Способ и устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к управлению двигателем внутреннего сгорания. Техническим результатом является улучшение воспламеняемости в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском в цилиндры. Предложен способ управления двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя клапан впрыска топлива, имеющий множество отверстий для впрыска и выполненный с возможностью непосредственно впрыскивать топливо в цилиндр, и свечу зажигания, выполненную с возможностью формировать канал разряда свечи, после того, как выполняется впрыск топлива, искровое зажигание выполняется в то время, когда образуется турбулентность в воздушном потоке посредством впрыска топлива посредством свечи зажигания, расположенной таким образом, что область разряда размещается посередине между струями топлива, впрыскиваемыми из двух смежных отверстий для впрыска и расположенными в пределах диапазона, в котором образуется турбулентность в воздушном потоке. Также определяют, является или нет сгорание стабильным, и, если сгорание не является стабильным, повышают давление впрыска топлива. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 28 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу управления и к устройству управления двигателя внутреннего сгорания.
Уровень техники
В публикации JP 2009-85012 A раскрыто повышение гомогенности смеси в цилиндре посредством выполнения основного впрыска топлива во время хода впуска и посредством выполнения вспомогательного впрыска топлива во время хода сжатия таким образом, чтобы усиливать вертикальный вихревой поток.
Сущность изобретения
Тем не менее, вертикальный вихревой поток постепенно ослабляется по мере продолжения хода сжатия и нарушается в конце, и в силу этого, даже если вертикальный вихревой поток усиливается, как пояснено в вышеуказанном документе, вертикальный вихревой поток не может легко поддерживаться до момента зажигания. В таком случае, чем слабее поток газа в цилиндре в момент зажигания, тем ниже становится стабильность сгорания. Таким образом, гомогенность смеси в цилиндре может повышаться посредством усиления вертикального вихревого потока, как пояснено в вышеуказанном документе, но даже если смесь гомогенизируется, надежное зажигание не может ожидаться без достаточного расширения канала разряда свечи при зажигании от свечи.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы улучшать воспламеняемость в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском в цилиндры.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, предусмотрен способ управления двигателя внутреннего сгорания, содержащего клапан впрыска топлива, имеющий множество отверстий для впрыска и выполненный с возможностью непосредственно впрыскивать топливо в цилиндр, и свечу зажигания, выполненную с возможностью зажигать впрыскиваемое топливо. В способе управления, впрыск топлива выполняется из клапана впрыска топлива, и искровое зажигание выполняется в то время, когда образуется турбулентность в воздушном потоке посредством впрыска топлива посредством свечи зажигания, расположенной таким образом, что область разряда размещается посередине между струями топлива, впрыскиваемыми из двух смежных отверстий для впрыска и расположенными в пределах диапазона, в котором образуется турбулентность в воздушном потоке.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является пояснительным видом общей конфигурации системы двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 является пояснительным видом вертикального вихревого потока, сформированного в цилиндре.
Фиг. 3 является пояснительным видом нарушения вертикального вихревого потока.
Фиг. 4A является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между регулированием впрыска топлива и моментом зажигания.
Фиг. 4B является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между регулированием впрыска топлива и моментом зажигания.
Фиг. 5 является пояснительным видом принудительного возникновения подвижности смеси в окрестности свечи.
Фиг. 6 является пояснительным видом увеличения турбулентного потока посредством клапана впрыска топлива.
Фиг. 7 является пояснительным видом канала разряда свечи в окрестности свечи зажигания.
Фиг. 8 является видом, иллюстрирующим форму впрыска клапана впрыска топлива.
Фиг. 9 является видом для пояснения распыляемого пучка.
Фиг. 10 является видом, иллюстрирующим схему размещения свечи зажигания и клапана впрыска топлива в первом варианте осуществления.
Фиг. 11 является видом для пояснения сжатого потока.
Фиг. 12 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между областью разряда и распыляемым пучком.
Фиг. 13 является видом для пояснения позиции свечи зажигания и стабильности сгорания.
Фиг. 14 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между позицией свечи зажигания и стабильностью сгорания.
Фиг. 15 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между областью разряда и распыляемым пучком.
Фиг. 16 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между позицией свечи зажигания и эквивалентным соотношением.
Фиг. 17 является видом, иллюстрирующим случай, в котором поверхность стенки камеры сгорания расположена в позиции ближе, чем смежный распыляемый пучок.
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа управления расширением канала разряда свечи.
Фиг. 19 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между скоростью потока в окрестности свечи зажигания и периодом сгорания.
Фиг. 20 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между скоростью потока в окрестности свечи зажигания и рабочей величиной открытия клапана впрыска топлива.
Фиг. 21 является пояснительным видом эффекта повышения допустимого механического напряжения согласно A/F посредством принудительного возникновения подвижности смеси.
Фиг. 22 является пояснительным видом рабочей области, к которой применяется этот вариант осуществления.
Фиг. 23 является видом, иллюстрирующим схему размещения свечи зажигания и клапана впрыска топлива во втором варианте осуществления.
Фиг. 24 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между распыляемым пучком и областью разряда в третьем варианте осуществления.
Фиг. 25 является видом для пояснения позиции свечи зажигания и стабильности сгорания.
Фиг. 26 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между стабильностью сгорания и давлением впрыска топлива.
Фиг. 27 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управляющую процедуру в четвертом варианте осуществления.
Фиг. 28 является видом, иллюстрирующим другой пример двигателя внутреннего сгорания, к которому может применяться первый-четвертый варианты осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Ниже поясняются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи и т.п.
Первый вариант осуществления
Фиг. 1 является пояснительным видом общей конфигурации системы двигателя внутреннего сгорания. В системе 1 двигателя внутреннего сгорания, двигатель 10 внутреннего сгорания соединяется с впускным каналом 51. Двигатель 10 внутреннего сгорания также соединяется с выпускным каналом 52.
Во впускном канале 51, предусмотрен клапан 16 регулирования вертикального вихря. Клапан 16 регулирования вертикального вихря формирует вертикальную вихревую подвижность смеси в цилиндре посредством закрытия части сечения канала для впускного канала 51.
Во впускном канале 51, предусмотрен коллекторный бак 46. С коллекторным баком 46 соединяется EGR-канал 53b.
Во впускном канале 51, предусмотрен расходомер 33 воздуха. Контроллер 50, соединенный с расходомером 33 воздуха, получает объем всасываемого воздуха во впускном канале 51 из расходомера 33 воздуха. Кроме того, во впускном канале 51, предусмотрен датчик 34 температуры всасываемого воздуха. Контроллер 50, соединенный с датчиком 34 температуры всасываемого воздуха, получает температуру воздуха, проходящего через впускной канал 51, из датчика 34 температуры всасываемого воздуха.
Кроме того, во впускном канале 51, предусмотрен дроссель 41 с электронным управлением, и открытие дросселя управляется посредством контроллера 50.
В выпускном канале 52, предусмотрен катализатор 44 и 45 очистки выхлопных газов для очистки выхлопных газов. Трехкомпонентные катализаторы и т.п. используются для катализатора 44 и 45 очистки выхлопных газов. Выпускной канал 52 ответвляется в EGR-канал 53, соединенный с коллекторным баком 46 в середине.
В EGR-канале 53, предусмотрен EGR-охладитель 43. В EGR-канале 53, предусмотрен EGR-клапан 42. EGR-клапан 42 соединяется с контроллером 50. Затем открытие EGR-клапана 42 управляется посредством контроллера 50 в соответствии с рабочими условиями двигателя 10 внутреннего сгорания.
Двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя свечу 11 зажигания, клапан 12 впрыска топлива, механизм 13 управления фазами газораспределения на стороне впуска, механизм 14 управления фазами газораспределения на стороне выпуска и насос 15 для впрыска топлива. Клапан 12 впрыска топлива представляет собой инжекторный клапан справа сверху и предоставляется в окрестности свечи 11 зажигания.
Свеча 11 зажигания выполняет искровое зажигание в камере сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания. Свеча 11 зажигания соединяется с контроллером 50, и момент искрового зажигания управляется посредством контроллера 50. Свеча 11 зажигания также работает в качестве датчика 23 скорости потока, как описано ниже. Ниже описывается способ определения скорости потока.
Клапан 12 впрыска топлива непосредственно впрыскивает топливо в камеру сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания. Клапан 12 впрыска топлива соединяется с контроллером 50 таким образом, что управляется момент впрыска топлива. В этом варианте осуществления, выполняется так называемый многоступенчатый впрыск, при котором впрыск топлива, включающий в себя ход впуска, выполняется несколько раз. Насос 15 для впрыска топлива подает топливо под давлением в трубопровод подачи топлива, соединенный с этим клапаном 12 впрыска топлива.
Механизм 13 управления фазами газораспределения на стороне впуска изменяет время открытия/закрытия впускного клапана. Механизм 14 управления фазами газораспределения на стороне выпуска изменяет время открытия/закрытия выпускного клапана. Механизм 13 управления фазами газораспределения на стороне впуска и механизм 14 управления фазами газораспределения на стороне выпуска соединяются с контроллером 50. Затем их время открытия/закрытия управляется посредством контроллера 50. Здесь, показаны механизм 13 управления фазами газораспределения на стороне впуска и механизм 14 управления фазами газораспределения на стороне выпуска, но может предоставляться любой из них.
В двигателе 10 внутреннего сгорания, предусмотрен датчик 27 угла поворота коленчатого вала и датчик 35 давления в цилиндрах. Датчик 27 угла поворота коленчатого вала определяет угол поворота коленчатого вала в двигателе 10 внутреннего сгорания. Датчик 26 угла поворота коленчатого вала соединяется с контроллером 50 и отправляет угол поворота коленчатого вала двигателя 10 внутреннего сгорания в контроллер 50.
Датчик 35 давления в цилиндрах определяет давление камеры сгорания в двигателе 10 внутреннего сгорания. Датчик 35 давления в цилиндрах соединяется с контроллером 50. Затем он отправляет давление в камере сгорания в двигателе 10 внутреннего сгорания в контроллер 50.
Кроме того, двигатель 10 внутреннего сгорания может включать в себя датчик 21 детонации и датчик 24 давления сгорания. Контроллер 50 считывает выводы вышеуказанных различных датчиков и других датчиков (не показаны) и управляет моментом зажигания, фазами газораспределения, воздушно-топливным соотношением и т.п. на их основе. Кроме того, контроллер 50 выполняет управление расширением канала разряда свечи, которое описывается ниже.
Фиг. 2 является пояснительным видом вертикальной вихревой подвижности смеси, сформированной в цилиндре. Фиг. 3 является пояснительным видом нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси. На этих чертежах, проиллюстрированы впускной канал 51, выпускной канал 52, свеча 11 зажигания, клапан 12 впрыска топлива и клапан 16 регулирования вертикального вихря. Кроме того, проиллюстрированы центральный электрод 11a и внешний электрод 11b свечи 11 зажигания. Кроме того, на фиг. 2, вертикальная вихревая подвижность смеси в цилиндре в ходе впуска указывается посредством стрелки. На фиг. 3, вертикальная вихревая подвижность смеси в цилиндре в ходе сжатия указывается посредством стрелки.
В ходе впуска, когда клапан 16 регулирования вертикального вихря закрыт, всасываемый воздух протекает ближе к верхней стороне на чертеже впускного канала 51 и протекает в цилиндр. Как результат, поворачивание вертикальной вихревой подвижности смеси в вертикальном направлении формируется в цилиндре, как проиллюстрировано. После этого, с повышением поршня в ходе сжатия, камера сгорания в цилиндре сужается. Когда камера сгорания сужается, вертикальная вихревая подвижность смеси нарушается, и поддержание подвижности смеси постепенно становится затруднительным (фиг. 3) и нарушается в конце.
В то время, когда вертикальная вихревая подвижность смеси поддерживается, смесь топлива и всасываемого воздуха стимулируется. Таким образом, смесь в цилиндре гомогенизируется после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси. Тем не менее, после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси, подвижность смеси ослабляется в цилиндре, и канал CN разряда свечи более не расширяется в достаточной степени при зажигании от свечи. В частности, если подвижность смеси в окрестности свечи зажигания ослабляется, ядро пламени, сформированное посредством искрового зажигания, не может легко расти, что легко приводит к пропуску зажигания или частичному сжиганию.
Таким образом, в этом варианте осуществления, подвижность смеси вызывается в окрестности свечи зажигания во временной интервал в окрестности зажигания таким образом, что канал CN разряда свечи расширяется в достаточной степени при зажигании от свечи после верхней мертвой точки сжатия. В частности, в дополнение к ходу впуска и ходу расширения при многоступенчатом впрыске, впрыск топлива дополнительно может выполняться в течение периода после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси до формирования канала разряда свечи (фиг. 4A), или впрыск во время хода расширения многоступенчатого впрыска может выполняться в течение периода после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси до формирования канала разряда свечи (фиг. 4B). Тем не менее, с учетом вероятности адгезии части струи в электроды 11a и 11b свечи 11 зажигания вследствие турбулентности в воздушном потоке в распылении топлива, которая описывается ниже, небольшой объем (приблизительно 10% общего объема впрыска) топлива предпочтительно впрыскивается только для расширения канала CN разряда свечи после впрыска во время хода расширения, как показано на фиг. 4A.
"Канал разряда свечи" здесь означает дугу, сформированную между электродами 11a и 11b свечи зажигания. Поскольку клапан 12 впрыска топлива располагается в окрестности свечи 11 зажигания, часть впрыскиваемого топлива проходит в окрестности свечи 11 зажигания. Как результат, вызывается подвижность смеси в окрестности свечи 11 зажигания.
Кроме того, посредством принудительного возникновения подвижности смеси таким образом, что канал разряда свечи расширяется, стимулируется рост ядра пламени, за счет чего ожидается дополнительное улучшение воспламеняемости. Ниже описывается расширение канала разряда свечи.
Фиг. 5 является пояснительным видом принудительного возникновения подвижности смеси в окрестности свечи. Как описано выше, клапан 12 впрыска топлива представляет собой инжекторный клапан справа сверху и предоставляется в окрестности свечи 11 зажигания. Таким образом, часть впрыскиваемого топлива проходит в окрестности разрядного зазора. Таким образом, впрыск топлива выполняется после того, как вертикальная вихревая подвижность смеси нарушается, и подвижность смеси может вызываться в окрестности свечи зажигания. Ниже описывается форма струи топлива, впрыскиваемой из клапана 12 впрыска топлива, и позиционная взаимосвязь между струей топлива и свечой 11 зажигания.
Фиг. 6 является пояснительным видом увеличения турбулентности посредством клапана впрыска топлива. Фиг. 6 иллюстрирует интенсивность турбулентности в цилиндре, когда впрыск топлива выполняется в произвольный временной интервал. На графике на фиг. 6, поперечная ось указывает угол поворота коленчатого вала от впускной нижней мертвой точки до верхней мертвой точки сжатия, и вертикальная ось указывает интенсивность турбулентности. Вертикальная вихревая подвижность смеси нарушается в ходе сжатия, как описано выше. Таким образом, интенсивность турбулентности постепенно ослабляется в ходе сжатия. Тем не менее, как проиллюстрировано на фиг. 6, известно, что интенсивность турбулентности может увеличиваться посредством выполнения впрыска топлива в произвольный временной интервал. Таким образом, подвижность смеси может вызываться посредством выполнения впрыска топлива.
Фиг. 7 является пояснительным видом канала разряда свечи в окрестности свечи зажигания. Фиг. 7 иллюстрирует центральный электрод 11a и внешний электрод 11b свечи 11 зажигания. Кроме того, проиллюстрирован расширенный канал CN разряда свечи. Здесь, чтобы привлекать внимание к состоянию канала CN разряда свечи, клапан 12 впрыска топлива исключается, но он предоставляется ближе ко впускному каналу 51, аналогично фиг. 5, описанному выше. Если подвижность смеси может вызываться в окрестности свечи зажигания таким образом, что канал CN разряда свечи расширяется в достаточной степени, дальний конец клапана 12 впрыска топлива не обязательно должен быть направлен в свечу 11 зажигания, но вариант осуществления может заключаться в том, что дальний конец направлен в другом направлении, но отражение в камере сгорания вызывает подвижность смеси в окрестности свечи зажигания.
Подвижность смеси в окрестности свечи 11 зажигания после того, как вертикальная вихревая подвижность смеси нарушается, является небольшой. Таким образом, когда искровое зажигание выполняется, канал CN разряда свечи обычно формируется в центральном электроде 11a и внешнем электроде 11b практически линейно. Тем не менее, в этом варианте осуществления, в течение периода после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси до формирования канала CN разряда свечи, подвижность смеси вызывается в окрестности свечи 11 зажигания посредством впрыска топлива посредством клапана 12 впрыска топлива. Затем посредством вызываемой подвижности смеси, канал CN разряда свечи между центральным электродом 11a и внешним электродом 11b расширяется, как проиллюстрировано на фиг. 7.
Посредством конфигурирования так, как описано выше, канал CN разряда свечи может расширяться посредством принудительного возникновения подвижности смеси в камере сгорания после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси, и в силу этого частичное сжигание и пропуск зажигания могут подавляться, и может повышаться стабильность сгорания. В частности, даже в обстановке, в которой сгорание с распространением пламени является менее простым, чем обычно, к примеру, в случае, в котором используется EGR, или используется сжигание бедной смеси, как описано ниже, искровое зажигание может выполняться стабильно.
Далее поясняется форма струи топлива, впрыскиваемой из клапана 12 впрыска топлива, и позиционная взаимосвязь между струей топлива и свечой 11 зажигания.
Фиг. 8 иллюстрирует форму струи топлива, впрыскиваемой из клапана 12 впрыска топлива. Фиг. 9 является видом плоскости, включающей в себя круг A на фиг. 8 при просмотре из направления стрелки IX на фиг. 8.
В клапане 12 впрыска топлива в этом варианте осуществления, топливо впрыскивается из шести отверстий для впрыска. При условии, что струи топлива, впрыскиваемые из шести отверстий для впрыска (в дальнейшем в этом документе, также называемые "распыляемым пучком"), представляют собой B1-B6, каждый из распыляемых пучков имеет коническую форму, в которой сечение струи расширяется по мере того, как она проходит дальше от отверстия для впрыска. Кроме того, сечение, полученное посредством разреза распыляемых пучков B1-B6 на плоскости, включающей в себя круг A, они размещаются кольцеобразно с равными интервалами, как проиллюстрировано на фиг. 9.
Фиг. 10 является видом, иллюстрирующим позиционную взаимосвязь между распыляемыми пучками B1-B6 и свечой 11 зажигания. Клапан 12 впрыска топлива располагается на штрихпунктирной линии C с одной точкой, которая является линией биссектрисы угла, сформированного посредством центральной оси B2c распыляемого пучка B2 и центральной оси B3c распыляемого пучка B3.
Фиг. 11 является видом для пояснения преимущества, полученного посредством схемы размещения, как показано на фиг. 10.
Топливо, впрыскиваемое из клапана 12 впрыска топлива, разбивается на капли и становится струями, и они продвигаются вперед при вовлечении окружающего воздуха, как указано посредством полужирных стрелок на чертеже. Как результат, образуется турбулентность в воздушном потоке вокруг струй.
Кроме того, когда имеется объект (включающий в себя текучую среду) вокруг, текучая среда притягивается к объекту посредством так называемого эффекта Коанда и протекает вдоль объекта. Таким образом, в схеме размещения на фиг. 10, распыляемый пучок B2 и распыляемый пучок B3 притягиваются друг к другу, как указано посредством тонких стрелок на фиг. 11, и образуется так называемый сжатый поток.
Как результат, чрезвычайно сильная турбулентность формируется между распыляемым пучком B2 и распыляемым пучком B3, и канал CN разряда свечи может расширяться посредством этой турбулентности.
Фиг. 12 является видом, иллюстрирующим позиционную взаимосвязь между свечой 11 зажигания и распыляемым пучком B3, когда фиг. 10 наблюдается из направления стрелки XII. На фиг. 12, область разряда, размещенная посередине между центральным электродом 11a и внешним электродом 11b, располагается в пределах диапазона, размещенного посередине между внешним краем на верхней стороне на чертеже и внешним краем на нижней стороне на чертеже распыляемого пучка B3. Хотя не показано, когда фиг. 10 наблюдается из направления, противоположного стрелке XII, позиционная взаимосвязь между свечой 11 зажигания и распыляемым пучком B2 становится симметричной позиционной взаимосвязи на фиг. 12, и область разряда располагается в пределах диапазона, размещенного посередине между внешним краем на верхней стороне и внешним краем на нижней стороне распыляемого пучка B2. Таким образом, свеча 11 зажигания располагается таким образом, что область разряда располагается в пределах диапазона, размещенного посередине между плоскостью, включающей в себя внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B2 и внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B3, и плоскостью, включающей в себя внешний край на нижней стороне распыляемого пучка B2 и внешний край на нижней стороне распыляемого пучка B3.
Посредством использования схемы размещения, как описано выше, вышеуказанная турбулентность в воздушном потоке между распыляемыми пучками может использоваться эффективнее при повышении стабильности сгорания. Вышеуказанная схема размещения может использовать турбулентность в воздушном потоке наиболее эффективно, но если область разряда располагается в пределах диапазона, в котором образуется турбулентность в воздушном потоке между смежными распыляемыми пучками, канал разряда свечи расширяется посредством турбулентности в воздушном потоке, и может получаться преимущество повышения стабильности сгорания.
Далее поясняется взаимосвязь между позицией свечи 11 зажигания и стабильностью сгорания.
Фиг. 13 является видом, иллюстрирующим состояние, в котором позиция в направлении по оси Z свечи 11 зажигания отклоняется в то время, когда позиция клапана 12 впрыска топлива является фиксированной; (b) представляет собой схему размещения аналогично фиг. 12; (a) представляет собой состояние, в котором направленная позиция по оси Z свечи 11 зажигания отклоняется к отрицательной клемме по сравнению с (b), и (c) иллюстрирует состояние, аналогично отклоненное к положительной клемме. Фиг. 14 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между направленной позицией по оси Z свечи 11 зажигания и стабильностью сгорания. Вертикальная ось на фиг. 14 указывает стабильность сгорания, и стабильность сгорания становится более высокой на нижней стороне на чертеже.
В случае (a), отсутствует область разряда в пределах диапазона, размещенного посередине между плоскостью, включающей в себя центральную ось распыляемого пучка B2 и центральную ось распыляемого пучка B3, и плоскостью, включающей в себя внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B2 и внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B3. Таким образом, влияние турбулентности в воздушном потоке, сформированном между обоими распыляемыми пучками, не достигает легко области разряда. Таким образом, в схеме размещения в (a), эффект от расширения канала CN разряда свечи меньше эффекта в (b).
В случае (c), влияние турбулентности в воздушном потоке не достигает области разряда, аналогично случаю (a), и кроме того, также возникает такая проблема, что распыляемые пучки B2 и B3 сталкиваются со свечой 11 зажигания. Таким образом, в схеме размещения (c), эффект от расширения канала CN разряда свечи меньше эффекта в (b).
Как результат, как проиллюстрировано на фиг. 14, стабильность сгорания является более высокой в случае (b), чем в случаях (a) и (c). Когда область разряда располагается в пределах диапазона, размещенного посередине между плоскостью, включающей в себя центральную ось распыляемого пучка B2 и центральную ось распыляемого пучка B3, и плоскостью, включающей в себя внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B2 и внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B3, или плоскостью, включающей в себя внешний край на нижней стороне распыляемого пучка B2 и внешний край на нижней стороне распыляемого пучка B3, также может получаться стабильность сгорания ближе к случаю (b).
Конкретная направленная позиция по оси Z отличается в зависимости от используемого клапана 12 впрыска топлива. В случае клапана 12 впрыска топлива так называемого типа с несколькими отверстиями, чем больше диаметр отверстия для впрыска, тем большим имеет тенденцию становиться угол конусности, проиллюстрированный на фиг. 12, и чем больше угол конусности, тем меньшим становится расстояние между смежными распыляемыми пучками. Таким образом, если угол конусности превышает угол конусности, проиллюстрированный на фиг. 12, например, более высокая стабильность сгорания может получаться посредством сдвига направленной позиции по оси Z свечи 11 зажигания ближе к отрицательной клемме по сравнению со случаем на фиг. 12.
Далее поясняется расстояние от отверстия для впрыска клапана 12 впрыска топлива до свечи 11 зажигания. Расстояние здесь означает, как проиллюстрировано на фиг. 15, длину в направлении по оси X при условии, что направление центральной оси клапана 12 впрыска топлива является осью X, и позиция отверстия для впрыска равна 0.
Фиг. 16 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между расстоянием x в направлении по оси X и соотношением компонентов горючей смеси (эквивалентным соотношением ϕ) внутри струи с сечением струи на расстоянии x. Эквивалентное соотношение ϕ является обратным числом соотношения λ при избыточном количестве воздуха.
Как проиллюстрировано на фиг. 16, чем больше расстояние x, тем больше уменьшается эквивалентное соотношение ϕ в струе с сечением струи на расстоянии x. Это является таким, как указано посредством теории кинетики (уравнение (1)) струи в работе авторов Waguri и др., связанной с обменом количеством движения между струей топлива и воздухом, когда струя топлива продвигается вперед при захватывании окружающего воздуха.
уравнение 1
λ - воздушно-топливное соотношение
Lth - стехиометрическое воздушно-топливное соотношение
ρa - плотность атмосферного воздуха
ρf - плотность топлива
x - расстояние охвата струи
d - диаметр отверстия для впрыска
θ - угол распыления
c - коэффициент
Аналогично операции разогрева катализатора, например, в форме сгорания, в которой смесь с послойным зарядом топлива формируется вокруг свечи зажигания посредством впрыска во время хода расширения, и зажигание выполняется во время хода расширения после впрыска топлива, вертикальная вихревая подвижность смеси нарушена в момент зажигания, и отсутствует турбулентность в цилиндре, за исключением турбулентности в воздушном потоке посредством впрыска топлива для расширения канала CN разряда свечи. Таким образом, можно считать, что возникает незначительная турбулентность в воздушном потоке с учетом всего цилиндра. Когда отсутствует турбулентность в воздушном потоке, скорость послойного горения является доминирующей при сгорании, и скорость послойного горения является максимальной, когда эквивалентное соотношение ϕ превышает 1. Таким образом, сгорание является наиболее простым. С другой стороны, чем меньше эквивалентное соотношение ϕ, тем сложнее становится горение.
Если эквивалентное соотношение ϕ вокруг области разряда не является соответствующим, даже если канал CN разряда свечи расширяется посредством турбулентности в воздушном потоке посредством вышеуказанного распыления топлива, сгорание становится затруднительным. Таким образом, диапазон эквивалентного соотношения, который может обеспечивать стабильность сгорания, задается в качестве целевого диапазона эквивалентного соотношения, и свеча 11 зажигания располагается таким образом, что область разряда расположена в пределах диапазона от xmin до xmax, который представляет собой этот целевой диапазон эквивалентного соотношения.
Посредством расположения свечи 11 зажигания и клапана 12 впрыска топлива так, как пояснено выше, канал CN разряда свечи может расширяться посредством впрыска топлива, и может обеспечиваться стабильность сгорания.
В вышеуказанной схеме размещения свечи 11 зажигания и клапана 12 впрыска топлива, это основано на том факте, что расстояние (расстояние между поверхностями стенок распыления) от распыляемого пучка B2 или распыляемого пучка B3 до поверхности стенки (включающей в себя поверхность потолка) камеры сгорания превышает расстояние (расстояние между струями) между распыляемым пучком B2 и распыляемым пучком B3. Это обусловлено следующей причиной. Если расстояние L1 между струями меньше расстояния L2 между струями между поверхностями стенок струй от распыляемого пучка B3 до поверхности стенки камеры сгорания, распыляемый пучок B3 притягивается к поверхности стенки камеры сгорания сильнее, чем распыляемый пучок B2, как проиллюстрировано на фиг. 17. Как результат, турбулентность в воздушном потоке образуется более простым образом между распыляемым пучком B2 и распыляемым пучком B3, и эффект от расширения канала CN разряда свечи более не может легко получаться. Расстояние L1 между струями представляет собой расстояние между внешними краями противостоящих распыляемых пучков и становится большим по мере того, как они отдаляются от отверстия для впрыска.
Далее поясняется управление для расширения канала CN разряда свечи.
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа управления расширением канала разряда свечи. Эта процедура многократно выполняется посредством контроллера 50, например, с коротким интервалом приблизительно в 10 миллисекунд.
Контроллер 50 определяет состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания (S1). Состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания может определяться, например, на основе флуктуации частоты вращения двигателя 10 внутреннего сгорания. В это время, если флуктуация частоты вращения двигателя 10 внутреннего сгорания меньше предварительно определенной величины, можно определять то, что состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания является предпочтительным. Флуктуация частоты вращения двигателя 10 внутреннего сгорания может получаться на основе вывода из датчика 27 угла поворота коленчатого вала.
Состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания может определяться на основе флуктуации давления в цилиндрах, полученной из датчика 35 давления в цилиндрах, предоставленного в двигателе 10 внутреннего сгорания. В этом случае, когда флуктуация давления в цилиндрах меньше предварительно определенной величины, можно определять то, что состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания является предпочтительным. Кроме того, посредством предоставления датчика крутящего момента, стабильность сгорания может определяться на основе флуктуации крутящего момента. Альтернативно, посредством предоставления ионного датчика, стабильность сгорания может определяться на основе флуктуации концентрации ионов.
Затем, контроллер 50 определяет то, должно или нет выполняться измерение подвижности смеси (S2). То, должно или нет выполняться измерение подвижности смеси, может определяться на основе состояния сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания, полученного на этапе S1. Затем если состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания не является предпочтительным, контроллер 50 измеряет подвижность смеси в окрестности свечи 11 зажигания на следующем этапе (S3). В частности, скорость потока в окрестности свечи 11 зажигания измеряется. С другой стороны, если состояние сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания является предпочтительным, это управление заканчивается.
То, должно или нет выполняться измерение подвижности смеси, может определяться на основе EGR-скорости. В частности, когда EGR-скорость выше предварительно определенного значения, можно определять то, что измерение подвижности смеси должно выполняться. Это обусловлено тем, что когда EGR-скорость является высокой, пропуск зажигания или частичное сжигание может легко возникать.
Кроме того, то, должно или нет выполняться измерение подвижности смеси, может определяться таким образом, что когда A/F-значение выше предварительно определенного значения при работе в режиме сжигания бедной смеси, т.е. когда работа выполняется с воздушно-топливным соотношением ближе к бедной стороне, чем предварительно определенное значение, измерение подвижности смеси выполняется. Это обусловлено тем, что даже если работа выполняется на бедной стороне, пропуск зажигания или частичное сжигание может легко возникать.
На этапе S3, контроллер 50 измеряет подвижность смеси в окрестности свечи 11 зажигания. Измерение подвижности смеси выполняется во второй половине хода сжатия. Датчик скорости потока для измерения подвижности смеси в окрестности свечи 11 зажигания может конструироваться, например, следующим образом посредством использования свечи 11 зажигания.
Предусмотрен амперметр для измерения значения тока, протекающего через центральный электрод 11a свечи 11 зажигания. Кроме того, предусмотрен амперметр для измерения значения тока, протекающего через внешний электрод 11b свечи зажигания. Затем во временной интервал для измерения скорости потока в окрестности свечи 11 зажигания, электрическое поле с коротким импульсом принудительно возникает в пространстве между центральным электродом 11a и внешним электродом 11b. Это электрическое поле с коротким импульсом является слабым электрическим полем до такой степени, которая не приводит к искровому зажиганию.
Когда напряжение прикладывается к пространству между электродами 11a и 11b, электроны излучаются из центрального электрода 11a. Излучаемые электроны протекают посредством подвижности смеси между электродами 11a и 11b. Чем быстрее скорость потока, тем больше электронов не достигает внешнего электрода 11b. Таким образом, чем быстрее скорость потока, тем меньшим становится ток, измеряемый на стороне внешнего электрода 11b, по сравнению с током, измеряемым на стороне центрального электрода 11a.
Взаимосвязь между разностью между этими значениями тока и скоростью потока получается заранее. Затем короткий импульс применяется к пространству между электродами 11a и 11b в момент времени, когда достигается скорость потока. Затем посредством обнаружения разности между значением тока центрального электрода 11a и значением тока внешнего электрода 11b, может получаться скорость потока.
Фиг. 19 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между скоростью потока в окрестности свечи зажигания и периодом сгорания. На графике на фиг. 19, поперечная ось указывает скорость потока в окрестности свечи 11 зажигания, и вертикальная ось указывает период сгорания. Чем быстрее скорость потока в окрестности свечи 11 зажигания, тем быстрее скорость сгорания, и в силу этого это имеет такую взаимосвязь, что период сгорания становится коротким. Если период сгорания становится превышающим определенную продолжительность, сгорание не может завершаться. Таким образом, адаптивное значение присутствует для периода сгорания. Чтобы период сгорания не становился превышающим это адаптивное значение, если измеренная скорость потока ниже скорости потока, соответствующей этому адаптивному значению, определяется то, что скорость потока является недостаточной, и принудительно вызывается подвижность смеси.
С этой целью, контроллер 50 определяет то, является или нет подвижность смеси недостаточной (S4). То, является или нет подвижность смеси недостаточной, может определяться на основе того, медленнее или нет измеренная скорость потока предварительно определенной скорости. Здесь, предварительно определенная скорость представляет собой скорость потока в окрестности свечи 11 зажигания, соответствующей вышеуказанному адаптивному значению. Затем если определено то, что измеренная скорость потока меньше предварительно определенной скорости, и подвижность смеси является недостаточной, контроллер 50 вычисляет рабочую величину открытия клапана 12 впрыска топлива (S5).
Фиг. 20 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между скоростью потока в окрестности свечи зажигания и рабочей величиной открытия клапана впрыска топлива. На графике на фиг. 20, поперечная ось указывает скорость потока в окрестности свечи зажигания, и вертикальная ось указывает рабочую величину открытия клапана впрыска топлива. Затем допустимый верхний предел рабочей величины указывается в предварительно определенной рабочей величине открытия клапана впрыска топлива.
Если вычисленная рабочая величина является слишком большой, впрыск топлива в этой рабочей величине приводит к недостаточному смешиванию топлива в некоторых случаях. Если смешивание топлива является недостаточным, характеристики выпуска выхлопных газов ухудшаются. Таким образом, допустимый верхний предел рабочей величины задается таким образом, что впрыскивается топливо в такой степени, которая не вызывает недостаточное смешивание топлива.
Если вычисленная рабочая величина открытия инжекторного клапана меньше допустимого верхнего предела для выполнения операции, контроллер 50 инструктирует клапану впрыска топлива впрыскивать топливо при вычисленной рабочей величине (S7). Затем подвижность смеси вызывается в окрестности свечи зажигания. В это время, является предпочтительным, если вычисляется регулирование впрыска топлива, которое может вызывать наибольшую подвижность смеси относительно момента искрового зажигания, и подвижность смеси вызывается посредством впрыска топлива при вычисленном регулировании впрыска топлива.
С другой стороны, если вычисленная рабочая величина открытия клапана впрыска топлива не меньше допустимого верхнего предела для выполнения операции, контроллер 50 инструктирует клапану 12 впрыска топлива впрыскивать топливо в допустимой верхней предельной рабочей величине (S8). Затем контроллер 50 инструктирует клапану 12 впрыска топлива вызывать подвижность смеси в рабочем объеме в максимально возможной степени.
Посредством конфигурирования так, как описано выше, даже если вертикальная вихревая подвижность смеси нарушается, и подвижность смеси в окрестности свечи зажигания не является достаточной, подвижность смеси может вызываться, и канал CN разряда свечи может расширяться таким образом, чтобы повышать стабильность сгорания. Кроме того, в EGR, поскольку пропуск зажигания и частичное сжигание могут подавляться, высокое EGR-сгорание может быть реализовано.
В вышеуказанном варианте осуществления, подвижность смеси вызывается в цикле, в котором скорость потока в окрестности свечи зажигания является недостаточной. Тем не менее, подвижность смеси может принудительно вызываться в каждом цикле. В частности, при работе в режиме сжигания бедной смеси, вызывание подвижности смеси может выполняться в каждом цикле. Посредством конфигурирования так, как описано выше, обеспечивается скорость распространения пламени обедненной смеси, и может подавляться возникновение пропуска зажигания и частичного сжигания при работе в режиме сжигания бедной смеси. Кроме того, когда такой цикл, в котором подвижность смеси статистически ослабляется в предварительно определенной вероятности, формируется в результате анализа, подвижность смеси может вызываться в этом цикле.
Фиг. 21 является пояснительным видом эффекта повышения допустимого механического напряжения согласно A/F посредством принудительного возникновения подвижности смеси. На графике на фиг. 21, поперечная ось указывает A/F (воздушно-топливное соотношение), и вертикальная ось указывает интенсивность турбулентности. Здесь, повышение допустимого механического напряжения согласно A/F означает то, что сгорание может выполняться стабильно в состоянии более бедной смеси. Кроме того, на графике на фиг. 21, предельная линия воспламеняемости относительно интенсивности турбулентности указывается. На фиг. 21, стабильное сгорание является затруднительным с левой стороны предельной линии воспламеняемости.
На фиг. 21, когда интенсивность турбулентности составляет приблизительно 3,2 (м/с), A/F для предела воспламеняемости составляет приблизительно 19,5. С другой стороны, когда интенсивность турбулентности повышается приблизительно до 3,8 (м/с) посредством принудительного возникновения подвижности смеси, A/F для предела воспламеняемости повышается до 21,5. Таким образом, допустимое механическое напряжение согласно A/F повышается.
Как описано выше, впрыск топлива может вызывать подвижность смеси в окрестности свечи. Как результат, интенсивность турбулентности в цилиндре также усиливается, и канал CN разряда свечи расширяется, и в силу этого может получаться преимущество повышения допустимого механического напряжения согласно A/F, как проиллюстрировано на фиг. 21.
Кроме того, вышеуказанное управление может выполняться в двигателе внутреннего сгорания, включающем в себя нагнетатель и выполняющем нагнетание со сжиганием бедной смеси. В это время, инжекторный клапан справа сверху может предоставляться в каждом цилиндре, как описано выше, и может использоваться многопортовый впрыск, при котором впрыск предоставляется во впускном порту каждого цилиндра. Кроме того, инжекторный клапан справа сверху может предоставляться в каждом цилиндре, и боковой инжекторный клапан может предоставляться в каждом цилиндре.
Фиг. 22 является пояснительным видом рабочей области, к которой применяется этот вариант осуществления. На графике на фиг. 22, поперечная ось указывает частоту вращения двигателя внутреннего сгорания, и вертикальная ось указывает нагрузку. Чтобы повышать гомогенность смеси и получать эффект увеличения турбулентности, аналогично этому варианту осуществления, предпочтительно, если давление топлива может увеличиваться, и объем впрыска топлива непосредственно перед зажиганием является небольшим. В области, в которой скорость двигателя внутреннего сгорания и нагрузка являются высокими, объем впрыска топлива становится большим. Таким образом, многоступенчатый впрыск может выполняться с высоким давлением. Таким образом, этот вариант осуществления может эффективно применяться в области повышения обеднения смеси (в области A на чертеже).
Когда впрыск топлива выполняется в ходе сжатия, как описано выше, воздушно-топливное соотношение смеси в камере сгорания может быть более богатым, чем стехиометрическое воздушно-топливное соотношение в некоторых случаях. Измерение скорости потока выполняется во второй половине хода сжатия. В случае многоступенчатого впрыска, и когда впрыск топлива выполняется перед ходом сжатия, впрыск топлива в величине, которая реализует стехиометрическое воздушно-топливное соотношение, возможно, завершен перед ходом сжатия. В это время, если впрыск топлива дополнительно выполняется после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси, воздушно-топливное соотношение смеси в одном цилиндре становится более богатым, чем стехиометрическое воздушно-топливное соотношение.
В таком случае, контроллер 50 управляет объемом впрыска топлива таким образом, что воздушно-топливное соотношение смеси в других цилиндрах становится более бедным, чем стехиометрическое воздушно-топливное соотношение. Далее он управляет объемом впрыска топлива таким образом, что воздушно-топливное соотношение полной смеси во множестве цилиндров становится стехиометрическим воздушно-топливным соотношением. Если один цилиндр в четырех цилиндрах имеет воздушно-топливное соотношение, более богатое, чем стехиометрическое воздушно-топливное соотношение, например, воздушно-топливное соотношение в оставшихся трех цилиндрах становится более бедным, чем стехиометрическое воздушно-топливное соотношение. Далее объем впрыска топлива управляется таким образом, что воздушно-топливное соотношение в четырех цилиндрах, в общем, становится стехиометрическим воздушно-топливным соотношением. Посредством выполнения того, что описано выше, трехкомпонентный катализатор в итоге может работать эффективно, и также могут улучшаться рабочие характеристики выпуска выхлопных газов.
Когда топливо впрыскивается после нарушения вертикальной вихревой подвижности смеси в каждом цикле без измерения скорости потока, объем впрыска может определяться заранее в каждом впрыске из многоступенчатого впрыска. Таким образом, в этом случае, воздушно-топливное соотношение смеси в 1 цикле задается с учетом стехиометрического воздушно-топливного соотношения в каждом цилиндре посредством регулирования объема впрыска каждого впрыска. Посредством выполнения того, что описано выше, трехкомпонентный катализатор в итоге может работать эффективно, и также могут улучшаться рабочие характеристики выпуска выхлопных газов.
В вышеуказанном варианте осуществления, скорость потока измеряется посредством использования свечи 11 зажигания, но способ измерения скорости потока не ограничен вышеуказанным способом. Скорость потока может измеряться, например, посредством счетчика скорости потока, предоставленного в цилиндре. Альтернативно, скорость потока может измеряться на основе определения ионного тока в цилиндре или флуктуации датчика 35 давления в цилиндрах.
Кроме того, когда канал CN разряда свечи должен расширяться, разрядное напряжение свечи 11 зажигания может повышаться. Если канал CN разряда свечи может расширяться, подвижность смеси может вызываться не перед формированием канала разряда свечи, а при формировании канала разряда свечи.
Впрыск топлива для принудительного возникновения подвижности смеси выполняется в ходе сжатия. Ограничительное условие регулирования впрыска топлива в ходе сжатия представляет собой неоднородность смеси. Если впрыск топлива выполняется во временной интервал слишком поздно, стабильность сгорания теряется вследствие неоднородности смеси. Таким образом, надежность может повышаться посредством выполнения управления с обратной связью во временной интервал впрыска топлива для принудительного возникновения подвижности смеси на основе стабильности сгорания.
Далее поясняется преимущество этого варианта осуществления.
Как описано выше, в этом варианте осуществления, двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя клапан 12 впрыска топлива, который имеет множество отверстий для впрыска и непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр, и свечу 11 зажигания, которая зажигает впрыскиваемое топливо, управляется таким образом, чтобы выполнять впрыск топлива из клапана 12 впрыска топлива, и искровое зажигание выполняется в то время, когда образуется турбулентность в воздушном потоке посредством впрыска топлива посредством свечи 11 зажигания, расположенной таким образом, что область разряда размещается посередине между струями топлива, впрыскиваемыми из двух смежных отверстий для впрыска и расположенными в пределах диапазона, в котором образуется турбулентность в воздушном потоке. Сжатый поток формируется в двух струях топлива посредством эффекта захвата с вовлечением окружающего воздуха, и турбулентность в воздушном потоке, сформированном за счет этого, расширяет канал разряда свечи, в силу чего стимулируется распространение пламени. Как результат, повышается стабильность сгорания.
Кроме того, в этом варианте осуществления, когда сгорание с запаздыванием выполняется посредством впрыска топлива во время хода расширения, искровое зажигание выполняется посредством свечи зажигания в то время, когда образуется турбулентность в воздушном потоке посредством впрыска топлива. Сгорание с запаздыванием здесь представляет собой форму топлива, в которой искровое зажигание выполняется во время хода расширения после впрыска топлива во время хода расширения. Этот вариант осуществления также может применяться к случаю, в котором смесь с послойным зарядом топлива формируется вокруг свечи зажигания посредством впрыска во время хода расширения, и зажигание выполняется, например, во время хода расширения, аналогично работе в режиме сжигания бедной смеси для стимулирования разогрева катализатора. Таким образом, после того, как смесь с послойным зарядом топлива формируется вокруг свечи зажигания посредством впрыска во время хода расширения, впрыск топлива дополнительно выполняется, и искровое зажигание выполняется посредством свечи зажигания в то время, когда образуется турбулентность в воздушном потоке посредством второго впрыска топлива. При работе в режиме сжигания бедной смеси, поскольку зажигание становится поздним относительно хода расширения, и двигатель 10 внутреннего сгорания имеет низкую температуру, что представляет собой невыгодное состояние для сгорания, но посредством применения этого варианта осуществления, может повышаться стабильность сгорания.
Второй вариант осуществления
Этот вариант осуществления является аналогичным первому варианту осуществления с точки зрения базовой конфигурации и управления расширением канала разряда свечи, но формы распыляемых пучков B1-B6 отличаются от первого варианта осуществления.
Фиг. 23 является видом, иллюстрирующим позиционную взаимосвязь между распыляемыми пучками B1-B6 и свечой 11 зажигания в этом варианте осуществления.
В первом варианте осуществления, распыляемые пучки B1-B6 формируются с равными интервалами, но в этом варианте осуществления, угол α, сформированный посредством распыляемого пучка B2 и распыляемого пучка B3, меньше угла γ, сформированного посредством распыляемого пучка B2 и распыляемого пучка B1, и угла β, сформированного посредством распыляемого пучка B3 и распыляемого пучка B4. Угол, сформированный посредством двух распыляемых пучков, представляет собой угол между центральными осями соответствующих распыляемых пучков.
Как результат, распыляемый пучок B2 притягивается к распыляемому пучку B3 сильнее, чем распыляемый пучок B1, и распыляемый пучок B3 притягивается к распыляемому пучку B2 сильнее, чем распыляемый пучок B4. Как результат, по сравнению со случаем, в котором соответствующие распыляемые пучки B1-B6 формируются с равными интервалами, сжатый поток между распыляемым пучком B2 и распыляемым пучком B3 стимулируется, и может образовываться более сильная турбулентность в воздушном потоке.
Как описано выше, в этом варианте осуществления, угол, сформированный посредством двух струй топлива (распыляемых пучков B2 и B3), размещающих посередине область разряда, меньше угла, сформированного посредством каждой из двух струй топлива и другой смежной струи топлива (распыляемых пучков B1 и B4). Как результат, сжатый поток может проще формироваться между двумя струями топлива, размещающими посередине область разряда, и может образовываться большая турбулентность в воздушном потоке.
Третий вариант осуществления
Этот вариант осуществления является аналогичным первому варианту осуществления с точки зрения базовой конфигурации и управления для расширения канала разряда свечи, но позиционная взаимосвязь между распыляемым пучком B2 и распыляемым пучком B3, размещающим посередине свечу 11 зажигания, отличается от первого варианта осуществления.
В первом варианте осуществления, при просмотре из направления стрелки XII на фиг. 10, распыляемый пучок B2 и распыляемый пучок B3 перекрывают друг друга. Тем не менее, в этом варианте осуществления, при условии, что угол, сформированный посредством опорной линии, параллельной цилиндрической оси и проходящей через отверстие для впрыска, и распыляемым пучком B2, составляет θ1, и угол, сформированный посредством опорной линии и распыляемым пучком B3, составляет θ2, как проиллюстрировано на фиг. 24, удовлетворяется θ1≠θ2.
Когда механизм для поддержания одного из впускных клапанов в закрытом состоянии клапана без его управления в соответствии с рабочим состоянием предоставляется во впускном двигателе 10 внутреннего сгорания двойного клапана, или когда подвижность смеси в цилиндрах находится в состоянии, в котором вертикальный вихревой поток и вихревой поток смешиваются, вышеуказанная форма струи используется в некоторых случаях, чтобы стимулировать смешивание между воздухом и топливом.
Даже в случае θ1≈θ2, как описано выше, идея задания позиционной взаимосвязи между свечой 11 зажигания и клапаном 12 впрыска топлива является аналогичной.
Таким образом, позиция свечи 11 зажигания в направлении по оси Z задается таким способом, что плоскость, включающая в себя центральную ось распыляемого пучка B2 и центральную ось распыляемого пучка B3, и плоскость, включающая в себя внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B2 и внешний край на верхней стороне распыляемого пучка B3, проходят через область разряда.
Кроме того, расстояние x в направлении по оси X между свечой 11 зажигания и клапаном 12 впрыска топлива задается посредством задания диапазона эквивалентного соотношения, который может обеспечивать стабильность сгорания, в качестве целевого диапазона эквивалентного соотношения, так что область разряда расположена в пределах диапазона от xmin до xmax, который представляет собой этот целевой диапазон эквивалентного соотношения.
Как описано выше, в этом варианте осуществления, две струи топлива, размещающие посередине область разряда, имеют углы, сформированные с цилиндрической осью, отличающейся между собой. Как результат, может получаться такое преимущество, что повышается стабильность сгорания посредством расширения канала разряда свечи в соответствии с различными рабочими формами, которые может принимать двигатель 10 внутреннего сгорания.
Четвертый вариант осуществления
Даже если схема размещения свечи 11 зажигания и клапана 12 впрыска топлива задается так, как поясняется в первом-третьем вариантах осуществления, схема размещения согласно заданию не может получаться в некоторых случаях вследствие ошибки изготовления, варьирования процессов сборки и т.п. Если схема размещения согласно заданию не получается, стабильность сгорания понижается.
Если резьбовой участок свечи 11 зажигания меньше указанного значения вследствие ошибки изготовления, например, позиция в направлении по оси Z свечи 11 зажигания отклоняется к отрицательному направлению от заданной схемы размещения (точка A на фиг. 25). Если свеча 11 зажигания натягивается слишком сильно в процессе сборки, позиция в направлении по оси Z свечи 11 зажигания отклоняется к положительному направлению относительно заданной схемы размещения (точка C на фиг. 25). В любом случае, стабильность сгорания понижается по сравнению со случаем согласно заданной схеме размещения (точка B на фиг. 25). "Целевое значение" на фиг. 25 задается в качестве стабильности сгорания без проблемы в работе двигателя 10 внутреннего сгорания.
Фиг. 26 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между нагрузкой, стабильностью сгорания и давлением впрыска топлива (также называемым "давлением топлива") двигателя 10 внутреннего сгорания, и вертикальная ось указывает стабильность сгорания, поперечная ось указывает нагрузку, и кривая на чертеже указывает линию одинакового давления топлива. Как проиллюстрировано на фиг. 26, когда нагрузка двигателя 10 внутреннего сгорания является постоянной, стабильность сгорания имеет чувствительность к давлению впрыска топлива (также называемому "давлением топлива").
Таким образом, в этом варианте осуществления, управляющая процедура, поясненная ниже, выполняется в ходе работы двигателя 10 внутреннего сгорания таким образом, что стабильность сгорания удовлетворяет целевому значению, даже если имеется вышеуказанная ошибка изготовления и т.п.
Фиг. 27 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управляющую процедуру, выполняемую посредством контроллера 50.
Когда двигатель 10 внутреннего сгорания работает, контроллер 50 определяет то, удовлетворяет или нет стабильность сгорания целевому значению (S20). Стабильность сгорания получается, например, посредством выполнения поиска в карте, подготовленной заранее, посредством использования сигнала определения датчика 21 детонации, включенного в двигатель 10 внутреннего сгорания. Альтернативно, проиллюстрированное среднее эффективное давление Pi может вычисляться на основе определенного значения датчика 35 давления в цилиндрах, и стабильность сгорания может получаться на основе этого циклическое варьирование.
Когда контроллер 50 определяет на этапе S20 то, что стабильность сгорания удовлетворяет целевому значению, он заканчивает процедуру в это время, тогда как если он определяет то, что целевое значение не удовлетворяется, он выполняет обработку на этапе S30.
На этапе S30, контроллер 50 повышает давление топлива. Величина повышения может задаваться, например, на основе карты, подготовленной заранее согласно взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 26.
Как описано выше, в этом варианте осуществления, определяется то, является или нет сгорание стабильным, и если оно не является стабильным, давление впрыска топлива повышается. Определяется то, достигает или нет стабильность сгорания целевого значения, заданного заранее, и если целевое значение не достигается, например, давление топлива повышается. Посредством повышения давления топлива, увеличивается скорость потока струи топлива, и турбулентность в воздушном потоке увеличивается, и в силу этого, даже если струя топлива отклоняется от позиции области разряда вследствие ошибки изготовления или варьирования процесса сборки, может получаться такое преимущество, что повышается стабильность сгорания посредством расширения канала разряда свечи.
Выше пояснены варианты осуществления настоящего изобретения, но вышеуказанные варианты осуществления иллюстрируют только часть примеров вариантов применения настоящего изобретения и не имеют намерение ограничивать технический объем настоящего изобретения конкретной конфигурацией вышеуказанных вариантов осуществления. Например, случай так называемого типа с впрыском непосредственно вверх, в котором клапан 12 впрыска топлива располагается около центра на поверхности потолка камеры сгорания, поясняется в каждом варианте осуществления, но это не является ограничивающим. Как проиллюстрировано на фиг. 28, в дополнение к свече 11 зажигания в центре на поверхности потолка, настоящее изобретение аналогично также может применяться, например, к такой конфигурации, в которой свеча 11 зажигания включена в участок боковой стенки камеры сгорания, и клапан 12 впрыска топлива включен в окрестности свечи 11 зажигания на участке боковой стенки. Кроме того, в дополнение к клапану 12 впрыска топлива, обращенному к камере сгорания, настоящее изобретение также может применяться к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя клапан впрыска топлива, обращенный к впускному каналу 51.
Каждый из вышеуказанных вариантов осуществления поясняется в качестве одного варианта осуществления, соответственно, но они могут комбинироваться надлежащим образом.
1. Способ управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим клапан впрыска топлива, имеющий множество отверстий для впрыска и выполненный с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр, и свечу зажигания, выполненную с возможностью зажигания впрыскиваемого топлива, при котором:
при выполнении позднего сгорания, при котором впрыск топлива выполняют во время хода расширения, а искровое зажигание выполняют во время последующего хода расширения, выполняют искровое зажигание, когда образуется турбулентность в воздушном потоке вблизи свечи зажигания вследствие впрыска топлива во время хода расширения для удлинения канала разряда свечи посредством впрыска топлива за счет такого расположения свечи зажигания, что область разряда размещается посередине между струями топлива, впрыскиваемыми из двух смежных отверстий для впрыска и имеющими угол, образованный впрыскиваемыми двумя струями топлива, который меньше угла, образованного между каждой из двух струй топлива и другой смежной струей топлива, и расположена в пределах диапазона, в котором в воздушном потоке образуется турбулентность.
2. Способ по п. 1, при котором определяют, является или нет сгорание стабильным, и, если сгорание не является стабильным, повышают давление впрыска топлива.
3. Способ по п. 1 или 2, при котором две струи топлива, размещающие между собой область разряда, имеют углы, образованные с помощью оси цилиндра, соответственно, отличающиеся между собой.
4. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим клапан впрыска топлива, имеющий множество отверстий для впрыска и выполненный с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр во время хода расширения при выполнении позднего сгорания, и свечу зажигания, выполненную с возможностью зажигания впрыскиваемого топлива во время последующего хода расширения при выполнении позднего сгорания, когда образуется турбулентность в воздушном потоке вблизи свечи зажигания, при этом:
клапан впрыска топлива и свеча зажигания расположены таким образом, что область разряда свечи зажигания размещена между струями топлива, впрыскиваемыми из двух смежных отверстий для впрыска, и расположена в пределах диапазона, в котором образуется турбулентность в воздушном потоке и внутри диапазона, который внутри струи топлива вокруг области разряда имеет заданное эквивалентное отношение, которое может обеспечить стабильность сжигания;
угол, образованный двумя струями топлива, размещающими между собой область разряда, меньше угла, образованного между каждой из двух струй топлива и другой смежной струей топлива; и
имеется модуль управления, выполненный с возможностью выполнения искрового зажигания с помощью свечи зажигания, когда выполняется впрыск топлива, и в то время, когда образуется турбулентность в воздушном потоке посредством впрыска топлива.
