Способ для двигателя (варианты) и система двигателя - RU2660735C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам и системам для выявления и проведения различия образования нагара на свечах зажигания, обусловленного сажей, от образования нагара вследствие присадок к топливу в двигателе внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы зажигания двигателя могут включать в себя свечу зажигания для подачи электрического тока в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием, чтобы воспламенять топливно-воздушную смесь и инициировать сгорание. На основании условий работы двигателя, может происходить образование нагара на свечах зажигания, при котором запальный наконечник изолятора свечи зажигания становится покрытым инородным веществом, таким как топливо, масло или сажа. Как только загрязнена нагаром, свеча зажигания может быть не способной выдавать достаточное электрическое напряжение, чтобы инициировать сгорание в цилиндре, для всех цилиндров двигателя до тех пор, пока свеча зажигания не очищена в достаточной мере или не заменена. В качестве примера, свеча зажигания может очищаться посредством выжигания накопленной сажи с наконечника свечи зажигания.

Образование нагара на свечах зажигания и преждевременное воспламенение, вызванное горячими загрязненными нагаром свечами зажигания, также является значимой проблемой в регионах с плохим контролем качества топлива. Присадки к топливу, такие как метилциклопентадиениловый трикарбонил марганца (MMT), свинец или ферроцен, могут наращивать электропроводящие и теплоизоляционные отложения на керамике свечи зажигания. Такое нарастание может вызывать пропуски зажигания или преждевременное воспламенение (PI). Вследствие потенциальной серьезности пропусков зажигания или PI при высоких скорости вращения и нагрузке в двигателях с наддувом, производители транспортных средств могут рекомендовать очень короткие интервалы замены свечей зажигания.

Авторы в материалах настоящего описания выявили, что причина образования нагара на свечах зажигания может определять управляющее действие, которое должно быть предпринято. Например, образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи может не вызывать необходимость замен свечей зажигания настолько же часто, как может требоваться для образования нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу. Подобным образом, образование нагара на свечах зажигания вследствие сажи может быть в меньшей степени предрасположенным к преждевременному воспламенению наряду с тем, что образование нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу может требовать дополнительных подавляющих (или предотвращающих) преждевременное воспламенение управляющих действий. Кроме того еще, наличие присадок к топливу может ускорять ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов и датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, в одном из примеров, разные причины образования нагара на свечах зажигания могут лучше выявляться и различаться посредством способа для двигателя, включающего в себя этап, на котором для каждого цилиндра двигателя проводят различие образования нагара на свече зажигания вследствие накопления сажи от образования нагара на свече зажигания вследствие накопления присадки к топливу на основании доли циклов сгорания, за один или более заданных ездовых циклов, имеющих время переключения тока зажигания, которое больше, чем пороговая продолжительность времени. Таким образом, образование нагара на свечах зажигания от присадок к топливу может лучше подвергаться принятию ответных мер.

В одном из вариантов предложен способ, в котором ток в проводе управления измеряют посредством датчика тока, при этом проведение различия на основании времени переключения тока зажигания включает в себя этап, на котором проводят различие на основании времени переключения, требуемого, чтобы ток падал ниже заданного значения после применения команды выдерживания, причем

пороговая продолжительность времени основана на примененной команде выдерживания.

В одном из вариантов предложен способ, в котором проведение различия включает в себя этапы, на которых

определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи в ответ на изменение доли за один или более заданных ездовых циклов транспортного средства, изменяющееся между одним или более заданных ездовых циклов транспортного средства, и определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу в ответ на изменение доли, остающееся постоянными или возрастающее между одним или более заданных ездовых циклов транспортного средства.

В одном из вариантов предложен способ, в котором проведение различия включает в себя этапы, на которых

определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи в ответ на долю, являющуюся меньшей, чем пороговый процент, и определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу в ответ на долю, являющуюся большей, чем пороговый процент, при это

проведение различия дополнительно основано на среднем времени переключения события воспламенения в цилиндре в течение циклов сгорания за заданный ездовой цикл транспортного средства.

В одном из вариантов предложен способ, в котором проведение различия включает в себя этапы, на которых определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу в ответ на среднее время переключения события воспламенения в цилиндре, являющееся большим, чем пороговое время, и определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи в ответ на среднее время переключения события воспламенения в цилиндре, являющееся меньшим, чем пороговое время.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором определяют степень образования нагара на свечах зажигания на основании времени переключения.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи, но не вследствие накопления присадок к топливу, временно повышают температуру наконечника свечи зажигания выше пороговой температуры на пороговое количество циклов двигателя посредством одного или более из того, что осуществляют опережение установки момента зажигания от MBT и повышают скорость вращения или нагрузку двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу включает в себя этап, на котором определяют отсутствие образования сажи на свечах зажигания вследствие накопления сажи.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, ограничивают нагрузку двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором загрязненная нагаром свеча зажигания присоединена к первому цилиндру, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, временно обогащают второй цилиндр, выполненный с возможностью приема выхлопных остаточных газов от первого цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, устанавливают диагностический код для рекомендации замены свечей зажигания.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

контролируют частоту переключения каждого из первого датчика кислорода выхлопных газов, присоединенного выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, и второго датчика кислорода выхлопных газов, присоединенного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, за некоторое количество циклов двигателя; и

в ответ на соотношение частоты переключения первого и второго датчика кислорода выхлопных газов, находящееся в пределах порогового значения друг от друга за количество циклов двигателя, в то время как указано образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, определяют ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов вследствие накопления присадок к топливу, при этом

первым датчиком кислорода выхлопных газов является датчик UEGO, а вторым датчиком кислорода выхлопных газов является датчик HEGO.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на водительский входной сигнал, определяющий замену свечей зажигания, сбрасывают в исходное состояние счетчик, выполненный с возможностью подсчета доли циклов сгорания за заданный ездовой цикл транспортного средства, имеющих время переключения тока зажигания, которое больше, чем пороговая продолжительность времени.

В одном из вариантов предложен способ, в котором добавка к топливу включает в себя одно или более из ферроцена, свинца и MMT.

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

определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи в ответ на долю циклов сгорания за ездовой цикл транспортного средства, имеющих время переключения тока зажигания, которое больше, чем пороговая продолжительность времени, являющуюся меньшей, чем пороговый процент; и

определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу в ответ на долю, являющуюся большей, чем пороговый процент, при этом

пороговый процент основан на среднем проценте в двигателе, не подверженном воздействию присадок к топливу, и

пороговая продолжительность времени основана на команде выдерживания, примененной к системе зажигания двигателя, во время события воспламенения в цилиндре, а кроме того, основана на рабочем состоянии токового стока системы зажигания.

В одном из вариантов предложен способ, в котором определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи включает в себя этап, на котором определяют отсутствие образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, при этом определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу включает в себя этап, на котором определяют отсутствие образования сажи на свечах зажигания вследствие накопления сажи.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи на основании уменьшения доли вслед за работой двигателя на или выше пороговых скорости вращения или нагрузки двигателя, которая повышает температуру наконечника свечи зажигания выше пороговой температуры, при этом

в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, ограничивают нагрузку двигателя, а на основании определения цилиндра, присоединенного к загрязненной нагаром свече зажигания, обогащают смежный цилиндр, выполненный с возможностью приема выхлопных остаточных газов из цилиндра, присоединенного к загрязненной нагаром свече зажигания, и дополнительно

в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи, устанавливают первый диагностический код для рекомендации очистки свечей зажигания, а в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, устанавливают второй, отличный диагностический код для рекомендации замены свечей зажигания.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

после определения образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу,

контролируют время реакции каждого из первого датчика кислорода выхлопных газов, присоединенного выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, и второго датчика кислорода выхлопных газов, присоединенного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, за некоторое количество циклов двигателя; и

в ответ на соотношение времен реакции первого и второго датчика кислорода выхлопных газов, находящееся в пределах порогового значения одного от другого за количество циклов двигателя, определяют ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов вследствие накопления присадок к топливу, при этом

первым датчиком кислорода выхлопных газов является датчик UEGO, при этом вторым датчиком кислорода выхлопных газов является датчик HEGO.

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

для каждого события сгорания цилиндра,

выводят команду выдерживания на провод управления катушки зажигания свечи зажигания;

оценивают время переключения тока зажигания, требуемое, чтобы ток провода управления падал ниже заданного значения;

подсчитывают долю циклов сгорания цилиндра за заданный ездовой цикл транспортного средства, которые имеют время переключения тока зажигания, большее, чем пороговая продолжительность времени; и

определяют образование нагара свечи зажигания цилиндра вследствие накопления присадок к топливу на свече зажигания на основании доли, являющейся большей, чем пороговый процент.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых оценивают среднее время переключения тока зажигания для цилиндра за некоторое количество циклов сгорания заданного ездового цикла транспортного средства, и в ответ на оцененное среднее время переключения тока зажигания, являющееся большим, чем пороговое время, определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу на свече зажигания цилиндра, причем

продолжительность времени является пороговой продолжительностью времени, основанной на примененной команде выдерживания и рабочем состоянии токового стока, при этом пороговый процент основан на среднем проценте в двигателе с топливом, не включающим в себя присадки к топливу.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, в ответ на долю, являющуюся меньшей, чем пороговый процент,

повышают скорость вращения холостого хода двигателя и нагрузку двигателя, и осуществляют опережение установки момента искрового зажигания цилиндра, чтобы поддерживать температуру наконечника свечи зажигания выше пороговой температуры в течение пороговой продолжительности времени;

через пороговую продолжительность времени, повторно оценивают долю циклов сгорания цилиндра; и

в ответ на повторно оцененную долю, являющуюся меньшей, чем пороговый процент, определяют образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, в ответ на определение образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, понижают нагрузку двигателя и прекращают топливоснабжение и искровое зажигание для смежного цилиндра, выполненного с возможностью приема выхлопных остаточных газов от цилиндра, присоединенного к загрязненной нагаром свече зажигания, при этом дополнительно

оценивают время реакции датчика кислорода выхлопных газов, присоединенного выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов; и на основании оцененного времени реакции, являющегося меньшим, чем пороговое значение, определяют ухудшение характеристик датчика кислорода выхлопных газов вследствие накопления присадок к топливу и подтверждают образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу.

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

двигатель, содержащий цилиндр;

систему зажигания, содержащую катушку зажигания и провод управления, присоединенный к свече зажигания цилиндра, причем система зажигания дополнительно содержит датчик тока для считывания тока провода управления;

топливную форсунку непосредственного впрыска для подачи топлива в цилиндр;

дроссель, присоединенный к впускному коллектору двигателя для регулировки потока воздуха в цилиндр; и

контроллер с машиночитаемыми командами в постоянной памяти для:

вывода команды выдерживания на проводе управления, чтобы начинать выдерживание катушки зажигания;

определения времени переключения от начала команды выдерживания до момента переключения, в который ток провода управления падает ниже заданного значения;

подсчета, в первом счетчике, доли циклов сгорания заданного ездового цикла транспортного средства, которые имеют время переключения тока зажигания, большее, чем пороговая продолжительность времени;

подсчета, во втором счетчике, среднего времени переключения тока зажигания для цилиндра за некоторое количество циклов сгорания заданного ездового цикла транспортного средства;

и,

в ответ на одно или более из среднего времени переключения, являющегося большим, чем пороговая продолжительность времени, и доли, являющейся большей, чем пороговый процент, определения образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу.

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

в ответ на долю, изменяющуюся, при этом остающуюся меньшей, чем пороговый процент,

повышения нагрузки двигателя для подъема температуры свечи зажигания выше пороговой температуры; и

если доля остается ниже пороговой доли после повышения, определения образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи; и

если доля возрастает выше пороговой доли после повышения, определения образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая выпускной коллектор двигателя, выпускной коллектор содержит каталитический нейтрализатор выхлопных газов, первый датчик UEGO выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, второй датчик HEGO ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, при этом контроллер содержит команды для:

контроля частоты переключения каждого из первого и второго датчиков;

в ответ на разность между частотой переключения первого датчика и частотой переключения второго датчика ниже, чем пороговая разность, когда указано образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, определения ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов вследствие накопления присадок к топливу; и

в ответ на частоту переключения первого датчика, являющуюся более низкой, чем пороговая частота, когда указано образование нагара на свече зажигания вследствие накопления присадок к топливу, определения ухудшения характеристик первого датчика вследствие накопления присадок к топливу.

В качестве примера, система зажигания двигателя может включать в себя свечу зажигания, присоединенную к каждому цилиндру двигателя, катушку зажигания для инициации воспламенения на свече зажигания и провод управления для регулировки тока управления катушки зажигания. Контроллер двигателя может выводить команду выдерживания на провод управления для инициации выдерживания катушки зажигания. В ответ на команду выдерживания, ток провода управления может повышаться. Контроллер, в таком случае, может контролировать продолжительность времени, истекшую после команды выдерживания до тех пор, пока ток провода управления не падает ниже заданного значения, в материалах настоящего описания также обозначаемое как время переключения. Ожидаемое время переключения может быть основано на команде выдерживания. Если действующее время переключения больше, чем ожидаемое время, в течение порогового количества циклов сгорания во время заданного ездового цикла (например, доли циклов сгорания или двигателя), может подозреваться образование нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу. Соответственно, может быть установлен диагностический код, определяющий замену свечей зажигания, и могут выполняться различные подавляющие действия для предотвращения вызванного образованием нагара на свечах зажигания преждевременного воспламенения.

В качестве альтернативы, если доля циклов двигателя, в течение которых время переключения находится выше пороговой продолжительности времени, не больше, чем пороговый процент, свечи зажигания могут быть загрязнены нагаром вследствие накопления сажи. Соответственно, может устанавливаться диагностический код для очистки свечи зажигания, чтобы выжигать сажу со свечи зажигания, скорость вращения-нагрузка двигателя могут повышаться, и/или установка момента зажигания может подвергаться опережению, чтобы повышать температуру наконечника свечи зажигания выше пороговой температуры на некоторую продолжительность времени. Если, вслед за повышением температуры наконечника, время переключения остается выше ожидаемого времени переключения, может определяться образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу.

Таким образом, посредством идентификации образования нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу и проведения его различия от образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи, вызванное образованием нагара на свечах зажигания преждевременное воспламенение может уменьшаться и своевременно подавляться. В дополнение, ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора и датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов могут своевременно идентифицироваться и подвергаться принятию ответных мер. Посредством выдачи рекомендаций замены свечей зажигания скорее на основании очевидности неисправной работы или ухудшения характеристик, чем заданного периода времени или объема работы транспортного средства, рекомендации замены свечей зажигания могут не выдаваться раньше времени, снижая общие эксплуатационные расходы на транспортное средство для водителя. Посредством диагностирования работоспособности свечей зажигания, продлевается срок службы двигателя.

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 - схематичное изображение двигателя.

Фиг. 2 показывает схему системы зажигания в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа определения образования нагара на свечах зажигания и преждевременного воспламенения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 показывает формы сигналов работы системы зажигания в ответ на команду выдерживания в различных условиях в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа проведения различия образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи от образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадки к топливу.

Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа определения ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов на основании частоты переключения датчика кислорода выхлопных газов относительно порогового значения.

Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций способа определения ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов на основании соотношения частоты переключения между первым датчиком кислорода выхлопных газов выше по потока от каталитического нейтрализатора выхлопных газов и вторым датчиком кислорода выхлопных газов ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам определения типа загрязнения нагаром одной или более свечей зажигания в системе двигателя, такой как система двигателя по фиг. 1. Катушка зажигания, присоединенная к свече зажигания, может включать в себя провод управления, как показано на фиг. 2. По применению команды выдерживания к проводу управления, чтобы начать выдерживание катушки зажигания, может определяться время переключения от начала команды выдерживания до момента переключения, где ток провода управления падает ниже заданного значения. Фиг. 3 показывает способ определения образования нагара на свечах зажигания на основании времени переключения относительно порогового значения. Примерные токи управления для разных уровней образования нагара на свечах зажигания показаны на фиг. 4. В некоторых примерах, образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи и присадок к топливу может вызывать увеличение времени переключения выше ожидаемого времени переключения (например, для доли циклов сгорания за ездовой цикл транспортного средства). По существу, по определению типа образования нагара на свечах зажигания на основании доли циклов двигателя за данный ездовой цикл с временем переключения, большим, чем пороговая продолжительность времени, подавляющие действия могут предприниматься, чтобы определять, обусловлено ли образование нагара накоплением сажи или присадок к топливу, как показано на фиг.5. Если образование нагара на свечах зажигания происходит вследствие присадок к топливу, ухудшение характеристик датчика кислорода выхлопных газов и/или ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов вследствие присадок к топливу также могут происходить в результате. Фиг. 6-7 представляет способы определения ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов и ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов на основании частот переключения одного или более датчиков кислорода выхлопных газов относительно установленных пороговых значений, пороговые значения устанавливаются на основании наличия образования нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу.

Фиг. 1 изображает систему 100 двигателя для транспортного средства. Транспортное средство может быть дорожным транспортным средством, имеющим ведущие колеса, которые контактируют с поверхностью дороги. Система 100 двигателя включает в себя двигатель 10, который содержит множество цилиндров. Фиг. 1 подробно описывает один такой цилиндр или камеру сгорания. Различные компоненты двигателя 10 могут управляться электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148 через соответствующий впускной клапан 152 и выпускной клапан 154. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники как оконный впрыск. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В дополнение, впускной коллектор 144 показан сообщающимся с возможным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха в цилиндр 30 двигателя. Это может включать в себя регулирование потока воздуха подвергнутого наддуву воздуха из впускной камеры 146 наддува. В некоторых вариантах осуществления, дроссель 62 может быть не включен в состав, и поток воздуха в двигатель может регулироваться посредством единственного дросселя 82 системы впуска воздуха (дросселя AIS), присоединенного к воздушному впускному каналу 42 и расположенного выше по потоку от камеры 146 наддува.

В некоторых вариантах осуществления, двигатель 10 выполнен с возможностью обеспечивать рециркуляцию выхлопных газов, или EGR. Когда включена в состав, EGR выдается через канал 135 EGR и клапан 138 EGR в систему впуска воздуха двигателя в местоположении ниже по потоку от дросселя 82 системы впуска воздуха (AIS) из местоположения системы выпуска ниже по потоку от турбины 164. EGR может втягиваться из системы выпуска в систему впуска воздуха, когда есть перепад давления для возбуждения потока. Перепад давления может создаваться частичным закрыванием дросселя 82 AIS. Дроссельная заслонка 84 регулирует давление на входе в компрессор 162. AIS может быть с электрическим управлением, и его положение может регулироваться на основании возможного датчика 88 положения.

Компрессор 162 втягивает воздух из воздушного впускного канала 42 для питания камеры 146 наддува. В некоторых примерах, воздушный впускной канал 42 может включать в себя воздушную коробку (не показана) с фильтром. Выхлопные газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. Исполнительный механизм 72 перепускной заслонки для выхлопных газов с вакуумным приводом предоставляет выхлопным газам обходить турбину 164, так что давление наддува может регулироваться при изменении режимов работы. В альтернативных вариантах осуществления, привод перепускной заслонки для выхлопных газов может приводиться в действие давлением или электрически. Перепускная заслонка 72 для выхлопных газов может закрываться (или может уменьшаться открывание перепускной заслонки для выхлопных газов) в ответ на повышенное требование наддува, такое как во время нажатия педали акселератора водителем. Посредством закрывания перепускной заслонки для выхлопных газов, давления выхлопных газов выше по потоку от турбины, может повышаться, поднимая скорость вращения и пиковую выходную мощность турбины. Это предоставляет давлению наддува возможность повышаться. Дополнительно, перепускная заслонка для выхлопных газов может перемещаться в направлении закрытого положения для поддержания требуемого давления наддува, когда клапан рециркуляции компрессора частично открыт. В еще одном примере, перепускная заслонка 72 для выхлопных газов может открываться (или открывание перепускной заслонки для выхлопных газов может увеличиваться) в ответ на пониженное требование наддува, такое как во время отпускания педали акселератора водителем. Посредством открывания перепускной заслонки для выхлопных газов, давления выхлопных газов могут понижаться, понижая скорость вращения турбины и мощность турбины. Это предоставляет давлению наддува возможность понижаться.

Клапан 158 рециркуляции компрессора (CRV) может быть предусмотрен в тракте 159 рециркуляции компрессора вокруг компрессора 162, так чтобы воздух мог перемещаться с выхода компрессора на вход компрессора, чтобы понижать давление, которое может развиваться на компрессоре 162. Охладитель 157 наддувочного воздуха может быть расположен в канале 146 ниже по потоку от компрессора 162 для охлаждения подвергнутого наддуву заряда воздуха, подаваемого на впуск двигателя. В изображенном примере, тракт 159 рециркуляции компрессора выполнен с возможностью рециркулировать охлажденный сжатый воздух из ниже по потоку от охладителя 157 наддувочного воздуха на вход компрессора. В альтернативных примерах, тракт 159 рециркуляции компрессора может быть выполнен с возможностью рециркулировать сжатый воздух из ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от охладителя 157 наддувочного воздуха на вход компрессора. CRV 158 может открываться и закрываться посредством электрического сигнала из контроллера 12. CRV 158 может быть выполнен в виде трехпозиционного клапана, имеющего установленное по умолчанию полуоткрытое положение, из которого он может перемещаться в полностью открытое положение или полностью закрытое положение.

Система 90 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Система 90 зажигания может включать в себя систему зажигания с катушкой индуктивности, в которой трансформатор катушки зажигания присоединен к каждой свече зажигания двигателя. Примерная система зажигания, которая может использоваться в двигателе по фиг. 1, подробнее описана ниже со ссылкой на фиг. 2.

Первый датчик 126 кислорода выхлопных газов показан присоединенным к выпускному коллектору 148 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 выхлопных газов. Второй датчик 186 кислорода выхлопных газов показан присоединенным в выпуске ниже по потоку от нейтрализатор 70 выхлопных газов. Первый датчик 126 кислорода выхлопных газов и второй датчик 186 кислорода выхлопных газов может быть любым одним из универсального датчика кислорода выхлопных газов (UEGO), подогреваемого датчика кислорода выхлопных газов (HEGO) или двухрежимного датчика кислорода выхлопных газов (EGO). UEGO может быть линейным датчиком, в котором выходным сигналом является линейный ток накачки, пропорциональный топливно-воздушному соотношению.

Нейтрализатор 70 выхлопных газов включает в себя каталитический нейтрализатор выхлопных газов. Например, нейтрализатор 70 выхлопных газов может включать в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа. Несмотря на то, что изображенный пример показывает первый датчик 126 кислорода выхлопных газов выше по потоку от турбины 164, следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, первый датчик 126 кислорода выхлопных газов может быть расположен в выпускном коллекторе ниже по потоку от турбины 164 и выше по потоку от нейтрализатора 70 выхлопных газов. Кроме того, первый датчик 126 кислорода выхлопных газов в материалах настоящего описания может определяться ссылкой как датчик кислорода до каталитического нейтрализатора, а второй датчик 186 кислорода выхлопных газов в материалах настоящего описания может определяться ссылкой как датчик кислорода после каталитического нейтрализатора. Первый и второй датчики кислорода могут давать показание топливно-воздушного соотношения выхлопных газов. Например, второй датчик 186 кислорода выхлопных газов может использоваться для контроля каталитического нейтрализатора наряду с тем, что первый датчик 126 кислорода выхлопных газов может использоваться для управления двигателем. Кроме того, как первый датчик 126 кислорода выхлопных газов, так и второй датчик 186 кислорода выхлопных газов могут работать с частотой переключения или временем реакции, при которых датчик переключается между обедненным и обогащенным управлением топливно-воздушным соотношением (например, переключается с обеднения на обогащение или с обогащения на обеднение). В одном из примеров, скорость ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов может быть основана на частоте переключения датчика, скорость ухудшения характеристик возрастает для убывания частоты переключения. В еще одном примере, скорость ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов может быть основана на времени реакции датчика кислорода выхлопных газов, скорость ухудшения характеристик возрастает для убывания времени реакции. Например, если датчик является линейным датчиком (таким как UEGO), скорость ухудшения характеристик датчика может быть основана на времени реакции датчика. В качестве альтернативы, если датчик не является линейным датчиком (таким как HEGO), скорость ухудшения характеристик датчика может быть основана на частоте переключения датчика. В целях описания способов, приведенных ниже, частота переключения и время реакции могут использоваться взаимозаменяемо при вынесении суждения об образовании нагара на свечах зажигания. Однако, в некоторых вариантах осуществления, анализ частоты переключения в противоположность времени реакции может использоваться на основании того, является ли датчик кислорода выхлопных газов, соответственно, нелинейным или линейным.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания положения педали (PP) акселератора, настроенного ступней 132 водителя транспортного средства; датчика детонации для определения воспламенения остаточных газов (не показан); измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 144; измерение давления наддува с датчика 122 давления, присоединенного к камере 146 наддува; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120 (например, измерителя расхода воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых вариантах осуществления, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации.

Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 154 закрывается, а впускной клапан 152 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 144, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично определяется специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 152 и выпускной клапан 154 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично определяется специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем определяемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем определяемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 154 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 148, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры.

Фиг. 2 показывает примерную систему 200 зажигания, которая может быть включена в двигатель 100 по фиг. 1. Система 200 зажигания включает в себя цепь зажигания для зарядки индуктивной катушки 202 зажигания трансформатора, чтобы возбуждать свечу 204 зажигания, и компоненты выявления образования нагара на свечах зажигания и преждевременного воспламенения, резисторы 205 (R1) и 207 (R2), диод D2 и модуль 206 квалификации/выявления выдерживания для оценки напряжения и/или тока, выдаваемых из системы зажигания, чтобы определять уровень образования нагара на свечах зажигания. Цепь зажигания включает в себя свечу 204 зажигания, присоединенную к высоковольтной клемме вторичной обмотки 208 катушки 202 зажигания. Низковольтная клемма вторичной обмотки 208 присоединена к источнику 210 напряжения (например, напряжению аккумуляторной батареи транспортного средства) через диод 212 прямой связи (D1), присоединенный параллельно двум резисторам 205 (R1) и 207 (R2). В начале выдерживания катушки зажигания, вторичная обмотка 208 катушки зажигания может вырабатывать пик приблизительно 1000 В, называемый напряжением прямой связи или Vff. Vff медленно затухает в течение продолжительности времени выдерживания. Амплитуда пика Vff и скорость затухания зависят от характеристик катушки и амплитуды напряжения аккумуляторной батареи, приложенного к первичной обмотке 209 катушки во время выдерживания. Полное Vff распределяется между свечой 204 зажигания и низковольтным концом вторичной обмотки 208, как определено импедансом относительно земли на свече зажигания (например, импедансом образования нагара, основанным на уровне образования нагара на свечах зажигания) и импедансом относительно источника 210 напряжения на диоде 212 прямой связи. Диод 212 прямой связи обычно используется в катушках зажигания для предотвращения объемного электрического тока (например, дугового разряда) на свече 204 зажигания в начале выдерживания. Импеданс на диоде определяется двумя резисторами 205 (R1) и 207 (R2), расположенными последовательно друг с другом и параллельно с диодом 212. Посредством выбора значений для резисторов, выходной сигнал может «подстраиваться», чтобы быть эффективным на выбранном уровне образования нагара свечей зажигания для защиты двигателя от пропусков зажигания, вызванных образованием нагара на свечах, и для надежного выявления возникновения преждевременного воспламенения. Например, более низкие значения резисторов будут делать выявление менее чувствительным (например, давать возможность считываться относительно более высоким уровням образования нагара) наряду с тем, что более высокие значения будут делать выявление более чувствительным (например, давать возможность считываться относительно более низким уровням образования нагара).

Модуль 206 квалификации выдерживания и образования нагара на свечах/преждевременного воспламенения присоединен к цепи зажигания входным отводом, присоединенным между резисторами 205 (R1) и 207 (R2), чтобы определять уровень образования нагара на свечах на основании скорости затухания напряжения в месте входного отвода, как подробнее описано ниже. Сигнал управления может выдаваться через провод 214 управления и использоваться для начинания выдерживания катушки 202 зажигания цепи зажигания. Например, сигнал управления может выдаваться модулем 215 управления силовой передачей (PCM). В начале выдерживания, оба токовых стока 216 и 218 по сигналу управления включены (например, ключ 220 замкнут). Модуль 222 квалификации сигнала выдерживания принимает сигнал управления и выявляет начальный фронт выдерживания. На начальном фронте выдерживания, сигнал управления отправляется на твердотельное переключающее устройство, такое как биполярный транзистор 223 с изолированным затвором (IGBT), которое устанавливает и прерывает электрический ток в первичные обмотки 209 катушки 202 зажигания. Модуль квалификации сигнала выдерживания и твердотельное устройство могут образовывать формирователь с развитой логикой для управления выдерживанием катушек зажигания, в том числе, интерпретационную логику для декодирования или интерпретации иным образом команд выдерживания, выдаваемых для управления катушками зажигания.

Модуль 222 квалификации сигнала выдерживания также может давать команду генератору 224 периода гашения формировать период гашения (например, с длительностью 500 мкс), который удерживает ключ 220 замкнутым, чтобы избегать какого бы то ни было звона, присутствующего в напряжении прямой связи в начале выдерживания. Соответственно, генератор периода гашения может выводить логическую 1 в течение заданного временного интервала во время начала выдерживания. Выходной сигнал генератора 224 периода выдерживания выдается в качестве входного сигнала в логический элемент 226 ИЛИ, который управляет ключом 220. В частности, логический элемент 226 ИЛИ может управлять ключом 220, чтобы оставался замкнутым, когда выходным сигналом элемента 226 ИЛИ является логическая 1 (или когда любой из входных сигналов элемента 226 ИЛИ является логической 1).

Входной отвод, описанный выше, присоединен к узлу между двумя измерительными резисторами 205 (R1) и 207 (R2), и на катоде ограничительного диода D2, который будет поддерживать входное напряжение не меньшим, чем на прямое напряжение диода, ниже земли, и который выдает считываемое напряжение (Vsense) на компаратор 228 для сравнения считываемого напряжения с опорным напряжением на этапе 230 (например, напряжением, установленным потенциометрически между напряжением аккумуляторной батареи и землей). Считываемое напряжение является инверсией напряжения, появляющегося на высоковольтной клемме вторичных обмоток 208, и его амплитуда является зависящей от соотношения между резисторами 205 (R1) и 207 (R2), и шунтирующего импедансом (например, уровня образования нагара) свечи 204 зажигания. Компаратор 228 может быть выполнен с возможностью выводить логическую 1, в то время как считываемое напряжение меньше, чем опорное напряжение, на 230 и логический ноль, в то время как считываемое напряжение больше, чем опорное напряжение.

Так как логический элемент 226 ИЛИ выполнен с возможностью поддерживать ключ 220 в замкнутом состоянии, когда выходной сигнал элемента 226 является логической 1, ключ 220 остается замкнутым во время периода гашения. После периода гашения, ключ 220 управляется выходным сигналом компаратором 228 напряжений и состоянием D-триггера 232. D-триггер 232 хранит и/или выводит выходной сигнал компаратора 228 в конце каждого выдерживания (например, на спадающем фронте тактового сигнала, принимаемого из модуля 222 квалификации сигнала выдерживания) и выводит хранимое значение в другие моменты времени (например, в установившемся состоянии или на нарастающем фронте тактового сигнала). Если D-триггер 232 хранит логический 0, ключ 220 управляется компаратором 228 напряжений. Так как напряжение прямой связи затухает на всем протяжении выдерживания, в некоторый момент при умеренных уровнях образования нагара на свече зажигания, считываемое напряжение будет возрастать выше порогового уровня (например, выше опорного напряжения). В этом момент, токовый сток 218 отключается (например, размыкается ключ 220). Это изменение уровня токового стока выявляется интегральной схемой (ИС, IC) формирователя в PCM 215, и длина временного интервала от начала выдерживания до момента переключения (например, время затухания) интерпретируется в качестве уровня образования нагара, присутствующего на свече зажигания. Эта информация сообщается в микропроцессор в PCM 215. Если микропроцессор определяет, что уровень образования нагара слишком велик (например, по сравнению выявленного уровня образования нагара с пороговым значением образования нагара или времени затухания с пороговым значением затухания), микропроцессор может извещать водителя, что следует заменить свечи зажигания. Например, микропроцессор может выдавать видимый, слышимый и/или другой тип определения водителю, рекомендующего замену свечей зажигания.

D-триггер 232 может управляться, чтобы сохранять состояние компаратора на заднем фронте выдерживания. Если происходит преждевременное воспламенение, такое состояние будет побуждать выходной сигнал компаратора быть равным логической 1 в конце выдерживания Vsense < Vreference). Эта логическая 1 фиксируется в конце выдерживания и побуждает ключ 220 оставаться замкнутым в течение всей продолжительности времени последующего периода выдерживания. В течение такого периода выдерживания, микропроцессор может интерпретировать замкнутое состояние ключа в качестве соответствующего возникновению преждевременного воспламенения (PI) при предыдущем событии сгорания и выводить определение заменить свечи зажигания.

Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа 300 управления катушкой зажигания и выявления образования нагара на свечах зажигания и/или преждевременного воспламенения во взаимодействии с конфигурацией по фиг. 2, а потому, формирования искры, в двигателе, таком как двигатель по фиг. 1. Например, способ 300 может выполняться контроллером 12 по фиг. 1 и/или PCM 215 по фиг. 2 и использовать измерения и/или выходные сигналы, выдаваемые интегральными схемами по фиг. 2.

На этапе 302, способ 300 включает в себя вывод команды выдерживания для управления катушкой зажигания, такой как катушка 202 зажигания по фиг. 2. Например, команда выдерживания может быть импульсом, имеющим определенную длину (например, импульсом, который подается в течение продолжительности времени, которая больше, чем пороговое значение). Во время командного выдерживания, ток пропускается через первичные обмотки катушки зажигания для формирования магнитного поля. В ответ на выявление команды выдерживания в модуле, таком как модуль 222 квалификации сигнала выдерживания по фиг. 2, может формироваться период гашения, в течение которого ключ замкнут, чтобы поддерживать или устанавливать токовый сток во «Включенное» состояние, как указано на этапе 304.

После того, как период гашения заканчивается, на этапе 306, напряжение в считываемом месте в цепи зажигания (например, Vsense по фиг. 2), которое имеет амплитуду, зависящую от уровня образования нагара свечи зажигания, сравнивается с опорным напряжением на этапе 308. Как указано на этапе 310, если Vsense меньше, чем опорное напряжение (например, «Нет» на этапе 310), способ 300 переходит на этап 312, чтобы замыкать или поддерживать замкнутым ключ, а затем, на этапе 314, чтобы определять, выявлен ли задний фронт сигнала команды выдерживания. Задний фронт команды выдерживания может включать в себя завершение импульса для запуска прерывания и/или прекращения электрического тока через первичные обмотки катушки зажигания. Прерывание электрического тока через первичные обмотки вызывает высоковольтный импульс на соответствующих вторичных обмотках катушки зажигания (например, для «возбуждения» свечи зажигания и формирования искры для инициирования сгорания в цилиндре двигателя). Если задний фронт не выявлен (например, «Нет» на этапе 314), способ 300 возвращается на этап 308, чтобы продолжать контроль Vsense. Наоборот, если задний фронт сигнала команды выдерживания выявлен (например, «Да» на этапе 314), D-триггер (например, D-триггер 232 по фиг. 2) инициируется для сохранения выходного сигнала сравнения Vsense с опорным напряжением, как указано на этапе 316. Состояние, в котором Vsense меньше, чем опорное напряжение, на заднем фронте выдерживания, является определяющим событие преждевременного воспламенения. Поскольку событие преждевременного воспламенения предотвращает размыкание ключа для отключения токового стока во время последующего цикла выдерживания или сгорания, время переключения от начала выдерживания до момента переключения может определяться приблизительно равным полному времени выдерживания на этапе 318. Это время переключения может быть определяющим событие преждевременного воспламенения в течение предыдущего цикла сгорания. Время переключения также может быть определяющим уровень образования нагара свечи зажигания. Например, время переключения может быть определяющим преждевременное воспламенение, вызванное образованием нагара на свечах зажигания.

Способ 300, в таком случае, определяет образование нагара на свечах зажигания на основании времени переключения тока зажигания, определенного на этапе 318. Способ 320 продолжен на фиг. 5, на которой отслеживается (например, подсчитывается) количество циклов сгорания с временем переключения, большим, чем пороговое значение. Когда доля этого количества по отношению к общему количеству циклов сгорания в данном ездовом цикле транспортного средства больше, чем пороговый процент, может определяться образование нагара на свечах зажигания, обусловленное присадками к топливу. Например, если ток в проводе управления падает ниже заданного значения после того, как истек пороговый период времени после того, как выдана команда выдерживания, время затухания (например, время переключения) может определяться большим, чем пороговое значение. Наоборот, если ток в проводе управления падает ниже заданного значения до того, как истек пороговый период времени после того, как выдана команда выдерживания, время затухания может определяться меньшим, чем пороговое значение. Возвращаясь на этапе 310, где считываемое напряжение сравнивается с опорным напряжением, если Vsense больше, чем опорного напряжение (например, «Да» на этапе 310), способ 300 переходит на этап 324, чтобы определять, выводит ли D-триггер логический 0. Если нет, выходным сигналом D-триггера является логическая 1, которая определяет, что событие преждевременного воспламенения происходило в предыдущем цикле сгорания, как обсуждено выше со ссылкой на этапе 316 и 318. Таким образом, способ переходит на этап 312, чтобы поддерживать замкнутый ключ и «Включенное» состояние токового стока. Если D-триггер выводит логический 0 на этапе 324 (например, «Да» на этапе 324), способ 300 переходит на этап 326, чтобы размыкать ключ и отключать токовый сток. Посредством отключения токового стока, микропроцессор может выявлять падение измеряемого тока в проводе управления цепи (например, принимая измерение с датчика тока, присоединенного к проводу управления) и измерять время переключения от начала выдерживания до момента переключения токового стока (например, время, за которое токовый сток переключается из «Включенного» состояния в «Отключенное» состояние). Способ затем может переходить на этап 314, чтобы определять, произошел ли задний фронт выдерживания.

Точный выбор компонентов цепи для резисторов 205 (R1) и 207 (R2) по фиг. 2, порогового напряжения 230 по фиг. 2 и порогового значения времени переключения может быть основан на свойствах катушки зажигания и диапазона образования нагара на свечах зажигания, считающегося неприемлемым. Например, 50 МОм или 10 МОм шунтирующего импеданса (образования нагара) на свече зажигания могут считаться неприемлемыми в некоторых вариантах осуществления. Может полагаться, что этот диапазон должен давать отвечающее требованиям предупреждение об образовании нагара на свечах до возникновения пропусков зажигания. Выбор продолжительности времени периода гашения (например, 500 мкс) может зависеть от характеристик включения и общего номинального времени выдерживания катушки зажигания. Подобным образом, выбор порогового значения времени переключения, в качестве оцениваемого на этапе 320, может определяться на основании продолжительности времени периода гашения и общего номинального времени выдерживания катушки зажигания. Например, если период гашения имеет значение 500 мкс, а номинальное время выдерживания имеет значение 2000 мкс, резисторы 205 и 207 (R1 и R2) и пороговое напряжение 230 по фиг. 2 могут выбираться, чтобы давать пороговое значение времени переключения 1250 мкс на требуемом уровне образования нагара на свечах.

Фиг. 4 иллюстрирует отображение 400 форм сигналов, отражающее работу системы зажигания, описанной в материалах настоящего описания, в ответ на команду выдерживания. На проиллюстрированном отображении форм сигналов, оси x соответствуют совместно используемой временной шкале, наряду с тем, что ось y соответствует параметру, указанному прилегающим к связанной форме сигнала. На фиг. 4, отображение 400 форм сигналов показывает работу системы зажигания в ответ на выдерживание и возбуждение катушки зажигания (например, катушки 202 зажигания по фиг. 2) в различных условиях образования нагара на свечах зажигания.

Форма 402 сигнала соответствует команде выдерживания, которая может выдаваться из контроллера, такого как контроллер 12 по фиг. 1. Как указано, сигнал выдерживания имеет длительность, продолжающуюся от момента T0 времени до момента T4 времени. Форма 404 сигнала соответствует напряжению на высоковольтной клемме вторичных обмоток катушки зажигания (например, вторичных обмоток 208 по фиг. 2), которые присоединены к свече зажигания. Как указано, напряжение может затухать от пикового уровня (например, приблизительно 1000 вольт) в ответ на уровень образования нагара на свече зажигания. По завершению команды выдерживания в момент T4 времени, ток, выдаваемый в первичные обмотки катушки зажигания, может прерываться, создавая импульс приблизительно в -30000 вольт, который выдается на свечу зажигания для формирования искры.

Форма 406 сигнала соответствует считываемому напряжению (например, Vsense, как проиллюстрированное на фиг. 2) и току в проводе управления (например, проводе 214 управления по фиг. 2), измеренным в ответ на команду выдерживания с формой 402 сигнала во время идеальных условий, в которых нет события преждевременного воспламенения или образования нагара на свечах зажигания. Как проиллюстрировано, считываемое напряжение остается приблизительно равным напряжению источника аккумуляторной батареи на всем протяжении периода измерения (например, без падения и/или подъема до напряжения аккумуляторной батареи в ответ на команду выдерживания). Ток в проводе управления (Icontrol) отражает работу токовых стоков, присоединенных к проводу управления (например, токовых стоков 216 и 218 по фиг. 2). Время между T0 и T1 соответствует периоду гашения, как описано на этапе 304 способа 300, проиллюстрированного на фиг. 3. Во время периода гашения, который начинается на нарастающем фронте команды выдерживания и заканчивается после того, как истекло заданное время после начала команды выдерживания, оба токовых стока поддерживаются во «Включенном» состоянии, так как ключ, управляющий вторым токовым стоком замкнут.

После того, как период гашения заканчивается в момент T1 времени, Vsense измеряется и сравнивается с опорным напряжением (например, как описано на этапе 310 по фиг. 3). Как проиллюстрировано на фиг. 2, опорное напряжение может быть меньшим, чем напряжение аккумуляторной батареи, и одно из примерных значений опорного напряжения указано на оси y форм сигналов по фиг. 4. Поскольку считываемое напряжение больше, чем опорное напряжение, в момент T1 времени (например, когда заканчивается период гашения), ключ размыкается, отключая второй токовый сток (например, в ответ на выполнение 326, как проиллюстрировано на фиг. 3). Время переключения, поэтому, может определяться равным периоду гашения, если измеряется от начала команды выдерживания до момента времени, в который отключается второй токовый сток (например, момента T1 времени). Следует понимать, что форма 406 сигнала дает ток управления во время состояния, в котором преждевременное воспламенение не было выявлено в течение предыдущего цикла сгорания (например, считываемое напряжение было большим, чем опорное напряжение на заднем фронте команды выдерживания для предыдущего цикла сгорания). Кроме того, форма 406 сигнала может быть примерной реакцией не загрязненной нагаром свечи зажигания (в качестве определяемой временем переключения, являющимся меньшим, чем пороговое значение). В момент T4 времени, ток вновь падает в ответ на прекращение команды выдерживания, что приводит к уменьшению тока, выдаваемого в провод управления, уменьшению тока в первом токовом стоке.

Форма 408 сигнала соответствует считываемому напряжению (например, Vsense, как проиллюстрированное на фиг. 2) и току в проводе управления (например, проводе 214 управления по фиг. 2), измеренным в ответ на команду выдерживания с формой 402 сигнала во время состояния, в котором нет предыдущего и текущего события преждевременного воспламенения, однако, присутствует относительно умеренная величина образования нагара на свечах зажигания. Как проиллюстрировано, считываемое напряжение падает в начале выдерживания вследствие импеданса на свече зажигания, вызванного образованием нагара. Так как образование нагара во время состояния, описанного в форме 408 сигнала, является относительно умеренным, считываемое напряжение может быстро подниматься до напряжения аккумуляторной батареи, превосходя опорное напряжение в момент T2 времени. Ток в проводе управления (Icontrol) отражает работу токовых стоков, присоединенных к проводу управления (например, токовых стоков 216 и 218 по фиг. 2). Так как считываемое напряжение не превышает опорное напряжение до момента T2 времени, оба токовых стока остаются включенными, и ток поддерживается на пиковом уровне до момента T2 времени (в какой момент, второй токовый сток отключается, и ток падает). Таким образом, время 410 переключения при умеренном образовании нагара может соответствовать времени, которое истекает между моментом T0 времени и моментом T2 времени. Как описано выше, в момент T4 времени, ток может падать (например, ток может не течь в проводе управления) в ответ на прекращение команды выдерживания.

Форма 412 сигнала соответствует считываемому напряжению (например, Vsense, как проиллюстрированное на фиг. 2) и току в проводе управления (например, проводе 214 управления по фиг. 2), измеренным в ответ на команду выдерживания с формой 402 сигнала во время состояния, в котором нет предыдущего и текущего события преждевременного воспламенения, однако, присутствует относительно высокая величина образования нагара на свечах зажигания (например, свеча зажигания загрязнена нагаром в большей степени, чем в состоянии, представленном формой 408 сигнала). Как проиллюстрировано, считываемое напряжение падает в начале выдерживания вследствие импеданса на свече зажигания, вызванного образованием нагара. Так как образование нагара во время состояния, описанного в форме 408 сигнала, является относительно высоким, считываемое напряжение может оставаться на земле в течение большей продолжительности времени, чем в условиях, в которых свеча зажигания загрязнена нагаром умереннее, и поднимается, чтобы превысить опорное напряжение в момент T3 времени. Ток в проводе управления (Icontrol) отражает работу токовых стоков, присоединенных к проводу управления (например, токовых стоков 216 и 218 по фиг. 2). Так как считываемое напряжение не превышает опорное напряжение до момента T3 времени, оба токовых стока остаются включенными, и ток поддерживается на пиковом уровне до момента T3 времени (в какой момент, второй токовый сток отключается, и ток падает). Таким образом, время 414 переключения при высоком уровне образовании нагара может соответствовать времени, которое истекает между моментом T0 времени и моментом T3 времени. Время 414 переключения является более длительным, чем время 410 переключения, поскольку уровень образования нагара является более высоким во время состояния, представленного формой 412 сигнала, по сравнению с состоянием, представленным формой 408 сигнала. Например, время 414 переключения может определяться более длительным, чем пороговое значение переключения (например, давая в результате «Да» на этапе 320 по фиг. 3), наряду с тем, что время 410 переключения может определяться более коротким, чем пороговое значение переключения (например, приемлемым уровнем образования нагара, дающим в результате «Нет» на этапе 320 по фиг. 3). Соответственно, накопление времен 414 переключения выше порогового значения переключения за ездовой цикл транспортного средства (и пороговое количество циклов сгорания двигателя) может давать в результате выходной сигнал определения водителю заменить свечи зажигания наряду с тем, что время 410 переключения может давать в результате отсутствие такого определения. Как описано выше, в момент T4 времени, ток может падать (например, ток может не течь в проводе управления) в ответ на прекращение команды выдерживания.

Форма 416 сигнала соответствует считываемому напряжению (например, Vsense, как проиллюстрированное на фиг. 2) и току в проводе управления (например, проводе 214 управления по фиг. 2), измеренным в ответ на команду выдерживания с формой 402 сигнала во время состояния, в котором происходит событие преждевременного воспламенения. В частности, считываемое напряжение соответствует считываемому напряжению в время события преждевременного воспламенения, а ток в проводе управления соответствует измеренному току во время следующего цикла сгорания непосредственно вслед за событием преждевременного воспламенения (например, преждевременное воспламенение произошло раньше заднего фронта выдерживания в предыдущем цикле сгорания). Как проиллюстрировано, считываемое напряжение остается на уровне напряжения аккумуляторной батареи до непосредственно перед задним фронтом команды выдерживания в T4, в какой момент, напряжение падает до ниже уровня опорного напряжения. Ниже считываемого напряжения показаны ток в проводе управления для текущего цикла выдерживания и ток в проводе управления для ближайшего следующего цикла выдерживания. Ток в проводе управления (Icontrol) отражает работу токовых стоков, присоединенных к проводу управления (например, токовых стоков 216 и 218 по фиг. 2). Во время текущего цикла выдерживания, ток падает до более низкого уровня в T1, как ожидается при отсутствии образования нагара. Непосредственно перед окончанием выдерживания, однако, ток подскакивает до более высокого уровня вследствие Vsense, являющегося меньшим, чем опорное напряжение (давая в результате «Нет» на этапе 310 по фиг. 3). В конце выдерживания, T4, D-триггер фиксирует событие преждевременного воспламенения и удерживает ток в проводе управления на высоком уровне на протяжении всего последующего периода выдерживания, как проиллюстрировано посредством Icontrol (ближайшего следующего цикла выдерживания). Таким образом, время 418 переключения в ответ на событие преждевременного воспламенения может соответствовать времени, которое истекает между моментом T0 времени и моментом T4 времени. Время 418 переключения является более длительным, чем времена 410 и 414 переключения вследствие события преждевременного воспламенения, и сообщается в цикле сгорания, следующем за событием преждевременного воспламенения. Соответственно, во время дающего сообщение цикла сгорания, время переключения может определяться находящимся выше порогового значения переключения, и определение заменить свечи зажигания может выводиться (например, через дисплей или другой видимый индикатор транспортного средства). Как описано выше, в момент T4 времени, ток может падать (например, ток может не течь в проводе управления) в ответ на прекращение команды выдерживания.

Фиг. 5 показывает способ 500 для проведения различия образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи от образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадки к топливу. Более точно, образование нагара на свечах зажигания может быть основано на токе управления в проводе управления свечи зажигания вслед за применением команды выдерживания, как описано выше. Кроме того, образование нагара на свечах зажигания может быть основано на количестве событий сгорания за ездовой цикл транспортного средства, для которых время переключения больше, чем пороговое значение. Время переключения для каждого цикла сгорания двигателя может определяться и подсчитываться, как описано на фиг. 3. Контроллер затем может предпринимать действия для определения, обусловлено ли образование нагара на свечах зажигания накоплением сажи или накоплением присадок к топливу. Способ 500 может выполняться для каждого цилиндра и соответствующей свечи зажигания двигателя. Как дополнительно описано ниже, может определяться время переключения каждой отдельной свечи зажигания, и ухудшение характеристик каждой свечи зажигания может определяться отдельно от каждой другой свечи зажигания двигателя.

Способ начинается на этапе 502 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, установку момента зажигания, VCT, VVT, массовый расход воздуха, и т.д. на этапе 504, контроллер может применять команду выдерживания к проводу управления катушки зажигания, как описано выше со ссылкой на фиг. 3. Например, для каждого цикла сгорания двигателя, команда выдерживания формируется, чтобы вырабатывать искру посредством свечи зажигания. Таким образом, способ на этапе 504 может включать в себя определение времени от начала выдерживания для специфичного цилиндра до размыкания ключа. На этапе 506, способ включает в себя контроль времени переключения тока зажигания в течение некоторого количества циклов сгорания двигателя. Например, способ на этапе 506 может включать в себя подсчет (например, в счетчике контроллера) количества циклов сгорания, для которых время переключения больше, чем пороговая продолжительность времени (например, пороговое значение переключения, описанное на фиг. 3). Как представлено выше, длительные времена переключения (выше порогового значения) в течение некоторого количества циклов сгорания при загрязнении циклов сгорания могут быть определяющими на тип образования нагара на свечах зажигания. С другой стороны, продолжительность времени времени переключения для отдельного события сгорания может быть определяющей степень образования нагара на свечах зажигания, но не тип образования нагара.

На этапе 508, способ включает в себя оценку доли циклов (сгорания) двигателя за заданный ездовой цикл двигателя с временем переключения, большим, чем пороговая продолжительность времени. В одном из примеров, заданный ездовой цикл может включать в себя пороговое количество непрерывных событий сгорания. В еще одном примере, заданный ездовой цикл может включать в себя пороговое количество событий сгорания, прерванное событием включения/выключения двигателя. Пороговое количество событий сгорания в пределах заданного ездового цикла дополнительно может быть основано на продолжительности времени работы двигателя и/или расстоянии поездки транспортного средства. Таким образом, время переключения может контролироваться для каждого события сгорания (для каждого отдельного цилиндра, соответствующего одной или более свечей зажигания) в течение порогового расстояния, времени и/или количества событий сгорания. В одном из примеров, оценка на этапе 508 может включать в себя подсчет, в счетчике, доли циклов сгорания заданного ездового цикла транспортного средства, которые имеют времена переключения, большие, чем пороговая продолжительность времени. Доля циклов сгорания может определяться посредством деления количества циклов сгорания, имеющих время переключения, большее, чем пороговое значение, на общее количество циклов сгорания, заключенных в заданном ездовом цикле транспортного средства. В еще одном примере, оценка на этапе 508 может включать в себя подсчет, во втором счетчике, среднего времени переключения для данного цилиндра за некоторое количество циклов сгорания заданного ездового цикла транспортного средства.

На этапе 509, способ включает в себя сохранение доли загрязненных нагаром циклов для многочисленных ездовых циклов. Например, каждая доля циклов двигателя за заданный ездовой цикл транспортного средства с временами переключения, большими, чем пороговая продолжительность времени (например, доля загрязненных нагаром циклов), может сохраняться в памяти контроллера. Контроллер затем может использовать эту информацию, чтобы определять, является ли доля циклов сгорания, определяющих образование нагара на свечах зажигания (например, загрязненных нагаром циклов), изменяющейся от одного ездового цикла транспортного средства к последующему ездовому циклу транспортного средства. Таким образом, контроллер может сравнивать доли для одного или более ездовых циклов. Например, контроллер может определять доли для пяти разных ездовых циклов. Контроллер затем может сравнивать пять разных долей, чтобы определять, являются ли доли увеличивающимися, уменьшающимися, остающимися относительно постоянными или изменяющимися (например, увеличивающимися и уменьшающимися на протяжении множества ездовых циклов). Контроллер дополнительно может определять скорость изменения доли за один или более ездовых циклов.

На этапе 510, способ включает в себя определение, является ли доля загрязненных нагаром циклов сгорания изменяющейся на протяжении одного или более ездовых циклов транспортного средства. Говоря иначе, способ на этапе 510 может включать в себя определение, является ли изменение доли за один или более ездовых циклов изменяющимся между одним или более ездовыми циклами. Например, способ на этапе 510 может включать в себя определение, является ли доля загрязненных нагаром циклов сгорания возрастающей от первого ездового цикла к второму ездовому циклу, а затем, убывающей от второго ездового цикла к третьему ездовому циклу. Это дополнительно может включать в себя некоторые ездовые циклы транспортного средства из одного или более ездовых циклов транспортного средства, имеющие доли приблизительно ноль, тем самым, определяя отсутствие образования нагара на свечах зажигания. Например, если первая доля загрязненных нагаром циклов сгорания имеет значение 10% для первого ездового цикла, вторая доля имеет значение 12% для второго ездового цикла, а затем, третья доля имеет значение 8% для третьего ездового цикла, доли между ездовыми циклами могут считаться изменяющимися. Если доля загрязненных нагаром циклов сгорания является изменяющейся на протяжении одного или более ездовых циклов транспортного средства, способ переходит на этап 522, чтобы определять образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи.

В еще одном варианте осуществления, способ 510, дополнительно или в качестве альтернативы, может включать в себя определение, является ли доля, определенная на этапе 508, большей, чем пороговый процент. В одном из примеров, пороговый процент основан на среднем проценте (например, доле) циклов двигателя за заданный ездовой цикл транспортного средства с временем переключения, большим, чем пороговая продолжительность времени, в двигателе, не подверженном влиянию присадок к топливу. В двигателях, не подверженных влиянию присадок к топливу (вследствие сжигания топлива, не содержащего в себе присадок), свечи зажигания могут становиться загрязненными нагаром вследствие сажи. Однако, образование нагара сажи может быть перемежающимся (появляться и исчезать на протяжении последовательности циклов сгорания) во время работы двигателя. Наоборот, образование нагара присадок к топливу может быть относительно неизменным и не уходить во время работы двигателя, даже если температуры свечи зажигания повышаются при попытках уменьшить сажу, сформированную на свече. Таким образом, средняя доля (например, процент) в двигателе, не подверженном влиянию присадок к топливу, может быть меньшей, чем в двигателе, сжигающем топливо с присадками к топливу. В некоторых примерах, пороговый процент может быть основан на проценте, определяющем более устойчивое образование нагара на свечах зажигания.

В еще одном варианте осуществления, способ на этапе 510 может включать в себя определение, является ли среднее время переключения для данного цилиндра за количество циклов сгорания заданного ездового цикла транспортного средства большим, чем пороговое время переключения. Как обсуждено выше, пороговое время переключения может быть основано на среднем времени переключения в двигателе, не подверженном воздействию топлива, содержащего в себе присадки к топливу.

Если доля (или среднее время переключения) не больше, чем пороговое значение, на этапе 510, способ переходит на этап 522, чтобы определять образование нагара на свечах зажигания от сажи, а не от присадок к топливу. В некоторых вариантах осуществления, это может делаться вместе с определением изменения доли за один или более ездовых циклов. Таким образом, способ может переходить только на этапе 522, чтобы определять образование нагара сажи, если каждая из долей в одном или более ездовых циклов находится ниже порогового значения, а изменения долей на протяжении одного или более ездовых циклов являются изменяющимися.

Таким образом, на этапе 522, способ включает в себя определение образование нагара на свечах зажигания вследствие сажи. Как результат, водитель не предупреждается, и работа двигателя может продолжаться, не требуя немедленной замены или технического обслуживания свечи зажигания. В одном из примеров, в ответ на определение, что свеча зажигания была загрязнена сажей, контроллер может устанавливать первый диагностический код и отмечать условия, в которых происходило накопление сажи. Может быть возможным, что сажа может выжигаться со свечи зажигания во время обычной работы двигателя (например, обычных событий сгорания) через некоторое количество событий сгорания. Однако, способ, по выбору, может продолжаться на этапе 524, чтобы регулировать рабочие параметры двигателя для активного (например, принудительного) выжигания сажи со свечи зажигания. Скопление сажи на свече зажигания может по меньшей мере частично удаляться посредством повышения температуры свечи зажигания, чтобы эффективно выжигать сажу со свечи зажигания. В одном из примеров, способ на этапе 524 может включать в себя одно или более из повышения скорости вращения и/или нагрузки двигателя на холостом ходу, или осуществления опережения установки момента зажигания. Скорость вращения или нагрузка двигателя могут повышаться посредством регулировок в отношении трансмиссии, таких как посредством переключений трансмиссии с повышением или понижением передачи. В еще одном примере, способ на этапе 524 может продолжаться в течение порогового количества циклов сгорания. Пороговое количество циклов сгорания может быть основано на количестве циклов сгорания, которое может давать в результате удаление сажи со свечи зажигания.

Способ затем может возвращаться по кругу на этапе 504, чтобы повторно оценивать время от начала выдерживания до момента переключения тока в проводе управления (например, время переключения). Таким образом, способ может продолжаться обратно на этапе 506 и 508, чтобы контролировать время переключения для каждой свечи зажигания и каждого события сгорания, и подсчитывать циклы, для которых время переключения больше, чем пороговая продолжительность времени. Способ затем может повторно оценивать, является ли доля большей, чем пороговый процент, на этапе 510, и/или, является ли изменение доли на протяжении ряда ездовых циклов изменяющимся, чтобы выяснять, было ли исправлено образование нагара. В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно может включать в себя определение отсутствие образование нагара на свечах зажигания от сажи или от присадок к топливу, если все доли являются приблизительно нулевыми (например, все времена переключения за ездовой цикл находятся ниже пороговой продолжительности времени).

Возвращаясь на этапе 510, если доля загрязненных нагаром циклов сгорания за один или более ездовых циклов не является изменяющейся, способ переходит на этап 511. На этапе 511, способ включает в себя определение, является ли доля загрязненных нагаром циклов сгорания за один или более ездовых циклов транспортного средства относительно постоянной или убывающей. Говоря иначе, способ на этапе 511 может включать в себя определение, является ли изменение доли за один или более ездовых циклов остающимся относительно постоянным или возрастающим между одним или более ездовыми циклами. Например, способ на этапе 511 может включать в себя определение, является ли доля загрязненных нагаром циклов сгорания возрастающей от первого ездового цикла к второму ездовому циклу и к третьему ездовому циклу. Например, если первая доля загрязненных нагаром циклов сгорания имеет значение 40% для первого ездового цикла, вторая доля имеет значение 50% для второго ездового цикла, а затем, третья доля имеет значение 60% для третьего ездового цикла, доли между ездовыми циклами могут считаться возрастающими. Если доля загрязненных нагаром циклов не возрастает и не является относительно постоянной, доли могут быть по существу нулевыми (или очень низкими процентами). Таким образом, способ переходит на этап 530, чтобы определять отсутствие образования сажи на свечах зажигания.

Однако если доля загрязненных нагаром циклов сгорания является возрастающей или остающейся относительно постоянной на протяжении одного или более ездовых циклов транспортного средства, способ переходит на этап 512, чтобы определять образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу. В еще одном варианте осуществления, если доля загрязненных нагаром циклов сгорания является возрастающей или остающейся относительно постоянной на протяжении одного или более ездовых циклов транспортного средства, и каждая из долей больше, чем пороговое значение, способ переходит на этап 512, чтобы определять образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу. Поскольку доля загрязненных нагаром циклов сгорания является возрастающей и/или остающейся относительно постоянной на протяжении одного или более ездовых циклов двигателя, образование нагара на свечах зажигания может более постоянным, тем самым, определяя, что образование нагара на свечах зажигания происходит вследствие присадок к топливу, и не вследствие исключительно сажи.

На этапе 514, способ включает в себя регулировку топливоснабжения находящегося под влиянием цилиндра и/или одного или более дополнительных цилиндров. В одном из примеров, способ на этапе 514 может включать в себя ограничение нагрузки двигателя. В еще одном примере, способ на этапе 514 может включать в себя временное обогащение второго цилиндра, выполненного с возможностью приема выхлопные остаточные газы из первого цилиндра, при этом загрязненная нагаром свеча зажигания присоединена к первому цилиндру. Таким образом, опасность преждевременного воспламенения во втором цилиндре может уменьшаться. В еще одном другом примере, способ на этапе 514 может включать в себя прекращение впрыска топлива (и/или искры) в камеру сгорания, присоединенную к загрязненной нагаром свече зажигания (например, первому цилиндру).

Способ на этапе 516, в таком случае, может включать в себя предупреждение водителя транспортного средства и/или определение, что нужно, чтобы свечи зажигания были заменены (например, устанавливая диагностический код для рекомендации смены или замены свечей зажигания). Например, контроллер может устанавливать второй диагностический код (отличный от первого диагностического кода) и отмечать условия, в которых происходило накопление присадок к топливу. В еще одном примере, определение образования нагара на свечах зажигания может включать в себя отправку команды на пиктограмму или устройство отображения на приборной панели для отображения видимого индикатора водителю касательно рекомендации замены свечей зажигания. Определение дополнительно или в качестве альтернативы, может включать в себя отправку команды в систему громкоговорителей для вывода слышимого указателя (например, слышимого сообщения, системного звукового сигнала, и т.д.) касательно рекомендации замены свечей зажигания. Кроме того, определение образования нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу может включать в себя установку диагностического кода.

На этапе 518, способ включает в себя определение, должна ли быть заменена загрязненная нагаром свеча зажигания. Например, по замене свечи зажигания, контроллер может принимать сигнал, определяющий, что новая свеча зажигания была установлена в двигателе. По замене загрязненной нагаром свечи зажигания, соответствующее контрольное устройство (например, счетчик) для такой свечи зажигания может сбрасываться в исходное состояние на этапе 520. Как описано выше, счетчик может быть счетчиком, выполненным с возможностью подсчета долю циклов сгорания за заданный ездовой цикл транспортного средства, имеющих время переключения тока зажигания, которое больше, чем пороговая продолжительность времени.

В дополнение к образованию нагара на свечах зажигания, накопление присадок к топливу также может вызывать ухудшение характеристик датчиков кислорода выхлопных газов и/или каталитического нейтрализатора выхлопных газов в выпуске двигателя. Как представлено выше, датчики кислорода выхлопных газов могут действовать с частотой переключения (или временем реакции). Со временем и по мере того, как датчик ухудшает характеристики, частота переключения (или время реакции) может снижаться относительно частоты переключения нового и/или не подвергнутого ухудшению характеристик датчика. Кроме того, по мере того, как каталитический нейтрализатор ухудшает характеристики, частоты переключения датчика кислорода выхлопных газов до каталитического нейтрализатора (например, расположенного выше по потоку датчика UEGO) и датчика кислорода выхлопных газов после каталитического нейтрализатора (например, расположенного ниже по потоку датчика HEGO) могут соответствовать ближе. Например, разность между частотами переключения двух датчиков может убывать и быть меньшей, чем пороговая разность. Датчики кислорода выхлопных газов и/или каталитические нейтрализаторы выхлопных газов могут ухудшать характеристики с разными скоростями, основанными на том, работает ли двигатель на стандартном топливе без присадок или топливе, включающем в себя присадки для топлива (такие как MMT). Например, частота переключения датчика выхлопных газов может затухать с разной скоростью, когда ухудшение характеристик обусловлено стандартным топливом в сопоставлении с топливом, включающим в себя присадки к топливу (с более высокими октановыми числами). Подобным образом, каталитический нейтрализатор выхлопных газов может иначе ухудшать характеристики вследствие загрязнения присадками к топливу относительно обычного ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Фиг. 6 показывает способ 600 определения ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов на основании образования нагара на свечах зажигания от присадок к топливу, определяемого на основании времени переключения катушки зажигания, как определено на фиг. 5. В одном из примеров, датчик кислорода выхлопных газов может быть датчиком кислорода выхлопных газов, расположенным выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов (таким как датчик 126 кислорода выхлопных газов, показанный на фиг. 1). В еще одном примере, датчик кислорода выхлопных газов может быть датчиком кислорода выхлопных газов, расположенным ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов (таким как датчик 186 кислорода выхлопных газов, показанный на фиг. 1). Кроме того, датчик кислорода выхлопных газов может быть датчиком UEGO, HEGO или EGO. Способ 600 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12, показанный на фиг. 1.

Способ начинается на этапе 602 определением частоты переключения датчика кислорода выхлопных газов (например, UEGO или HEGO). Частота переключения (или время реакции) может определяться контроллером в течение периода работы датчика кислорода выхлопных газов. Например, количество раз, которое напряжение обратной связи датчика кислорода выхлопных газов пересекает пороговое напряжение в направлении повышения или снижения за период времени, может быть определяющим частоту переключения. В еще одном примере, время реакции датчика кислорода выхлопных газов может быть зависящим от реакции на запланированную подачу топлива (например, количества раз, которое происходит изменение запланированной подачи топлива).

На этапе 604, способ включает в себя определение, указано ли образование нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу на основании времени переключения катушки зажигания (как определено на фиг. 5). Если образование нагара на свечах зажигания не обусловлено присадками к топливу (или свечи зажигания не загрязнены нагаром), способ заканчивается. В качестве альтернативы, если образование нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу указано во время способа на фиг. 5, способ 600 переходит на этап 606. На этапе 606, способ включает в себя определение, являются ли частота переключения или время реакции датчика кислорода выхлопных газов меньшими, чем пороговое значение. Пороговое значение может быть основано на частоте переключения или времени реакции датчика выхлопных газов в двигателе, не подверженном влиянию присадок к топливу (например, двигателе, сжигающем топливо, которое не содержит в себе добавок к топливу). Если частота переключения (или время реакции) датчика кислорода выхлопных газов меньше, чем пороговое значение, контроллер может определять ухудшение характеристик датчика кислорода выхлопных газов на этапе 608. Это может включать в себя определение ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов вследствие присадок к топливу. В некоторых примерах, способ на этапе 608 может включать в себя установку диагностического кода и/или предупреждение водителя транспортного средства. В качестве альтернативы, если частота переключения датчика кислорода выхлопных газов не меньше, чем пороговое значение, определяется отсутствие ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов вследствие присадок к топливу, и работа двигателя переходит на этап 612.

Способ также может включать в себя подтверждение образования нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу на основании определения ухудшения характеристик датчика кислорода выхлопных газов на этапе 610.

Таким образом, если указано образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, и частота переключения или время реакции датчика кислорода выхлопных газов затухает ниже порогового значения, контроллер может определять ухудшение характеристик датчика кислорода выхлопных газов вследствие присадок к топливу. Контроллер затем может устанавливать диагностический код и/или предупреждать водителя транспортного средства, что следует заменить как подвергнутую ухудшению характеристик свечу(и) зажигания, так и подвергнутый ухудшению характеристик датчик кислорода выхлопных газов.

Далее, с обращением к фиг. 7, показан способ 700 для определения ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов на основании соотношения частоты переключения или ухудшения времени реакции между первым датчиком кислорода выхлопных газов выше по потока от каталитического нейтрализатора выхлопных газов и вторым датчиком кислорода выхлопных газов ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов. По мере того, как убывает разность между первой частотой переключения первого датчика кислорода выхлопных газов и второй частотой переключения второго датчика кислорода выхлопных газов, ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов может возрастать. Когда разность частот переключения или времен реакции датчиков до и после каталитического нейтрализатора убывает ниже порогового значения, контроллер может определять ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов. В одном из примеров, первый датчик кислорода выхлопных газов может быть датчиком кислорода выхлопных газов до каталитического нейтрализатора, расположенным выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов (таким как датчик 126 кислорода выхлопных газов, показанный на фиг. 1), а второй датчик кислорода выхлопных газов может быть датчиком кислорода выхлопных газов после каталитического нейтрализатора, расположенным ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов (таким как датчик 186 кислорода выхлопных газов, показанный на фиг. 1). Кроме того, первый датчик может быть датчиком UEGO, а второй датчик может быть датчиком HEGO. Например, если расположенный выше по потоку датчик является датчиком UEGO, время реакции вместо частоты переключения может контролироваться, чтобы выяснять, произошло ли ухудшение характеристик, поскольку UEGO является датчиком с линейным выходом, который не переключается около некоторого уровня напряжения. Способ 700 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12, показанный на фиг. 1.

Способ начинается на этапе 702 определением частоты переключения или времени реакции датчика кислорода до каталитического нейтрализатора и датчика кислорода после каталитического нейтрализатора. Частота переключения может определяться для обоих датчиков, как описано выше на этапе 602. На этапе 704, способ 200 включает в себя определение, было ли указано образование нагара на свечах зажигания от присадок к топливу. Например, образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу может определяться на фиг. 5. Если указано отсутствие образования нагара на свечах зажигания от присадок к топливу, способ заканчивается.

В качестве альтернативы, если указано образование нагара на свечах зажигания от присадок к топливу, как описано на этапе 512 по фиг. 5, способ переходит на этап 706, чтобы определять, находится ли частота переключения или время реакции датчика кислорода до каталитического нейтрализатора в пределах порогового значения от частоты переключения датчика кислорода после каталитического нейтрализатора. Говоря иначе, контроллер определяет, является ли разность между частотами переключения датчика кислорода до каталитического нейтрализатора и датчика кислорода после каталитического нейтрализатора меньшей, чем пороговое значение. Если разность частот переключения (или времен реакции) находится ниже второго порогового значения, контроллер определяет ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора вследствие присадок к топливу на этапе 708. Способ на этапе 708 дополнительно может включать в себя установку диагностического кода и/или предупреждение водителя транспортного средства, что каталитический нейтрализатор подвергнут ухудшению характеристик. Однако, если разность частот переключения не меньше, чем пороговое значение, на этапе 706, способ переходит на этап 712, чтобы не определять ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора. Контроллер может продолжать контроль разности частот переключения датчиков кислорода до и после каталитического нейтрализатора по мере того, как продолжается работа двигателя.

На этапе 710, способ дополнительно может включать в себя подтверждение образования нагара на свечах зажигания вследствие присадок к топливу на основании определения, что каталитический нейтрализатор выхлопных газов подвергнут ухудшению характеристик вследствие присадок к топливу.

Таким образом, если указано образование нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу, и разность частот переключения между датчиком кислорода выхлопных газов выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов и датчиком кислорода выхлопных газов ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов меньше, чем пороговое значение, контроллер может определять ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора, обусловленное присадками к топливу. Контроллер затем может устанавливать диагностический код и/или предупреждать водителя транспортного средства, что следует провести техническое обслуживание и/или заменить как подвергнутую ухудшению характеристик свечу(и) зажигания, так и подвергнутый ухудшению характеристик каталитический нейтрализатор.

Таким образом, может точно и достоверно определяться происхождение образования нагара на свечах зажигания. Соответственно, рекомендации замены свечей зажигания могут выдаваться на основании того, указано ли образование нагара на свечах зажигания, и обусловлено ли образование нагара накоплением сажи или накоплением присадок к топливу на наконечнике свечи зажигания. Посредством улучшения проведения различий разных типов образования нагара на свечах зажигания, подавляющие регулировки могут выбираться надлежащим образом, и может предотвращаться вызванное образованием нагара на свечах зажигания преждевременное воспламенение. В дополнение, замены свечей зажигания могут запрашиваться только по подтверждению в достаточной мере непоправимого ухудшения характеристик свечей зажигания. Это понижает частоту, с которой запрашиваются замены свечей зажигания, понижая расходы по работы транспортного средства. Кроме того, ухудшение характеристик одного или более из датчика кислорода выхлопных газов и/или каталитического нейтрализатора выхлопных газов, обусловленное накоплением присадок к топливу, может определяться на основании частот переключения датчиков кислорода выхлопных газов относительно порогового значения и типа образования нагара на свечах зажигания. В общем и целом, посредством достоверного диагностирования работоспособности свечей зажигания и работоспособности компонентов системы выпуска, срок службы двигателя улучшается.

Следует понимать, 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 изобретения 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 определяет некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут определять 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 изобретения.

Реферат

Изобретение относится к способам и системам для выявления и проведения различия образования нагара на свечах зажигания, обусловленного сажей, от образования нагара вследствие присадок к топливу в двигателе внутреннего сгорания. В одном из примеров, способ может включать в себя проведение различия образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления сажи от образования нагара на свечах зажигания вследствие накопления присадок к топливу на основании тока в проводе управления свечи зажигания вслед за применением команды выдерживания. Кроме того, ухудшение характеристик датчика кислорода выхлопных газов и/или ухудшение характеристик каталитического нейтрализатора выхлопных газов могут определяться на основании частот переключения одного или более датчиков кислорода выхлопных газов и типа образования нагара на свечах зажигания. Техническим результатом является уменьшение и подавление преждевременного воспламенения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула