Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания и, в частности, к устройству управления, которое применяется с двигателем внутреннего сгорания, снабженным свечой зажигания и внутрицилиндровым инжектором.
Двигатель внутреннего сгорания, раскрытый в публикации JP 2011-106377 A, содержит: инжектор, который имеет множество отверстий для впрыска; и свечу зажигания, при этом инжектор и свеча зажигания предоставлены в верхней части камеры сгорания. В двигателе внутреннего сгорания расстояние от центрального положения разрядного промежутка свечи зажигания до центрального положения отверстия для впрыска, которое среди множества отверстий для впрыска расположено ближе всего к свече зажигания, устанавливают в пределах специального диапазона. В двигателе внутреннего сгорания в течение периода с момента времени после прошествия заданного времени от начала впрыска топлива до момента времени, когда впрыск топлива завершается, выполняется регулирование с целью подачи высокого напряжения на свечу зажигания.
При описанном выше регулировании период инжекции топлива инжектора перекрывает период подачи высокого напряжения на свечу зажигания. Когда топливо впрыскивается инжектором, в который топливо подается в состоянии повышенного давления, за счет увлечения воздуха вокруг распыленной струи топлива, инжектируемого из каждого отверстия для впрыска (захвата), образуется область низкого давления. Вследствие этого, при выполнении описанного выше регулирования, разрядная искра, возникающая в разрядном промежутке, притягивается из отверстия для впрыска, наиболее близкого к свече зажигания, в область низкого давления, образованную распыленной струей топлива. Посредством этого, в двигателе внутреннего сгорания может улучшаться воспламеняемость топливовоздушной смеси, образовавшейся вокруг свечи зажигания.
Согласно JP 2011-106377 A дополнительно вводит активацию катализатора очистки выхлопных газов в качестве способов применения описанного выше притягивающего действия. Несмотря на то, что в JP 2011-106377 A это не упоминается, катализатор очистки выхлопных газов обычно активируется за счет изменения периода зажигания, который обычно устанавливают около верхней мертвой точки сжатия (т.е. периода подачи высокого напряжения на свечу зажигания), на период запаздывания от верхней мертвой точки сжатия.
Когда описанное выше регулирование JP 2011-106377 A применяется для общей активации катализатора очистки выхлопных газов, для улучшения воспламеняемости топливовоздушной смеси, образовавшейся вокруг свечи зажигания, период зажигания, установленный на стороне запаздывания от верхней мертвой точки сжатия, перекрывает период инжекции топлива. Однако, если благодаря некоторым факторам окружающие условия воспламенения изменяются и, вследствие этого, выходят за пределы требуемого диапазона, несмотря на описанное выше притягивающее действие состояние сгорания может становиться нестабильным. В циклах сгорания в процессе регулирования для активации катализатора очистки выхлопных газов, когда увеличивается количество циклов сгорания, в которых возникает подобная ситуация, флуктуация сгорания между циклами становится большой, и ухудшается управляемость.
Настоящее изобретение решает указанные выше проблемы, и целью изобретения является подавление флуктуации сгорания между циклами, когда для активации катализатора очистки выхлопных газов применяется регулирование, выполняемое таким образом, что период инжекции топлива инжектора перекрывает период подачи высокого напряжения на свечу зажигания.
Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания согласно представленной заявке представляет собой устройство для регулирования двигателя внутреннего сгорания, содержащего: инжектор, свечу зажигания и катализатор очистки выхлопных газов. Инжектор выполнен с возможностью предоставления в верхней части камеры сгорания и выполнен с возможностью впрыска топлива из множества отверстий для впрыска в цилиндр. Свеча зажигания выполнена с возможностью воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре с использованием разрядной искры и предоставлена на стороне выпуска топлива, инжектируемого из множества отверстий для впрыска, и над контурной поверхностью формы распыла топлива, которая находится ближе всего к свече зажигания среди форм распыла топлива, инжектируемого из множества отверстий для впрыска. Катализатор очистки выхлопных газов выполнен с возможностью очистки выхлопных газов из камеры сгорания. Для того, чтобы активировать катализатор очистки выхлопных газов, устройство управления выполнено с возможностью управления свечой зажигания таким образом, чтобы создавать разрядную искру в период зажигания с запаздыванием от верхней мертвой точки сжатия, и с возможностью управления инжектором таким образом, чтобы выполнять первый впрыск в момент времени с опережением верхней мертвой точки сжатия и второй впрыск в момент времени с запаздыванием от верхней мертвой точки сжатия, при этом второй впрыск выполняется таким образом, что период инжекции перекрывает по меньшей мере часть периода зажигания. Когда определяется, что параметр, связанный с флуктуацией сгорания между циклами, превышает пороговое значение, устройство управления для двигателя внутреннего сгорания согласно представленной заявке дополнительно выполнено с возможностью регулирования свечи зажигания и инжектора таким образом, что интервал от момента начала периода зажигания до момента завершения периода инжекции второго впрыска увеличивается по сравнению со случаем, когда определяется, что параметр ниже, чем пороговое значение.
Топливовоздушная смесь, заключающая в себе распыленную струю топлива при первом впрыске, создает первичное пламя в период зажигания. При выполнении второго впрыска таким образом, что период инжекции перекрывает по меньшей мере часть периода зажигания, по меньшей мере первичное пламя притягивается в область низкого давления, образованную вокруг распыленной струи топлива, инжектируемого из отверстия для впрыска, которое находится ближе всего к свече зажигания. При выполнении второго впрыска, притянутое первичное пламя входит в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при втором впрыске, и должна стимулироваться флуктуация для усиления первичного пламени. Однако, если данный контакт является недостаточным, сгорание для усиления первичного пламени становится нестабильным. Когда увеличивается количество циклов, в которых сгорание для усиления первичного пламени становится нестабильным, флуктуация сгорания между циклами становится большой. В связи с этим, когда определяется, что параметр, связанный с флуктуацией сгорания между циклами, превышает пороговое значение, интервал от начала периода зажигания до завершения второго впрыска становится длиннее за счет регулирования таким образом, что интервал с момента начала периода зажигания до момента завершения времени инжекции второго впрыска увеличивается по сравнению со случаем, когда определяется, что параметр ниже, чем пороговое значение, а начало второго впрыска ожидается до тех пор, пока первичное пламя не усилится до некоторой степени. Соответственно, можно избежать ситуации, когда притянутое первичное пламя и разрядная искра и распыленная струя топлива, инжектируемого при втором впрыске, контактируют недостаточно.
Когда параметр превышает пороговое значение, устройство управления может изменять увеличивающуюся величину интервала в соответствии с величиной расхождения между параметром и пороговым значением.
Когда определяется, что параметр, связанный с флуктуацией сгорания между циклами, превышает пороговое значение, увеличение величины интервала изменяется в соответствии с величиной расхождения между параметром и пороговым значением, обеспечивая посредством этого возможность надежного и достаточного контакта между притянутым первичным пламенем и распыленной струей топлива, инжектируемого при втором впрыске.
Второй впрыск может быть завершен в момент времени, опережающий момент завершения периода зажигания.
Когда второй впрыск завершается в момент времени с запаздыванием от момента завершения периода зажигания, только первичное пламя притягивается в область низкого давления. С другой стороны, когда второй впрыск завершается в момент времени, опережающий момент завершения периода зажигания, как первичное пламя, так и разрядная искра притягиваются в область низкого давления. Как первичное пламя, так и разрядная искра притянутые таким образом, входят в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при втором впрыске. Вследствие этого, когда второй впрыск завершается в момент, опережающий момент завершения периода зажигания, сгорание для усиления первичного пламени дополнительно стимулируется по сравнению со случаем, когда второй впрыск завершается в момент запаздывания с момента завершения периода зажигания.
Параметр может представлять собой колебание времени, необходимого до поворота коленчатого вала на заданный угол, или колебание периода угла поворота коленчатого вала с момента начала периода зажигания до момента, когда сгоревшая массовая доля достигает заданного соотношения.
Когда параметром, связанным с флуктуацией сгорания между циклами, является колебание времени, необходимого до поворота коленчатого вала на заданный угол, или колебание периода угла поворота коленчатого вала с момента начала периода зажигания до момента, когда сгоревшая массовая доля достигает заданного соотношения, флуктуация сгорания между циклами определяется с более высокой точностью.
Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания согласно представленной заявке может подавлять флуктуацию сгорания между циклами, когда для активации катализатора очистки выхлопных газов применяется регулирование, выполняемое таким образом, что период инжекции топлива инжектора перекрывает период подачи высокого напряжения на свечу зажигания.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую конфигурацию системы согласно варианту осуществления представленной заявки;
фиг. 2 представляет собой схему, иллюстрирующую план регулирования подогрева катализатора;
фиг. 3 представляет собой схему, иллюстрирующую впрыск в такте расширения;
фиг. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую притягивающее действие разрядной искры и первичного пламени при впрыске в такте расширения;
фиг. 5 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между интервалом от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения (интервалом между началом зажигания и завершением впрыска) и частотой флуктуации сгорания;
фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую пример карты базовых адаптивных значений;
фиг. 7 представляет собой график, показывающий переход момента зажигания свечи 32 зажигания (более точно, момент начала периода зажигания) и температуры охлаждающей жидкости двигателя при пуске из холодного состояния двигателя внутреннего сгорания;
фиг. 8 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние в цилиндре, когда скорость увеличения первичного пламени является медленной;
фиг. 9 представляет собой схему для иллюстрации состояния в цилиндре, когда увеличивается расстояние между наружной формой распыла и участком 34 электрода;
фиг. 10 представляет собой график, показывающий проблемы, когда момент зажигания сдвигается вперед;
фиг. 11 представляет собой график, показывающий способ изменения интервала от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения;
фиг. 12 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние в цилиндре, когда базовое адаптивное значение изменяется с увеличением интервала от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения;
фиг. 13 представляет собой график, объясняющий результаты, когда базовое адаптивное значение изменяется с увеличением интервала от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения;
фиг. 14 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример процесса, выполняемого ECU 40 в варианте осуществления представленной заявки;
фиг. 15 представляет собой график, показывающий пример Gat 30, когда двигатель внутреннего сгорания запускают из холодного состояния, и переход колебания σ Gat 30;
фиг. 16 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между разницей между колебанием σ Gat 30 и критерием и корректирующим значением для увеличения интервала;
фиг. 17 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между частотой флуктуации сгорания и колебанием σ SA-CA10, когда двигатель внутреннего сгорания запускают из холодного состояния; а
Фиг. 18 представляет собой график, показывающий пример перехода колебания σ SA-CA10.
Далее, варианты осуществления представленной заявки описаны на основании чертежей. Следует отметить, что общие элементы на соответствующих чертежах обозначены одними и теми же значками, и опущены повторяющиеся описания. Представленная заявка не ограничена следующими вариантами осуществления.
Описание Конфигурации Системы
Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую конфигурацию системы согласно варианту осуществления представленной заявки. Как проиллюстрировано на фиг. 1, система согласно представленному варианту осуществления содержит двигатель 10 внутреннего сгорания, установленный на транспортном средстве. Двигатель 10 внутреннего сгорания представляет собой четырехтактный одноцикловый двигатель. Двигатель 10 внутреннего сгорания имеет множество цилиндров, и один цилиндр 12 проиллюстрирован на фиг. 1. Двигатель 10 внутреннего сгорания содержит блок 14 цилиндров, в котором образован цилиндр 12 и головка 16 блока цилиндров, расположенная на блоке 14 цилиндров. Поршень 18 расположен в цилиндре 12, при этом поршень 18 возвратно-поступательно движется в осевом направлении поршня 18 (в представленном варианте осуществления в вертикальном направлении). Камера 20 сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания образована по меньшей мере стеновой поверхностью блока 14 цилиндров, нижней поверхностью головки 16 блока цилиндров и верхней поверхностью поршня 18.
В головке 16 блока цилиндров образовано два впускных канала 22 и два выпускных канала 24, которые сообщаются с камерой 20 сгорания. В отверстии впускного канала 22 предоставлен впускной клапан 26, который сообщается с камерой 20 сгорания. В отверстии выпускного канала 24 предоставлен выпускной клапан 28, который сообщается с камерой 20 сгорания. В головке 16 блока цилиндров инжектор 30 предоставлен таким образом, что кончик инжектора 30 обращен к камере 20 сгорания по существу от центра верхней части камеры 20 сгорания. Инжектор 30 соединен с системой подачи топлива, содержащий топливный бак, топливная система общего давления, нагнетающий насос и тому подобное. Кончик инжектора 30 имеет множество отверстий для впрыска, расположенных радиально. Когда клапан инжектора 30 открыт, топливо впрыскивается из данных отверстий для впрыска в состоянии высокого давления.
В головке 16 блока цилиндров свеча 32 зажигания предоставляется таким образом, чтобы располагаться на стороне выпускного клапана 28 инжектора 30 и в верхней части камеры 20 сгорания. Свеча 32 зажигания имеет участок 34 электрода на своем кончике, при этом участок 34 электрода содержит центральный электрод и заземляющий электрод. Участок 34 электрода расположен таким образом, чтобы выступать в область над контурной поверхностью формы распыла топлива (далее также называемой «наружной формы распыла»), инжектируемого из инжектора 30 (т.е. область от наружной формы распыла до нижней поверхности головки 16 блока цилиндров). Более конкретно, участок 34 электрода расположен таким образом, чтобы выступать в область над контурной поверхностью формы распыла топлива, который находится ближе всего к свече 32 зажигания среди форм распыла топлива, инжектируемого радиально от отверстия для впрыска инжектора 30. Следует отметить, что линия контура, нарисованная на фиг. 1, представляет контурную поверхность формы распыла топлива, который находится ближе всего к свече 32 зажигания среди форм распыла топлива, инжектируемого из инжектора 30.
Впускной канал 22 продолжается по существу прямо от входа со стороны впускного канала в направлении камеры 20 сгорания. Площадь поперечного сечения проточного канала впускного канала 22 уменьшается в горловине 36, которая представляет собой соединительную часть с камерой 20 сгорания. Подобная форма впускного канала 22 создает вихревой поток во всасываемом воздухе, который протекает из впускного канала 22 в камеру 20 сгорания. Вихревой поток завихряется в камере 20 сгорания. Более конкретно, вихревой поток проходит со стороны впускного канала 22 на сторону выпускного канала 24 в верхней части камеры 20 сгорания, а затем проходит из верхней части камеры 20 сгорания вниз на стороне выпускного канала 24. Вихревой поток переходит со стороны выпускного канала 24 на сторону впускного канала 22 в нижней части камеры 20 сгорания, а затем переходит из нижней части камеры 20 сгорания вверх на стороне впускного канала 22, на верхней поверхности поршня 18, образующей нижнюю часть камеры 20 сгорания, образовано углубление для того, чтобы сохранять вихревой поток.
Как проиллюстрировано на фиг. 1, система согласно представленному варианту осуществления содержит ECU (электронный блок управления) 40 в качестве средства управления. ECU 40 содержит RAM (оперативное запоминающее устройство), ROM (постоянное запоминающее устройство), CPU (центральный вычислительный блок) и тому подобное. ECU 40 принимает сигналы от различных датчиков, установленных на транспортном средстве, и обрабатывает полученные сигналы. Различные датчики содержат по меньшей мере датчик 42 угла коленчатого вала, который определяет угол поворота коленчатого вала, соединенного с поршнем 18, датчик 44 открытия акселератора, который определяет величину нажатия педали акселератора, управляемой водителем, и датчик 46 температуры, который определяет температуру охлаждающей жидкости в двигателе 10 внутреннего сгорания (далее называемую «температура охлаждающей жидкости двигателя»). ECU 40 обрабатывает сигналы, полученные от отдельных датчиков, для приведения в действие различных исполнительных механизмов согласно заданной программе управления. Исполнительный механизм, приводимый в действие ECU 40, содержит по меньшей мере инжектор 30 и свечу 32 зажигания, описанные выше.
Управление запуском ECU 40
В представленном варианте осуществления, регулирование для содействия активации катализатора очистки выхлопных газов (далее также называемых «регулирование подогрева катализатора») выполняется ECU 40, проиллюстрированным на фиг. 1, в качестве регулирования непосредственно после холодного запуска двигателя 10 внутреннего сгорания. Катализатор очистки выхлопных газов представляет собой катализатор, который предоставлен в выпускном патрубке двигателя 10 внутреннего сгорания. Пример катализатора очистки выхлопных газов содержит трехкомпонентный катализатор, который очищает оксиды азота (NOx), углеводороды (HC) и монооксид углерода (CO) в выхлопных газах, когда атмосфера катализатора в активированном состоянии находится около стехиометрии.
Регулирование подогрева катализатора, выполняемое ECU 40, описано со ссылкой на фиг. 2-7. Фиг. 2 иллюстрирует момент впрыска инжектором 30 и начальный момент периода зажигания свечи 32 зажигания (начальный момент периода разрядки участка 34 электрода) в процессе регулирования подогрева катализатора. Как проиллюстрировано на фиг. 2, в процессе регулирования подогрева катализатора инжектор 30 выполняет первичный впрыск (первый впрыск) в такте впуска, а затем выполняет вторичный впрыск (второй впрыск) с величиной (в качестве примера, приблизительно 5 мм3/ст) меньше, чем первичный впрыск в такте расширения после верхней мертвой точки сжатия. Следует отметить, что в следующем описании первичный впрыск (первый впрыск) называется «впрыск в такте впуска», а вторичный впрыск (второй впрыск) называется «впрыск в такте расширения». Как проиллюстрировано на фиг. 2, в процессе регулирования подогрева катализатора начальный момент периода зажигания свечи 32 зажигания устанавливают на момент запаздывания от верхней мертвой точки сжатия. На фиг. 2 впрыск в такте расширения выполняется в момент запаздывания от момента начала периода зажигания, но впрыск в такте расширения может начинаться в момент времени с опережением момента начала периода зажигания. В связи с этим, описание предоставлено со ссылкой на фиг. 3.
Фиг. 3 представляет собой схему, иллюстрирующую временную зависимость между периодом инжекции и периодом зажигания при впрыске в такте расширения. Фиг. 3 иллюстрирует четыре впрыска A, B, C и D, которые начинаются в различные моменты времени, соответственно. Впрыски A, B, C и D начинаются в различные моменты времени, соответственно, но все их периоды инжекции имеют такую же длину при впрыске в такте расширения. Период зажигания, проиллюстрированный на фиг. 3, равен периоду зажигания в процессе регулирования подогрева катализатора (периоду установки). В представленном варианте осуществления выполняемый впрыск B, во время которого начинается период зажигания, выполняемый впрыск C в процессе периода зажигания, и выполняемый впрыск D, во время которого завершается период зажигания, как проиллюстрировано на фиг. 3, соответствуют впрыску в такте расширения. Впрыск A, выполняемый в момент времени с опережением момента начала периода зажигания, не соответствует впрыску в такте расширения в представленном варианте осуществления. Вот почему необходимо, чтобы по меньшей мере часть периода инжекции перекрывала период зажигания при впрыске в такте расширения для того, чтобы достигать притягивающего действия, описанного позже.
Притягивающее действие при впрыске в такте расширения
Фиг. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую притягивающее действие разрядной искры и первичного пламени при впрыске в такте расширения. Верхняя часть и средняя часть (или нижняя часть) фиг. 4 иллюстрируют два различных состояния разрядной искры, создаваемой участком 34 электрода во время периода зажигания свечи 32 зажигания, и первичное пламя, создаваемое разрядной искрой из топливовоздушной смеси, заключающей в себе распыленную струю топлива, инжектируемого при впрыске в такте впуска, соответственно. Верхняя часть фиг. 4 иллюстрирует состояние, когда не выполняется впрыск в такте расширения. Средняя часть (или нижняя часть) фиг. 4 иллюстрирует состояние, когда выполняется впрыск в такте расширения. Следует отметить, что для удобства описания фиг. 4 иллюстрирует только форму распыла топлива, которая находится ближе всего к свече 32 зажигания среди форм распыла топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения.
Как проиллюстрировано в верхней части фиг. 4, когда не выполняется впрыск в такте расширения, разрядная искра, создавалась участком 34 электрода, а первичное пламя проходит в направлении вихревого потока. С другой стороны, как проиллюстрировано в средней части фиг. 4, когда выполняется впрыск в такте расширения, вокруг распыленной струи топлива образуется область низкого давления (захват), и разрядная искра, создавалась участком 34 электрода, а первичное пламя притягивается в направлении, противоположном направлению вихревого потока. Таким образом, как проиллюстрировано в нижней части фиг. 4, притянутая разрядная искра и первичное пламя входят в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, захватываются в распыленную струю топлива и быстро усиливаются. Во впрысках B и C, проиллюстрированных на фиг. 3, возникает усиление первичного пламени, вызванное как разрядной искрой, так и первичным пламенем, притянутым таким образом. Усиление первичного пламени при впрыске D на фиг. 3 описано позже.
Распыленная струя топлива, инжектируемого в такте расширения, зависит от вихревого потока и давления в цилиндре. Когда впрыск в такте расширения выполняется в момент времени с опережением момента начала периода зажигания свечи 32 зажигания (см. впрыск A на фиг. 3), форма распыленной струи топлива, инжектируемого при данном впрыске, изменяется перед достижением участка 34 электрода. В результате, концентрация топливовоздушной смеси вокруг свечи зажигания является нестабильной, и флуктуация сгорания между циклами становится большой. Однако, если впрыск в такте расширения выполняется таким образом, что по меньшей мере часть периода инжекции перекрывает период зажигания (см. впрыск B, C на фиг. 3), может быть достигнуто притягивающее действие, проиллюстрированное в средней части фиг. 4. Даже если изменяется форма распыленной струи топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, сгорание для усиления первичного пламени (далее также называемое «первичное сгорание») может быть стабилизировано, подавляя посредством этого флуктуацию сгорания между циклами. Кроме того, сгорание после первичного сгорания или увеличивающееся первичное пламя может стабилизировать сгорание, дополнительно вовлекая топливовоздушную смесь, заключающую в себе распыленную струю топлива, инжектируемого за счет впрыска в такте впуска (далее также называемое «основное сгорание»). При впрыске D, проиллюстрированном на фиг. 3, разрядная искра исчезает, когда период зажигания завершается, но первичное пламя остается. Притягивающее действие, вызванное распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, обеспечивает возможность введения первичного пламени в контакт с распыленной струей топлива. Соответственно, первичное пламя стабилизировано аналогично случаям впрысков B, C, проиллюстрированным на фиг. 3, подавляя посредством этого флуктуацию сгорания между циклами.
Регулирование Интервала
При регулировании подогрева катализатора ECU 40 регулирует интервал от начала периода зажигания свечи 32 зажигания до завершения впрыска в такте расширения. Фиг. 5 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между интервалом от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения (интервал между началом зажигания и завершением впрыска) и частотой флуктуации сгорания. Частота флуктуации сгорания на фиг. 5 получается за счет изменения момента начала впрыска в такте расширения, период инжекции которого (то есть величина впрыска) является фиксированным, фиксируя в то же время момент начала и момент завершения периода зажигания. Как показано на фиг. 5, линия, которая обозначает частоту флуктуации сгорания относительно «интервала между началом зажигания и завершением впрыска», представляет собой выпуклую вниз линию. На фиг. 5, когда момент начала периода зажигания (начало зажигания) и момент начала впрыска в такте расширения (начало впрыска) совпадают, частота флуктуации сгорания обозначает наименьшее значение на стороне запаздывания с момента начала зажигания, которое является таким же, как в момент начала впрыска.
ROM ECU 40 сохраняет карту значения «интервала между началом зажигания и завершением впрыска», когда частота флуктуации сгорания обозначает наименьшее значение, как показано на фиг. 5 (далее также называемое «базовое адаптивное значение»), связанное с состоянием работы двигателя (далее также называемое «карта базовых адаптивных значений»), и карта считывается из ROM, когда выполняется регулирование подогрева катализатора. Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую пример карты базовых адаптивных значений. Как проиллюстрировано на фиг. 6, карта базовых адаптивных значений создается в виде двухмерной карты посредством образования скорости двигателя и нагрузки k1 двигателя в качестве обеих осей. Поскольку карта базовых адаптивных значений создается за счет каждой из областей температура охлаждающей жидкости двигателя, деленной на интервалы заданной температуры, фактически имеется множество подобных двухмерных карт. Как обозначено стрелкой на фиг. 6, базовое адаптивное значение устанавливают, чтобы иметь значение на стороне запаздывания, когда число оборотов двигателя становится выше, или когда нагрузка двигателя становится ниже. Вот почему увеличение первичного пламени относительно запаздывает, когда число оборотов двигателя является высоким, и увеличение первичного пламени является относительно быстрым, так как окружающая среда в цилиндре улучшается, когда нагрузка двигателя является высокой.
При регулировании подогрева катализатора, конкретно, момент начала периода зажигания свечи 32 зажигания и момент завершения впрыска в такте расширения определяются следующим образом. Сперва, момент начала периода зажигания свечи 32 зажигания определяется в соответствии с базовым моментом зажигания и величиной корректировки запаздывания. Затем, момент завершения впрыска в такте расширения определяется посредством добавления базового адаптивного значения, полученного из карты базовых адаптивных значений и состояния работы двигателя, к определенному моменту начала периода зажигания. Фиг. 7 представляет собой график, показывающий переход момента зажигания свечи 32 зажигания (более точно, момента начала периода зажигания) и температуры охлаждающей жидкости двигателя при холодном запуске двигателя внутреннего сгорания. Когда двигатель запускают во время t0, обозначенное на фиг. 7, режим работы для выполнения регулирования подогрева катализатора (далее также называемый «режим подогрева катализатора») начинается с времени t1 непосредственно после времени t0, а момент зажигания постепенно устанавливается на значение на стороне запаздывания. Режим подогрева катализатора завершается во время t2, когда температура охлаждающей жидкости двигателя достигает критерия (в качестве примера 50°C), а затем момент зажигания постепенно устанавливается на значение на стороне запаздывания.
Следует отметить, что базовый момент зажигания сохраняется в ROM ECU 40 в качестве значения согласно условиям работы двигателя (главным образом, количество всасываемого воздуха и число оборотов двигателя). Величина корректировки запаздывания определяется на основании карты величины корректировки запаздывания, связанной с температурой охлаждающей жидкости двигателя (далее также называемой «карта величины корректировки запаздывания»). Карта величины корректировки запаздывания сохраняется в ROM ECU 40 аналогично карте базовых адаптивных значений, и считывается из ROM, когда выполняется регулирование подогрева катализатора.
Проблемы, когда Окружающие Условия Воспламенения Находятся За Пределами Требуемого Диапазона
В системе, проиллюстрированной на фиг. 1, если окружающие условия воспламенения изменяются благодаря некоторым факторам и, вследствие этого, выходят за пределы требуемого диапазона, состояние сгорания легко может становиться нестабильным, несмотря на описанное выше притягивающее действие, вызываемое при впрыске в такте расширения. Например, когда отложения скапливаются в отверстии для впрыска инжектора 30, уменьшается величина инжекции впрыска в такте впуска. Даже, когда количество воздуха считывается неправильно в количестве меньше, чем первоначальное количество, когда рассчитывается величина инжекции впрыска в такте впуска, величина инжекции впрыска в такте впуска уменьшается. Когда величина инжекции впрыска в такте впуска уменьшается, концентрация топлива вокруг свечи 32 зажигания становится ниже, а скорость увеличения первичного пламени (называемая скорость увеличения первичного пламени перед контактом с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, то же самое будет применяться далее) становится медленнее. В случае слабой изученности в отношении синхронизации впускного клапана 26 и выпускного клапана 28, доля выхлопных газов, остающихся в камере 20 сгорания, увеличивается, а скорость увеличения первичного пламени становится медленнее. Когда скорость увеличения первичного пламени становится медленнее, первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, и флуктуация сгорания между циклами становится большой.
Фиг. 8 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние в цилиндре, когда скорость увеличения первичного пламени является медленной. Верхняя часть фиг. 8 иллюстрирует состояние в цилиндре, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона, причем состояние в цилиндре является таким же, как состояние в цилиндре, проиллюстрированное в нижней части фиг. 4. В данном случае разрядная искра и первичное пламя, создаваемое на участке 34 электрода, притягиваются и входят в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, а первичное пламя быстро увеличивается, как описано выше. То есть в данном случае отсутствует конкретная проблема увеличения скорости первичного пламени. С другой стороны, нижняя часть фиг. 8 иллюстрирует состояние в цилиндре, когда скорость увеличения первичного пламени является медленной. В данном случае разрядная искра, создаваемая участком 34 электрода, притягивается в распыленную струю топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, но может не достигаться предполагаемое притяжение первичного пламени, скорость увеличения которого является медленной. Вследствие этого, первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения. Первичное сгорание становится нестабильным, а основное сгорание после первичного сгорания также становится нестабильным.
Например, когда величина проекции участка 34 электрода в камеру 20 сгорания уменьшается благодаря замене свечи 32 зажигания, и когда угол распыла изменяется благодаря накапливанию отложений в отверстии для впрыска инжектора 30, расстояние между наружной формой распыла и участком 34 электрода увеличивается. Когда расстояние между наружной формой распыла и участком 34 электрода увеличивается, первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, и флуктуация сгорания между циклами может становиться большой.
Фиг. 9 представляет собой схему для иллюстрации состояния в цилиндре, когда расстояние между наружной формой распыла и участком 34 электрода увеличивается. Верхняя часть фиг. 9 иллюстрирует состояние в цилиндре, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона, причем состояние в цилиндре является таким же, как состояния в цилиндрах, проиллюстрированные в нижней части фиг. 4 и в верхней части фиг. 8. С другой стороны, нижняя часть фиг. 9 иллюстрирует состояние в цилиндре, когда расстояние между наружной формой распыла и участком 34 электрода увеличивается. В данном случае, поскольку расстояние между областью низкого давления и разрядной искрой и первичным пламенем, создаваемым участком 34 электрода, увеличивается, при этом область низкого давления образуется вокруг распыленной струи топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, а предполагаемое притяжение может не достигаться. Вследствие этого, первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения. Следует отметить, что линия контура, нарисованная на фиг. 9, представляет контурную поверхность формы распыла топлива, который находится ближе всего к свече 32 зажигания среди форм распыла топлива, инжектируемого из инжектора 30.
Если момент начала периода зажигания сдвигается вперед, окружающая среда в цилиндре улучшается. Когда скорость увеличения первичного пламени уменьшается (см. нижнюю часть фиг. 8), первичное пламя может входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения путем ослабления уменьшения скорости роста. Когда расстояние между наружной формой распыла и участком 34 электрода увеличивается (см. нижнюю часть фиг. 9), первичное пламя может входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, посредством содействия скорости увеличения первичного пламени. Однако, если момент начала периода зажигания сдвигается вперед, энергия выхлопа, которая может быть приложена к катализатору очистки выхлопных газов, уменьшается, и требуется время для активация катализатора очистки выхлопных газов.
Данные проблемы подробно описаны со ссылкой на фиг. 10. Когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона, периодом до того, как первичное пламя, создаваемое из распыленной струи топлива, инжектируемого за счет впрыска в такте впуска, увеличивается до размера, достаточного для вхождения в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, может быть период в пределах надлежащего диапазона. Как обозначено сплошной линией (в нормальном состоянии) в средней части фиг. 10, даже когда момент зажигания (более точно, момент начала периода зажигания) устанавливают на угол CA1 поворота коленчатого вала на стороне запаздывания, скоростью увеличения первичного пламени может быть значение (v1) в пределах надлежащего диапазона. Как обозначено сплошной линией (в нормальном состоянии) в верхней части фиг. 10, частота флуктуации сгорания может быть меньше, чем критерий. Однако, когда окружающие условия воспламенения изменяются и, вследствие этого, выходят за пределы требуемого диапазона, период до того, как первичное пламя, создаваемое из распыленной струи топлива, инжектируемого за счет впрыска в такте впуска, увеличивается до размера, достаточного для вхождения в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, увеличивается. Как обозначено прерывистой линией (когда сгорание ухудшается) в средней части фиг. 10, когда момент зажигания устанавливают на угол CA1 поворота коленчатого вала, скорость увеличения первичного пламени уменьшается до значения (v2), которое находится за пределами надлежащего диапазона. Вследствие этого, как обозначено пунктирной линией (когда сгорание ухудшается) в верхней части фиг. 10, частота флуктуации сгорания превышает критерий.
Даже когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона, тенденция скорости увеличения первичного пламени может быть изменена за счет изменения момента зажигания в сторону опережения. Конкретно, если момент зажигания переустанавливается с угла CA1 поворота коленчатого вала на угол CA2 поворота коленчатого вала, скорость увеличения первичного пламени может вернуться от значения (v2), которое находится за пределами надлежащего диапазона, к значению (v1), которое находится в пределах надлежащего диапазона. Таким образом, первичное пламя, создаваемое из распыленной струи топлива, инжектируемого за счет впрыска в такте впуска, может входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, позволяя посредством этого частоте флуктуации сгорания быть меньше, чем критерий. Однако, как показано в нижней части фиг. 10, когда момент зажигания переустанавливается на угол CA2 поворота коленчатого вала, энергия выхлопа уменьшается по сравнению со случаем, когда момент зажигания устанавливают на угол CA1 поворота коленчатого вала. Вследствие этого, для активации катализатора очистки выхлопных газов время требуется только на уменьшение энергии выхлопа.
В представленном варианте осуществления, чтобы избегать подобных ситуаций, базовое адаптивное значение, полученное из карты базовых адаптивных значений, изменяется, когда ожидается, что первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, потому что изменяются окружающие условия воспламенения. Фиг. 11 представляет собой график, показывающий способ изменения интервала от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения. Аналогично фиг. 5, фиг. 11 иллюстрирует взаимосвязь между «интервалом между началом зажигания и завершением впрыска» и флуктуацией сгорания. Как видно из сравнения фиг. 5 и 11, взаимосвязь нарисована сплошной линией на фиг. 5, но нарисована пунктирной линией на фиг. 11.
Как объяснено на фиг. 8-10, когда первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, частота флуктуации сгорания становится большой. То есть, как показано на фиг. 11, взаимосвязь между «интервалом между началом зажигания и завершением впрыска» и флуктуацией сгорания изменяется от взаимосвязи, нарисованной пунктирной линией, на взаимосвязь, нарисованную сплошной линией. Однако, когда впрыск в такте расширения выполняется с частотой флуктуации сгорания, установленной на базовое адаптивное значение, частота флуктуации сгорания превышает критерий. В связи с этим, если базовое адаптивное значение изменяется с увеличением «интервала между началом зажигания и завершением впрыска» согласно взаимосвязи, обозначенной сплошной линией после изменения, частота флуктуации сгорания может быть меньше, чем критерий.
Следует отметить, что, как описано выше, базовое адаптивное значение представляет собой значение «интервала между началом зажигания и завершением впрыска», когда частота флуктуации сгорания обозначает наименьшее значение в случае, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона. Даже когда впрыск в такте расширения выполняется на основании модифицированного «интервала между началом зажигания и завершением впрыска», сама частота флуктуации сгорания не становится маленькой по сравнению со случаем, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона. Однако, если базовое адаптивное значение изменяется с увеличением «интервала между началом зажигания и завершением впрыска», частота флуктуации сгорания может быть сделана приближенной к частоте флуктуации сгорания в случае, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона, за счет получения частоты флуктуации сгорания меньшей, чем критерий.
Фиг. 12 представляет собой схему, иллюстрирующую состояние в цилиндре, когда базовое адаптивное значение изменяется с увеличением интервала от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения. Как верхняя часть, так и нижняя часть фиг. 12 иллюстрируют состояние в цилиндре, когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона. В качестве разницы между верхней частью и нижней частью фиг. 12, верхняя часть иллюстрирует случай, когда момент зажигания сдвигается вперед с «интервалом между началом зажигания и завершением впрыска», зафиксированным на базовом адаптивном значении, а нижняя часть иллюстрирует случай, когда базовое адаптивное значение изменяется с увеличением «интервала между началом зажигания и завершением впрыска».
Как видно из сравнения верхней части и нижней части фиг. 12, когда «интервал между началом зажигания и завершением впрыска» зафиксирован на базовом адаптивном значении (см. Верхнюю часть), первичное пламя, скорость увеличения которого является медленной, может не входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения. С другой стороны, если базовое адаптивное значение изменяется с увеличением «интервала между началом зажигания и завершением впрыска» (см. нижнюю часть), первичное пламя может входить в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения на стадии, когда первичное пламя усиливается до некоторой степени. Состояние, когда первичное пламя входит в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения, приближается к состоянию, когда как первичное пламя, так и распыленная струя топлива контактируют, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона. Вследствие этого, первичное сгорание может быть стабилизировано с подавлением флуктуации сгорания, а основное сгорание также может быть стабилизировано.
Если базовое адаптивное значение изменяется с увеличением «интервала между началом зажигания и завершением впрыска», нет необходимости сильного сдвига вперед момента зажигания, подавляя посредством этого уменьшение энергии выхлопа, которая должна быть приложена к катализатору очистки выхлопных газов. Фиг. 13 представляет собой график, объясняющий результаты, когда базовое адаптивное значение изменяется с увеличением интервала от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения. «Базовое адаптивное значение (в нормальном состоянии) на фиг. 13 обеспечивает энергию выхлопа, которая должна быть приложена к катализатору очистки выхлопных газов, когда регулирование подогрева катализатора выполняется в соответствии с базовым адаптивным значением и частотой флуктуации сгорания при регулировании подогрева катализатора в случае, когда окружающие условия воспламенения находятся в пределах требуемого диапазона. «Базовое адаптивное значение (когда сгорание ухудшается)» обеспечивает энергию выхлопа и частоту флуктуации сгорания, когда регулирование подогрева катализатора выполняется в соответствии с базовым адаптивным значением в случае, когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона. Как видно из сравнения обоих базовых адаптивных значений, энергия выхлопа, соответствующая «базовому адаптивному значению (когда сгорание ухудшается)», эквивалентна энергии, соответствующей «базовому адаптивному значению (в нормальном состоянии)», но частота флуктуации сгорания, соответствующая «базовому адаптивному значению (когда сгорание ухудшается)» больше, чем критерий.
«Угол опережения зажигания (фиксированный интервал)» на фиг. 13 представляет энергию выхлопа и частоту флуктуации сгорания, когда регулирование подогрева катализатора выполняется в соответствии с базовым адаптивным значением, опережая в то же время момент зажигания (более точно, момент начала периода зажигания) в случае, когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона. Как видно из сравнения «угла опережения зажигания (фиксированного интервала)» и «базового адаптивного значения (когда сгорание ухудшается)», частота флуктуации сгорания, соответствующая «углу опережения зажигания (фиксированному интервалу)» меньше, чем критерий, но энергия выхлопа, соответствующая «углу опережения зажигания (фиксированному интервалу)», уменьшается.
Значение «представленного применения» на фиг. 13 обеспечивает энергию выхлопа и частоту флуктуации сгорания, когда регулирование подогрева катализатора выполняется в соответствии с модифицированным базовым адаптивным значением в случае, когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона. Как видно из сравнения значения «представленного применения» и других значений, частота флуктуации сгорания, соответствующая значению «представленного применения», может быть меньше, чем критерий. Может быть получена энергия выхлопа, соответствующая значению «представленного применения», которая ниже чем энергия, соответствующая «базовому адаптивному значению (в нормальном состоянии)», но выше чем энергия, соответствующая значению «угла опережения зажигания с фиксированным интервалом». Вследствие этого, может быть гарантирована энергия выхлопа, необходимая для ранней активации катализатора очистки выхлопных газов, подавляя в то же время увеличение частоты флуктуации сгорания, даже когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона.
Специальный процесс
Фиг. 14 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример процесса, выполняемого ECU 40 в варианте осуществления представленной заявки. Следует отметить, что подпрограммы, проиллюстрированные на данном чертеже, многократно выполняются в каждом цилиндре в цикле после запуска двигателя 10 внутреннего сгорания.
В подпрограммах, проиллюстрированных на фиг. 14, сперва определяется, достигает ли температура охлаждающей жидкости двигателя критерия, или установлен ли флажок, касательно завершения режима подогрева катализатора (стадия S100). Конкретно, на стадии S100, определяется, достигает ли температура охлаждающей жидкости двигателя критерия (см. Фиг. 7) в соответствии с обнаруженным значением датчика 46 температуры, или установлен ли флажок завершения (см. Стадию S110). Когда определяется, что температура охлаждающей жидкости двигателя достигает критерия, или когда определяется, что установлен флажок завершения (в случае «да»), процесс выходит из данной подпрограммы.
Когда на стадии S100 определяется, что температура охлаждающей жидкости двигателя не достигает критерия и флажок завершения не установлен (в случае «нет»), момент начала периода зажигания свечи 32 зажигания и момент завершения впрыска в такте расширения определяются на основании состояния работы двигателя (стадия S102). На стадии S102 сперва температура охлаждающей жидкости двигателя получается в соответствии с обнаруженным значением датчика 46 температуры, а величина корректировки запаздывания получается на основании карты величины корректировки запаздывания. Момент начала периода зажигания свечи 32 зажигания определяется в соответствии с величиной корректировки запаздывания и базовым моментом зажигания. базовое адаптивное значение получается в соответствии с числом оборотов двигателя, рассчитанным в соответствии с обнаруженным значением датчика 42 угла коленчатого вала, нагрузкой двигателя, рассчитанной в соответствии с обнаруженным значением датчика 44 открытия акселератора, и температурой охлаждающей жидкости двигателя, рассчитанной в соответствии с обнаруженным значением датчика 46 температуры, и картой базовых адаптивных значений. Момент завершения впрыска в такте расширения определяется посредством добавления полученного базового адаптивного значения к определенному моменту начала периода зажигания свечи 32 зажигания.
После стадии S102 определяется, изменяются ли окружающие условия воспламенения (стадия S104). На стадии S104 определяется, превышает ли колебание (стандартное отклонение) σ Gat 30 критерий, например, после начала регулирования подогрева катализатора. Ротор датчика 42 угла коленчатого вала снабжен зубцами, имеющими интервалы, составляющие 30°. Датчик 42 угла коленчатого вала выполнен с возможностью передачи сигнала каждый раз, когда коленчатый вал поворачивается на 30°. Gat 30 рассчитывается, как время между сигналами, подлежащими передаче, то есть время, необходимое для поворота коленчатого вала на 30°. Фиг. 15 представляет собой график, показывающий пример Gat 30, когда двигатель внутреннего сгорания запускают из холодного состояния, и переход колебания σ Gat 30. На фиг. 15 абсцисса представляет время, прошедшее после запуска двигателя, а время t1 представляет момент начала регулирования подогрева катализатора. Как показано на фиг. 15, флуктуация Gat 30 между временем t1 и временем t3 является маленькой. Вследствие этого, определяется, что колебание σ Gat 30 меньше, чем критерий. Когда определяется, что колебание σ Gat 30 меньше, чем критерий (в случае «нет»), процесс переходит на стадию S108.
С другой стороны, как показано на фиг. 15, флуктуация Gat 30 становится большой между временем t3 и временем t4. Вследствие этого, определяется, что колебание σ Gat 30 больше, чем критерий. Когда определяется, что колебание σ Gat 30 превышает критерий (в случае «да»), может быть определено, что существует вероятность, что окружающие условия воспламенения изменяются благодаря некоторым факторам и, вследствие этого, находится за пределами требуемого диапазона, и первичное пламя может не входить в контакт с распыленной струей для сгорания, инжектируемой при впрыске в такте расширения. Вследствие этого, момент начала периода зажигания свечи 32 зажигания и момент завершения впрыска в такте расширения изменяются (стадия S106). На стадии S106 сперва в соответствии с температурой охлаждающей жидкости двигателя и картой величины корректировки запаздывания получается величина корректировки запаздывания. В соответствии с величиной корректировки запаздывания и базовым моментом зажигания определяется момент начала периода зажигания свечи 32 зажигания. В соответствии с числом оборотов двигателя, нагрузкой двигателя и температурой охлаждающей жидкости двигателя и картой базовых адаптивных значений получается базовое адаптивное значение. До сих пор процесс является таким же, как процесс на стадии S102. На стадии S106 полученное базовое адаптивное значение добавляется к определенному моменту начала периода зажигания свечи 32 зажигания. Кроме того, к нему дополнительно добавляется корректирующее значение (фиксированное значение) для увеличения интервала. В такте расширения определяется момент завершения впрыска.
После стадии S106 на стадии S108 определяется, превышает ли температура выхлопных газов критерий T1. На этой стадии определяется, превышает ли температура выхлопных газов критерий T1 в соответствии с обнаруженным значением датчика температуры, предоставленным, например, на стороне выпуска катализатора очистки выхлопных газов. Если определяется, что температура охлаждающей жидкости двигателя достигает критерия (в случае «да»), устанавливают флажок завершения (стадия S110).
Согласно подпрограммам, проиллюстрированным на фиг. 14, может быть определено, изменяются ли окружающие условия воспламенения в соответствии с колебанием σ Gat 30 после начала регулирования подогрева катализатора. Когда, в результате определения обнаруживается, что существует вероятность, что окружающие условия воспламенения благодаря некоторым факторам изменяются и, вследствие этого, находятся за пределами требуемого диапазона, интервал от начала периода зажигания до завершения впрыска в такте расширения может быть увеличен. Даже когда окружающие условия воспламенения находятся за пределами требуемого диапазона, флуктуация сгорания между циклами может подавляться.
Изменение Варианта Осуществления Изобретения
В варианте осуществления вихревой поток, образованный в камере 20 сгорания, завихряется из верхней части камеры 20 сгорания вниз на стороне выпускного канала 24, а из нижней части камеры 20 сгорания вверх на стороне впускного канала 22. Однако, вихревой поток может завихряться в направлении, противоположном данному направлению потока, то есть вихревой поток может завихряться из верхней части камеры 20 сгорания вниз на стороне впускного канала 22 и из нижней части камеры 20 сгорания вверх на стороне выпускного канала 24. В данном случае необходимо изменить местоположение свечи 32 зажигания со стороны выпускного клапана 28 в сторону впускного клапана 26. За счет изменения таким образом местоположения свечи 32 зажигания, свеча 32 зажигания расположена на стороне выпуска инжектора 30 в направлении вихревого потока, достигая посредством этого притягивающего действия при впрыске в такте расширения. Кроме того, вихревой поток не может быть образован в камере 20 сгорания, потому что описанная выше флуктуация сгорания между циклами возникает независимо от наличия формирования вихревого потока.
В варианте осуществления первичный впрыск (первый впрыск) инжектором 30 выполняется в такте впуска, а вторичный впрыск (второй впрыск) выполняется в такте расширения в момент запаздывания от верхней мертвой точки сжатия. Однако, первичный впрыск (первый впрыск) также может выполняться в такте сжатия. В дополнение, первичный впрыск (первый впрыск) может выполняться раздельно множество раз, или отдельная часть первичного впрыска также может выполняться в такте впуска и оставшаяся часть также может выполняться в такте сжатия. Таким образом, время инжекции и количество инжекций в первичном впрыске (в первом впрыске) может быть изменено различными способами.
В описанном выше варианте осуществления в процессе на стадии S106 фиг. 14 корректирующее значение для увеличения интервала определено в виде фиксированного значения. Однако, корректирующее значение для увеличения интервала может представлять собой не фиксированное значение. Например, корректирующее значение для увеличения интервала может быть установлено с увеличением, когда разница между колебанием σ Gat 30 и критерием, показанным на фиг. 15, становится большой. Когда выполняется подобная установка, карта, показывающая взаимосвязь между разницей между колебанием σ Gat 30 и критерием и корректирующим значением для увеличения интервала (см. Фиг. 16) сохраняется в ROM ECU 40, и может считываться из ROM ECU 40 во время стадии S106.
В описанном выше варианте осуществления в процессе на стадии S104 фиг. 14, используя колебание σ Gat 30 после начала регулирования подогрева катализатора выполняется определение, изменяются ли окружающие условия воспламенения. Вместо данного колебания σ, для выполнения определения может быть использовано колебание σ периода угла поворота коленчатого вала (далее также называемого «SA-CA10») с момента начала периода зажигания до достижения сжигания массовой доли, равного 10% (MFB). MFB рассчитывается на основании результата анализа данных давления внутри цилиндра, полученных с использованием датчика давления внутри цилиндра (не проиллюстрировано), предоставленного отдельно в камере 20 сгорания, и датчика 42 угла коленчатого вала, а SA-CA10 рассчитывается на основании рассчитанного MFB. Следует отметить, что способ расчета MFB из результата анализа данных давления внутри цилиндра и способ расчета SA-CA10 подробно описаны в JP 2015-094339 A и JP 2015-098799 A, и их описания опущены.
Фиг. 17 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между частотой флуктуации сгорания и колебанием σ SA-CA10. Фиг. 18 представляет собой график, показывающий пример перехода колебания σ SA-CA10, когда двигатель внутреннего сгорания запускают из холодного состояния. Как показано на фиг. 17, частота флуктуации сгорания становится большой, когда колебание σ SA-CA10 становится большим. То есть колебание σ SA-CA10 коррелирует с частотой флуктуации сгорания. Например, определяется, что колебание σ SA-CA10 превышает критерий между временем t5 и временем t6, как показано на фиг. 18 после начала регулирования подогрева катализатора, процесс после стадии S106 фиг. 14 может выполняться посредством определения, что имеется вероятность, что окружающие условия воспламенения изменяются благодаря некоторым факторам и, вследствие этого, находятся за пределами требуемого диапазона, и первичное пламя может не входить в контакт с инжектируемой распыленной струей для сгорания, за счет колебания при впрыске в такте расширения. В дополнение, не только Gat 30 и SA-CA10, но также может быть использовано время, необходимое для поворота коленчатого вала на 60° в период зажигания (Gat60), период угла поворота коленчатого вала с момента начала периода зажигания до достижения MFB 5% (SA-CA5) и период угла поворота коленчатого вала с момента начала периода зажигания до достижения MFB 15% (SA-CA15). Таким образом, параметры, которые могут определять состояние, когда первичное пламя входит в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого при впрыске в такте расширения (параметры, связанные с флуктуацией сгорания между циклами), могут быть использованы в качестве индексов определения, изменяются ли окружающие условия воспламенения в варианте осуществления выше.
Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. При регулировании подогрева катализатора первичный впрыск выполняется инжектором в такте впуска. Вторичный впрыск выполняется с величиной, меньшей, чем первичный впрыск в такте расширения после верхней мертвой точки сжатия. При регулировании подогрева катализатора интервал от начала периода зажигания свечи зажигания до завершения вторичного впрыска регулируется электронным блоком управления таким образом, что первичное пламя, создаваемое из топливовоздушной смеси, заключающей в себе распыленную струю топлива, инжектируемого за счет первичного впрыска, входит в контакт с распыленной струей топлива, инжектируемого за счет вторичного впрыска. Технический результат – оптимизация процесса сгорания в двигателе при осуществлении подогрева катализатора. 3 з.п. ф-лы, 18 ил.
1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, при этом двигатель внутреннего сгорания содержит:
инжектор, расположенный в верхней части камеры сгорания и выполненный с возможностью впрыска топлива в цилиндр из множества отверстий для впрыска;
свечу зажигания, выполненную с возможностью воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре, используя разрядную искру, причем свеча зажигания расположена на стороне выпуска топлива, инжектируемого из множества отверстий для впрыска, и над контурной поверхностью формы распыла топлива, которая находится ближе всего к свече зажигания среди форм распыла топлива, инжектируемого из множества отверстий для впрыска; и
катализатор очистки выхлопных газов, который выполнен с возможностью очистки выхлопных газов из камеры сгорания,
при этом для активации катализатора очистки выхлопных газов устройство управления выполнено с возможностью управления свечой зажигания таким образом, чтобы создавать разрядную искру в период зажигания с запаздыванием от верхней мертвой точки сжатия, и управления инжектором таким образом, чтобы выполнять первый впрыск в момент времени с опережением верхней мертвой точки сжатия и второй впрыск в момент времени с запаздыванием от верхней мертвой точки сжатия, причем второй впрыск выполняется таким образом, что период инжекции перекрывает по меньшей мере часть периода зажигания, и
когда определяется, что параметр, связанный с флуктуацией сгорания между циклами, превышает пороговое значение, устройство управления дополнительно выполнено с возможностью управления свечой зажигания и инжектором таким образом, что интервал от момента начала периода зажигания до момента завершения периода инжекции второго впрыска увеличивается по сравнению со случаем, когда определяется, что параметр ниже, чем пороговое значение.
2. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в котором, когда параметр превышает пороговое значение, устройство управления выполнено с возможностью изменения увеличения величины интервала, изменяемой в соответствии с величиной расхождения между параметром и пороговым значением.
3. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в котором момент завершения второго впрыска находится на стороне опережения момента завершения периода зажигания.
4. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, в котором параметр представляет собой колебание времени, необходимого до поворота коленчатого вала на заданный угол, или колебание периода угла поворота коленчатого вала с момента начала периода зажигания до момента, когда сгоревшая массовая доля достигает заданного соотношения.
| DE 10305941 A1, 26.08.2004 | |||
| EP 1559889 A3, 04.01.2006 | |||
| 0 |
|
SU154739A1 | |
