УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2017 года по МПК F02D23/02 F02D41/04 F02D41/38 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству управления двигателем, которое управляет состоянием сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания. Более конкретно, изобретение относится к устройству управления двигателем, которое способно управлять состоянием сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания и уменьшать шум и вибрацию, получающиеся в результате управления.

Уровень техники

[0002] В общем случае, некоторая часть энергии, получаемой в результате сгорания топлива при работе двигателя внутреннего сгорания (далее в данном документе в некоторых случаях просто называемого ''двигателем''), такого как дизельный двигатель, преобразуется в работу вращения коленчатого вала, тогда как остальная часть энергии уходит на потери. Эти потери включают в себя потерю при охлаждении, т.е. происходят, когда тепло формируется в основном блоке двигателя, потерю на выхлоп, которая высвобождается в атмосферу посредством отработавшего газа, потерю на насосе, которая получается в результате всасывания и выпуска воздуха, потерю на механическое сопротивление. Потеря при охлаждении и потеря на выхлоп составляют большие доли от всех потерь. Соответственно, уменьшение потери при охлаждении и потерю на выхлоп является эффективным, когда необходимо повысить топливную экономичность двигателя внутреннего сгорания.

[0003] Однако в общем случае между потерей при охлаждении и потерей на выхлоп имеет место компромиссное соотношение. Другими словами, потеря на выхлоп увеличивается, когда потеря при охлаждении уменьшается, и потеря при охлаждении увеличивается, когда потеря на выхлоп уменьшается. Соответственно, топливная экономичность двигателя улучшается, когда может быть реализовано состояние сгорания, когда сумма потери при охлаждении и выхлопной потери уменьшается.

[0004] Состояние сгорания топлива (воздушно-топливной смеси) в двигателе изменяется в зависимости от ''многих параметров, влияющих на состояние сгорания'', таких как момент впрыска топлива и давление турбонаддува. Далее в данном документе параметр, влияющий на состояние сгорания, будет в некоторых случаях называться просто ''параметром сгорания''. Представляется затруднительным и занимает значительный период времени адаптации достижение значений (комбинаций), подходящих для различных рабочих состояний, полученных заранее посредством эксперимента, моделирования или т.п. в отношении множества параметров сгорания. Соответственно, были разработаны способы для систематического определения параметров сгорания.

[0005] Например, устройство управления согласно уровню техники (далее в данном документе также называемое ''традиционным устройством'') вычисляет ''угол поворота коленчатого вала в момент времени, когда формируется половина общего количества тепла, получающегося в течение одного рабочего такта (далее в данном документе называемый ''углом центра тяжести сгорания'')''. В случае, когда угол центра тяжести сгорания и заданное опорное значение отклоняются друг от друга, традиционное устройство вынуждает угол центра тяжести сгорания соответствовать опорному значению, корректируя момент впрыска топлива или регулируя концентрацию кислорода в камере сгорания (цилиндре) на основании регулировки степени EGR (например, см. PTL 1).

Список источников

Патентные документы

[0006] PTL 1: Публикация заявки на патент Японии № 2011-202629

Раскрытие изобретения

[0007] В дизельном двигателе, например, многоступенчатый впрыск выполняется в некоторых случаях, так что топливо впрыскивается множество раз в течение одного цикла сгорания. Более конкретно, в дизельном двигателе предварительный впрыск выполняется перед основным впрыском, и затем основной впрыск выполняется в некоторых случаях. В некоторых случаях подвпрыск выполняется после основного впрыска.

[0008] Соотношение между углом поворота коленчатого вала и интенсивностью теплообразования, свойственное случаю, когда предварительный впрыск и основной впрыск выполняются, выражается, например, как форма волны, которая иллюстрируется посредством кривой C1 на фиг. 7A. Интенсивность теплообразования является количеством тепла на единицу угла поворота коленчатого вала (единицу величины изменения в угловом положении коленчатого вала), формируемого посредством сгорания воздушно-топливной смеси, т.е., величиной теплообразования на единицу угла поворота коленчатого вала. Эта форма волны также будет называться ''формой волны сгорания'' ниже. Форме волны, которая иллюстрируется на фиг. 7A, позволяют достигать максимального значения Lp посредством предварительного впрыска, который инициируется при угле θ1 поворота коленчатого вала, и достигать максимального значения Lm посредством основного впрыска, который инициируется при угле θ2 поворота коленчатого вала.

[0009] Фиг. 7B иллюстрирует соотношение между углом поворота коленчатого вала и ''отношением объединенного значения количества тепла, формируемого посредством сгорания'', иллюстрированным посредством кривой C1, к общему количеству формируемого тепла ''(процент теплотворной способности)''. В примере, который иллюстрируется на фиг. 7B, угол центра тяжести сгорания, описанный выше (угол поворота коленчатого вала, при котором процент теплотворной способности равен 50%), является углом θ3 поворота коленчатого вала.

[0010] В случае, когда только момент инициирования предварительного впрыска смещается в сторону опережения на Δθ (=θ1-θ0) от угла θ1 поворота коленчатого вала к углу θ0 поворота коленчатого вала, как иллюстрируется посредством сплошной линией C2 на фиг. 8A, угол поворота коленчатого вала, при котором тепло начинает формироваться посредством сгорания топлива предварительного впрыска, смещается в сторону опережения на угол Δθ поворота коленчатого вала. Во время сгорания, которое иллюстрируется на фиг. 7A и 8A, однако, угол центра тяжести сгорания находится после инициирования сгорания топлива основного впрыска (после угла θ2 поворота коленчатого вала), и, таким образом, угол центра тяжести сгорания остается неизменным в угле θ3 поворота коленчатого вала, как очевидно из фиг. 8B, иллюстрирующей процент теплотворной способности сгорания, иллюстрированного посредством кривой C2. Другими словами, угол центра тяжести сгорания не изменяется в некоторых случаях, даже когда форма волны сгорания изменяется посредством смещения момента предварительного впрыска в сторону опережения. Другими словами, угол центра тяжести сгорания при необходимости является значением показателя, которое точно отражает состояние сгорания каждого цикла.

[0011] Автор изобретения фактически измерил ''соотношение между углом центра тяжести сгорания и степенью ухудшения топливной экономичности'' в отношении различных комбинаций ''нагрузок двигателя (требуемых крутящих моментов) и скоростей вращения двигателя''. Результаты измерения иллюстрируются на фиг. 9. Кривые Hb1 по Hb3 на фиг. 9 показывают результаты измерений, свойственные случаю низкой скорости вращения и низкой нагрузки, случаю средней скорости вращения и средней нагрузки и случаю высокой скорости вращения и высокой нагрузки, соответственно. Автор изобретения обнаружил, что угол центра тяжести сгорания, при котором степень ухудшения топливной экономичности минимизируется (угол центра тяжести сгорания идеальной топливной экономичности), варьируется при различных нагрузках и/или скоростях вращения двигателя, как показано на фиг. 9. Другими словами, автор изобретения обнаружил, что степень ухудшения топливной экономичности при необходимости минимизируется, даже когда состояние сгорания управляется так, что угол центра тяжести сгорания соответствует постоянному опорному значению, когда нагрузка и/или скорость вращения двигателя варьируются.

[0012] Автор изобретения сосредоточил внимание на ''положении центра тяжести интенсивности теплообразования'' вместо угла центра тяжести сгорания согласно уровню техники в качестве значения показателя, представляющего состояние сгорания. Положение центра тяжести интенсивности теплообразования определяется по интенсивности теплообразования как количество тепла в единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива и выражается как угловое положение коленчатого вала (т.е. угол поворота коленчатого вала). Хотя определение положения центра тяжести интенсивности теплообразования будет описано подробно позже, можно сказать, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением показателя, более точно отражающим состояние сгорания, чем угол центра тяжести сгорания в качестве значения показателя состояния сгорания из уровня техники. Другими словами, автор изобретения обнаружил, что состояние сгорания двигателя может поддерживаться в конкретном состоянии, и топливная экономичность может быть улучшена, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя. В этом отношении, автор изобретения рассмотрел устройство управления двигателем, которое сохраняет положение центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя.

[0013] Как описано выше, состояние сгорания топлива (воздушно-топливной смеси) в двигателе изменяется в зависимости от многих параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива и давление турбонаддува. Соответственно, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, описанное выше, также изменяется в зависимости от параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува. Другими словами, в случае, когда состояние сгорания двигателя должно поддерживаться в конкретном состоянии для улучшения топливной экономичности с положением центра тяжести интенсивности теплообразования, сохраняемым в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, как описано ранее, параметры сгорания, включающие в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува, могут быть использованы в качестве параметров, которые управляют положением центра тяжести интенсивности теплообразования. Параметры, относящиеся к впрыску топлива, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива (параметры системы впрыска), среди этих параметров сгорания являются очень чувствительными во время корректировки, и, таким образом, отклонение (корректирующее отклонение) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающееся в результате корректировки, легко вычисляется. В этом отношении, желательно, чтобы параметры системы впрыска использовались в качестве параметров, управляющих положением центра тяжести интенсивности теплообразования.

[0014] В случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования управляется с помощью параметров системы впрыска, как описано выше, однако, величина изменения на единицу угла поворота коленчатого вала в давлении внутри камеры сгорания (давлении в цилиндре) увеличивается и влияет на шум и вибрацию, получающиеся в результате сгорания, например, шум сгорания увеличивается. В результате, пользователь (такой как водитель) или т.п. транспортного средства, в котором двигатель установлен в качестве источника мощности, может чувствовать дискомфорт в связи с этим. Соответственно, когда топливная экономичность должна быть улучшена с помощью поддержания состояния сгорания двигателя в конкретном состоянии, желательно, чтобы внимание уделялось пресечению шума и вибрации, которые приводят в результате к дискомфорту пользователя, также как поддержанию положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя.

[0015] Соответственно, в этой технической области, существует потребность в устройстве управления двигателем, которое способно улучшать топливную экономичность посредством поддержания положения центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала, в то же время исключая повышение шума и вибрации, которые приводят к дискомфорту пользователя. Задача изобретения состоит в создании устройства управления двигателем, которое способно улучшать топливную экономичность посредством поддержания положения центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала, в то же время исключая повышение шума и вибрации, которые приводят к дискомфорту пользователя.

[0016] Вышеописанная задача изобретения достигается посредством устройства управления двигателем, снабженным блоком управления сгоранием, задающим параметр сгорания, управляющий состоянием сгорания топлива, поданного в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженного турбонагнетателем, в котором блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между по меньшей мере первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение, в котором блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, а скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и в котором блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0017] Согласно изобретению, параметр, используемый для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования, правильно используется в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель, и, таким образом, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то время как исключается увеличение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0018] Другие задачи, другие признаки и дополнительные преимущества изобретения будут с легкостью понятны при помощи нижеследующего описания каждого аспекта изобретения с обращением к сопровождающим чертежам.

Краткое описание чертежей

[0019] [Фиг. 1]

Фиг. 1 - это график, показывающий положение центра тяжести интенсивности теплообразования (угол коленчатого вала центра тяжести для интенсивности теплообразования), на котором фиг. 1A иллюстрирует форму волны сгорания, свойственную случаю, когда предварительный впрыск и основной впрыск выполняются в заданный момент, а фиг. 1B иллюстрирует форму волны сгорания, свойственную случаю, когда предварительный впрыск смещается дальше в сторону опережения, чем на фиг. 1A.

[Фиг. 2]

Фиг. 2 - это график, иллюстрирующий соотношение между положением центра тяжести интенсивности теплообразования и степенью ухудшения топливной экономичности для каждой комбинации скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.

[Фиг. 3]

Фиг. 3 - это схематичный чертеж конфигурации устройства управления двигателем согласно первому варианту осуществления и двигателя внутреннего сгорания, к которому устройство управления двигателем применяется.

[Фиг. 4]

Фиг. 4 - это блок-схема, иллюстрирующая процедуру, которая выполняется посредством CPU устройства управления, которое иллюстрировано на фиг. 3.

[Фиг. 5]

Фиг. 5 - это блок-схема, иллюстрирующая процедуру, которая выполняется посредством CPU устройства управления, которое иллюстрировано на фиг. 3.

[Фиг. 6]

Фиг. 6 - это блок-схема, иллюстрирующая часть процедуры, которая выполняется посредством CPU устройства управления, которое иллюстрировано на фиг. 3.

[Фиг. 7]

Фиг. 7 - это график, показывающий угол центра тяжести сгорания.

[Фиг. 8]

Фиг. 8 - это график, показывающий угол центра тяжести сгорания.

[Фиг. 9]

Фиг. 9 - это график, иллюстрирующий соотношение между углом центра тяжести сгорания и степенью ухудшения топливной экономичности для каждой скорости вращения двигателя.

Осуществление изобретения

[0020] Как описано выше, задача изобретения состоит в создании устройства управления двигателем, которое способно улучшать топливную экономичность, сохраняя положение центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала (первом угле поворота коленчатого вала), в то же время исключая повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт.

[0021] В результате интенсивных исследований для решения задачи автор изобретения обнаружил, что топливная экономичность может быть улучшена, когда позиция центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то время как повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт, пресекается посредством правильного использования параметра, используемого для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования, в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель. Изобретение было получено на основании этих полученных данных.

[0022] Согласно первому аспекту изобретения предложено устройство управления двигателем, снабженное блоком управления сгоранием, задающим параметр сгорания, управляющий состоянием сгорания топлива, подаваемого в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженного турбонагнетателем, в котором блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение, в котором блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и в котором блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0023] Как описано выше, устройство управления двигателем согласно этому аспекту применяется к двигателю внутреннего сгорания, который снабжен турбонагнетателем. Кроме того, устройство управления двигателем согласно этому аспекту снабжается блоком управления сгоранием, который управляет состоянием сгорания топлива, которое подается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания.

[0024] Блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между по меньшей мере первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение.

[0025] Первое пороговое значение может быть минимальным значением нагрузки, допустимой для двигателя, или может быть значением, превышающим минимальное значение. Второе пороговое значение может быть максимальным значением нагрузки, допустимой для двигателя, или может быть значением меньше максимального значения. Другими словами, устройство управления двигателем согласно этому аспекту может задавать параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала по всему диапазону нагрузки, допустимому для двигателя, или может задавать параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала только в конкретном диапазоне нагрузки. Кроме того, управление состоянием сгорания практически синонимично заданию параметра нагрузки (т.е., заданию соответствующего значения и изменению на соответствующее значение в соответствии с рабочим состоянием двигателя посредством управления с прямой связью и/или управления с обратной связью для параметра сгорания). Параметр сгорания будет описан подробно позже.

[0026] Согласно устройству управления двигателем этого аспекта положение центра тяжести интенсивности теплообразования поддерживается при первом угле поворота коленчатого вала, когда по меньшей мере нагрузка двигателя находится в рамках конкретного диапазона нагрузки. Соответственно, эксплуатационные затраты двигателя могут быть эффективно уменьшены, когда первый угол поворота коленчатого вала задается, например, в угол поворота коленчатого вала оптимальной топливной экономичности. Кроме того, итоговые эксплуатационные затраты двигателя могут быть эффективно уменьшены, например, посредством задания первого угла поворота коленчатого вала в заданный угол поворота коленчатого вала, такой как угол поворота коленчатого вала, при котором итоговые эксплуатационные затраты (затраты, фактические требуемые для движения транспортного средства, в котором установлен двигатель), также включающие в себя эксплуатационные затраты, неассоциированные с топливной экономичностью, минимизируются.

[0027] Целевое положение центра тяжести (первый угол поворота коленчатого вала) в качестве целевого значения управления для положения центра тяжести интенсивности теплообразования, которая позволяет повысить топливной экономичности двигателя, позволяет уменьшить общие эксплуатационные затраты и т.п. может быть получена заранее посредством предшествующего эксперимента или т.п. Кроме того, комбинация различных параметров сгорания, которая позволяет достигать целевого положения центра тяжести (первого угла поворота коленчатого вала), может быть получена заранее посредством предшествующего эксперимента или т.п. Полученное целевое положение центра тяжести (первый угол поворота коленчатого вала) и комбинация параметров сгорания, соответствующих целевого положения центра тяжести (первому углу поворота коленчатого вала), могут быть, например, сохранены в средстве хранения данных (таком как ROM) электронного блока управления (ECU) двигателя, описанного позже, считаны в соответствии с фактическим рабочим состоянием двигателя и использованы во время управления, чтобы позволять положению центра тяжести интенсивности теплообразования соответствовать целевому положению центра тяжести (первому углу поворота коленчатого вала).

[0028] Положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть определена посредством различных способов, как изложено ниже.

<<Определение 1>>

Как иллюстрировано на фиг. 1A, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является углом поворота коленчатого вала (θ3 на фиг. 1A), соответствующим геометрическому центру G тяжести области, окруженной формой волны интенсивности теплообразования, отображённой в ''системе (графике) координат, в которой угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан по горизонтальной оси (первой оси), а интенсивность теплообразования (количество теплообразования на единицу угла поворота коленчатого вала) задана по вертикальной оси (другой оси, ортогональной первой оси)'', и горизонтальной осью (первой осью).

[0029] <<Определение 2>>

Положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала, при котором площади двух областей, разделенных друг от друга конкретным углом поворота коленчатого вала, равны друг другу, когда область, окруженная формой волны интенсивности теплообразования, отображённой в ''системе (графике) координат, в которой угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан по горизонтальной оси (первой оси), а интенсивность теплообразования (количество теплообразования на единицу угла поворота коленчатого вала) задана по вертикальной оси (другой оси, ортогональной первой оси)'', и горизонтальной осью (первой осью), разделена конкретным углом поворота коленчатого вала.

[0030] <<Определение 3>>

В качестве альтернативы, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является углом Gc поворота коленчатого вала, который удовлетворяет уравнению (1). В уравнении (1) CAs - это угол поворота коленчатого вала, при котором сгорание топлива начинается, CAe - это угол поворота коленчатого вала, при котором сгорание завершается, θ - это произвольный угол поворота коленчатого вала, и dQ(θ) - это интенсивность теплообразования при угле θ поворота коленчатого вала. Другими словами, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования произведения ''величины разности между произвольным первым углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и конкретным углом поворота коленчатого вала и конкретным углом поворота коленчатого вала'' и ''интенсивности теплообразования при произвольном первом угле поворота коленчатого вала'' относительно угла поворота коленчатого вала от начала сгорания до конкретного угла поворота коленчатого вала, равно значению, полученному посредством интегрирования произведения ''величины разности между произвольным вторым углом поворота коленчатого вала между конкретным углом поворота коленчатого вала и завершением сгорания и конкретным углом поворота коленчатого вала'' и ''интенсивности теплообразования при произвольном втором угле поворота коленчатого вала'' относительно угла поворота коленчатого вала от конкретного угла поворота коленчатого вала до завершения сгорания.

[0031]

[0032] <<Определение 3'>>

Следующее уравнение (2) получается, когда вышеописанное уравнение (1) модифицируется.

[0033]

[0034] Соответственно, чтобы выразить Определение 3 другим способом, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования значения, соответствующего произведению значения, полученного посредством вычитания конкретного угла поворота коленчатого вала из произвольного угла поворота коленчатого вала, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала относительно угла поворота коленчатого вала от инициирования сгорания до завершения сгорания, становится ''0''.

[0035] <<Определение 4>>

На основании определений 1-3' положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования определяется как значение, полученное посредством сложения угла поворота коленчатого вала при инициировании сгорания (CAs), со значением, полученным посредством деления значения интеграла произведения значения, полученного посредством вычитания угла поворота коленчатого вала при инициировании сгорания (CAs) из произвольного угла поворота коленчатого вала одного рабочего такта, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала, на площадь области, определенной формой волны интенсивности теплообразования относительно угла поворота коленчатого вала.

[0036] <<Определение 5>>

Другими словами, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования определяется как угол поворота коленчатого вала, полученный посредством вычисления на основании следующего уравнения (3).

[0037]

[0038] Положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, которая определяется различными способами, как описано выше, является углом θ3 поворота коленчатого вала в примере, который иллюстрируется на фиг. 1A. Когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования задается в угол θ0 поворота коленчатого вала с моментом начала предварительно впрыска, смещённым в сторону опережения на интервал Δθp от угла θ1 поворота коленчатого вала, как иллюстрировано на фиг. 1B, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования становится углом θ3' поворота коленчатого вала после смещения в сторону опережения на интервал угла Δθg поворота коленчатого вала. Как видно в данном документе, можно сказать, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением показателя, более точно отражающим состояние сгорания, чем угол центра тяжести сгорания в качестве значения показателя для состояния сгорания согласно уровню техники. Фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть оценено на основании давления в цилиндре, которое измеряется средством определения давления в цилиндре, таким как датчик давления в камере сгорания.

[0039] Автор изобретения измерил ''соотношение между положением центра тяжести интенсивности теплообразования и степенью ухудшения топливной экономичности'' относительно различных комбинаций между ''нагрузкой двигателя (требуемым крутящим моментом) и скоростью вращения двигателя''. Результаты измерения иллюстрируются на фиг. 2. Кривые Gc1 по Gc3 на фиг. 2 показывают результаты измерений, свойственные случаю низкой скорости вращения и низкой нагрузки, случаю средней скорости вращения и средней нагрузки и случаю высокой скорости вращения и высокой нагрузки, соответственно. Как показано на фиг. 2, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, в которой степень ухудшения топливной экономичности минимизируется, является конкретным (фиксированным) углом θa поворота коленчатого вала (7° после верхней мертвой точки в примере, иллюстрированном на фиг. 2) даже в случае, когда скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя варьируются. Кроме того, было обнаружено, что степень ухудшения топливной экономичности становится практически фиксированным значением рядом с минимальным значением, даже когда нагрузка двигателя и/или скорость вращения двигателя изменяются, поскольку положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится ближе к углу θa поворота коленчатого вала, чем угол центра тяжести сгорания, иллюстрированный на фиг. 9.

[0040] На основании вышесказанного, автор изобретения обнаружил, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением показателя, которое соответствующим образом показывает состояние сгорания, и, таким образом, состояние сгорания двигателя может поддерживаться в конкретном состоянии, и топливная экономичность двигателя может быть улучшена, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении (таком как значение рядом с углом θa поворота коленчатого вала) независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя. В этом отношении, автор изобретения рассмотрел устройстве управления двигателем, которое сохраняет положение центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала (первом угле поворота коленчатого вала) независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя.

[0041] Как описано выше, состояние сгорания топлива (воздушно-топливной смеси) в двигателе изменяется в зависимости от множества параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива и давление турбонаддува. Соответственно, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, описанная выше, также изменяется в зависимости от параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува. Другими словами, в случае, когда состояние сгорания двигателя должно поддерживаться в конкретном состоянии для улучшения топливной экономичности с положением центра тяжести интенсивности теплообразования, сохраняемым в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, как описано ранее, параметры сгорания, включающие в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува, могут быть использованы в качестве параметров, которые управляют положением центра тяжести интенсивности теплообразования. Одно или более следующих значений могут быть приняты в качестве параметра сгорания.

[0042] (1) Момент основного впрыска

(2) Давление впрыска топлива в качестве давления во время впрыска топлива из клапана для впрыска топлива

(3) Количество впрыска для предварительного впрыска в качестве впрыска топлива, выполняемого дальше в сторону опережения, чем основной впрыск

(4) Число предварительных впрысков

(5) Момент предварительного впрыска

(6) Количество впрыска топлива для предварительного впрыска

(7) Количество впрыска для подвпрыска в качестве впрыска топлива, выполняемого дальше в сторону запаздывания, чем основной впрыск

(8) Давление турбонаддува турбонагнетателя

(9) Эффективность охлаждения (характеристика охлаждения) промежуточного охладителя

(10) Степень EGR в качестве отношения EGR-газа к всасываемому воздуху (или количество EGR-газа)

(11) Отношение количества EGR-газа высокого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройства высокого давления, к количеству EGR-газа низкого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройства низкого давления (степень EGR высокого/низкого давления)

(12) Эффективность охлаждения (характеристика охлаждения) EGR-охладителя

(13) Интенсивность закрученного потока в цилиндре (такая как степень открытия клапана управления завихрением)

[0043] Эффективность охлаждения промежуточного охладителя и эффективность охлаждения EGR-охладителя существуют для управления температурой на впуске двигателя в конечном счете, и, таким образом, можно сказать, что температура на впуске двигателя является одним из параметров сгорания. Примеры конкретных средств для снижения эффективности охлаждения этих охладителей (повышения температуры на впуске) могут включать в себя уменьшение количества хладагента, который течет в эти охладители, и повышение отношения количества газа, протекающего через обходной канал, к количеству газа, протекающему через эти охладители, на основании повышения степени открытия обходного клапана, который регулирует расход газа, протекающего через обходной канал, установленный в этих охладителях. Примеры конкретных средств для повышения эффективности охлаждения этих охладителей (снижения температуры на впуске) могут включать в себя увеличение количества хладагента, который течет в эти охладители, и уменьшение отношения количества газа, протекающего через обходной канал, к количеству газа, протекающему через эти охладители, на основании снижения степени открытия обходного клапана, который регулирует расход газа, протекающего через обходной канал, установленный в этих охладителях.

[0044] Степень EGR означает, более конкретно, отношение количества EGR-газа низкого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройства низкого давления, к количеству всасываемого воздуха в случае, когда используется EGR-устройство низкого давления, предусмотренное в двигателе и позволяющее отработавшему газу дальше вниз по потоку, чем турбина турбонагнетателя, размещенная в выпускном канале двигателя, течь назад по направлению к впускному каналу двигателя. Степень EGR означает отношение количества EGR-газа высокого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройства высокого давления, к количеству всасываемого воздуха в случае, когда используется EGR-устройство высокого давления, предусмотренное в двигателе и позволяющее отработавшему газу дальше вверх по потоку, чем турбина турбонагнетателя, течь назад по направлению к впускному каналу. В случае, когда используются и EGR-устройство низкого давления, и EGR-устройство высокого давления, степень EGR означает отношение общего количества EGR-газа низкого давления и EGR-газа высокого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройств, к количеству всасываемого воздуха.

[0045] В случае, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения посредством использования параметров сгорания, описанных выше, устройство управления двигателем может выполнять следующие операции.

(1a) Устройство управления двигателем смещает момент основного впрыска в сторону опережения.

(2a) Устройство управления двигателем увеличивает давление впрыска топлива.

(3a) Устройство управления двигателем увеличивает количество впрыска для предварительного впрыска.

(4a) Устройство управления двигателем изменяет число предварительных впрысков так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования предварительного впрыска, определенное исключительно относительно предварительного впрыска (далее в данном документе называемая ''положением центра тяжести интенсивности предварительного теплообразования''), смещается в сторону опережения.

(5a) Устройство управления двигателем изменяет момент предварительного впрыска так, что положение центра тяжести интенсивности предварительного теплообразования смещается в сторону опережения.

(6a) Устройство управления двигателем изменяет количество впрыска топлива для предварительного впрыска так, что положение центра тяжести интенсивности предварительного теплообразования смещается в сторону опережения.

(7a) Устройство управления двигателем уменьшает количество впрыска для подвпрыска или не выполняет подвпрыск.

(8a) Устройство управления двигателем увеличивает давление турбонаддува.

(9a) Устройство управления двигателем снижает эффективность охлаждения промежуточного охладителя (повышает температуру на впуске).

(10a) Устройство управления двигателем уменьшает степень EGR (уменьшает величину EGR).

(11a) Устройство управления двигателем уменьшает степень EGR высокого/низкого давления.

(12a) Устройство управления двигателем снижает эффективность охлаждения EGR-охладителя (повышает температуру на впуске).

(13a) Устройство управления двигателем увеличивает интенсивность закрученного потока.

[0046] В случае, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону запаздывания посредством использования параметров сгорания, описанных выше, устройство управления двигателем может выполнять следующие операции.

(1b) Устройство управления двигателем смещает момент основного впрыска в сторону запаздывания.

(2b) Устройство управления двигателем уменьшает давление впрыска топлива.

(3b) Устройство управления двигателем уменьшает количество впрыска для предварительного впрыска.

(4b) Устройство управления двигателем изменяет число предварительных впрысков так, что положение центра тяжести интенсивности предварительного теплообразования смещается в сторону запаздывания.

(5b) Устройство управления двигателем изменяет момент предварительного впрыска так, что положение центра тяжести интенсивности предварительного теплообразования смещается в сторону запаздывания.

(6b) Устройство управления двигателем изменяет количество впрыска топлива для предварительного впрыска так, что положение центра тяжести интенсивности предварительного теплообразования смещается в сторону запаздывания.

(7b) Устройство управления двигателем увеличивает количество впрыска для подвпрыска.

(8b) Устройство управления двигателем уменьшает давление турбонаддува.

(9b) Устройство управления двигателем повышает эффективность охлаждения промежуточного охладителя (понижает температуру на впуске).

(10b) Устройство управления двигателем повышает степень EGR (увеличивает величину EGR).

(11b) Устройство управления двигателем повышает степень EGR высокого/низкого давления.

(12b) Устройство управления двигателем повышает эффективность охлаждения EGR-охладителя (понижает температуру на впуске).

(13b) Устройство управления двигателем уменьшает интенсивность закрученного потока.

[0047] Параметры, относящиеся к впрыску топлива, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива (параметры системы впрыска), среди этих параметров сгорания являются очень чувствительными во время корректировки, как описано выше, и, таким образом, отклонение (корректирующее отклонение) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающееся в результате корректировки, легко вычисляется. В этом отношении, желательно, чтобы параметры системы впрыска использовались в качестве параметров, управляющих положением центра тяжести интенсивности теплообразования.

[0048] В случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования управляется с помощью параметров системы впрыска, как описано выше, однако, величина изменения на единицу угла поворота коленчатого вала в давлении внутри камеры сгорания (давлении в цилиндре) увеличивается и влияет на шум и вибрацию, получающиеся в результате сгорания, например, шум сгорания увеличивается. В результате, пользователь (такой как водитель) или т.п. транспортного средства, в котором двигатель установлен в качестве источника мощности, может чувствовать дискомфорт в связи с этим. В случае, когда скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются низкими, в частности, уровни шума и вибрации, которые возникают, когда двигатель и транспортное средство находятся в эксплуатации, являются низкими, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию легко ощущаться пользователем.

[0049] Соответственно, когда топливная экономия должна быть улучшена с помощью сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении в случае, когда скорость вращения двигателя ниже первой пороговой скорости, и скорость транспортного средства, в котором двигатель установлен в качестве источника мощности, ниже первой скорости, желательно, чтобы центр тяжести интенсивности теплообразования управлялся с помощью параметра сгорания, который менее вероятно вызывает повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт. Конкретные примеры этого параметра сгорания могут включать в себя давление турбонаддува турбонагнетателя.

[0050] В случае, когда скорость вращения двигателя или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются высокими, уровень шума и/или вибрации, который возникает, когда двигатель и транспортное средство находятся в эксплуатации, является высоким, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть менее вероятно ощущаемым пользователем. Соответственно, в этом случае, желательно, чтобы центр тяжести интенсивности теплообразования управлялся с помощью параметра сгорания, очень чувствительного во время корректировки и облегчающего вычисление отклонения (корректирующего отклонения) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающегося в результате корректировки, как описано выше. Конкретные примеры этого параметра сгорания могут включать в себя параметры, относящиеся к впрыску топлива, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива (параметры системы впрыска).

[0051] Соответственно, в устройстве управления двигателем этого аспекта блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещении в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0052] В вышеописанном, скорость вращения двигателя (скорость вращения двигателя) может быть получена посредством электронного блока управления двигателем (ECU), описанного позже, на основании, например, сигналов от датчика угла поворота коленчатого вала и датчика положения кулачка, выводящего сигналы в соответствии с угловым положением коленчатого вала (т.е., углом поворота коленчатого вала). Скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель (скорость движения, скорость транспортного средства) может быть измерена посредством датчика скорости транспортного средства.

[0053] В вышеописанном, комбинация первой скорости вращения и первой скорости может быть определена как, например, комбинация минимальных значений скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства, при которых повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт, практически не возникает, в то время как положение центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения посредством одного или обоих из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива. Другими словами, нежелательно смещать в сторону опережения положение центра тяжести интенсивности теплообразования посредством одного или обоих из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, в то время как скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства ниже первой скорости, поскольку шум и вибрация, с которыми пользователь ощущает дискомфорт, в значительной степени увеличиваются в этом случае. Комбинация первой скорости вращения и первой скорости может быть указана, например, посредством шума и вибрации, получающихся в результате работы двигателя и транспортного средства при различных комбинациях скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства, получаемых заранее на основании предшествующего эксперимента или т.п. Когда комбинация первой скорости вращения и первой скорости точно определена, шум ветра, шум дороги или т.п. могут быть приняты во внимание в дополнение к шуму и вибрации, получающимся в результате работы двигателя и транспортного средства.

[0054] Двигатель, к которому устройство управления двигателем согласно этому аспекту применяется, нуждается в создании механизма, который выполнен с возможностью регулирования давления турбонаддува турбонагнетателя. Конкретные примеры механизма могут включать в себя сопловую лопатку, обходной клапан (регулятор давления наддува для регулировки давления на выпуске) и выпускную дроссельную заслонку. Кроме того, двигатель, к которому устройство управления двигателем согласно этому аспекту применяется, нуждается в создании механизма, который выполнен с возможностью регулирования давления впрыска топлива и/или момент впрыска топлива. В случае, когда двигатель снабжен системой подачи топлива, включающей в себя нагнетательный топливный насос (насос подачи топлива), трубопровод подачи топлива, аккумуляторную топливную систему высокого давления (аккумулятор) и клапан для впрыска топлива (инжектор), например, давление впрыска топлива может регулироваться на основании управления нагнетательным топливным насосом, момент впрыска топлива может регулироваться на основании управления операцией открытия клапана для клапана впрыска топлива (инжектора) и т.п. в случае инструкции от электронного блока управления (ECU) двигателя, описанного позже.

[0055] Согласно вышесказанному, центр тяжести интенсивности теплообразования управляется посредством давления турбонаддува, которое является параметром сгорания, менее вероятно вызывающим повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт, в случае, когда скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются низкими, хотя изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, легко ощущается пользователем в этом случае. Соответственно, характеристика ускорения может быть гарантирована, в то время как исключается повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт. Центр тяжести интенсивности теплообразования управляется посредством параметра системы впрыска, который является параметром впрыска, очень чувствительным во время корректировки и облегчающим вычисление корректирующего отклонения, в случае, когда скорость вращения двигателя или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются высокими. Как описано выше, устройство управления двигателем согласно этому аспекту правильно использует параметры, используемые для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель, и, таким образом, может улучшать топливную экономичность, сохраняя положение центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то же время исключая повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0056] В устройстве управления двигателем согласно этому варианту осуществления блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, как описано выше. Другими словами, в устройстве управления двигателем согласно этому аспекту любое одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива может быть выполнено, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала. Аналогично, любое одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива может быть выполнено, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше первой скорости.

[0057] Следующие три случая предполагаются в случае, когда блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, как описано выше.

(a) Случай, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель (скорость транспортного средства), равна или выше первой скорости

(b) Случай, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, и скорость транспортного средства ниже первой скорости

(c) Случай, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства равна или выше первой скорости

[0058] В случае (c) из трех случаев скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, хотя скорость транспортного средства равна или выше первой скорости. В этом случае уровни шума и вибрации, возникающих в двигателе, являются низкими, и, таким образом, ситуация, в которой изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, вероятно должно легко ощущаться пользователем, также предполагается в случае, когда, например, уровни шума ветра и шума дороги, являются низкими. Соответственно, желательно, чтобы параметр, менее влияющий на шум сгорания, выбирался, когда управление центром тяжести интенсивности теплообразования выполняется с помощью параметра системы впрыска в случае, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой, а скорость вращения двигателя низкая.

[0059] Согласно устройству управления двигателем этого варианта осуществления, параметры системы впрыска, которые используются для смещения в сторону опережения положения центра тяжести интенсивности теплообразования, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, включают в себя давление впрыска топлива и момент впрыска топлива. Давление впрыска топлива превосходит момент впрыска топлива, когда доходит до влияния на шум сгорания. Соответственно, когда управление центром тяжести интенсивности теплообразования выполняется с помощью параметра системы впрыска в случае, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой, и скорость вращения двигателя является низкой, желательно, чтобы управление центром тяжести интенсивности теплообразования выполнялось на основании изменения не в давлении впрыска топлива, которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания, а в моменте впрыска топлива, который имеет относительно меньшее влияние на шум сгорания.

[0060] В случаях (b) и (a) выше скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения. В этом случае уровни шума и вибрации, возникающих в двигателе, являются высокими, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть менее вероятно ощущаемым пользователем. В этом случае существенное повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, едва ли должно быть вызвано, даже когда давление впрыска топлива, которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания, выбирается во время управления центром тяжести интенсивности теплообразования. Соответственно, когда управление центром тяжести интенсивности теплообразования выполняется с помощью параметра системы впрыска в случае, когда скорость вращения двигателя высокая, управление центром тяжести интенсивности теплообразования может быть выполнено на основании изменения в давлении впрыска топлива, которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания.

[0061] Другими словами, в устройстве управления двигателем согласно второму аспекту изобретения, который основан на устройстве управления двигателем согласно первому аспекту изобретения, блок управления сгоранием выполняет только смещение в сторону опережения момента впрыска топлива, даже когда скорость транспортного средства равна или выше первой скорости, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и блок управления сгоранием выполняет повышение давления впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0062] Как описано выше, устройство управления двигателем согласно этому аспекту также выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель (скорость транспортного средства), равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала. В этом случае, блок управления сгоранием в устройстве управления двигателем согласно этому аспекту скрупулезно и правильно использует момент впрыска топлива и давление впрыска топлива в качестве параметров, используемых для управления центром тяжести интенсивности теплообразования в зависимости от ситуаций скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства, как описано выше.

[0063] Более конкретно, в устройстве управления двигателем согласно этому аспекту блок управления сгоранием выполняет смещение в сторону опережения момента впрыска топлива, даже когда скорость транспортного средства равна или выше первой скорости, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала. В случае, когда скорость вращения двигателя является низкой, несмотря на высокую скорость транспортного средства, уровни шума и вибрации, возникающих в двигателе, являются низкими, как описано выше, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть легко ощутимым пользователем. В этом отношении, устройство управления двигателем согласно этому аспекту выполняет управление центром тяжести интенсивности теплообразования на основании изменения не в давлении впрыска топлива, которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания, а в моменте впрыска топлива, который имеет относительно меньшее влияние на шум сгорания, когда управление центром тяжести интенсивности теплообразования выполняется с помощью параметра системы впрыска в это ситуации. Соответственно, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении, в то время как повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, эффективно исключается.

[0064] В устройстве управления двигателем согласно этому аспекту блок управления сгоранием выполняет повышение давления впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала. Как описано выше, уровни шума и вибрации, возникающих в двигателе, являются высокими в случае, когда скорость вращения двигателя высокая, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть менее вероятно ощущаемым пользователем. Когда управление центром тяжести интенсивности теплообразования выполняется с помощью параметра системы впрыска в этой ситуации, устройство управления двигателем согласно этому аспекту выполняет управление центром тяжести интенсивности теплообразования, сначала изменяя давление впрыска топлива, которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания. Соответственно, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении, в то время как исключается повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0065] В рабочей области, где скорость вращения двигателя является высокой, однако, высокое давление впрыска топлива задается в некоторых случаях. В этой ситуации может быть немного места для роста давления впрыска топлива. В результате, может быть трудно существенно смещать в сторону опережения центр тяжести интенсивности теплообразования посредством только повышения давления впрыска топлива. В этом случае управление центром тяжести интенсивности теплообразования на основании изменения в моменте впрыска топлива может быть дополнительно выполнено. Другими словами, положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть дополнительно смещено в сторону опережения на основании смещения в сторону опережения момента впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования, смещенное в сторону опережения посредством выполнения повышения давления впрыска топлива посредством блока управления сгоранием, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, как описано выше, по-прежнему остается дальше в сторону запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0066] В случае (a), описанном выше, скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель (скорость транспортного средства), равна или выше первой скорости. В этом случае предполагается ситуация, в которой уровни шума и вибрации, возникающих в двигателе, являются высокими, и уровни шума ветра, шума дороги и т.п. также являются высокими. Другими словами, в этом случае, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть очень маловероятно быть ощущаемым пользователем. Соответственно, в случае, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой, и скорость вращения двигателя высокая, любое одно или оба из давления впрыска топлива и момента впрыска топлива могут быть выбраны в качестве параметра системы впрыска для управления центром тяжести интенсивности теплообразования.

[0067] С точки зрения высокого уровня чувствительности во время корректировки и легкости вычисления отклонения (корректирующего отклонения) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающегося в результате корректировки, однако, желательно, чтобы момент впрыска топлива был выбран в качестве параметра системы впрыска для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования в случае, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой, и скорость вращения двигателя является высокой. Как описано выше, в устройстве управления двигателем согласно примеру модификации изобретения, блок управления сгоранием может дополнительно скрупулезно и правильно использовать момент впрыска топлива и давление впрыска топлива в качестве параметров, используемых для управления центром тяжести интенсивности теплообразования в зависимости, например, от ситуаций скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства.

[0068] Важно, что характеристика ускорения обеспечивается для высокого уровня управляемости, который должен сохраняться в ситуации, в которой скорость транспортного средства предполагает повышение (ускорение) в будущем. Когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения посредством повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, однако, потеря отработавшего газа уменьшается вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, и тогда может быть вызвано снижение давления турбонаддува. Когда давление турбонаддува должно быть компенсировано, например, посредством снижения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины турбонагнетателя с переменной производительностью в этом случае, потеря на всасывание усугубляется (увеличивается), и топливная экономичность, также как и характеристика ускорения, могут усугубляться в результате этого.

[0069] Соответственно, для повышения топливной экономичности, в то время как характеристика ускорения гарантируется в ситуации, в которой требуется ускорение транспортного средства, управление для предохранения уменьшения крутящего момента, свойственное повышению потери на всасывании, получающейся в результате компенсации снижения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, от превышения приращения в крутящем моменте, получающегося в результате смещения в сторону опережения положения центра тяжести интенсивности теплообразования, является важным.

[0070] Соответственно, в устройстве управления двигателем согласно третьему аспекту изобретения, которое основано на устройстве управления двигателем согласно первому или второму аспекту изобретения, даже когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, блок управления сгоранием не выполняет ни повышение давления впрыска топлива, ни смещает в сторону опережения момент впрыска топлива, когда степень открытия акселератора двигателя превышает первую степень открытия, и определяется, что абсолютное значение приращения в крутящем моменте, свойственного положению центра тяжести интенсивности теплообразования, приближается к первому углу поворота коленчатого вала вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, меньше абсолютного значения уменьшения крутящего момента, свойственного повышению потери на всасывании двигателя, получающемуся в результате компенсации уменьшения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива.

[0071] Когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, как описано выше, блок управления сгоранием в устройстве управления двигателем согласно каждому из вышеописанных аспектов изобретения управляет положением центра тяжести интенсивности теплообразования так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала, выполняя одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива. Когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения на основании повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, как описано выше, однако, потеря отработавшего газа уменьшается вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, и тогда может быть вызвано снижения давления турбонаддува. Когда давление турбонаддува должно быть компенсировано, например, посредством уменьшения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины турбонагнетателя с переменной производительностью в этом случае, потеря усугубляется на всасывание (увеличивается), и топливная экономичность, также как и характеристика ускорения, могут усугубляться в результате этого.

[0072] В этом отношении, даже когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, как описано выше, блок управления сгоранием в устройстве управления двигателем согласно этому аспекту не выполняет повышение давления впрыска топлива, ни смещает в сторону опережения момент впрыска топлива, когда степень открытия акселератора двигателя превышает первую степень открытия, и определяется, что абсолютное значение приращения в крутящем моменте, свойственного положению центра тяжести интенсивности теплообразования, приближающейся к первому углу поворота коленчатого вала вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, меньше абсолютного значения уменьшения крутящего момента, свойственного повышению потери в двигателе на всасывании , получающемуся в результате компенсации повышения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива.

[0073] Согласно устройству управления двигателем этого аспекта, ни повышение давления впрыска топлива, ни смещение в сторону опережения момента впрыска топлива не выполняется в случае, когда определяется, что уменьшение крутящего момента, свойственное повышению потери в двигателе на всасывании, получающемуся в результате компенсации снижения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, превышает повышение крутящего момента, получающееся в результате смещения в сторону опережения положения центра тяжести интенсивности теплообразования. В результате, топливная экономичность может быть улучшена, в то время как характеристика ускорения гарантируется.

[0074] В вышесказанном, степень открытия акселератора двигателя может быть определена на основании, например, сигнала от датчика степени открытия дроссельной заслонки, который определяет степень открытия дроссельной заслонки. Первая степень открытия может быть задана, например, в наименьшее значение степени открытия акселератора, предполагаемое в ситуации, в которой ускорение транспортного средства или т.п. требуется.

[0075] Уменьшение крутящего момента, получающееся в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, может быть вычислено, например, следующим образом. Величина снижения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива (ΔPim) вычисляется, и затем величина снижения эффективности турбонаддува, получающегося в результате компенсации вычисленной ΔPim на основании, например, снижения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины турбонагнетателя с переменной производительностью или т.п. вычисляется на основании давления турбонаддува, давления на впуске турбины, степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана, количества всасываемого воздуха или т.п. Затем уменьшение крутящего момента может быть вычислено на основании вычисленной эффективности турбонаддува. Приращение в крутящем моменте, получающееся в результате смещения в сторону опережения положения центра тяжести интенсивности теплообразования, может быть вычислено на основании, например, значений различных параметров сгорания в новом положении центра тяжести интенсивности теплообразования, которое достигается в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива и рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель (таких как скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства).

[0076] В устройстве управления двигателем согласно каждому из вышеописанных аспектов изобретения положение центра тяжести интенсивности теплообразования управляется так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала, посредством блока управления сгоранием, выполняющего по меньшей мере одно из повышения давления турбонаддува, повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала. Другими словами, первый угол поворота коленчатого вала может быть задан в качестве верхнего предельного значения положения центра тяжести интенсивности теплообразования, которое может быть допустимо.

[0077] Как описано выше со ссылкой на фиг. 2, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, в котором скорость ухудшения топливной экономичности минимизирована, является конкретным (фиксированным) углом θa поворота коленчатого вала (7° после верхней мертвой точки в примере, иллюстрированном на фиг. 2) даже в случае, когда скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя изменяются, и было обнаружено, что скорость ухудшения топливной экономичности становится практически фиксированным значением рядом с минимальным значением, даже когда нагрузка двигателя и/или скорость вращения двигателя изменяются, поскольку положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится рядом с углом θa поворота коленчатого вала. Другими словами, с целевой положением центра тяжести интенсивности теплообразования (целевым положением центра тяжести), указываемой как допустимый диапазон, который имеет верхнее предельное значение и нижнее предельное значение, вместо одной конкретной точки, блок управления сгоранием может задавать параметр сгорания так, что фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится в допустимом диапазоне.

[0078] В случае, когда фактическое положение центра тяжести теплообразования соответствует углу поворота коленчатого вала, превышающему верхнее пороговое значение в вышесказанном (в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала), желательно, чтобы положение центра тяжести интенсивности теплообразования управлялось так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования становится первым углом поворота коленчатого вала или меньше, посредством изменения блоком управления сгоранием настройки по меньшей мере одного из различных параметров сгорания, которые описаны выше. В случае, когда фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится в допустимом диапазоне между верхним предельным значением и нижним предельным значением, фактическое положение центра тяжести теплообразования не должно изменяться, поскольку желаемый результат управления, такой как минимизация расхода топлива, достигается в этом случае. В случае, когда фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует углу поворота коленчатого вала ниже нижнего предельного значения в вышесказанном (в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне опережения, чем угол поворота коленчатого вала, заданный в качестве нижнего предельного значения (соответствующий второму углу поворота коленчатого вала, описанному позже), желательно, чтобы положение центра тяжести интенсивности теплообразования управлялось так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования становится углом поворота коленчатого вала, соответствующим по меньшей мере нижнему предельному значению, посредством изменения блоком управления сгоранием настройки по меньшей мере одного из различных параметров сгорания, которые описаны выше.

[0079] Другими словами, в устройстве управления двигателем согласно четвертому аспекту изобретения, которое основано на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-третьего аспектов изобретения, блок управления сгоранием выполняет одно или оба из снижения давления впрыска топлива и смещения в сторону запаздывания момента впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне опережения, чем второй угол поворота коленчатого вала, заданный дальше в сторону опережения, чем первый угол поворота коленчатого вала, и блок управления сгоранием не изменяет ни давление турбонаддува турбонагнетателя, ни давление впрыска топлива, ни момент впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования является первым углом поворота коленчатого вала или меньше и является по меньшей мере вторым углом поворота коленчатого вала.

[0080] В вышесказанном, первый угол поворота коленчатого вала может быть задан в качестве верхнего предельного значения положения центра тяжести интенсивности теплообразования, которое может быть допустимо, как описано выше, а второй угол поворота коленчатого вала может быть задан в качестве нижнего предельного значения положения центра тяжести интенсивности теплообразования, которое может быть допустимо. Другими словами, желаемые результаты управления, такие как минимизация расхода топлива, достигаются в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала или менее и соответствует по меньшей мере второму углу поворота коленчатого вала (т.е. в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится в допустимом диапазоне). Соответственно, в случае, когда фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится в допустимом диапазоне, блок управления сгоранием в устройстве управления двигателем согласно этому аспекту, не изменяет ни давление турбонаддува турбонагнетателя, ни давление впрыска топлива, ни момент впрыска топлива. В результате положение центра тяжести интенсивности теплообразования не изменяется, и состояние, когда желаемые результаты управления достигаются, сохраняется. Кроме того, хотя возможность блуждания положения центра тяжести интенсивности теплообразования высока, например, на верхнем пределе значения одной конкретной точки в случае, когда значение одной конкретной точки задано в качестве целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (целевого положения центра тяжести), наличие допустимого диапазона целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (целевого положения центра тяжести) позволяет исключить возникновение блуждания и способствует стабилизации управления.

[0081] В случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится на стороне опережения чрезмерно, потеря отработавшего газа уменьшается, и может быть вызвано снижения давления турбонаддува, как описано выше. Когда давление турбонаддува должно быть компенсировано, например, посредством снижения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины турбонагнетателя переменной производительности в этом случае, потеря на всасывание усугубляется (увеличивается), и топливная экономичность, также как и характеристика ускорения, могут усугубляться в результате этого. Соответственно, блок управления сгоранием в устройстве управления двигателем согласно этому аспекту смещает в сторону запаздывания положение центра тяжести интенсивности теплообразования в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне опережения, чем второй угол поворота коленчатого вала, заданный дальше на стороне опережения, чем первый угол поворота коленчатого вала. В этом случае, блок управления сгоранием выполняет одно или оба из снижения давления впрыска топлива и смещения в сторону запаздывания момента впрыска топлива. Как описано выше, параметры системы впрыска, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива, очень чувствительны во время корректировки и облегчают вычисление корректирующего отклонения. Соответственно, желательно, чтобы параметр системы впрыска использовался в качестве параметра, управляющего положением центра тяжести интенсивности теплообразования, при котором положение центра тяжести интенсивности теплообразования чрезмерно на стороне опережения быстро смещается в сторону запаздывания, чтобы поддерживаться в допустимом диапазоне.

[0082] Согласно устройству управления двигателем этого аспекта положение центра тяжести интенсивности теплообразования быстро смещается в сторону запаздывания, чтобы поддерживаться в допустимом диапазоне, в то время как возникновение блуждания или т.п. пресекается, как описано выше. Соответственно, желаемые результаты управления, такие как минимизация расхода топлива, могут быть достигнуты.

[0083] Положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть определено различными способами, как описано выше. В частности, положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть определено посредством любого из определений 1, 2, 3, 3', 4 и 5, описанных выше. Как само собой разумеющееся, устройство управления двигателем, которое выполняет управление положением центра тяжести интенсивности теплообразования на основании положения центра тяжести интенсивности теплообразования, которая определяется посредством этих различных определений, также включено в аспекты изобретения. Примеры аспектов изобретения, использующих положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное посредством определений 1, 2, 3, 3', 4 и 5, описанных выше, будут описаны ниже. Описание определения положения центра тяжести интенсивности теплообразования будет опущено ниже, поскольку уже было описано подробно.

[0084] В устройстве управления двигателем согласно пятому аспекту изобретения, которое основывается на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-четвертого аспектов изобретения, положение центра тяжести интенсивности теплообразования является углом поворота коленчатого вала, соответствующим геометрическому центру тяжести области, окруженной формой волны интенсивности теплообразования, отображённой на графике, на котором угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан на первой оси, а интенсивность теплообразования задана на другой оси, ортогональной первой оси, и первой осью.

[0085] В устройстве управления двигателем согласно шестому аспекту изобретения, которое основывается на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-четвертого аспектов изобретения, положение центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала, при котором площади двух областей, разделенных друг от друга конкретным углом поворота коленчатого вала, равны друг другу, когда область, окруженная формой волны интенсивности теплообразования, отображённой на графике, на котором угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан на первой оси, а интенсивность теплообразования задана на другой оси, ортогональной первой оси, и первой осью, разделена конкретным углом поворота коленчатого вала.

[0086] В устройстве управления двигателем согласно седьмому аспекту изобретения, которое основывается на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-четвертого аспектов изобретения, положение центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования произведения ''величины разности между произвольным первым углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и конкретным углом поворота коленчатого вала и конкретным углом поворота коленчатого вала'' и ''интенсивности теплообразования при произвольном первом угле поворота коленчатого вала'' относительно угла поворота коленчатого вала от инициирования сгорания до конкретного угла поворота коленчатого вала, равно значению, полученному посредством интегрирования произведения ''величины разности между произвольным вторым углом поворота коленчатого вала между конкретным углом поворота коленчатого вала и завершением сгорания и конкретным углом поворота коленчатого вала'' и ''интенсивности теплообразования при произвольном втором угле поворота коленчатого вала'' относительно угла поворота коленчатого вала от конкретного угла поворота коленчатого вала до завершения сгорания.

[0087] В устройстве управления двигателем согласно восьмому аспекту изобретения, которое основывается на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-четвертого аспектов изобретения, положение центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования значения, соответствующего произведению значения, полученного вычитанием конкретного угла поворота коленчатого вала из произвольного угла поворота коленчатого вала, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала относительно угла поворота коленчатого вала от инициирования сгорания до завершения сгорания, становится ''0''.

[0088] В устройстве управления двигателем согласно девятому аспекту изобретения, которое основывается на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-четвертого аспектов изобретения, положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением, полученным сложением угла поворота коленчатого вала для инициирования сгорания со значением, полученным делением целого значения произведения значения, полученного вычитанием угла поворота коленчатого вала для инициирования сгорания из произвольного угла поворота коленчатого вала одного рабочего такта, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала на площадь области, определенной формой волны интенсивности теплообразования относительно угла поворота коленчатого вала.

[0089] В устройстве управления двигателем согласно десятому аспекту изобретения, которое основано на устройстве управления двигателем согласно любому из первого-четвертого аспектов изобретения, положение центра тяжести интенсивности теплообразования является углом поворота коленчатого вала, полученным посредством вычисления, основанного на следующем уравнении (3).

[0090]

[0091] В уравнении Gc - это положение центра тяжести интенсивности теплообразования, CAs - это угол поворота коленчатого вала для инициирования сгорания в качестве угла поворота коленчатого вала, при котором сгорание топлива начинается, CAe - это угол поворота коленчатого вала для завершения сгорания в качестве угла поворота коленчатого вала, при котором сгорание завершается, θ - это произвольный угол поворота коленчатого вала, и dQ(θ) - это интенсивность теплообразования при угле θ поворота коленчатого вала.

[0092] В устройстве управления двигателем согласно каждому из этих аспектов параметры, используемые для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования правильно используются в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель, и, таким образом, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то время как исключается повышение шума и вибрации, с которым пользователь ощущает дискомфорт.

[0093] Далее в данном документе будет более подробно описано устройство управления двигателем согласно нескольким аспектам изобретения. Последующее описание приведено только для пояснения на примере, и объём изобретения не должен интерпретироваться как ограниченный последующим описанием.

Вариант осуществления 1

[0094] <Первый вариант осуществления>

Устройство управления двигателем согласно первому варианту осуществления изобретения (далее в данном документе также называемое ''первым устройством'') будет описано ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.

[0095] (Конфигурация)

Первое устройство применяется к двигателю внутреннего сгорания (двигателю) 10, который иллюстрируется на фиг. 3. Двигатель 10 является многоцилиндровым (рядным четырехцилиндровым в этом примере), четырехтактным и поршневым возвратно-поступательно действия дизельным двигателем. Двигатель 10 включает в себя фрагмент 20 основного блока двигателя, систему 30 подачи топлива, систему 40 впуска, систему 50 выпуска, систему 60 EGR высокого давления и систему 90 EGR низкого давления.

[0096] Фрагмент 20 основного блока двигателя предусматривается с основным блоком 21, который включает в себя блок цилиндров, головку цилиндра, картер и т.п. В основном блоке 21 выполнены четыре цилиндра (камеры сгорания) 22. Клапаны для впрыска топлива (инжекторы) 23 размещены в верхних фрагментах соответствующих цилиндров 22. Клапаны 23 для впрыска топлива открываются в ответ на инструкцию от электронного блока управления (ECU) 70 двигателя (описанного позже) и впрыскивают топливо непосредственно в цилиндры.

[0097] Система 30 подачи топлива включает в себя нагнетательный топливный насос (насос подачи топлива) 31, трубопровод 32 подачи топлива и аккумуляторную топливную систему высокого давления (аккумулятор) 33. Выпускное отверстие нагнетательного топливного насоса 31 соединяется с трубопроводом 32 подачи топлива. Трубопровод 32 подачи топлива соединяется с аккумуляторной топливной системой 33 высокого давления. Аккумуляторная топливная система 33 высокого давления соединяется с клапанами 23 для впрыска топлива.

[0098] Нагнетательный топливный насос 31 нагнетает топливо после накачивания топлива, которое хранится в топливном баке (не иллюстрирован). Затем, нагнетательный топливный насос 31 подает нагнетаемое с высоким давлением топливо в аккумуляторную топливную систему 33 высокого давления через трубопровод 32 подачи топлива. Нагнетательный топливный насос 31 задействуется посредством приводного вала, который работает в тандеме с коленчатым валом двигателя 10. Нагнетательный топливный насос 31 может регулировать давление топлива внутри аккумуляторной топливной системы 33 высокого давления (т.е., давление впрыска топлива, давление аккумуляторной топливной системы высокого давления) в ответ на инструкцию от электронного блока 70 управления.

[0099] Система 40 впуска включает в себя впускной коллектор 41, впускную трубу 42, воздушный фильтр 43, компрессор 44a турбонагнетателя 44, промежуточный охладитель 45, дроссельную заслонку 46 и актуатор 47 дроссельной заслонки.

[0100] Впускной коллектор 41 включает в себя ответвляющиеся фрагменты, которые соединяются с соответствующими цилиндрами, и собирающий фрагмент, где ответвляющиеся фрагменты собираются вместе. Впускная труба 42 соединяется с собирающим фрагментом впускного коллектора 41. Впускной коллектор 41 и впускная труба 42 составляют впускной канал. Во впускной трубе 42 воздушный фильтр 43, компрессор 44a турбонагнетателя 44, промежуточный охладитель 45 и дроссельная заслонка 46 размещаются в таком порядке со стороны выше по потоку в сторону ниже по потоку для потока всасываемого воздуха. Актуатор 47 дроссельной заслонки изменяет степень открытия дроссельной заслонки 46 в ответ на инструкцию от электронного блока 70 управления.

[0101] Система 50 выпуска включает в себя выпускной коллектор 51, выхлопную трубу 52, турбину 44b турбонагнетателя 44, дизельный каталитический нейтрализатор (DOC) 53, дизельный сажевый фильтр (DPF) 54 и выпускную дроссельную заслонку 55.

[0102] Выпускной коллектор 51 включает в себя ответвляющиеся фрагменты, которые соединяются с соответствующими цилиндрами, и собирающий фрагмент, где ответвляющиеся фрагменты собираются вместе. Выхлопная труба 52 соединяется с собирающим фрагментом выпускного коллектора 51. Выпускной коллектор 51 и выхлопная труба 52 составляют выпускной канал. В выхлопной трубе 52 турбина 44b турбонагнетателя 44, DOC 53, DPF 54 и выпускная дроссельная заслонка 55 размещаются в таком порядке со стороны выше по потоку в сторону ниже по потоку для потока отработавшего газа.

[0103] Турбонагнетатель 44 является известным турбонагнетателем переменной производительности. Множество сопловых лопаток (регулируемых сопел, не иллюстрированы) располагается в турбине 44b турбонагнетателя 44. Турбина 44b снабжается ''обходным каналом турбины 44b и обходным клапаном, расположенным в обходном канале'' (не иллюстрировано). Степени открытия сопловых лопаток и обходного клапана изменяются в ответ на инструкцию от электронного блока 70 управления. В результате, давление турбонаддува изменяется (управляется). Другими словами, ''управление турбонагнетателем 44'' согласно настоящему описанию означает изменение давления турбонаддува посредством угла сопловой лопатки и/или степени открытия обходного клапана.

[0104] DOC 53 окисляет несгоревший газ (HC, CO) в отработавшем газе. Другими словами, HC окисляется в воду и CO₂, а CO окисляется в CO₂ посредством DOC 53. Кроме того, NO в NO_x окисляется в NO₂ посредством DOC 53.

[0105] DPF 54 собирает угольную сажу и твердую частицу (PM), включающую в себя органическое вещество, приставшее к ней. Собранный уголь окисляется посредством NO₂, который течет в DPF 54, и изменяется на CO₂ и NO.

[0106] Степень открытия выпускной дроссельной заслонки 55 изменяется в ответ на инструкцию от электронного блока 70 управления, что приводит в результате к изменению (регулировке) в давлении отработавшего газа. Тогда давление турбонаддува турбонагнетателя 44 или т.п. изменяется (управляется).

[0107] EGR-система 60 высокого давления включает в себя трубу 61 рециркуляции отработавшего газа высокого давления, клапан 62 управления EGR высокого давления и EGR-охладитель 63 высокого давления. Труба 61 рециркуляции отработавшего газа высокого давления позволяет положению выпускного канала (выпускного коллектора 51) на стороне вверх по потоку от турбины 44b сообщаться с положением впускного канала (впускной коллектор 41) на стороне вниз по потоку от дроссельной заслонки 46. Труба 61 рециркуляции отработавшего газа составляет канал EGR-газа высокого давления. Клапан 62 управления EGR высокого давления размещается в трубе 61 рециркуляции отработавшего газа высокого давления. Клапан 62 управления EGR высокого давления может изменять количество отработавшего газа, рециркулирующего из выпускного канала во впускной канал (количество EGR-газа высокого давления) посредством изменения площади поперечного сечения канала для канала EGR-газа высокого давления в ответ на инструкцию от электронного блока 70 управления.

[0108] EGR-система 90 низкого давления включает в себя трубу 91 рециркуляции отработавшего газа низкого давления, клапан 92 управления EGR низкого давления и EGR-охладитель 93 низкого давления. Труба 91 рециркуляции отработавшего газа низкого давления позволяет положению выпускного канала (выхлопной трубы 52) на стороне вниз по потоку от DPF 54 сообщаться с положением впускного канала (впускной трубы 42) на стороне вверх по потоку от компрессора 44a турбонагнетателя 44. Труба 91 рециркуляции отработавшего газа низкого давления составляет канал EGR-газа низкого давления. Клапан 92 управления EGR низкого давления размещается в трубе 91 рециркуляции отработавшего газа низкого давления. Клапан 92 управления EGR низкого давления может изменять количество отработавшего газа, рециркулирующего из выпускного канала во впускной канал (количество EGR-газа низкого давления) посредством изменения площади поперечного сечения канала для канала EGR-газа низкого давления в ответ на инструкцию от электронного блока 70 управления.

[0109] Электронный блок 70 управления является электронной схемой, включающей в себя известный микрокомпьютер. Электронный блок 70 управления включает в себя CPU, ROM, RAM, резервное RAM, интерфейс и т.п. Электронный блок 70 управления соединяется с датчиками, описанными ниже, и принимает (вводит) сигналы от этих датчиков. Кроме того, электронный блок 70 управления отправляет сигналы инструкций (возбуждения) различным актуаторам в ответ на инструкцию от CPU.

[0110] Электронный блок 70 управления соединяется с расходомером 71 воздуха, датчиком 72 степени открытия дроссельной заслонки, датчиком 73 давления во впускной трубе, датчиком 74 давления топлива, датчиками 75 давления в цилиндрах, датчиком 76 угла поворота коленчатого вала, датчиком 77 степени открытия клапана управления EGR высокого давления, датчиком 78 температуры воды, датчиком 79 степени открытия клапана управления EGR низкого давления и датчиком 80 степени открытия выпускной дроссельной заслонки.

[0111] Расходомер 71 воздуха измеряет массовый расход всасываемого воздуха, который протекает через впускной канал (свежий воздух, не содержащий EGR-газа), и выводит сигнал, который представляет массовый расход (далее в данном документе также называемый ''количеством Ga всасываемого воздуха''). Кроме того, расходомер 71 воздуха определяет температуру всасываемого воздуха и выводит сигнал, который представляет температуру THA на впуске.

Датчик 72 степени открытия дроссельной заслонки определяет степень открытия дроссельной заслонки и выводит сигнал, который представляет степень TA открытия дроссельной заслонки.

Датчик 73 давления во впускной трубе выводит сигнал, который представляет давление (давление во впускной трубе) Pim газа внутри впускной трубы, которая находится на стороне вниз по потоку от дроссельной заслонки 46 во впускном канале. Можно сказать, что давление Pim во впускной трубе является давлением турбонаддува.

[0112] Датчик 74 давления топлива определяет давление топлива в аккумуляторной системе 33 подачи топлива (давление топлива, давление впрыска топлива, давление в аккумуляторной системе подачи топлива) и выводит сигнал, который представляет давление Pcr впрыска топлива.

Датчики 75 давления в цилиндрах размещаются, чтобы согласовываться с соответствующими цилиндрами (камерами сгорания). Датчик 75 давления в цилиндре определяет давление внутри соответствующего цилиндра (т.е., давление в цилиндре) и выводит сигнал, который представляет давление Pcy в цилиндре.

Датчик 76 угла поворота коленчатого вала выводит сигнал, согласующийся с угловым положением (т.е., углом поворота коленчатого вала) коленчатого вала (не иллюстрирован) двигателя 10. Электронный блок 70 управления получает угол (абсолютный угол поворота коленчатого вала) θ поворота коленчатого вала двигателя 10, который имеет верхнюю мертвую точку заданного цилиндра в качестве ориентира, на основании сигнала от датчика 76 угла поворота коленчатого вала и сигнала от датчика положения кулачка (не иллюстрирован). Кроме того, электронный блок 70 управления получает угловую скорость Ne двигателя на основании сигнала от датчика 76 угла поворота коленчатого вала.

[0113] Датчик 77 степени открытия клапана управления EGR высокого давления определяет степень открытия клапана 62 управления EGR высокого давления и выводит сигнал Vegrh, который представляет степень открытия.

Датчик 79 степени открытия клапана управления EGR низкого давления определяет степень открытия клапана 92 управления EGR низкого давления и выводит сигнал Vegrl, который представляет степень открытия.

Датчик 78 температуры воды определяет температуру охлаждающей жидкости для двигателя 10 (температуру охлаждающей жидкости) и выводит сигнал, который представляет температуру THW охлаждающей жидкости.

[0114] Электронный блок 70 управления соединяется с датчиком 83 степени открытия акселератора, датчиком 84 скорости транспортного средства и датчиком 85 количества оставшегося топлива.

[0115] Датчик 83 степени открытия акселератора определяет степень открытия (величину срабатывания педали акселератора) педали акселератора (не иллюстрирована) и выводит сигнал, который представляет степень Accp открытия педали акселератора.

Датчик 84 скорости транспортного средства определяет скорость движения транспортного средства, в котором двигатель 10 установлен, и выводит сигнал, который представляет скорость (скорость транспортного средства) Spd движения.

Датчик 85 количества оставшегося топлива определяет количество топлива, которое хранится в топливном баке (не иллюстрирован), т.е., количество оставшегося топлива, и выводит сигнал Fr, который представляет оставшееся количество.

[0116] (Обзор управления)

Обзор работы первого устройства будет описан ниже. Первое устройство выполняет управление сгоранием (т.е., задает параметр сгорания) так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное посредством определений 1, 2, 3, 3', 4 и 5 выше, соответствует заданному целевому положению центра тяжести интенсивности теплообразования (далее в данном документе в некоторых случаях называемому просто ''целевым положением центра тяжести''). Целевое положение центра тяжести интенсивности теплообразования также называется целевым углом центра тяжести интенсивности теплообразования или целевым углом поворота коленчатого вала. Положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует одинаковому углу поворота коленчатого вала для любого из определений 1, 2, 3, 3', 4 и 5 выше, поскольку форма волны сгорания остается неизменной.

[0117] В первом устройстве параметр сгорания определяется заранее и сохраняется в ROM относительно рабочих состояний двигателя (таких как нагрузка двигателя и скорость вращения двигателя), так что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует целевому положению центра тяжести. Первое устройство считывает параметр сгорания из ROM в зависимости от фактических рабочих состояний двигателя и позволяет положению центра тяжести интенсивности теплообразования соответствовать целевому положению центра тяжести посредством управления с помощью параметра сгорания (т.е. управления с прямой связью). Кроме того, первое устройство оценивает фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования на основании давления Pcy в цилиндре, определенного посредством датчиков 75 давления в цилиндрах, и управлений с обратной связью параметром сгорания так, что оцененное положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует целевому положению центра тяжести теплообразования. Однако управление с обратной связью, описанное выше, не является обязательным. Положению центра тяжести интенсивности теплообразования может быть позволено соответствовать целевому положению центра тяжести посредством только управления с обратной связью без выполнения управления с прямой связью.

[0118] Во время этого управления топливная экономичность может быть улучшена посредством параметров сгорания, таких как момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыскиваемого посредством предварительного впрыска, и давления турбонаддува, используемых в качестве параметров, управляющих положением центра тяжести интенсивности теплообразования, положение центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении (целевое положение центра тяжести) независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, и состояние сгорания двигателя поддерживается в конкретном состоянии, как описано выше. По меньшей мере, один из вышеописанных параметров (1) по (13) может быть использован в качестве примера этих параметров сгорания. Настройка этих параметров сгорания, свойственная случаю, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения или в сторону запаздывания, выполняется, как описано выше.

[0119] Параметры, относящиеся к впрыску топлива, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива (параметры системы впрыска), среди этих параметров сгорания являются очень чувствительными во время корректировки, как описано выше, и, таким образом, отклонение (корректирующее отклонение) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающееся в результате корректировки, легко вычисляется. В этом отношении, желательно, чтобы параметры системы впрыска использовались в качестве параметров, управляющих положением центра тяжести интенсивности теплообразования.

[0120] В случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования управляется с помощью параметров системы впрыска, как описано выше, однако, величина изменения на единицу угла поворота коленчатого вала в давлении внутри камеры сгорания (давлении в цилиндре) увеличивается и влияет на шум и вибрацию, получающиеся в результате сгорания, например, шум сгорания увеличивается. В результате, пользователь (такой как водитель) или т.п. транспортного средства, в котором установлен двигатель в качестве источника мощности, может чувствовать дискомфорт в связи с этим. В случае, когда скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются низкими, в частности, уровни шума и вибрации, которые возникают, когда двигатель и транспортное средство находятся в эксплуатации, являются низкими, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию легко ощущаться пользователем.

[0121] Как описано выше, важно, что характеристика ускорения гарантируется для высокого уровня управляемости, которая должна поддерживаться в ситуации, в которой скорость транспортного средства, как предполагается, должна повышаться (ускоряться) в будущем, примеры которой включают в себя случай, когда скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются низкими. В случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения посредством, например, повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, однако, потеря отработавшего газа уменьшается вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, и тогда может быть вызвано снижение давления турбонаддува. Когда давление турбонаддува должно быть компенсировано, например, посредством снижения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины 44b турбонагнетателя 44 с переменной производительностью в этом случае, потеря на всасывание усугубляется (увеличивается), и топливная экономичность, также как и характеристика ускорения, могут усугубляться в результате этого.

[0122] Соответственно, когда топливная экономия должна быть улучшена с помощью сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении в случае, когда скорость вращения двигателя ниже первой пороговой скорости, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости, желательно, чтобы центр тяжести интенсивности теплообразования управлялся с помощью параметра сгорания, который менее вероятно вызывает повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, и ухудшение характеристики ускорения. Конкретные примеры этого параметра сгорания могут включать в себя давление турбонаддува турбонагнетателя.

[0123] В случае, когда скорость вращения двигателя или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются высокими, уровень шума и/или вибрации, который возникает, когда двигатель и транспортное средство находятся в эксплуатации, является высоким, и, таким образом, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть менее вероятно ощущаемым пользователем. Соответственно, в этом случае, желательно, чтобы центр тяжести интенсивности теплообразования управлялся с помощью параметра сгорания, очень чувствительного во время корректировки и облегчающего вычисление отклонения (корректирующего отклонения) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающегося в результате корректировки, как описано выше. Конкретные примеры этого параметра сгорания могут включать в себя параметры, относящиеся к впрыску топлива, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива (параметры системы впрыска).

[0124] В первом устройстве блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0125] Согласно вышесказанному, центр тяжести интенсивности теплообразования управляется посредством давления турбонаддува, которое является параметром сгорания, менее вероятно вызывающим повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, в случае, когда скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются низкими, хотя изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, легко ощущается пользователем в этом случае. Соответственно, характеристика ускорения может быть гарантирована, в то время как исключается повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт. Центр тяжести интенсивности теплообразования управляется посредством параметра системы впрыска, который является параметром впрыска, очень реагирующим во время корректировки и облегчающим вычисление корректирующего отклонения, в случае, когда скорость вращения двигателя или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой. Как описано выше, первое устройство правильно использует параметры, используемые для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель, и, таким образом, может улучшать топливную экономичность, сохраняя положение центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то же время пресекая повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0126] (Фактическое действие)

Обработка, которая фактически выполняется посредством CPU электронного блока 70 управления (далее в данном документе называемого просто ''CPU''), будет описана ниже. При этом будет описано управление положением центра тяжести интенсивности теплообразования с обратной связью. CPU выполняет процедуру, которая иллюстрируется в блок-схеме на фиг. 4 всякий раз, когда проходит заданный период времени. Посредством этой процедуры параметр управления управляется по обратной связи и регулируется так, что фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует целевому положению Gctgt центра тяжести. В этом случае параметры, используемые для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования, правильно используются в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель. Эта процедура выполняется для каждого из цилиндров двигателя 10.

[0127] В подходящее время CPU инициирует обработку с этапа 400 на фиг. 4. Затем, обработка переходит к этапу 410, и CPU получает различные параметры рабочего состояния от вышеописанных датчиков и т.п. Затем, обработка переходит к этапу 420 на фиг. 4, и CPU вычисляет фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования на основании интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива.

[0128] В частности, CPU вычисляет интенсивность dQ(θ) [J/degATDC] теплообразования, которая является теплотворной способностью на единицу угла поворота коленчатого вала относительно угла θ [degATDC] поворота коленчатого вала, на основании давления Pcy в цилиндре и известного способа (например, см. публикацию заявки на патент Японии № 2005-54753 и публикацию заявки на патент Японии № 2007-285194).

[0129] Затем CPU получает и оценивает положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования на основании любого из вышеописанных определений 1, 2, 3, 3', 4 и 5. При этом, CPU получает и оценивает положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования посредством применения интенсивности dQ(θ) теплообразования к следующему уравнению (3). В действительности, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования вычисляется на основании уравнения (3), преобразованного в цифровое арифметическое выражение. В уравнении (3) CAs - это угол поворота коленчатого вала, при котором сгорание начинается, а CAe - это угол поворота коленчатого вала, при котором сгорание завершается.

[0130] Затем, обработка переходит к этапу 430, и CPU определяет, превышает или нет вычисленная фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования целевое положение Gctgt центра тяжести интенсивности теплообразования (первый угол поворота коленчатого вала), определенное заранее (находится или нет Gc дальше на стороне запаздывания, чем Gctgt).

[0131] В случае, когда определяется, что фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования не превышает целевое положение Gctgt центра тяжести интенсивности теплообразования (первый угол поворота коленчатого вала), в результате определения на этапе 430 (этап 430: Нет), т.е., в случае, когда Gc соответствует Gctgt или находится дальше на стороне опережения, чем Gctgt, обработка переходит к этапу 480, и CPU смещает в сторону запаздывания фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, выполняя одно или оба из снижения давления впрыска топлива и смещения в сторону запаздывания момента впрыска топлива. Затем, обработка переходит к этапу 490, и CPU временно завершает эту процедуру. Смещение в сторону запаздывания положения Gc центра тяжести интенсивности теплообразования на этапе 480 не является обязательным. В случае, когда определяется, что фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования превышает целевое положение Gctgt центра тяжести интенсивности теплообразования (первый угол поворота коленчатого вала), в результате определения на этапе 430 (этап 430: Да), т.е., в случае, когда Gc находится дальше на стороне запаздывания, чем Gctgt, обработка переходит к этапу 440, и CPU определяет, ниже или нет скорость Ne вращения двигателя, чем первая скорость Ne1 вращения, определенная заранее.

[0132] В случае, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 (этап 440: Нет), обработка переходит к этапу 470, и CPU смещает в сторону опережения фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, выполняя одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива. В этом случае скорость Ne вращения двигателя является высокой, и уровень шума и/или вибрации, получающихся в результате работы двигателя, является высоким. Соответственно, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, менее вероятно должно ощущаться пользователем, даже когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования управляется с помощью параметра системы впрыска, как описано выше, и вероятность дискомфорта пользователя уменьшается. Обработка переходит к этапу 490 после этого, и CPU временно завершает эту процедуру. В случае, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя ниже первой скорости Ne1 вращения (этап 440: да), обработка переходит к этапу 450, и CPU определяет, ниже или нет скорость Spd движения (скорость транспортного средства) транспортного средства, в котором установлен двигатель, чем первая скорость Spd1, определенная заранее.

[0133] В случае, когда определяется на этапе 450, что скорость Spd транспортного средства равна или выше первой скорости Spd1 (этап 450: нет), обработка переходит к этапу 470, и CPU выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива. В случае, когда определяется на этапе 450, что скорость Spd транспортного средства ниже первой скорости Spd1 (этап 450: да), обработка переходит к этапу 460, и CPU увеличивает давление турбонаддува турбонагнетателя. В этом случае, и скорость Ne вращения двигателя, и скорость Spd транспортного средства являются низкими, и уровни шума и вибрации, получающихся в результате работы двигателя, являются низкими. Соответственно, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования управляется с помощью параметра системы впрыска в этом случае, как описано выше, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, вероятно должно ощущаться пользователем, и вероятность дискомфорта пользователя увеличивается. Однако, на этапе 460, фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения на основании повышения давления турбонаддува турбонагнетателя. В результате фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования может управляться, чтобы приближаться к целевому положению Gctgt центра тяжести интенсивности теплообразования (первому углу поворота коленчатого вала), в то время как исключается повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, и характеристика ускорения гарантируется. Обработка переходит к этапу 490 после этого, и CPU временно завершает эту процедуру.

[0134] Как описано выше, первое устройство снабжается блоком управления сгоранием, задающим параметр сгорания в качестве параметра состояния сгорания для топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, снабженного турбонагнетателем. В устройстве управления двигателем блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количеству тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между по меньшей мере первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение.

[0135] Кроме того, блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0136] Согласно вышесказанному, центр тяжести интенсивности теплообразования управляется посредством давления турбонаддува, которое является параметром сгорания, менее вероятно вызывающим повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, в случае, когда скорость вращения двигателя и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, являются низкими, хотя изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, легко ощущается пользователем в этом случае. Соответственно, характеристика ускорения может быть гарантирована, в то время как исключается повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт. Центр тяжести интенсивности теплообразования управляется посредством параметра системы впрыска, который является параметром впрыска, очень чувствительным во время корректировки и облегчающим вычисление корректирующего отклонения, в случае, когда скорость вращения двигателя или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой. Как описано выше, первое устройство правильно использует параметры, используемые для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель, и, таким образом, может улучшать топливную экономичность, сохраняя положение центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то же время исключая повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

Вариант осуществления 2

[0137] <Второй вариант осуществления>

Устройство управления двигателем согласно второму варианту осуществления изобретения (далее в данном документе также называемое ''вторым устройством'') будет описано ниже. Второе устройство отличается от первого устройство только тем, что CPU электронного блока 70 управления второго устройства выполняет ''процедуру, которая иллюстрируется на фиг. 5'', вместо ''процедуры, которая иллюстрируется на фиг. 4''. Нижеследующее описание будет сосредоточено на этом различии.

[0138] В процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 5, этапу 520 (соответствующему этапу 430 на фиг. 4) для сравнения между положением Gc центра тяжести интенсивности теплообразования и (верхним предельным значением Gc1) целевой положением центра тяжести интенсивности теплообразования предшествует этап 510, на котором максимальное давление в цилиндре (Pmax) вычисляется на основании, например, рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства в этот момент времени и заданных значений различных параметров сгорания. Затем, на этапе 512, определяется, сохраняется или нет это вычисленное Pmax ниже наивысшего давления в цилиндре (верхнего предельного давления) в качестве верхнего предельного значения, примененного к замыслу давления в цилиндре двигателя. В случае, когда Pmax равно или выше верхнего предельного значения (Pmax≥верхнего предельного давления), обработка переходит к этапу 480, и CPU смещает в сторону запаздывания фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, выполняя одно или оба из снижения давления впрыска топлива и смещения в сторону запаздывания момента впрыска топлива, как в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4. Затем, обработка переходит к этапу 490, и CPU временно завершает эту процедуру. Таким образом, второе устройство может управлять давлением в цилиндре, чтобы оно не превышало задуманное верхнее предельное значение двигателя.

[0139] В процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4, параметр сгорания задается так, что положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования приближается к целевому положению Gctgt центра тяжести интенсивности теплообразования. В процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 5, наоборот, параметр сгорания задается так, что положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования находится в допустимом диапазоне целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования. Более конкретно, второе устройство, которое выполняет процедуру, иллюстрированную на фиг. 5, вычисляет положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования на этапе 420, как в процедуре, иллюстрированной на фиг. 4. Однако, на последующем этапе 520, определяется, превышает ли положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования верхнее предельное значение Gc1 допустимого диапазона целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования, в отличие от процедуры, которая иллюстрируется на фиг. 4.

[0140] В случае, когда определяется, что положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования превышает верхнее предельное значение Gc1 (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (Gc находится дальше на стороне запаздывания, чем Gc1), в результате определения на этапе 520 (этап 520: да), обработка переходит к этапу 440, и CPU определяет, ниже или нет скорость Ne вращения двигателя, чем первая скорость Ne1 вращения, определенная заранее, как в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4.

[0141] В случае, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя ниже первой скорости Ne1 вращения (этап 440: да), обработка переходит к этапу 450, и CPU определяет, ниже или нет скорость Spd движения (скорость транспортного средства) транспортного средства, в котором установлен двигатель, чем первая скорость Spd1, определенная заранее.

[0142] В случае, когда определяется на этапе 450, что скорость Spd транспортного средства ниже первой скорости Spd1 (этап 450: да), обработка переходит к этапу 460, и CPU увеличивает давление турбонаддува турбонагнетателя, как в процедуре, иллюстрированной на фиг. 4. Таким образом, второе устройство, которое выполняет процедуру, которая иллюстрируется на фиг. 5 также может управлять фактической положением Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, чтобы она была меньше верхнего предельного значения Gc1 (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования, в то же время исключая повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт, и гарантируя характеристику ускорения. Обработка переходит к этапу 490 после этого, и CPU временно завершает эту процедуру.

[0143] В случае, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 вращения (этап 440: нет), и в случае, когда определяется на этапе 450, что скорость Spd транспортного средства равна или выше первой скорости Spd1 (этап 450: нет), центр Gc тяжести интенсивности теплообразования управляется, чтобы поддерживаться в допустимом диапазоне целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования с помощью параметра системы впрыска, как в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4. Однако, процедура, которая иллюстрируется на фиг. 5, отличается от процедуры, иллюстрированной на фиг. 4, в том, что момент впрыска топлива и давление впрыска топлива более скрупулезно и правильно используются в зависимости от ситуаций скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства. Этот момент будет описан подробно позже.

[0144] В процедуре, иллюстрированной на фиг. 5, обработка переходит к этапу 522, и CPU определяет, меньше ли положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, чем верхнее предельное значение Gc1 допустимого диапазона целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования, и превышает ли нижнее предельное значение Gc2 целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (находится ли положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования в допустимом диапазоне целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования), в отличие от процедуры, иллюстрированной на фиг. 4, в случае, когда определяется, что положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования равно или меньше верхнего предельного значения Gc1 (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (Gc соответствует Gc1 или находится дальше на стороне опережения, чем Gc1), в результате определения на этапе 520 (этап 520: нет).

[0145] Желаемые результаты управления, такие как минимизация расхода топлива, могут быть достигнуты, как описано выше, в случае, когда определяется на этапе 522, что положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования находится в допустимом диапазоне целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (этап 522: да). Соответственно, в этом случае, обработка переходит к этапу 490 без изменения вторым устройством настройки параметра сгорания, и затем эта процедура временно завершается. В результате, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования не изменяется, и состояние, когда желаемые результаты управления достигаются, сохраняется. Кроме того, стабилизация управления может ожидаться с возможностью пресечения блуждания положения Gc центра тяжести интенсивности теплообразования.

[0146] Случай, когда определено, что положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования не находится в допустимом диапазоне целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (т.е. положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует нижнему предельному значению Gc2 целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования или находится дальше на стороне опережения, чем Gc2), в результате определения на этапе 522 (этап 522: нет), означает, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится чрезмерно на стороне опережения. В этом случае обработка переходит к этапу 480, и CPU смещает в сторону запаздывания фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, выполняя одно или оба из снижения давления впрыска топлива и смещения в сторону запаздывания момента впрыска топлива, как в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4. Затем, обработка переходит к этапу 490, и CPU временно завершает эту процедуру. Таким образом, возможность снижения давления турбонаддува, которое свойственно положению центра тяжести интенсивности теплообразования, находящейся чрезмерно на стороне опережения, и последующее уменьшение потери отработавшего газа могут быть снижены.

[0147] В процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 5, момент впрыска топлива и давление впрыска топлива более скрупулезно и правильно используются в зависимости от ситуаций скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства, как описано выше в случае, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 вращения (этап 440: нет), и в случае, когда определяется на этапе 450, как описано выше, что скорость Spd транспортного средства равна или выше первой скорости Spd1 (этап 450: нет). В частности, в случае, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 вращения (этап 440: нет), обработка переходит к этапу 530, и CPU смещает в сторону опережения положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, выполняя повышение давления впрыска топлива. Затем, обработка переходит к этапу 490, и CPU временно завершает эту процедуру. В случае, когда определяется на этапе 450, что скорость Spd транспортного средства равна или выше первой скорости Spd1 (этап 450: нет), обработка переходит к этапу 536, и CPU выполняет смещение в сторону опережения момента впрыска топлива. Затем, обработка переходит к этапу 490, и CPU временно завершает эту процедуру.

[0148] Как описано выше, в случае, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем верхнее предельное значение Gc1 (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (этап 520: да), второе устройство, которое выполняет процедуру, которая иллюстрируется на фиг. 5, выполняет управление центром тяжести интенсивности теплообразования на основании изменения не в давлении впрыска топлива, которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания, а в моменте впрыска топлива, которое имеет относительно меньшее влияние на шум сгорания (этап 536), даже когда скорость Spd транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше первой скорости Spd1, поскольку скорость Ne вращения двигателя ниже первой скорости Ne1 вращения (этап 440: да и этап 450: нет). Соответственно, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении, в то время эффективно пресекается повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0149] В случае, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем верхнее предельное значение Gc1 (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования (этап 520: да), второе устройство управляет центром тяжести интенсивности теплообразования, изменяя давление впрыска топлива (этап 530), которое имеет относительно большее влияние на шум сгорания, когда скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 вращения (этап 440: нет). Соответственно, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении, в то время исключение повышение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0150] В устройстве управления двигателем согласно изобретению пример правильного использования момента впрыска топлива и давления впрыска топлива в качестве параметров, используемых для управления центром тяжести интенсивности теплообразования в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем верхнее предельное значение (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования, не ограничивается вышеописанным.

[0151] В рабочей области, где скорость вращения двигателя является высокой, однако, высокое давление впрыска топлива задается в некоторых случаях, как описано выше. В этой ситуации может быть немного места для роста давления впрыска топлива. В результате, может быть трудно существенно смещать в сторону опережения центр тяжести интенсивности теплообразования посредством только повышения давления впрыска топлива. В этом случае управление центром тяжести интенсивности теплообразования на основании изменения в моменте впрыска топлива может быть дополнительно выполнено. Другими словами, положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть дополнительно смещено в сторону опережения на основании смещения в сторону опережения момента впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования, смещенное в сторону опережения посредством выполнения повышения давления впрыска топлива посредством блока управления сгоранием, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, как описано выше, все еще остается дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0152] В случае (a), описанном выше, скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель (скорость транспортного средства), равна или выше первой скорости. В этом случае предполагается ситуация, в которой уровни шума и вибрации, возникающих в двигателе, являются высокими, и уровни шума ветра, шума дороги и т.п. также являются высокими. Другими словами, в этом случае, изменение в шуме и вибрации, получающихся в результате сгорания топлива, имеет тенденцию быть очень маловероятно быть ощущаемым пользователем. Соответственно, в случае, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой, и скорость вращения двигателя высокая, любое одно или оба из давления впрыска топлива и момента впрыска топлива могут быть выбраны в качестве параметра системы впрыска для управления центром тяжести интенсивности теплообразования.

[0153] С точки зрения высокого уровня чувствительности во время корректировки и легкости вычисления отклонения (корректирующего отклонения) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающегося в результате корректировки, желательно, чтобы момент впрыска топлива был выбран в качестве параметра системы впрыска для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования в случае, когда скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, является высокой, и скорость вращения двигателя является высокой. Как описано выше, в устройстве управления двигателем согласно различным аспектам изобретения, блок управления сгоранием может дополнительно скрупулезно и правильно использовать момент впрыска топлива и давление впрыска топлива различными способами в качестве параметров, используемых для управления центром тяжести интенсивности теплообразования в зависимости, например, от ситуаций скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства.

Вариант осуществления 3

[0154] <Третий вариант осуществления>

Устройство управления двигателем согласно третьему варианту осуществления изобретения (далее в данном документе также называемое ''третьим устройством'') будет описано ниже. Третье устройство отличается от первого устройство только тем, что CPU электронного блока 70 управления третьего устройства выполняет ''процедуру, которая иллюстрируется на фиг. 6'', вместо ''этапа 470 в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4''. Нижеследующее описание будет сосредоточено на этом различии.

[0155] Как описано выше, в процедуре, иллюстрированной на фиг. 4, обработка переходит к этапу 470, и CPU смещает в сторону опережения фактическое положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, выполняя одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива в любом из случаев, когда определяется на этапе 440, что скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 вращения (этап 440: нет), или когда определяется на этапе 450, что скорость Spd транспортного средства равна или выше первой скорости Spd1 (этап 450: нет).

[0156] Когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования смещается в сторону опережения на основании повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, как описано выше, однако, потеря отработавшего газа уменьшается вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, и тогда может быть вызвано снижение давления турбонаддува. Когда давление турбонаддува должно быть компенсировано, например, посредством снижения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины турбонагнетателя с переменной производительностью в этом случае, потеря на всасывание усугубляется (увеличивается), и топливная экономичность, также как и характеристика ускорения, могут усугубляться в результате этого.

[0157] Согласно третьему устройству, даже когда скорость Ne вращения двигателя равна или выше первой скорости Ne1 вращения, или скорость Spd транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше первой скорости Spd1 в случае, когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем верхнее предельное значение Gc1 (первый угол поворота коленчатого вала) целевого положения центра тяжести интенсивности теплообразования, ничто из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива не выполняется, когда степень открытия акселератора (Accp) двигателя превышает первую степень Accp1 открытия, и абсолютное значение приращения (ΔTQ2) в крутящем моменте, свойственного положению Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, приближающейся к первому углу Gc1 поворота коленчатого вала вследствие повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, определяется как меньшее, чем абсолютное значение уменьшения (ΔTQ1) крутящего момента, свойственного повышению потери в двигателе на всасывании, получающейся в результате компенсации уменьшения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива.

[0158] В частности, третье устройство выполняет ''процедуру, которая иллюстрируется на фиг. 6'', вместо ''этапа 470 в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4'', когда CPU должен входить в стадию этапа 470 в процедуре, которая иллюстрируется на фиг. 4. В частности, степень Accp открытия акселератора определяется на этапе 600 в качестве указателя для определения присутствия или отсутствия запроса ускорения для транспортного средства. Затем, обработка переходит к этапу 610, и CPU определяет, превышает или нет степень Accp открытия акселератора первую степень Accp1 открытия (присутствие или отсутствие запроса ускорения).

[0159] В случае, когда определяется, что степень Accp открытия акселератора не превышает первую степень Accp1 открытия (Accp≤Accp1), в результате определения на этапе 610 (этап 610: нет), ухудшение характеристики ускорения, описанное выше, не должно приниматься во внимание, и, таким образом, обработка переходит к этапу 660, и CPU выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, как на этапе 470 в процедуре, иллюстрированной на фиг. 4. В случае, когда определяется, что степень Accp открытия акселератора превышает первую степень Accp1 открытия (Accp>Accp1), в результате определения на этапе 610 (этап 610: да), возникновение ухудшения характеристики ускорения, описанного выше, должно быть устранено, и, таким образом, обработка переходит к этапу 620, и CPU вычисляет величину снижения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива (ΔPim), и вычисляет величину снижения эффективности турбонаддува, получающегося в результате компенсации вычисленного ΔPim, например, посредством снижения степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана турбины турбонагнетателя переменной производительности или т.п. на основании давления турбонаддува, давления на впуске турбины, степени открытия сопловой лопатки и/или обходного клапана, количества всасываемого воздуха или т.п.

[0160] Затем обработка переходит к этапу 630, и CPU вычисляет уменьшение крутящего момента (ΔTQ1) на основании вычисленной эффективности турбонаддува. Приращение в крутящем моменте (ΔTQ2), получающееся в результате смещения в сторону опережения положения Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, вычисляется на основании, например, значений различных параметров сгорания в новом положении Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, которая достигается в результате повышения давления впрыска топлива и/или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива и рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель (таких как скорость Ne вращения двигателя и скорость Spd транспортного средства).

[0161] Затем обработка переходит к этапу 640, и CPU определяет количественное отношение абсолютных значений уменьшения крутящего момента (ΔTQ1) и приращения крутящего момента (ΔTQ2), вычисленных, как описано выше. В частности, на этапе 640, определяется, превышает или нет абсолютное значение (|ΔTQ1|) уменьшения крутящего момента (ΔTQ1) абсолютное значение (|ΔTQ2|) приращения крутящего момента (ΔTQ2). В случае, когда определяется, что абсолютное значение приращения крутящего момента равно или выше абсолютного значения уменьшения крутящего момента (|ΔTQ1|≤|ΔTQ2|), в результате определения на этапе 640 (этап 640: нет), ухудшение характеристики ускорения, описанное выше, менее вероятно должно быть вызвано. Соответственно, обработка переходит к этапу 660, и CPU выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, как на этапе 470 в процедуре, иллюстрированной на фиг. 4. В случае, когда определяется, что абсолютное значение приращения крутящего момента ниже абсолютного значения уменьшения крутящего момента (|ΔTQ1|>|ΔTQ2|), в результате определения на этапе 640 (этап 640: да), ухудшение характеристики ускорения, описанное выше, вероятно должно быть вызвано. Соответственно, CPU запрещает повышение давления впрыска топлива и смещение в сторону опережения момента впрыска топлива (этап 650). Как описано выше, третье устройство может улучшать топливную экономичность, в то же время гарантируя характеристику ускорения в случае, когда присутствует запрос ускорения.

[0162] Несколько аспектов, которые имеют конкретные конфигурации, были описаны со ссылкой на сопровождающие чертежи с целью описания изобретения. Однако, рамки изобретения не должны интерпретироваться как ограниченные приведенными в пример аспектами. Как само собой разумеющееся, подходящие модификации могут быть добавлены к рамкам изобретения в диапазоне объектов, описанных в формуле изобретения и настоящем описании.

Перечень ссылочных позиций

[0163] 10 … двигатель, 20 … фрагмент основного блока двигателя, 21 … основной блок, 22 … цилиндр, 23 … клапан для впрыска топлива, 30 … система подачи топлива, 31 … нагнетательный топливный насос, 32 … труба подачи топлива, 33 … аккумуляторная топливная система высокого давления, 40 … система впуска, 41 … впускной коллектор, 42 … впускная труба, 43 … воздушный фильтр, 44 … турбонагнетатель, 44A … компрессор, 44B … турбина, 45 … промежуточный охладитель, 46 … дроссельная заслонка, 47 … актуатор дроссельной заслонки, 50 … система выпуска, 51 … выпускной коллектор, 52 … выхлопная труба, 53 … дизельный окислительный нейтрализатор (DOC), 54 … дизельный сажевый фильтр (DPF), 55 … выпускная дроссельная заслонка, 60 … EGR-система высокого давления, 61 … труба рециркуляции отработавшего газа высокого давления, 62 … клапан управления EGR высокого давления, 63 … EGR-охладитель высокого давления, 70 … электронный блок управления (ECU), 71 … расходомер воздуха, 72 … датчик степени открытия дроссельной заслонки, 73 … датчик давления во впускной трубе, 74 … датчик давления топлива, 75 … датчик давления в цилиндре, 76 … датчик угла поворота коленчатого вала, 77 … датчик степени открытия клапана управления EGR высокого давления, 78 … датчик температуры воды, 79 … датчик степени открытия клапана управления EGR низкого давления, 80 … датчик степени открытия выпускной дроссельной заслонки, 90 … EGR-система низкого давления, 91 … труба рециркуляции отработавшего газа низкого давления, 92 … клапан управления EGR низкого давления, 93 … EGR-охладитель низкого давления.

Изобретение относится к устройству управления состоянием сгорания топлива (смеси "воздух-топливо"), подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, например в дизельный двигатель с турбонаддувом. Техническим результатом является управление состоянием сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания для уменьшения шума и вибрации. Предложено устройство управления для двигателя, которое использует параметр для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования, определенным по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива в зависимости от рабочих условий двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель. В частности, повышение давления турбонаддува выполняется, когда скорости вращения двигателя и транспортного средства являются более низкими, чем заданные контрольные значения, в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем заданный угол поворота коленчатого вала, и одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива выполняются, когда скорость вращения двигателя или скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, равна или выше заданных контрольных значений в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем заданный угол поворота коленчатого вала. Тогда топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то время как исключается повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания включает в себя турбонагнетатель, причем устройство управления содержит:

электронный блок управления, выполненный с возможностью задания параметра сгорания для двигателя внутреннего сгорания таким образом, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования двигателя внутреннего сгорания соответствует первому углу поворота коленчатого вала в случае, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания находится в диапазоне между по меньшей мере первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение, причем положение центра тяжести интенсивности теплообразования является положением, определяемым на основании интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, подаваемого в цилиндр двигателя внутреннего сгорания,

при этом электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания путем повышения давления турбонаддува турбонагнетателя таким образом, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, скорость вращения двигателя внутреннего сгорания ниже первой скорости вращения и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель внутреннего сгорания, ниже первой скорости, и

при этом электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания путем выполнения по меньшей мере одного из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива таким образом, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости.

2. Устройство управления по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, что выполняется только смещение в сторону опережения момента впрыска топлива, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, скорость транспортного средства равна или выше первой скорости и скорость вращения двигателя внутреннего сгорания ниже первой скорости вращения, и

электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, что выполняется повышение давления впрыска топлива, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, скорость транспортного средства равна или выше первой скорости и скорость вращения двигателя внутреннего сгорания равна или выше первой скорости вращения.

3. Устройство управления по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, что выполняется одно из повышения давления впрыска топлива или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и скорость вращения двигателя внутреннего сгорания равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда выполнено условие остановки, причем условие остановки представляет собой условие, при котором степень открытия акселератора двигателя превышает первую степень открытия и абсолютное значение приращения в крутящем моменте, соответствующего положению центра тяжести интенсивности теплообразования, приближающейся к первому углу поворота коленчатого вала вследствие повышения давления впрыска топлива или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, меньше абсолютного значения уменьшения крутящего момента, соответствующего повышению потери в двигателе на всасывании, получающемуся в результате компенсации снижения давления турбонаддува, получающегося в результате повышения давления впрыска топлива или смещения в сторону опережения момента впрыска топлива.

4. Устройство управления по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, что выполняются одно или оба из снижения давления впрыска топлива и смещения в сторону запаздывания момента впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне опережения, чем второй угол поворота коленчатого вала, заданный дальше на стороне опережения, чем первый угол поворота коленчатого вала, и

электронный блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, что не изменяется ни одно из давления турбонаддува турбонагнетателя, давления впрыска топлива и момента впрыска топлива в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне опережения, чем первый угол поворота коленчатого вала, и находится дальше на стороне опережения, чем второй угол поворота коленчатого вала.

5. Устройство управления по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычисления положения центра тяжести интенсивности теплообразования в виде угла поворота коленчатого вала, соответствующего геометрическому центру тяжести области, окруженной формой волны интенсивности теплообразования, отображенной на графике, на котором угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан на первой оси, а интенсивность теплообразования задана на другой оси, ортогональной первой оси.

6. Устройство управления по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычисления положения центра тяжести интенсивности теплообразования в виде конкретного угла поворота коленчатого вала, при котором площади двух областей, разделенных друг от друга конкретным углом поворота коленчатого вала, равны друг другу, когда область, окруженная формой волны интенсивности теплообразования, отображенной на графике, на котором угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан на первой оси, а интенсивность теплообразования задана на другой оси, ортогональной первой оси, разделена конкретным углом поворота коленчатого вала.

7. Устройство управления по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычисления положения центра тяжести интенсивности теплообразования в виде конкретного угла поворота коленчатого вала, при котором значение, полученное посредством интегрирования относительно угла поворота коленчатого вала произведения «разности углов поворота коленчатого вала между любым углом поворота коленчатого вала на стороне опережения по углу от конкретного угла поворота коленчатого вала и упомянутым конкретным углом поворота коленчатого вала» и «интенсивности теплоотдачи при упомянутом любом угле поворота коленчатого вала», равно значению, полученному интегрированием относительно угла поворота коленчатого вала произведения «величины разности углов поворота коленчатого вала между любым углом поворота коленчатого вала на стороне запаздывания по углу от конкретного угла поворота коленчатого вала и упомянутым конкретным углом поворота коленчатого вала» и «интенсивности теплоотдачи при упомянутом любом угле поворота коленчатого вала».

8. Устройство управления по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычисления положения центра тяжести интенсивности теплообразования в виде конкретного угла поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования значения, соответствующего произведению значения, полученного посредством вычитания конкретного угла поворота коленчатого вала из произвольного угла поворота коленчатого вала, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала относительно угла поворота коленчатого вала от инициирования сгорания до завершения сгорания, становится «0».

9. Устройство управления по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычисления положения центра тяжести интенсивности теплообразования в виде значения, полученного посредством сложения угла поворота коленчатого вала при инициировании сгорания со значением, полученным посредством деления значения произведения значения, полученного посредством вычитания угла поворота коленчатого вала при инициировании сгорания из произвольного угла поворота коленчатого вала одного рабочего такта, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала, на площадь области, определенной формой волны интенсивности теплообразования относительно угла поворота коленчатого вала.

10. Устройство управления по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью вычисления положения центра тяжести интенсивности теплообразования в виде угла поворота коленчатого вала, полученного посредством вычисления на основании следующего уравнения:

в уравнении Gc - это положение центра тяжести интенсивности теплообразования, CAs - это угол поворота коленчатого вала для инициирования сгорания в виде угла поворота коленчатого вала, при котором начинается сгорание топлива, САе - это угол поворота коленчатого вала для завершения сгорания в виде угла поворота коленчатого вала, при котором сгорание завершается, θ - это произвольный угол поворота коленчатого вала и dQ(θ) - это интенсивность теплообразования при угле θ поворота коленчатого вала.