Устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания - RU2367813C2
Код документа: RU2367813C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству зажигания двигателя внутреннего сгорания, входящего в состав автомобиля и т.п.
Уровень техники
В качестве устройства зажигания двигателя внутреннего сгорания (далее именуемого двигателем) известно устройство зажигания такого типа, в котором свеча зажигания установлена в головке блока цилиндров двигателя, благодаря чему прерыватель непосредственно проникает в камеру сгорания и высокое напряжение, генерируемое в катушке зажигания, подается на свечу зажигания.
Например, согласно фиг.8 свеча зажигания, используемая в таком устройстве зажигания, включает в себя изолятор 12, удерживаемый цилиндрическим монтажным приспособлением 11, центральный электрод 13, удерживаемый в изоляторе 12 и имеющий конец наконечника, выступающий от конца изолятора 12, и электрод 14, соединенный на массу, расположенный напротив центрального электрода 13, с предписанным искровым промежутком Ga между ними, и его конструкция такова, что искровой разряд генерируется между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, при подаче высокого напряжения между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу.
Между тем, в зависимости от рабочего состояния двигателя на свече зажигания может образовываться нагар. Образование нагара на свече зажигания это явление, при котором сажа, возникающая вследствие неполного сгорания и т.п. в двигателе, оседает на изолятор свечи зажигания, что приводит к снижению значения сопротивления изоляции свечи зажигания. Вследствие наличия нагара на свече зажигания ток утечки течет между электродом, соединенным на массу, и центральным электродом свечи зажигания в результате подачи высокого напряжения в момент зажигания, напряжение между электродами снижается, и искрового разряда не происходит, что может привести к пропуску зажигания.
Для противодействия осаждению нагара на свече зажигания традиционно осуществляют (1) способ придания свече зажигания особой формы (например, способ активизации очистки от нагара путем придания свече зажигания такой формы, при которой искра проходит по верхней поверхности изолятора), (2) способ очистки от нагара путем генерации ползучего разряда на верхней поверхности изолятора с использованием вспомогательного электрода, (3) способ очистки от нагара с использованием множественного разряда, и т.п.
В японском выложенном патенте №2002-161841 предлагается, в качестве другого способа противодействию осаждения нагара, способ устранения нагара путем управления мотором-генератором с целью увеличения электрической нагрузки на двигатель внутреннего сгорания и увеличения температуры в камере сгорания при образовании нагара на свече зажигания в двигателе внутреннего сгорания, к которому в ходе работы подключен мотор-генератор.
В качестве способа регистрации степени отложения нагара на свече зажигания известен, например, способ регистрации степени отложения нагара путем подачи напряжения между электродами свечи зажигания (между электродом, соединенным на массу, и центральным электродом), регистрации тока, который течет между электродами (тока утечки), с помощью устройства регистрации тока, и оценивания снижения значения сопротивления изоляции на основании значения зарегистрированного тока.
Образованию нагара на свече зажигания можно противодействовать посредством вышеописанного способа очистки свечи зажигания. Однако, помимо сажи, на изолятор оседают металлические присадки топлива (например, железо или марганец), в результате чего образуются проводящие отложения. Поскольку такие проводящие отложения не подвергаются самоочистке, необходимо выдавать предупреждение и т.п. водителю на ранней стадии во избежание сбоев в работе двигателя.
Между тем, нагар, состоящий из сажи и т.п. также увеличивает проводимость. Соответственно, даже если ток утечки регистрируется вышеописанным устройством регистрации тока, невозможно определить, вызван ли ток утечки либо только нагаром, либо только проводящими отложениями или же он вызван как нагаром, так и проводящими отложениями. Таким образом, трудно принимать меры для выдачи предупреждения водителю об осаждении проводящих отложений на свече зажигания и сбое в работе двигателя, который может произойти вследствие проводящих отложений.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение сделано с учетом этих обстоятельств, и задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства зажигания двигателя внутреннего сгорания, способного определять осаждение проводящих отложений на свече зажигания.
Сущность изобретения
С учетом того, что нагар на свече зажигания можно очищать в режиме самоочистки, например, за счет переключения рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания для повышения температуры свечи зажигания, настоящее изобретение отличается тем, что такое состояние осуществления мер против нагара отсчитывается, и, если значение счетчика превышает определенное значение, т.е., если меры против нагара осуществляются в достаточной степени, но состояние, в котором значение сопротивления изоляции свечи зажигания мало, сохраняется, то делается вывод, что на изолятор свечи зажигания осели проводящие отложения, которые нельзя очистить в режиме самоочистки.
Средство решения проблемы
В частности, настоящее изобретение отличается тем, что устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания, имеющее свечу зажигания, включает в себя: средство регистрации для регистрации значения сопротивления изоляции свечи зажигания; средство осуществления мер против нагара для осуществления мер против нагара на свече зажигания; средство отсчета для отсчета состояния осуществления мер против нагара; средство определения для определения осаждения проводящих отложений на свече зажигания, когда значение счетчика осуществления мер против нагара превышает предписанное значение, и значение сопротивления изоляции свечи зажигания меньше предписанного значения.
Согласно этому конкретному признаку, когда меры против нагара на свече зажигания осуществляются и значение счетчика, полученное путем отсчета состояния осуществления мер против нагара, превышает предписанное значение, можно определить, что были предприняты достаточные меры против нагара и что осаждение нагара на свече зажигания было преодолено. В отсутствие осаждения проводящих отложений на свече зажигания в такой ситуации, поскольку осаждение было преодолено, значение сопротивления изоляции свечи зажигания 1 достаточно велико, чтобы превышать предписанное значение. Напротив, в случае осаждения проводящих отложений на свече зажигания, значение сопротивления изоляции свечи зажигания снижается, достигая значения, не превышающего предписанное значение. Таким образом, если значение счетчика осуществления мер против нагара превышает предписанное значение и значение сопротивления изоляции свечи зажигания меньше предписанного значения, можно определить, что проводящие отложения осели на свечу зажигания.
Кроме того, устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания дополнительно содержит средство включения светового сигнала, когда определено осаждение проводящих отложений на свече зажигания. Когда определено осаждение проводящих отложений, водитель извещается об этом посредством светового сигнала, что позволяет предпринимать меры для побуждения водителя осуществлять обслуживание свечи зажигания.
Кроме того, устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания дополнительно содержит средство управления рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания для снижения температуры свечи зажигания, когда определено осаждение проводящих отложений на свече зажигания. В качестве мер, необходимых, когда определено осаждение, проводящих отложений на свече зажигания, можно предпринимать меры по управлению рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания для снижения температуры свечи зажигания. Благодаря принятию таких мер снижение значения сопротивления изоляции вследствие проводящих отложений ослабевает, и вероятность пропуска зажигания уменьшается. Таким образом, можно противодействовать поступлению несгоревшей топливной смеси на катализатор в выхлопной системе и предотвратить повреждение катализатора.
Кроме того, устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания дополнительно содержит: средство регистрации тока для регистрации тока, который течет между электродами свечи зажигания при подаче напряжения между электродами; средство получения значения сопротивления изоляции свечи зажигания на основании значения тока, зарегистрированного средством регистрации тока.
Здесь, согласно настоящему изобретению, в качестве способа регистрации значения сопротивления изоляции свечи зажигания, можно применять способ обеспечения блока регистрации тока, регистрирующего ток (ток утечки), который течет между электродами свечи зажигания при подаче напряжения между электродами (между центральным электродом и электродом, соединенным на массу), и оценивания значения сопротивления изоляции свечи зажигания на основании значения тока, зарегистрированного блоком регистрации тока.
Кроме того, устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания, в котором средство осуществления мер против нагара включает в себя средство активизации очистки от нагара за счет переключения рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания для повышения температуры свечи зажигания. Предпринимая такие меры против нагара, можно избежать проблем, связанных со способом очистки, например, очистки от нагара путем придания свече зажигания особой формы, очистки от нагара с использованием вспомогательного электрода, очистки от нагара с использованием множественного разряда и т.п.
В частности, для реализации очистки от нагара путем придания свече зажигания особой формы необходимо заставить искру распространяться по верхней поверхности изолятора для обеспечения самоочистки. В этом случае позиция разряда автоматически располагается вблизи верхней поверхности изолятора, которая смещена относительно центра камеры сгорания, что приводит к снижению воспламеняющей способности. Между тем, согласно способу использования вспомогательного электрода увеличение стоимости вследствие добавления вспомогательного электрода создает дополнительную проблему. Кроме того, очистка с использованием множественного разряда приводит к увеличению энергопотребления и сокращению периода обслуживания свечи зажигания. Здесь, применяя способ активизации очистки от нагара за счет переключения рабочего состояния двигателя, эти проблемы сразу можно решить.
Согласно настоящему изобретению, поскольку можно определить осаждение проводящих отложений на свечу зажигания, можно предпринимать такие меры, как побуждение водителя осуществлять обслуживание свечи зажигания путем включения светового сигнала.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схема конфигурации варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - диаграмма формы сигнала ионного тока (тока утечки), который имеет место на выходе схемы регистрации тока.
Фиг.3 - логическая блок-схема иллюстративной обработки противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара, осуществляемой ECU двигателя.
Фиг.4 - семейство изотерм свечи зажигания, где обороты двигателя и коэффициент нагрузки используются в качестве параметров.
Фиг.5 - карта оценки температуры свечи.
Фиг.6 - график соотношения между температурой свечи зажигания и временем, необходимым для очистки от нагара.
Фиг.7 - карта для отыскания коэффициента α оценки эффективности мер против нагара.
Фиг.8 - иллюстративная свеча зажигания.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на чертежи.
На фиг.1 показана схема конфигурации иллюстративного устройства зажигания, отвечающего настоящему изобретению.
Устройство зажигания в этом примере представляет собой устройство зажигания двигателя, установленного на автомобиле и присоединенного к автоматической коробке передач, и включает в себя свечу 1 зажигания, катушку 2 зажигания, прерыватель 3, аккумулятор 4, схему 5 регистрации тока, ECU (электронный блок управления) 6 двигателя и т.п.
Согласно фиг.8 свеча 1 зажигания включает в себя изолятор 12, удерживаемый цилиндрическим монтажным приспособлением 11, центральный электрод 13, удерживаемый в изоляторе 12 и имеющий конец наконечника, выступающий от конца 23 изолятора, и электрод 14, соединенный на массу, расположенный напротив центрального электрода 13 с предписанным искровым промежутком Ga между ними.
Схема 5 регистрации тока это схема, регистрирующая ионный ток и ток утечки и включающая в себя два зенеровских диода 51, 52, конденсатор 53, резистор 54 регистрации тока, резистор 55, схему 56 инвертирующего усилителя и т.п.
Катушка 2 зажигания состоит из первичной катушки 21 и вторичной катушки 22. Один конец первичной катушки 21 подключен к аккумулятору 4, а другой конец подключен к коллектору мощного транзистора 31, содержащегося в прерывателе 3. Один конец вторичной катушки 22 подключен к свече 1 зажигания, а другой ее конец подключен к массе через два зенеровских диода 51, 52.
Два зенеровских диода 51, 52 соединены последовательно в противоположных направлениях. Конденсатор 53 подключен параллельно одному зенеровскому диоду 51, а резистор 54 регистрации тока подключен параллельно другому зенеровскому диоду 52. Потенциал Vin между конденсатором 53 и резистором 54 регистрации тока поступает на инвертированный вход (-) схемы 56 инвертирующего усилителя через резистор 55, где он инвертируется и усиливается, и выходное напряжение V схемы 56 инвертирующего усилителя поступает на ECU 6 двигателя в качестве сигнала регистрации тока.
В вышеописанном устройстве зажигания, в ходе работы двигателя, мощный транзистор 31 отпирается/запирается на подъеме/спаде сигнала управления зажиганием, поступающего от ECU 6 двигателя на прерыватель 3. Когда мощный транзистор 31 открыт, первичный ток течет от аккумулятора 4 к первичной катушке 21 катушки 2 зажигания. Затем, когда мощный транзистор 31 заперт, первичный ток в первичной катушке 21 прекращает течь, и во вторичной катушке 22 наводится высокое напряжение за счет электромагнитной индукции.
Высокое напряжение возбуждает разрядную искру между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, свечи 1 зажигания и генерируется вспышка, благодаря чему вблизи искрового промежутка Ga присутствуют ионы сгорания. Здесь, поскольку искровой промежуток Ga свечи 1 зажигания сделан проводящим, разрядный ток течет от электрода 14, соединенного на массу, свечи 1 зажигания к центральному электроду 13, течет через вторичную катушку 22 катушки 2 зажигания и заряжает конденсатор 53 схемы 5 регистрации тока, и разрядный ток дополнительно течет к массе через зенеровские диоды 51, 52. После зарядки конденсатора 53 схема 5 регистрации тока возбуждается, причем зарядное напряжение конденсатора 53 ограничено зенеровским напряжением зенеровского диода 51, служащего источником питания, благодаря чему регистрируется ионный ток (ток утечки).
Ионный ток (ток утечки) течет в направлении, противоположном разрядному току. В частности, по окончании зажигания напряжение подается между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, свечи 1 зажигания с использованием зарядного напряжения конденсатора 53. Соответственно, ионный ток течет между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, в результате генерации ионов сгорания при поджиге воздушно-топливной смеси в цилиндре двигателя. Здесь ионный ток течет от центрального электрода 13 к электроду 14, соединенному на массу, и дополнительно течет от массы через резистор 54 регистрации тока к конденсатору 53. Здесь, входной потенциал Vin схемы 56 инвертирующего усилителя изменяется в соответствии с изменением ионного тока, который течет через резистор 54 регистрации тока, и напряжение V в соответствии с ионным током выводится в качестве сигнала регистрации тока с выхода схемы инвертирующего усилителя 56 на ECU 6 двигателя. Ионный ток регистрируется на основании выходного напряжения V схемы инвертирующего усилителя 56.
В вышеописанной схемной конфигурации, по мере увеличения степени отложения нагара на свече 1 зажигания, значение сопротивления изоляции между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, снижается, и ток утечки течет от центрального электрода 13 к электроду 14, соединенному на массу. Ток утечки течет также по тому же пути, что и ионный ток. Входной потенциал Vin схемы 56 инвертирующего усилителя изменяется в соответствии с током утечки, который течет через резистор 54 регистрации тока, и напряжение V в соответствии с током утечки выводится в качестве сигнала регистрации тока с выхода схемы 56 инвертирующего усилителя на ECU 6 двигателя. Заметим, что при генерации ионного тока ионный ток и ток утечки текут с наложением друг на друга.
Теперь опишем ионный ток и ток утечки, которые имеют место на выходе (сигнал регистрации тока) схемы 5 регистрации тока, со ссылкой на фиг.2. На фиг.2(а) показана диаграмма формы сигнала, когда нагар не образуется на свече 1 зажигания, а на фиг.2(b) показана диаграмма формы сигнала, когда нагар образуется на свече 1 зажигания.
На любой из фиг.2(а) и 2 (b), сигнал управления зажиганием возрастает во время t1 и падает во время t2, благодаря чему между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, свечи 1 зажигания подается высокое напряжение. Таким образом, в период времени от времени t2 до времени t3 генерируется разрядная искра, поджигающая воздушно-топливную смесь, и ионный ток течет спустя время t3. Ионный ток увеличивается с увеличением давления в цилиндре двигателя и уменьшается до нуля со снижением давления в цилиндре.
Здесь предполагается, что нагар образуется на свече 1 зажигания (см. фиг.8) и значение сопротивления изоляции между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, понижено. Тогда, согласно фиг.2(b), во время, когда первичный ток начинает течь через катушку 2 зажигания (во время t1 роста сигнала управления зажиганием), ток утечки течет между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, свечи 1 зажигания в том же направлении, что и ионный ток, в результате наводки напряжения во вторичной катушке 22. Ток утечки возникает сразу после того, как первичный ток начинает течь через катушку 2 зажигания, и по мере увеличения степени отложения нагара период времени, в течение которого имеет место ток утечки, имеет тенденцию к возрастанию.
По окончании зажигания напряжение подается между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, свечи 1 зажигания с использованием зарядного напряжения конденсатора 53. Соответственно, когда значение сопротивления изоляции между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, уменьшается вследствие нагара, согласно фиг.2(b), ток утечки течет между центральным электродом 13 и электродом 14, соединенным на массу, в том же направлении, что и ионный ток, также после LC-резонанаса (после разряда). Таким образом, если зажигание осуществляется в присутствии нагара, ионный ток и ток утечки текут с наложением друг на друга после LC-резонанаса. Однако ионный ток исчезает за короткий период времени, после чего продолжает течь только ток утечки. Таким образом, при регистрации тока утечки, регистрируя его во время t4 после исчезновения ионного тока, можно регистрировать исключительно ток утечки с высокой точностью без влияния ионного тока.
Как описано выше, при образовании нагара на свече 1 зажигания ток утечки течет во время, когда первичный ток начинает течь через катушку 2 зажигания (в момент t1 роста сигнала управления зажиганием) и после LC-резонанаса (время t4).
Таким образом, регистрируя ток утечки в то время, когда ионный ток не генерируется, можно оценить (зарегистрировать) значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания на основании значения тока утечки. В этом примере ECU 6 двигателя регистрирует ток утечки после LC-резонанаса (время t4) на основании выходного сигнала схемы 5 регистрации тока с целью оценки значения сопротивления изоляции.
Если, помимо нагара вследствие осаждения сажи, на свечу зажигания осели проводящие отложения, значение сопротивления изоляции дополнительно снижается и ток утечки увеличивается. Однако, регистрируя только ток утечки, невозможно определить, вызвано ли снижение значения сопротивления изоляции нагаром или проводящими отложениями.
Между тем, ECU 6 двигателя включает в себя ЦП, ПЗУ, ОЗУ, резервное ОЗУ и т.п. В ПЗУ хранятся различные программы управления, карты, к которым обращаются эти различные программы управления при выполнении и т.п. ЦП осуществляет обработку операций на основании различных программ управления и карт, хранящихся в ПЗУ. Кроме того, ОЗУ выступает в роли памяти, где временно хранятся результат операции ЦП, данные, поступающие от каждого датчика и т.п., тогда как резервное ОЗУ является энергонезависимой памятью, где хранятся данные и т.п., подлежащие сохранению после остановки двигателя.
ECU 6 двигателя осуществляет различные типы управления двигателем на основании сигналов регистрации от различных датчиков, установленных в двигателе. Кроме того, ECU 6 двигателя осуществляет обработку противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара, которая будет описана ниже. Заметим, что ECU 6 двигателя включает в себя счетчик осуществления мер против нагара. Кроме того, к ECU 6 двигателя подключен световой сигнал 8, побуждающий водителя осуществлять обслуживание свечи 1 зажигания.
Кроме того, в этом примере, помимо ECU 6 двигателя, предусмотрен ECT_ECU (электронный блок управления автоматической коробки передач с электронным управлением) 7, управляющий автоматической коробкой передач.
ECT_ECU 7 способен обмениваться сигналами данных с ECU 6 двигателя.
ECT_ECU 7 включает в себя ЦП, ПЗУ, ОЗУ и т.п., как и ECU 6 двигателя.
ЕСТ_ECU 29 выбирает режим переключения передач из ПЗУ на основании входных значений различных датчиков и т.п. из ECU 6 двигателя, сигналов данных, указывающих результаты операций и т.п., состояния позиции переключения передач автоматической коробки передач и т.п. и выдает сигнал управления переключением передач для управления приводом автоматической коробки передач в соответствии с режимом переключения передач. Кроме того, когда режим переключения передач поступает от ECU 6 двигателя при осуществлении описанной ниже обработки противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара, ECT_ECU 7 выдает сигнал управления переключением передач для управления приводом автоматической коробки передач на основании режима переключения передач.
Обработка противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара
Сначала опишем "активизацию очистки от нагара" и "оценку температуры свечи", осуществляемые ECU 6 двигателя, а также "коэффициент оценки эффективности мер против нагара".
Активизация очистки от нагара
В этом примере, с учетом эффекта активизации очистки от нагара, т.е. эффекта, которого позволяет добиться очистка в результате разрыва углерод-углеродной связи при увеличении температуры изолятора 12 свечи 1 зажигания, рабочее состояние переключается для повышения температуры изолятора 12 (свечи 1 зажигания) с целью активизации очистки от нагара. Конкретный способ осуществления мер против нагара будет описан ссылкой на фиг.4.
На фиг.4 показано семейство изотерм свечи зажигания автомобиля, имеющего автоматическую коробку передач, причем обороты двигателя и коэффициент нагрузки используются в качестве параметров. Из фиг.4 следует, что в автомобиле с автоматической коробкой передач, даже при постоянной скорости автомобиля, температура свечи 1 зажигания выше, когда автомобиль едет на более низкой передаче, что позволяет активизировать очистку от нагара.
В этом примере, на основании семейства изотерм, показанном на фиг.4, карта роста температуры свечи (режим переключения передач карта) для повышения температуры свечи 1 зажигания вырабатывается заранее посредством экспериментов, расчетов и т.п. и сохраняется в ПЗУ ECU 6 двигателя. Для дополнительного повышения температуры свечи 1 зажигания следует установить такой режим переключения передач, который выбирает более низкую передачу, однако существует нижний предел передачи, в зависимости от шума двигателя, простоты регулировки скорости автомобиля и т.п. Таким образом, карту роста температуры свечи следует создавать с учетом этого предела.
При осуществлении активизации очистки от нагара (мер против нагара), ECU 6 двигателя обращается к карте роста температуры свечи и выбирает режим переключения передач для повышения температуры свечи 1 зажигания, и ECTECU 7 выдает сигнал управления переключением передач для управления приводом автоматической коробки передач на основании режима переключения передач. Обработка осуществляется на этапе ST3, указанном в логической блок-схеме, показанной на фиг.3.
Оценка температуры свечи
В этом примере, для определения эффективности самоочистки в зависимости от температуры свечи 1 зажигания, ECU 6 двигателя оценивает температуру свечи 1 зажигания. В частности, на основании семейства изотерм, показанного на фиг.4, карта оценки температуры свечи (см. фиг.5), где обороты двигателя и коэффициент нагрузки используются в качестве параметров, создается заранее и сохраняется в ПЗУ ECU 6 двигателя. Температура свечи 1 зажигания оценивается путем обращения к карте оценки температуры свечи. Оценка температуры свечи, обработка осуществляются на этапе ST5, указанном в логической блок-схеме, показанной на фиг.3.
Коэффициент оценки эффективности мер против нагара
Перейдем к описанию коэффициента α оценки эффективности мер против нагара, используемого при увеличении/уменьшении счетчика осуществления мер против нагара при обработке определения проводящих отложений.
Прежде всего, время, необходимое для очистки от нагара, зависит от температуры свечи зажигания. Например, согласно фиг.6 при повышении температуры свечи 1 зажигания время, необходимое для очистки от нагара, сокращается. С учетом таких характеристик, в этом примере, карта, в которой коэффициент α оценки эффективности мер против нагара повышается при увеличении эффекта очистки за единицу времени (т.е. при повышении температуры свечи 1 зажигания) создается заранее посредством экспериментов, расчетов и т.п.
В частности, согласно вышеописанной карте оценки температуры свечи (см. фиг.5) температуру свечи 1 зажигания можно оценить на основании оборотов двигателя и коэффициента нагрузки. Таким образом, согласно фиг.7 создается карта, определяющая коэффициент α оценки эффективности мер против нагара (например, целое число 1, 2, 3, …, n), где обороты двигателя и коэффициент нагрузки используются в качестве параметров и хранятся в ПЗУ ECU 6 двигателя. Затем, на этапе ST4 в логической блок-схеме, показанной на фиг.3, определяется коэффициент α оценки эффективности мер против нагара путем обращения к карте, показанной на фиг.7, на основании текущих оборотов двигателя и коэффициента нагрузки.
Здесь коэффициент α оценки эффективности мер против нагара не обязан быть положительным числом, в состоянии, когда имеется тенденция к накоплению нагара, например, сразу после пуска двигателя, когда двигатель находится в холодном состоянии, значение счетчика осуществления мер против нагара следует уменьшить. Таким образом, например, при низкой температуре охлаждающей жидкости коэффициент α оценки эффективности мер против нагара можно определить с использованием карты, имеющей отрицательный коэффициент α оценки эффективности мер против нагара.
Теперь опишем обработку противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара, осуществляемую ECU 6 двигателя, со ссылкой на логическую блок-схему, показанную на фиг.3. Процедура выполняется с предписанной периодичностью, например, каждые несколько мс. Альтернативно, процедура может выполняться при каждом предписанном угле поворота коленвала.
На этапе ST1 значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания оценивается посредством вышеописанной обработки, на основании выходного сигнала схемы 5 регистрации тока (сигнала регистрации тока), и делается вывод, меньше ли оценочное значение сопротивления изоляции предписанного значения. Если результат определения на этапе ST1 «Да», делается вывод, что имело место осаждение нагара или проводящих отложений на свече 1 зажигания и процесс переходит к этапу ST2. Если же результат определения на этапе ST1 «Нет», делается вывод, что осаждения нагара и проводящих отложений на свече 1 зажигания не было, и процесс переходит к этапу ST5.
Заметим, что значение, эмпирически полученное заранее посредством экспериментов, расчетов и т.п., задается как критическое значение (предписанное значение) на этапе ST1, с учетом значения сопротивления изоляции, когда нагар и т.п. оседает на изолятор 12 свечи 1 зажигания.
На этапе ST2 производится определение, превышает ли значение счетчика осуществления мер против нагара предписанное значение. Если результат определения «Нет», процесс переходит к этапу ST3, а если результат определения «Да», процесс переходит к этапу ST8. На этапе ST2, на начальной стадии, пока еще меры против нагара не предприняты, значение счетчика осуществления мер против нагара равно 0.
Заметим, что значение, эмпирически полученное заранее посредством экспериментов, расчетов и т.п., для определения достаточные ли меры были предприняты против нагара, чтобы воспрепятствовать образованию нагара на свече 1 зажигания, задается как критическое значение (предписанное значение) на этапе ST2.
На этапе ST3 режим переключения передач автоматической коробки передач задается путем обращения к вышеописанной карте роста температуры свечи на основании текущих оборотов двигателя и коэффициента нагрузки, для повышения температуры свечи 1 зажигания, благодаря чему осуществляется активизация очистки от нагара (меры против нагара). После принятия мер против нагара на этапе ST3, процесс переходит к этапу ST4. Определение коэффициента α оценки эффективности мер против нагара производится путем обращения к карте, показанной на фиг.7, на основании оборотов двигателя и коэффициента нагрузки после принятия мер против нагара, и счетчик осуществления мер против нагара обновляется (счетчик осуществления мер против нагара + α). На этом процедура заканчивается.
Затем, если результат определения на этапе ST1 «Нет», на этапе ST5, производится обращение к карте оценки температуры свечи, показанной на фиг.5, на основании оборотов двигателя и коэффициента нагрузки, для оценивания температуры свечи 1 зажигания, и производится определение, превышает ли оценочная температура свечи 300°С. Если результат определения на этапе ST5 «Нет», температура свечи 1 зажигания определяется как температура, при которой нагар нельзя удалить в режиме самоочистки, и счетчик осуществления мер против нагара обнуляется (счетчик осуществления мер против нагара = 0) на этапе ST7. Если же результат определения на этапе ST5 «Да», температура свечи 1 зажигания определяется как температура, при которой нагар можно удалить в режиме самоочистки, и процесс переходит к этапу ST6. Хотя условие для определения на этапе ST5, т.е. температура, служащая критическим значением для определения, можно ли удалить нагар удалить в режиме самоочистки, задана равной 300°С, температура не ограничивается этим значением. Например, в качестве критического значения можно использовать любое значение в пределах от 300 до 550°С, в зависимости от характеристик двигателя и т.п.
На этапе ST6, производится определение коэффициента β оценки эффективности очистки на основании оценочной температуры свечи 1 зажигания, и счетчик осуществления мер против нагара обновляется (счетчик осуществления контрмер + β). Коэффициент β оценки эффективности очистки задается с учетом температуры свечи зажигания и времени, необходимого для очистки от нагара, показанного на фиг.6, поэтому он увеличивается с увеличением разности между оценочной температурой свечи 1 зажигания и опорной температурой, заданной равной, например, 300°С, т.е. с увеличением оценочной температуры свечи 1 зажигания. Заметим, что и для коэффициента β оценки эффективности очистки значение, эмпирически полученное заранее посредством экспериментов, расчетов и т.п. (например, целое число 1, 2, 3, …, n) задается в виде карты, где температура свечи 1 зажигания используется в качестве параметра, и карта хранится в ПЗУ ECU 6 двигателя.
При вышеописанной обработке противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара, когда оценочное значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания мало, делается вывод, что произошло осаждение нагара или проводящих отложений на свече 1 зажигания, и меры против нагара предпринимаются на этапе ST3. В соответствии с состоянием осуществления мер против нагара счетчик осуществления мер против нагара обновляется (счетчик осуществления контрмер + α). Между тем, даже в случае, когда оценочное значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания велико, и в отсутствие осаждения нагара или проводящих отложений на свече 1 зажигания, если температура свечи 1 зажигания настолько высока, что возможна самоочистка (например, 300° или выше), счетчик осуществления мер против нагара обновляется (счетчик осуществления контрмер + β).
Когда значение счетчика осуществления мер против нагара превышает предписанное значение, делается вывод, что были предприняты достаточные меры против нагара и что осаждение на свече 1 зажигания было преодолено. Здесь, в отсутствие осаждения проводящих отложений на свече 1 зажигания, поскольку осаждение было преодолено, оценочное значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания достаточно велико, чтобы превышать предписанное значение. Если же проводящие отложения осели на свече 1 зажигания, оценочное значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания снижается и не превышает предписанного значения. Таким образом, в этом примере, если значение счетчика осуществления мер против нагара превышает предписанное значение, т.е. если меры против нагара в достаточной степени осуществлены, но состояние, в котором оценочное значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания мало, сохраняется, делается вывод об осаждении проводящих отложений.
Как описано выше, согласно обработке противодействия осаждению нагара/определения проводящего нагара в этом примере, производится определение, меньше ли оценочное значение сопротивления изоляции свечи 1 зажигания предписанного значения в состоянии, в котором были предприняты достаточные меры против нагара, что позволяет определить наличие/отсутствие осаждения проводящих отложений на свече 1 зажигания. Когда определено осаждение проводящих отложений, включается световой сигнал 8 (этап ST8), что позволяет принимать меры, побуждающие водителя осуществлять обслуживание свечи 1 зажигания.
Кроме того, осуществляется активизация очистки от нагара (меры против нагара) за счет переключения рабочего состояния двигателя для повышения температуры свечи 1 зажигания, что позволяет избежать проблем, связанных со способом очистки, например, очистки от нагара путем придания свече зажигания особой формы, очистки от нагара с использованием вспомогательного электрода, очистки от нагара с использованием множественного разряда и т.п., например, таких проблем, как снижение воспламеняющей способности, увеличение стоимости, увеличение энергопотребления, сокращение периода обслуживания свечи зажигания и т.п.
Другие варианты осуществления
В вышеприведенном примере, предпринимаются меры против нагара, заключающиеся в смене режима переключения передач автоматической коробки передач, однако это не единственно возможный вариант осуществления. В автомобиле с бесступенчатой коробкой передач (CVT), можно принимать такие меры против нагара, как переключение передаточного числа CVT для повышения температуры свечи 1 зажигания. Альтернативно, вместо такого способа переключения рабочего состояния можно принимать, например, другие меры против нагара, например, очистки от нагара путем придания свече зажигания особой формы, очистки от нагара с использованием вспомогательного электрода, очистки от нагара с использованием множественного разряда и т.п.
В вышеприведенном примере, можно принимать такие меры, как побуждение водителя осуществлять обслуживание свечи зажигания путем включения светового сигнала, когда определено осаждение проводящих отложений, однако можно принимать и другие меры. Например, когда определено осаждение проводящих отложений, можно принимать меры для управления рабочим состоянием двигателя для снижения температуры свечи зажигания, помимо включения светового сигнала. Принимая такие меры, можно добиться следующего эффекта.
В частности, в примере, где проводящие отложения представляют собой полупроводниковые отложения, при снижении температуры свечи зажигания ток утечки уменьшается, и снижение значения сопротивления изоляции вследствие проводящих отложений ослабевает, поэтому вероятность пропуска зажигания снижается. Таким образом, можно противодействовать поступлению несгоревшей топливной смеси на катализатор в выхлопной системе и предотвратить повреждение катализатора.
Заметим, что примеры способа снижения температуры свечи зажигания путем управления рабочим состоянием двигателя включают в себя смену режима переключения передач автоматической коробки передач, смену временного режима зажигания, изменение величины EGR и т.п.
Следует понимать, что раскрытые здесь варианты осуществления служат для иллюстрации, но не ограничения во всех отношениях. Объем настоящего изобретения задан прилагаемой формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием, и призван включать в себя любые модификации, эквиваленты, определенные формулой изобретения.
Реферат
Настоящее изобретение относится к устройству зажигания двигателя внутреннего сгорания, входящего в состав автомобиля и т.п. Устройство зажигания двигателя внутреннего сгорания содержит средства регистрации значения сопротивления изоляции свечи зажигания, осуществления мер против нагара, отсчета состояния осуществления мер против нагара и определения осаждения проводящих отложений на свече зажигания. При регистрации значения сопротивления изоляции свечи зажигания меньше предписанного, осуществляются меры против нагара на свече зажигания. Меры против нагара на свече зажигания заключаются в переключении рабочего состояния двигателя для повышения температуры свечи. При повышении температуры свечи зажигания происходит активизация очистки изолятора свечи от нагара. Состояние осуществления мер против нагара отсчитывается. Когда значение счетчика средства осуществления мер против нагара превышает предписанное значение и регистрируются значения сопротивления изоляции свечи зажигания меньше предписанного, делается вывод об осаждении проводящих отложений на свече зажигания. При определении осаждения проводящих отложений выдается информация о необходимости обслуживания изолятора свечи зажигания. Информация может быть выведена в виде светового сигнала. Техническим результатом является активизация мер по очистке от нагара свечей зажигания, повышение напряжения между электродами и увеличение энергии искрового разряда. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
