КОНТРОЛЛЕР ДВИГАТЕЛЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2018 года по МПК F02D13/02 F02D41/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к контроллеру двигателя для управления двигателем с непосредственным впрыском топлива и искровым зажиганием и способу управления таким двигателем.

Уровень техники

В выхлопном канале двигателя обычно расположено каталитическое устройство для очистки выхлопного газа. Катализатор, находящийся в каталитическом устройстве не выполняет полезную каталитическую функцию при температуре, меньшей чем температура активации и, поэтому, при пуске двигателя нужно проводить операцию прогрева для повышения температуры катализатора на раннем этапе до температуры активации катализатора. В качестве способа операции прогрева применяется способ, повышения температуры катализатора путем повышения температуры выхлопного газа за счет позднего зажигания. Более того, при такой операции прогрева, для обеспечения хорошего воспламенения даже при позднем зажигании, в некоторых случаях применяется сжигание расслоенного заряда в состоянии, при котором факел топлива концентрируется в области свечи зажигания.

Краткое описание изобретения

Во время такой операции прогревания, если в результате ускорения и т.п. быстро растет нагрузка, сжигание расслоенного заряда переключается на равномерное стехиометрическое сжигание. Ранее изучался способ снижения вредных выбросов при таком изменении нагрузки. В публикации JP 2009-2184 A раскрывается система HPLEGR (система рециркуляции выхлопных газов по контуру высокого давления) с использованием канала контура высокого давления, соединяющего выхлопной канал, расположенный перед турбиной, с впускным каналом, расположенным после компрессора, и система LPLEGR (система рециркуляции выхлопных газов по контуру низкого давления), соединяющий выхлопной канал, расположенный после турбины с впускным каналом, расположенным перед компрессором. Также раскрывается переключение между HPLEGR и LPLEGR. Кроме того, в публикации JP 2009-167887 A раскрывается система управления величиной открытия клапана системы рециркуляции выхлопных газов на основе температуры поршня в двигателе, оснащенного внешней системой рециркуляции выхлопных газов.

Однако в этих способах совершенно не применяется снижение количества генерируемых твердых частиц (ТЧ). Поэтому затрудняется предотвращение увеличения выбросов ТЧ (далее также именуется КТЧ - количество твердых частиц) при ускорении, когда температура верхней поверхности поршня низка.

Поэтому, целью настоящего изобретения является такое управление двигателем, чтобы предотвратить увеличение КТЧ при ускорении, когда температура верхней поверхности поршня низка.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается контроллер двигателя, который управляет двигателем с непосредственным впрыском топлива, при этом двигатель содержит клапан впрыска топлива для непосредственного впрыска топлива в цилиндр, и механизм регулировки периода перекрытия клапанов, выполненный с возможностью регулировать период перекрытия клапанов между периодом открытого состояния впускного клапана и периодом открытого состояния выпускного клапана. Контроллер двигателя по этому аспекту содержит датчик запроса ускорения, выполненный с возможностью обнаруживать запрос на ускорение, поступивший от водителя, и когда поступает запрос на ускорение, а температура верхней поверхности поршня в цилиндре ниже заданной температуры, период перекрытия между периодом открытого состояния впускного клапана и периодом открытого состояния выпускного клапана, при этом период перекрытия длится от момента до верхней мертвой точки до момента после верхней мертвой точки, продлевается.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематический вид области вокруг камеры сгорания двигателя с непосредственным впрыском топлива и искровым зажиганием, в котором применяется настоящее изобретение.

Фиг. 2 - диаграмма последовательности, иллюстрирующая управляющую программу для предотвращения увеличения КТЧ.

Фиг. 3 - таблица для задания величины запаздывания искрового зажигания в первом варианте.

Фиг. 4 - вид, иллюстрирующий момент искрового зажигания в первом варианте.

Фиг 5 - вид, иллюстрирующий линейное изменение момента зажигания относительно оценочного количества впрыскиваемого жидкого топлива.

Фиг. 6 - вид, иллюстрирующий ступенчатое изменение момента зажигания относительно количества впрыскиваемого топлива.

Фиг. 7 - вид, иллюстрирующий линейное изменение момента зажигания относительно количества впрыскиваемого топлива.

Фиг. 8 - таблица для задания длины периода перекрытия в первом варианте.

Фиг. 9 - пояснительный вид величины увеличения периода перекрытия клапанов, когда период перекрытия клапанов увеличен.

Фиг. 10 - таблица фаз газораспределения в первом варианте.

Фиг. 11 - таблица фаз газораспределения относительно оценочного количества впрыскиваемого жидкого топлива.

Фиг. 12 - вид, иллюстрирующий линейное изменение периода перекрытия клапанов относительно оценочного количества жидкого топлива.

Фиг. 13 - вид, иллюстрирующий линейное изменение периода перекрытия клапанов относительно количества впрыскиваемого топлива.

Фиг. 14 - пояснительный вид периода перекрытия клапанов относительно момента впрыска.

Фиг. 15 - первый вид, поясняющий эффект уменьшения угла опережения зажигания.

Фиг 16 - второй вид, поясняющий эффект уменьшения угла опережения зажигания.

Фиг. 17 - третий вид, поясняющий эффект уменьшения угла опережения зажигания.

Фиг. 18 - вид, иллюстрирующий отношение между углом опережения зажигания, перекрытием клапанов и концентрацией КТЧ.

Фиг. 19 - пояснительный вид, иллюстрирующий величину коррекции периода перекрытия клапанов относительно оценочного количества жидкого топлива во втором варианте.

Фиг. 20 - пояснительный вид, иллюстрирующий величину коррекции периода перекрытия клапанов относительно количества впрыскиваемого топлива во втором варианте.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее со ссылками на приложенные чертежи следует описание вариантов настоящего изобретения.

Первый вариант

На фиг. 1 схематически показана конфигурация области вокруг камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и искровым зажиганием (далее именуется "двигатель") 1, в котором применяется настоящее изобретение. На фиг. 1 показан только один цилиндр, но это изобретение может применяться и в многоцилиндровом двигателе.

Блок 1B цилиндров двигателя 1 содержит цилиндр 2. В цилиндре 2 находится поршень 3, выполненный с возможностью совершать возвратно-поступательные движения. Поршень 3 соединен с коленчатым валом (не показан) шатуном 12 и при вращении коленчатого вала совершает возвратно-поступательные движения. Кроме того, поршень 3 на верхней поверхности 3A (далее также именуемой верхней поверхностью 3A поршня) полость 10, которая будет описана ниже.

Головка 1A блока двигателя 1 содержит камеру 11 сгорания, имеющую форму углубления. Камера 11 сгорания относится к так называемому шатровому типу и на наклонной поверхности на впускной стороне расположена пара впускных клапанов 6, а на наклонной поверхности на выпускной стороне соответственно находится пара выпускных клапанов 7. Свеча 8 зажигания расположена на оси цилиндра 2 по существу по центру камеры 11 сгорания и окружена этими парами впускных клапанов 6 и выпускных клапанов 7.

Кроме того, между парой впускных клапанов 6 на головке 1A блока установлена топливная форсунка 9, обращенная в камеру 11 сгорания. Направленность факела топлива от топливной форсунки 9 будет описана ниже.

Впускной клапан 6 и выпускной клапан 7 приводятся в действие механизмом 20 установки фаз газораспределения, работающим как механизм регулировки периода перекрытия клапанов. Механизм 20 установки фаз газораспределения должен быть способен лишь изменять фазы газораспределения, то есть, момент открывания и закрывания впускного клапана 6 и выпускного клапана 7 так, чтобы генерировать период перекрытия клапанов, в течение которого и впускной клапан 6, и выпускной клапан 7 открыты. Момент открывания клапана - это момент, в который начинается операция открывания клапана, а момент закрывания клапана - это момент, когда заканчивается операция закрывания клапана. В этом варианте используется известный механизм 2- для управления фазой вращения кулачкового вала относительно коленчатого вала для привода впускного клапана 6 и кулачкового вала для привода выпускного клапана 7. Также можно применять известный механизм управления фазами газораспределения, который может не только изменять фазу вращения, но и рабочие углы впускного клапана 6 и выпускного клапана 7. Кроме того, в качестве механизма 20 регулировки ваз газораспределения можно применять механизмы, не только способные регулировать моменты открывания/закрывания впускного клапана 6 и выпускного клапана 7, но и механизмы способные регулировать только один из этих параметров. Также можно применять и другие механизмы, даже если они могут регулировать, например, только момент открывания/закрывания впускного клапана 6, при условии, что период перекрытия клапанов между периодом открытия впускного клапана 6 и периодом открытия выпускного клапана 7 можно будет сокращать или удлинять.

На выпускной стороне потока выхлопных газов в выпускном канале 5 установлен катализатор для очистки выхлопного газа двигателя 1. Этот катализатор для очистки выхлопного газа является, например, трехкомпонентным катализатором.

Поршень 3 содержит полость 10 в верхней поверхности 3A поршня, как описано выше. Полость 10 расположена в положении, смещенном к впускной стороне верхней поверхности 3A поршня. Форсунка 9 впрыска топлива расположена так, чтобы факел топлива при впрыске был направлен к этой полости 10, когда поршень 3 находится рядом с верхней мертвой точкой. Она имеет такую форму, чтобы факел топлива, сталкивающийся с полостью 10, отбрасывался вверх по поверхности стенки полости 10 и направлялся в направлении к свече 8 зажигания.

Количество впрыскиваемого топлива, момент впрыска топлива, момент зажигания и т.п. в двигателе 1 регулируются контроллером 100 в соответствии с рабочим состоянием двигателя 1. Момент впрыска топлива - это момент, когда начинается впрыск топлива. Кроме того, для осуществления такого регулирования двигатель 1 содержит различные датчики, такие как датчик углового положения коленчатого вала, датчик 32 температуры охлаждающей жидкости, датчик расхода воздуха для определения количества впускаемого воздуха, датчик 31 положения педали акселератора для определения величины нажатия педали акселератора, датчик 33 температуры катализатора для прямого или косвенного определения температуры катализатора очистки выхлопных газов, и т.п. Датчик 31 положения педали акселератора работает как датчик запроса на ускорение, определяя наличие запроса на ускорения от водителя, но функции датчика запроса на ускорение этим не ограничиваются. Например, также могут применяться датчики, определяющие запрос на ускорение, когда акселератор приводится в действие рукой, и форма оператора не ограничивается, при условии, что можно определить запрос на ускорение.

Далее следует описание порядок управления, осуществляемого контроллером 100 при пуске двигателя. В этом варианте предполагается, что выполняется так называемый двухступенчатый впрыск, при котором количество топлива, необходимое для одного цикла сгорания, впрыскивается двумя порциями.

Катализатор очистки выхлопных газов не достигает достаточных характеристик очистки при температуре ниже, чем температура активации. Поэтому, при холодном пуске, когда температура катализатора очистки выхлопных газов ниже температуры активации, эту температуру катализатора очистки выхлопных газов следует поднять как можно быстрее. Поэтому, в режиме холостого хода сразу после холодного пуска и когда катализатор очистки выхлопных газов находится в неактивном состоянии, контроллер 100 задает супер-позднее зажигание расслоенного заряда для более быстрой активации катализатора очистки выхлопных газов. Такое сгорание с супер-поздним зажиганием расслоенного заряда известно (см. публикацию JP 2008-25535).

При сгорании с супер-поздним зажиганием расслоенного заряда контроллер 100 задает момент зажигания на первой половине рабочего хода, т.е., например, на 15°-30° после верхней мертвой точки хода сжатия. Кроме того, контроллер 100 задает момент впрыска первой порции топлива на первой половине хода всасывания, а момент впрыска второй порции топлива на второй половине хода сжатия, т.е., в момент, когда факел топлива может достичь периферии свечи 8 зажигания к моменту зажигания, или за 50°-60° до верхней мертвой точки хода сжатия, например.

Далее следует описание количества топлива в первой впрыскиваемой порции и во второй впрыскиваемой порции.

Соотношение воздуха к топливу в выхлопном газе при описанном выше сгорании с супер-поздним зажиганием расслоенного заряда является стехиометрическим (стехиометрическое соотношение воздуха к топливу). Контроллер 100 рассчитывает количество топлива (далее также именуемое полным количеством топлива), которое может полностью сгореть при некотором количество всасываемого воздуха за один цикл сгорания, как и в известном способе задания количества впрыскиваемого топлива. Часть этого полного количества топлива, или 50-90% по весу, например, отводится на первую впрыскиваемую порцию, а остальная часть отводится на вторую впрыскиваемую порцию.

Задавая количество впрыскиваемого топлива как описано выше, факел первой порции топлива распределяется по цилиндру 2 не сталкиваясь с полостью 10 и смешивается с воздухом, образуя однородную смесь, которая беднее стехиометрической, во всем объеме камеры 11 сгорания. Факел второй порции сталкивается с полостью 10 и отбрасывается вверх так, чтобы попасть в область рядом со свечой 8 зажигания, где образует смесь более богатую, чем стехиометрическая, и концентрируется у свечи 8 зажигания. В результате смесь в камере 11 сгорания переходит в состояние расслоенного заряда. Когда в этом состоянии свеча 8 зажигания поджигает смесь, происходит сгорание, устойчивое к возмущениям, при которых подавляются пропуски зажигания или генерирование дыма. Вышеописанное сгорание является сгоранием расслоенного заряда, но, чтобы отличить его от обычного сгорания расслоенного заряда, когда момент воспламенения находится до верхней мертвой точки такта сжатия, оно называется сгоранием расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием.

При сгорании расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием, как описано выше, можно не только поднять температуру выхлопного газа по сравнению с обычным равномерным стехиометрическим сгоранием, но и уменьшить выбросы углеводородов (НС) из камеры сгорания 11 в выпускное канал 5. То есть, при сгорании расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием можно реализовать ускоренную активацию катализатора очистки выхлопного газа, одновременно снижая выбросы НС в атмосферу с момента пуска двигателя о активации катализатора очистки выхлопного газа, по сравнению с прогревом, далее выполняемым только при обычном равномерном стехиометрическом сгорании, при сгорании только расслоенного заряда или при той форме сгорания, на которой на второй половине цикла сгорания впрыскивается дополнительное топливо и после него (на рабочем хода и после или во время хода выхлопа) и т.п. Здесь предполагается, что сгорание расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием осуществляет я с двухступенчатым впрыском топлива, но количество ступеней впрыска топлива этим не ограничивается.

Часть топлива, сталкивающегося с верхней поверхностью 3A поршня во время сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием, не отбрасывается вверх к свече 8 зажигания, а прилипает к верхней поверхности 3A поршня. Даже если топливо прилипнет к верхней поверхности 3A поршня, если прилипшее топливо испаряется и сгорает в цикле сгорания, на верхней поверхности 3A поршня топлива не остается. Однако, поскольку сгорание расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием происходит при холодном пуске, прилипшее топливо на может испариться, пока не повысится температура верхней поверхности 3A поршня. Более того, если прилипшее топливо сгорает за счет распространения пламени в цикле сгорания, на верней поверхности 3A поршня топлива не остается. Однако, поскольку при сгорании расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием горение начинается на рабочем ходе пламя не достигает верхней поверхности 3A поршня или достигает верхней поверхности 3A поршня в состоянии, когда температура понизилась на второй половине рабочего хода и, поэтому прилипшее топливо трудно сжечь во время цикла. Явление, при котором жидкое топливо, остающееся на верхней поверхности 3A поршня, поджигается пламенем цикла сгорания и сгорает, называется pool-fire (горение в ванне).

Следовательно, в течение заданного периода времени с холодного пуска количество жидкого топлива, остающегося на верней поверхности 3A поршня, непрерывно возрастает. Этот заданный период здесь означает период, в течение которого величина испарения жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня за 1 цикл сгорания больше, чем величина прилипания к верхней поверхности 3A поршня за 1 цикл сгорания.

То есть, если сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием продолжается после заданного периода, количество жидкого топлива, остающееся на верхней поверхности 3A поршня, постепенно увеличивается. Однако, в некоторых случаях сгорание расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием переключается на равномерное стехиометрическое сгорание в состоянии, когда жидкое топливо остается на верхней поверхности 3A поршня, еще до того, как истечет этот заданный период. Это как раз тот случай, когда, например, нажата педаль акселератора для ускорения. Здесь равномерное стехиометрическое сгорание является формой сгорания, в которой во всей камере 11 сгорания формируется смесь со стехиометрическим соотношением воздуха к топливу и поджигается искрой.

Когда педаль акселератора нажата для ускорения во время сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием, управление переключается в нормальное состояние. Нормальным состоянием в этом варианте является управление, при котором искровое зажигание выполняется в оптимальный момент (минимальное опережение для наивысшего момента) при равномерном стехиометрическом сгорании. Оптимальный момент зажигания при равномерном стехиометрическом сгорании по существу является моментом зажигания немного перед ВМТ. Впрыск топлива в это время происходит на ходе всасывания.

Таким образом, в этом варианте для предотвращения роста КТЧ, вызванного горением жидкого топлива, контроллер 100 осуществляет управление, описанное ниже.

На фиг. 2 приведена диаграмма последовательности управляющей программы для предотвращения роста КТЧ. Эта управляющая программа выполняется контроллером 100. Эта программа выполняется многократно на короткий интервал, например, прибл. 10 миллисекунд.

Эта программа предназначена для уменьшения угла опережения зажигания для подавления генерирования твердых частиц, вызванного контактом жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня с пламенем. Кроме того, она предназначена для продления периода перекрытия клапанов для уменьшения количества жидкого топлива, устающегося на верхней поверхности 3A (далее упоминаемого просто как "количество жидкого топлива"). Ниже даются пояснения в соответствии с этапами этой последовательности.

На этапе S101 контроллер 100 определяет, нажата ли педаль акселератора больше, чем на заданную величину A, непрерывно с начала сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием. Здесь заданная величина А является величиной нажатия в такой степени, которая указывает на желание водителя добиться ускорения. Эта заданного величина А задается заранее. Кроме того, выполняется ли сгорание расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием или нет, можно определить на основе температуры катализатора очистки выхлопного газа в этот момент. Более конкретно, если температура катализатора очистки выхлопных газов ниже температуры активации, значит идет разогрев, а если его температура равна температуре активации или превышает ее, то катализатор разогрет.

Когда педаль акселератора на этапе S101 не нажата больше, чем на заданную величину, контролер 100 определяет, превышает ли температура катализатора температуру TC активации катализатора (этап S102). Затем, если температура катализатора не превышает температуру TC активации катализатора, контроллер 100 непрерывно выполняет вышеописанное управление в режиме сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием (этап S103).

С другой стороны, если на этапе S101 педаль акселератора была нажата больше, чем на заданную величину А или если на этапе S102 температура катализатора превышает температуру TC активации, контроллер 100 выполняет управление в режиме равномерного стехиометрического сгорания (этап S104). Равномерное стехиометрического сгорания - это сгорание при искровом зажигании, при котором во всей камере 11 сгорания, как описано выше, формируется смесь со стехиометрическим отношением воздуха к топливу. Даже если температура катализатора превышает температуру TC активации, программа переходит на этап S104 и на этапе S 105 осуществляется управление в соответствии с температурой верхней поверхности 3A поршня, как будет описано ниже, потому что даже если катализатор был активирован температура верхней поверхности 3A поршня не обязательно поднялась и в некоторых случаях если температура верхней поверхности 3A поршня низка, КТЧ может увеличиваться.

Затем, на этапе S105 контроллер 100 получает информацию о температуре верхней поверхности 3A поршня (далее в некоторых случаях именуемой просто "температурой верхней поверхности поршня"). В этом варианте температуру верхней поверхности поршня можно определить по данным датчика 32 температуры охлаждающей жидкости. Например, заранее определив соотношение между температурой, определенной имеющимся датчиком 32 температуры охлаждающей жидкости и температурой верхней поверхности поршня, при управлении двигателем 1 можно определить температуру поршня на основе температуры, определенной имеющимся датчиком 32 температуры охлаждающей жидкости.

На этапе S106 контроллер 100 определяет, превышает ли температура верхней поверхности поршня, определенная на этапе S105, заданную пороговую величину T1. Если температура верхней поверхности меньше пороговой величины T1, контроллер 100 переходит на этап, а если эта температура равна пороговой величине T1 или превышает ее, контроллер 100 переходит на этап S111.

В качестве пороговой величины T1, используемой на этом этапе, заранее задается величина, удовлетворяющая требованиям нормативов, регулирующих величину КТЧ, даже если сгорание расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием переключается на режим нормального управления. Другими словами, пороговую величину T1 можно считать граничной температурой между температурой, при которой жидкое топливо, прилипшее к верхней поверхности 3A поршня может испариться или сгореть за 1 цикл, и температурой, при которой этого не происходит. Тогда температуру, при которой испарения или сгорания за 1 цикл не происходит, можно считать температурой, при которой жидкое топливо, прилипшее к верхней поверхности 3A поршня, переносится на следующий цикл в жидком состоянии и становится фактором, генерирующим твердые частицы (ТЧ). Поскольку было обнаружено, что в некоторых случаях жидкое топливо при ускорении может воспламениться, даже если верхняя поверхность 3A поршня не смочена, пороговая величина T1 может быть граничной температурой между этой температурой и температурой, при которой воспламенения не происходит.

На этапе S107 контроллер 100 рассчитывает величину уменьшения угла опережения зажигания, как будет описано ниже. Величина уменьшения угла опережения зажигания (далее в некоторых случаях просто "угол опережения зажигания") рассчитывается заранее, путем подготовки таблицы, показанной на фиг. 3, которая хранится в контроллере 100, и поиском в этой таблице температуры верхней поверхности поршня.

На фиг. 3 приведена таблица для задания величины уменьшения угла опережения зажигания по первому варианту. На фиг. 3 на вертикальной оси отложена величина уменьшения угла опережения зажигания, а на горизонтальной оси отложена температура верхней поверхности поршня. Величина уменьшения угла опережения зажигания равна нулю, если температура T верхней поверхности 3A поршня T > пороговая величина T1 и RT1 в случае пороговой величины T1 ≥ T.

На этапе S108 контроллер 100 задает момент зажигания. Более конкретно, новый момент зажигания рассчитывается исходя из момента зажигания для нормального равномерного стехиометрического сгорания и величины RT1 уменьшения угла опережения зажигания момента зажигания, рассчитанного на этапе S107.

На фиг. 4 показан вид, иллюстрирующий момент искрового зажигания в первом варианте. На фиг. 4 показан пример момента зажигания, когда выполнены операции на вышеупомянутых этапах S107 и S108. На вертикальной оси на фиг. 4 отложен момент зажигания, а на горизонтальной оси показана температура T верхней поверхности поршня. Когда температура верхней поверхности поршня меньше пороговой величины T1, момент зажигания задается так, что базовый момент зажигания (оптимальный момент зажигания) при равномерном стехиометрическом сгорании в нормальном режиме управления сдвигался в сторону более позднего зажигания только на величину RT1.

Если угол опережения зажигания не уменьшен, пламя, распространяющееся в результате воспламенения свечой зажигания, вскоре достигнет верхней поверхности 3A поршня. Затем это пламя войдет в контакт с жидким топливом, остающимся в полости, что приведет к увеличению КТЧ. Однако, если угол опережения зажигания уменьшить, как описано выше, распространение пламени от свечи зажигания не достигнет верхней поверхности 3A поршня, а если и достигнет, то с задержкой и, поэтому, продолжительность контакта пламени с верхней поверхностью 3A поршня можно уменьшить и, тем самым, даже если и возникнет "горение в ванне", его размер можно уменьшить. Кроме того, можно предотвратить увеличение КТЧ.

Кроме того, можно подготовить таблицу момента зажигания для оценочного количества жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня (далее в некоторых случаях именуемого "оценочное количество жидкого топлива"), и определять момент зажигания, обращаясь к этой таблице, когда угол опережения зажигания уменьшается на этапах S107 и S108. Оценочное количество жидкого топлива коррелирует с температурой верхней поверхности поршня. Если температура верхней поверхности поршня высока, жидкое топливо может легко испаряться и, поэтому оценочное количество жидкого топлива на верхней поверхности 3A поршня уменьшается. С другой стороны, если температура верхней поверхности поршня низка, жидкое топливо испаряется плохо и оценочное количество жидкого топлива на верхней поверхности 3A поршня увеличивается.

Таким образом, таблица составляется так, что чем больше оценочное количество жидкого топлива, тем большим становится уменьшение угла опережения зажигания. Чем больше оценочное количество жидкого топлива, тем выше сдвигается в таблице на фиг. 3 величина уменьшения угла опережения зажигания. Чем больше оценочное количество жидкого топлива, тем больше увеличивается КТЧ, когда жидкое топливо контактирует с пламенем. Однако, рассчитывая величину уменьшения угла опережения зажигания, как указано выше, можно уменьшить время контакта пламени с жидким топливом на верхней поверхности 3A поршня и предотвратить увеличение КТЧ.

На фиг. 5 приведен вид, когда момент зажигания изменяется линейно относительно оценочного количества жидкого топлива. Даже если момент зажигания изменяется линейно относительно оценочного количества жидкого топлива, как указано выше, увеличение КТЧ можно предотвратить действиями, аналогичными вышеописанным.

На фиг. 6 представлен вид, на котором иллюстрируется ступенчатое изменение момента зажигания относительно оценочного количества жидкого топлива. Даже если момент зажигания изменяется ступенчато относительно оценочного количества жидкого топлива, как указано выше, увеличение КТЧ можно предотвратить действиями аналогичными вышеописанным.

При оценке количества жидкого топлива, это количество жидкого топлива можно оценить на основе температуры верхней поверхности поршня и времени, прошедшего с момент пуска двигателя. Более конкретно, во-первых, на основе характеристике, согласно которой чем ниже температура верхней поверхности поршня, тем легче жидкое топливо остается на верхней поверхности 3A поршня, остаточное количество за единицу времени определяется для каждой температуры верхней поверхности поршня и рассчитывается интегрированная величина прилипания к верхней поверхности 3A поршня путем интегрирования времени, прошедшего с момента пуска двигателя до этой величины. Затем из этой интегральной величины вычитают величину испарения, которая будет описана ниже, и результат принимается за оценочное количество жидкого топлива.

Вышеуказанная величина испарения - это количество испаренного топлива, прилипшего к верхней поверхности 3A поршня. Поскольку чем выше температура, тем легче можно испарить это топливо, то чем выше температура верхней поверхности 3A поршня, тем большим становится величина испарения.

Более того, можно приготовить таблицу момента зажигания относительно количества впрыскиваемого топлива на верхнюю поверхность 3A поршня и выбирать таблицу количества впрыскиваемого топлива при уменьшении угла опережения зажигания на этапе S107 и S108. Чем больше количество впрыскиваемого топлива, тем больше количество жидкого топлива остается на верхней поверхности 3A поршня. С другой стороны, чем меньше количество впрыскиваемого топлива, тем меньше остается жидкого топлива на верхней поверхности 3A поршня.

Таким образом, величина уменьшения угла опережения зажигания для таблицы задается большей в случае большего количества впрыскиваемого топлива. Чем больше количество впрыскиваемого топлива, тем выше величина уменьшения угла опережения зажигания сдвигается в таблице на фиг. 3. Поскольку че больше количество впрыскиваемого топлива, тем большее оценочное количество жидкого топлива остается на верхней поверхности 3A поршня, то, когда оно входит в контакт с пламенем, КТЧ увеличивается. Однако, расчет величины уменьшения угла опережения зажигания, описанный выше, позволяет более надежно сократить время контакта пламени с жидким топливом на верхней поверхности 3A поршня. Поэтому, увеличение КТЧ можно предотвратить.

На фиг. 7 приведен вид, иллюстрирующий линейное изменение момента зажигания относительно количества впрыскиваемого топлива. Даже если момент зажигания изменяется линейно относительно количества впрыскиваемого топлива, увеличение КТЧ можно предотвратить действиями, аналогичными вышеописанным.

Вернемся к диаграмме последовательности на фиг. 2.

На этапе S109 контроллер 100 рассчитывает период перекрытия клапанов на основе температуры T верхней поверхности поршня. Период перекрытия клапанов здесь означает период, в течение которого впускной клапан 6 и выпускной клапан 7 открыты и определяется угловым положением коленчатого вала.

На фиг. 8 приведена таблица задания длительности периода перекрытия клапанов по первому варианту. На фиг. 8 на вертикальной оси отложен период перекрытия клапанов, а на горизонтальной оси - температура T верхней поверхности поршня. На фиг. 8 период перекрытия клапанов составляет V1 в случае, когда температура T верхней поверхности поршня T < T1, тогда как в случае T > T1 имеется базовый период перекрытия V0. Здесь формируется отношение V0 < V1.

Когда период перекрытия клапанов продлевается, количество газа при так называемой внутренней рециркуляции выхлопного газа увеличивается. Поскольку выхлопной газ, подвергающийся внутренней рециркуляции, имеет высокую температуру, впуск этого газа в цилиндр повышает температуру внутри цилиндра от хода всасывания до момента зажигания. Когда температура внутри цилиндра растет, также повышается температура поршня, что способствует испарению жидкого топлива, прилипшего к полости. Поэтому таблица по фиг. 8 задана так, чтобы увеличивать период перекрытия клапанов, если температура T верхней поверхности низка.

На этапе S110 контроллер 10 задает угол поворота механизма 20 управления фазами газораспределения для установки периода перекрытия клапанов, рассчитанного на этапе S109, и изменяет длительность периода перекрытия клапанов. Более подробно, фазы газораспределения для впускного клапана 6 и выпускного клапана 7 рассчитываются способом, который будет описан ниже, и угол поворота механизма 20 управления фазами газораспределения на впускной стороне и на выпускной стороне изменяется в соответствии с результатом расчета.

На фиг. 9 приведен пояснительный вид величины увеличения периода фаз газораспределения при увеличении периода перекрытия клапанов. В этом варианте, как показано на фиг. 9, период сдвига вперед момента открывания впускного клапана 6 задан большим, чем период сдвига назад момента закрывания выпускного клапана 7.

На фиг. 10 приведена таблица фаз газораспределения по первому варианту. На фиг. 10 приведена таблица для определения момента открывания впускного клапана 6 (на чертеже обозначен IVO) и момента закрывания выпускного клапана 7 (на чертеже EVC) для реализации периода перекрытия клапанов, рассчитанного на этапе S109. На фиг. 10 на вертикальной оси отложен момент срабатывания клапана, а на горизонтальной оси отложена длительность перекрытия клапанов. Если период перекрытия клапанов является базовым периодом V0 перекрытия клапанов (фиг. 8), моментом открывания впускного клапана является IVO0, а моментом закрывания выпускного клапана 7 является EVC0. Если период перекрытия клапанов является периодом V1, моментом открывания впускного клапана 6 является момент IVO1, сдвинутый вперед от момента IVO0, а моментом закрывания выпускного клапана 7 является момент EVC1, сдвинутый назад от момента EVC0. Как было описано выше, момент открывания впускного клапана 6 и момент закрывания выпускного клапана 7 задаются так, чтобы охватывать верхнюю мертвую точку такта выхлопа независимо от длительности периода перекрытия клапанов.

Как было описано выше, в этом варианте, когда педаль акселератора нажата больше, чем на заданную величину A при сгорании расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием и когда температура T верхней поверхности поршня меньше пороговой величины T1, период перекрытия клапанов увеличивается и, поэтому, внутренняя рециркуляция выхлопного газа увеличивается. Когда внутренняя рециркуляция выхлопного газа увеличивается, этот горячий выхлопной газ может повысить температуру в цилиндре. А за счет испарения жидкого топлива с верхней поверхности 3A поршня можно уменьшить количество жидкого топлива, скапливающегося на верхней поверхности 3A поршня. Поэтому можно предотвратить увеличение КТЧ.

Боле того, выхлопной газ, подвергающийся рециркуляции, имеет свойство снижать температуру горения после искрового зажигания, поскольку он снижает концентрацию кислорода в цилиндре. Когда температура горения низка, генерирование ТЧ можно предотвратить за счет химической реакции. Поэтому, увеличение периода перекрытия клапанов позволяет предотвратить увеличение КТЧ.

Можно подготовить таблицу периода перекрытия клапанов относительно оценочного количества жидкого топлива на верхней поверхности 3A поршня, и получать данные о периоде перекрытия клапанов, обращаясь к этой таблице, когда на этапе S109 и S110 период перекрытия клапанов увеличивается. Оценочное количество жидкого топлива коррелирует с температурой верхней поверхности поршня. Если температура верхней поверхности поршня высока, жидкое топливо может легко испаряться и, поэтому, оценочное количество жидкого топлива на верхней поверхности 3A поршня уменьшается. С другой стороны, если температура верхней поверхности поршня низка, жидкое топливо испаряется хуже и, поэтому, оценочное количество жидкого топлива на верхней поверхности 3A поршня увеличивается.

На фиг. 11 приведена таблица фаз газораспределения относительно оценочного количества жидкого топлива. Как показано на фиг. 11, таблица составлена так, что чем больше оценочное количество жидкого топлива, тем большим становится период перекрытия клапанов. Че больше оценочное количество жидкого топлива, тем больше растет КТЧ при контакте жидкого топлива с пламенем. Однако, получая данные о периоде перекрытия клапанов, как описано выше, можно уменьшить количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня и предотвратить увеличение КТЧ. Более того, можно усилить эффект внутренней рециркуляции выхлопного газа, как описано выше и, поэтому, также предотвратить рост КТЧ.

На фиг. 12 приведен вид, иллюстрирующий линейное изменение периода перекрытия клапанов относительно оценочного количества жидкого топлива. Как описано выше, даже когда период перекрытия клапанов изменяется линейно относительно оценочного количества жидкого топлива, увеличение КТЧ можно предотвратить, приняв меры, аналогичные вышеописанным.

Более того, можно подготовить таблицу периода перекрытия клапанов относительно количества впрыскиваемого топлива, и определять период перекрытия клапанов по этой таблице, когда на этапах S109 и S110 период перекрытия клапанов увеличивается. Если количество впрыскиваемого топлива велико, увеличивается количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня. С другой стороны, если количество впрыскиваемого топлива невелико, количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня, уменьшается.

Поэтому таблица составлена так, что чем больше количество впрыскиваемого топлива, тем более длительным задается период перекрытия клапанов. Чем больше количество впрыскиваемого топлива, тем выше сдвигается период перекрытия клапанов в таблице по фиг. 8. Чем больше количество впрыскиваемого топлива, тем большее оценочное количество жидкого топлива остается на верхней поверхности 3A поршня и когда жидкое топливо входит в контакт с пламенем, КТЧ растет. Однако, применяя описанный выше период перекрытия клапанов, количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня, можно уменьшить и предотвратить увеличение КТЧ. Боле того, поскольку, как описано выше, можно усилить эффект внутренней рециркуляции выхлопного газа, увеличение КТЧ можно предотвратить и за счет этого.

На фиг. 13 приведен вид, иллюстрирующий линейное изменение периода перекрытия клапанов относительно количества впрыскиваемого топлива. Как описано выше, даже если период перекрытия клапанов изменяется линейно относительно количества впрыскиваемого топлива, увеличение КТС можно предотвратить, принимая меры, аналогичные вышеописанным.

На фиг. 14 приведен пояснительный вид периода перекрытия клапанов относительно момента впрыска. Период перекрытия клапанов моно определять на основании момента впрыска, используя таблицу, приведенную на фиг. 14. На фиг. 14 на вертикальной оси отложен период перекрытия клапанов, а на горизонтальной оси отложен момент впрыска. Здесь момент впрыска топлива находится до верхней мертвой точки хода сжатия. На горизонтальной оси чем дальше вправо, тем ближе момент впрыска приближается в верхней мертвой точке.

В таблице на фиг. 14 показано, что чем ближе момент впрыска к верхней мертвой точке, тем дольше период перекрытия клапанов. Когда момент впрыска приближается к верхней мертвой точке, топливо легче прилипает к верхней поверхности 3A поршня. Однако в данном случае чем ближе момент впрыска к верхней мертвой точке, тем длиннее период перекрытия клапанов и, поэтому, увеличение КТЧ можно предотвратить, уменьшая количество жидкого топлива, остающееся на верхней поверхности 3A поршня.

На диаграмме последовательности на фиг. 2 этапы S109 и S110 могут выполняться до этапов S107 и S108. Более того, могут выполняться только один из этапов S107 и S108 и только один из этапов S109 и S110.

Когда в результате определения на этапе S101 или S106 выполняется этап S111, включается режим нормального управления. Режим нормального управления - это режим, при котором для оптимального момента зажигания происходит равномерное стехиометрическое сгорание. Возвращаясь к фиг. 3 и 4, когда температура T верхней поверхности имеет пороговую величину T1 или выше, величина запаздывания момента впрыска приводится к нулю и момент зажигания становится базовым моментом зажигания для оптимального зажигания. Если температура T верхней поверхности имеет пороговую величину T1 или выше, период перекрытия клапанов задается относительно коротким и имеет величину V0. При этом повышается объемный кпд цилиндра за счет предотвращения увеличения количества впускаемого воздуха. Например, объемный кпд цилиндра становится наивысшим. В результате, когда температура верхней поверхности поршня повышается, достигается достаточное ускорение в ответ на запрос на ускорение, даже если режим сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием переключился на режим равномерного стехиометрического сгорания.

Обобщая приведенное выше описание управляющей программы, контроллер 100 получает данные о температуре T верхней поверхности 3A в режиме равномерного стехиометрического сгорания. Если температура T верхней поверхности 3A имеет пороговую величину T1 или выше, контроллер работает в режиме нормального управления, при котором в оптимальный момент зажигания происходит равномерное стехиометрическое сгорание. С другой стороны, если температура T верхней поверхности 3A поршня меньше пороговой величины T1, контроллер 100 уменьшает угол опережения зажигания по сравнению с режимом нормального управления и удлиняет период перекрытия клапанов по сравнению с нормальным режимом управления.

В вышеописанном варианте момент зажигания и период перекрытия клапанов изменяются ступенчато относительно температуры верхней поверхности поршня, но момент зажигания и период перекрытия клапанов могут изменяться линейно относительно температуры верхней поверхности.

Далее следует описание эффектов этого варианта.

В этом варианте, когда нужно прогреть катализатор очистки выхлопных газов, установленный в выхлопном тракте 5, контроллер 100 выполняет операцию разогрева катализатора (сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием), при которой топливо впрыскивается на такте сжатия в момент, когда факел топлива сталкивается с верхней поверхностью 3A поршня и столкнувшийся факел направляется к свече 8 зажигания вдоль особой формы верхней поверхности 3A поршня, при этом искровое зажигание происходит в верхней мертвой точке или позднее. Затем, когда сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием переключится на равномерное стехиометрическое сгорание, если температура верхней поверхности 3A поршня ниже заданной температуры, угол опережения зажигания уменьшается так, чтобы увеличить время, в течение которого пламеня после зажигания достигает верхней поверхности 3A поршня.

Когда факел топлива сталкивается с верхней поверхностью 3A поршня и выполняется режим сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием, жидкое топливо может легко скапливаться на верхней поверхности 3A поршня. В таких обстоятельствах, если педаль акселератора нажата больше, чем на заданную величину A, и включается режим ускорения, в оптимальный момент зажигания должно выполняться равномерное сгорание, и пламя приводится в контакт с топливом, скопившимся на верхней поверхности 3A поршня. В результате генерируются ТЧ.

Однако в этом варианте в таких обстоятельствах угол опережения зажигания уменьшается так, чтобы увеличить время, за которое пламя после зажигания достигает верхней поверхности 3A поршня и генерирование ТЧ можно уменьшить. Поэтому рост КТЧ можно предотвратить.

Более того, в этом варианте чем больше оценочное количество топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня, тем более поздним становится момент зажигания. За счет этого, чем больше жидкого топлива остается на верхней поверхности 3A поршня, тем труднее пламени войти в контакт с жидким топливом. Поэтому, предотвращение генерирования ТЧ позволяет предотвратить рост КТЧ.

Более того, в этом варианте чем больше количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, тем более поздним становится момент зажигания. Если количество впрыскиваемого топлива велико, считается, что количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня, увеличивается. Поэтому, если при увеличении количества впрыскиваемого топлива смещать момент зажигания в сторону более позднего, можно снизить возможность контакта между пламенем и жидким топливом.

Кроме того, в этом варианте во время режима сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием, если педаль акселератора нажата больше, чем на заданную величину A, и температура верхней поверхности 3A поршня ниже заданной температуры, период перекрытия клапанов увеличивают.

Когда факел топлива сталкивается с верхней поверхностью 3A поршня и выполняется режим сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием, жидкое топливом легко может скапливаться на верхней поверхности 3A поршня. В таких обстоятельствах, когда педаль акселератора нажата больше, чем на заданную величину A, поскольку режим равномерного сгорания переключается на режим, выполняемый в оптимальном моменте зажигания, КТЧ увеличивается.

Однако в этом варианте в таких обстоятельствах период перекрытия клапанов увеличивается и увеличивается внутренняя рециркуляция выхлопного газа. Когда внутренняя рециркуляция выхлопного газа увеличивается, температуру в камере сгорания можно поднять за счет горячего выхлопного газа. В результате жидкое топливо с верхней поверхности 3A поршня испаряется и количество жидкого топлива, скопившегося на верхней поверхности 3A поршня может уменьшиться. Поэтому, можно предотвратить увеличение КТЧ.

Кроме того, подвергающийся рециркуляции выхлопной газ способен понизить температуру горения, поскольку он снижает концентрацию кислорода в цилиндре. Если температура горения понижена, генерирование ТЧ можно предотвратить за счет химической реакции. Поэтому, увеличение периода перекрытия клапанов может предотвратить увеличение КТЧ.

Кроме того, в этом варианте чем больше жидкого топлива остается на верхней поверхности 3A поршня, тем больше увеличивается период перекрытия клапанов. Увеличивая период перекрытия клапанов можно увеличить так называемую внутреннюю рециркуляцию выхлопного газа. При увеличении внутренней рециркуляции выхлопного газа температура верхней поверхности 3A поршня увеличивается за счет температуры выхлопного газа, благодаря чему количество жидкого топлива еще больше уменьшается. Поэтому, даже если жидкое топливо, остающееся на верхней поверхности 3A поршня, становится большим, можно увеличить внутреннюю рециркуляцию выхлопного газа, увеличив период перекрытия клапанов. В результате жидкое топливо, остающееся на верхней поверхности 3A поршня, дополнительно испаряется.

Кроме того, чем больше количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, тем больше удлиняется период перекрытия клапанов. Удлинение периода перекрытия клапанов приводит к увеличению внутренней рециркуляции выхлопного газа. Когда увеличивается внутренняя рециркуляция выхлопного газа, температура верхней поверхности 3A поршня может дополнительно подняться за счет температуры выхлопного газа и количество жидкого топлива может дополнительно уменьшиться. Поэтому, даже если количество жидкого топлива, остающееся на верхней поверхности 3A, увеличивается из-за большого количества впрыскиваемого топлива, величину внутренней рециркуляции выхлопного газа можно увеличить, удлиняя период перекрытия клапанов. Поэтому жидкое топливо, остающееся на верхней поверхности 3A поршня может дополнительно испаряться.

Кроме того, период перекрытия клапанов можно увеличивать, если момент впрыска топлива установлен так, что жидкое топливо легко прилипает к верхней поверхности 3A поршня, например, рядом с верхней мертвой точкой поршня. Даже если имеется вероятность увеличения количества жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности 3A поршня в зависимости от момента впрыска, когда жидкое топливо может легко прилипать к верхней поверхности 3A поршня, величину внутренней рециркуляции выхлопного газа можно увеличить, увеличив период перекрытия клапанов. Тогда жидкое топливо, остающееся на верхней поверхности 3A поршня может испаряться.

Кроме того, в этом варианте, когда нужно увеличить период перекрытия клапанов, этот период перекрытия клапанов увеличивают так, чтобы период с момента, когда открывается впускной клапан 6 до верхней мертвой точки на такте выхлопа был больше, чем период от верхней мертвой точки такта выхлопа до момента закрывания выпускного клапана 7. За счет увеличения периода перекрытия клапана так, чтобы увеличить период от момента открывания впускного клапана 6 до верхней мертвой точки такта выхлопа, можно увеличить количество выхлопного газа, подвергающегося внутренней рециркуляции и возвращающегося на сторону впускного отверстия на тате выхлопа. Выхлопной газ, подвергающийся внутренней рециркуляции и возвращающийся во впускное отверстие, течет в цилиндр на следующем такте всасывания. Поэтому, так называемая величину внутренней рециркуляции выхлопного газа можно эффективно увеличивать.

На фиг. 15 приведен первый вид, поясняющий эффект уменьшения угла опережения зажигания. На фиг. 16 приведен второй вид, поясняющий эффект уменьшения угла опережения зажигания. На фиг. 17 приведен третий вид, поясняющий эффект уменьшения угла опережения зажигания. Фиг. 15-17 иллюстрируют состояние горения в камере сгорания, когда меняется момент зажигания. Известно, что, когда появляется яркое пламя, генерируется больше ТЧ. То есть, если период, в течение которого имеется яркое пламя, велик, генерируется больше ТЧ.

На фиг. 15-17 в верхнем ряду показаны фото камеры сгорания, когда момент зажигания установлен на 10° после верхней мертвой точки, когда выполняется режим сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием (FIR). В среднем ряду приведены фото камеры сгорания, когда момент зажигания установлен на -5° после верхней мертвой точки сразу после переключения режима сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием на режим равномерного сгорания. То есть, эти фото показывают камеру сгорания, когда момент зажигания установлен на 5° до верхней мертвой точки. В нижнем ряду приведены фото камеры сгорания, когда момент зажигания установлен на -25° сразу после переключения режима сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием на режим равномерного сгорания. То есть эти фото показывают камеру сгорания, когда момент зажигания установлен на 25° до верхней мертвой точки.

На фиг. 15 показаны фото от -30° после верхней мертвой точки до 40° после верхней мертвой точки. Кроме того, на фиг. 16 показаны фото от 40° после верхней мертвой точки до 110° после верхней мертвой точки. На фиг. 17 показаны фото от 110° после верхней мертвой точки до 180 после верхней мертвой точки.

Как показано на фиг. 15-17, в случае сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием (верхний ряд) яркое пламя появляется от прибл. 70° после верхней мертвой точки до прибл. 140° после верхней мертвой точки. Однако было обнаружено, что это яркое пламя не столь сильно по сравнения с фото других моментов зажигания.

Кроме того, сразу после того как режим сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием переключается на режим равномерного сгорания, если момент зажигания выставлен на -25° после верхней мертвой точки (нижний ряд), яркое пламя возникает с прибл. -10° после верхней мертвой точки (т.е., 10° до верхней мертвой точки) до прибл. 120° после верхней мертвой точки. Было обнаружено, что интенсивность этого яркого пламени выше, чем при других моментах зажигания.

С другой стороны, сразу после переключения режима со сгорания расслоенного заряда с супер-поздним зажиганием на режим равномерного сгорания, как в этом варианте, если момент зажигания установлен на -5° после верхней мертвой точки (средний ряд) яркое пламя возникает от прибл. 20° после верхней мертвой точки до прибл. 120° после верхней мертво точки. То есть, эти периоды, во время которых возникает яркое пламя, короче, чем когда момент зажигания установлен на -25° после верхней мертвой точки. Более того, было обнаружено, что в этом случае интенсивность яркого пламени слабее, чем когда момент зажигания установлен на -25° после верхней мертвой точки.

Как было описано выше, при уменьшении угла опережения зажигания, как в этом варианте, пламя с трудом достигает верхней поверхности 3A поршня и, поэтому, период возникновения яркого пламени можно сократить и предотвратить увеличения КТЧ. Более того, температура горения также понижается за счет внутренней рециркуляции выхлопного газа. В результате можно дополнительно предотвращать увеличение КТЧ.

На фиг. 18 приведен вид, иллюстрирующий отношение между моментом зажигания, периодом перекрытия клапанов и концентрацией ТЧ. На фиг. 18 на горизонтальной оси отложен момент зажигания, а на вертикальной оси - концентрация ТЧ. На фиг. 18 показан результат небольшого периода перекрытия клапанов и результат увеличения периода перекрытия клапанов.

В соответствии с этими результатами, известно, то концентрацию ТЧ можно уменьшить, если увеличить период перекрытия клапанов. Более того, известно, что этот эффект еще более усиливается при уменьшении угла опережения зажигания.

Второй вариант

После того, как будет определен период перекрытия клапанов, как описано выше, этот период перекрытия клапанов можно корректировать следующим способом/

На фиг. 19 приведен пояснительный вид величины коррекции периода перекрытия клапанов относительно оценочного количества жидкого топлива по второму варианту. На фиг. 20 приведен пояснительный вид величины коррекции периода перекрытия клапанов относительно количества впрыскиваемого топлива по второму варианту.

Скорректированная величина периода перекрытия O/L вычисляется из следующего равенства:

Скорректированная величина периода перекрытия клапанов=период перекрытия клапанов × (величина коррекции (оценочное количество жидкого топлива)+величина коррекции (количество впрыскиваемого топлива) -1

В вышеприведенном равенстве "период перекрытия клапанов" - это период перекрытия клапанов, определенный в конце вышеописанного варианта. Здесь уже определенную величину периода перекрытия клапанов корректируют на величину коррекции, и получают скорректированный период перекрытия клапанов. Затем, управляют периодом перекрытия клапанов, используя скорректированный период перекрытия клапанов.

Кроме того, в вышеприведенном равенстве "величина коррекции (оценочное количество жидкого топлива)" является функцией, показанной на фиг. 19. Кроме того в вышеприведенном равенстве "величина коррекции (количество впрыскиваемого топлива)" является функцией, показанной на фиг. 20. То есть, период перекрытия клапанов, определенный по температуре верхней поверхности 3A поршня, корректируется на величину, полученную из оценочного количества жидкого топлива и на величину, полученную из количества впрыскиваемого топлива.

За счет вышеописанной конфигурации можно определить более подходящий период перекрытия клапанов, корректируя период перекрытия клапанов, определенны температурой верхней поверхности 3A поршня с учетом оценочного количества жидкого топлива и количества впрыскиваемого топлива.

Выше были описаны варианты настоящего изобретения, но эти варианты являются лишь иллюстративными и не ограничивают технический диапазон настоящего изобретения конкретной конфигурацией вышеописанных вариантов.

Каждый из вышеописанных вариантов описан как независимый вариант, соответственно, но их признаки можно комбинировать сообразно обстоятельствам.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Контроллер управляет двигателем с непосредственным впрыском топлива. Двигатель содержит форсунку для впрыска топлива и механизм регулировки периода перекрытия клапанов. Форсунка обеспечивает непосредственный впрыск топлива в цилиндр. Механизм регулировки периода перекрытия клапанов обеспечивает регулировку периода перекрытия клапанов между периодом открывания впускного клапана и периодом открывания выпускного клапана. Контроллер содержит датчик запроса на ускорение, выполненный с возможностью обнаружения запроса на ускорение от водителя. Когда приходит запрос на ускорение и когда температура верхней поверхности поршня в цилиндре является температурой, при которой жидкое топливо, прилипающее к верхней поверхности поршня, переносится в жидком состоянии на последующий цикл, происходит увеличение периода перекрытия клапанов. Период перекрытия клапанов происходит между периодом открывания впускного клапана и периодом открывания выпускного клапана, который длится до верхней мертвой точки и после верхней мертвой точки. Температура верхней поверхности поршня в цилиндре определяется на основе измеренной величины датчика температуры охлаждающей жидкости. Раскрыт способ управления двигателем. Технический результат заключается в предотвращении увеличения количества твердых частиц при ускорении, когда температура верхней поверхности поршня низкая. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Контроллер двигателя, управляющий двигателем с непосредственным впрыском топлива, содержащим:

форсунку для впрыска топлива, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр, и

механизм регулировки периода перекрытия клапанов, выполненный с возможностью регулировки периода перекрытия клапанов между периодом открывания впускного клапана и периодом открывания выпускного клапана,

при этом контроллер содержит:

датчик запроса на ускорение, выполненный с возможностью обнаружения запроса на ускорение от водителя,

при этом, когда приходит запрос на ускорение и температура верхней поверхности поршня в цилиндре, определяемая на основе измеренной величины датчика температуры охлаждающей жидкости, является температурой, при которой жидкое топливо, прилипающее к верхней поверхности поршня, переносится в жидком состоянии на последующий цикл, увеличивается период перекрытия клапанов между периодом открывания впускного клапана и периодом открывания выпускного клапана, который длится до верхней мертвой точки и после верхней мертвой точки.

2. Контроллер по п. 1, в котором количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности поршня, оценивается на основе температуры верхней поверхности поршня, и чем больше количество жидкого топлива, остающегося на верхней поверхности поршня, тем больше продляется период перекрытия клапанов.

3. Контроллер по п. 1, в котором чем больше количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, тем больше продляется период перекрытия клапанов.

4. Контроллер по п. 1, в котором, когда приходит запрос на ускорение и температура верхней поверхности поршня в цилиндре ниже заданной температуры и когда момент впрыска топлива является моментом, при котором жидкое топливо прилипает к верхней поверхности поршня, продляется период перекрытия клапанов.

5. Контроллер по любому из пп. 1-4, в котором, когда необходимо увеличить период перекрытия клапанов, этот период перекрытия клапанов увеличивается так, чтобы период от момента, когда открывается впускной клапан, до верхней мертвой точки был дольше, чем период от верхней мертвой точки до момента закрывания выпускного клапана.

6. Контроллер по любому из пп. 1-4, в котором удлиненный период перекрытия клапанов корректируется в соответствии с количеством жидкого топлива, остающимся на верхней поверхности поршня, и/или количеством топлива, впрыскиваемым в цилиндр.

7. Контроллер по любому из пп. 1-4, в котором, когда температура верхней поверхности поршня имеет заданную величину или превышает ее, период перекрытия клапанов задают таким, при котором объемный кпд цилиндра был максимальным.

8. Способ управления двигателем для управления двигателем с непосредственным впрыском топлива, содержащим:

форсунку для впрыска топлива, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр,

механизм регулировки периода перекрытия клапанов, выполненный с возможностью регулировки периода перекрытия клапанов между периодом открывания впускного клапана и периодом открывания выпускного клапана, и

датчик запроса на ускорение, выполненный с возможностью обнаружения запроса на ускорение от водителя,

при котором, когда приходит запрос на ускорение и температура верхней поверхности поршня в цилиндре, определяемая на основе измеренной величины датчика температуры охлаждающей жидкости, является температурой, при которой жидкое топливо, прилипающее к верхней поверхности поршня, переносится в жидком состоянии на последующий цикл, увеличивают период перекрытия клапанов между периодом открывания впускного клапана и периодом открывания выпускного клапана, который длится до верхней мертвой точки и после верхней мертвой точки.