УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАГНЕТАТЕЛЕМ Российский патент 2016 года по МПК F02D23/00 F02D41/04 F02D13/02 F02D15/00 F02D21/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления и к способу управления для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем, а более конкретно к технологии для предотвращения возникновения анормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива в цилиндры вследствие масляного компонента при низкотемпературном режиме работы двигателя.

Уровень техники

[0002] Патентный документ 1 изучает возникновение анормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания за счет одновременного введения смазочного масла двигателя и всасываемого воздуха в камеру сгорания в диапазоне высокой нагрузки и низкой частоты вращения. В данном документе описывается то, что масляный туман, вовлекаемый в картерных газах, остается во впускном сглаживающем ресивере двигателя и протекает вместе с потоком всасываемого воздуха в камеру сгорания. Чтобы предотвращать возникновение анормального сгорания вследствие такого масляного компонента, раскрыта технология оценки объема масла, протекающего в каждый цилиндр, и выполнения управления давлением наддува, обогащения состава смеси "воздух-топливо", задержки момента зажигания и т.д. согласно оцененному объему масла. В частности, в патентном документе 1 считается, что вероятность возникновения анормального сгорания вследствие масляного компонента увеличивается с температурой стенки отверстия в блоке цилиндров, как и в случае обычной детонации, и в силу этого в нем предлагается увеличение степени управления давлением наддува или обогащения состава смеси "воздух-топливо" в ответ на увеличение температуры стенки отверстия в блоке цилиндров.

[0003] Тем не менее есть вероятность интенсивного анормального сгорания (одного типа явления преждевременного зажигания), сопровождающегося необычным шумом, который отличается от обычной детонации, в момент, когда оснащенный нагнетателем двигатель внутреннего сгорания, а именно с прямым впрыском топлива в цилиндры, переходит в область наддува с низкой частотой вращения, например при нажатии педали акселератора водителем в ходе операции прогрева, в которой температура двигателя является низкой.

[0004] Вышеупомянутое анормальное сгорание может возникать даже без притока масляного компонента из системы впуска. Автор настоящего изобретения в результате исследования выявил, что вышеупомянутое анормальное сгорание представляет собой другой тип анормального сгорания, которое возникает за счет механизма, отличного от механизма, описанного в патентном документе 1.

[0005] Ниже приведены выводы и результаты исследования, проведенного автором настоящего изобретения. В состоянии, в котором стенка отверстия в блоке цилиндров имеет относительно низкую температуру, топливо (в общем, бензин), впрыскиваемое из топливного инжектора с прямым впрыском топлива в цилиндры, прилипает в форме капель к поверхности стенки отверстия в блоке цилиндров, при этом масло присутствует в форме очень тонкой пленки на поверхности отверстия в блоке цилиндров для смазки поверхности скольжения поршня. При перемещении вверх поршня масло и капли топлива собираются в зазоре выше самого верхнего поршневого кольца поршня (т.е. в щелевидном пространстве, имеющем три стороны, окруженные посредством внешней периферийной поверхности поршня, поверхности стенки отверстия в блоке цилиндров и поршневого кольца), так что масло разбавляется каплями топлива. Когда поршень перемещается вверх в этом состоянии во время хода сжатия, скорость поршня увеличивается в первой половине хода сжатия, но снижается с середины хода сжатия. Смесь "масло-топливо" затем выпускается из зазора в камеру сгорания под действием силы инерции. Когда смесь "воздух-топливо" в камере сгорания приобретает высокую температуру и давление за счет сжатия во второй половине хода сжатия, выпущенный масляный компонент выступает в качестве источника зажигания так, что вызывает зажигание смеси "воздух-топливо" до нормального момента зажигания. Как результат, возникает анормальное сгорание. В частности, смесь "воздух-топливо" имеет высокую температуру около верхней мертвой точки хода сжатия в области наддува. Дополнительно, фактическое время для воспламенения масла в качестве источника зажигания является большим на низкой частоте вращения двигателя. Таким образом, анормальное сгорание с большой вероятностью будет возникать в области наддува с низкой частотой вращения двигателя. Хотя масло имеет более низкую летучесть, чем топливо, воспламеняемость масла при испарении выше воспламеняемости топлива, так что масло легко выступает в качестве источника зажигания за счет высвобождения в камеру сгорания.

[0006] По существу, вышеупомянутый механизм анормального сгорания не возникает после операции прогрева двигателя внутреннего сгорания, т.е. в состоянии, в котором температура стенки отверстия в блоке цилиндров является высокой. Это обусловлено тем, что когда температура стенки отверстия в блоке цилиндров является достаточно высокой, впрыскиваемое топливо быстро испаряется при столкновении с поверхностью стенки отверстия в блоке цилиндров и не смешивается в жидкой форме с маслом в зазоре, и тем, что масло, накапливаемое исключительно в зазоре, сохраняет высокую вязкость без разбавления топливом и не влетает в камеру сгорания с ходом поршня. Соответственно, вышеупомянутое анормальное сгорание становится проблемой только тогда, когда двигатель находится в непрогретом состоянии, в котором стенка отверстия в блоке цилиндров имеет низкую температуру. Чем ниже температура стенки отверстия в блоке цилиндров, тем больше становится вероятность того, что возникает вышеупомянутое анормальное сгорание.

[0007] Настоящее изобретение осуществлено на основе этих новых полученных выводов и результатов. Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предотвращать возникновение анормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива в цилиндры с нагнетателем в области наддува с низкой частотой вращения в низкотемпературном режиме работы двигателя.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0008] Патентный документ 1. Выложенная патентная публикация (Япония) номер 2011-231741

Сущность изобретения

[0009] Согласно настоящему изобретению, предусмотрено устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания содержит топливный инжектор с прямым впрыском топлива в цилиндры и нагнетатель, при этом устройство управления выполняет управление охлаждением смеси "воздух-топливо", которое подавляет температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия в предварительно определенной области наддува с низкой частотой вращения в непрогретом состоянии, в котором температура стенки отверстия в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания является низкой.

[0010] А именно устройство управления выполняет управление охлаждением смеси "воздух-топливо", которое подавляет температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия, когда двигатель переходит в область наддува с низкой частотой вращения, например при нажатии педали акселератора водителем в ходе операции прогрева, в которой температура стенки отверстия в блоке цилиндров является низкой. Посредством этого управления можно предотвращать возникновение анормального сгорания.

[0011] В одном варианте осуществления настоящего изобретения, управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя увеличение объема впрыска топлива посредством устройства впрыска топлива таким способом, что по мере того, как становится ниже температура стенки отверстия в блоке цилиндров, степень увеличения объема впрыска топлива становится больше. Коррекция увеличения объема впрыска топлива позволяет формировать эффект охлаждения посредством теплоты парообразования и подавлять температуру смеси "воздух-топливо". Причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" выполняется таким образом, что по мере того, как частота вращения двигателя внутреннего сгорания становится меньше, степень увеличения объема впрыска топлива становится больше.

[0012] В другом варианте осуществления настоящего изобретения, управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности механизму с переменной степенью сжатия снижать степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания таким способом, что по мере того, как становится ниже температура стенки отверстия в блоке цилиндров, степень механического сжатия становится ниже. Коррекция уменьшения степени механического сжатия позволяет подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия.

[0013] В еще одном другом варианте осуществления настоящего изобретения, управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности механизму регулирования фаз газораспределения увеличивать перекрытие клапанов между временем открытия впускного клапана и временем закрытия выпускного клапана таким способом, что по мере того, как становится ниже температура стенки отверстия в блоке цилиндров, перекрытие клапанов становится больше. Коррекция увеличения перекрытия клапанов позволяет выпускать оставшийся высокотемпературный газ из цилиндра и подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия.

[0014] В еще одном другом варианте осуществления настоящего изобретения, управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности системе рециркуляции выхлопных газов обеспечивать рециркуляцию выхлопного газа таким способом, что по мере того, как становится ниже температура стенки отверстия в блоке цилиндров, степень рециркуляции выхлопного газа становится выше. По мере того как снижается коэффициент теплоемкости смеси "воздух-топливо" посредством рециркуляции выхлопного газа, рециркуляция выхлопного газа позволяет снижать температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия, даже если рециркулируемый выхлопной газ имеет более высокую температуру, чем всасываемый воздух. Предпочтительно охлаждать выхлопной газ посредством охладителя EGR-газа и затем обеспечивать рециркуляцию охлажденного выхлопного газа, чтобы более эффективно подавлять температуру смеси "воздух-топливо".

[0015] В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения, управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности промежуточному охладителю охлаждать всасываемый воздух таким способом, что по мере того, как становится ниже температура стенки отверстия в блоке цилиндров, в большей степени улучшается охлаждение всасываемого воздуха.

[0016] Как упомянуто выше, согласно настоящему изобретению, можно надежно предотвращать возникновение анормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива в цилиндры с нагнетателем, даже когда двигатель переходит в область наддува с низкой частотой вращения, например при нажатии педали акселератора водителем в ходе операции прогрева, в которой температура стенки отверстия в блоке цилиндров является низкой.

Краткое описание чертежей

[0017] Фиг. 1 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является схематичным видом, показывающим рабочие диапазоны двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 3 является схематичным видом, показывающим механизм возникновения анормального сгорания, обусловленного масляным компонентом в двигателе внутреннего сгорания.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа управления объемом впрыска для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 является принципиальной схемой, показывающей характеристики степени увеличения объема впрыска топлива относительно температуры стенки отверстия в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 6 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 является схематичным видом, показывающим характеристики степени увеличения степени механического сжатия относительно температуры стенки отверстия в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 8 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления

[0018] Ниже сначала описывается первый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

[0019] Фиг. 1 является схематичным видом оснащенного нагнетателем двигателя 1 внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. В двигателе 1 внутреннего сгорания поршень 2 размещается в отверстии 3 в блоке цилиндров, чтобы задавать камеру 4 сгорания; и впускной канал 6 и выпускной канал 8 соединяются с камерой 4 сгорания через впускной клапан 5 и выпускной клапан 7, соответственно.

[0020] Свеча 9 зажигания размещается в потолочной стенке камеры 4 сгорания. Клапан 10 впрыска топлива размещается на одной стороне камеры 4 сгорания, с тем чтобы непосредственно впрыскивать топливо в камеру 4 сгорания.

[0021] Дроссельный клапан 11, открытие которого регулируется посредством актуатора 11a, к примеру, электродвигателя, расположен до коллектора 6a во впускном канале 6. Дополнительно, нагнетатель 12 расположен до дроссельного клапана 11 во впускном канале 6. В качестве нагнетателя 12 может быть использован известный турбонагнетатель, в котором центробежный компрессор и турбина с приводом от выхлопной системы коаксиально соединяются между собой, или любой другой известный механический нагнетатель. Под действием нагнетателя 12 во внутренней части коллектора 6a задается отрицательное давление в диапазоне A низкой нагрузки относительно данной граничной линии L и задается положительное давление в диапазоне B высокой нагрузки относительно граничной линии L, как схематично показано на фиг. 2.

[0022] Объем впрыска и регулирование впрыска топлива клапана 10 впрыска топлива, момент зажигания от свечи 11 зажигания и т.д. управляется посредством контроллера 14 двигателя. Контроллер 14 двигателя принимает входные сигналы из различных датчиков, таких как датчик 15 угла поворота коленчатого вала, чтобы определять частоту N вращения и позицию угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, датчик 16 объема всасываемого воздуха, чтобы определять объем Q всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания, температурный датчик 17, чтобы определять температуру T стенки отверстия 3 в блоке цилиндров, и датчик 18 открытия акселератора, чтобы определять открытие APO педали акселератора, управляемой водителем (называется "открытием акселератора"). В общем, открытие дроссельного клапана 11 управляется согласно открытию APO акселератора. В качестве температурного датчика 17 может быть использован датчик температуры смазочного масла или датчик температуры охлаждающей жидкости и т.д., которая близко коррелируется с температурой стенки отверстия 3 в блоке цилиндров. Альтернативно, целесообразно непосредственно определять температуру стенки отверстия 3 в блоке цилиндров с использованием термопары и т.д.

[0023] В двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива в цилиндры с нагнетателем 12 с вышеописанной конструкцией вероятно то, что возникает анормальное сгорание (явление преждевременного зажигания) вследствие масляного компонента в предварительно определенной области наддува с низкой частотой вращения, к примеру в области C на фиг. 2 в непрогретом состоянии, в котором температура стенки отверстия 3 в блоке цилиндров является относительно низкой. Фиг. 3 является схематичным видом, показывающим механизм возникновения этого анормального сгорания. В случае впрыска топлива из клапана 10 впрыска топлива в цилиндр в течение состояния, в котором температура стенки отверстия 3 в блоке цилиндров является низкой, топливо прилипает в виде капель к поверхности стенки отверстия 3 в блоке цилиндров, при этом очень тонкая пленка масла присутствует на поверхности стенки отверстия 3 в блоке цилиндров для смазки поверхности скольжения поршня 2. При перемещении вверх поршня 2 масло и капли топлива собираются в зазоре 20 выше самого верхнего поршневого кольца 19 поршня 2 (т.е. в щелевидном пространстве, имеющем три стороны, окруженные посредством внешней периферийной поверхности поршня 2, поверхности стенки отверстия 3 в блоке цилиндров и поршневого кольца 19), так что масло разбавляется каплями топлива. Когда поршень 2 перемещается вверх в этом состоянии во время хода сжатия, скорость поршня 2 увеличивается в первой половине хода сжатия, но снижается с середины хода сжатия. Смесь "масло-топливо" за счет этого высвобождается из зазора 20 в камеру 4 сгорания под действием силы инерции, как указано посредством ссылки с номером 21 на фиг. 3. Когда смесь "воздух-топливо" в камере 4 сгорания приобретает высокую температуру и давление посредством сжатия во второй половине хода сжатия, выпущенный масляный компонент выступает в качестве источника зажигания так, что вызывает зажигание смеси "воздух-топливо" (см. ссылку с номером 22). Как результат, возникает анормальное сгорание до нормального момента зажигания.

[0024] В первом варианте осуществления, возникновение анормального сгорания в таком холодном состоянии двигателя предотвращается посредством увеличения объема впрыска топлива. Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, кратко показывающей процедуру коррекции увеличения объема впрыска топлива в клапане 10 впрыска топлива. На этапе S101, объем Q всасываемого воздуха, частота N вращения двигателя и температура T стенки отверстия в блоке цилиндров определяются в качестве рабочего режима двигателя. На этапе S102, объем впрыска топлива определяется согласно объему Q всасываемого воздуха, частоте N вращения двигателя и температуре T стенки отверстия в блоке цилиндров при обращении к карте объема впрыска топлива. Карта объема впрыска топлива подготовлена заранее в качестве трехмерной карты, на которой оптимальное значение объема впрыска топлива идентифицируется относительно объема Q всасываемого воздуха, частоты N вращения двигателя и температуры T стенки отверстия в блоке цилиндров в качестве параметров. На этапе S103, такой определенный объем впрыска топлива непосредственно впрыскивается из клапана 10 впрыска топлива в цилиндр с надлежащим регулированием впрыска. Альтернативно, целесообразно сначала определять базовый объем впрыска топлива на основе объема Q всасываемого воздуха и частоты N вращения двигателя и затем определять конечный объем впрыска топлива посредством умножения базового объема впрыска топлива на поправочный коэффициент, соответствующий температуре T стенки отверстия в блоке цилиндров.

[0025] Полученный вышеописанным способом объем впрыска топлива включает в себя увеличение подачи топлива, требуемое для того, чтобы предотвращать возникновение анормального сгорания в области C согласно цели настоящего изобретения. Фиг. 5 является принципиальной схемой, показывающей то, как степень увеличения объема впрыска топлива изменяется по мере того, как возрастает температура T стенки отверстия в блоке цилиндров во времени, после холодного запуска двигателя, с рассмотрением в качестве примера конкретной рабочей точки нагрузки и частоты вращения (например, рабочей точке c1 на фиг. 2) в области C в целях простоты пояснения. В конкретной рабочей точке c1 нагрузки и частоты вращения в области C в ходе операции прогрева перед завершением прогрева двигателя объем впрыска топлива увеличивается и корректируется до большего значения, чем значение после завершения прогрева двигателя, как показано фиг. 5. Степень увеличения объема впрыска топлива (например, при условии объема впрыска топлива после завершения прогрева двигателя, равного 1) задается больше по мере того, как становится ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров. А именно чем ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров, тем больше степень обогащения состава смеси "воздух-топливо", так что температура смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия может подавляться посредством эффекта охлаждения вследствие теплоты парообразования. Поскольку рабочая точка c1 находится в диапазоне высокой нагрузки, в котором требуется высокий крутящий момент, состав смеси "воздух-топливо" управляется до более богатого значения в рабочей точке c1, чем стехиометрический состав смеси "воздух-топливо" даже после завершения прогрева двигателя.

[0026] Следовательно, можно надежно предотвращать возникновение анормального сгорания вследствие выпущенного масляного компонента посредством увеличения объема впрыска топлива и снижения за счет этого температуры смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия в состоянии, в котором температура T стенки отверстия в блоке цилиндров является низкой.

[0027] Во многих двигателях внутреннего сгорания типа с впрыском топлива через впускной порт и некоторых двигателях внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива в цилиндры, так называемая "зависимая от температуры охлаждающей жидкости коррекция увеличения подачи топлива" выполняется таким образом, что объем впрыска топлива увеличивается со снижением температуры охлаждающей жидкости, чтобы компенсировать явление, при котором состав смеси "воздух-топливо" в цилиндре фактически становится бедным вследствие пристеночного потока впрыскиваемого топлива во время холодного запуска двигателя. Тем не менее коррекция увеличения подачи топлива по настоящему изобретению отличается от зависимой от температуры охлаждающей жидкости коррекции увеличения подачи топлива. При зависимой от температуры охлаждающей жидкости коррекции увеличения подачи топлива увеличение объема впрыска топлива задается равным минимальному необходимому значению таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" не становится беднее предела сгорания бедной смеси вследствие пристеночного потока впрыскиваемого топлива; и после истечения короткого времени сразу после запуска двигателя состав отработанной смеси "воздух-топливо" по существу равен стехиометрическому составу смеси "воздух-топливо". В отличие от этого, коррекция увеличения подачи топлива по настоящему изобретению выполняется при удовлетворении трех условий: операция прогрева, низкая частота вращения двигателя и область наддува, чтобы предотвращать вышеупомянутое анормальное сгорание, конкретное для двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском топлива в цилиндры с нагнетателем. При коррекции увеличения подачи топлива по настоящему изобретению увеличение объема впрыска топлива задается относительно большим, с тем чтобы временно обогащать состав отработанной смеси "воздух-топливо" и подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия.

[0028] Другими словами, коррекция увеличения подачи топлива по настоящему изобретению и зависимая от температуры охлаждающей жидкости коррекция увеличения подачи топлива имеют различные назначения. Коррекция увеличения подачи топлива по настоящему изобретению может выполняться в дополнение к зависимой от температуры охлаждающей жидкости коррекции увеличения подачи топлива в случае, если удовлетворяются условия коррекции увеличения подачи топлива по настоящему изобретению в ходе выполнения зависимой от температуры охлаждающей жидкости коррекции увеличения подачи топлива сразу после холодного запуска двигателя.

[0029] Хотя степень увеличения объема впрыска топлива непрерывно снижается во времени на фиг. 5, здесь следует отметить, что фиг. 5 просто показывает характеристики степени увеличения объема впрыска топлива в рабочей точке c1 в области C. Поскольку область C представляет собой область высокой нагрузки и низкой частоты вращения, практически не возникает ситуаций, в которых рабочая точка остается в области C в течение длительного времени в фактической ситуации при вождении. Рабочая точка временно пересекает область C, например, когда педаль акселератора внезапно нажата на холостом ходу. Коррекция увеличения подачи топлива по фиг. 5 не выполняется ни в одной области, за исключением области C. В фактической ситуации при вождении коррекция увеличения подачи топлива инициируется во время перехода в область C из другой области и отменяется во время перехода из области C в другую область. Коррекция увеличения подачи топлива временно выполняется в области C посредством варьирования степени увеличения объема впрыска топлива в зависимости от температуры T стенки отверстия в блоке цилиндров. Если рабочая точка не переходит в область C в течение времени от холодного запуска двигателя до завершения прогрева двигателя, коррекция увеличения подачи топлива не выполняется. В фактической ситуации при вождении нечасто происходит то, что коррекция увеличения подачи топлива выполняется вплоть до завершения прогрева двигателя.

[0030] Далее описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 6 и 7. Как показано на фиг. 6, механизм 31 с переменной степенью сжатия размещается в двигателе 1 внутреннего сгорания, с тем чтобы непрерывно или пошагово варьировать степень механического сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания во втором варианте осуществления. В данном документе механизм 31 с переменной степенью сжатия имеет известную конфигурацию, к примеру, поршневой кривошипно-шатунный механизм с двойной тягой, чтобы варьировать фактическую позицию поршня 2 в верхней мертвой точке сжатия в каждом цикле. Тем не менее механизм 31 с переменной степенью сжатия не ограничивается такой конфигурацией и может иметь любую конфигурацию при условии, что он допускает варьирование степени механического сжатия.

[0031] Во втором варианте осуществления, вышеупомянутое анормальное сгорание предотвращается посредством снижения степени механического сжатия, как показано на фиг. 7. Фиг. 7 является принципиальной схемой, аналогичной фиг. 5. В конкретной рабочей точке c1 нагрузки и частоты вращения в области C в ходе операции прогрева перед завершением прогрева двигателя механизм 31 с переменной степенью сжатия работает с возможностью снижать и корректировать степень механического сжатия до меньшего значения, чем значение после завершения прогрева двигателя. Степень коррекции степени механического сжатия задается большей по мере того, как становится ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров. А именно чем ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров, тем ниже степень механического сжатия, так что может подавляться температура смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия. Поскольку рабочая точка c1 находится в диапазоне высокой нагрузки, степень механического сжатия управляется до относительно низкого значения в рабочей точке c1 по сравнению со значением в диапазоне низкой нагрузки (например, в диапазоне A на фиг. 2) даже после завершения прогрева двигателя.

[0032] Таким образом, можно надежно предотвращать возникновение анормального сгорания вследствие выпущенного масляного компонента посредством коррекции степени механического сжатия и снижения за счет этого температуры смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия в состоянии, в котором температура T стенки отверстия в блоке цилиндров является низкой.

[0033] Ниже описывается третий вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 8. В третьем варианте осуществления, механизм регулирования фаз газораспределения монтируется, по меньшей мере, на одном из впускного и выпускного клапанов 5 и 7, с тем чтобы увеличивать или уменьшать перекрытие клапанов для впускного и выпускного клапанов 5 и 7. На фиг. 8, механизм 41 регулирования фаз газораспределения имеет известную конфигурацию, которая обеспечивает опережение или запаздывание, по меньшей мере, времени открытия впускного клапана 5 относительно фиксированного времени закрытия выпускного клапана 7 и за счет этого увеличивает или уменьшает перекрытие клапанов между временем открытия впускного клапана и временем закрытия выпускного клапана.

[0034] Механизм 41 регулирования фаз газораспределения работает таким образом, что когда рабочая точка нагрузки и частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания находится в области C, перекрытие клапанов задается большим по мере того, как становится ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров, как и в случае фиг. 5 и 7. Таким образом, можно выпускать оставшийся высокотемпературный газ из цилиндра и подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия.

[0035] Ниже описывается четвертый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 9. В четвертом варианте осуществления, система рециркуляции выхлопных газов размещается в двигателе 1 внутреннего сгорания, с тем чтобы обеспечивать рециркуляцию части выхлопного газа из системы выпуска выхлопных газов в систему впуска. Система рециркуляции выхлопных газов может иметь известную конфигурацию. Например, система рециркуляции выхлопных газов имеет канал 51 для рециркуляции выхлопных газов, идущий из выпускного канала 8 во впускной канал 6, управляющий клапан 52 для обеспечения рециркуляции выхлопных газов, допускающий непрерывное управление своим открытием посредством шагового двигателя, и т.д., чтобы регулировать величину рециркуляции выхлопного газа, и охладитель 53 EGR-газа, выполненный с возможностью охлаждать рециркулирующий газ с помощью воздуха или охлаждающей жидкости.

[0036] В четвертом варианте осуществления, управляющий клапан 52 для обеспечения рециркуляции выхлопных газов работает таким образом, что когда рабочая точка нагрузки и частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания находится в области C, величина рециркуляции выхлопного газа задается большей по мере того, как становится ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров, как и в случае фиг. 5 и 7. Коэффициент теплоемкости смеси "воздух-топливо" в цилиндре снижается посредством рециркуляции выхлопного газа. Таким образом, можно снижать температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия, даже если рециркуляционный выхлопной газ имеет более высокую температуру, чем всасываемый воздух. Поскольку температура рециркуляционного выхлопного газа снижается посредством охладителя 53 EGR-газа, использование охладителя 53 EGR-газа является более эффективным для того, чтобы подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия.

[0037] Ниже описывается пятый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 10. В пятом варианте осуществления, промежуточный охладитель 61 с водяным охлаждением располагается после нагнетателя 12, с тем чтобы охлаждать всасываемый воздух; и клапан 62 регулирования подачи охлаждающей воды выполнен с возможностью регулировать объем охлаждающей воды для теплообмена с высокотемпературным всасываемым воздухом. В этой конфигурации, степень охлаждения промежуточного охладителя 61 управляется посредством варьирования объема охлаждающей воды, подаваемой в промежуточный охладитель 61.

[0038] В пятом варианте осуществления, открытие клапана 62 регулирования подачи охлаждающей воды увеличивается таким способом, что когда рабочая точка нагрузки и частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания находится в области C, всасываемый воздух сильнее охлаждается посредством промежуточного охладителя 61 по мере того, как становится ниже температура T стенки отверстия в блоке цилиндров, как и в случае фиг. 5 и 7. Таким образом, можно снижать температуру всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндр, и подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия. Промежуточный охладитель 61 обеспечивает более эффективное охлаждение всасываемого воздуха по мере того, как температура охлаждающей воды снижается вместе с температурой T стенки отверстия в блоке цилиндров.

[0039] Целесообразно использовать любое средство охлаждения смеси "воздух-топливо" вышеописанных вариантов осуществления в надлежащей комбинации.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС) (1) содержащими нагнетатель (12) и топливный инжектор (10) с прямым впрыском топлива в цилиндры. Когда ДВС переходит в область наддува с низкой частотой вращения в состоянии, в котором температура стенки отверстия (3) в блоке цилиндров является низкой, жидкое топливо прилипает к поверхности стенки отверстия (3) в блоке цилиндров, так что смазочное масло разбавляется жидким топливом и выпускается в камеру (4) сгорания. Как результат, возникает анормальное сгорание. В настоящем изобретении предложены способ и устройство, с помощью которых, в момент, когда ДВС переходит в предварительно определенную область наддува с низкой частотой вращения, в которой возможно возникновение анормального сгорания, объем впрыска топлива увеличивается. Это позволяет подавлять температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия и предотвращать анормальное сгорание. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания содержит топливный инжектор с прямым впрыском топлива в цилиндры и нагнетатель,
при этом устройство управления выполняет управление охлаждением смеси "воздух-топливо", которое подавляет температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия, с тем чтобы предотвращать возникновение явления преждевременного зажигания, при котором масляный компонент выступает в качестве источника зажигания так, что вызывает зажигание до момента зажигания посредством свечи зажигания, когда двигатель внутреннего сгорания работает в предварительно определенной области наддува с низкой частотой вращения в непрогретом состоянии, в котором температура стенки отверстия в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания является низкой, после завершения запуска двигателя.

2. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1,
причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя увеличение объема впрыска топлива посредством топливного инжектора таким образом, что по мере того, как температура стенки отверстия в блоке цилиндров становится ниже, степень увеличения объема впрыска топлива становится больше.

3. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 2, причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" выполняется таким образом, что по мере того, как частота вращения двигателя внутреннего сгорания становится меньше, степень увеличения объема впрыска топлива становится больше.

4. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1,
причем двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит механизм с переменной степенью сжатия; и
причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности механизму с переменной степенью сжатия снижать степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания таким образом, что по мере того, как температура стенки отверстия в блоке цилиндров становится ниже, степень механического сжатия становится ниже.

5. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1,
причем двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит механизм регулирования фаз газораспределения, допускающий варьирование по меньшей мере одного из времени открытия впускного клапана и времени закрытия выпускного клапана; и
причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности механизму регулирования фаз газораспределения увеличивать перекрытие клапанов между временем открытия впускного клапана и временем закрытия выпускного клапана таким образом, что по мере того, как температура стенки отверстия в блоке цилиндров становится ниже, перекрытие клапанов становится больше.

6. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1,
причем двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит систему рециркуляции выхлопных газов; и
причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности системе рециркуляции выхлопных газов обеспечивать рециркуляцию выхлопного газа таким образом, что по мере того, как температура стенки отверстия в блоке цилиндров становится ниже, степень рециркуляции выхлопного газа становится выше.

7. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1,
причем двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит промежуточный охладитель, чтобы охлаждать всасываемый воздух; и
причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя предоставление возможности промежуточному охладителю охлаждать всасываемый воздух таким образом, что по мере того, как температура стенки отверстия в блоке цилиндров становится ниже, охлаждение всасываемого воздуха усиливается в большей степени.

8. Способ управления для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания содержит топливный инжектор с прямым впрыском топлива в цилиндры и нагнетатель,
при этом способ управления содержит, когда двигатель внутреннего сгорания работает в предварительно определенной области наддува с низкой частотой вращения в непрогретом состоянии, в котором температура стенки отверстия в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания является низкой, после завершения запуска двигателя, этап, на котором выполняют
управление охлаждением смеси "воздух-топливо", которое подавляет температуру смеси "воздух-топливо" около верхней мертвой точки сжатия, с тем чтобы предотвращать возникновение явления преждевременного зажигания, при котором масляный компонент выступает в качестве источника зажигания так, что вызывает зажигание до момента зажигания посредством свечи зажигания.

9. Способ управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 8,
причем управление охлаждением смеси "воздух-топливо" включает в себя этап, на котором увеличивают объем впрыска топлива посредством топливного инжектора таким образом, что по мере того, как температура стенки отверстия в блоке цилиндров становится ниже, степень увеличения объема впрыска топлива становится больше.