Способ (варианты) и система управления двигателем

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности, для улучшения работы свечей зажигания и состояния камеры сгорания посредством впрыска воды. Технический результат заключается в уменьшении загрязнения сажей свечей зажигания и уменьшении вероятности пропуска зажигания. Предложены способы и системы для уменьшения накоплений сажи на свече зажигания и накоплений сажи в камере сгорания за счет управления моментом зажигания свечи зажигания в период впрыска воды или жидкости омывателя. Например, воду или жидкость омывателя впрыскивают во время уменьшения крутящего момента при использовании опережения зажигания таким образом, чтобы обеспечить по меньшей мере частичное уменьшение крутящего момента при своевременном удалении сажи со свечи зажигания и из камеры сгорания. За счет уменьшения накоплений сажи на свече зажигания уменьшают вероятность пропуска зажигания в цилиндре, а за счет очистки камеры сгорания от нагара уменьшают вероятность преждевременного воспламенения. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится, в основном, к способам и системам для улучшения работы свечи зажигания и состояния камеры сгорания посредством впрыска воды.

Уровень техники/Краткое изложение

Системы зажигания двигателя могут содержать свечу зажигания для подачи электрического тока в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием для воспламенения воздушно-топливной смеси и обеспечения сгорания. В зависимости от условий работы двигателя может происходить загрязнение свечи зажигания, когда воспламеняющий наконечник свечи зажигания покрывается инородным веществом, таким как топливо, масло или сажа. После загрязнения свеча зажигания может потерять способность обеспечивать соответствующее напряжение для обеспечения сгорания в цилиндре до тех пор, пока свеча зажигания не будет достаточно очищена или не будет заменена. Например, свеча зажигания может быть очищена посредством работы двигателя в условиях высокой частоты вращения или нагрузки, что позволяет поднять температуру наконечника свечи зажигания и, таким образом, сжечь накопленную сажу. Однако высокие температуры наконечника свечи зажигания могут привести к предварительному воспламенению топлива. Предотвращение преждевременного воспламенения более затруднено в двигателях, использующих впрыск жидкости омывателя для улучшения пределов детонации и для экономии топлива. В частности, у метанола, входящего в состав жидкости омывателя, более низкая температура поверхностного (то есть, калильного) воспламенения, чем у бензина, что делает метанол более подверженным преждевременному воспламенению по сравнению с бензином, если температуры наконечника свечи зажигания слишком высоки. Кроме того, может оказаться затруднительным создать свечу зажигания, имеющую тепловой диапазон, обеспечивающий достаточно высокую температуру для сжигания сажи при небольших нагрузках, и достаточно низкую температуру при высокой нагрузке, чтобы избежать преждевременного воспламенения.

В качестве примера можно привести подход для уменьшения загрязнения свечи зажигания и преждевременного воспламенения, предложенный Расселом и др. в патенте США 7886729. В нем система двигателя содержит две свечи зажигания в цилиндре двигателя, причем каждая свеча зажигания работает при различных тепловых диапазонах, чтобы избежать пропуска зажигания и преждевременного воспламенения. В зависимости от температуры камеры сгорания, свечами зажигания выборочно управляют при значениях выше диапазона загрязнения и ниже диапазона преждевременного воспламенения, характерных для каждой свечи зажигания. Диапазоны загрязнения и преждевременного воспламенения для каждой свечи зажигания выбирают так, чтобы одна свеча зажигания могла работать при более высоких температурах, а другая свеча зажигания могла работать при более низких температурах, уменьшая вероятность пропуска зажигания в результате загрязнения свечи зажигания и вероятность преждевременного воспламенения из-за высоких температур наконечника свечи зажигания.

Однако авторы настоящего изобретения обнаружили потенциальные проблемы в таких системах. Например, диапазоны загрязнения обеих свечей зажигания могут перекрыть диапазон температур камеры сгорания. Таким образом, при определенных температурах камеры сгорания ни одна свеча зажигания не сможет обеспечить надежное воспламенение. Для предотвращения этой проблемы контроллер двигателя может быстро изменять условия работы, чтобы избежать работы при этих температурах, но быстрое изменение условий работы двигателя может вызвать нестабильность крутящего момента и связанные с этим трудности. С другой стороны, если контроллер не может быстро переключаться между приемлемыми условиями работы и обеспечивает работу в загрязняющемся диапазоне для обеих свечей зажигания, то свечи зажигания могут оказаться загрязненными сажей, что будет приводить к событиям пропуска зажигания в цилиндрах. Кроме того, поскольку такая система двигателя использует две свечи зажигания в камере сгорания, увеличивается стоимость компонентов и сложность конструкции двигателя. Кроме того, преждевременное воспламенение может быть вызвано присутствием нагара в камере сгорания.

Например, указанные выше проблемы могут быть решены посредством способа для двигателя, который содержит, в ответ на требование уменьшения крутящего момента, полученное в то время, когда предсказанное значение накопления сажи двигателя выше, чем пороговое накопление сажи, впрыск жидкости во впускной коллектор и регулирование момента зажигания на основе впрыска жидкости. Жидкость может содержать воду или жидкость омывателя. Таким образом, жидкость можно использовать для очистки загрязненной свечи зажигания от нагара и, тем самым, ограничить появление пропусков зажигания двигателя, а также при помощи жидкости можно удалить отложения нагара в камере сгорания, что позволяет снизить вероятность преждевременного воспламенения и детонации.

Например, двигатель может быть выполнен со свечой зажигания низкотемпературного диапазона, чтобы уменьшить возможность преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения двигателя и высокой нагрузке. Также, свеча зажигания низкотемпературного диапазона не может нагреться так, чтобы сжечь отложения сажи, если свеча зажигания загрязнена. Поэтому при условиях, когда свеча зажигания должна быть очищена (например, когда накопление сажи на свече зажигания выше порогового значения накопления) и/или когда камера сгорания должна быть очищена (например, когда накопление сажи в камере сгорания выше порогового значения накопления), может быть впрыснуто некоторое количество жидкости омывателя (содержащей воду и метанол), чтобы очистить от нагара свечу зажигания и камеру сгорания. Так как впрыск жидкости омывателя замедляет скорость сгорания, снижается вероятность детонации и преждевременного воспламенения, что позволяет двигателю работать с увеличенным значением опережения зажигания. Таким образом, за счет впрыска жидкости момент зажигания может сохраняться на прежнем уровне или может быть сдвинут в сторону опережения. За счет опережения зажигания можно поддерживать более высокую температуру в камере сгорания и, таким образом, увеличивать количество тепла, передаваемого свече зажигания и камере сгорания, что позволяет сжигать накопленные отложения сажи. Контроллер двигателя может также определить, существует ли входящий запрос на уменьшение крутящего момента, например, в результате переключения передачи. Если такой запрос существует, то может быть выполнен впрыск жидкости в подходящий период, во время переключения передачи, что позволяет сократить выработку крутящего момента двигателя и параллельно удалить накопления сажи. Количество впрыскиваемой жидкости могут регулировать на основе количества накопленной сажи на свече зажигания или в камере сгорания, вероятности аномального сгорания вследствие преждевременного воспламенения, детонации или пропуска зажигания, и в том случае, когда впрыск выполнен во время уменьшения крутящего момента, по запросу на уменьшение крутящего момента. Количество впрыскиваемой жидкости может быть увеличено, если увеличивается количество накопленной сажи на свече зажигания или в камере сгорания и/или при требовании большего уменьшения крутящего момента. За счет впрыска жидкости во время переключения передачи двигатель может быть очищен от нагара, в то время как потребность в запаздывании зажигания во время уменьшения крутящего момента уменьшается, что повышает экономию топлива. В некоторых примерах, в дополнение к регулированию количества впрыскиваемой жидкости омывателя, могут регулировать объем впрыска на основе накопления сажи, требуемого уменьшения крутящего момента, вероятности преждевременного воспламенения, уровня детонации и т.д. Например, могут использовать более высокие показатели впрыска для очистки от нагара свечи зажигания и камеры сгорания при более значительных накоплениях сажи. Количество и уровень впрыска жидкости омывателя могут также регулировать на основе содержания метанола в жидкости омывателя, чтобы учесть высокую способность метанола к преждевременному воспламенению (вследствие его более низкой температуры поверхностного воспламенения). В то время как вышеупомянутый пример иллюстрирует впрыск жидкости омывателя, в дополнительных примерах указанные проблемы могут быть решены за счет впрыска воды для устранения накоплений сажи.

Таким образом, впрыск воды или жидкости омывателя могут использовать, чтобы уменьшить загрязнение сажей свечи зажигания и уменьшить вероятность возникновения пропуска зажигания. Кроме того, может быть удален нагар в камере сгорания, что позволяет уменьшить вероятность преждевременного воспламенения. Технический эффект от впрыска воды или жидкости омывателя во время события уменьшения крутящего момента состоит в том, что выработку крутящего момента двигателя могут уменьшить с уменьшением потребности в запаздывании зажигания, в то время как свеча зажигания и камера сгорания очищаются одновременно. В частности, впрыснутая вода или метанол поглощают тепло сгорания, замедляя скорость сгорания. Благодаря уменьшению скорости сгорания уменьшается выработка крутящего момента и, в результате, можно уменьшить использование запаздывания зажигания и повысить экономию топлива. В то же время впрыснутая вода (и метанол) могут испаряться, что позволяет сформировать пар, способный очистить свечу зажигания и камеру сгорания. Впрыск жидкости омывателя или воды также позволяет двигателю работать с более высоким значением опережения зажигания, когда в цилиндре накапливается большее количество тепла, что повышает эффективность удаления нагара. Удаление загрязнений свечи зажигания и отложений в камере сгорания позволяет уменьшить процессы неправильного сгорания в результате пропусков зажигания, детонации и преждевременного воспламенения. Кроме того, увеличивается срок службы свечи зажигания.

Следует подразумевать, что вышеприведенное краткое изложение дано для информирования в упрощенной форме о выборе решений, раскрытых далее в подробном описании. Краткое изложение не предназначено для идентификации главных или существенных отличительных признаков заявленного существа изобретения, объем которого определен единственным образом формулой изобретения, которая следует за подробным описанием. Кроме того, заявленное существо изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

Краткое описание иллюстраций

На фиг. 1 показан пример варианта реализации системы двигателя, выполненной с возможностью впрыска топлива и жидкости в двигатель.

На фиг. 2 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая программу, которая может быть выполнена для уменьшения накоплений сажи на свече зажигания за счет использования впрыска воды или жидкости омывателя.

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая программу, которая может быть выполнена для регулирования момента зажигания и настроек параметров впрыска жидкости.

На фиг. 4 показан пример регулировок, которые могут использоваться для впрыска жидкости омывателя в подходящий период и уменьшения накоплений сажи на свече зажигания.

Подробное описание

Следующее раскрытие относится к системам и способам для уменьшения накопления сажи на свече зажигания и в камере сгорания в двигателе, например, в двигателе, показанном на фиг. 1. Двигатель может быть выполнен с возможностью впрыска, в дополнение к топливу, дополнительной жидкости, например, воды или жидкости омывателя, в камеру сгорания или во впускной коллектор во время выбранных условий. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющей программы, например, программы, показанной в качестве примера на фиг. 2-3 и позволяющей уменьшить накопление сажи посредством регулирования момента зажигания при впрыске воды или жидкости омывателя. Количество, выбор времени и расход впрыска жидкости могут регулировать в соответствии с условиями работы двигателя и содержанием спирта в жидкости омывателя. Контроллер может впрыскивать жидкость в течение подходящего периода, одновременно с запросом на уменьшение крутящего момента таким образом, чтобы впрыск жидкости мог использоваться как для уменьшения выработки крутящего момента двигателя, так и для образования пара, чтобы удалить нагар со свечи зажигания и из камеры сгорания. На фиг. 4 показан пример операции по уменьшению накопления сажи. Таким образом, накопления сажи на свече зажигания могут быть удалены более эффективно.

На фиг. 1 показана система 100 двигателя автомобиля. В качестве неограничивающего примера, система 100 двигателя может входить в состав силовой установки пассажирского автомобиля. Система 100 двигателя содержит двигатель 10, содержащий несколько цилиндров. На фиг. 1 подробно показан один цилиндр или камера сгорания такого двигателя. Двигатель 10 может получать управляющие параметры от управляющей системы, содержащей контроллер 12, и входные сигналы от водителя 130 через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Цилиндр (здесь также называемый «камера сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным в них поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 так, чтобы возвратно-поступательные движения поршня могли быть преобразованы во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского автомобиля через систему трансмиссии. Кроме того, мотор стартера может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик, для обеспечения запуска двигателя 10.

Двигатель 10 присоединен к системе автомобиля, содержащей систему стеклоочистителя, предназначенную для очистки ветрового стекла 68 автомобиля. Ветровое стекло 68 может быть передним или задним ветровым стеклом автомобиля. Система стеклоочистителя содержит по меньшей мере один стеклоочиститель 70, управляемый мотором 72 стеклоочистителя. В качестве реакции на требование водителя, и на основе входного сигнала от контроллера 12, мотор 72 стеклоочистителя может быть включен, что позволяет стеклоочистителю 70 совершать многократные циклы очистки, известные, как протирка или очистка ветрового стекла 68. Протирка или очистка позволяет лезвию 71 стеклоочистителя удалять влагу, мусор и инородные частицы с поверхности ветрового стекла 68. Во время работы мотора 72 стеклоочистителя и во время движения лезвия 71 стеклоочистителя, на основе требования водителя, контроллер 12 может периодически впрыскивать жидкость стеклоочистителя (здесь также называемую жидкостью омывателя) на ветровое стекло через инжектор 74 стеклоочистителя. Жидкость омывателя может храниться в резервуаре 76 до того, как он будет подана на ветровое стекло. Как раскрыто здесь, резервуар 76 может быть дополнительно соединен с цилиндрами двигателя и/или впускным патрубком. Это позволяет впрыскивать жидкость омывателя для уменьшения накопления сажи на свече зажигания, в дополнение к использованию для очистки ветрового стекла. В частности, жидкость омывателя может быть впрыснута во впускной коллектор, в частности, во впускной патрубок 246, ниже по потоку от впускного дросселя 262, во время условий значительного накопления сажи, то есть, жидкость омывателя может использоваться для уменьшения накопления сажи на свече зажигания. Дополнительно или в качестве альтернативы, жидкость омывателя может быть непосредственно впрыснута в цилиндр двигателя через инжектор прямого впрыска, например, через топливный инжектор 266 прямого впрыска или специальный инжектор прямого впрыска, для уменьшения накопления сажи на свече зажигания. Жидкость омывателя, хранимая в резервуаре 76, может содержать смесь воды и спирта, например, метанола или изопропилового спирта. Однако жидкость омывателя не содержит бензин.

Кроме того, могут существовать значительные изменения в содержании воды и спирта в жидкости омывателя. Для надежного использования жидкости омывателя, с целью удаления накоплений сажи без возникновения пропусков зажигания двигателя, например, преждевременного воспламенения, возможно, требуется знать состав жидкости омывателя. Во время некоторых условий, например, сразу после того, как резервуар жидкости омывателя был наполнен заново, может быть оценен состав жидкости омывателя и обновлен в памяти контроллера. Например, впускной кислородный датчик, такой как датчик 172, может использоваться для оценки содержания воды и спирта в жидкости стеклоочистителя. В качестве альтернативы кислородный датчик отработавших газов, такой как датчик 128, может использоваться для оценки содержания воды и спирта в жидкости стеклоочистителя.

Цилиндр 14 может получать впускной воздух через несколько впускных воздушных патрубков 242, 244 и 246. Впускной воздушный патрубок 246 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10, в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах реализации один или несколько впускных патрубков могут содержать устройство наддува, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель. Например, двигатель 10, показанный на фиг. 1, выполнен с турбонагнетателем, содержащим компрессор 274, расположенный между впускными патрубками 242 и 244, и выпускную турбину 276, расположенную в выпускном патрубке 248. Компрессор 274 может, по меньшей мере частично, приводиться в действие выпускной турбиной 276 через вал 280, причем такое устройство наддува представляет собой турбонагнетатель. Однако в других примерах, например, когда двигатель 10 снабжен механическим нагнетателем, выпускная турбина 276 может опционально отсутствовать, а компрессор 274 может приводиться в действие посредством механического соединения с мотором или двигателем. Дроссель 262, содержащий дроссельную пластину 264, может быть расположен во впускном патрубке двигателя для изменения расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого к цилиндрам двигателя. Например, дроссель 262 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 274 или, в качестве альтернативы, может быть расположен выше по потоку компрессора 274.

Выпускной патрубок 248 может получать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10, в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным патрубком 248 выше по потоку от устройства 278 снижения выброса вредных веществ. Датчик 128 может быть выбран из числа различных подходящих датчиков для измерения воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, представлять собой линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO), бистабильный датчик кислорода в отработавших газах ДКОГ (EGO) (как изображено на схеме), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах НДКОГ (HEGO), датчик NOx, НС или СО. Устройство 278 снижения выброса вредных веществ может представлять собой трехрежимный катализатор ТРК (TWC), уловитель NOx, какое-либо другое устройство снижения выбросов вредных веществ или комбинацию этих устройств.

Температуру отработавших газов могут измерить посредством одного или нескольких температурных датчиков, (не показанных на схеме) расположенных в выпускном патрубке 248. В качестве альтернативы, температуру отработавших газов могут вычислить на основе условий работы двигателя, таких как скорость, нагрузка, воздушно-топливное отношение ВТО (AFR), запаздывание зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может быть вычислена одним или несколькими датчиками 128 отработавших газов. Следует принять во внимание, что в качестве альтернативы температуру отработавших газов могут оценить посредством любой комбинации перечисленных здесь способов оценки температуры.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 250 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 256, расположенные в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенные в верхней части цилиндра.

Впускным клапаном 250 может управлять контроллер 12 посредством кулачкового привода через систему 251 кулачкового привода. Точно так же выпускным клапаном 256 может управлять контроллер 12 через систему 253 кулачкового привода. Каждая из систем 251 и 253 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (WT) и/или изменения высоты подъема клапанов ВПК (WL), с управлением от контроллера 12, для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 250 и выпускного клапана 256 может быть определено датчиками положения клапана (не показанными на схеме) и/или датчиками положения 255 и 257 кулачкового вала соответственно. В альтернативных конструкциях впускным и/или выпускным клапаном может управлять электропривод клапанов. Например, цилиндр 14 может в качестве альтернативы содержать впускной клапан с управлением посредством электропривода клапанов и выпускной клапан с управлением посредством кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР. В других конструкциях впускными и выпускными клапанами может управлять общий привод клапанов или система приводов, а также привод или система приводов изменения фаз газораспределения.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой отношение объемов, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке и в верхней мертвой точке соответственно. Обычно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используется различное топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это может потребоваться, например, при использовании топлива с более высоким октановым числом или топлива с более высокой удельной теплотой парообразования. Степень сжатия может также быть увеличена, если используется прямой впрыск, вследствие его влияния на детонацию двигателя.

В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу зажигания 292 для запуска процесса сгорания. Система 290 зажигания может обеспечивать искру зажигания в камере сгорания 14 посредством свечи зажигания 292, в качестве реакции на сигнал синхронизации зажигания СЗ (ST) от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Система 290 зажигания может содержать систему зажигания с индукционной катушкой, в которой трансформатор катушки зажигания соединен с каждой свечой зажигания двигателя. Во время работы двигателя воспламеняющий наконечник свечи зажигания может покрыться инородным веществом, например, сажей, что представляет собой загрязнение свечи зажигания. В результате, загрязненная свеча зажигания может оказаться неспособной обеспечивать соответствующее напряжение для воспламенения в цилиндре, что приводит к событиям пропуска зажигания и даже событиям неправильного сгорания, например, к детонации или преждевременному воспламенению. В зависимости от количества накопленных загрязнений, свечу зажигания, возможно, требуется периодически очищать, чтобы восстановить работоспособность свечи зажигания. Здесь раскрыто несколько способов уменьшения накопления сажи на свече зажигания, с использованием фиг. 2 и 3. Как раскрыто, свечу зажигания можно очистить от нагара посредством впрыска воды или жидкости омывателя, увеличения частоты вращения двигателя на холостом ходу и/или опережения зажигания.

В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10 может иметь один или несколько инжекторов для подачи топлива. Показано, что цилиндр 14 содержит топливные инжекторы 266 и 270. Показано, что топливный инжектор 266 соединен непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в цилиндр пропорционально ширине импульса сигнала FPW-1 (импульс впрыска топлива 1), получаемого от контроллера 12 через электронный преобразователь 268. Таким образом, топливный инжектор 266 обеспечивает то, что известно как прямой впрыск (здесь также называемый «ПВ» (DI)) топлива в цилиндр 14 для сгорания. В то время как на фиг. 1 показан инжектор 266 как боковой инжектор, он может также быть расположен над поршнем, например, рядом со свечой зажигания 292. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание, если двигатель использует топливо на основе спирта, за счет более низкой испаряемости некоторых видов топлива на основе спирта. В качестве альтернативы инжектор может быть расположен наверху и около впускного клапана, что позволяет улучшить смешивание. Топливо может быть подано к топливному инжектору 266 из топливной системы 8 высокого давления, содержащей одно или более из следующего: топливные баки 78, топливные насосы и топливная рампа. Кроме того, хотя это и не показано, топливные баки 78 могут иметь датчик давления, обеспечивающий сигнал для контроллера 12. В некоторых примерах топливный инжектор 266 может также использоваться для впрыска воды или жидкости омывателя, с возможностью откачки из резервуара 76 и подачи непосредственно в камеру сгорания цилиндра 14.

Показано, что топливный инжектор 270 соединен с впускным портом цилиндра 14 для впрыска топлива во впускной порт выше по потоку от цилиндра 14 пропорционально ширине импульса сигнала FPW-2 (импульс впрыска топлива 2), получаемого от контроллера 12 через электронного преобразователь 271. Таким образом, топливный инжектор 270 обеспечивает то, что известно как распределенный впрыск топлива (здесь также называемый «впрыск во впускные каналы» ВВК (PFI)) в цилиндр 14 для сгорания.

Следует учесть, что в дополнительных вариантах реализации система двигателя может содержать несколько инжекторов, соединенных с каждым цилиндром, например, несколько инжекторов прямого впрыска, несколько инжекторов распределенного впрыска или по меньшей мере один инжектор прямого впрыска и один инжектор распределенного впрыска. Например, инжектор распределенного впрыска может использоваться для подачи воды или жидкости омывателя из резервуара 76 во впускной порт выше по потоку от цилиндра 14, в то время как инжектор прямого впрыска может использоваться для подачи топлива, например бензина, в цилиндр.

Топливо может быть подано инжектором в цилиндр во время единственного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из инжектора, может изменяться в зависимости от условий работы, например, от температуры воздуха наддува. Кроме того, для единственного события сгорания могут быть выполнены многократные впрыски подаваемого топлива в каждом цикле. Многократные впрыски могут быть выполнены во время рабочего хода, такта всасывания или любой соответствующей их комбинации.

Как раскрыто выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Каждый цилиндр может так же содержать собственный набор впускных и выпускных клапанов, топливный инжектор (инжекторы), свечи зажигания и т.д.

Топливные баки 78 в топливной системе 8 могут хранить топливо с различными характеристиками, например, топливо различных составов. Эти различия могут содержать разные октановые числа, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси, разные пределы воспламеняемости и/или комбинации этих характеристик и т.д. Кроме того, характеристики топлива или других жидкостей, предназначенных для впрыска в двигатель и хранимых в топливном баке, могут часто варьироваться. Повседневные изменения при вторичном наполнении бака могут, таким образом, привести к частым изменениям состава топлива, влияя, таким образом, на состав топлива, подаваемого инжектором 266.

В дополнение к топливным бакам топливная система 8 может также содержать резервуар 76 для хранения дополнительных жидкостей, например, жидкости для предотвращения детонации. Эти дополнительные жидкости могут иметь различные составы, например, конкретный спирт, содержание спирта, содержание воды и т.д. Жидкость может использоваться для предотвращения детонации и также для очистки свечи зажигания от нагара. Например, жидкость может представлять собой воду или жидкость омывателя, где жидкость омывателя содержит по меньшей мере метанол. В другом примере жидкости для предотвращения детонации с различным содержанием спирта могут содержать в одном случае этанол, а в другом случае метанол. Другие спиртосодержащие жидкости омывателя могут быть смесью спирта и воды, смесью спиртов, водой и т.д. В другом примере жидкости омывателя, хранимые в баках 76, могут содержать две спиртовые смеси, причем первая жидкость омывателя может представлять собой смесь воды и спирта с более низким отношением спирта, по сравнению со второй жидкостью омывателя, представляющую собой смесь воды и спирта с увеличенным содержанием спирта, например, первая жидкость омывателя может содержать приблизительно 50% метанола, а вторая жидкость омывателя может содержать приблизительно 75% метанола. Кроме того, первая и вторая жидкости омывателя могут отличаться по другим характеристикам, например, отличаться по температуре, вязкости, октановому числу, скрытой теплоте парообразования и т.д.

В то время как резервуар 76 изображен отличным от одного или нескольких топливных баков 78, следует учесть, что в дополнительных примерах резервуар 76 может быть одним из числа одного или нескольких топливных баков 78. Резервуар 76 может быть соединен с инжектором 266 прямого впрыска таким образом, чтобы жидкость стеклоочистителя могла быть непосредственно впрыснута в цилиндр 14. Аналогичным образом, резервуар 76 может быть соединен со специальным инжектором 270 для жидкости таким образом, чтобы жидкость стеклоочистителя могла быть непосредственно впрыснута в цилиндр 14 или во впускной коллектор через впускной патрубок 246. Топливная система может также содержать резервуар для хранения воды, соединенный с инжектором прямого впрыска (или специальным инжектором для жидкости) таким образом, чтобы вода могла быть непосредственно впрыснута в цилиндр или во впускной коллектор. Во время некоторых условий, например, во время уменьшения крутящего момента двигателя, контроллер двигателя может впрыскивать жидкость стеклоочистителя или воду во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дросселя, чтобы в подходящий период выполнить очистку свечи зажигания от сажи, также обеспечивая по меньшей мере часть необходимого уменьшения крутящего момента. Следует учесть, что впрыск воды или жидкости омывателя может использоваться для удаления сажи и других веществ, присутствующих в камере сгорания (например, топлива, масла). Кроме того, следует учесть, что впрыск воды или жидкости омывателя может также использоваться для удаления сажи и других веществ с компонентов внутри камеры сгорания (например, с топливного инжектора, впускных и выпускных клапанов).

Кроме этого, двигатель может содержать один или несколько патрубков рециркуляции отработавших газов (РОГ) для направления по меньшей мере части отработавших газов из выпускной системы двигателя во впускную систему двигателя. На фиг. 1 показана система низкого давления НД-РОГ (LP-EGR), но альтернативная конструкция может содержать только систему высокого давления ВД-РОГ (HP-EGR) или комбинацию систем НД-РОГ и ВД-РОГ. Система НД-РОГ обеспечивает прохождение газов через патрубок 249 НД-РОГ ниже по потоку от турбины 276 к области выше по потоку от компрессора 274. Количество газов системы НД-РОГ, подаваемых во впускной коллектор, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана 252 НД-РОГ. Система НД-РОГ может содержать охладитель 258 НД-РОГ, позволяющий отводить тепло от газов РОГ, например, к хладагенту двигателя. В случае использования, система ВД-РОГ может обеспечивать движение газов ВД-РОГ через специальный патрубок ВД-РОГ (не показанный на схеме) выше по потоку от турбины 276 к области ниже по потоку от компрессора 274 (и выше по потоку от впускного дросселя 262) через охладитель ВД-РОГ. Количество газов системы ВД-РОГ, подаваемых во впускной коллектор, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана ВД-РОГ (не показанного).

При некоторых условиях система РОГ может использоваться для регулирования температуры воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания 14. Таким образом, может появиться необходимость измерить или оценить массовый расход в системе РОГ. Например, один или несколько датчиков 259 могут быть размещены внутри патрубка 249 НД-РОГ, чтобы обеспечить измерение одного или более из следующего: давление, температура и воздушно-топливное отношение отработавших газов, рециркулирующих через патрубок НД-РОГ. Отработавшие газы, отводимые через патрубок 249 НД-РОГ, могут быть разбавлены чистым впускным воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения патрубка 249 НД-РОГ и впускного патрубка 242. В некоторых примерах, где дроссель 141 системы впускного воздуха СВВ (AIS) расположен во впускном патрубке 242, выше по потоку от компрессора 274, разбавление потока РОГ воздухом можно регулировать посредством клапана 252 НД-РОГ при взаимодействии с дросселем 141 системы впускного воздуха.

Процентное значение разбавления потока НД-РОГ может быть выведено на основе показаний датчика, расположенного во впускном потоке газов для двигателя. Например, датчик 172, расположенный ниже по потоку от клапана 252 НД-РОГ и выше по потоку от главного впускного дросселя 262, может быть использован для точного определения степени разбавления газов НД-РОГ, находящихся в главном впускном дросселе или рядом с ним. Датчик 172 может представлять собой, например, кислородный датчик. Кроме того, во время выбранных условий, датчик 172 может использоваться для оценки содержания спирта в топливе, подаваемом в двигатель, а также для оценки содержания спирта в жидкости для предотвращения детонации и ее состава, когда ее подают в цилиндр 14.

Кроме того, двигатель 10 содержит датчик 117 детонации для обнаружения и различения детонации и преждевременного воспламенения. Показания датчика 117 детонации могут использовать для определения числа детонаций и числа преждевременных воспламенений в двигателе, на основе показаний датчика в определенных угловых «окнах» синхронизации коленчатого вала, где показания могут сравнить с соответствующими пороговыми значениями. Например, детонацию могут определить на основе более низкой амплитуды вибрации, обнаруженной вскоре после воспламенения в цилиндре, а преждевременное воспламенение могут определить на основе более высокой амплитуды вибрации, обнаруженной перед воспламенением в цилиндре.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронный носитель данных для выполняемых программ и калибровочных значений, показанный в этом конкретном примере в виде микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, присоединенных к двигателю 10, и, кроме тех сигналов, которые были приведены выше, может получать данные измерения поступающего массового расхода воздуха МРВ (MAF) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 116 температуры, присоединенного к охлаждающей рубашке 118; сигнал профиля зажигания СПЗ (PIP) от датчика 120 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 140; положение дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе АДК (MAP) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя ЧВД (RPM) может быть сгенерирован контроллером 12 по сигналу СПЗ. Сигнал давления в коллекторе АДК от датчика давления в коллекторе могут использовать для определения разрежения или избыточного давления во впускном коллекторе. Кроме того, могут использовать другие датчики в качестве датчиков уровня топлива и датчиков состава топлива, соединенных с топливным баком (баками) топливной системы. Контроллер 12 может также получать команды водителя на очистку ветрового стекла посредством специального датчика (не показанного на схеме). В качестве реакции на сигналы, полученные от различных датчиков, контроллер может использовать различные приводы двигателя. Пример таких приводов содержит топливный (и/или жидкостный) инжектор 266, мотор 72 стеклоочистителя, инжектор 74 стеклоочистителя, дроссель 262, кулачки 251 и 253 и т.д. Например, если количество накопленной сажи превышает пороговое количество, то контроллер может включить топливный инжектор 266 или специальный жидкостный инжектор (не показанный на схеме) для впрыска воды или жидкости омывателя в цилиндр 14 во время предстоящего уменьшения крутящего момента, чтобы уменьшить накопления сажи. Кроме того, впрыск воды или жидкости омывателя могут выполнить при средних и высоких нагрузках. Если замедление процесса сгорания в результате впрыска жидкости способно привести к уменьшению крутящего момента, то могут открыть дроссель для поддержания требуемого водителем крутящего момента. Микросхему 110 постоянного запоминающего устройства могут запрограммировать с использованием машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором 106 для реализации раскрытых ниже методов, а также других вариантов, подразумеваемых, но не перечисленных явным образом. Примеры программ, которые могут быть выполнены, раскрыты с использованием фиг. 2-3.

Таким образом, система, показанная на фиг. 1, имеет двигатель, содержащий цилиндр, первый инжектор для подачи первой жидкости (топлива) в цилиндр, второй инжектор для подачи второй жидкости (воды или жидкости омывателя) выше по потоку от цилиндра, трансмиссию, содержащую множество передач, свечи зажигания, датчик детонации и контроллер. Контроллер может быть выполнен с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти для обеспечения возможности впрыска воды или жидкости омывателя в цилиндр при уменьшении запаздывания зажигания, чтобы уменьшить накопление сажи в двигателе, причем сажа двигателя содержит отложения сажи на свече зажигания и отложения сажи в камере сгорания. Контроллер может моделировать процесс накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания на основе условий работы двигателя, и, в качестве реакции на накопление сажи, превышающее пороговое значение накопления, контроллер может впрыскивать вторую жидкость, уменьшая значение опережения зажигания, если предсказано событие уменьшения крутящего момента, и увеличивая значение опережения зажигания, а также впрыскивая меньшее количество жидкости, если событие уменьшения крутящего момента не предсказано.

На фиг. 2 показан пример программы 200 для регулирования момента зажигания, а также параметров настройки впрыска топлива, воды и/или жидкости омывателя в качестве реакции на загрязнение сажей свечи зажигания и/или на накопление сажи в камере сгорания. Инструкции для выполнения способа 200 и других раскрытых здесь способов могут быть выполнены контроллером, на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и совместно с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, например, от датчиков, раскрытых выше с использованием фиг. 1. Контроллер может использовать приводы системы двигателя для регулирования параметров работы двигателя и настроек подачи топлива, согласно раскрытым ниже способам.

На шаге 202 способ содержит определение условий работы двигателя, например, частоты вращения двигателя, положения педали, требуемого водителем крутящего момента, внешних условий (температуры окружающей среды, давления, влажности), температуры двигателя, сигнала ионного тока свечи зажигания, температуры отработавших газов двигателя, воздушно-топливного отношения отработавших газов и т.д. На шаге 203 определяют параметры настройки впрыска топлива на основе условий работы двигателя. Параметры настройки впрыска топлива могут содержать количество впрыскиваемого топлива, целевое воздушно-топливное отношение для сгорания, выбор времени впрыска топлива, отношение распределения топлива (например, количество всего топлива, которое будет подано посредством прямого впрыска относительно количества впрыскиваемого топлива во впускные каналы и/или количество всего топлива, которое будет подано посредством прямого впрыска на такте всасывания относительно количества топлива для прямого впрыска во время рабочего хода) и выбор времени срабатывания свечи зажигания (здесь также называемые моментом зажигания).

На шаге 204 способ содержит оценку или предсказание количества накопления сажи в двигателе, на основе условий работы двигателя. Предсказанное накопление сажи в двигателе включает в себя предсказанное значение накопления сажи на свече зажигания или предсказанное значение накопления сажи в камере сгорания. Накопление сажи на свече зажигания могут оценить или предсказать на основе одного или более из следующего: смоделированная температура наконечника свечи зажигания, количество пропусков зажигания двигателя и измеренный ионный ток утечки. Кроме того, значение накопления сажи могут оценить на основе времени, прошедшего с момента последней очистки свечи зажигания. Значение накопления сажи в камере сгорания могут оценить или предсказать на основе одного или более из следующего: смоделированная температура камеры сгорания, количество детонаций двигателя и количество преждевременных воспламенений в двигателе. Например, предсказанное значение накопления сажи на свече зажигания могут получить на основе одного или более из следующего: предполагаемая или измеренная температура наконечника свечи зажигания, температура камеры сгорания и время работы при данном воздушно-топливном отношении и температуре двигателя. Например, если возрастает продолжительность работы двигателя при более богатом, чем стехиометрическое, отношении, может увеличиться предсказанное накопление сажи. В другом примере количество сажи на свече зажигания могут определить на основе времени переключения тока свечи зажигания. При увеличении времени переключения тока свечи зажигания могут указать на более высокую степень загрязнения свечи зажигания. В еще одном примере накопление сажи на свече зажигания могут определить на основе различных характеристик сигнала ионного тока свечи зажигания, например, при наличии вторичного электрического тока при замкнутой цепи зажигания. Аналогичным образом, предсказанное значение накопления сажи в камере сгорания могут получить на основе одного или более из следующего: предполагаемая или измеренная температура в цилиндре, время работы при более богатом, чем стехиометрическое, отношении и время, прошедшее с момента последней очистки камеры сгорания.

Степень загрязнения свечи зажигания сажей или накопление сажи в камере сгорания могут также оценить на основе количества событий детонации двигателя, преждевременного воспламенения и/или пропуска зажигания, происходящих в цилиндре в течение заданного времени. Детонацию двигателя и преждевременное воспламенение могут обнаружить и дифференцировать на основе показаний датчика детонации. Пропуск зажигания двигателя могут определить на основе показаний датчика ускорения коленчатого вала. Если количество пропусков зажигания цилиндра увеличивается, можно сделать вывод, что накопление сажи на свече зажигания увеличивается и, возможно, свеча зажигания загрязняется. Когда накопление сажи на свече зажигания увеличивается, свеча зажигания не может надежно создавать искру в требуемый момент времени, что приводит к нестабильности времени сгорания (например, к позднему сгоранию), и, следовательно, к пропуску зажигания. Накопление сажи на свече зажигания могут также определить посредством измерения ионного тока утечки. Поскольку на свече зажигания накапливается проводящий нагар, некоторый ток может проходить за счет существования нагара, проводящего ток через свечу зажигания. Таким образом, в качестве реакции на увеличение тока утечки, можно определить, что свеча зажигания становится все более и более загрязненной сажей с увеличением количества проводящего нагара, способствующего прохождению тока через свечу зажигания. Для сравнения, если увеличивается количество детонаций цилиндра, можно сделать вывод, что увеличивается накопление сажи в камере сгорания.

В других примерах накопление сажи могут определить посредством отображения температур наконечника свечи зажигания и температур камеры сгорания. В этом случае модель разомкнутого контура могут использовать на основе условий работы, содержащих время работы при легких нагрузках (например, меньше пороговой нагрузки), время работы при некоторых выбранных воздушно-топливных отношениях и время работы с разогретым двигателем относительно времени работы с холодным двигателем. Например, накопление сажи на свече зажигания выше, когда двигатель работает при более низкой нагрузке, при более богатом воздушно-топливном отношении, по сравнению со стехиометрическим отношением, и при более холодном двигателе. Для сравнения, накопление сажи в камере сгорания выше, когда двигатель работает при более высокой нагрузке, и при более богатом воздушно-топливном отношении, по сравнению со стехиометрическим отношением. Кроме того, работу двигателя могут контролировать в режиме с обратной связью, чтобы оценить уровень сажи, например, получить информацию об пропусках зажигания двигателя (указывающих на загрязнение свечи зажигания) или о чрезмерной детонации (указывающей на отложения в камере сгорания). Другой вариант обнаружения загрязнения свечи зажигания может содержать прямое измерение (например, измерение ионного тока утечки).

На шаге 206 способ содержит определение, превышает ли предполагаемое накопление сажи пороговое значение накопления сажи. Например, можно определить, больше ли предполагаемое накопление сажи на свече зажигания, чем пороговое накопление сажи, когда свеча зажигания не может обеспечить воспламенение топлива, или больше ли предполагаемое накопление сажи в камере сгорания, чем пороговое накопление сажи, когда в двигателе может происходить преждевременное воспламенение или детонация. Значение порогового накопления сажи могут выбирать на основе числа преждевременных воспламенений в двигателе, чтобы, таким образом, упредить возникновение преждевременного воспламенения, вызванного загрязнением камеры сгорания. Также, число преждевременных воспламенений в двигателе может свидетельствовать о предрасположенности двигателя (или данного цилиндра) к преждевременному воспламенению. Таким образом, пороговое значение накопления сажи могут уменьшить при увеличении числа преждевременных воспламенений в двигателе. Аналогичным образом, пороговое значение накопления сажи могут выбирать на основе числа пропусков зажигания цилиндра, где пороговое значение уменьшают при увеличении количества пропусков зажигания.

Если предполагаемое значение накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания не превышает соответствующее пороговое значение накопления сажи, то на шаге 208 способ содержит поддержание параметров настройки впрыска топлива, полученных на шаге 203, и работу двигателя согласно полученным параметрам настройки впрыска топлива. Например, топливо могут подавать посредством прямого впрыска и/или впрыска во впускные каналы, при выборе момента впрыска на основе условий работы двигателя, полученных на шаге 203.

Например, в качестве реакции на требование уменьшения крутящего момента, полученное в период, когда накопление сажи в двигателе меньше порогового значения накопления, могут уменьшить впрыск топлива, что соответствует требуемому уменьшению крутящего момента. Кроме того, могут задержать момент зажигания. Затем программа завершает свою работу.

Если накопление сажи на свече зажигания (или накопление сажи в двигателе) превышает пороговое значение накопления, то на шаге 209 могут определить, соблюдаются ли начальные условия для впрыска воды или жидкости омывателя. Начальные условия можно считать выполненными, если двигатель полностью прогрет, а соответствующие параметры превышают пороговые значения температуры масла и хладагента. Также, если двигатель не полностью прогрет, он может не допускать медленное сгорание в результате впрыска воды или жидкости омывателя, что приводит к нестабильности сгорания. После подтверждения начальных условий для впрыска воды, на шаге 210, способ содержит определение, доступна ли вода или жидкость омывателя для удаления сажи (со свечи зажигания и/или из камеры сгорания). Например, могут определить, содержит ли резервуар топливной системы для хранения жидкости (например, резервуар 76, показанный на фиг. 1) воду или жидкость омывателя. Если жидкость омывателя доступна, могут получить состав жидкости омывателя (в том числе, содержание спирта или содержание метанола в жидкости). Например, состав могут обновить в памяти контроллера, когда жидкость была в последний раз залита в резервуар. В дополнение к определению состава жидкости могут определить, существует ли достаточно жидкости, доступной для уменьшения накопления сажи на свече зажигания. Например, можно определить, выше ли уровень жидкости в резервуаре для жидкости, чем пороговое значение уровня. Пороговое значение уровня могут, в свою очередь, выбрать на основе накопления сажи (значения, оцененного на шаге 202). Также, если уровень жидкости в резервуаре слишком низкий, может оказаться невозможным уменьшить накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания, используя впрыск воды или жидкости омывателя. Нужно подразумевать, что вместо воды или жидкости омывателя могут использовать другие жидкости для предотвращения детонации (этанол, метанол, смеси этанола и воды и т.д.). В раскрытых ниже способах подразумевается, что воду или жидкость омывателя будут впрыскивать с целью уменьшения загрязнения свечи зажигания и/или камеры сгорания.

Если начальные условия для впрыска воды не выполнены или если вода или жидкость омывателя не доступна для впрыска, то на шаге 212 могут использовать один или несколько альтернативных подходов (не основанных на использовании жидкости), чтобы сжечь сажу на свече зажигания и в камере сгорания. Например, момент зажигания могут сместить в сторону опережения относительно оптимального момента зажигания ОМЗ (МВТ), чтобы увеличить температуру наконечника свечи зажигания, что позволяет сжечь накопленную сажу на свече зажигания. Увеличение опережения зажигания позволяет также создавать больше тепла в камере сгорания, повышая температуру в камере сгорания до уровня, достаточного для сжигания сажи. В другом примере могут увеличить частоту вращения двигателя на холостом ходу, чтобы сжечь дополнительное количество сажи.

Контроллер может определить значение и продолжительность опережения зажигания, чтобы использовать эти параметры на основе условий работы двигателя, содержащих одно или более (или все) из следующего: показания ионного датчика, оцененное значение накопления сажи, температура двигателя, нагрузка двигателя, процент РОГ, влажность, значение октанового числа топлива, сжигаемого в двигателе, воздушно-топливное отношение и температура воздуха наддува. Например, если показания ионного датчика превысили пороговое значение показаний (и данные о загрязнении свечи зажигания и/или загрязнении камеры сгорания указывают на более высокий уровень сажи), то могут увеличить значение (или угол) примененного опережения зажигания. Дополнительно или опционально, опережение зажигания могут применить для большего числа событий сгорания. В другом примере при более низких нагрузках двигателя, когда двигатель не работает в пограничном режиме, момент зажигания могут сместить в сторону опережения относительно ОМЗ. Для сравнения, если двигатель работает в пограничном режиме, значение примененного опережения зажигания может быть ниже, чем при низкой нагрузке. В другом примере, при повышении температуры воздуха наддува, могут уменьшить угол опережения зажигания. В другом примере, при повышении температуры двигателя, могут уменьшить угол опережения зажигания. В другом примере, при увеличении количества (или процента) используемых газов системы РОГ в двигателе (то есть, когда увеличивается смешивание в двигателе), угол опережения зажигания могут увеличить. В другом примере, при увеличении вычисленного октанового числа топлива или влажности воздуха наддува (например, окружающей влажности) для двигателя, угол опережения зажигания могут увеличить. Кроме того, угол опережения зажигания могут выбирать на основе того, работает ли двигатель в режиме предельного момента зажигания или нет, и дополнительно на основе того, насколько отдален режим работы двигателя от режима предельного момента зажигания. Таким образом, значение и число событий опережения зажигания могут выбрать для того, чтобы в достаточной степени поднять температуру наконечника свечи зажигания, до уровня, позволяющего сжечь значительную часть накопленной сажи.

В некоторых примерах сигнал ионного датчика могут использовать, чтобы определить или вычислить количество тепла в свече зажигания. Кроме того, с помощью сигнала ионного датчика могут оценить повышение температуры наконечника свечи зажигания, которое могут затем использовать в качестве механизма обратной связи, для изменения угла опережения зажигания и количества событий сгорания с применением первого значения опережения зажигания (и/или последующего номинального момента зажигания). За счет опережения зажигания могут сохранить больше тепла в цилиндре, что приводит к повышению температуры свечей зажигания, цилиндров и наконечников топливных инжекторов.

Использованный угол опережения зажигания могут также регулировать на основе истории детонаций или преждевременного воспламенения двигателя, то есть, на основе количества детонаций и/или количества преждевременных воспламенений. Например, если двигатель имеет более высокое количество детонаций или преждевременных воспламенений, могут определить, что двигатель обладает более высокой предрасположенностью к детонации или преждевременному воспламенению. Соответственно, чтобы уменьшить вероятность инициирования детонации и/или преждевременного воспламенения во время очистки свечи зажигания и/или камеры сгорания, угол опережения зажигания для первого события опережения зажигания могут уменьшить и/или уменьшить несколько примененных событий опережения зажигания. Кроме того, если бы в двигателе возникала детонация или преждевременное воспламенение, то свеча зажигания получала бы больше тепла естественным образом. Поэтому значение опережения зажигания, требуемое для увеличения температуры наконечника свечи зажигания, было бы меньше.

Если доступно достаточное количество жидкости, то на шаге 213 способ содержит определение (начального) количества воды или жидкости омывателя, которое должно быть впрыснуто на основе превышения порогового накопления сажи. Кроме того, могут определить расход впрыска жидкости. Количество впрыскиваемой жидкости могут увеличить, если увеличивается накопление сажи.

Затем, на шаге 214, способ содержит определение, ожидается ли предстоящее событие уменьшения крутящего момента. Например, требование на уменьшение крутящего момента может быть получено в результате переключения передачи или управления тяговым усилием. Контроллер может использовать входные данные от автомобильного навигационного устройства (например, GPS), обеспечивающего данные относительно погодных условий, дорожных условий, предсказанного маршрута движения и манеры вождения водителя, чтобы определить, будет ли требоваться управление тяговым усилием (например, когда предсказана дождливая или снежная погода) или ожидается ли переход на более высокую или более низкую передачу (например, во время движения автомобиля вверх или вниз по уклону). В еще одном примере уменьшение крутящего момента может потребоваться для защиты компонентов двигателя от перегрева. Например, могут ограничить выработку крутящего момента двигателя, чтобы ограничить перегрев компонента (например, перегрев катализатора). Как раскрыто здесь, если ожидается предстоящее событие уменьшения крутящего момента, то могут регулировать выбор времени впрыска воды или жидкости омывателя, чтобы время впрыска совпало с событием уменьшения крутящего момента и, таким образом, по меньшей мере часть впрыска могла использоваться для уменьшения крутящего момента двигателя и одновременной очистки от нагара свечи зажигания и/или камеры сгорания. Впрыск жидкости с целью управления позволяет охладить воздушно-топливную смесь во время сгорания, что приводит к замедлению сгорания и уменьшению выработки крутящего момента. Также, это позволяет уменьшить значение запаздывания зажигания, требуемого во время события уменьшения крутящего момента, и, таким образом, повысить экономию топлива.

Если предстоящее событие уменьшения крутящего момента не ожидается, то на шаге 216 способ содержит определение, находится ли двигатель в настоящее время в условиях холостого хода. Двигатель может находиться в условиях холостого хода, когда двигатель работает на частоте вращения холостого хода с меньшим требованием крутящего момента от водителя, чем пороговое значение требования. Если двигатель в настоящее время не находится в условиях холостого хода, то на шаге 218 могут уменьшить количество сажи на свече зажигания, если это количество больше порогового значения накопления сажи, посредством впрыска ранее определенного количества воды или жидкости омывателя в камеру сгорания с ранее определенным расходом впрыска. Кроме того, впускное отверстие дросселя могут увеличить, чтобы поддерживать требование крутящего момента от водителя. Кроме того, во время впрыска могут регулировать момент зажигания, где регулировка момента зажигания содержит опережение зажигания во время впрыска воды или жидкости омывателя. Опережение зажигания используют, чтобы увеличить температуру наконечника свечи зажигания, что позволяет сжечь накопленную сажу на свече зажигания и увеличить сохранение тепла при сгорании, чтобы сжечь отложения в камере сгорания. Опережение зажигания ограничено возможностью появления детонации, и, таким образом, впрыск жидкости для предотвращения детонации, например, воды или жидкости омывателя, может расширить диапазон значений опережения зажигания, который может использоваться до того, как увеличится вероятность детонации двигателя. В частности, впрыск воды или жидкости омывателя в камеру сгорания может уменьшить температуру воздуха наддува в камере сгорания, что позволяет уменьшить возникновение детонации и, таким образом, расширить пределы опережения зажигания с учетом детонации. В результате могут использовать большее значение опережения зажигания и, таким образом, достичь более высоких температур наконечника свечи зажигания и улучшить процесс удаления накоплений сажи на свече зажигания. Во время впрыска воды или жидкости омывателя опережение зажигания могут использовать вне номинальных пределов опережения зажигания с учетом детонации. Когда расход и/или количество впрыскиваемой воды или жидкости омывателя увеличивают, то улучшают пределы опережения зажигания с учетом детонации, и, таким образом, во время впрыска могут использовать увеличенное значение опережения зажигания. В результате, при увеличении количества впрыскиваемой воды или жидкости омывателя могут увеличить применяемое значение опережения зажигания. Таким образом, в то время, когда двигатель не работает в условиях холостого хода, и накопление сажи на свече зажигания превышает пороговое значение накопления, могут впрыснуть воду или жидкость омывателя при одновременном применении опережения зажигания, чтобы уменьшить количество накопленной сажи на свече зажигания.

Если двигатель в настоящее время находится в условиях холостого хода, то на шаге 220 накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания могут уменьшить за счет опережения зажигания относительно ОМЗ и увеличения частоты вращения двигателя на холостом ходу, посредством впрыска ранее определенного количества жидкости с ранее определенным уровнем расхода впрыска. Поскольку температура в камере сгорания повышается, то повышается и температура наконечника свечи зажигания. За счет увеличенной частоты вращения двигателя на холостом ходу, температура наконечника свечи зажигания может стать достаточно высокой, чтобы сжечь сажу. Степень увеличения частоты вращения двигателя на холостом ходу и продолжительность работы с увеличенной частотой вращения на холостом ходу могут выбрать на основе предполагаемого накопления сажи. Следует учесть, что количество впрыскиваемой воды или жидкости омывателя при условиях работы на холостом ходу и легких нагрузках двигателя может быть значительно меньшим. Кроме того, при работе двигателя на холостом ходу контроллер может препятствовать повышению скорости для холостого хода и самой малой скорости. Например, при движении контроллер может послать сигнал в модуль тормоза, чтобы увеличить тормозное давление.

Возвращаясь к шагу 214, если предстоящее событие уменьшения крутящего момента подтверждено, то программа переходит к шагу 222, где вычисляют значение для регулирования момента зажигания, необходимое для уменьшения крутящего момента в предстоящем событии уменьшения крутящего момента. Например, требуемое регулирование момента зажигания может содержать задержку момента зажигания на некоторое значение относительно ОМЗ, чтобы уменьшить крутящий момент на требуемую величину. Если требуется большее уменьшение крутящего момента, то значение запаздывания зажигания могут увеличить. Задержка момента зажигания обеспечивает более позднее сгорание в поршневом цикле, уменьшая количество энергии при сгорании, поскольку эта энергия вносит вклад в осуществление рабочего хода, и, таким образом, крутящий момент двигателя уменьшают. Однако время очистки могут оставить тем же самым, чтобы гарантировать, что отложения удалены. Тот же самый подход могут использовать для очистки камеры сгорания. Может существовать максимальный предел для увеличения частоты вращения на холостом ходу, например, не выше 1200 об/мин.

В другом примере, после уменьшения крутящего момента от начального крутящего момента до конечного крутящего момента (выше крутящего момента для холостого хода) и при превышении значения накоплений сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания выше порогового значения накопления, могут впрыснуть воду или жидкости омывателя, поддерживая двигатель на уровне конечного крутящего момента, а затем могут изменить момент зажигания в сторону опережения, с одновременным впрыском воды или жидкости омывателя, чтобы уменьшить количество накопленной сажи.

На шаге 224 определяют количество и расход впрыскиваемой воды или жидкости омывателя во время предстоящего уменьшения крутящего момента. Это определение содержит обновление (например, увеличение) начального количества и расхода впрыска жидкости (которые были определены как функции от накопления сажи) на основе требуемого уменьшения крутящего момента. Воду или жидкость омывателя могут впрыснуть с увеличенным расходом во время предсказанного уменьшения крутящего момента, чтобы уменьшить крутящий момент двигателя, достигнув требуемой выработки крутящего момента двигателя и уменьшив потребность в задержке момента зажигания для уменьшения крутящего момента. В частности, впрыск воды или жидкости омывателя позволяет поглотить тепло, выделившееся в результате сгорания, что замедляет скорость сгорания. За счет уменьшения скорости сгорания уменьшают выработку крутящего момента. Более высокий расход и количество впрыскиваемой жидкости позволяет обеспечить большее уменьшение крутящего момента. Кроме того, впрыснутая вода или жидкость омывателя могут испариться, что создает пар, способный очистить свечу зажигания и камеру сгорания. Количество и расход впрыска жидкости могут регулировать на основе предсказанного значения накопления сажи в двигателе и/или требования уменьшения крутящего момента, причем расход и количество впрыскиваемой жидкости увеличивают, если предсказанное значение накопления сажи в двигателе увеличивается и если требуется большее уменьшение крутящего момента. Регулирование количества и расхода впрыска жидкости раскрыто на фиг. 3.

Так как впрыск жидкости позволяет уменьшить крутящий момент, когда увеличивают расход и/или количество впрыскиваемой жидкости, то могут уменьшить значение запаздывания зажигания, необходимое для обеспечения требуемого уменьшения крутящего момента. Это происходит в результате замедления скорости сгорания посредством впрыска, что приводит к тому, что момент зажигания больше не является оптимальным для обеспечения крутящего момента. Поэтому на шаге 226 способ содержит обновление значения для регулирования момента зажигания, намеченного на время предстоящего уменьшения крутящего момента. В этом случае начальное значение запаздывания зажигания определяют на основе уменьшения требуемого значения крутящего момента (на шаге 222), поскольку увеличивают расход и/или количество впрыскиваемой жидкости. Например, когда воду или жидкость омывателя впрыскивают во время уменьшения крутящего момента, может одновременно потребоваться уменьшение запаздывания зажигания. В другом примере только впрыск воды или жидкости омывателя может обеспечить требуемое уменьшение крутящего момента и, таким образом, момент зажигания могут сохранять на уровне ОМЗ во время впрыска (то есть, не используют какое-либо запаздывание зажигания).

На шаге 228 способ содержит регулировку параметров настройки впрыска топлива для двигателя, на основе впрыска воды или жидкости омывателя. Вследствие содержания углеводорода метанола (или другого спирта, присутствующего в жидкости омывателя), метанол в жидкости омывателя, впрыскиваемой в двигатель для очистки свечи зажигания, может также быть воспламенен как топливо, способствуя увеличению вращающего момента двигателя и изменению воздушно-топливного отношения сгорания. При отсутствии компенсации впрыск жидкости омывателя может привести к уменьшению воздушно-топливного отношения сгорания (то есть, к обогащению смеси). Поэтому параметры настройки впрыска топлива, в том числе количество впрыскиваемого топлива и выбор времени могут регулировать так, чтобы во время событий сгорания было впрыснуто меньше топлива одновременно с впрыском жидкости омывателя, для достижения требуемого воздушно-топливного отношения (например, стехиометрического) во время предстоящего уменьшения крутящего момента. Контроллер может содержать инструкции для регулирования впрыска топлива, в зависимости от содержания спирта и количества впрыскиваемой жидкости омывателя, причем впрыск топлива уменьшают при увеличении впрыска жидкости омывателя. В качестве примера топливо может содержать бензин, например, смесь этанола и бензина, в то время как жидкость омывателя содержит метанол, например, смесь воды и метанола.

На шаге 230, во время уменьшения крутящего момента, обновленное количество воды или жидкости омывателя могут впрыснуть в камеру сгорания с обновленным расходом. Во время уменьшения крутящего момента могут применить обновленное регулирование момента зажигания и обновленные настройки впрыска топлива.

В некоторых примерах, в течение и после впрыска воды или жидкости омывателя, могут непрерывно оценивать накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания, используя один или несколько раскрытых выше способов (например, ток ионизации свечи зажигания, частоту детонации и пропуски зажигания и т.д.) и могут непрерывно контролировать результат очистки свечи зажигания и/или камеры сгорания. В других примерах после очистки свечи зажигания и/или камеры сгорания могут обновить справочную таблицу, хранимую в памяти контроллера, на основе степени очистки накоплений сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания, достигнутой во время уменьшения крутящего момента с определенным количеством и расходом впрыска. Во время последующих процедур очистки свечи зажигания количество и/или расход впрыска жидкости могут обновить на основе этих наблюдений. Например, если свеча зажигания не была достаточно очищена, то могут обновить параметры настройки впрыска воды или жидкости омывателя (например, увеличить эти значения) во время последующего выполнения процедуры. В другом примере, если накопление сажи на свече зажигания было уменьшено в достаточной степени более быстро, чем предполагалось, то могут обновить параметры настройки впрыска воды или жидкости омывателя (например, уменьшить эти значения) во время последующего выполнения процедуры, чтобы сохранить воду или жидкость омывателя. Затем программа завершает свою работу.

В других примерах, после очистки могут оценить эффективность очистки. Например, могут определить, что процедура очистки эффективна в результате уменьшения тенденции цилиндра к детонации или преждевременному воспламенению после впрыска жидкости омывателя при температурах, используемых для очистки цилиндра от нагара. Аналогичным образом, могут определить, что процедура очистки эффективна в результате уменьшения тенденции цилиндра к пропускам зажигания после впрыска жидкости омывателя при температурах, используемых для очистки свечи зажигания от нагара.

Дополнительно, в некоторых примерах, частоту вращения двигателя на холостом ходу могут регулировать на основе предсказания по предшествующему событию уменьшения крутящего момента. Например, после события уменьшения крутящего момента от начального крутящего момента до конечного крутящего момента на холостом ходу, могут увеличить частоту вращения двигателя на холостом ходу. В другом примере после уменьшения крутящего момента от начального крутящего момента до конечного крутящего момента, где конечный крутящий момент содержит работу на холостом ходу, и в то время, когда значение накопления сажи на свече зажигания выше порогового значения накопления, контроллер может впрыснуть воду или жидкость омывателя в двигатель, поддерживая двигатель на уровне конечного крутящего момента, чтобы удалить по меньшей мере часть накопленной сажи. После этого могут задать опережение момента зажигания и впрыснуть воду или жидкость омывателя для дальнейшего уменьшения накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания.

На фиг. 3 показан пример программы 300 для определения расхода впрыскиваемой воды или жидкости омывателя (или другой жидкости для управления, содержащей спирт), с целью удалить отложения в камере сгорания цилиндра. Параметры настройки впрыска могут регулировать, чтобы учесть склонность метанола, содержащегося в жидкости омывателя, к преждевременному воспламенению вследствие его более низкой температуры поверхностного воспламенения относительно топлива (например, бензина). Параметры настройки впрыска могут также регулировать, когда впрыск выполняют во время события уменьшения крутящего момента двигателя, например, во время переключения передачи или во время управления тяговым усилием автомобиля. Например, программа, показанная на фиг. 3, может быть выполнена как часть программы, показанной фиг. 2 (например, на шаге 224 и/или 213). Программу, показанную на фиг. 3, можно также использовать для определения расходов и количеств впрыскиваемой жидкости для событий, отличающихся от событий уменьшения крутящего момента, например, на шагах 218 или 220, показанных на фиг. 2.

На шаге 304 определяют концентрацию метанола в жидкости омывателя. Содержание метанола в жидкости омывателя могут оценить на основе, например, показаний кислородного датчика отработавших газов или впускного кислородного датчика. Следует подразумевать, что жидкость омывателя может содержать иной спирт помимо метанола (например, изопропиловый спирт) и в этом случае могут так же определить содержание спирта в жидкости.

На шаге 306 определяют начальный расход и количество впрыскиваемой жидкости омывателя, для предстоящего уменьшения крутящего момента. Начальное количество могут определить (например, используя справочную таблицу, сохраненную в памяти контроллера) на основе условий работы двигателя, ранее определенной концентрации метанола в жидкости омывателя, требуемого уменьшения крутящего момента, накопления сажи на свече зажигания и/или в камере сгорания и природы уменьшения крутящего момента (например, переключения передачи, управления тяговым усилием и т.д.). Расход и количество впрыскиваемой жидкости для управления могут увеличить в качестве реакции на более высокое предполагаемое накопление сажи или большее требуемое значение уменьшения крутящего момента. Кроме того, на параметры настройки впрыска жидкости может повлиять тип уменьшения крутящего момента. Например, переключение передачи может быстро уменьшить крутящий момент, тогда как управление тяговым усилием может уменьшать крутящий момент в течение более длительного периода времени и, таким образом, быстрое уменьшение крутящего момента может требовать более высокого расхода впрыска жидкости и более низкого общего количества впрыскиваемой жидкости, в то время как более медленное уменьшение крутящего момента при управлении тяговым усилием может требовать впрыска жидкости с более низкой скоростью (то есть, с меньшим расходом), но с более высоким общим количеством впрыскиваемой жидкости во время уменьшения крутящего момента. Количество впрыскиваемой жидкости может быть ограничено доступностью жидкости, что определяется уровнем воды или жидкости омывателя в соответствующем резервуаре. Из-за более высокой удельной теплоты парообразования метанола, впрыск жидкости омывателя может уменьшить температуру камеры сгорания эффективнее, чем впрыск воды, и, таким образом, расход/количество впрыскиваемой жидкости омывателя могут уменьшить, если концентрация метанола в жидкости омывателя выше.

В некоторых примерах контроллер может также проверить, достаточно ли начальное количество впрыскиваемой жидкости для очистки, и если нет, то может обеспечить большее количество впрыскиваемой жидкости, и степень открытия впускного отверстия дросселя могут регулировать (например, увеличить) для поддержания крутящего момента.

На шаге 308 восстанавливают из памяти контроллера количество преждевременных воспламенений для двигателя (и/или для цилиндра). Количество преждевременных воспламенений может содержать информацию о числе событий преждевременного воспламенения, произошедших в некоторый период времени или для некоторого пробега двигателя или автомобиля, частоты преждевременного воспламенения в каждом цилиндре двигателя, и была ли жидкость омывателя впрыснута до преждевременного воспламенения. Преждевременное воспламенение в цилиндре могут определить на основе показаний датчика детонации, превышающих пороговое значение показаний в угловом временном диапазоне коленчатого вала перед событием зажигания в цилиндре. Для сравнения, детонацию в цилиндре могут определить на основе показаний датчика детонации, превышающих пороговое значение показаний в угловом временном диапазоне коленчатого вала после события зажигания в цилиндре.

На шаге 310 способ содержит определение вероятности возникновения преждевременного воспламенения во время (или вследствие) впрыска жидкости омывателя, на основе условий работы двигателя. Например, контроллер может использовать рассчитанную модель температуры наконечника свечи зажигания (на шаге 312), чтобы определить вероятность преждевременного воспламенения. Например, температуру наконечника свечи зажигания могут смоделировать на основе условий нагрузки и частоты вращения двигателя. Смоделированную температуру наконечника свечи зажигания могут основывать на степени и продолжительности высокой частоты вращения двигателя или на условиях нагрузки двигателя. Во время высокой частоты вращения двигателя или при условиях большой нагрузки температура наконечника свечи зажигания может стать достаточно высокой, чтобы вызвать калильное воспламенение метанола во впрыскиваемой жидкости омывателя и, таким образом, вызвать преждевременное воспламенение. Вероятность последнего может быть основана на регионе карты риска или на рассчитанной модели температуры наконечника свечи зажигания. Дополнительно риск преждевременного воспламенения могут картировать как функцию доли метанола в жидкости омывателя. Риск преждевременного воспламенения увеличивается, когда впрыск метанола выполняют для умеренного обогащенных смесей относительно стехиометрических (при значениях лямбда от 0,9 до 0,8). Например, стехиометрическое воздушно-топливное отношение может привести к более низкому риску преждевременного воспламенения, в то время как риск преждевременного воспламенения может быть выше для обогащенной и обеденной смеси относительно стехиометрической, вследствие температуры калильного воспламенения и скорости пламени сгорания, поскольку более высокая скорость пламени дает меньше времени для возникновения преждевременного воспламенения.

В другом примере контроллер может использовать методы картирования (на шаге 314), чтобы нанести на карту условия работы двигателя относительно вероятности преждевременного воспламенения. Например, уровень преждевременного воспламенения могут определить на основе количества впрыскиваемой жидкости омывателя, расхода, с которым выполняют впрыск жидкости, содержания метанола в жидкости, температуры хладагента двигателя, степени сжатия двигателя, воздушно-топливного отношения, опережения зажигания и числа преждевременных воспламенений в двигателе.

На шаге 316 способ содержит определение, выше ли предполагаемая вероятность преждевременного воспламенения, чем пороговое значение вероятности. Если вероятность преждевременного воспламенения не выше порогового значения, то на шаге 318 выбирают начальные значения расхода и количества впрыскиваемой жидкости омывателя, чтобы использовать эти значения во время предстоящего уменьшения крутящего момента. Затем программа заканчивает свою работу.

Если вероятность преждевременного воспламенения превышает пороговую вероятность, то на шаге 320 регулируют расход впрыскиваемой жидкости омывателя и/или количество этой жидкости, например, увеличивают от начального расхода и количества для впрыска до конечного расхода и количества, что позволяет уменьшить вероятность преждевременного воспламенения. Например, расход впрыскиваемой жидкости омывателя могут увеличить выше начального расхода для впрыска, уменьшив воздушно-топливное отношение ниже значения лямбда 0,8, чтобы уменьшить вероятность преждевременного воспламенения. Также, поддержание стехиометрического отношения может обеспечить самый низкий риск преждевременного воспламенения, однако эта зависимость может быть нанесена на карту для каждого двигателя. Расход и/или количество впрыскиваемой жидкости могут увеличить в зависимости от разности между вероятностью преждевременного воспламенения и пороговой вероятностью. Например, расход и/или количество впрыскиваемой жидкости могут увеличить на большую величину, если вероятность преждевременного воспламенения превышает пороговую вероятность.

На шаге 322 регулируют расход впрыскиваемой жидкости омывателя на основе предполагаемого воздушно-топливного отношения и обратной связи (относительно дальнейшего возникновения преждевременного воспламенения) от датчика детонации. Воздушно-топливное отношение могут вычислить на основе параметров настройки впрыска топлива и жидкости, а также условий работы двигателя, или воздушно-топливное отношение могут измерить, например, посредством кислородного датчика отработавших газов.

Кроме того, расход могут определить на основе числа преждевременных воспламенений, если во время впрыска происходят преждевременные воспламенения. Кроме того, расход могут определить на основе уровня детонации двигателя после того, как закончена очистка. Если уровень детонации все еще высок после того, как первичная очистка закончена, вероятно, потребуется выполнить процедуру очистки большей продолжительности.

Например, могут определить, находится ли воздушно-топливное отношение ниже порогового воздушно-топливного отношения, где пороговое воздушно-топливное отношение выбирают на основе условий работы двигателя и вероятности преждевременного воспламенения. Если воздушно-топливное отношение превышает пороговое воздушно-топливное отношение, то могут увеличить расход и/или количество впрыскиваемой жидкости омывателя, чтобы уменьшить воздушно-топливное отношение. Если расход и/или количество впрыскиваемой жидкости омывателя не могут больше увеличить, могут выбрать поддержание впрыска жидкости омывателя на уровне предельного значения во время предстоящего уменьшения крутящего момента, и могут обеспечивать оставшуюся долю уменьшения крутящего момента посредством задержки момента зажигания. В качестве альтернативы, если вода доступна для впрыска, могут впрыснуть воду вместо жидкости омывателя, чтобы уменьшить вероятность преждевременного воспламенения. Например, вероятность преждевременного воспламенения могут уменьшить, увеличив расход впрыскиваемой жидкости омывателя в качестве реакции на обнаружение преждевременного воспламенения датчиком детонации. Кроме того, если преждевременное воспламенение происходит после увеличения расхода впрыскиваемой жидкости омывателя, то впрыск жидкости омывателя могут приостановить, и могут использовать запаздывание зажигания, чтобы обеспечить предстоящее уменьшение крутящего момента.

Следовательно, при нахождении в области риска преждевременного воспламенения или когда рассчитанная модель указывает на высокий риск преждевременного воспламенения вследствие повышения температур наконечника свечи зажигания, регулируют впрыск топлива с жидкостью омывателя (метанолом), чтобы поддерживать стехиометрическое отношение смеси. Кроме того, на основе обратной связи обнаружения преждевременного воспламенения, могут осуществить дальнейшее обогащение смеси после приостановки впрыска метанола. В качестве последнего шага для уменьшения вероятности преждевременного воспламенения могут осуществить уменьшение нагрузки (ограничить крутящий момент посредством регулирования впускного дросселя).

В других примерах могут использовать различные варианты управления двигателем, наряду с впрыском воды или жидкости омывателя, чтобы удалить отложения на свече зажигания и в камере сгорания. На основе обратной связи или модели, указывающей на загрязнение свечи зажигания или на отложения в камере сгорания, могут выполнить шаги для удаления отложений с помощью впрыска воды или метанола. Например, контроллер может сначала попытаться сжечь отложения, поддерживая более высокую температуру в камере сгорания. После впрыска воды или метанола уменьшается скорость сгорания, что уменьшает детонацию и стук в двигателе и обеспечивает использование большего опережения зажигания. Как правило, при опережении зажигания (более раннего зажигания в цикле), уменьшается температура отработавших газов и увеличиваются температуры наконечника свечи зажигания. Таким образом, если необходима очистка свечи зажигания и/или камеры сгорания, то, помимо использования воды или метанола, позволяющего двигателю потенциально работать с опережением зажигания относительно типовой границы (ограничения, обусловленного детонацией), можно также использовать работу двигателя с опережением зажигания относительно ОМЗ, чтобы передать больше тепла свече зажигания и обеспечить сжигание отложений на свече зажигания и в камере сгорания. Второй способ, используемый контроллером для сжигания сажи, содержит использование воды или жидкости омывателя в способе очищения от нагара. В этом способе увеличивают расход впрыска воды или жидкости омывателя на основе метанола, чтобы создать пар в камере сгорания и удалить отложения. Как правило, этого можно достигнуть, значительно увеличив частоту вращения двигателя на холостом ходу и введя воду в систему впрыска. В этом случае, если необходима очистка от углерода, вместо использования запаздывания зажигания могут впрыскивать воду или жидкость омывателя со значительно увеличенными расходами во время требования уменьшения крутящего момента. Например, во время переключения передачи, для того чтобы уменьшить крутящий момент, вместо использования запаздывания зажигания могут увеличить расход впрыскиваемой воды или жидкости омывателя, чтобы обеспечить уменьшение крутящего момента, что также приводит к удалению отложений в камере сгорания. Таким образом, можно избежать загрязнения свечи зажигания и удалить отложения в камере сгорания, чтобы увеличить производительность и уменьшить детонацию, что позволяет увеличить экономию топлива.

На фиг. 4 показан пример последовательности 400, иллюстрирующей уменьшение накоплений сажи в камере сгорания с использованием впрыска жидкости омывателя, регулирования моментов зажигания и регулирования частоты вращения двигателя на холостом ходу. Горизонтальная ось (ось X) обозначает время, а вертикальные маркеры t1-t9 указывают на значимые моменты времени в процессе уменьшения накоплений сажи. Первый график сверху показывает изменение положения педали (линия 402) в течение некоторого времени. Второй график (линия 403) показывает изменение выбора передачи в течение некоторого времени. Четыре операции переключения передачи изображены здесь как G1-G4 для последовательного уменьшения передаточного отношения. Третий график (линия 404) показывает изменение момента зажигания в течение некоторого времени. Четвертый график (линия 408) показывает изменение частоты вращения двигателя в течение некоторого времени. Пятый график (линия 410) показывает изменение накопления сажи на свече зажигания в течение некоторого времени. Шестой график (линия 412) показывает изменение расхода при впрыске жидкости омывателя (метанола) через инжектор в течение некоторого времени. Седьмой график (линия 414) показывает изменение расхода топлива в течение некоторого времени. Восьмой график (линия 416) показывает изменение воздушно-топливного отношения отработавших газов в течение некоторого времени.

До момента времени t1 двигатель работает по существу с постоянной частотой вращения, с первой передачей, имеющей первое, наиболее высокое передаточное отношение. Двигатель работает в стехиометрическом режиме, и какое-либо количество метанола не впрыскивают в это время, так как накопление сажи в камере сгорания ниже порога 411. В момент времени t1, в качестве реакции на событие нажатия педали акселератора водителем, поток топлива в двигатель увеличивают, чтобы выполнить требование увеличения крутящего момента. Кроме того, увеличивают частоту вращения двигателя, чтобы поддерживать более высокую скорость автомобиля. Между моментами времени t1 и t2 переключают передачу, с первой передачи на вторую передачу, где вторая передача имеет более низкое передаточное отношение, чем первая передача, что приводит к уменьшению в частоты вращения двигателя. Из-за увеличения выработки крутящего момента двигателя также начинает увеличиваться накопление сажи в камере сгорания. Накопление сажи в камере сгорания предсказывают на основе одного или более из следующего: смоделированная температура наконечника свечи зажигания, температура двигателя, воздушно-топливное отношение отработавших газов, а также число детонаций в двигателе и/или число преждевременных воспламенений. Двигатель может работать по меньшей мере с некоторым запаздыванием зажигания (здесь также называемым резервом зажигания), чтобы уменьшить возможность детонации.

Между моментами времени t1 и t2 накопление сажи превышает пороговое значение накопления, и поэтому требуется очистка камеры сгорания. Контроллер ожидает предстоящее переключение передачи в момент времени t2 (например, на основе данных о маршруте автомобиля). Поэтому очистку свечи зажигания начинают в качестве реакции на увеличение накопления сажи таким образом, чтобы по меньшей мере часть очистки совпала с переключением передачи в момент времени t2. В частности, количество и расход метанола для впрыска увеличивают между моментами времени t1 и t2, в то время как количество бензинового топлива для впрыска соответственно уменьшают (относительно количества, которое было бы впрыснуто, как обозначено штриховой линией), чтобы поддержать сгорание в стехиометрическом режиме. В то же время используют смещение момента зажигания в сторону опережения относительно ОМЗ (как изображено на графике) или в сторону задержки относительно ОМЗ. В то же время впускное отверстие дросселя могут увеличить (не показано на графике), чтобы обеспечить требуемый крутящий момент. В частности, отверстие дросселя могут увеличить, чтобы компенсировать любую потерю крутящего момента в результате использования опережения зажигания и впрыска жидкости.

В момент времени t2 происходит событие отпускания педали акселератора водителем, что приводит к ожидаемому переключению передачи (в изображенном примере, переключение вверх со второй передачи на четвертую передачу, где четвертая передача имеет более высокое передаточное отношение, чем первая или вторая передача). В результате переключения передач уменьшается частота вращения двигателя. Скорость автомобиля остается прежней по меньшей мере некоторое время после переключения передачи. В момент времени t2 накопление сажи все еще выше порогового значения накопления, и поэтому продолжают очистку камеры сгорания в подходящий период времени и одновременно обеспечивают уменьшение по меньшей мере части крутящего момента, требуемого для переключения передачи. В частности, количество впрыскиваемой жидкости омывателя (в том числе метанола) сохраняют на прежнем уровне. Большое количество и расход впрыскиваемой жидкости омывателя позволяет уменьшить крутящий момент двигателя во время переключения передачи и одновременно позволяет уменьшить отложения в камере сгорания в результате образования пара. Остальную долю необходимого уменьшения крутящего момента обеспечивают посредством запаздывания зажигания на меньшую величину. Кроме того, если бы одновременно не использовали впрыск жидкости омывателя, потребовался бы больший угол запаздывания зажигания во время уменьшения крутящего момента (как обозначено штриховой линией 406), что привело бы к большему расходу топлива. Впрыск жидкости омывателя приводит к охлаждению камеры сгорания, что также позволяет увеличить значение опережения зажигания, допустимого, прежде чем зажигание станет ограничено пределом, как обозначено линией граничного предела детонации ГПД (BDL) во время впрыска. Вследствие воспламеняемости метанола (из-за содержания углеводорода), параметры настройки впрыска топлива в двигатель также регулируют во время впрыска жидкости омывателя. В изображенном примере вероятность преждевременного воспламенения для двигателя выше в момент времени t2. Поэтому впрыск топлива регулируют в качестве реакции на впрыск жидкости омывателя, чтобы обеспечить работу двигателя при воздушно-топливном отношении близком к стехиометрическому. Затем впрыск топлива возвращают к значению номинального потока топлива после прекращения впрыска жидкости омывателя.

В момент времени t3 водитель отпускает педаль акселератора, трансмиссию переключают на первую передачу, впрыск топлива уменьшают, и двигатель переходит в режим холостого хода. Поскольку в момент времени t3 происходит уменьшение крутящего момента, в то время как накопление сажи на свече зажигания меньше порогового значения накопления сажи, то жидкость омывателя в это время не впрыскивают. Вместо этого уменьшение крутящего момента во время переключения передачи обеспечивают посредством запаздывания зажигания относительно ОМЗ, угол запаздывания зажигания выбирают на основе значения уменьшения крутящего момента, поскольку это уменьшение требуется во время переключения передачи.

В момент времени t4, в то время, когда двигатель находится в условиях холостого хода, накопление сажи на свече зажигания снова увеличивается выше порогового значения накопления сажи. В качестве реакции на увеличение накопления сажи, между моментами времени t4 и t5, увеличивают частоту вращения двигателя на холостом ходу. Кроме того, увеличивают впрыск жидкости омывателя и используют опережение зажигания относительно ОМЗ для нескольких циклов сгорания. Кроме того, чтобы поддержать более высокую частоту вращения двигателя, впускное отверстие дросселя могут увеличить (не показано на графике). В результате увеличивают температуру наконечника свечи зажигания, чтобы сжечь накопленную сажу. Вследствие эффектов охлаждения от впрыснутого метанола, содержащегося в жидкости омывателя, ГПД могут сместить в сторону опережения, что позволяет использовать опережение зажигания относительно ОМЗ, причем используют большее опережение зажигания, чем это возможно без впрыска жидкости. Здесь, во время очистки, используют опережение зажигания относительно ОМЗ для обеспечения резерва крутящего момента и используют запаздывание зажигания ближе к ОМЗ для устранения нестабильности нагрузки. В изображенном примере вероятность преждевременного воспламенения в двигателе ниже в момент времени t4. Впрыск топлива регулируют на основе увеличения количества впускного воздуха, подаваемого в двигатель, чтобы поддерживать более высокую частоту вращения двигателя на холостом ходу, причем учитывают количество добавленного метанола, чтобы поддержать воздушно-топливное отношение отработавших газов на уровне стехиометрического. Увеличенную частоту вращения двигателя на холостом ходу, впрыск метанола и использование опережения зажигания могут сохранять, пока накопление сажи на свече зажигания не будет уменьшено в достаточной степени.

В момент времени t5 значение накопления сажи на свече зажигания уменьшается ниже порогового значения накопления сажи и, таким образом, частоту вращения двигателя на холостом ходу уменьшают до более низкой частоты вращения на холостом ходу, приостанавливают впрыск жидкости омывателя и возобновляют впрыск топлива с номинальными параметрами настройки. Кроме того, используют запаздывание зажигания относительно ОМЗ, чтобы поддержать некоторый резерв крутящего момента на холостом ходу для устранения нестабильности нагрузки.

В момент времени t6 водитель нажимает педаль акселератора, трансмиссию переключают с первой передачи на вторую передачу и увеличивают частоту вращения двигателя, скорость автомобиля и впрыск топлива. В то время, когда двигатель работает с увеличенной частотой вращения, увеличиваются накопления сажи, постепенно достигающие порогового значения накопления сажи. Очистку свечи зажигания откладывают в ожидании предстоящего переключения передачи.

В момент времени t7 водитель отпускает педаль акселератора, с переключением трансмиссии со второй передачи на четвертую передачу. В качестве реакции на переключение передачи уменьшают частоту вращения двигателя. Степень уменьшения крутящего момента, требуемая в момент времени t7, может совпасть со степенью уменьшения крутящего момента, требуемой в момент времени t3, однако в отличие от момента времени t3, когда накопление сажи меньше, в момент времени t7 накопление сажи выше. Поэтому, если уменьшение крутящего момента в момент времени t3 обеспечивают за счет запаздывания зажигания, то в момент времени t7 то же самое уменьшение крутящего момента обеспечивают посредством впрыска некоторого количества жидкости омывателя во впускной патрубок двигателя, ниже по потоку от дросселя, сохраняя выбор момента зажигания на прежнем уровне. Впрыск жидкости позволяет соответствовать требованию уменьшения крутящего момента при одновременной очистке свечи зажигания. Без впрыска жидкости, значение запаздывания зажигания, требуемое для уменьшения крутящего момента, показано штриховой линией 406. Таким образом, уменьшение потребности в запаздывании зажигания обеспечивает преимущества экономии топлива, с одновременной возможностью очистки свечи зажигания. Впрыск топлива снова регулируют во время впрыска жидкости вследствие более высокой вероятности преждевременного воспламенения, и для того, чтобы обеспечить работу двигателя с воздушно-топливным отношением, близким к стехиометрическому. В частности, вероятность преждевременного воспламенения в момент времени t7 выше, чем вероятность преждевременного воспламенения в момент времени t2, поэтому также выше степень обогащения смеси относительно стехиометрического воздушно-топливного отношения двигателя.

В момент времени t8 водитель нажимает педаль акселератора, переключая трансмиссию с четвертой передачи на первую передачу. Частоту вращения двигателя и расход топлива увеличивают, чтобы обеспечить требование водителя по крутящему моменту. Накопление сажи на свече зажигания ниже порогового накопления сажи, и, таким образом, определяют, что не требуется впрыскивать воду или жидкость омывателя во время уменьшения крутящего момента вследствие переключения передачи.

В момент времени t9 водитель снова отпускает педаль акселератора, переключая трансмиссию с первой передачи на четвертую передачу. Хотя накопление сажи на свече зажигания ниже порогового накопления сажи, могут принять решение уменьшить накопление сажи на свече зажигания в подходящий период времени, то есть, во время предстоящего уменьшения крутящего момента. Например, решение об уменьшении накопления сажи на свече зажигания в подходящий период времени может быть актуальным вплоть до уменьшения крутящего момента. В момент времени t9 уменьшение крутящего момента соответствует переключению трансмиссии с первой передачи на четвертую передачу, и также этому соответствует большое уменьшение крутящего момента. Уменьшение крутящего момента вследствие переключения передачи в момент времени t9 имеет такой же начальный уровень крутящего момента, как и при переключении передачи в момент времени t2. Однако уменьшение крутящего момента в момент времени t9 больше, чем уменьшение крутящего момента в момент времени t2. В момент времени t9 трансмиссию переключают с четвертой передачи на первую передачу, тогда как в момент времени t2 трансмиссию переключают с четвертой передачи на вторую передачу. Соответственно, расход и количество впрыскиваемого метанола (жидкости омывателя) в момент времени t9 больше, чем расход и количество впрыскиваемого метанола в момент времени t2, как показано линией 412. Кроме того, после переключения передачи и соответствующего уменьшения крутящего момента в момент времени t9, накопления сажи могут дополнительно уменьшать, обеспечивая работу двигателя на холостом ходу с увеличенной частотой вращения.

После требования уменьшения крутящего момента в момент времени t9 могут обеспечивать работу двигателя со второй частотой вращения на холостом ходу, где вторая частота вращения на холостом ходу выше, чем первая частота вращения на холостом ходу, и могут сохранять впрыск жидкости на основе воды, чтобы дополнительно уменьшить накопления сажи. Вторую частоту вращения на холостом ходу могут уменьшить до первой частоты вращения на холостом ходу, когда уменьшится количество накопленной сажи.

Например, первое требование уменьшения крутящего момента могут выполнять от начального уровня крутящего момента до более низкого конечного уровня крутящего момента, а второе требование уменьшения крутящего момента могут выполнять от такого же начального уровня крутящего момента до более высокого конечного уровня крутящего момента, то есть, второе требование уменьшения крутящего момента соответствует большему уменьшению крутящего момента, чем первое требование уменьшения крутящего момента. В качестве альтернативы, уменьшение крутящего момента могут выполнять от различных начальных уровней крутящего момента. Если значение накопления сажи на свече зажигания превышает пороговое значение накопления сажи как для первого, так и для второго требования уменьшения крутящего момента, то могут впрыснуть жидкость на основе воды для уменьшения значения накопления сажи на свече зажигания, при поддержании момента зажигания на прежнем уровне. Вследствие большего требуемого уменьшения крутящего момента при первом требовании уменьшения крутящего момента, жидкость на основе воды могут впрыскивать с более высоким расходом во время первого требования уменьшения крутящего момента по сравнению со вторым, меньшим, требованием уменьшения крутящего момента. Аналогичным образом, если значение накопления сажи на свече зажигания меньше порогового значения накопления сажи, искровое зажигание могут задержать для уменьшения крутящего момента двигателя, при отсутствии впрыска жидкости на основе воды. Для первого требования уменьшения крутящего момента, характерного тем, что требуется большее уменьшение крутящего момента, могут использовать больший угол запаздывания зажигания во время уменьшения крутящего момента, в то время как второе требование уменьшения крутящего момента, характеризуется тем, что требуется меньшее уменьшение крутящего момента, и поэтому могут использовать меньший угол запаздывания зажигания во время уменьшения крутящего момента. Больший угол запаздывания зажигания, используемый во время первого, большего, уменьшения крутящего момента, может обеспечить большее уменьшение крутящего момента, а меньший угол запаздывания зажигания, используемый во время второго, меньшего, уменьшения крутящего момента, может обеспечить меньшее уменьшение крутящего момента.

В другом примере первое требование уменьшения крутящего момента могут реализовывать от начального уровня крутящего момента до конечного уровня крутящего момента, меньшего, чем начальный уровень крутящего момента, и второе требование уменьшения крутящего момента могут реализовывать от низкого начального уровня крутящего момента до более низкого конечного уровня крутящего момента, который меньше, чем конечный уровень крутящего момента при первом требовании уменьшения крутящего момента, хотя величина уменьшения крутящего момента для первого и второго требования уменьшения крутящего момента может быть одинаковой. Если значение накопления сажи на свече зажигания превышает пороговое значение накопления сажи, могут впрыснуть жидкость на основе воды с расходом и/или количеством, по существу, одинаковым для первого и второго требования уменьшения крутящего момента, при поддержании момента зажигания на прежнем уровне, чтобы получить одинаковую величину уменьшения крутящего момента. Аналогичным образом, если значение накопления сажи на свече зажигания меньше порогового значения накопления сажи, могут применить запаздывание зажигания с одинаковой величиной, без впрыска жидкости на основе воды во время первого и второго требования уменьшения крутящего момента, с целью уменьшения крутящего момента на величину, по существу, одинаковую как первого, так и для второго требования уменьшения крутящего момента. Таким образом, значение накопления сажи на свече зажигания могут уменьшить посредством впрыска воды или жидкости омывателя в камеру сгорания с одновременным опережением момента зажигания, во время уменьшения крутящего момента.

Технический эффект от использования впрыска воды или жидкости омывателя состоит в том, что свечу зажигания и камеру сгорания можно очистить от нагара, уменьшив загрязнение сажей, снизив возможность загрязненной свечи зажигания вызывать пропуска зажигания и снизив возможность загрязненной камеры сгорания вызывать детонацию и преждевременное воспламенение. Охлаждение камеры сгорания в результате указанного впрыска улучшает границы детонации двигателя и позволяет использовать большее опережение зажигания и/или опережение зажигания для меньшего числа циклов, чтобы эффективно поднять температуру наконечника свечи зажигания с целью сжечь накопления сажи на свече зажигания, а также сохранять больше тепла в цилиндре с целью сжечь отложения в камере сгорания. Выполняя очистку свечи зажигания и камеры сгорания в подходящий период, с использованием впрыска жидкости омывателя во время события уменьшения крутящего момента, можно обеспечить по меньшей мере часть уменьшения крутящего момента за счет впрыснутой жидкости, уменьшая потребность в запаздывании зажигания во время уменьшения крутящего момента. Также, это позволяет повысить экономию топлива в двигателе. Кроме того, увеличивается срок службы свечи зажигания, что улучшает характеристики двигателя.

Например, способ для двигателя содержит шаги, на которых, в качестве реакции на требование уменьшения крутящего момента, полученное, когда предсказанное накопление сажи в двигателе больше порогового значения накопления сажи, впрыскивают жидкость во впускной коллектор и регулируют момент искрового зажигания на основе впрыска жидкости. Предыдущий пример способа может, дополнительно или опционально, отличаться тем, что регулирование момента искрового зажигания на основе впрыска жидкости содержит регулирование на основе одного или более из следующего: количество впрыскиваемой жидкости, расход впрыска жидкости, содержание спирта во впрыскиваемой жидкости. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, количество впрыскиваемой жидкости и расход впрыска жидкости основаны на предсказанном значении накопления сажи в двигателе и требуемом уменьшении крутящего момента, причем расход впрыска жидкости и количество впрыскиваемой жидкости увеличивают при увеличении предсказанного значения накопления сажи в двигателе и требовании большего уменьшения крутящего момента. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, предсказанное значение накопления сажи в двигателе включает в себя предсказанное значение накопления сажи на свече зажигания или предсказанное значение накопления сажи в камере сгорания. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, предсказанное значение накопления сажи в двигателе предсказывают на основе одного или более из следующего: смоделированная температура наконечника свечи зажигания, число пропусков зажигания в двигателе, число преждевременных воспламенений в двигателе, индикация загрязнения свечи зажигания, измеренный ионный ток утечки. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, жидкость представляет собой воду или жидкость омывателя, и причем жидкость омывателя содержит метанол. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых увеличивают частоту вращения двигателя на холостом ходу, причем в это время впрыскивают жидкость, причем указанное увеличение основано на одном или более из следующего: количество впрыскиваемой жидкости, расход впрыска жидкости, содержание спирта во впрыскиваемой жидкости. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, требование уменьшения крутящего момента включает в себя переключение передачи или управление тяговым усилием. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, регулирование момента зажигания включает в себя поддержание момента зажигания. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, регулирование момента зажигания включает в себя опережение момента зажигания. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на требование уменьшения крутящего момента, полученное, когда предсказанное значение накопления сажи в двигателе меньше порогового значения накопления сажи, осуществляют запаздывание момента зажигания.

В другом примере, способ для двигателя содержит шаги, на которых в качестве реакции на первое требование уменьшения крутящего момента от начального уровня крутящего момента, осуществляют запаздывание момента зажигания и, в качестве реакции на второе требование уменьшения крутящего момента от начального уровня крутящего момента, впрыскивают жидкость на основе воды во впускной патрубок двигателя при поддержании момента искрового зажигания, причем величина требуемого уменьшения крутящего момента во время первого требования уменьшения крутящего момента такая же, как и во время второго требования уменьшения крутящего момента. В каких-либо предыдущих примерах способ, дополнительно или опционально, шаги, на которых во время первого требования уменьшения крутящего момента, накопление сажи на свече зажигания меньше и во время второго требования уменьшения крутящего момента накопление сажи на свече зажигания больше, и во время как первого, так и второго требования уменьшения крутящего момента значение накопления сажи на свече зажигания предсказывают на основе смоделированной температуры наконечника свечи зажигания, числа пропусков зажигания в двигателе, числа преждевременных воспламенений в двигателе, индикации загрязнения свечи зажигания и измеренного ионного тока утечки. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, жидкость на основе воды содержит воду или жидкость омывателя, причем жидкость омывателя содержит метанол и причем жидкость впрыскивают во впускной патрубок посредством впрыска ниже по потоку относительно впускного дросселя. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, во время первого требования уменьшения крутящего момента, угол запаздывания момента искрового зажигания основан на величине требуемого уменьшения крутящего момента, угол запаздывания момента искрового зажигания увеличивают при увеличении величины требуемого уменьшения крутящего момента, и причем во время второго требования уменьшения крутящего момента расход впрыска жидкости основан на величине требуемого уменьшения крутящего момента и дополнительно основан на значении накопления сажи, причем расход впрыска жидкости увеличивают при увеличении величины требуемого уменьшения крутящего момента и превышении значением накопления сажи порогового значения накопления сажи. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, пороговое значение накопления сажи основано на числе преждевременных воспламенений в двигателе, причем пороговое значение накопления сажи уменьшают при увеличении числа преждевременных воспламенений. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ дополнительно содержит шаги, на которых после первого требования уменьшения крутящего момента, обеспечивают работу двигателя на холостом ходу с первой частотой вращения и после второго требования уменьшения крутящего момента обеспечивают работу двигателя на холостом ходу со второй частотой вращения, причем вторая частота вращения на холостом ходу больше, чем первая частота вращения на холостом ходу. В другом примере система двигателя содержит двигатель, содержащий цилиндр, первый инжектор для подачи первой жидкости в цилиндр, второй инжектор для подачи второй жидкости выше по потоку относительно цилиндра, трансмиссию, содержащую множество передач, свечу зажигания, датчик детонации и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти для следующего: моделирование накопления сажи на свече зажигания на основе условий работы двигателя и, в качестве реакции на накопление сажи, превышающее пороговое значение накопления сажи, впрыск второй жидкости во время опережения момента искрового зажигания на меньшую величину, если предсказано событие уменьшения крутящего момента, и опережение момента искрового зажигания на большую величину, если не предсказано событие уменьшения крутящего момента. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, контроллер содержит дополнительные инструкции для регулирования впрыска первой жидкости в качестве реакции на впрыск второй жидкости, причем происходит уменьшение впрыска первой жидкости при увеличении впрыска второй жидкости, причем первая жидкость содержит бензин, вторая жидкость содержит метанол, и причем событие уменьшения крутящего момента содержит переключение передачи в трансмиссии. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, контроллер содержит дополнительные инструкции для следующего: после события уменьшения крутящего момента, увеличение частоты вращения двигателя на холостом ходу на меньшую величину во время впрыска второй жидкости, когда предсказано событие уменьшения крутящего момента и увеличение частоты вращения двигателя на холостом ходу на большую величину, во время опережения момента искрового зажигания, когда не предсказано событие уменьшения крутящего момента. В каких-либо или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, контроллер содержит дополнительные инструкции для обнаружения и различения детонации и преждевременного воспламенения на основе показаний датчика детонации и регулирования порогового значения накопления сажи на основе числа преждевременных воспламенений в двигателе.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

1. Способ работы двигателя, содержащий шаги, на которых:

в качестве реакции на требование уменьшения крутящего момента, полученное, когда предсказанное накопление сажи в двигателе больше порогового значения накопления сажи,

впрыскивают жидкость во впускной коллектор или цилиндр; и

регулируют момент искрового зажигания на основе впрыска жидкости,

причем регулирование момента искрового зажигания на основе впрыска жидкости содержит регулирование на основе одного или более из следующего: количество впрыскиваемой жидкости, расход впрыска жидкости, содержание спирта во впрыскиваемой жидкости, требуемое количество тепла, передаваемое свече зажигания, требуемая полная выработка крутящего момента двигателя,

при этом указанная жидкость представляет собой воду или жидкость омывателя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество впрыскиваемой жидкости и расход впрыска жидкости основаны на предсказанном значении накопления сажи в двигателе и требуемом уменьшении крутящего момента, причем расход впрыска жидкости и количество впрыскиваемой жидкости увеличивают до допустимого предела при увеличении предсказанного значения накопления сажи в двигателе и требовании большего уменьшения крутящего момента.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предсказанное значение накопления сажи в двигателе включает в себя предсказанное значение накопления сажи на свече зажигания или предсказанное значение накопления сажи в камере сгорания.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что предсказанное значение накопления сажи на свече зажигания предсказывают на основе одного или более из следующего: смоделированная температура наконечника свечи зажигания, число пропусков зажигания в двигателе, индикация загрязнения свечи зажигания и измеренный ионный ток утечки, и причем предсказанное значение накопления сажи в камере сгорания основано на одном или более из следующего: число преждевременных воспламенений в двигателе, число детонаций в двигателе и содержание спирта во впрыскиваемой жидкости.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно увеличивают частоту вращения двигателя на холостом ходу, причем в это время впрыскивают жидкость, причем указанное увеличение основано на одном или более из следующего: количество впрыскиваемой жидкости, расход впрыска жидкости, содержание спирта во впрыскиваемой жидкости.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что требование уменьшения крутящего момента включает в себя переключение передачи или управление тяговым усилием.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование момента зажигания включает в себя поддержание момента зажигания.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование момента зажигания включает в себя опережение момента зажигания относительно оптимального момента зажигания (ОМЗ) для уменьшения крутящего момента и нагревания свечи зажигания, причем регулирование включает в себя запаздывание момента зажигания относительно ОМЗ только для уменьшения крутящего момента.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно, в качестве реакции на требование уменьшения крутящего момента, полученное, когда предсказанное значение накопления сажи в двигателе меньше порогового значения накопления сажи, осуществляют запаздывание момента зажигания.

10. Способ работы двигателя, содержащий шаги, на которых:

в качестве реакции на первое требование уменьшения крутящего момента от начального уровня крутящего момента, осуществляют запаздывание момента зажигания; и

в качестве реакции на второе требование уменьшения крутящего момента от начального уровня крутящего момента, впрыскивают жидкость на основе воды в двигатель при поддержании момента искрового зажигания, причем величина требуемого уменьшения крутящего момента во время первого требования уменьшения крутящего момента такая же, как и во время второго требования уменьшения крутящего момента.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что во время первого требования уменьшения крутящего момента накопление сажи на свече зажигания меньше, а во время второго требования уменьшения крутящего момента накопление сажи на свече зажигания больше, и причем во время как первого, так и второго требования уменьшения крутящего момента значение накопления сажи на свече зажигания предсказывают на основе каждого из следующего: смоделированная температура наконечника свечи зажигания, число пропусков зажигания в двигателе, число преждевременных воспламенений в двигателе, индикация загрязнения свечи зажигания, измеренный ионный ток утечки.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что жидкость на основе воды содержит воду или жидкость омывателя, причем жидкость омывателя содержит метанол и причем жидкость впрыскивают посредством впрыска во впускной патрубок или впрыска непосредственно в цилиндр.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что во время первого требования уменьшения крутящего момента угол запаздывания момента искрового зажигания основан на величине требуемого уменьшения крутящего момента, причем угол запаздывания момента искрового зажигания увеличивают при увеличении величины требуемого уменьшения крутящего момента и причем во время второго требования уменьшения крутящего момента расход впрыска жидкости основан на величине требуемого уменьшения крутящего момента и дополнительно основан на значении накопления сажи, причем расход впрыска жидкости увеличивают при увеличении величины требуемого уменьшения крутящего момента и превышении значением накопления сажи порогового значения накопления сажи.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что пороговое значение накопления сажи основано на числе преждевременных воспламенений в двигателе, причем пороговое значение накопления сажи уменьшают при увеличении числа преждевременных воспламенений.

15. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дополнительно после первого требования уменьшения крутящего момента обеспечивают работу двигателя на холостом ходу с первой частотой вращения и после второго требования уменьшения крутящего момента обеспечивают работу двигателя на холостом ходу со второй частотой вращения, причем вторая частота вращения на холостом ходу больше, чем первая частота вращения на холостом ходу.

16. Система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий цилиндр;

первый инжектор для подачи первой жидкости в цилиндр, причем указанная первая жидкость содержит бензин;

второй инжектор для подачи второй жидкости выше по потоку относительно цилиндра, причем указанная вторая жидкость содержит воду или жидкость омывателя;

трансмиссию, содержащую множество передач;

свечу зажигания; и

контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти для следующего:

моделирование накопления сажи на свече зажигания на основе условий работы двигателя; и

в качестве реакции на накопление сажи, превышающее пороговое значение накопления сажи,

впрыск второй жидкости во время опережения момента искрового зажигания на меньшую величину, если предсказано событие уменьшения крутящего момента; и

опережение момента искрового зажигания на большую величину, если не предсказано событие уменьшения крутящего момента.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для следующего:

регулирование впрыска первой жидкости в качестве реакции на впрыск второй жидкости, причем происходит уменьшение впрыска первой жидкости при увеличении впрыска второй жидкости, причем событие уменьшения крутящего момента содержит переключение передачи в трансмиссии.

18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для следующего:

после события уменьшения крутящего момента, увеличение частоты вращения двигателя на холостом ходу на меньшую величину во время впрыска второй жидкости, когда предсказано событие уменьшения крутящего момента; и

увеличение частоты вращения двигателя на холостом ходу на большую величину во время опережения момента искрового зажигания, когда не предсказано событие уменьшения крутящего момента.



 

Похожие патенты:

Устройство управления двигателем предназначено для управления двигателем искрового зажигания с непосредственным впрыском топлива в цилиндр. Двигатель снабжен клапаном впрыска топлива, обеспечивающим непосредственный впрыск топлива в цилиндр, и свечой зажигания для искрового зажигания газовой смеси внутри цилиндра.

Изобретение относится к устройству управления для транспортного средства и транспортному средству, оснащенному этим устройством управления. Устройство управления включает в себя электронный блок управления.

Изобретение относится к двигателям транспортных средств, в частности к температурной защите при сдерживании детонации в отдельных цилиндрах. Технический результат заключается в улучшении регулировки температуры выхлопных газов.

Изобретение относится к управлению работой двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является определение образования нагара на свече зажигания, обусловленного накоплением присадок к топливу на них.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. Предложен способ для регулировки искрового зажигания и/или впрыска топлива в цилиндр двигателя на основании позднего сгорания, неполного сгорания или пропуска зажигания в соседнем цилиндре.

Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия снабжается механизмом переменной степени сжатия для изменения степени сжатия двигателя в соответствии с угловым положением вала управления и блоком определения степени сжатия, который определяет фактическую степень сжатия.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. При регулировании подогрева катализатора первичный впрыск выполняется инжектором в такте впуска.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Устройство управления содержит электронный блок управления.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. В способе управления двигателем транспортного средства с гибридным приводом при переключении передачи трансмиссии снижают скорость вращения двигателя посредством того, что подвергают работе один или более цилиндров с установкой момента зажигания, подвергнутой опережению от максимального тормозного момента (MBT).

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам двигателя с датчиком влажности. Представлены способы и системы эксплуатации двигателя с емкостным датчиком влажности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам регулировки впрыска топлива при работе или переходе между режимами в двигателе внутреннего сгорания с переменным рабочим объемом.

Изобретение относится к контролю рабочего состояния устройства рециркуляции выхлопных газов (EGR) в двигателе с принудительным зажиганием, в особенности контроля износа открытия и закрытия клапана управления рециркуляцией выхлопных газов.

Изобретение относится к управлению двигателем внутреннего сгорания, в частности к технологии отсечки топлива в ходе замедления. Технический результат заключается в снижении расхода топлива посредством отсечки топлива за счет управления отсечкой топлива при более низкой скорости транспортного средства, а также подавлении толчков.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам управления двигателем внутреннего сгорания при его запуске. Техническим результатом является повышение надежности запуска двигателя, снабженного декомпрессионным клапаном.

Изобретение относится к устройству управления для транспортного средства и транспортному средству, оснащенному этим устройством управления. Устройство управления включает в себя электронный блок управления.

Изобретение относится к устройству управления для транспортного средства и транспортному средству, оснащенному этим устройством управления. Устройство управления включает в себя электронный блок управления.

Изобретение относится к контроллеру двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в управлении двигателем так, что увеличение величины формирования твердых частиц (PN) при ускорении пресекается, когда температура верхней поверхности поршня является низкой.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ для управления двигателем, питаемым многочисленными видами топлива, в котором поток продувки паров в двигатель из многочисленных устройств накопления паров, каждое присоединено к непосредственному, но равному количеству многочисленных топливных баков, регулируется, чтобы иметь такую же долю от совокупных продуваемых паров, как доля жидкого топлива, подаваемого в двигатель из упомянутого соответственного одного из упомянутых многочисленных топливных баков.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. Предложен способ для регулировки искрового зажигания и/или впрыска топлива в цилиндр двигателя на основании позднего сгорания, неполного сгорания или пропуска зажигания в соседнем цилиндре.

Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия снабжается механизмом переменной степени сжатия для изменения степени сжатия двигателя в соответствии с угловым положением вала управления и блоком определения степени сжатия, который определяет фактическую степень сжатия.

Способ эксплуатации двигателя заключается в том, что выполняют автоматическое отведение воды из дизельной топливной системы в систему рециркуляции выхлопных газов (EGR) в ответ на превышение порогового значения расхода EGR.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности, для улучшения работы свечей зажигания и состояния камеры сгорания посредством впрыска воды. Технический результат заключается в уменьшении загрязнения сажей свечей зажигания и уменьшении вероятности пропуска зажигания. Предложены способы и системы для уменьшения накоплений сажи на свече зажигания и накоплений сажи в камере сгорания за счет управления моментом зажигания свечи зажигания в период впрыска воды или жидкости омывателя. Например, воду или жидкость омывателя впрыскивают во время уменьшения крутящего момента при использовании опережения зажигания таким образом, чтобы обеспечить по меньшей мере частичное уменьшение крутящего момента при своевременном удалении сажи со свечи зажигания и из камеры сгорания. За счет уменьшения накоплений сажи на свече зажигания уменьшают вероятность пропуска зажигания в цилиндре, а за счет очистки камеры сгорания от нагара уменьшают вероятность преждевременного воспламенения. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх