воспламенение действия в одном или более цилиндров в ответ на событие позднего сгорания или пропуск зажигания в данном цилиндре. Посредством вывода из работы искрового зажигания у одного или более цилиндров, принимающих раскаленные выхлопные остаточные газы от сгорания в данном цилиндре, эффективные температуры принятых остаточных газов могут снижаться, уменьшая вероятность вызванных поздним горением событий преждевременного воспламенения. Продолжение топливоснабжения во время вывода из работы искрового зажигания может дополнительно понижать эффективные температуры принимаемых остаточных газов. Посредством деактивации как искрового зажигания, так и топливоснабжения, предотвращается преждевременное воспламенение.

На этапе 302, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, включают в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, требование крутящего момента, наддув, давление в коллекторе (MAP), температуру заряда воздуха в коллекторе (MCT), топливно-воздушное соотношение (лямбда), содержание спиртов в топливе, барометрическое давление, условия окружающей среды (например, температуру давление, влажность, и т.д., окружающей среды) предысторию преждевременного воспламенения в двигателе, и т.д. На этапе 304, регулировки параметров двигателя могут регулироваться на основании оцененных условий работы двигателя. Например, на основании запроса номинального крутящего момента, регулировки параметров двигателя по наддуву, установке фаз клапанного распределения, установке момента искрового зажигания, и т.д., могут устанавливаться на номинальные регулировки. В качестве примера, установка момента зажигания может устанавливаться на MBT или пограничное зажигание.

Разные события двигателя и результирующие регулировки рабочего состояния двигателя могут приводить к событию позднего сгорания или событию пропуска зажигания, при этом сгорание в цилиндре происходит в момент времени или в положении угла поворота коленчатого вала, которые находятся позже, чем ожидалось (то есть, позже, чем происходило бы, если установки параметров двигателя поддерживались бы на номинальных установках). В некоторых конфигурациях двигателя, таких как у двигателя с наддувом, позднее сгорание может быть гораздо более поздним, чем ожидается. Например, запаздывание искрового зажигания может использоваться для быстрого понижения крутящего момента, когда необходимо. Однако, осуществление запаздывания искрового зажигания таким образом может вызывать циклы горения с поздним сгоранием в двигателе.

Позднее сгорание в цилиндре, а также пропуск зажигания в цилиндре может приводить к формированию раскаленных выхлопных остаточных газов в цилиндре, а также высоких давлений в выпускном коллекторе. Если большое количество раскаленных остаточных газов вырабатывается в цилиндре, остаточные газы могут приводить не только к событиям аномального сгорания, таким как пропуски зажигания и/или события преждевременного воспламенения, в одном или более соседних цилиндров. Более точно, большое количество раскаленных остаточных газов может приниматься в соседнем цилиндре во время периода перекрытия клапанов. В качестве альтернативы или дополнительно, раскаленные остаточные газы могут принудительно открывать выпускной клапан соседнего цилиндра. В частности, раскаленные остаточные газы могут повышать давление в выпускном коллекторе до уровней, которые заставляют преодолеваться давление пружины выпускного клапана соседнего цилиндра, проталкивая раскаленные выхлопные остаточные газы в соседний цилиндр. В любом случае, раскаленные остаточные газы могут существенно повышать температуру в цилиндре, принимающем остаточные газы, и делать такой цилиндр предрасположенным к преждевременному воспламенению. Таким образом, на этапе 306, определяется, есть ли пропуск зажигания в одном или более из цилиндров. Более точно, на основании условий работы двигателя, может определяться, есть ли пропуск зажигания в первом цилиндре (Цилиндр_1). В одном из примеров, пропуск зажигания в цилиндре (или неполное сгорание) основан на ускорении коленчатого вала. В еще одном примере, пропуск зажигания в цилиндре основан на отношении количества воздуха к количеству топлива в выхлопных газах, например, основанном на входном сигнале датчика количества кислорода в выхлопных 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. Например, во время событий пропуска зажигания, датчик кислорода выхлопных газов может показывать обеднение, если есть пропуск зажигания/неполное сгорание, обусловленное присутствием избыточного кислорода в выхлопных газах, который не был израсходован во время процесса сгорания. Таким образом, пропуск зажигания может указываться на основании выходного сигнала датчика кислорода выхлопных газов, являющегося более бедным, чем пороговое значение. В кроме того других примерах, пропуск зажигания может определяться на основании изменений давления в цилиндре в качестве оцениваемых посредством датчика давления в цилиндре.

Если пропуск зажигания не выявлен на этапе 306, способ переходит на этап 308, чтобы определять, есть ли событие позднего сгорания. В частности, на основании условий работы двигателя, может определяться, есть ли событие позднего сгорания в первом цилиндре (Цилиндр_1). В одном из примеров, событие позднего сгорания в первом цилиндре логически выводится на основании одного или более из установки фаз клапанного распределения (впускных и/или выпускных клапанов), установки момента зажигания, тока ионизации свечи зажигания, ускорения коленчатого вала, температуры выхлопных газов и давления в цилиндре у цилиндра. Например, позднее сгорание может определяться в ответ на установку момента сгорания цилиндра, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента. Пороговая установка момента может быть основана на местоположении пикового давления во время события сгорания в первом цилиндре. В качестве еще одного примера, пороговая установка момента может быть основана на местоположении, где пороговая массовая доля сгоревшего топлива остается в первом цилиндре. В качестве примера, пороговая установка момента может включать в себя установку момента, которая дает в результате массовую долю 50%, сжигаемую в местоположениях, более поздних, чем 35 градусов после ВМТ. Это может включать в себя установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки фаз клапанного распределения, и/или установку момента зажигания у сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента зажигания (например, от MBT).

По подтверждению события пропуска зажигания или позднего сгорания в первом цилиндре, способ переходит на этап 310. Более точно, на этапе 310, способ включает в себя определение, какой цилиндр является принимающим выхлопные остаточные газы от события позднего горения в первом цилиндре. Это может включать в себя логический вывод (или идентификацию) второго цилиндра (Цилиндра 2), который будет принимать (или является принимающим) выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре, на основании по меньшей мере определения первого цилиндра и порядка работы цилиндров двигателя. Например, в четырехцилиндровом рядном двигателе, имеющем расположенные последовательно цилиндры, пронумерованные от 1 до 4, и в котором порядок работы цилиндров включает в себя цилиндр номер 1, работающий первым, сопровождаемый цилиндром 3, затем, цилиндром номер 4 и, в заключение, цилиндром номер 2, может определяться, какой из цилиндров 1-4 подвергался позднему сгоранию, чтобы идентифицировать, какой цилиндр будет наиболее вероятно принимать раскаленные выхлопные остаточные газы. В материалах настоящего описания, если цилиндр номер 1 является первым цилиндром, подвергающимся позднему сгоранию, цилиндр номер 2 наиболее вероятно должен принимать выхлопные остаточные газы после того, как цилиндр номер 2 будет в такте впуска (давая наименьшее сопротивление поступлению остаточных газов), когда цилиндр номер 1 находится в такте выпуска, пока другие цилиндры будут в рабочем такте или такте сжатия (обеспечивая более высокое сопротивление поступлению остаточных газов). Однако, если цилиндр номер 4 является первым цилиндром, подвергающимся позднему сгоранию, цилиндр номер 3 будет наиболее вероятно принимать выхлопные остаточные газы, поскольку цилиндр номер 3 будет в такте впуска (обеспечивая наименьшее сопротивление поступлению остаточных газов), когда цилиндр номер 4 находится в такте выпуска. По существу, идентичность цилиндра, принимающего остаточные газы, была бы другой, если бы двигатель был 6-цилиндровым рядным двигателем, или если бы двигатель был четырехцилиндровым V-образным двигателем с разными цилиндрами разных рядов двигателя. В одном из примеров, где двигатель имеет разные группы цилиндров в разных рядах, первый цилиндр, подвергающийся позднему сгоранию, и второй цилиндр, принимающий выхлопные остаточные газы, могут быть расположены в общем ряду цилиндров.

В некоторых вариантах осуществления, второй цилиндр, кроме того, может идентифицироваться на основании конфигурации выпускного коллектора. Например, идентичность второго цилиндра может быть основана на том, был ли выпускной коллектор встроенным или сегментированным (таким как сегментированный выпускной коллектор в системе двигателя по фиг. 2). В качестве примера, если выпускной коллектор сегментирован, может определяться, какие цилиндры сгруппированы в общий сегмент выпускного коллектора, чтобы они могли выпускать выхлопные газы через общий трубопровод. В материалах настоящего описания, первый цилиндр, подвергающийся позднему сгоранию, и второй цилиндр, принимающий выхлопные остаточные газы, могут быть присоединены к общему выпускному коллектору, даже если расположены в разных положениях в двигателе.

В других вариантах осуществления, контроллер может определять, какой цилиндр принимал выхлопные остаточные газы, используя датчики детонации системы, присоединенные по блоку двигателя для выявления, был ли принудительно открыт выпускной клапан. В частности, после того, как выпускной клапан соседнего цилиндра принудительно открывается под высоким давлением, выпускной клапан хлопает по седлу выпускного клапана при возврате. Это хлопанье происходит, так как выпускной клапан находится на основной окружности распределительного вала и не является придерживающимся профиля выпускного кулачка для такого конкретного цилиндра в ряду цилиндров. Когда происходит хлопанье, оно порождает вибрации, которые заставляют резонировать датчики детонации. Посредством знания, какой цилиндр в ряду подвергался (позднему) зажиганию последний раз, и какие выпускные клапаны в ряду цилиндров находятся на основной окружности, можно, чтобы контроллер устанавливал интервал, где происходила вибрация. Эта информация наряду с выходным сигналом датчика, отфильтрованным надлежащим образом в правильном спектре частот, дает контроллеру возможность идентифицировать, какой цилиндр принимал непреднамеренные раскаленные остаточные газы. Дополнительно, массовые расходы воздуха могли бы использоваться для узнавания, когда двигатель находился под достаточно высокими нагрузками, чтобы создавать давления, достаточные высокие, чтобы приподнимать с места выпускные клапаны, от соответствующих поздних горений. В одном из примеров, в ответ на считанную вибрацию блока в интервале во время открытого выпускного клапана первого цилиндра, подвергающегося событию позднего сгорания, и после закрывания выпускного клапана второго цилиндра, контроллер может делать вывод, что второй цилиндр принял непредусмотренные раскаленные остаточные газы из первого цилиндра и соответственно выполняет подавляющее преждевременное воспламенение действие во втором цилиндре.

В некоторых вариантах осуществления, могут идентифицироваться один или более цилиндров, которые будут постепенно подвергаться влиянию остаточных газов, вырабатываемых в первом цилиндре. Например, в дополнение к идентификации второго цилиндра, принимающего (или наиболее вероятного для приема) выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, также может идентифицироваться третий цилиндр, вероятный для приема остаточных газов из второго цилиндра. То есть, так как раскаленные остаточные газы, принятые во втором цилиндре, могут не только побуждать второй цилиндр потенциально осуществлять преждевременное воспламенение, но принятые раскаленные остаточные газы также могут приводить к повышенным температурам выхлопных газов при сгорании во втором цилиндре, которые могут нагнетать раскаленные остаточные газы в третий цилиндр и повышать предрасположенность третьего цилиндра к преждевременному воспламенению.

По идентификации второго цилиндра, процедура включает в себя выполнение подавляющего преждевременное воспламенение действия во втором цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из первого цилиндра (например, посредством регулировки впрыска топлива во второй цилиндр). По идентификации второго цилиндра, процедура включает в себя выполнение подавляющего преждевременное воспламенение действия во втором цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из первого цилиндра (например, посредством регулировки впрыска топлива во второй цилиндр). Более точно, на этапе 314, процедура включает в себя избирательное прекращение искрового зажигания и впрыска топлива во второй цилиндр.

В некоторых примерах, контроллер двигателя может избирательно выводить из работы впрыск топлива и не выводить из работы искровое зажигание. Например, искровое зажигание может продолжаться без впрыска топлива во втором цилиндре. Выбор может быть основан на установке момента сгорания в первом цилиндре, выпускающем выхлопные остаточные газы, а также предрасположенности к преждевременному воспламенению второго (или третьего, и так далее) цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы. В качестве примера, в ответ на (первую) установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента на первую, меньшую величину, контроллер может избирательно выводить из работы только топливоснабжение или только искровое зажигание второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре. В сравнение, в ответ на (вторую) установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента на вторую, большую величину, контроллер может избирательно выводить из работы каждое из искрового зажигания и топливоснабжения второго цилиндра.

На этапе 316, способ включает в себя возобновление искрового зажигания и/или впрыска топлива во время последующих событий сгорания. То есть, искровое зажигание и/или впрыск топлива могут избирательно выводиться из работу второго цилиндра только на один цикл сгорания. Например, способ на этапе 316 может включать в себя возобновление искрового зажигания и/или впрыска топлива при сгорании в третьем цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы от сгорания во втором цилиндре. Таким образом, способ может выводить из работы искровое зажигание и/или впрыск топлива только во втором цилиндре, и не в дополнительных цилиндрах, если преждевременное воспламенение не ожидается в дополнительных цилиндрах.

Посредством выполнения подавляющего преждевременное воспламенение действия во втором цилиндре, достигаются различные преимущества. Прежде всего, избирательное прекращение искрового зажигания и/или впрыска топлива выполняется для уменьшения преждевременного воспламенения во втором цилиндре. В дополнение, преждевременное воспламенение подавляется в третьем цилиндре, который принял бы выхлопные остаточные газы из второго цилиндра.

В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к выполнению подавляющего преждевременное воспламенение действия во втором цилиндре, подавляющее преждевременное воспламенение действие также может выполняться в третьем цилиндре. В качестве еще одного примера, в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, находящуюся позже, чем пороговое значение, контроллер двигателя может избирательно выводить из работы искровое зажигание и/или впрыск топлива во второй цилиндр, принимающий выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, а также избирательно выводить из работы искровое зажигание и/или впрыск топлива в третий цилиндр, ожидаемый для приема выхлопных остаточных газов из второго цилиндра. В качестве еще одного примера, контроллер двигателя может избирательно выводить из работы искровое зажигание и впрыск топлива во второй цилиндр, принимающий выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, а также избирательно выводить из работы впрыск топлива (с или без вывода из работы искрового зажигания) в третий цилиндр, ожидаемый для приема выхлопных остаточных газов из второго цилиндра. По существу, подавляющее предварительное воспламенение действие выполняется до приема указания преждевременного воспламенения в каждом из первого, второго и третьего цилиндров. Искровое зажигание и/или топливоснабжение затем могут возобновляться при следующем событии сгорания. Например, искровое зажигание и/или топливоснабжение могут возобновляться на событии сгорания в четвертом цилиндре, работающем после третьего цилиндра. В качестве еще одного примера, если n цилиндров испытывают выведенные из работы искровое зажигание и/или топливоснабжение, искровое зажигание и топливоснабжение могут возобновляться на n+1-ом событии сгорания.

В изображенном варианте осуществления, контроллер может непрерывно контролировать события пропуска зажигания и позднего сгорания во всех цилиндрах двигателя во всех состояниях и выполнять подавляющие действия в ответ на событие позднего сгорания или пропуск зажигания в цилиндре. В альтернативных вариантах осуществления, контроллер может выполнять подавляющие преждевременное воспламенение действия (например, вывод из работы зажигания и впрыска топлива), только когда нагрузка двигателя находится выше порогового значения, тем самым. указывая угрозу для преждевременного воспламенения. В кроме того других вариантах осуществления, контроллер может внимательно изучать события позднего сгорания в область высокого массового расхода воздуха, где объем выпускного коллектора вступает в игру в большей степени.

Кроме того еще, в некоторых вариантах осуществления, после логического вывода, какой цилиндр (цилиндр-приемник) принимает выхлопные остаточные газы от события позднего горения в первом цилиндре (цилиндра-источника), контроллер сначала может определять, является ли вероятность преждевременного воспламенения в цилиндре-приемнике более высокой, чем пороговое значение. Вероятность преждевременного воспламенения может быть основана на предыстории преждевременных воспламенений цилиндра-приемника и параметров сгорания в цилиндре-источнике (таких как топливно-воздушное соотношение сгорания, установка момента сгорания, температура и давление сгорания в цилиндре, ожидаемые температура и топливно-воздушное соотношение выхлопных остаточных газов, масса несгоревшего топлива, остающегося в цилиндре-источнике, масса несгоревшего топлива, которая вероятно должна засасываться в цилиндр-приемник, и т.д.). Если вероятность преждевременного воспламенения определена более высокой, контроллер двигателя может выводить из работы топливоснабжение и искровое зажигание у цилиндра-приемника. Иначе, контроллер может выводить из работы только одно из искрового зажигания и топливоснабжения у цилиндра-приемника.

По существу, принимаемые выхлопные остаточные газы могут быть богаче или беднее, чем стехиометрия. Например, во время событий пропуска зажигания, датчик кислорода выхлопных газов может показывать обеднение, если есть пропуск зажигания/неполное сгорание, обусловленное присутствием избыточного кислорода в выхлопных газах, который не был израсходован во время процесса сгорания. Однако, наличие несгоревшего топлива в цилиндре-источнике формирует смесь для сгорания с высокими температурами, которая, когда засасывается в цилиндр-приемник, может обладать эффектом горячего всасываемого заряда воздуха.

Таким образом, посредством регулировки установки момента зажигания и впрыска топлива в один или более цилиндров, принимающих, непосредственно или опосредованно, большое количество раскаленных выхлопных остаточных газов от события позднего сгорания в соседнем цилиндре, вызванные поздним горением события преждевременного воспламенения могут лучше предугадываться и подавляться.

Таким образом, способ для двигателя содержит, в ответ на пропуск зажигания в первом цилиндре, избирательное прекращение искрового зажигания второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре. В одном из примеров, сгорание в первом цилиндре является медленным сгоранием, и установка момента сгорания в первом цилиндре подвергнута запаздыванию от пороговой установки момента. Кроме того, установка момента сгорания в первом цилиндре включает в себя установку момента зажигания, установку фаз распределения впускных клапанов и/или установку фаз распределения выпускных клапанов сгорания в первом цилиндре.

Способ дополнительно содержит вывод из работы топливоснабжения второго цилиндра. В одном из примеров, второй цилиндр идентифицируется на основании определения первого цилиндра и порядка работы двигателя. В еще одном примере, второй цилиндр, кроме того, идентифицируется на основании конфигурации выпускного коллектора. В некоторых примерах, выхлопные остаточные газы, принятые во втором цилиндре, могут включать в себя массу несгоревшего топлива вследствие неполного сгорания топлива в первом цилиндре. Разогрев смеси для сгорания в первом цилиндре дает в результате крайне высокие температуры всасываемого заряда воздуха, когда остаточные газы принимаются во втором цилиндре, повышая предрасположенность к преждевременному воспламенению. Когда большая масса несгоревшего топлива остается в первом цилиндре, как впрыск топлива, так и искровое зажигание деактивируются во втором цилиндре.

В одном из примеров, избирательное прекращение искрового зажигания выполняется до приема указания преждевременного воспламенения во втором цилиндре. Способ дополнительно может содержать избирательное прекращение искрового зажигания и топливоснабжения третьего цилиндра, принимающего остаточные выхлопные газы от сгорания во втором цилиндре. Способ дополнительно может включать в себя возобновление работы искрового зажигания при сгорании в третьем цилиндре, работающем после второго цилиндра.

Фиг. 4-5 показывают примерные регулировки установки момента зажигания и впрыска топлива двигателя, выполняемые в ответ на событие пропуска зажигания или позднего сгорания в цилиндре. Фиг. 4 показывает первый пример вывода из работы впрыска топлива во второй цилиндр, принимающий выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, который испытывал пропуск зажигания или позднее сгорание. Фиг. 5 показывает второй пример вывода из работы искрового зажигания и впрыска топлива во второй цилиндр, принимающий выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, который испытывал пропуск зажигания или позднее сгорание.

Прежде всего, с обращением к фиг. 4, многомерная регулировочная характеристика 400 показывает четырехцилиндровый рядный двигатель, имеющий цилиндры 1-4, расположенные последовательно вдоль блока двигателя (не показан), при этом цилиндры 1-4 выполнены с возможностью работать в порядке 1-3-4-2. Многомерная регулировочная характеристика 400 изображает установки фаз распределения впускных клапанов (сплошная линия) и установки фаз распределения выпускных клапанов (пунктирная линия) относительно положения поршня двигателя, находящегося в такте впуска (I), такте выпуска (E), рабочем такте (P) или такте сжатия (C). Многомерная регулировочная характеристика 400 дополнительно изображает события искрового зажигания в цилиндре звездочками 401, 403, 405, 407, а события впрыска топлива в цилиндре прямоугольниками 411, 412, 413 и 414.

Первый график сверху по фигуре представляет положение цилиндра номер один (Цилиндра 1). И, в частности, такт цилиндра номер один по мере того, как вращается коленчатый вал двигателя. Такты Цилиндра 1 помечены согласно положению двигателя. Например, Цилиндр 1 показан сначала в такте впуска (I), двигатель вращается, и цилиндр номер три входит в такт сжатия (C), сопровождаемый рабочим тактом (P) и тактом выпуска (E). Цикл цилиндра для Цилиндра 2 затем повторяется. Для четырехтактного двигателя, цикл цилиндра может иметь значение 720°, тот же самый интервал по коленчатому валу для полного цикла двигателя.

Второй график сверху по фигуре, подобным образом, представляет положение цилиндра номер три (Цилиндра 3), в частности, такт цилиндра номер три по мере того, как вращается коленчатый вал двигателя. Такты Цилиндра 3 помечены согласно положению двигателя. Например, Цилиндр 3 показан сначала в такте выпуска (E), двигатель вращается, и цилиндр номер три входит в такт впуска (I), сопровождаемый тактом сжатия (C) и рабочим тактом (P). Цикл цилиндра для Цилиндра 3 затем повторяется. Третий график сверху по фигуре, подобным образом, представляет положение цилиндра номер четыре (Цилиндра 4), в частности, такт цилиндра номер четыре по мере того, как вращается коленчатый вал двигателя. Такты Цилиндра 4 помечены согласно положению двигателя. Например, Цилиндр 4 показан сначала в рабочем такте (P), двигатель вращается, и цилиндр номер три входит в такт выпуска (E), сопровождаемый тактами впуска (I) и сжатия (C). Цикл цилиндра для Цилиндра 4 затем повторяется. Четвертый график сверху по фигуре, подобным образом, представляет положение цилиндра номер два (Цилиндра 2), в частности, такт цилиндра номер два по мере того, как вращается коленчатый вал двигателя. Такты Цилиндра 2 помечены согласно положению двигателя. Например, Цилиндр 2 показан сначала в такте сжатия (C), двигатель вращается, и цилиндр номер два входит в рабочий такт (P), сопровождаемый тактами выпуска (E) и впуска (I). Цикл цилиндра для Цилиндра 2 затем повторяется.

Звездочка на метке 401 указывает событие воспламенения для первого события сгорания в цилиндре 1. Воспламенение может инициироваться свечой зажигания. В этой последовательности, клапаны цилиндра номер один открыты в течение по меньшей мере части такта впуска, чтобы подавать воздух в цилиндр. Топливо может впрыскиваться в цилиндры двигателя форсунками оконного или непосредственного впрыска. Смесь топлива и воздуха сжимается и воспламеняется во время такта сжатия. Пиковое давление в цилиндре может возникать в верхней мертвой точке такта сжатия или во время такта расширения. Последующие события сгорания в цилиндрах 3, 4 и 2 показаны на этапе 403, 405 и 407 в таком порядке.

В изображенном примере, событие 401 искрового зажигания в Цилиндре 1 происходит с запаздыванием зажигания, так что событие воспламенения задерживается позже в рабочем такте (например, событие позднего сгорания). В результате события позднего сгорания, большое количество раскаленных выхлопных остаточных газов выпускается из Цилиндра 1 во время такта выпуска, когда выпускной клапан открыт (график 402). Вследствие конфигурации двигателя, цилиндр номер два (Цилиндр 2) находится в такте впуска (график 408) в то же время, когда Цилиндр 1 находится в такте выпуска (график 402), обеспечивая относительно меньшее сопротивление поступлению остаточных газов. В сравнении, цилиндр номер три (Цилиндр 3) и цилиндр номер четыре (Цилиндр 4) находятся в рабочем такте и такте сжатия соответственно в то же время, когда Цилиндр 1 находится в такте выпуска, обеспечивая относительно большее сопротивление поступлению остаточных газов. Как результат, раскаленные выхлопные остаточные газы от события позднего сгорания в Цилиндре 1 наиболее вероятно должны приниматься в Цилиндре 2, потенциально повышая предрасположенность, чтобы Цилиндр 2 осуществлял преждевременное воспламенение. По существу, поскольку ни один из цилиндров номер три и четыре (Цилиндра 3, Цилиндра 4) вероятно не должен принимать выхлопные остаточные газы от события позднего сгорания в Цилиндре 1, ни один вероятно не должен находиться под влиянием события позднего сгорания.

Как обсуждено выше, пропуск зажигания или позднее сгорание, как показанные для цилиндра 1 на многомерной характеристике 400, могут выявляться на основании условий работы двигателя. Контроллер двигателя, в таком случае, может определять цилиндр (например, цилиндр 2), наиболее вероятный для приема выхлопных остаточных газов. В других примерах, принудительное открывание выпускного клапана цилиндра 2 может определяться на основании выявления характерного механического шума после того, как выпускной клапан захлопывается с шумом при возврате на седло выпускного клапана, как обсуждено выше. В кроме того дополнительных вариантах осуществления, массовые расходы воздуха могут дополнительно использоваться для определения, когда двигатель находился под нагрузкой, достаточно высокой, чтобы создавать давления, достаточно высокие, чтобы приподнимать с места посадки выпускные клапаны соседнего цилиндра, от соответствующих поздних горений.

В ответ на позднее сгорание и/или пропуск зажигания в Цилиндре 1 и для снижения вероятности преждевременного воспламенения в Цилиндре 2, впрыск топлива во время такта впуска Цилиндра 2 (график 408) выводится из работы. По существу, топливо может не впрыскиваться в Цилиндр 2. Однако, искровое зажигание может не выводиться из работы (как показано звездочкой 407), поскольку обогащение выхлопных остаточных газов может не быть большим, чем пороговое значение. Например, впрыск топлива на 411 может давать в результате топливно-воздушное соотношение выхлопных газов на или близко к стехиометрии. По существу, остаточное топливо может не поступать в Цилиндр 2 и не вызывать преждевременное воспламенение. Впрыск топлива затем возобновляется во время следующего такта впуска (график 418) в Цилиндре 2.

Однако, в других примерах, контроллер двигателя также может выводить из работы искровое зажигание на 407, чтобы понижать вероятность преждевременного воспламенения в Цилиндре 2. Например, как показано на многомерной характеристике 500 по фиг. 5, искровое зажигание может не происходить во время рабочего такта, сопровождающего такт впуска (график 408) в Цилиндре 2. Более точно, многомерная характеристика 500 показывает впрыск 502 топлива во время такта впуска в Цилиндре 1. Впрыск 502 топлива может быть большим, чем впрыск 411 топлива, показанный на многомерной характеристике 400. Как результат, выхлопные остаточные газы для позднего сгорания впрыска 502 топлива могут быть более обогащенными, чем пороговое значение. В ответ, оба, впрыск топлива и искровое зажигание, могут деактивироваться для Цилиндра 2. Как показано на многомерной характеристике 500, топливо не впрыскивается во время такта впуска (график 408) Цилиндра 2, и искровое зажигание не происходит в Цилиндре 2 во время последующего рабочего такта.

В качестве одного из примеров, способ может содержать, в ответ на установку момента сгорания в первом цилиндре, являющуюся подвергнутой запаздыванию от пороговой установки момента, избирательное прекращение топливоснабжения второго цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре. Пороговая установка момента основана на местоположении сожженной массовой доли позже, чем 35 ATC. Способ дополнительно содержит, в ответ на степень обогащения выхлопных остаточных газов, принятых во втором цилиндре из первого цилиндра, избирательное прекращение искрового зажигания второго цилиндра. В одном из примеров, второй цилиндр идентифицируется на основании каждого из определения первого цилиндра, порядка работы цилиндров двигателя и конфигурации выпускного коллектора двигателя.

Способ дополнительно может содержать, в ответ на установку момента, дополнительное прекращение топливоснабжения третьего цилиндра, принимающего выхлопные остаточные газы из второго цилиндра, а в ответ на количество несгоревшего топлива, остающееся в первом цилиндре, дополнительное прекращение искрового зажигания третьего цилиндра.

Избирательное прекращение топливоснабжения и искрового зажигания выполняется до приема указания преждевременного воспламенения во втором цилиндре. Кроме того, избирательное прекращение искрового зажигания в ответ на количество несгоревшего топлива, включает в себя избирательное прекращение искрового зажигания и топливоснабжения в ответ на количество несгоревшего топлива, остающегося в первом цилиндре, находящееся выше, чем пороговое количество. Несгоревшее топливо из первого цилиндра повышает риск сгорания в выпускном коллекторе, которое, в свою очередь, повышает опасность распахивания выпускного клапана. Раскаленные остаточные газы поднимают температуру заряда воздуха перед сгоранием во втором цилиндре, повышая вероятность преждевременного воспламенения.

Таким образом, посредством прекращения выдачи искры и впрыска топлива в цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из цилиндра, испытывающего пропуск зажигания или позднее сгорание, вызванные поздним горением события преждевременного воспламенения в цилиндре, происходящие вследствие вынужденной подачи раскаленных выхлопных остаточных газов в цилиндр, могут уменьшаться. Посредством выполнения подавляющего преждевременное воспламенение в цилиндре действия (например, избирательного прекращения топливоснабжения и/или искрового зажигания) в цилиндре, принимающем выхлопные остаточные газы из осуществляющего позднее сгорание цилиндра, рост температуры заряда воздуха вследствие принятых выхлопных остаточных газов может уменьшаться, и может понижаться предрасположенность к вызванному поздним горением преждевременному воспламенению в цилиндре, принимающем раскаленные выхлопные остаточные газы. В дополнение, также снижается вероятность преждевременного воспламенения, вызываемого цилиндром, принимающим раскаленные остаточные газы, в дополнительных цилиндрах. В общем и целом, может уменьшаться ухудшение характеристик двигателя, обусловленное преждевременным воспламенением.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, 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 и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные 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, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

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 изобретения настоящего раскрытия.

Реферат

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. Предложен способ для регулировки искрового зажигания и/или впрыска топлива в цилиндр двигателя на основании позднего сгорания, неполного сгорания или пропуска зажигания в соседнем цилиндре. Способ включает в себя прекращение искрового зажигания и/или впрыска топлива во второй цилиндр двигателя, принимающий выхлопные остаточные газы от сгорания в первом цилиндре, причем первый цилиндр испытывает событие пропуска зажигания или позднего сгорания. Прекращение искрового зажигания и/или впрыска топлива выполняют во втором цилиндре двигателя до возникновения события преждевременного воспламенения, которое может быть вызвано повышением температуры во втором цилиндре за счет поступления в него горячих газов из первого цилиндра. С помощью предложенного способа предотвращается ухудшение характеристик двигателя в связи с преждевременным воспламенением в цилиндрах двигателя. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула