Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к устройствам управления для двигателей внутреннего сгорания. Электронный блок управления двигателя выполняет программу, согласно которой осуществляется: расчет отношения впрыска топлива инжектора, установленного в цилиндре (S100); расчет величины опережения зажигания с использованием первой карты, применяемой, когда инжектор, установленный в цилиндре, имеет соотношение впрыска топлива, равное единице, причем первая карта обеспечивает время зажигания с максимальной величиной опережения (S220); расчет величины опережения зажигания с использованием второй карты, применяемой для соотношения впрыска топлива, равного нулю, причем вторая карта обеспечивает время зажигания с минимальной величиной опережения зажигания (S230); и расчет величины опережения зажигания с использованием третьей карты, применяемой для соотношения впрыска топлива больше чем ноль и меньше чем единица, причем третья карта обеспечивает время зажигания с большей величиной опережения зажигания для большего значения отношения (S240). Техническим результатом является создание устройства управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый и второй механизмы впрыска топлива, которые совместно участвуют во впрыске топлива в цилиндр и во впускной коллектор соответственно, которое способно точно рассчитать момент времени зажигания. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый механизм впрыска топлива (инжектор, установленный в цилиндре), осуществляющий впрыск топлива в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива (инжектор, установленный во впускном коллекторе), осуществляющий впрыск топлива во впускной коллектор или во впускной канал, и относится, в частности, к методике определения момента впрыска с учетом соотношения впрыска топлива между первым и вторым механизмами впрыска топлива.
Уровень техники
Известен двигатель внутреннего сгорания, имеющий инжектор, установленный во впускном коллекторе, через который осуществляется впрыск топлива во впускной коллектор двигателя, и инжектор, установленный в цилиндре, осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя и выполненный с возможностью прекращения впрыска топлива через инжектор впускного коллектора, когда нагрузка двигателя меньше, чем заданное значение нагрузки, а также осуществляющий впрыск топлива через инжектор впускного коллектора, когда нагрузка двигателя больше, чем установленная нагрузка.
В таком двигателе внутреннего сгорания известна конфигурация переключения между сгоранием заряда топливной смеси с послойным распределением и гомогенным сгоранием в соответствии с режимом работы. При сгорании заряда топливной смеси с послойным распределением впрыск топлива осуществляют через инжектор, установленный в цилиндре, во время такта сжатия для локального формирования топливовоздушной смеси с послойным распределением вокруг свечи зажигания для сгорания обедненной топливной смеси. При гомогенном сгорании топливо распыляют в камере сгорания с образованием топливовоздушной смеси для сгорания топлива.
В публикации выложенной заявки на патент Японии №2001-020837 раскрыто устройство управления впрыском топлива для двигателя, который переключается между сгоранием заряда топливной смеси с послойным распределением и гомогенным сгоранием в соответствии с режимом работы и который имеет основной клапан впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания, и вторичный клапан впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива во впускной канал каждого цилиндра. Такое устройство управления впрыском топлива для двигателя характеризуется тем, что соотношение впрыска топлива между основным клапаном впрыска топлива и вторичным клапаном впрыска топлива устанавливается по-разному в зависимости от режима работы двигателя.
В соответствии с этим устройством управления впрыском топлива для двигателя сгорание с послойным распределением топлива выполняют, используя только основной клапан впрыска топлива, который осуществляет непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания, в то время как гомогенное сгорание осуществляется с использованием как основного клапана впрыска топлива, так и вторичного клапана впрыска топлива (или, в некоторых случаях, при использовании только вторичного клапана впрыска топлива). Это позволяет поддерживать производительность основного клапана впрыска топлива на малом уровне даже в случае высокой мощности двигателя. Линейность характеристики длительности впрыска/количества впрыска основного клапана впрыска топлива в области низкой нагрузки, например на холостом ходу, улучшается, что в свою очередь улучшает точность управления количеством впрыскиваемого топлива. В соответствии с этим возможно поддерживать предпочтительное сгорание топливной смеси с послойным ее распределением и, таким образом, улучшить стабильность работы при низкой нагрузке, например на холостом ходу. При гомогенном сгорании одновременно используют как основной, так и вторичный клапаны впрыска топлива, в результате чего одновременно используется преимущество непосредственного впрыска топлива и преимущество впрыска во впускной канал. Благодаря этому также может поддерживаться предпочтительное гомогенное сгорание.
В устройстве управления впрыском топлива для двигателя, раскрытом в публикации выложенной заявки на патент Японии №2001-020837, сгорание с послойным распределением топливной смеси и гомогенное сгорание используют в соответствии с ситуацией, что усложняет управление зажиганием, управление впрыском и управление дроссельной заслонкой и требует применения программы управления, соответствующей используемым способам сгорания. В частности, после переключения между режимами сгорания такое управление требует значительных изменений, что затрудняет реализацию желательного управления (ухудшает эффективность использования топлива, характеристики, связанные с чистотой выхлопа) в переходном режиме. Кроме того, в области послойного сгорания топливной смеси, которое осуществляется при сгорании определенной смеси, трехкомпонентный катализатор не работает, и в этом случае требуется использовать катализатор обедненных NOx, что приводит к повышенным затратам.
Учитывая приведенное выше, также был разработан двигатель, в котором не используется послойное сгорание заряда топливной смеси и, таким образом, не требуется управление для переключения между послойным сгоранием заряда топливной смеси и гомогенным сгоранием, а также не требуется использование дорогостоящего катализатора обедненных NOx.
При управлении двигателем, в котором требуется обеспечить воспламенение топлива, когда охладитель имеет низкую температуру, вводят опережение зажигания для коррекции. Это связано с тем, что, когда охладитель имеет низкую температуру (хуже обеспечивается распыление), скорость сгорания ниже, и, таким образом, двигатель в меньшей степени подвержен детонации. Опережение зажигания может обеспечить увеличенный период времени между зажиганием и выхлопом, и несмотря на низкую скорость сгорания топливовоздушная смесь может сгорать в достаточной степени.
Однако в диапазоне, в котором инжекторы, установленные в цилиндре и во входном коллекторе соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива, инжектор, установленный в цилиндре, осуществляет впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания и внутренняя температура в камере сгорания может быть эффективно существенно понижена, в то время как инжектор во впускном коллекторе выполняет впрыск топлива во впускной коллектор, в результате чего внутренняя температура в камере сгорания снижается менее эффективно. Топливо, впрыскиваемое через инжектор, установленный в цилиндре, снижает внутреннюю температуру камеры сгорания до определенной степени, в то время как при использовании инжектора во впускном коллекторе это происходит в другой степени. Если разность температур в камере сгорания изменяется, изменяются характеристики, направленные на предотвращение детонации, при этом при снижении температуры внутри камеры сгорания улучшаются характеристики, направленные на устранение детонации. Если характеристики, направленные на снижение детонации, изменяются, то изменяется оптимальный момент зажигания. При этом, используя только температуру охладителя для расчета величины опережения зажигания, невозможно получить точное значение времени зажигания (или точную величину опережения зажигания). Следует отметить, что в упомянутой выше публикации №2001-020837 раскрыто то, что управление каждым инжектором осуществляют для обеспечения соотношения впрыска топлива, соответствующего режиму работы, представляющему интерес, и момент зажигания устанавливают соответствующим образом, при этом в упомянутой публикации не предложено решение описанной выше проблемы.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание устройства управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый и второй механизмы впрыска топлива, которые соответственно совместно участвуют во впрыске топлива в цилиндр и во впускной коллектор соответственно, которое способно точно рассчитать момент времени зажигания.
Согласно одному объекту настоящего изобретения создано устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый механизм впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива во впускной коллектор. Устройство управления включает в себя контроллер, управляющий первым и вторым механизмами впрыска топлива, которые соответственно совместно участвуют во впрыске топлива в соотношении, рассчитанном на основе условий, требуемых для двигателя внутреннего сгорания, при этом соотношение включает в себя прекращение впрыска топлива одним из механизмов впрыска топлива; и контроллер времени зажигания, управляющий устройством зажигания для изменения времени зажигания. При этом контроллер времени зажигания управляет устройством зажигания на основе эталонного времени зажигания двигателя внутреннего сгорания, определенного по этому соотношению.
В соответствии с настоящим изобретением для диапазона, в котором работает первый механизм впрыска топлива (например, инжектор в цилиндре) и второй механизм впрыска топлива (например, инжектор во впускном коллекторе) соответственно, совместно участвующие во впрыске топлива, топливо, впрыскиваемое через инжектор, установленный в цилиндре, понижает внутреннюю температуру в камере сгорания. Если внутренняя температура в камере сгорания будет понижена, улучшаются характеристики, направленные на предотвращение детонации, и время зажигания можно выставить с опережением. В отличие от этого впрыск топлива через инжектор, установленный во впускном коллекторе, понижает внутреннюю температуру в камере сгорания в меньшей степени, чем при использовании инжектора, установленного в цилиндре. Таким образом, в двигателе внутреннего сгорания, имеющем два механизма впрыска топлива, которые соответственно совместно участвуют во впрыске топлива и в разной степени понижают внутреннюю температуру камеры сгорания соответственно, обеспечивается возможность точной установки времени зажигания. В результате устройство управления, которое может точно рассчитывать момент времени зажигания, может быть использовано для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый и второй механизмы впрыска топлива соответственно, совместно участвующие во впрыске топлива в цилиндр и во впускной коллектор соответственно, которые выполнены в виде двух типов механизма впрыска топлива, которые по-разному осуществляют впрыск топлива.
Согласно другому объекту настоящего изобретения создано устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый механизм впрыска топлива, который осуществляет впрыск топлива в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, который осуществляет впрыск топлива во впускной коллектор. Устройство управления включает в себя контроллер, управляющий первым и вторым механизмами впрыска топлива для соответствующего распределения степени совместного участия во впрыске топлива в соотношении, рассчитанном на основе условия, требуемого для двигателя внутреннего сгорания, причем данное соотношение включает в себя прекращение впрыска топлива одним из механизмов впрыска топлива; накопитель, в котором сохраняются значения эталонного времени зажигания; и контроллер времени зажигания, использующий эталонное время зажигания для управления устройством зажигания. В накопителе сохраняются значения эталонного времени зажигания, рассчитанные на основе указанного соотношения.
В соответствии с настоящим изобретением в накопителе сохраняется эталонное время зажигания, позволяющее выставить время зажигания с большим опережением, когда впрыск большей пропорции топлива осуществляется через инжектор, установленный в цилиндре, позволяющий в большей степени снизить внутреннюю температуру камеры сгорания (включая впрыск топлива только через инжектор, установленный в цилиндре), чем когда впрыск большей пропорции топлива осуществляется через инжектор во впускном коллекторе, который в меньшей степени понижает внутреннюю температуру камеры сгорания (включая впрыск топлива только через инжектор во впускном коллекторе). Таким образом, в двигателе внутреннего сгорания, имеющем два механизма впрыска топлива, которые соответственно совместно участвуют во впрыске топлива и в различной степени уменьшают внутреннюю температуру камеры сгорания соответственно, можно обеспечить точную установку времени зажигания. В результате можно создать устройство управления, которое рассчитывает точный момент времени зажигания, для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый и второй механизмы впрыска топлива соответственно, совместно участвующие во впрыске топлива, для впрыска топлива в цилиндр и во впускной коллектор соответственно, которые выполнены с использованием двух типов механизма впрыска топлива, которые по-разному осуществляют впрыск топлива.
Предпочтительно эталонное время зажигания, предварительно рассчитанное на основе данного соотношения, сохраняется в накопителе в форме карты.
В соответствии с настоящим изобретением значения эталонного времени зажигания могут быть определены по значениям, сохраненным в виде карты, на основе соотношения впрыска топлива через инжектор в цилиндре и инжектор во впускном коллекторе.
Также предпочтительно в накопителе сохранены эталонные значения времени зажигания, разделенные на первую карту, применяемую, когда впрыск топлива осуществляет только первый механизм впрыска топлива, вторую карту, применяемую, когда впрыск топлива осуществляет только второй механизм впрыска топлива, и третью карту, используемую, когда впрыск топлива осуществляют первый и второй механизмы впрыска топлива.
В соответствии с настоящим изобретением инжектор, установленный в цилиндре, соответствующий одному примеру первого механизма впрыска топлива, и инжектор, установленный во впускном коллекторе, соответствующий одному примеру второго механизма впрыска топлива, которые в разной степени уменьшают температуру в камере сгорания соответственно, когда они выполняют впрыск топлива соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива, и эталонное время зажигания сохранено в карте, разделенной на первую карту, применяемую, когда впрыск топлива выполняет только инжектор, установленный в цилиндре, вторую карту, применяемую, когда впрыск топлива выполняет только инжектор, установленный во впускном коллекторе, и третью карту применяемую, когда впрыск топлива выполняют инжектор, установленный в цилиндре, и инжектор, установленный во впускном коллекторе. Карта может быть выбрана в соответствии с соотношением впрыска топлива между инжектором, установленным в цилиндре, и инжектором во впускном коллекторе, для определения сохраненного эталонного времени зажигания.
Также предпочтительно первая карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное с опережением зажигания.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения первая карта применяется, когда впрыск топлива выполняет только первый механизм впрыска топлива (например, инжектор, установленный в цилиндре), при этом топливо, впрыскиваемое через него, в большой степени понижает температуру в камере сгорания, и улучшается характеристика подавления детонации. В соответствии с этим эталонное время зажигания может быть установлено с большим опережением.
Также предпочтительно вторая карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное с задержкой зажигания.
В соответствии с настоящим изобретением вторая карта применяется, когда впрыск топлива выполняет только первый механизм впрыска топлива (например, инжектор, установленный во впускном коллекторе), причем когда топливо впрыскивается через него, температура в камере сгорания уменьшает в меньшей степени и характеристика подавления детонации не улучшается. В соответствии с этим эталонное время зажигания установлено с меньшим опережением.
Также предпочтительно третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается опережение зажигания, когда доля первого механизма впрыска топлива увеличена.
В соответствии с настоящим изобретением, когда первый механизм впрыска топлива (например, инжектор, установленный в цилиндре), который может в большой степени понижать внутреннюю температуру камеры сгорания при впрыске через него топлива, имеет большее соотношение впрыска топлива, характеристика подавления детонации может быть лучше, чем когда второй механизм впрыска топлива (например, инжектор, установленный во впускном коллекторе), который в меньшей степени понижает внутреннюю температуру камеры сгорания в результате впрыска топлива через него, имеет большее соотношение впрыска топлива. При этом эталонное время зажигания может быть установлено с опережением. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания, имеющий два механизма впрыска топлива, которые соответственно совместно участвуют во впрыске топлива и формируют топливовоздушные смеси, имеющие разные состояния соответственно при впрыске топлива через них, позволяет обеспечить точную установку времени зажигания.
Также предпочтительно третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается задержка зажигания, когда увеличивается соотношение второго механизма впрыска топлива.
В соответствии с настоящим изобретением, когда второй механизм впрыска топлива (например, инжектор, установленный во впускном коллекторе), который в меньшей степени уменьшает температуру в камере сгорания при впрыске топлива через него, имеет большую долю впрыска топлива, характеристика подавления детонации улучшается в меньшей степени, чем когда первый механизм впрыска топлива (например, инжектор, установленный в цилиндре), который может в большей степени понизить температуру в камере сгорания при впрыске топлива через него, имеет большую долю впрыска топлива. В соответствии с этим, эталонное время зажигания установлено с большей задержкой. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания, имеющий два механизма впрыска топлива, которые соответственно совместно участвуют во впрыске топлива и образуют топливовоздушную смесь, имеющую разные состояния соответственно при впрыске топлива через них, позволяет обеспечить точную установку времени зажигания.
Также предпочтительно первый механизм впрыска топлива представляет собой инжектор, установленный в цилиндре, а второй механизм впрыска топлива представляет собой инжектор, установленный во впускном коллекторе.
В соответствии с настоящим изобретением может быть создано устройство управления, которое позволяет рассчитывать точную величину опережения зажигания для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый и второй механизмы впрыска топлива, выполненные в форме инжектора, установленного в цилиндре, и инжектора, установленного во впускном коллекторе соответственно отдельно друг от друга, и которые совместно выполняют впрыск топлива, когда впрыскиваемое топливо разделяется между ними, в холодном состоянии и в переходный период от холодного состояния к горячему состоянию.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схема устройства системы двигателя, управляемого с помощью устройства управления в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг.2 - блок-схема (1) последовательности операций программы, выполняемой электронным блоком управления (ЭБУ) двигателя;
Фиг.3 - пример карты для разделенного впрыска;
Фиг.4 - иллюстрация изменения режима работы двигателя;
Фиг.5 - блок-схема (2) последовательности операций программы, выполняемой электронным блоком управления двигателя;
Фиг.6 - диаграмма (1), представляющая карту отношения непосредственного впрыска (НВ) для горячего состояния двигателя, в котором соответственно применяется настоящее устройство управления;
Фиг.7 - схема (1), представляющая карту отношения НВ для холодного состояния двигателя, в котором соответственно применяется настоящее устройство управления;
Фиг.8 - схема (2), представляющая карту отношения НВ для горячего состояния двигателя, в котором соответственно применяется настоящее устройство управления; и
Фиг.9 - схема (2), представляющая карту отношения НВ для холодного состояния двигателя, в котором соответственно применяется настоящее устройство управления.
Наилучшие варианты осуществления изобретения
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах идентичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. При этом они также имеют идентичное название и функцию.
Следует отметить, что дальнейшее описание представлено в отношении времени зажигания в холодном состоянии, хотя затем делается ссылка и на другое состояние, отличное от холодного состояния (поскольку внутренняя температура в камере сгорания уменьшается, улучшается детонационная характеристика и обеспечивается соответствующее опережение времени зажигания).
Следует отметить, что хотя следующее описание представлено исключительно в отношении опережения зажигания в холодном состоянии, настоящее изобретение не ограничивается таким опережением. Настоящее изобретение также включает в себя первоначальный ввод опережения зажигания с последующей задержкой зажигания и ввод задержки зажигания относительно эталонного времени зажигания. Кроме того, может быть установлена обратная взаимозависимость между меньшей степенью опережения зажигания для большей доли топлива, впрыскиваемого через инжектор, установленный в цилиндре, и значительно большей степенью опережения зажигания при большем соотношении топлива, впрыскиваемого через инжектор, установленный во впускном коллекторе. Например, если характеристика инжектора 100, установленного в цилиндре, работающего в качестве отдельного инжектора, и характеристика инжектора 120, установленного во впускном коллекторе, работающего в качестве отдельного инжектора, способствует меньшей степени распыления топлива, впрыскиваемого через инжектор 100, установленный в цилиндре, чем при впрыске топлива через инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, при одной и той же температуре охладителя двигателя THW может быть уставлено обратное соотношение опережения зажигания в зависимости от соотношения впрыска топлива, как описано выше.
На Фиг.1 схематично представлена схема системы двигателя, управляемой с помощью электронного блока управления (ЭБУ) двигателя, в котором воплощено устройство управления двигателем внутреннего сгорания в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. На Фиг.1 представлен рядный 4-цилиндровый бензиновый двигатель, хотя применение настоящего изобретения не ограничено таким двигателем.
Как показано на Фиг.1, двигатель 10 включает в себя четыре цилиндра 112, каждый из которых соединен через соответствующий впускной коллектор 20 с общим сглаживающим ресивером 30. Сглаживающий ресивер 30 соединен через впускной канал 40 с воздушным фильтром 50. Измеритель 42 потока воздуха установлен во впускном канале 40, и дроссельная заслонка 70, привод которой осуществляется от электродвигателя 60, также размещена во впускном канале 40. Степенью открывания дроссельной заслонки 70 управляют на основе выходного сигнала электронного блока 300 управления двигателя независимо от педали 100 акселератора. Каждый цилиндр 112 соединен с общим выпускным коллектором 80, который соединен с трехкомпонентным каталитическим преобразователем 90.
В каждом цилиндре 112 установлен инжектор 110, который осуществляет впрыск топлива в цилиндр, и инжектор 120 во впускном коллекторе, который осуществляет впрыск топлива во впускной канал и/или во впускной коллектор. Инжекторами 110 и 120 управляют на основе выходных сигналов электронного блока 300 управления двигателя. Кроме того, инжектор 110, установленный в каждом цилиндре, соединен с общей трубкой 130 подачи топлива. Трубка 130 подачи топлива соединена с топливным 150 насосом высокого давления с приводом от двигателя через обратный клапан 140, который обеспечивает поток в направлении к трубке 130 подачи топлива. В настоящем варианте выполнения поясняется двигатель внутреннего сгорания, имеющий два выполненных отдельно инжектора, хотя настоящее изобретение не ограничивается таким двигателем внутреннего сгорания. Например, двигатель внутреннего сгорания может иметь один инжектор, который осуществляет как впрыск в цилиндр, так и впрыск во впускной коллектор.
Как показано на Фиг.1, выходная сторона топливного насоса 150 высокого давления соединена через электромагнитный перепускной клапан 152 с входной стороной топливного насоса 150 высокого давления. Когда электромагнитный перепускной клапан 152 открыт в малой степени, количество топлива, подаваемого от топливного насоса 150 высокого давления в трубку 130 подачи топлива, увеличивается. Когда электромагнитный перепускной клапан 152 полностью открыт, подача топлива от насоса 150 топлива высокого давления в трубку 130 подачи топлива прекращается. Электромагнитным перепускным клапаном 152 управляют на основе выходного сигнала электронного блока 300 управления двигателя.
Каждый инжектор 120 во впускном коллекторе соединен с общей трубкой 160 подачи топлива на стороне низкого давления. Трубка 160 подачи топлива и топливный насос 150 высокого давления соединены через общий регулятор 170 давления топлива с насосом 180 топлива низкого давления с приводом от электродвигателя. Кроме того, топливный насос 180 низкого давления соединен через топливный фильтр 190 с топливным баком 200. Регулятор 170 давления топлива установлен так, что он возвращает часть топлива, выходящего из топливного насоса 180 низкого давления, обратно в топливный бак 200, когда давление топлива, выходящего из топливного насоса 180 низкого давления, выше, чем заданное давление топлива. Это предотвращает превышение давления топлива, подаваемого в инжектор 120 впускного коллектора, и давления топлива, подаваемого в топливный насос 150 высокого давления, заданного давления топлива.
Электронный блок 300 управления двигателя выполнен в виде цифрового компьютера и включает в себя ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 320, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 330, ЦПУ (центральное процессорное устройство) 340, входной порт 350 и выходной порт 360, которые соединены друг с другом через двунаправленную шину 310.
Измеритель 42 потока воздуха генерирует выходное напряжение, которое пропорционально количеству всасываемого воздуха, и это выходное напряжение поступает через А/Ц (аналогово-цифровой) преобразователь 370 во входной порт 350. Датчик 380 температуры охладителя установлен на двигателе 10 и генерирует выходное напряжение, пропорциональное температуре охладителя двигателя, которое поступает через А/Ц преобразователь 390 во входной порт 350.
Датчик 400 давления топлива установлен в трубке 130 подачи топлива и генерирует выходное напряжение, пропорциональное давлению топлива в трубке 130 подачи топлива, которое передают через А/Ц преобразователь 410 во входной порт 350. Датчик 420 соотношения воздух-топливо установлен в выпускном коллекторе 80, который установлен перед трехкомпонентным каталитическим преобразователем 90. Датчик 420 соотношения воздух-топливо генерирует выходное напряжение, пропорциональное концентрации кислорода в выхлопных газах, которое передают через А/Ц преобразователь 430 во входной порт 350.
Датчик 420 соотношения воздух-топливо системы двигателя в соответствии с настоящим двигателем представляет собой датчик соотношения воздух-топливо полного диапазона (линейный датчик соотношения воздух-топливо), который генерирует выходное напряжение, пропорциональное соотношению воздух-топливо для топливовоздушной смеси, сгораемой в двигателе 10. В качестве датчика 420 соотношения воздух-топливо можно использовать датчик Oz, который детектирует в режиме включено/выключено, является ли воздушно-топливная смесь, сжигаемая в двигателе 10, обогащенной или обедненной относительно теоретического соотношения воздух-топливо.
Педаль 100 акселератора соединена с датчиком 440 положения педали акселератора, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное степени нажатия на педаль 100 акселератора, и которое передают через А/Ц преобразователь 450 во входной порт 350. Кроме того, датчик 460 скорости двигателя, генерирующий выходные импульсы, представляющие скорость двигателя, соединен с входным портом 350. В ПЗУ 320 электронного блока 300 управления двигателя заранее сохранены в форме карт значения количества впрыскиваемого топлива, которые установлены в соответствии с режимами работы, основанными на коэффициенте нагрузки двигателя и скорости двигателя, полученными с помощью описанного выше датчика 440 положения педали акселератора и датчика 460 скорости двигателя, и на основе значения коррекции для них, установленного по температуре охладителя двигателя.
Как показано на блок-схеме последовательности операций, представленной на Фиг.2, электронный блок 300 управления двигателя согласно Фиг.1 выполняет программу, имеющую структуру, обеспечивающую такое управление, как описано ниже.
На этапе S100 электронный блок 300 управления двигателя использует карту, как показано на Фиг.3, для расчета соотношения впрыска инжектора 110, установленного в цилиндре. Ниже это соотношение называется "отношением r НВ", где 0≤r≤1. Карта, используемая для расчета соотношения, будет описана далее.
На этапе S100 электронный блок 300 управления двигателя определяет, равно ли отношение r НВ 1, 0 или больше 0 и меньше 1. Если отношение r НВ равно 1 (r=1,0 на этапе S110), обработка переходит на этап S120. Если отношение r НВ равно 0 (r=0 на этапе S110), обработка переходит на этапе S130. Если отношение г НВ больше чем 0 и меньше чем 1 (0<r<1 на этапе S110), обработка переходит на этап S140.
На этапе 3120 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает величину опережения зажигания в холодном состоянии, которая соответствует опережению зажигания с коррекцией в холодном состоянии, когда впрыск топлива осуществляется только через инжектор 110, установленный в цилиндре. Это осуществляется, например, путем использования функции f(1) для расчета величины опережения зажигания в холодном состоянии = f(1)(THW). Следует отметить, что "THW" представляет собой температуру охладителя двигателя 10, детектируемую с помощью датчика 380 температуры охладителя.
На этапе S130 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает величину опережения зажигания в холодном состоянии, которая соответствует опережению зажигания с коррекцией для холодного состояния, когда впрыск топлива осуществляется только через инжектор 120 во впускном коллекторе. Это выполняется, например, путем использования функции f(2), по которой рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии = f(2)(THW).
На этапе S140 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает величину опережения зажигания в холодном состоянии, соответствующую величине опережения зажигания с коррекцией для холодного состояния, когда впрыск топлива осуществляется одновременно с участием инжекторов 110 и 120, установленных в цилиндре и во впускном коллекторе соответственно, при впрыске топлива. Это осуществляется, например, путем использования функции f(3) для расчета величины опережения зажигания в холодном состоянии = f(3)(THW, r). Следует отметить, что "r" представляет отношение НВ.
На этапе S150 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает момент зажигания, например, используя функцию g для расчета момента зажигания = g (величина опережения зажигания в холодном состоянии).
Теперь рассмотрим Фиг.3 для описания соотношения впрыска топлива (0 ≤ отношение r HB≤1) для инжектора 110, установленного в цилиндре при скорости NE двигателя и коэффициенте KL загрузки двигателя 10, используемых в качестве параметров.
При малой скорости двигателя и при большой нагрузке топливо, впрыскиваемое через инжектор 110, установленный в цилиндре, недостаточно смешивается с воздухом и в камере сгорания проявляется тенденция неоднородности топливовоздушной смеси, что, таким образом, приводит к нестабильному сгоранию. В соответствии с этим для этого диапазона, отношение r НВ уменьшают для увеличения соотношения впрыска (1-r), выполняемого через инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, для достаточного перемешивания топливовоздушной смеси, прежде чем она поступит в камеру сгорания.
В диапазоне высокой скорости и низкой нагрузки топливовоздушная смесь, впрыскиваемая через инжектор 110, установленный в цилиндре, очень быстро гомогенизируется. В соответствии с этим отношение r НВ увеличивают. Топливо, впрыскиваемое через инжектор 110, установленный в цилиндре, испаряется в камере сгорания, на что затрачивается латентное тепло испарения (тепло поглощается из камеры сгорания). В соответствии с этим на стороне сжатия температура топливовоздушной смеси понижается, что обеспечивает улучшенную характеристику подавления детонации. Кроме того, поскольку температура в камере сгорания понижается, обеспечивается улучшенная эффективность всасывания и можно ожидать увеличения выходной мощности. Кроме того, конец инжектора 110, установленного в цилиндре, может быть открыт внутрь камеры сгорания, охлаждаемой топливом, в результате чего предотвращается прилипание отложений на его отверстии впрыска.
Основываясь на описанной выше конфигурации, блок-схема последовательности операций двигателя 10 в соответствии с настоящим вариантом выполнения работает, как описано ниже. Следует отметить, что в следующем описании выражение "если температура двигателя охладителя изменяется" и другое аналогичное выражение обозначают период перехода от холодного состояния в горячее состояние.
Отношение НВ не изменяется, и температура охладителя двигателя изменяется
Когда двигатель 10 запускают, температура охладителя повышается. Более конкретно, как показано на Фиг.4, температура охладителя повышается от температуры ТН(1), которая соответствует точке А, до температуры ТН(2), которая соответствует точке В. Когда рассчитывают отношение НВ (S100) и определяют, что отношение г НВ не изменилось (например, r=0,7), принимают решение, что его значение больше 0 и меньше 1 (0<r<1,0 на этапе S110) и соответственно используют функцию f(3) для расчета величины опережения зажигания в холодном состоянии f(3) (THW, r) (S140).
На Фиг.4 для точки А в соответствии с f(3)(TH(1), r), в которой r=0,7, рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии как опережение зажигания для коррекции (1). При величине опережения зажигания в холодном состоянии, установленной как опережение зажигания для коррекции (1), двигатель 10 работает и температура THW повышается от ТН(1) до ТН(2), достигая точки В. В точке В в соответствии с f(3) (TH(2), r), в которой r=0,7, рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии как опережение зажигания для коррекции (2). Другими словами, величина опережения зажигания для коррекции уменьшается от величины опережения для коррекции (1) до величины опережения зажигания для коррекции (2) путем изменения степени опережения зажигания для коррекции, которая обеспечивается с опережением зажигания для коррекции (1) минус опережение зажигания для коррекции (2).
Отношение НВ изменяется без изменения температуры охладителя двигателя
При запуске двигателя 10 температура охладителя может не изменяться в зависимости от условий окружающей среды транспортного средства (в частности, температуры). В таком случае режим работы двигателя 10 изменяется и отношение r НВ уменьшается от 0,7, например, на Фиг.4, в то время как поддерживается температура ТН(1), соответствующая точке А, при этом достигается точка С, в которой разрешено отношение r НВ, меньшее, чем 0,7 (или, может быть, наоборот). Отношение НВ рассчитывают (S100), если будет определено, что отношение r НВ изменилось (например, от 0,7 до 0,5), определяют, что отношение r НВ все еще больше 0 и меньше 1 (0<r<1,0 на этапе S110), и используют функцию f(3) для расчета величины опережения зажигания в холодном состоянии f(3) (THW, r) (S140).
На Фиг.4 для точки А в соответствии с f(3) (TH(1), r), в которой r=0,7, рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии. В таком режиме двигатель 10 работает и, хотя температура THW поддерживается на значении ТН(1), отношение r НВ уменьшается, достигая точки С. Для точки С в соответствии с f(3) (TH(1), r), в которой r=0,5, рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии. Более конкретно опережение зажигания вводят как изменение величины опережения зажигания для коррекции. Это означает, что вводят большую величину опережения зажигания, поскольку температура в канале ниже, чем внутренняя температура в цилиндре и с помощью инжектора 120, установленного во впускном коллекторе 120, трудно обеспечить распыление впрыскиваемого топлива.
Отношение НВ изменяется, и температура охладителя двигателя изменяется
Когда двигатель 10 запускают, температура охладителя и отношение r НВ могут изменяться одновременно. В таком случае на Фиг.4 точка А, соответствующая температуре ТН(1) и отношению r НВ = 0,7, переходит в точку D, которая соответствует температуре ТН (2), которая выше, чем ТН(1), и отношению r НВ, которое меньше, чем 0,7. Отношение НВ рассчитывают (S100), и если будет определено, что отношение r НВ не изменилось (например, от 0,7 до 0,5), все еще принимают решение, что отношение r НВ больше чем 0 и меньше,чем 1 (0<r<1,0 на этапе S110), и функцию f(3) используют для расчета величины опережения зажигания в холодном состоянии f(3) (THW, r) (S140).
На Фиг.4 для точки А в соответствии с функцией f(3)(TH(l), r), в которой r=0,7, рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии. В таких условиях двигатель 10 работает, и, пока температура THW изменяется от ТН(1) до ТН(2) отношение НВ также уменьшается, достигая точки D. Для точки D в соответствии с f(3)(TH(2), r), в которой r=0,5, рассчитывают величину опережения зажигания в холодном состоянии. Более конкретно время зажигания изменяется путем изменения величины опережения зажигания для коррекции. Это означает, что, когда отношение НВ не равно ни 0, ни 1, величину опережения зажигания в холодном состоянии рассчитывают по функции температуры охладителя и отношения НВ r и изменение величины опережения зажигания для коррекции также зависит от температуры охладителя и отношения НВ r соответственно.
Таким образом, в холодном состоянии и в период перехода от холодного состояния в горячее состояние, когда инжектор, установленный в цилиндре, и инжектор, установленный во впускном коллекторе соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива, не только температуру THW охладителя двигателя, но также отношение r НВ используют для расчета величины опережения зажигания в холодном состоянии. Если температуры внутри цилиндра и в канале отличаются друг от друга и, таким образом, обеспечивается разная степень распыления топлива, может быть получено точное опережение впрыска для удовлетворительного сгорания топлива.
Карта эталонного времени зажигания в зависимости от соотношения впрыска топлива, которое не ограничивается холодным состоянием
Ниже описан вариант выполнения, который не ограничивается состоянием с низкой температурой или холодным состоянием двигателя 10. В настоящем варианте выполнения инжектор 110, установленный в цилиндре, имеет соотношение впрыска топлива или отношение г НВ, разделенное по трем значениям, то есть r=0, r=1 и 0<r<1, и эталонное время зажигания соответственно заранее сохранено в электронном блоке 300 управления двигателя в ПЗУ 320, ПЗУ 340 или т.п.
Топливо, впрыскиваемое через инжектор, установленный в цилиндре 110, и через инжектор, установленный во впускном коллекторе 120, уменьшает температуру камеры сгорания в существенно разной степени соответственно. Более конкретно, первый, который осуществляет впрыск непосредственно в камеру сгорания, и последний, который осуществляет впрыск во впускной коллектор, после чего топливо поступает в камеру сгорания, уменьшают температуру камеры сгорания в разной степени. Более конкретно, последний уменьшает температуру в камере сгорания в меньшей степени, в то время как первый, который осуществляет впрыск непосредственно в камеру сгорания, уменьшает температуру в камере сгорания в большей степени. Когда камера сгорания имеет низкую температуру, можно улучшить характеристики защиты от детонации и можно установить время зажигания с опережением.
Первая карта установлена как карта, применяемая для отношения НВ r=1 (то есть когда только инжектор 110, установленный в цилиндре, выполняет впрыск топлива) для эталонного времени зажигания, которое разрешает использовать время зажигания с максимальным опережением. Топливо, впрыскиваемое через инжектор 110, установленный в цилиндре, в максимальной степени понижает температуру в камере сгорания, что позволяет в максимальной степени улучшить характеристику подавления детонации. Время зажигания может быть установлено с опережением, и двигатель 10 может удовлетворительно проявлять свою характеристику (характеристики).
Вторая карта установлена как карта, применяемая для отношения НВ r=0 (то есть когда только инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, осуществляет впрыск топлива) для эталонного времени зажигания, которое позволяет ввести максимальную задержку времени зажигания. Топливо, впрыскиваемое через инжектор 120 во впускном коллекторе, в меньшей степени понижает температуру в камере сгорания. При таком понижении температуры в камере сгорания вряд ли можно ожидать улучшения характеристики подавления детонации. В соответствии с этим время зажигания задерживают для исключения детонации в двигателе.
Третья карта установлена как карта, применяемая при отношении r НВ, большем, чем 0 и меньшем, чем 1 (то есть когда инжектор 110, установленный в цилиндре и инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива) для эталонного времени зажигания, которое обеспечивает время опережения зажигания для больших отношений НВ. При увеличении отношения НВ r инжектор, установленный в цилиндре 110, осуществляет впрыск большего количества топлива и температура в камере сгорания соответственно снижается в большей степени. При этом можно улучшить характеристику подавления детонации и время зажигания можно установить с опережением.
Электронный блок 300 управления двигателя имеет три карты такого эталонного времени зажигания и в соответствии с долей инжектора 110, установленного в цилиндре, который участвует во впрыске топлива, или отношением r НВ выбирает одну из карт для переключения карты эталонного времени зажигания. В соответствии с выбранной картой электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает эталонное время зажигания. В частности, третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, изменяемое по отношению r НВ. В соответствии с этим не только карта, но и функция, интерполирующая промежуточный участок, установленный в карте, также могут быть заранее рассчитаны и сохранены и могут использоваться для обеспечения интерполяции.
Как показано на блок-схеме последовательности операции, представленной на Фиг.5, электронный блок 300 управления двигателя по Фиг.1 выполняет программу, имеющую структуру, направленную на управление, как описано ниже. Следует отметить, на блок-схеме последовательности операции, представленной на Фиг.5, этапы, идентичные представленным в блок-схеме последовательности операции, показанной на Фиг.2, обозначены идентично.
На этапе S220 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает в соответствии с первой картой, которая соответствует отношению r НВ = 1, величину опережения зажигания с учетом характеристики подавления детонации.
На этапе S230 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает в соответствии со второй картой, которая соответствует отношению r НВ = 0, величину опережения зажигания с учетом характеристики подавления детонации.
На этапе S240 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает в соответствии с третьей картой, которая соответствует 0<отношение r НВ<1, величину опережения зажигания с учетом характеристики подавления детонации. Более конкретно, например, функцию F(3) используют для расчета величины опережения зажигания = F(3) (r) с учетом характеристики подавления детонации, в которой r представляет отношение НВ.
На этапе S250 электронный блок 300 управления двигателя рассчитывает момент зажигания. Более конкретно, например, функцию G используют для расчета времени зажигания = G (величина опережения зажигания с учетом характеристики подавления детонации).
Таким образом, не только в холодном состоянии три карты (отношение r НВ =1, 0 или больше, чем 0, или меньше, чем 1) можно выбрать в соответствии с отношением r НВ, и выбранную карту можно использовать для расчета эталонного времени зажигания. Это позволяет рассчитать соответствующее эталонное время зажигания, которое соответствует отношению r НВ. Таким образом, оптимальное эталонное время зажигания можно установить в соответствии с отношением r НВ и можно исключить недостатки, связанные с чрезмерной задержкой и опережением зажигания.
Двигатель (1), использующий устройство управления
Двигатель (1), в котором можно использовать устройство управления в соответствии с настоящим вариантом выполнения, будет описан ниже.
Далее со ссылкой на Фиг.6 и 7 будут описаны карты, каждая из которых представляет соотношение впрыска топлива между инжектором 110, установленным в цилиндре, и инжектором 120, установленным во впускном коллекторе, идентифицированное, как информация, связанная с режимом работы двигателя 10. Здесь соотношение впрыска топлива между двумя инжекторами также будет выражено как соотношение количества топлива, впрыскиваемого из инжектора 110, установленного в цилиндре, к общему количеству впрыскиваемого топлива, которое обозначается, как "соотношение впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре" или "НВ (непосредственный впрыск) отношение (r)". Карты сохранены в ПЗУ 320 электронного блока 300 управления двигателя. На Фиг.6 показана карта для горячего состояния двигателя 10, а на Фиг.7 показана карта для холодного состояния двигателя 10.
В картах, показанных на Фиг.6 и 7, на горизонтальной оси представлена скорость двигателя для двигателя 10 и на вертикальной оси представлен коэффициент нагрузки, при этом соотношение впрыска топлива для инжектора 110, установленного в цилиндре, или отношение r НВ выражено как процентное соотношение.
Как показано на Фиг.6 и 7, отношение r НВ установлено для каждой области работы, которая определяется по скорости двигателя и коэффициенту нагрузки двигателя 10. "Отношение r НВ = 100%" представляет область, в которой впрыск топлива осуществляется с использованием только инжектора 110, установленного в цилиндре, и "отношение r НВ =0%" представляет область, в которой впрыск топлива осуществляют с использованием только инжектора 120, установленного во впускном коллекторе. "Отношение r НВ ≠0%", "отношение r НВ ≠100%" и "0%<отношение r НВ<100%" каждое представляет область, в которой впрыск топлива осуществляют с использованием одновременно инжектора 110, установленного в цилиндре, и инжектора 120, установленного во впускном коллекторе. Обычно инжектор 110, установленный в цилиндре, способствует увеличению выходной мощности, в то время как инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, способствует однородности топливовоздушной смеси. Эти два вида инжекторов, имеющие разные характеристики, соответствующим образом выбирают в зависимости от скорости двигателя и коэффициента нагрузки двигателя 10 таким образом, чтобы только однородное сгорание осуществлялось в нормальном режиме работы двигателя 10 (другие режимы работы, кроме нормального режима работы, например, режим разогрева катализатора на холостом ходу).
Кроме того, как показано на Фиг.6 и 7, соотношение впрыска топлива между инжектором 110, установленным в цилиндре, и инжектором 120, установленным во впускном коллекторе, определено как отношение r НВ индивидуально в картах для горячего состояния и для холодного состояния двигателя. Карты составлены так, что они обозначают разные области управления инжектором 110, установленным в цилиндре, и инжектором 120, установленным во впускном коллекторе, и изменения температуры двигателя 10. Когда детектируемая температура двигателя 10 равна или превышает заданное пороговое значение температуры, выбирают карту для горячего состояния, показанную на Фиг.6; в противном случае выбирают карту для холодного состояния, показанную на Фиг.7. Инжектором 110, установленным в цилиндре, и/или инжектором 120 во впускном коллекторе управляют на основе выбранной карты, а также в соответствии со скоростью двигателя и коэффициентом нагрузки двигателя 10.
Скорость двигателя и коэффициент нагрузки двигателя 10, установленные на Фиг.6 и 1, будут описаны ниже. На Фиг.6 значение NE(1) установлено равным от 2500 оборотов в минуту до 2700 оборотов в минуту, KL(1) установлено равным от 30% до 50%, и KL(2) установлено равным от 60% до 90%. На Фиг.7 значение NE(3) установлено равным от 2900 оборотов в минуту до 3100 оборотов в минуту. То есть NE(1)<NE(3). NE(2) на Фиг.6, а также KL(3) и KL(4) на Фиг.7 также установлены соответствующим образом.
При сравнении Фиг.6 и Фиг.7 можно видеть, что NE(3) карты для холодного состояния, показанной на Фиг.7, больше, чем NE(1) карты для горячего состояния, показанной на Фиг.6. Это показывает, что, поскольку температура двигателя 10 ниже, область управления инжектором 120 во впускном коллекторе расширена, так что она включает область более высокой скорости двигателя. То есть маловероятно, что, когда двигатель 10 холодный, накапливаются отложения в отверстии впрыска инжектора, установленного в цилиндре 110 (даже если не осуществляется впрыск топлива через инжектор 110, установленный в цилиндре). Таким образом, область, в которой требуется осуществлять впрыск топлива, используя инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, может быть расширена для улучшения, таким образом, однородности распыления.
При сравнении Фиг.6 и Фиг.7 можно видеть, что условие "отношение r НВ =100%" справедливо в области, где скорость двигателя 10 равна или превышает NE(1), на карте для горячего состояния, и области, где скорость двигателя равна NE(3) или выше на карте, для холодного состояния. Кроме того, условие "отношение r НВ = 100%" справедливо в области, где коэффициент нагрузки равен KL(2) или больше, на карте для горячего состояния, и в области, где коэффициент нагрузки равен KL(4) или больше, для карты холодного состояния. Это означает, что впрыск топлива осуществляют, используя только инжектор 110, установленный в цилиндре, в области, где скорость двигателя находится на заданном высоком уровне, и при этом впрыск топлива осуществляют, используя только инжектор 110, установленный в цилиндре, в области, где нагрузка двигателя находится на заданном высоком уровне, поскольку для области высокой скорости и области низкой скорости двигателя 10 скорость и нагрузка являются высокими, и производится засасывание большого количества воздуха, и может использоваться отдельно инжектор 110, установленный в цилиндре для впрыска топлива и обеспечения однородной топливовоздушной смеси. В этом случае топливо, впрыскиваемое через инжектор 110, установленный в цилиндре, распыляется в камере сгорания с учетом латентного тепла, требуемого для испарения (с поглощением тепла из камеры сгорания). В соответствии с этим температура топливовоздушной смеси снижается на стороне сжатия, и, таким образом, улучшается характеристика предотвращения детонации. Кроме того, когда температура в камере сгорания понижается, эффективность всасывания улучшается, что позволяет повысить выходную мощность.
На карте, представленной для горячего состояния на Фиг.6, впрыск топлива также осуществляют, используя только инжектор 110, установленный в цилиндре, когда коэффициент нагрузки равен KL(1) или меньше. Это показывает, что инжектор 110, установленный в цилиндре, отдельно используется в заданной области низкой нагрузки, когда температура двигателя 10 является высокой. Когда двигатель 10 находится в горячем состоянии, отложения, вероятно, накапливаются в отверстии впрыска инжектора 110, установленного в цилиндре. Однако когда впрыск топлива осуществляют, используя инжектор 110, установленный в цилиндре, температура отверстия впрыска может быть понижена, что предотвращает накопление отложений. Кроме того, закупорка инжектора 110, установленного в цилиндре, может быть предотвращена при обеспечении минимального впрыска топлива через него. Таким образом, в соответствующей области используется только инжектор 110, установленный в цилиндре.
При сравнении Фиг.6 и Фиг.7 можно видеть область "отношения НВ r = 0%" только на карте для холодного состояния, показанного на Фиг.7. Здесь представлено, что впрыск топлива осуществляется с использованием только инжектора 120 впускного коллектора в заданной области низкой нагрузки (KL(3) или меньше), когда температура двигателя 10 является низкой. Когда двигатель 10 холодный, его нагрузка низкая и величина всасываемого воздуха невелика, плохо осуществляется распыление топлива. В такой области трудно обеспечить благоприятные условия сгорания при использовании впрыска топлива через инжектор 110, установленный в цилиндре. Кроме того, в частности, в области малой нагрузки и низкой скорости большая выходная мощность, получаемая при использовании инжектора 110, установленного в цилиндре, является ненужной. В соответствии с этим впрыск топлива осуществляется с использованием только инжектора 120, установленного во впускном коллекторе, вместо использования инжектора 110, установленного в цилиндре, в соответствующей области.
Далее, работой в других режимах, кроме нормального режима работы, то есть в режиме разогрева катализатора на холостом ходу двигателя 10 (ненормальный режим работы), инжектора 110, установленного в цилиндре, управляют так, чтобы осуществлять сгорание заряда топливной смеси с послойным распределением. Благодаря сгоранию заряда топливной смеси с послойным распределением во время операции разогрева катализатора ускоряется прогрев катализатора и, таким образом, улучшается выхлоп продуктов сгорания.
Двигатель (2), использующий устройство управления
Двигатель (2), использующий устройство управления в соответствии с настоящим изобретением, будет описан ниже. В последующем описании двигателя (2) описание, которое соответствует двигателю (1), не будет повторяться.
На Фиг.8 и 9 представлены карты, каждая из которых обозначает соотношения впрыска топлива между инжектором 110, установленным в цилиндре, и инжектором 120, установленным во впускном коллекторе, обозначенные как информация, связанная с режимом работы двигателя 10. Карты сохранены в ПЗУ 320 электронного блока 300 управления двигателя. На Фиг.8 показана карта для горячего состояния двигателя 10, а на Фиг.9 показана карта для холодного состояния двигателя 10.
При сравнении Фиг.8 и Фиг.9 можно видеть, что эти чертежи отличаются от Фиг.6 и 7 следующим: условие "отношение r НВ =100%" справедливо в области, где скорость двигателя 10 равна или превышает NE(1), на карте для горячего состояния, и в области, где скорость двигателя равна NE(3) или выше, для карты для холодного состояния. Кроме того, за исключением области малой скорости условие "отношение r НВ = 100%" справедливо в области, где коэффициент нагрузки равен KL(2) или больше, для карты для горячего состояния, и в области, где коэффициент нагрузки равен KL(4) или больше, для карты для холодного состояния. Это означает, что впрыск топлива осуществляется с использованием только инжектора 110, установленного в цилиндре, в области, где скорость двигателя имеет заданный высокий уровень, и впрыск топлива часто осуществляется с использованием только инжектора 110, установленного в цилиндре, в области, где нагрузка двигателя находится на заданном высоком уровне. Однако в области низкой скорости и в области высокой нагрузки смешивание топливовоздушной смеси, образуемой с использованием топлива, впрыскиваемого инжектором 110, установленным в цилиндре, осуществляется плохо, и такая неоднородная топливовоздушная смесь в камере сгорания может привести к нестабильному сгоранию. В соответствии с этим соотношение впрыска топлива инжектором 110, установленным в цилиндре, увеличивается по мере увеличения скорости двигателя, когда возникновение такой проблемы маловероятно, в то время как соотношение впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре, уменьшается по мере увеличения нагрузки двигателя, и в этом случае такая проблема, вероятно, возникает. Такие изменения соотношения впрыска топлива инжектором 110, установленным в цилиндре, или отношения НВ r показаны перекрещивающимися стрелками на Фиг.8 и 9. Таким образом, изменение выходного крутящего момента двигателя, которое связано с нестабильным сгоранием, может быть предотвращено. Следует отметить, что эти меры приблизительно эквивалентны мерам, направленным на снижение отношения впрыска топлива инжектором 110, установленным в цилиндре, в состоянии, когда режим работы двигателя перемещается в сторону заданной области с низкой скоростью, или увеличение отношения впрыска топлива через инжектор 110, установленный в цилиндре, когда режим двигателя перемещается в направлении заданной области с малой нагрузкой. Кроме того, за исключением соответствующей области (обозначенной перекрещивающимися стрелками на Фиг.8 и 9) в области, в которой впрыск топлива осуществляется с использованием только инжектора 110, установленного в цилиндре (на стороне с высокой скоростью и на стороне с малой нагрузкой), однородная топливовоздушная смесь легко получается, даже когда впрыск топлива осуществляется с использованием только инжектора 110, установленного в цилиндре. В этом случае топливо, впрыскиваемое через инжектор 110, установленный в цилиндре, распыляется в камере сгорания с учетом латентного тепла, требуемого на испарение (поглощение тепла из камеры сгорания). В соответствии с этим температура топливовоздушной смеси понижается на стороне сжатия и, таким образом, улучшаются характеристики подавления детонации. Кроме того, при снижении температуры в камере сгорания улучшается эффективность всасывания, в результате чего повышается выходная мощность.
В двигателе 10, описанном со ссылкой на Фиг.6-9, однородное сгорание обеспечивается путем установки времени впрыска топлива, выполняемого инжектором 110, установленным в цилиндре, во время такта впуска, в то время как сгорание заряда топливной смеси с послойным распределением обеспечивается путем установки впрыска во время такта сжатия. То есть когда время впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре, установлено во время такта сжатия, обогащенная топливовоздушная смесь может быть локализована вокруг свечи зажигания, что позволяет обеспечить воспламенение обедненной топливовоздушной смеси в целом в камере сгорания для реализации сгорания с послойным распределением заряда топливной смеси. Даже если момент впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре, будет установлен во время такта впуска, сгорание заряда топливной смеси с послойным распределением может быть реализовано, если будет возможно расположить обогащенную топливовоздушную смесь локально вокруг свечи зажигания.
Используемый здесь термин "сгорание заряда топливовоздушной смеси с послойным распределением" включает в себя как сгорание заряда топливной смеси с послойным распределением, так и сгорание заряда топливной смеси с частичным использованием режима заряда топлива с послойным распределением. При сгорании с использованием частичного использования заряда с послойным распределением инжектор 120 во впускном коллекторе выполняет впрыск топлива во время такта впуска для генерирования обедненной и однородной воздушной смеси во всей камере сгорания, и затем инжектор 110, установленный в цилиндре, осуществляет впрыск топлива во время такта сжатия для получения обогащенной топливовоздушной смеси вокруг свечи зажигания для улучшения состояния сгорания. Такое сгорание с частичным использованием заряда с послойным распределением топлива является предпочтительным в режиме разогрева катализатора по следующим причинам. В режиме разогрева катализатора необходимо вводить значительную задержку момента зажигания и поддерживать благоприятное состояние сгорания (в режиме холостого хода) с тем, чтобы обеспечить подачу высокотемпературных газов сгорания в катализатор. Затем необходимо подавать определенное количество топлива. Если для удовлетворения этих требований используется сгорание заряда топлива с послойным распределением, то количество топлива будет недостаточным. При однородном сгорании величина задержки для поддержания благоприятного сгорания будет невелика по сравнению со случаем сгорания послойного заряда топлива. По этим причинам указанное выше сгорание с частичным использованием послойного заряда топлива предпочтительно используется в режиме разогрева катализатора, хотя можно использовать либо сгорание с послойным зарядом топлива, либо сгорание с частичным использованием послойного заряда топлива.
Кроме того, в двигателе, описанном со ссылкой на Фиг.6-9, предпочтительно инжектором 110, установленным в цилиндре, управляют так, что момент впрыска осуществляется во время такта сжатия, по следующей причине, хотя в двигателе 10, описанном выше, время впрыска инжектора 110, установленного в цилиндре, установлено во время такта впуска в основной области, соответствующей практически всей области (в данном случае, основная область обозначает другую область, кроме области, в которой производится сгорание с частичным использованием послойного распределения заряда, обеспечивая впрыск топлива через инжектор 120, установленный во впускном коллекторе, во время такта впуска и обеспечивая впрыск топлива через инжектор 110, установленный в цилиндре, во время такта сжатия, что осуществляется только в режиме разогрева катализатора). Однако время впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре, может быть установлено временно во время такта сжатия для стабилизации сгорания по следующим причинам.
Когда время впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре, установлено во время такта сжатия, топливовоздушная смесь охлаждается впрыскиваемым топливом, в то время как температура в цилиндре является относительно высокой. Это улучшает эффект охлаждения и, следовательно, характеристику предотвращения детонации. Кроме того, когда время впрыска топлива инжектора 110, установленного в цилиндре, установлено во время такта сжатия, время от впрыска топлива до момента зажигания будет коротким, что обеспечивает сильное проникновение впрыскиваемого топлива, что, таким образом, повышает скорость сгорания. Улучшение характеристик предотвращения детонации и повышение скорости сгорания позволяют исключить вариацию сгорания, и таким образом, улучшается стабильность сгорания.
Следует отметить, что в описанной выше блок-схеме последовательности операций, выполняемых на этапах S150 и S250, каждый раз, когда эта блок-схема выполняется, эталонное время зажигания можно рассчитать по режиму работы двигателя 10, а функцию g, корректирующую эталонное время зажигания на величину опережения зажигания в холодном состоянии, можно использовать для расчета времени зажигания.
Кроме того, независимо от температуры двигателя 10 (то есть либо в горячем состоянии, или в холодном состоянии), когда режим холостого хода отключен (то есть переключатель холостого хода выключен и нажата педаль акселератора), можно использовать карту для горячего состояния, представленную на Фиг.6 или 8 (независимо от того, является ли состояние холодным или горячим, инжектор 110, установленный в цилиндре, используется для режима низкой нагрузки).
Следует понимать, что описанные здесь варианты выполнения являются иллюстративными, а не ограничивающими объем настоящего изобретения. При этом объем настоящего изобретение определен только лишь формулой изобретения, а не описанием изобретения, и предполагается возможность включения любых модификаций, изменений и эквивалентов в пределах объема, определенного формулой изобретения.
1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый механизм впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива во впускной коллектор, содержащее:
контроллер, управляющий первым и вторым механизмами впрыска топлива, которые, соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива в соотношении, рассчитанном на основе условий, требуемых для двигателя внутреннего сгорания, причем указанное соотношение включает в себя прекращение впрыска топлива одним из механизмов впрыска топлива; и
контроллер времени зажигания, управляющий устройством зажигания для изменения времени зажигания на основе эталонного времени зажигания двигателя внутреннего сгорания, определенного по указанному соотношению.
2. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первый механизм впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, осуществляющий впрыск топлива во впускной коллектор, содержащее:
контроллер, управляющий первым и вторым механизмами впрыска топлива, которые, соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива в соотношении, рассчитанном на основе условий, требуемых для двигателя внутреннего сгорания, причем указанное соотношение включает в себя прекращение впрыска топлива одним из механизмов впрыска топлива;
накопитель, в котором сохраняются значения эталонного времени зажигания; и
контроллер времени зажигания, использующий эталонное время зажигания для управления устройством зажигания, причем в накопителе сохраняется эталонное время зажигания, рассчитанное на основе указанного соотношения.
3. Устройство по п.2, в котором накопитель сохраняет в форме карты эталонное время зажигания, заранее рассчитанное на основе указанного соотношения.
4. Устройство по п.3, в котором накопитель сохраняет эталонное время зажигания, разделенное на первую карту, когда только первый механизм впрыска топлива осуществляет впрыск топлива, вторую карту, применяемую, когда только второй механизм впрыска топлива осуществляет впрыск топлива, и третью карту, применяемую, когда первый и второй механизмы впрыска топлива осуществляют впрыск топлива.
5. Устройство по п.4, в котором первая карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается опережение зажигания.
6. Устройство по п.4, в котором вторая карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается задержка зажигания.
7. Устройство по п.4, в котором третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается опережение зажигания, когда доля первого механизма впрыска топлива увеличивается в указанном соотношении.
8. Устройство по п.4, в котором третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается задержка зажигания, когда увеличивается доля второго механизма впрыска в указанном соотношении.
9. Устройство по любому из пп.1-8, в котором первый механизм впрыска топлива представляет собой инжектор, установленный в цилиндре, а второй механизм впрыска топлива представляет собой инжектор, установленный во впускном коллекторе.
10. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первое средство впрыска топлива, осуществляющее впрыск топлива в цилиндр, и второе средство впрыска топлива, осуществляющее впрыск топлива во впускной коллектор, содержащее:
средство управления, управляющее первым и вторым средствами впрыска топлива, которые, соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива в соотношении, рассчитанном на основе условий, требуемых для двигателя внутреннего сгорания, причем указанное соотношение включает в себя прекращение впрыска топлива одним из средств впрыска топлива; и средство управления временем зажигания, управляющее устройством зажигания для изменения времени зажигания на основе эталонного времени зажигания двигателя внутреннего сгорания, определенного по указанному соотношению.
11. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего первое средство впрыска топлива, осуществляющее впрыск топлива в цилиндр, и второе средство впрыска топлива, осуществляющее впрыск топлива во впускной коллектор, содержащее:
средство управления, управляющее первым и вторым средствами впрыска топлива, которые, соответственно, совместно участвуют во впрыске топлива в соотношении, рассчитанном на основе условий, требуемых для двигателя внутреннего сгорания, причем указанное соотношение включает в себя прекращение впрыска топлива одним из средств впрыска топлива;
средство накопителя, в котором сохраняются значения эталонного времени зажигания; и
средство управления временем зажигания, использующее эталонное время зажигания для управления устройством зажигания, причем средство накопителя включает в себя средство сохранения эталонного времени зажигания, рассчитанного на основе указанного соотношения.
12. Устройство по п.11, в котором средство накопителя включает в себя средство сохранения в форме карты эталонного времени зажигания, заранее рассчитанного на основе указанного соотношения.
13. Устройство по п.12, в котором средство накопителя включает в себя средство сохранения эталонного времени зажигания, разделенное на первую карту, применяемую, когда только первое средство впрыска топлива осуществляет впрыск топлива, вторую карту, применяемую, когда только второе средство впрыска топлива осуществляет впрыск топлива, и третью карту, применяемую, когда первое и второе средства впрыска топлива осуществляют впрыск топлива.
14. Устройство по п.13, в котором первая карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное для обеспечения опережения зажигания.
15. Устройство по п.13, в котором вторая карта обеспечивает указанное эталонное время зажигания, установленное для обеспечения задержки зажигания.
16. Устройство по п.13, в котором третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное для обеспечения опережения зажигания, когда доля первого средства впрыска топлива увеличивается в указанном соотношении.
17. Устройство по п.13, в котором третья карта обеспечивает эталонное время зажигания, установленное так, что обеспечивается задержка зажигания, когда доля второго средства впрыска топлива увеличивается в указанном соотношении.
18. Устройство по любому из пп.10-17, в котором первое средство впрыска топлива представляет собой инжектор, установленный в цилиндре, а второе средство впрыска топлива представляет собой инжектор, установленный во впускном коллекторе.
