Способ управления и устройство управления двигателем внутреннего сгорания с прямым впрыском
Изобретение относится к управлению двигателем внутреннего сгорания с прямым (непосредственным) впрыском топлива. Задача способа управления двигателем внутреннего сгорания (1) с прямым впрыском, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр (2), заключается в том, чтобы снижать увеличение твердых частиц, вызываемое посредством прилипания топлива к дальнему концу клапана впрыска топлива. Способ управления охлаждает топливо до того, как температура топлива, когда топливо проходит через отверстие (5А) для впрыска на клапане впрыска топлива, достигнет температуры, при которой объем топлива, прилипающего к дальнему концу клапана впрыска топлива, увеличивается. Технический результат – снижение увеличения количества твердых частиц в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском. 2 н.п. ф-лы, 21 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к управлению двигателем внутреннего сгорания с прямым (непосредственным) впрыском, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр.
Уровень техники
[0002] JPH9-256926A раскрывает технологию, которая охлаждает клапан впрыска топлива с использованием охлаждающей жидкости при температуре ниже, чем охлаждающая жидкость двигателя, в качестве управления двигателем внутреннего сгорания с прямым впрыском. Эта технология активно охлаждает топливо, чтобы предотвращать явление, вызываемое посредством роста температуры клапана впрыска топлива, такое как неисправность при приведении в действие и варьирование объема впрыска в клапане впрыска топлива, для стабильного впрыска топлива.
Сущность изобретения
[0003] В наше время, с точки зрения проблемы защиты окружающей среды, нормативные требования по выпускаемому газу являются строгими. Количество микрочастиц, содержащихся в выпускаемом газе (твердых частиц: в дальнейшем называемых "PM"), так называемое число частиц (PN), также подчиняется нормативным требованиям. С учетом этого, проводятся различные исследования и разработки для того, чтобы понижать PN. Авторы изобретения выявили посредством исследований, что повышение температуры топлива, когда топливо проходит через отверстие для впрыска в клапане впрыска топлива, увеличивает объем жидкого топлива, прилипающего к периферийной области отверстия для впрыска, и сгорание этого жидкого топлива увеличивает PN.
[0004] Литература направлена только на стабилизацию впрыска топлива и вообще не упоминает снижение увеличения PN. Очевидно, что температура топлива, при которой объем жидкого топлива, прилипающего к периферийной области вышеописанного отверстия для впрыска, увеличивается, ниже температуры, при которой возникает неисправность, такая как неисправность при приведении в действие клапана впрыска топлива.
[0005] Таким образом, технология, раскрытая в литературе, возможно, не позволяет снижать увеличение PN.
[0006] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы снижать увеличение PN в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском.
[0007] Согласно аспекту этого изобретения, предусмотрен способ управления двигателем внутреннего сгорания с прямым впрыском, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр. Способ управления охлаждает топливо до того, как температура топлива, когда топливо проходит через отверстие для впрыска на клапане впрыска топлива, достигнет температуры, при которой объем прилипающего топлива к дальнему концу клапана впрыска топлива увеличивается.
Краткое описание чертежей
[0008] Фиг. 1 является схемой принципиальной конфигурации каналов для охлаждающей жидкости согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 2 является принципиальной схемой каналов для охлаждающей жидкости на фиг. 1.
Фиг. 3 является видом в поперечном сечении одного цилиндра в двигателе внутреннего сгорания.
Фиг. 4 является укрупненным видом дальнего концевого фрагмента инжектора.
Фиг. 5 является чертежом для того, чтобы описывать механизм увеличения PN.
Фиг. 6 является чертежом перехода рабочих состояний двигателя для двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управляющую процедуру для того, чтобы снижать увеличение PN.
Фиг. 8 является картой температуры на дальнем конце инжектора.
Фиг. 9 является таблицей коэффициентов коррекции на основе температуры общей топливной магистрали.
Фиг. 10 является таблицей коэффициентов коррекции на основе температуры охлаждающей воды.
Фиг. 11 является временной диаграммой, когда выполняется управление по первому варианту осуществления.
Фиг. 12 является временной диаграммой, иллюстрирующей переход PN.
Фиг. 13 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между коэффициентом разжижения масла и температурой охлаждающей жидкости в блоке цилиндров.
Фиг. 14 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между температурами блока цилиндров и головки блока цилиндров и объемом выпускаемого HC.
Фиг. 15 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между рабочими характеристиками, требуемыми для двигателя внутреннего сгорания, и температурами охлаждающей жидкости в блоке цилиндров.
Фиг. 16 является таблицей для преобразования температуры охлаждающей жидкости в блоке цилиндров в температуру стенки блока цилиндров.
Фиг. 17 является чертежом для того, чтобы описывать взаимосвязь между приведением в действие масляной форсунки и PN.
Фиг. 18 является чертежом для того, чтобы описывать величину выступа клапана впрыска топлива.
Фиг. 19 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между величиной выступа и PN.
Фиг. 20 является схемой принципиальной конфигурации каналов для охлаждающей жидкости согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 21 является схемой конфигурации общей топливной магистрали согласно второму варианту осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
[0009] Далее описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
[0010] Первый вариант осуществления
Фиг. 1 является схемой принципиальной конфигурации каналов для охлаждающей жидкости согласно первому варианту осуществления. Фиг. 2 является чертежом, иллюстрирующим каналы для охлаждающей жидкости на фиг. 1 посредством принципиальной схемы. Фиг. 3 является видом в поперечном сечении одного цилиндра. Следует отметить, что фиг. 2 и фиг. 3 опускают устройство впрыска топлива, описанное ниже.
[0011] Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя так называемое устройство впрыска топлива с общей топливной магистралью, которое впрыскивает топливо, накопленное в общей топливной магистрали 4, в состоянии высокого давления из инжекторов 5. Контроллер 100 выполняет различные виды управления инжекторами 5, к примеру, таймингом впрыска топлива и объемом впрыска топлива. Контроллер 100 управляет таймингом зажигания свечи 9 зажигания в дополнение к вышеописанным видам управления.
[0012] Инжектор 5 является частью двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском в цилиндры, который непосредственно впрыскивает бензин в качестве топлива вовнутрь цилиндра, чтобы обеспечивать сгорание воздушно-топливной смеси посредством искрового зажигания посредством свечи 21 зажигания.
[0013] Канал для охлаждающей жидкости двигателя 1 внутреннего сгорания состоит из каналов WB на стороне блока, которые располагаются на блоке 2 цилиндров вдоль ряда цилиндров, и каналов WH на стороне головки, которые располагаются на головке 3 блока цилиндров вдоль ряда цилиндров. Каналы WB на стороне блока и каналы WH на стороне головки являются независимыми друг от друга.
[0014] Как проиллюстрировано на фиг. 3, каналы WB на стороне блока состоят из канала WBin на стороне притока воздуха и канала WBex на стороне отвода воздуха. Канал WBin на стороне притока воздуха и канал WBex на стороне отвода воздуха объединяются в нисходящем потоке в направлении протекания охлаждающей жидкости и становятся выпускным каналом W2 блока. Выпускной канал W2 блока соединяется со вторым регулирующим клапаном 8 проточного канала (многопоточным регулирующим клапаном: MCV).
[0015] Как проиллюстрировано на фиг. 3, канал WH на стороне головки состоит из канала WHin на стороне притока воздуха, который располагается между впускным портом 22 и боковой стенкой головки блока цилиндров, канала WHex на стороне отвода воздуха, который располагается между выпускным портом 23 и боковой стенкой головки блока цилиндров, и центральных каналов WHc, которые располагаются между впускным портом 22 и выпускным портом 23. Канал WHin на стороне притока воздуха, канал WHex на стороне отвода воздуха и центральные каналы WHc объединяются в нисходящем потоке в направлении протекания охлаждающей жидкости и становятся выпускным каналом W3 головки. Выпускной канал W3 головки разветвляется снова. Одна сторона соединяется с первым регулирующим клапаном 7 проточного канала (MCV), и другая сторона соединяется с дроссельным клапаном 11, описанным ниже.
[0016] С первым MCV 7 соединяются канал во второй MCV 8, канал в радиатор 16 и канал в сердцевину 10 обогревателя. Первый MCV 7 имеет функцию, которая переключает канал на любой из каналов, через который протекает охлаждающая жидкость. Дополнительно, первый MCV 7 может отсекать поток охлаждающей жидкости.
[0017] Со вторым MCV 8 соединяются канал в первый MCV 7 и канал в масляный охладитель 14 и масляный нагреватель 15. Второй MCV 8 также имеет функцию, аналогичную первому MCV 7.
[0018] Как проиллюстрировано на фиг. 2, канал для охлаждающей жидкости из первого MCV 7, направленный к сердцевине 10 обогревателя, соединяется от сердцевины 10 обогревателя с водяным насосом 6 через EGR-охладитель 13 (EGR/C). Как проиллюстрировано на фиг. 2, канал для охлаждающей жидкости от первого MCV 7, направленный к радиатору 16, соединяется с водяным насосом 6 через радиатор 16.
[0019] Канал для охлаждающей жидкости из второго MCV 8, направленный к масляному охладителю 14 и масляному нагревателю 15, разветвляется на канал, направленный к масляному охладителю 14, расположенному в двигателе 1 внутреннего сгорания, и канал, направленный к трансмиссии (CVT на чертеже). Каналы объединяются после прохождения через масляный охладитель 14 и масляный нагреватель 15, и объединенный канал соединяется с водяным насосом 6.
[0020] Канал для охлаждающей жидкости, разветвляющийся из выпускного канала W3 головки, направленный к дроссельному клапану 11, присоединяется к каналу, соединяющему сердцевину 10 обогревателя и EGR-охладитель 13, через дроссельный клапан 11 и EGR-клапан 12 (EGR/V).
[0021] Поскольку вышеописанная охлаждающая схема включает в себя независимые каналы для охлаждающей жидкости, каналы WB на стороне блока и каналы WH на стороне головки, в двигателе 1 внутреннего сгорания, температура блока 2 цилиндров и температура головки 3 блока цилиндров могут независимо управляться.
[0022] После этого, далее описывается увеличение PN, вызываемое посредством топлива, прилипающего к дальнему концу инжектора 5, что представляет собой проблему, разрешаемую посредством этого варианта осуществления.
[0023] Фиг. 4 является укрупненным видом около дальнего конца инжектора 5. Для упрощения, этот чертеж иллюстрирует случай одного отверстия 5A для впрыска.
[0024] Поскольку топливо впрыскивается из высоконапорной общей топливной магистрали 4 вовнутрь трубы, мгновенное кипение возникает с большой вероятностью при высокой температуре топлива. Вызывание мгновенного кипения увеличивает угол струи для струи топлива, впрыскиваемой из отверстия 5A для впрыска. Например, если обозначать угол струи с температурой топлива, когда топливо проходит через отверстие 5A для впрыска при нормальной температуре (около 25°C), как θ1, и обозначать угол струи с высокой температурой топлива (около 90°C) как θ2, удовлетворяется θ1<θ2. По мере того, как угол струи увеличивается, топливо с большой вероятностью будет прилипать к периферийной области отверстия 5A для впрыска. Таким образом, по мере того, как температура топлива повышается, топливо с большой вероятностью будет прилипать к периферийной области отверстия 5A для впрыска (а именно, к дальнему концу инжектора 5).
[0025] Следует отметить, что хотя даже топливо при нормальной температуре, возможно, прилипает к периферийной области отверстия 5A для впрыска, объем является чрезвычайно небольшим, и в силу этого прилипающее топливо не влияет на PN. Этот вариант осуществления обозначает прилипание топлива к дальнему концу инжекторов 5 вплоть до результирующего увеличения PN в качестве "конденсации на дальнем конце" (микроконденсации). Увеличение объема прилипающего топлива упоминается "как увеличение объема конденсации".
[0026] Фиг. 5 является чертежом для того, чтобы описывать механизм увеличения PN, вызываемого посредством увеличения объема конденсации. Фиг. 5 иллюстрирует случай двух отверстий 5A для впрыска.
[0027] Если топливо достигает высокой температуры, и возникает мгновенное кипение, возникает конденсация на дальнем конце. В частности, при множестве отверстий 5A для впрыска, увеличение угла струи вследствие повышения температуры топлива интегрирует струи топлива, впрыскиваемые из смежных отверстий 5A для впрыска, приводя к дополнительному увеличению объема конденсации.
[0028] Реакция жидкого топлива, прилипающего к дальнему концу инжектора 5 с горючим газом, формирует так называемое отложение. Если присутствует ситуация, в которой многократно возникает конденсация на дальнем конце, топливо поглощается в отложение. Когда топливо, поглощенное таким способом в отложение, зажигается через повышение температуры на дальнем конце инжектора, распространение сжигаемого пламени или по аналогичной причине, топливо формирует светящееся пламя и сгорает, с результирующим увеличением PN.
[0029] Следовательно, этот вариант осуществления осуществляет управление, описанное ниже, для того чтобы уменьшать конденсацию на дальнем конце.
[0030] Фиг. 6 является чертежом для того, чтобы описывать переход режима работы двигателя, при условии управления этого варианта осуществления.
[0031] Чтобы начинать работу, сначала режим работы двигателя переходит из режима управления выключением IGN в режим готовности и затем переходит в режим нулевого потока (режим нулевого потока на чертеже) или режим управления проточным каналом радиатора (управления проточным каналом для RAD на чертеже) согласно температуре охлаждающей жидкости, наружной температуре или аналогичной температуре.
[0032] Режим нулевого потока представляет собой режим для того, чтобы ускорять повышение температуры масла-воды двигателя 1 внутреннего сгорания при холодном запуске. В частности, закрытие первого MCV 7 и второго MCV 8 отсекает поток охлаждающей жидкости, чтобы удерживать охлаждающую жидкость в двигателе 1 внутреннего сгорания и ускорять рост температуры охлаждающей жидкости. Отсекание потока охлаждающей жидкости также удерживает охлаждающую жидкость в масляном охладителе 14, за счет этого также ускоряя рост температуры масла для двигателя. Следует отметить, что первый MCV 7 и второй MCV 8 открываются до того, как охлаждающая жидкость закипает.
[0033] Режим нулевого потока завершается, когда переключатель обогревателя включается, и состояние переходит в состояние прогрева. Альтернативно, даже если эти условия не удовлетворяются, режим нулевого потока завершается при истечении предварительно определенного периода (например, нескольких минут) от начала режима нулевого потока. При завершении режима нулевого потока, режим переходит в режим управления проточным каналом радиатора.
[0034] Аналогично общему управлению проточным каналом, режим управления проточным каналом радиатора обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости с маршрутом, шунтирующим радиатор 16 при температуре охлаждающей жидкости, равной или меньшей предварительно определенной температуры, и обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости с маршрутом, проходящим через радиатор 16 при температуре охлаждающей жидкости, превышающей предварительно определенную температуру. Следует отметить, что двигатель 1 внутреннего сгорания этого варианта осуществления может независимо управлять соответствующей температурой блока 2 цилиндров и температурой головки 3 блока цилиндров, как описано выше. Режим управления проточным каналом радиатора дополнительно разделяется на два режима. Один (первый режим) представляет собой режим, который управляет блоком цилиндров и головкой блока цилиндров до идентичной температуры, а другой (второй режим) представляет собой режим, который управляет головкой блока цилиндров до температуры ниже, чем блок цилиндров. В случае если нагрузка становится выше предварительно определенной нагрузки, или частота вращения двигателя становится выше предварительно определенной частоты вращения, второй режим выполняется, и первый режим выполняется в других случаях. Следует отметить, что для того, чтобы сокращать сложное управление, могут предоставляться гистерезисы в предварительно определенную нагрузку и предварительно определенную частоту вращения, чтобы определять то, переходит или нет первый режим во второй режим, и в предварительно определенную нагрузку и предварительно определенную частоту вращения, чтобы определять то, переходит или нет второй режим в первый режим. Ниже описываются температуры охлаждающей жидкости в каналах WH на стороне головки и температуры охлаждающей жидкости в каналах WB на стороне блока в первом режиме и втором режиме.
[0035] Когда температура топлива повышается во время выполнения режима управления проточным каналом радиатора для того, чтобы уменьшать конденсацию на дальнем конце, режим переходит в режим управления температурой топлива, описанный ниже.
[0036] Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа для управляющей процедуры, определяющей то, следует или нет выполнять режим управления температурой топлива.
[0037] На этапе S100, контроллер 100 получает температуру Ttip на дальнем конце инжектора и температуру Tw охлаждающей жидкости. Когда температурный датчик для того, чтобы определять температуру на дальнем конце инжектора 5, смонтирован, контроллер 100 считывает определенное значение посредством этого температурного датчика. Когда температурный датчик не смонтирован на инжекторе 5, контроллер 100 оценивает температуру Ttip на дальнем конце инжектора через операцию, описанную ниже. Контроллер 100 считывает определенное значение посредством датчика температуры воды, также смонтированного на общем двигателе внутреннего сгорания, в качестве температуры охлаждающей жидкости.
[0038] Здесь, далее описывается способ оценки температуры Ttip на дальнем конце инжектора.
[0039] Фиг. 8 является картой, иллюстрирующей взаимосвязь между нагрузкой на двигатель и частотой вращения двигателя и температурой Ttip на дальнем конце инжектора. Контроллер 100 вычисляет нагрузку на двигатель на основе определенного значения посредством датчика степени открытия педали акселератора (не проиллюстрирован) и вычисляет частоту вращения двигателя на основе определенного значения посредством датчика угла поворота коленчатого вала. Контроллер 100 обращается к карте на фиг. 8, чтобы вычислять температуру Ttip на дальнем конце инжектора. Для еще более высокоточного вычисления температуры Ttip на дальнем конце инжектора, температура Ttip на дальнем конце инжектора, вычисленная из карты на фиг. 8, может корректироваться с использованием коэффициента коррекции на основе температуры общей топливной магистрали и коэффициента коррекции на основе температуры охлаждающей жидкости. Коэффициент коррекции на основе температуры общей топливной магистрали предварительно установлен, например, на основе взаимосвязи между температурой общей топливной магистрали и температурой на дальнем конце инжектора, как проиллюстрировано на фиг. 9. Аналогично, коэффициент коррекции на основе температуры охлаждающей жидкости предварительно установлен, например, на основе взаимосвязи между температурой охлаждающей жидкости и температурой на дальнем конце инжектора, как проиллюстрировано на фиг. 10.
[0040] Когда контроллер 100 получает температуру Ttip на дальнем конце инжектора и температуру Tw охлаждающей жидкости, как описано выше, контроллер 100 определяет то, выше или нет температура Tw охлаждающей жидкости предварительно определенной температуры T1, на этапе S102. Контроллер 100 выполняет процесс на этапе S104 при положительном результате определения и завершает процедуру в это время при отрицательном результате определения.
[0041] Предварительно определенная температура T1 является пороговым значением, чтобы определять то, находится двигатель 1 внутреннего сгорания в состоянии прогрева или нет. Таким образом, когда результат определения этого этапа является отрицательным, двигатель 1 внутреннего сгорания находится в состоянии охлаждения, и контроллер 100 осуществляет управление для режима нулевого потока, отличающееся от этой процедуры.
[0042] На этапе S104, контроллер 100 определяет то, выше или нет температура Ttip на дальнем конце инжектора предварительно определенной температуры T2. При положительном результате определения, контроллер 100 выполняет процесс на этапе S106, а при отрицательном результате определения, контроллер 100 завершает процедуру в это время.
[0043] Этот этап заключается в том, чтобы определять то, должно уменьшаться повышение температуры топлива или нет. С учетом этого, температура ниже температуры, при которой возникает мгновенное кипение топлива, на несколько °C, предварительно установлена в качестве предварительно определенной температуры T2. Необходимо только то, что "температура ниже на несколько °C" представляет собой температуру, при которой повышение температуры топлива до температуры, при которой возникает мгновенное кипение, может предотвращаться при условии, что управление температурой на дальнем конце, описанное ниже, начинается. В частности, предварительно определенная температура T2 задается точно.
[0044] На этапе S106, контроллер 100 выполняет режим управления температурой топлива. Как описано ниже, этот вариант осуществления охлаждает инжектор 5, чтобы управлять температурой топлива; в силу этого в нижеприведенном описании, режим управления температурой топлива упоминается "как управление температурой на дальнем конце".
[0045] Управление температурой на дальнем конце представляет собой управление для того, чтобы уменьшать повышение температуры топлива таким образом, чтобы не допускать мгновенного кипения. Конденсация на дальнем конце вызывается посредством мгновенного кипения вследствие повышения температуры топлива, как описано выше. Причина повышения температуры топлива включает в себя открытие топлива, проходящего через инжектор 5 после повышения температуры, для воздействия посредством сжигаемого пламени и горючего газа. Соответственно, понижение температуры инжектора 5, в частности, дальней концевой части с отверстием 5A для впрыска обеспечивает понижение температуры топлива. Соответственно, этот вариант осуществления управляет температурой инжектора 5, чтобы управлять температурой топлива таким образом, чтобы не допускать мгновенного кипения. В частности, управление выполняется с использованием второго MCV 8 таким образом, что поток охлаждающей жидкости головки 3 блока цилиндров увеличивается, чтобы уменьшать повышение температуры топлива, и поток охлаждающей жидкости уменьшается, чтобы сокращать снижение температуры топлива. Это обусловлено тем, что, поскольку инжекторы 5 монтируются на головке 3 блока цилиндров, понижение температуры головки 3 блока цилиндров также понижает температуру инжекторов 5. Поток охлаждающей жидкости управляется таким образом, чтобы удовлетворять следующим условиям.
[0046] Во-первых, температура топлива, когда топливо проходит через отверстия 5A для впрыска, равна или меньше температуры, при которой возникает мгновенное кипение. Во-вторых, температура охлаждающей жидкости равна или превышает нижнюю предельную температуру, при которой не возникают увеличение PN и увеличение разжижения масла посредством топлива. В-третьих, температура охлаждающей жидкости равна или меньше верхней предельной температуры, при которой охлаждающая жидкость не закипает.
[0047] Если представлять нижнее предельное значение диапазона температур, удовлетворяющего вышеописанным условиям, как T3, а верхнее предельное значение как T4, удовлетворяется взаимосвязь T3<T2<T4.
[0048] Фиг. 11 является временной диаграммой, когда управляющая процедура на фиг. 7 выполняется в ходе работы в режиме тестирования выпускаемого газа. Следует отметить, что температура Ttip2 на дальнем конце инжектора, указываемая посредством пунктирной линии на чертеже, представляет собой сравнительный пример. Этот сравнительный пример иллюстрирует переход температуры на дальнем конце инжектора в случае, если охлаждающие схемы блока цилиндров и головки блока цилиндров не являются независимыми, и управляющая процедура на фиг. 7 не выполняется.
[0049] В ассоциации с началом работы, температура Tw охлаждающей жидкости постепенно повышается и превышает предварительно определенную температуру T1 во время TM1. Когда температура Ttip1 на дальнем конце инжектора превышает предварительно определенную температуру T2 во время TM2, контроллер 100 начинает управление температурой на дальнем конце. Соответственно, температура Ttip1 на дальнем конце инжектора не превышает температуру, при которой топливо, проходящее через отверстие 5A для впрыска, вызывает мгновенное кипение. В отличие от этого, в сравнительном примере, температура Ttip2 на дальнем конце инжектора повышается в ассоциации с истечением рабочего периода и увеличением скорости транспортного средства и превышает температуру, при которой топливо, проходящее через отверстие 5A для впрыска, вызывает мгновенное кипение.
[0050] Таким образом, этот вариант осуществления может уменьшать мгновенное кипение впрыскиваемого топлива посредством управления температурой на дальнем конце.
[0051] Фиг. 12 иллюстрирует переход PN в ходе работы в режиме тестирования выпускаемого газа. Сплошная линия на чертеже указывает величину выпущенного PN этого варианта осуществления, и пунктирная линия представляет собой сравнительный пример аналогично фиг. 7. Временная ось (горизонтальная ось) является общей для фиг. 11.
[0052] В сравнительном примере, PN увеличивается в ассоциации с истечением рабочего периода. Это соответствует поведению температуры Ttip2 на дальнем конце инжектора на фиг. 11. В отличие от этого, PN, когда этот вариант осуществления выполняется, поддерживается почти постоянным после увеличения сразу после начала работы. Таким образом, увеличение PN, вызываемое посредством конденсации на дальнем конце, уменьшается.
[0053] Здесь, приводится описание температуры охлаждающей жидкости в каналах WB на стороне блока (в дальнейшем также называемой "температурой жидкости в блоке") и температуры охлаждающей жидкости в каналах WH на стороне головки (в дальнейшем также называемой "температурой жидкости в головке") в первом режиме и втором режиме в режиме управления проточным каналом радиатора.
[0054] Фиг. 13 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между температурой жидкости в блоке и коэффициентом разжижения масла после того, как состояние переходит в состояние прогрева.
[0055] Разжижение масла, при котором топливо, прилипающее к стенке цилиндра или аналогичному элементу, смешивается с маслом для двигателя (в дальнейшем также называемым просто "маслом"), возможно, возникает в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания. По мере того, как коэффициент разжижения масла становится высоким, рабочие характеристики масла ухудшаются; в силу этого необходимо предоставлять предел разжижения и не превышать предел разжижения.
[0056] Как проиллюстрировано на фиг. 13, коэффициент разжижения масла становится высоким по мере того, как температура жидкости в блоке понижается. Это обусловлено тем, что чем ниже температура жидкости в блоке, тем ниже температура стенки блока цилиндров, и топливо с большой вероятностью должно прилипать. Следовательно, температура жидкости в блоке должна управляться до такой температуры, что коэффициент разжижения масла не превышает предел разжижения. Следует отметить, что температура жидкости в блоке TWB1 на чертеже является опорным значением температуры жидкости в блоке на фиг. 14, описанном ниже.
[0057] Фиг. 14 является чертежом для того, чтобы описывать чувствительность объема выпускаемого HC к температуре жидкости в блоке и температуре жидкости в головке.
[0058] Горизонтальная ось указывает объем выпускаемого HC в течение 15 секунд от запуска двигателя, и вертикальная ось указывает температуру отработанного воздуха после 15 секунд от запуска двигателя. Нижняя сторона кривой линии A-C представляет собой область (допустимую область), в которой нормативное значение объема выпускаемого HC может быть очищено, и верхняя сторона представляет собой область, в которой нормативное значение объема выпускаемого HC не может быть очищено (недопустимую область), что описано ниже.
[0059] Кривая линия A указывает взаимосвязь между объемом выпускаемого HC и температурой отработанного воздуха в случае, если температура жидкости в блоке и температура жидкости в головке имеют предварительно определенные опорные значения (TWB1 и TWH1). Следует отметить, что опорное значение TWB1 температуры жидкости в блоке и опорное значение TWH1 температуры жидкости в головке имеют идентичную температуру.
[0060] Кривая линия B указывает взаимосвязь между объемом выпускаемого HC и температурой отработанного воздуха в случае, если только температура жидкости в головке понижается больше, чем кривая линия A, и задается в качестве TWH2. Как проиллюстрировано на чертеже, кривая линия B практически не изменяется относительно кривой линии A. Таким образом, только понижение температуры жидкости в головке практически не изменяет допустимую область.
[0061] Кривая линия C иллюстрирует взаимосвязь между объемом выпускаемого HC и температурой отработанного воздуха в случае, если температура жидкости в блоке понижается больше, чем кривая линия B, и задается в качестве TWB2. Температура жидкости в блоке кривой линии C является идентичной температуре жидкости в головке. Другими словами, можно сказать, что кривая линия C представляет собой случай понижения температуры жидкости в блоке и температуры жидкости в головке относительно кривой линии A. Следует отметить, что температура TWB2 жидкости в блоке и температура TWH2 жидкости в головке имеют идентичную температуру на кривой линии C.
[0062] Как проиллюстрировано на чертеже, кривая линия C имеет допустимую область, более узкую, чем допустимые области кривых линий A и B.
[0063] Соответственно, можно видеть, что объем выпускаемого HC имеет высокую чувствительность к температуре жидкости в блоке и низкую чувствительность к температуре жидкости в головке. Чтобы не допускать увеличения объема выпускаемого HC, температура жидкости в блоке предпочтительно поддерживается равной опорному значению.
[0064] Рабочие характеристики, требуемые для работы двигателя 1 внутреннего сгорания, включают в себя, в дополнение к вышеописанным запросу по PN, запросу по объему выпускаемого HC и запросу по разжижению масла, запрос по стабильности сгорания, запрос по рабочим характеристикам по экономии топлива и запрос по выходным рабочим характеристикам. Эти рабочие характеристики также имеют взаимосвязь с температурой охлаждающей жидкости.
[0065] Фиг. 15 является обзором температур жидкости в блоке, удовлетворяющих вышеописанным соответствующим запросам.
[0066] Как проиллюстрировано на чертеже, по сравнению с температурой жидкости в блоке, удовлетворяющей запросу по объему выпускаемого HC и запросу по разжижению масла, температура жидкости в блоке, удовлетворяющая стабильности сгорания, рабочим характеристикам по экономии топлива и выходным рабочим характеристикам, является низкой. Температура жидкости в блоке, удовлетворяющая запросу по PN, еще ниже температуры жидкости в блоке, удовлетворяющей стабильности сгорания и аналогичным рабочим характеристикам.
[0067] Следовательно, первый режим управляет охлаждающим проточным каналом и потоком при охлаждении таким образом, что температура жидкости в блоке поддерживает температуру, удовлетворяющую запросу по объему выпускаемого HC и запросу по разжижению масла, например, вышеописанную TWB1. Относительно запроса по стабильности сгорания, запроса по рабочим характеристикам по экономии топлива и запроса по выходным рабочим характеристикам, температура жидкости в головке может иметь температуру, идентичную температуре жидкости в блоке. Относительно запроса по PN, запроса по объему выпускаемого HC и запроса по разжижению масла, чувствительность температуры жидкости в головке является небольшой. С учетом этого, первый режим осуществляет управление таким образом, что температура жидкости в головке становится температурой, идентичной температуре жидкости в блоке.
[0068] С другой стороны, во втором режиме, который выполняется в случае высокой нагрузки или высокой частоты вращения, необходимо избегать детонации. Следовательно, в то время, когда температура жидкости в блоке поддерживается равной температуре, идентичной первому режиму, температура жидкости в головке понижается, например, до вышеописанной TWH2. Причина, по которой только температура жидкости в головке понижается, состоит в том, что запрос по PN, запрос по объему выпускаемого HC и запрос по разжижению масла могут удовлетворяться при условии, что температура жидкости в блоке не изменяется.
[0069] Следует отметить, что для того, чтобы управлять температурой жидкости в блоке и температурой жидкости в головке, необязательно непосредственно считывать температуру жидкости в блоке и температуру жидкости в головке, но также может выполняться управление на основе температуры стенки блока и температуры стенки головки. В этом случае, необходимо только преобразовывать температуру жидкости в блоке в температуру стенки блока с использованием таблицы, проиллюстрированной на фиг. 16. Например, если температура жидкости в блоке составляет TWB1, температура стенки блока становится равной TB1; в силу этого необходимо управлять охлаждающим проточным каналом и потоком при охлаждении только таким образом, чтобы задавать температуру стенки блока равной TB1 в то время, когда температура стенки блока отслеживается. То же применимо к температуре жидкости в головке.
[0070] Следует отметить, что, как проиллюстрировано на фиг. 3, двигатель 1 внутреннего сгорания этого варианта осуществления включает в себя масляную форсунку 24 для охлаждения поршня. Фиг. 17 иллюстрирует результаты измерения величины выпущенного PN в случае, если масляная форсунка 24 приводится в действие и не приводится в действие. "Средняя температура стенки" на горизонтальной оси представляет собой среднюю температуру, вычисленную посредством взвешивания температуры стенки блока и температуры стенки головки посредством предварительно определенных значений. Заштрихованная область на чертеже представляет собой область температур в случае, если управление согласно варианту осуществления выполняется. Кривая линия на чертеже представляет собой характеристическую линию, указывающую взаимосвязь между средней температурой стенки и PN, созданную на основе результатов измерений. "Цель" на чертеже указывает допустимое значение PN. Как проиллюстрировано на чертеже, при целевой температуре стенки, приведение в действие и неприведение в действие масляной форсунки 24 не имеют такого сильного влияния на PN.
[0071] Фиг. 18 является чертежом для того, чтобы описывать величину выступа инжектора 5. Дальний конец инжектора 5, совпадающий с поверхностью стенки камеры сгорания, определяется в качестве величины выступа в нуль, дальний конец инжектора 5, выступающий в сторону камеры сгорания (состояние указывается посредством пунктирной линии на чертеже), определяется в качестве положительной величины выступа, и противоположный определяется в качестве отрицательной величины выступа.
[0072] Фиг. 19 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между температурой на дальнем конце инжектора и PN, вызываемую посредством конденсации на дальнем конце.
[0073] Чем больше величина выступа, тем больше количество принимаемого тепла из сжигаемого пламени и горючего газа; в силу этого температура инжектора 5 повышается. Следовательно, температура топлива, когда топливо впрыскивается из отверстия 5A для впрыска, становится высокой, увеличивая PN. С другой стороны, небольшая величина выступа уменьшает повышение температуры топлива, за счет этого обеспечивая снижение увеличения PN.
[0074] Таким образом, как проиллюстрировано на фиг. 19, даже когда рабочее состояние двигателя является идентичным, обнуление величины выступа обеспечивает уменьшение PN по сравнению со случаем положительной величины выступа. Выполнение управления этим вариантом осуществления с обнулением величины выступа дополнительно повышает эффект уменьшения PN.
[0075] Как описано выше, этот вариант осуществления охлаждает топливо до того, как температура топлива, когда топливо проходит через отверстие 5A для впрыска на клапане впрыска топлива (инжектор 5), достигнет температуры, при которой объем прилипающего топлива к дальнему концу клапана впрыска топлива увеличивается. Это обеспечивает возможность снижения увеличения конденсации на дальнем конце, за счет этого в результате обеспечивая снижение увеличения PN.
[0076] В этом варианте осуществления, двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя охлаждающие каналы двигателя, включающие в себя охлаждающие каналы головки блока цилиндров (каналы WH на стороне головки) и охлаждающие каналы блока цилиндров (каналы WB на стороне блока), независимые друг от друга, и охлаждает топливо посредством управления скоростью потока охлаждающей жидкости охлаждающих каналов головки блока цилиндров. Это обеспечивает снижение увеличения PN, вызываемого посредством конденсации на дальнем конце, без результирующего увеличения PN вследствие прилипания топлива к блоку цилиндров, увеличения количества выпускаемого HC, увеличения коэффициента разжижения масла и аналогичной неисправности.
[0077] Этот вариант осуществления задает температуру, при которой объем прилипающего топлива к дальнему концу инжектора 5 увеличивается, в качестве температуры, при которой топливо вызывает мгновенное кипение. Поскольку увеличение конденсации на дальнем конце главным образом вызывается посредством мгновенного кипения топлива, этот вариант осуществления может надежно снижать увеличение конденсации на дальнем конце инжектора 5.
[0078] Второй вариант осуществления
Фиг. 20 является схемой принципиальной конфигурации каналов для охлаждающей жидкости согласно второму варианту осуществления. Конфигурация по фиг. 20 отличается от конфигурации на фиг. 1 тем, что конфигурация по фиг. 20 имеет охлаждающую схему, чтобы охлаждать общую топливную магистраль 4 (охлаждающую схему общей топливной магистрали). Охлаждающая схема общей топливной магистрали представляет собой систему, отличающуюся от охлаждающей схемы, описанной в первом варианте осуществления, и включает в себя водяной насос (WP), радиатор (RAD), промежуточный охладитель (I/C) и канал для охлаждающей жидкости общей топливной магистрали, описанные ниже, выделенные для этой схемы.
[0079] Фиг. 21 является схемой конфигурации общей топливной магистрали 4, используемой для второго варианта осуществления. Общая топливная магистраль 4 включает в себя держатели 30 инжектора и фланцы 31 для болтового крепления. Общая топливная магистраль 4 включает в себя топливный канал 33 внутри и канал 32 для охлаждающей жидкости общей топливной магистрали. Канал 32 для охлаждающей жидкости общей топливной магистрали располагается вдоль топливного канала 33. Следует отметить, что стрелки на чертеже указывают направления протекания топлива и охлаждающей жидкости.
[0080] Топливо, отправленное в топливный канал 33 общей топливной магистрали 4 посредством топливного насоса (не проиллюстрирован), впрыскивается из инжекторов 5, смонтированных на держателях 30 инжекторов. Охлаждающая жидкость, отправленная посредством водяного насоса, выделенного для охлаждающей схемы общей топливной магистрали, протекает через внутреннюю часть канала 32 для охлаждающей жидкости общей топливной магистрали.
[0081] Вышеописанная конфигурация охлаждает топливо в топливном канале 33 посредством охлаждающей жидкости, протекающей через канал 32 для охлаждающей жидкости общей топливной магистрали. Таким образом, в то время, когда первый вариант осуществления охлаждает инжекторы 5, чтобы управлять температурой топлива, второй вариант осуществления охлаждает топливо, чтобы управлять температурой топлива. Такая конфигурация обеспечивает снижение увеличения PN, вызываемого посредством конденсации на дальнем конце, аналогичного первому варианту осуществления.
[0082] Второй вариант осуществления может управлять температурой топлива независимо от температуры жидкости в блоке и температуры жидкости в головке.
[0083] Как описано выше, второй вариант осуществления включает в себя общую топливную магистраль 4, которая накапливает топливо под давлением, и охлаждающий канал общей топливной магистрали, который включает в себя схему циркуляции отдельно от охлаждающих каналов двигателя. Управление скоростью потока охлаждающей жидкости охлаждающего канала общей топливной магистрали охлаждает топливо. Это обеспечивает снижение увеличения PN, вызываемого посредством конденсации на дальнем конце, без влияния на температуру жидкости в блоке и температуру жидкости в головке.
[0084] Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, представляют собой просто иллюстрацию некоторых примеров вариантов применения настоящего изобретения, и не имеют намерения ограничивать объем настоящего изобретения конкретными конструкциями вышеописанных вариантов осуществления.
1. Способ управления двигателем внутреннего сгорания с прямым впрыском, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр, в котором:
двигатель внутреннего сгорания с прямым впрыском включает в себя охлаждающий канал двигателя, включающий в себя охлаждающий канал головки блока цилиндров и охлаждающий канал блока цилиндров, независимые друг от друга, и
при этом способ управления содержит этапы, на которых:
- выполняют режим управления температурой топлива, который увеличивает скорость потока охлаждающей жидкости охлаждающего канала головки блока цилиндров до того, как температура топлива, когда топливо проходит через отверстие для впрыска на клапане впрыска топлива, достигнет температуры, при которой возникает мгновенное кипение, чтобы охлаждать топливо, причем клапан впрыска топлива имеет свойство прилипания топлива к периферийной области отверстия для впрыска, когда впрыскиваемое топливо вызывает мгновенное кипение и угол струи для струи топлива увеличивается; и
- выполняют переход из режима управления проточным каналом радиатора в режим управления температурой топлива, когда температура топлива повышается во время выполнения режима управления проточным каналом радиатора, причем режим управления проточным каналом радиатора включает в себя первый режим и второй режим, причем первый режим выполнен с возможностью управлять блоком цилиндров и головкой блока цилиндров таким образом, что они имеют идентичную температуру, причем второй режим выполнен с возможностью управлять головкой блока цилиндров таким образом, что она имеет температуру ниже температуры блока цилиндров.
2. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания с прямым впрыском, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр, причем:
двигатель внутреннего сгорания с прямым впрыском включает в себя:
- охлаждающий канал двигателя, включающий в себя охлаждающий канал головки блока цилиндров и охлаждающий канал блока цилиндров, независимые друг от друга;
- клапан впрыска топлива, имеющий свойство прилипания топлива к периферийной области отверстия для впрыска, когда впрыскиваемое топливо вызывает мгновенное кипение и угол струи для струи топлива увеличивается;
- модуль получения температуры, выполненный с возможностью получать температуру топлива, когда топливо впрыскивается из клапана впрыска топлива;
- модуль охлаждения топлива, выполненный с возможностью охлаждать топливо при температуре топлива, когда топливо проходит через отверстие для впрыска на клапане впрыска топлива; и
- модуль управления, выполненный с возможностью управлять модулем охлаждения топлива, при этом:
модуль управления выполнен с возможностью осуществлять режим управления температурой топлива, причем режим управления температурой топлива выполнен с возможностью увеличивать скорость потока охлаждающей жидкости охлаждающего канала головки блока цилиндров до того, как температура топлива, когда топливо проходит через отверстие для впрыска на клапане впрыска топлива, достигнет температуры, при которой возникает мгновенное кипение, чтобы охлаждать топливо посредством модуля охлаждения топлива, модуль управления выполнен таким образом, что, когда температура топлива повышается во время выполнения режима управления проточным каналом радиатора, модуль управления выполняет переход из режима управления проточным каналом радиатора в режим управления температурой топлива, причем режим управления проточным каналом радиатора включает в себя первый режим и второй режим, причем первый режим выполнен с возможностью управлять блоком цилиндров и головкой блока цилиндров таким образом, что они имеют идентичную температуру, причем второй режим выполнен с возможностью управлять головкой блока цилиндров таким образом, что она имеет температуру ниже температуры блока цилиндров.
