УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F02D15/02 F02D23/00 F02D45/00 F02M25/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Это изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, снабженному устройством обработки паров топлива, выполненным с возможностью временно хранить пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, продувать пары топлива во время приведения в действие двигателя и вводить пары топлива во впускную систему, более конкретно, к устройству управления и способу управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного механизмом изменения степени сжатия.

Уровень техники

[0002] Например, патентный документ 1 и т.п. раскрывают устройство обработки паров топлива, выполненное с возможностью временно хранить пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, в бачке и т.п., продувать пары топлива во время приведения в действие двигателя и вводить пары топлива во впускную систему.

[0003] В частности, патентный документ 1 относится к устройству обработки паров топлива двигателя внутреннего сгорания, оснащенного турбонагнетателем. Патентный документ 1 имеет конфигурацию, включающую в себя основной канал продувки, выполненный с возможностью вводить пары топлива, продуваемые из бачка, во фрагмент ниже по потоку от дроссельной заслонки в области без наддува (без подачи давления); и вспомогательный канал продувки, выполненный с возможностью вводить пары топлива в фрагмент выше по потоку от компрессора турбонагнетателя в области наддува (подачи давления), в которой введение в этот фрагмент ниже по потоку от дроссельной заслонки не может быть выполнено.

[0004] С другой стороны, традиционно известны механизмы изменения степени сжатия различного типа, выполненные с возможностью изменять степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания. Например, настоящий заявитель предложил механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью смещать верхнюю мертвую точку поршня в направлениях вверх и вниз посредством изменения рычажной геометрии поршневого кривошипно-шатунного механизма многорычажного типа. Кроме того, известен механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью аналогично изменять степень механического сжатия посредством смещения позиции цилиндра относительно центральной позиции коленчатого вала в направлениях вверх и вниз.

[0005] В устройстве обработки паров топлива фрагмент хранения, такой как бачок, который временно хранит пары топлива, имеет, как само собой разумеется, постоянную емкость (объем). Нежелательно, чтобы пары топлива накапливались, чтобы превышать эту емкость, поскольку пары топлива вытекают наружу. Соответственно, необходимо обязательно выполнять продувку во время приведения в действие двигателя внутреннего сгорания.

[0006] Однако максимальный объем паров топлива, который может быть введен во впускную систему двигателя внутреннего сгорания, ограничен до постоянной (некоторой) степени относительно объема всасываемого воздуха, так что устраняется ухудшение контролируемости соотношения воздух-топливо, так что объем впрыскиваемого топлива из клапана для впрыска топлива не меньше минимального объема впрыска, и т.п. Соответственно, в случае, когда частота продувки небольшая, невозможно в достаточной мере выполнять продувку.

[0007] В частности, в случае, когда двигатель внутреннего сгорания оснащен турбонагнетателем, в области наддува (подачи давления), в которой давление становится положительным давлением, невозможно вводить пары топлива в фрагмент ниже по потоку от дроссельной заслонки. Соответственно, благоприятная возможность для продувки становится небольшой. Продувка легко может стать недостаточной относительно двигателя с естественным всасыванием. В патентном документе 1 предоставляется вспомогательный канал продувки. С его помощью продувка выполняется в более широкой области приведения в действие. Однако это может вызывать усложнение конфигурации.

Документ предшествующего уровня техники

Патентный документ

[0008] Патентный документ 1: Публикация японской патентной заявки №4-358753

Сущность изобретения

[0009] В настоящей заявке устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного устройством обработки паров топлива, выполненным с возможностью временно хранить пары топлива, сформировавшиеся в топливом баке, продувать пары топлива во время приведения в действие и вводить пары топлива во впускную систему, и механизмом изменения степени сжатия, выполненным с возможностью изменять степень механического сжатия, устройство управления содержит: средство, выполненное с возможностью обнаруживать состояние, в котором пары топлива накапливаются в устройстве обработки паров топлива, при этом устройство управления выполнено с возможностью продувать пары топлива с помощью уменьшения степени сжатия механизма изменения степени сжатия, например, в области без наддува, когда обнаружено, что пары топлива скопились.

[0010] В основном, степень сжатия механизма изменения степени сжатия управляется до соответствующего состояния в соответствии с условиями приведения в действие двигателя внутреннего сгорания (нагрузка, скорость двигателя и т.д.). Однако в настоящем изобретении, когда пары топлива скопились (остаются) в устройстве обработки паров топлива, степень сжатия устанавливается в значение более низкое, чем первоначальное целевое значение. Таким образом, когда степень сжатия двигателя внутреннего сгорания снижается, тепловой КПД снижается, и объем топлива и объем всасываемого воздуха, которые необходимы для поддержания желаемого крутящего момента, увеличиваются. Типично, когда водитель транспортного средства ощущает уменьшение крутящего момента согласно уменьшению степени сжатия посредством уменьшения скорости транспортного средства и отсутствия ощущения ускорения, водитель увеличивает степень открытия педали акселератора, чтобы поддерживать желаемый крутящий момент. При этом формируется увеличение объема топлива и увеличение объема всасываемого воздуха. Альтернативно, в структуре системы, в которой необходимая степень открытия дросселя вычисляется, принимая во внимание степень сжатия, с тем, чтобы добиваться желаемого крутящего момента, увеличение степени открытия дросселя автоматически формируется в соответствии с уменьшением теплового КПД посредством уменьшения степени сжатия.

[0011] Увеличивая объем топлива и объем всасываемого воздуха, которые необходимы для идентичного крутящего момента и скорости вращения, таким образом, возможно вводить больше паров топлива во впускную систему. Соответственно, возможно быстро продувать пары топлива при низкой частоте или (в течение) короткого периода.

[0012] Посредством настоящего изобретения, когда пары топлива скопились в устройстве обработки паров топлива вследствие недостаточной продувки паров топлива, представляется возможным дополнительно быстро выполнять продувку, уменьшая степень сжатия механизма изменения степени сжатия, и более надежно предотвращать вытекание паров топлива наружу.

Краткое описание чертежей

[0013] Фиг. 1 - это иллюстрирующий конфигурацию вид, показывающий конфигурацию системы устройства управления для двигателя внутреннего сгорания согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - это блок-схема последовательности операций, показывающая последовательность операций управления в этом варианте осуществления.

Фиг. 3 - это блок-схема, показывающая подпрограмму обнаружения уровня скопления газа испарения.

Фиг. 4 - это временная диаграмма, показывающая варианты степени сжатия и т.п. в этом варианте осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0014] Далее в данном документе один вариант осуществления настоящего изобретения иллюстрируется подробно на основе чертежей.

[0015] Фиг. 1 показывает конфигурацию системы двигателя внутреннего сгорания для транспортного средства, к которому применяется настоящее изобретение. Этот двигатель 1 внутреннего сгорания является двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием с непосредственным типом впрыска в цилиндр, который снабжен турбонагнетателем и механизмом 2 изменения степени сжатия, который использует, например, поршневой кривошипно-шатунный механизм многорычажного типа. В этом двигателе 1 внутреннего сгорания пара впускных клапанов 4 и пара выпускных клапанов 5 расположены на поверхности верхней стенки (верхней поверхности) камеры 3 сгорания. Свеча 6 зажигания расположена в центральном фрагменте, который окружен этими впускными клапанами 4 и выпускными клапанами 5.

[0016] Клапан 8 для впрыска топлива расположен под впускным отверстием 7, которое выполнено с возможностью открываться и закрываться посредством впускных клапанов 4. Клапан 8 для впрыска топлива выполнен с возможностью непосредственно впрыскивать топливо в камеру 3 сгорания. Клапан 8 для впрыска топлива является электромагнитным или пьезоэлектрическим клапаном впрыска, который открывается посредством приложения к нему управляющего импульсного сигнала. Клапан 8 для впрыска топлива выполнен с возможностью впрыскивать топливо, имеющее объем, который практически пропорционален длительности импульса этого управляющего импульсного сигнала.

[0017] Электрически управляемая дроссельная заслонка 19 расположена на стороне выше по потоку от фрагмента 18a коллектора канала 18 для всасывания воздуха, соединенного с впускным отверстием 7. Степень открытия электрически управляемой дроссельной заслонки 19 управляется посредством управляющего сигнала от контроллера 9 двигателя. Кроме того, компрессор 20 турбонагнетателя расположен на стороне выше по потоку от электрически управляемой дроссельной заслонки 19. Расходомер 10 воздуха расположен на стороне выше по потоку от этого компрессора 20. Расходомер 10 воздуха выполнен с возможностью измерять объем всасываемого воздуха.

[0018] Устройство 13 каталитического нейтрализатора, которое состоит из трехкомпонентного нейтрализатора, расположено в выпускном канале 12, соединенным с выпускным отверстием 11. Датчик 14 соотношения воздух-топливо расположен на стороне выше по потоку от устройства 13 каталитического нейтрализатора. Датчик 14 соотношения воздух-топливо выполнен с возможностью измерять соотношение воздух-топливо.

[0019] Контроллер 9 двигателя выполнен с возможностью принимать сигналы датчиков, таких как расходомер 10 воздуха, датчик 14 соотношения воздух-топливо, датчик 15 угла поворота коленчатого вала, выполненный с возможностью измерять скорость вращения двигателя, датчик 16 температуры воды, выполненный с возможностью измерять температуру хладагента (охлаждающей жидкости), и датчик 17 степени открытия акселератора, выполненный с возможностью измерять величину нажатия педали акселератора, которая задействуется водителем. Контроллер 9 двигателя выполнен с возможностью соответствующим образом управлять объемом впрыскиваемого топлива и моментом впрыска посредством клапана 8 для впрыска топлива, моментом зажигания посредством свечи 6 зажигания, степенью открытия дроссельной заслонки 19 и т.д.

[0020] В этом случае объем впрыска клапана 8 для впрыска топлива управляется посредством известного управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо на основе измерительных сигналов датчика 14 соотношения воздух-топливо до целевого стехиометрического соотношения воздух-топливо, за исключением части области приведения в действие. Т.е. коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо вычисляется на основе измерительных сигналов датчика 14 соотношения воздух-топливо. Объем впрыскиваемого топлива, который должен быть впрыснут из клапана 8 для впрыска топлива, получается умножением основного объема впрыскиваемого топлива на этот коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо. Кроме того, изобретение аналогично применимо к устройству впрыска топлива с типом впрыска во впускные каналы, которое выполнено с возможностью впрыскивать топливо во впускное отверстие 7 вместо устройства впрыска топлива с непосредственным типом впрыска в цилиндр из примера, показанного на чертежах.

[0021] Кроме того, двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен устройством 40 обработки паров топлива, которое выполнено с возможностью обрабатывать без выпуска наружу пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке 41 транспортного средства во время остановки транспортного средства. Это устройство 40 обработки паров топлива использует известный бачок 42, который наполнен абсорбентом, таким как активированный уголь, с тем, чтобы временно хранить пары топлива. Бачок 42 снабжен впускным отверстием 43 и продувочным отверстием 44, которые расположены на одном конце внутреннего проточного канала. Бачок 42 снабжен дренажным отверстием 45, которое расположено на другом конце внутреннего проточного канала. Впускное отверстие 43 соединено через впускной канал 43a с верхним пространством топливного бака 41. Продувочное отверстие 44 соединено через канал 44a продувки и клапан 46 управления продувкой с фрагментом 18a коллектора впускной системы. Кроме того, дренажное отверстие 45 соединено непосредственно с атмосферой или соединено через клапан управления дренажом (не показан) с атмосферой. Например, пары топлива, сформировавшиеся, например, во время остановки транспортного средства, во время дозаправки вводятся из входного отверстия 43 в бачок 42. Эти пары топлива адсорбируются адсорбентом соответствующих фрагментов, в то время как протекают через адсорбенты по направлению к дренажному отверстию 45. Компоненты топлива, адсорбированные таким образом, продуваются из адсорбента, соединяясь с воздухом из дренажного отверстия 45, посредством отрицательного давления, создаваемого во впускной системе во время приведения в действие двигателя 1 внутреннего сгорания. Компонент топлива вводится из продувочного отверстия 44 во впускную систему двигателя внутреннего сгорания. Наконец, топливный компонент сжигается в камере 3 сгорания с топливом из клапана 8 для впрыска топлива.

[0022] С другой стороны, механизм 2 изменения степени сжатия использует известный многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм, описанный в публикации японской патентной заявки №2004-116434. Механизм 2 изменения степени сжатия включает в себя нижний рычаг 22, поддерживаемый с возможностью вращения посредством оси 21a кривошипа коленчатого вала; верхний рычаг 25, соединяющийся с верхней осью 23, предусмотренной на одном крайнем фрагменте нижнего рычага 22, и поршневой палец 24a поршня 24; управляющий рычаг 27, имеющий один конец, соединенный с управляющим штифтом 26, предусмотренным на другом крайнем фрагменте нижнего рычага 22; и вал 28 управления, поворотно поддерживающий другой конец управляющего рычага 27. Коленчатый вал 21 и вал 28 управления поддерживаются с возможностью вращения через несущую конфигурацию (не показана) в картере двигателя, расположенном в нижнем фрагменте блока 29 цилиндров. Вал 28 управления включает в себя эксцентриковый фрагмент 28a вала, позиция которого изменяется в соответствии с поворотным движением вала 28 управления. Крайний фрагмент управляющего рычага 27 установлен с возможностью вращения, в частности в этом эксцентриковом фрагменте 28a вала. В вышеописанном механизме 2 изменения степени сжатия верхняя мертвая точка поршня 24 смещается в направлениях вверх и вниз в соответствии с поворотным движением вала 28 управления. Соответственно, степень механического сжатия изменяется.

[0023] Электромотор 31 расположен в нижнем фрагменте блока 29 цилиндров. Электромотор 31 служит в качестве приводного механизма, выполненного с возможностью управлять изменением степени сжатия механизма 2 изменения степени сжатия. Электромотор 31 включает в себя центральную ось (вал) вращения, которая параллельна с коленчатым валом 21. Устройство 32 уменьшения скорости соединено с электромотором 31, чтобы быть размещенным последовательно с электромотором 31 в осевом направлении. Это устройство 32 уменьшения скорости является, например, механизмом волновой зубчатой передачи, имеющим большой коэффициент уменьшения скорости. Устройство 32 уменьшения скорости включает в себя выходной вал 32a устройства уменьшения скорости, расположенный соосно с выходным валом (не показан) электромотора 31. Соответственно, выходной вал 32a устройства уменьшения скорости и вал 28 управления расположены параллельно друг с другом. Первый рычаг 33, прикрепленный к выходному валу 32a устройства уменьшения скорости, и второй рычаг 34, прикрепленный к валу 28 управления, соединены друг с другом посредством промежуточного рычага 35 так, что выходной вал 32a устройства уменьшения скорости и вал 28 управления поворачиваются совместно друг с другом.

[0024] Т.е., когда электромотор 31 вращается, скорость от электромотора 31 в значительной степени уменьшается посредством устройства 32 уменьшения скорости, и угол поворота выходного вала 32a устройства уменьшения скорости изменяется. Это поворотное движение выходного вала 32a устройства уменьшения скорости передается от первого рычага 33 через промежуточный рычаг 35 ко второму рычагу 34, так что вал 28 управления поворачивается. С помощью этого, как описано выше, степень механического сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания изменяется. Кроме того, в примере, показанном на чертеже, первый рычаг 33 и второй рычаг 34 протягиваются в одинаковом направлении. Соответственно, например, когда выходной вал 32a устройства уменьшения скорости поворачивается в направлении по часовой стрелке, вал 28 управления поворачивается в направлении по часовой стрелке. Однако возможно составлять рычажный механизм, чтобы поворачивать выходной вал 32a устройства уменьшения скорости и вал 28 управления в направлении против часовой стрелки.

[0025] Целевая степень сжатия механизма 2 изменения степени сжатия устанавливается в контроллере 9 двигателя на основе условий приведения в действие двигателя (например, желаемой нагрузки и скорости вращения двигателя). Электромотор 31 управляется с возможностью передачи приводного усилия так, чтобы поддерживать эту целевую степень сжатия.

[0026] Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций, показывающей последовательность операций управления этого варианта осуществления, которое выполняется повторяющимся образом в контроллере 9 двигателя с предварительно определенным периодом времени во время приведения в действие двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0027] Сначала, на этапе 1, считываются объем Qa всасываемого воздуха и скорость Ne двигателя (скорость вращения). Объем Qa всасываемого воздуха является обнаруженным значением расходомера 10 воздуха. Скорость Ne вращения последовательно (непрерывно) вычисляется из сигнала обнаружения датчика 15 угла поворота коленчатого вала.

[0028] На этапе 2 основная длительность Tp импульса впрыска топлива, соответствующая вышеописанному основному объему впрыскиваемого топлива, вычисляется из объема Qa всасываемого воздуха, скорости Ne вращения и коэффициента K. Основная длительность Tp импульса впрыска топлива является длительностью возбуждающего импульса клапана 8 для впрыска топлива, которая соответствует объему впрыскиваемого топлива, при котором соотношение воздух-топливо становится стехиометрическим соотношением воздух-топливо.

[0029] На этапе 3 вышеописанный коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо вычисляется или задается. Когда условие управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо удовлетворяется, вычисляется коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо, чтобы устанавливать соотношение воздух-топливо в стехиометрическое соотношение воздух-топливо. Когда условие управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо не удовлетворяется, управление становится управлением с разомкнутым контуром. Соответственно, коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо устанавливается в 1.

[0030] На этапе 4 длительность Ti импульса впрыска топлива выполняется посредством умножения основной длительности Tp импульса впрыска топлива на коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо. Сигнал управления открытием клапана впрыска передается клапанам 8 для впрыска топлива цилиндров в моменты впрыска топлива цилиндров посредством программы управления впрыском топлива (не показана), так что впрыск топлива выполняется.

[0031] Кроме того, когда испарившийся компонент топлива вводится посредством продувки бачка 42 со стороны бачка 42 в фрагмент 18a коллектора, коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо становится небольшим значением посредством функции управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо в соответствии с этим объемом продувки, так что длительность Ti импульса впрыска топлива уменьшается.

[0032] На этапе 5 основная целевая степень tε0 сжатия вычисляется на основе объема Qa всасываемого воздуха и скорости Ne вращения. В частности, основная целевая степень tε0 сжатия, соответствующая объему Qa всасываемого воздуха и скорости Ne вращения в это время, отыскивается в таблице управления, в которой основная целевая степень tε0 сжатия определена с помощью, в качестве параметров, объема Qa всасываемого воздуха и скорости Ne вращения, которые соответствуют нагрузке. Основная целевая степень tε0 сжатия является степенью сжатия, посредством которой не формируется детонация при соответствующем объеме Qa всасываемого воздуха (нагрузке) и скорости Ne вращения и посредством которой тепловой КПД становится наилучшим. Основная целевая степень сжатия была ранее откорректирована посредством эксперимента.

[0033] На этапе 6 оценивается, удовлетворяется или нет предварительно определенное условие продувки, чтобы предоставлять возможность введения продуваемого топливного компонента во впускную систему. В частности, оценивается, что условие продувки удовлетворяется, когда прогрев двигателя 1 внутреннего сгорания закончен, когда условие управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо удовлетворяется и когда давление фрагмента 18a коллектора равно или меньше предварительно определенному давлению (отрицательное давление ниже атмосферного давления). Когда условие продувки удовлетворяется, процесс переходит к этапу 7. Когда условие продувки не удовлетворяется, процесс переходит к этапу 25.

[0034] На этапе 25, который выполняется, когда условие продувки не удовлетворяется, целевая степень tε сжатия устанавливается в основную целевую степень tε0 сжатия. Посредством программы управления степенью сжатия (не показана) величина поворота электромотора 31, т.е. позиция вала 28 управления, управляется в соответствии с этой целевой степенью tε сжатия посредством программы управления степенью сжатия (не показана). На этапе 26 степень PVO открытия клапана 46 управления продувкой устанавливается в 0 (полностью закрыт). Т.е. в это время продувка бачка 42 не выполняется. Кроме того, степень механического сжатия становится основной целевой степенью tε0 сжатия.

[0035] С другой стороны, на этапе 7, оценивается, действительно или нет условие продувки не удовлетворяется (условие продувки не выполняется) в момент времени, в который эта программа выполнялась в прошлый раз. Только в первый раз непосредственно после того, как условие продувки удовлетворено, решением этого этапа 7 становится "Да". Когда решением этапа 7 является "Да", процесс переходит к этапу 8. Когда решением этапа 7 является "Нет", процесс пропускает этап 8.

[0036] На этапе 8 флаг fA окончания обнаружения уровня хранения испарившегося газа устанавливается в 0. Кроме того, счетчик C устанавливается в 0. Флаг fA обнаружения уровня хранения испарившегося газа является флагом, устанавливаемым в 1, когда обнаружение уровня хранения испарившегося газа заканчивается в подпрограмме этапа 10, описанной позже (операция определения уровня хранения испарившегося газа). Счетчик C аналогично используется в подпрограмме на этапе 10.

[0037] На этапе 9 оценивается, равен или нет 0 флаг fA окончания обнаружения уровня хранения испарившегося газа. Непосредственно после того как условие продувки удовлетворяется, флаг fA окончания обнаружения уровня хранения испарившегося газа равен 0. Соответственно, решением этого этапа становится "Да". Процесс переходит к этапу 10. Когда обнаружение уровня сохранения испарившегося газа заканчивается (т.е. fA=1), процесс переходит к этапу 12.

[0038] На этапе 10 выполняется операция обнаружения уровня хранения испарившегося газа подпрограммы, показанной на фиг. 3. Эта операция описывается позже. Посредством этой операции, когда решается, что много испарившегося топливного компонента накопилось в бачке 42, флаг fB накопления испарившегося газа устанавливается в 1. Затем, когда эта операция обнаружения уровня накопления испарившегося газа заканчивается, флаг fA окончания обнаружения уровня накопления испарившегося газа устанавливается в 1. Соответственно, до тех пор, пока операция обнаружения уровня накопления испарившегося газа не закончится, процесс повторяет операцию с этапа 9 по этап 10.

[0039] На этапе 11, соответствующем операции во время операции обнаружения уровня накопления испарившегося газа, целевая степень tε сжатия устанавливается в основную целевую степень tε0 сжатия. Т.е. в течение операции обнаружения уровня накопления испарившегося газа степень сжатия остается основной целевой степенью tε0 сжатия.

[0040] На этапе 12, который выполняется, когда решением этапа 9 является "Нет" (когда операция обнаружения уровня накопления испарившегося газа уже закончена), решается, равен или нет 0 флаг fB накопления испарившегося газа. Когда флаг fB накопления испарившегося газа равен 0 (т.е. немного топливного компонента накопилось в бачке 42), процесс переходит к этапу 13. Когда флаг fB накопления испарившегося газа равен 1, процесс переходит к этапу 15.

[0041] На этапе 13 целевая степень tε сжатия устанавливается в основную целевую степень tε0 сжатия. Кроме того, на этапе 14, степень открытия клапана 46 управления продувкой устанавливается в основную степень PVO0 открытия клапана управления продувкой. Соответственно, когда флаг fB накопления испарившегося газа равен 0, продувка бачка 42 при основной степени открытия клапана управления продувкой выполняется, в то время как степень сжатия остается основной степенью tε0 сжатия.

[0042] Основная степень PVO0 открытия клапана 46 управления продувкой является степенью открытия, определенной в соответствии с объемом Qa всасываемого воздуха. Кроме того, основная степень PVO0 открытия клапана 46 управления продувкой является степенью открытия, которая устанавливается так, что устойчивость управления соотношением воздух-топливо не нарушается и длительность Ti импульса впрыска топлива не становится ниже минимальной длительности Qmin импульса впрыска клапана для впрыска топлива, даже когда много испарившегося топливного компонента накопилось в бачке 42 (соответственно, концентрация топлива в продуваемом газе является высокой). Посредством программы управления клапаном управления продувкой (не показана) командный сигнал согласно степени PVO открытия передается клапану 46 управления продувкой. Степень открытия клапана 46 управления продувкой управляется.

[0043] Далее, на этапе 15, который выполняется, когда решением этапа 12 является "Нет" (много топливного компонента остается в бачке 42), целевая степень tε сжатия устанавливается в минимальную степень εmin сжатия. Эта минимальная степень εmin сжатия является минимальной степенью сжатия, которая является управляемой в механизме 2 изменения степени сжатия.

[0044] Условие движения (Qa, Ne), при котором условие продувки удовлетворяется, является условием движения на стороне относительно низкой нагрузки. Соответственно, соответствующая основная целевая степень tε0 сжатия является относительно высокой. Когда целевая степень tε сжатия устанавливается в минимальную степень εmin сжатия в этом условии движения, тепловой КПД понижается, так что сформированный крутящий момент понижается по сравнению с нормальным состоянием. Соответственно, водитель транспортного средства дополнительно нажимает педаль акселератора, чтобы получать желаемый крутящий момент. Следовательно, степень открытия дроссельной заслонки 19 становится большой, так что объем Qa всасываемого воздуха увеличивается. Соответственно, основная длительность Tp импульса впрыска топлива становится большой. Когда основная длительность Tp импульса впрыска топлива становится большой, влияние на устойчивость управления соотношением воздух-топливо становится относительно небольшим, даже когда объем топлива, вводимого со стороны бачка 42 посредством продувки, является одинаковым. Следовательно, возможно увеличивать объем продувки, в то же время гарантируя устойчивость управления соотношением воздух-топливо. Кроме того, когда основная длительность Tp импульса впрыска топлива становится большой, длительность Ti импульса впрыска топлива, подаваемого из клапана 8 для впрыска топлива, становится большой, даже когда объем топлива, вводимого со стороны бачка 42 посредством продувки, является одним и тем же. Соответственно, ограничение объема продувки минимальной длительностью Qmin импульса впрыска относительно ослабляется. Следовательно, возможно увеличивать объем продувки без ограничения минимальной длительности Qmin импульса впрыска.

[0045] На этапе 16 решается, больше ли или нет коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо, который уменьшается в соответствии с продувкой топливного компонента, чем предварительно определенное нижнее предельное значение αLlim. Для гарантирования устойчивости управления соотношением воздух-топливо, коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо, который в основном изменяется вокруг "1" в качестве центра, снабжается верхним предельным значением αHlim (>1) и нижним предельным значением αLlim (<1). На этом этапе оценивается, больше или нет коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо, на который влияет продувка, чем нижнее предельное значение αLlim, т.е. является или нет коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо объемом продувки, который допустим при устойчивости управления для соотношения воздух-топливо.

[0046] Когда решением этапа 16 является "Да", процесс переходит к этапу 17. Первый флаг fC разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой устанавливается в 1. Когда решением этапа 16 является "Нет", процесс переходит к этапу 18. Первый флаг разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой устанавливается в 0. Этот первый флаг fC разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой показывает, что устойчивость управления для соотношения воздух-топливо гарантируется и что степень открытия клапана 46 управления продувкой может быть дополнительно увеличена в этом отношении.

[0047] Кроме того, на этапе 19 решается, больше или нет длительность Ti импульса впрыска топлива, которая уменьшается в соответствии с впрыском топливного компонента, чем предварительно определенная минимальная длительность Qmin импульса впрыска. Клапан 8 впрыска топлива не может впрыскивать точный объем топлива, когда длительность Ti импульса впрыска топлива становится меньше минимальной длительности Qmin импульса впрыска. На этом этапе оценивается, больше или нет длительность Ti импульса впрыска топлива, на которую влияет продувка, чем предварительно определенная минимальная длительность Qmin импульса впрыска, посредством которой точность измерения объема впрыска может быть гарантирована.

[0048] Когда решением этапа 19 является "Да", процесс переходит к этапу 20. Второй флаг fD разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой устанавливается в 1. Когда решением этапа 19 является "Нет", процесс переходит к этапу 21. Второй флаг fD разрешения увеличения степени открытия клапана 46 управления продувкой устанавливается в 0. Этот второй флаг fD разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой показывает, что минимальная длительность Qmin импульса впрыска гарантируется и что степень открытия клапана 46 управления продувкой может быть дополнительно увеличена в этом отношении.

[0049] На этапе 22 оценивается, установлены или нет первый флаг fC разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой и второй флаг fD разрешения увеличения степени открытия клапана управления продувкой в 1. Когда оба флага установлены в 1, процесс переходит к этапу 23, поскольку объем продувки может быть увеличен. Когда один из обоих флагов установлен в 0 или когда оба флага установлены в 0, процесс переходит к этапу 24 для обратного уменьшения объема продувки.

[0050] В частности, на этапе 23 степень PVO открытия вычисляется посредством добавления предварительно определенного незначительного количества ΔO к предыдущему вычисленному значению PVOz степени PVO открытия клапана 46 управления продувкой с тем, чтобы постепенно увеличивать степень PVO открытия. Т.е. степень PVO открытия клапана 46 управления продувкой постепенно увеличивается, пока устойчивость управления для соотношения воздух-топливо гарантируется, и минимальная длительность Qmin импульса впрыска гарантируется. Соответственно, как описано выше, значительная продувка выполняется в состоянии, когда целевая степень tε0 сжатия устанавливается в минимальную степень εmin сжатия. Кроме того, основная степень PVO0 открытия клапана управления продувкой используется в качестве первоначального значения предыдущего вычисленного значения PVOz на первоначальном этапе 23.

[0051] На этапе 24 степень PVO открытия вычисляется посредством вычитания предварительно определенного незначительного количества ΔO из предыдущего вычисленного значения PVOz степени PVO открытия клапана управления продувкой с тем, чтобы постепенно уменьшать степень PVO открытия. Т.е. объем продувки уменьшается, так что решением на этапе 22 становится "Да" во время выполнения продувки в состоянии, когда целевая степень tε0 сжатия устанавливается в минимальную степень εmin сжатия.

[0052] Далее, фиг. 3 показывает подпрограмму операции обнаружения уровня накопления испарившегося газа на этапе 10.

[0053] Эта операция выполняется, когда условие продувки удовлетворяется на всем протяжении вышеописанной основной программы. На этапе 101 степень PVO открытия клапана 46 управления продувкой устанавливается в основную степень PVO0 открытия клапана управления продувкой. При этом продувка выполняется ниже основной целевой степени tε0 сжатия.

[0054] На этапе 102 оценивается, меньше или нет значение счетчика C, которое сбрасывается на этапе 8, чем предварительно определенное значение N. Когда счетчик C меньше предварительно определенного значения N, это означает (представляет), что достаточный период времени не прошел с тех пор, как условие продувки удовлетворено, и продувка началась. Уровень накопления испарившегося газа не может быть точно измерен. Соответственно, оценка уровня накопления испарившегося газа не выполняется. На этапе 103 значение счетчика C увеличивается на единицу. Cz является предыдущим значением счетчика C. Кроме того, операция этапа 10, показанная на фиг. 3, повторяется до тех пор, пока флаг fA окончания измерения уровня накопления испарившегося газа не станет равным 1.

[0055] Когда решением этапа 102 становится "Нет" (счетчик C равен или больше предварительно определенного значения N), процесс переходит от этапа 102 к этапу 104. Оценивается, больше или нет коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо, чем предварительно определенное пороговое значение αth. Кроме того, это пороговое значение αth может быть фиксированным значением. Это пороговое значение αth может быть значением, заданным, принимая во внимание условие приведения в действие, такое как объем Qa всасываемого воздуха. Когда испарившийся компонент топлива не сильно скопился в бачке 42, концентрация топлива в продуваемом газе является низкой. Даже когда клапан 46 управления продувкой управляется, чтобы открываться, посредством основной степени PVO0 открытия клапана управления продувкой, коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо едва ли становится небольшим. С другой стороны, когда много испарившегося компонента топлива скопилось в бачке 42, концентрация топлива в продуваемом газе является высокой. Соответственно, коэффициент α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо становится в значительной степени небольшой. На этапе 104 оценивается, что уровень накопления испарившегося компонента топлива является двухступенчатым, высоким и низким, посредством сравнения коэффициента α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо и порогового значения αth.

[0056] Когда решением этапа 104 является "Да", процесс переходит к этапу 105. Флаг fB накопления испарившегося газа устанавливается в 0. Когда решением этапа 104 является "Нет", процесс переходит к этапу 106. Флаг fB накопления испарившегося газа устанавливается в 1. Этот флаг fB накопления испарившегося газа используется для вышеописанного решения этапа 12. Затем, на этапе 107, флаг fA окончания измерения уровня накопления испарившегося газа, представляющий, что операция этапа 10 закончилась, устанавливается в 1.

[0057] Далее, фиг. 4 является временной диаграммой для иллюстрации работы вышеописанного варианта осуществления. Самая верхняя стадия чертежа показывает объем испарившегося компонента топлива, накопившегося в бачке 42. Как иллюстрировано на основе фиг. 2 и фиг. 3, когда условие продувки удовлетворяется во время приведения в действие двигателя, продувка выполняется посредством установки клапана 46 управления продувкой в базовую степень PVO0 открытия клапана управления продувкой ниже базовой целевой степени tε0 сжатия, даже когда флаг fB накопления испарившегося газа равен 0. Соответственно, когда частота того, что условие продувки удовлетворяется, и период, когда условие продувки удовлетворяется, являются достаточными, объем компонента топлива в бачке 42 может поддерживаться на относительно низком уровне. С другой стороны, когда частота того, что условие продувки удовлетворяется, является небольшой или когда много паров топлива формируется в топливном баке 41 по каким-либо причинам, как показано на фиг. 4, объем компонента топлива в бачке 42 может превышать некоторое пороговое значение (это соответствует пороговому значению αth коэффициента α корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо).

[0058] В примере, показанном на чертеже, объем компонента топлива в бачке 42 превышает пороговое значение в момент времени t1. При этом, посредством вышеописанной операции этапа 15, целевая степень tε сжатия становится минимальной степенью εmin сжатия. В случае, когда степень сжатия уменьшается таким образом, тепловой КПД уменьшается. Кроме того, сформированный крутящий момент уменьшается по сравнению с нормальным состоянием. Соответственно, необходимый объем Qa всасываемого воздуха увеличивается для поддержания желаемого крутящего момента. Т.е. необходимый объем топлива (сумма объема впрыска топлива и компонента топлива, вводимого посредством продувки) увеличивается, как показано на чертеже. Соответственно, возможный объем продувки, который может быть введен во впускную систему, увеличивается.

[0059] Таким образом, в вышеописанном варианте осуществления, когда объем компонента топлива в бачке 42 превышает некоторый уровень, значительная продувка выполняется в состоянии, когда степень сжатия снижается. Соответственно, компонент топлива в бачке 42 быстро уменьшается. Следовательно, когда частота того, что условие продувки удовлетворяется, как в двигателе 1 внутреннего сгорания с турбонагнетателем, возможно предварительно устранять сквозное прохождение (утечку компонента топлива наружу) бачка 42. Кроме того, возможно избегать дестабилизации управления соотношением воздух-топливо посредством значительной продувки и излишнего уменьшения длительности Ti импульса впрыска топлива.

[0060] Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления, когда испарившийся компонент топлива накапливается на некотором уровне в бачке 42, степень сжатия снижается до минимальной степени εmin сжатия, посредством которой степень сжатия является управляемой. Причина состоит в том, что предпочтительно выполняется устранение сквозного прохождения бачка 42. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим. Степень сжатия может быть снижена до соответствующего уровня. Например, уровень объема компонента топлива, накапливающегося в бачке 42, линейно измеряется. Уменьшающийся диапазон степени сжатия может переменным образом управляться в соответствии с этим измеренным уровнем.

[0061] Кроме того, в объяснении вышеописанного варианта осуществления водитель транспортного средства дополнительно нажимает педаль акселератора при уменьшении крутящего момента согласно уменьшению степени сжатия. Например, в конфигурации системы, в которой желаемый крутящий момент определяется на основе степени открытия педали акселератора и необходимая степень открытия дросселя вычисляется, принимая во внимание степень сжатия, чтобы получать этот желаемый крутящий момент, увеличение степени открытия дросселя автоматически создается в соответствии с уменьшением теплового КПД посредством уменьшения степени сжатия. Настоящее изобретение аналогично применимо к сконструированной таким образом конфигурации.

[0062] Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления используется механизм 2 изменения степени сжатия, который является многорычажным поршневым кривошипно-шатунным механизмом. Однако настоящее изобретение аналогично применимо к механизму изменения степени сжатия любого типа.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. Предложено устройство и способ управления для двигателя, в которых пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке 41, поступают в бачок 42 улавливания паров топлива и накапливаются в нем. Из бачка, во время приведения в действие двигателя 1, пары топлива вводятся во впускную систему 18 двигателя. Предложенное устройство содержит средство, выполненное с возможностью обнаруживать состояние, в котором пары топлива скопились в бачке улавливания паров топлива, во время приведения в действие двигателя после его прогрева. После заполнения бачка улавливания паров топлива до определенного уровня, пары топлива продуваются во впускную систему двигателя с помощью уменьшения степени механического сжатия посредством механизма 2 изменения степени сжатия. Также предложен способ управления для двигателя. Технический результат заключается в повышении скорости продувки паров топлива из бачка, в результате чего предотвращается попадание паров топлива в атмосферу. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного устройством обработки паров топлива, выполненным с возможностью временно хранить пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, продувать пары топлива во время приведения в действие двигателя и вводить пары топлива во впускную систему, и механизмом изменения степени сжатия, выполненным с возможностью изменять степень механического сжатия, причем упомянутое устройство управления содержит:
средство, выполненное с возможностью обнаруживать состояние, в котором пары топлива скопились в устройстве обработки паров топлива, во время приведения в действие двигателя, после того как прогрев двигателя внутреннего сгорания закончен,
при этом устройство управления выполнено с возможностью продувать пары топлива с помощью уменьшения степени механического сжатия посредством механизма изменения степени сжатия, когда обнаружено, что пары топлива скопились.

2. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в котором устройство обработки паров топлива снабжено клапаном управления продувкой, выполненным с возможностью открывать и закрывать канал продувки, соединенный с впускной системой; и уменьшение степени механического сжатия выполняется, когда пары топлива скопились и когда предварительно определенное условие продувки, чтобы открывать клапан управления продувкой, удовлетворено.

3. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 2, в котором устройство управления дополнительно содержит датчик соотношения воздух-топливо, обеспеченный в выпускной системе, и секцию управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо, выполненную с возможностью вычислять коэффициент корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо на основе измерительного сигнала датчика соотношения воздух-топливо, и корректировать объем впрыскиваемого топлива; и степень открытия клапана управления продувкой увеличивается до тех пор, пока коэффициент корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо не достигнет предварительно определенного низкого предельного значения.

4. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 2, в котором устройство управления дополнительно содержит датчик соотношения воздух-топливо, обеспеченный в выпускной системе, и секцию управления с обратной связью для соотношения воздух-топливо, выполненную с возможностью вычислять коэффициент корректировки по сигналам обратной связи для соотношения воздух-топливо на основе измерительного сигнала датчика соотношения воздух-топливо, и корректировать объем впрыскиваемого топлива; и степень открытия клапана управления продувкой увеличивается до тех пор, пока объем впрыскиваемого топлива не достигнет минимального объема впрыска.

5. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по одному из пп. 1-4, в котором двигатель внутреннего сгорания снабжен турбонагнетателем; и продувка паров топлива выполняется в состоянии, в котором степень механического сжатия уменьшается в области без наддува.

6. Способ управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного устройством обработки паров топлива, выполненным с возможностью временно хранить пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, продувать пары топлива во время приведения в действие двигателя и вводить пары топлива во впускную систему, и механизмом изменения степени сжатия, выполненным с возможностью изменять степень механического сжатия, причем упомянутый способ управления содержит этапы, на которых:
обнаруживают состояние, в котором пары топлива скопились в устройстве обработки паров топлива, во время приведения в действие двигателя, после того как прогрев двигателя внутреннего сгорания закончен,
продувают пары топлива с помощью уменьшения степени механического сжатия посредством механизма изменения степени сжатия, когда обнаружено, что пары топлива скопились.