СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРЯМЫМ ВПРЫСКОМ Российский патент 2018 года по МПК F02D41/04 F02M25/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к управлению впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания с прямым (непосредственным) впрыском.

Уровень техники

[0002] Система двигателя внутреннего сгорания включает в себя бачок для всасывания испарившегося топлива, сформировавшегося в топливном баке. Испарившееся топливо, поглощенное в бачок, покидает бачок посредством внутреннего отрицательного давления, возникающего во впускном канале во время работы двигателя внутреннего сгорания, и подается к двигателю внутреннего сгорания вместе с всасываемым воздухом для обработки сжиганием (далее в данном документе этот процесс называется процессом продувки).

[0003] Когда испарившееся топливо, покинувшее бачок, всасывается в двигатель внутреннего сгорания, соотношение воздух-топливо обогащается по объему. Вследствие этого, например, чтобы снижать ухудшение выбросов, объем впрыска топлива должен быть скорректирован так, чтобы уменьшаться согласно объему подаваемого испарившегося топлива в процессе продувки (далее в данном документе также называемому объемом продувки).

[0004] Когда топливо впрыскивается разделенным образом множество раз в одном цикле сгорания, так называемый многоэтапный впрыск, выполнение корректировки снижения объема возможно делает длительность импульса впрыска в одном разе меньше длительности импульса на минимуме (далее в данном документе также называется минимальной длительностью импульса), при котором устойчивый впрыск топлива является возможным. Учитывая этот момент, JP4491387B раскрывает ограничение объема продувки, так что все длительности импульсов впрыска в многоэтапном впрыске не падают ниже минимальной длительности импульса.

Сущность изобретения

[0005] Однако, ограничение объема продувки как в вышеописанной литературе не выполняет достаточную обработку испарившегося топлива, всасываемого в бачок, возможно приводя в результате к тому, что испарившееся топливо выпускается в атмосферу.

[0006] Задачей настоящего изобретения является сделать возможным выполнение впрыска топлива устойчиво без ограничения объема продувки, как описано в литературе.

[0007] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предоставляется способ управления для двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском, в котором многоэтапный впрыск и одноэтапный впрыск переключаются и выполняются согласно рабочей области, причем многоэтапный впрыск конфигурируется, чтобы делить топливо на множество раз в одном цикле сгорания и впрыскивать топливо, одноэтапный впрыск конфигурируется, чтобы впрыскивать топливо за один раз в одном цикле сгорания. Способ управления подает пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, в качестве испарившегося топлива в двигатель внутреннего сгорания и сужает рабочую область, в которой выполняется многоэтапный впрыск, когда объем испарившегося топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, превышает предварительно определенное пороговое значение, по сравнению со случаем, когда объем испарившегося топлива не превышает пороговое значение.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг. 1 - это схематичный чертеж конфигурации двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском.

Фиг. 2 - это блок-схема управления многоэтапным впрыском.

Фиг. 3 - это один пример карты многоэтапного впрыска.

Фиг. 4 - это пример карты многоэтапного впрыска, когда область многоэтапного впрыска сужена.

Фиг. 5 - это блок-схема последовательности операций управления многоэтапным впрыском согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 6 - это временная диаграмма, когда выполняется управление многоэтапным впрыском.

Фиг. 7 - это чертеж, иллюстрирующий соотношение между степенью распределения продувки и PN.

Фиг. 8 - это модификация карты многоэтапного впрыска, когда область многоэтапного впрыска сужена.

Фиг. 9 - это другая модификация карты многоэтапного впрыска, когда область многоэтапного впрыска сужена.

Фиг. 10 - это блок-схема последовательности операций управления многоэтапным впрыском согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 11 - это блок-схема последовательности операций управления многоэтапным впрыском согласно третьему варианту осуществления.

Фиг. 12 - это другой пример блок-схемы последовательности операций управления многоэтапным впрыском согласно третьему варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0009] Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на присоединенные чертежи.

[0010] (Первый вариант осуществления)

Фиг. 1 является схематичным чертежом конфигурации двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском (далее в данном документе также называемого "двигателем") 1, к которому применяется этот вариант осуществления. Следует отметить, что, в то время как фиг. 1 иллюстрирует один цилиндр, этот вариант осуществления также применим к многоцилиндровому двигателю.

[0011] Блок 1B цилиндров в двигателе 1 включает в себя цилиндр 2. Цилиндр 2 размещает с возможностью возвратно-поступательного движения поршень 3. Поршень 3 соединяется с коленчатым валом (не иллюстрирован) и выполняет возвратно-поступательное движение посредством вращения коленчатого вала.

[0012] Головка 1A цилиндра в двигателе 1 включает в себя вогнутую камеру 11 сгорания. Камера 11 сгорания конфигурируется в так называемый тип односкатной крыши. Пара впускных клапанов 6 располагаются на наклонной поверхности на стороне впуска воздуха, и пара выпускных клапанов 7 располагаются на наклонной поверхности на стороне выпуска воздуха. Свеча 8 зажигания располагается в приблизительно центральной позиции в камере 11 сгорания, окруженной этими парами впускных клапанов 6 и выпускных клапанов 7 вдоль осевой линии цилиндра 2.

[0013] Клапан 9 для впрыска топлива располагается обращенным в камеру 11 сгорания в позиции, расположенной между парой впускных клапанов 6 на головке 1A цилиндра. Топливо подается из топливного бака 20 к клапану 9 для впрыска топлива через топливный насос 21 низкого давления и топливный насос 22 высокого давления.

[0014] Каталитический нейтрализатор очистки отработавшего газа, чтобы очищать отработавший газ двигателя 1, располагается ниже по потоку выхлопа в выпускном канале 5. Каталитический нейтрализатор очистки отработавшего газа является, например, трехкомпонентным нейтрализатором.

[0015] Двигатель 1 включает в себя бачок 24, чтобы обрабатывать испарившееся топливо, сформировавшееся в топливном баке 20. Бачок 24 соединяется с топливным баком 20 через канал 23 подачи пара и соединяется с впускным каналом 4, который находится ниже по потоку относительно дроссельной заслонки 12, через канал 25 продувки. В канал продувки 25 вставляется клапан 26 продувки, чтобы регулировать площадь прохождения потока канала 25 продувки. Бачок 24 сообщается с атмосферой через атмосферный канал 27.

[0016] Испарившееся топливо, сформировавшееся в топливном баке 20, проходит через канал 23 подачи пара и протекает в бачке 24, чтобы всасываться в активированный уголь в бачке 24. Когда клапан 26 продувки открывается, и воздух вводится из атмосферного канала 27 в бачок 24 посредством отрицательного давления на входе, испарившееся топливо, поглощенное активированным углем, отделяется от активированного угля. Отделенное испарившееся топливо протекает в цилиндре 2 вместе с всасываемым воздухом, протекающим через впускной канал 4, и обработка сжиганием (далее в данном документе этот процесс называется процессом продувки) выполняется по отношению к испарившемуся топливу. Контроллер 100, который будет описан позже, управляет открытием и закрытием клапана 26 продувки.

[0017] Контроллер 100 управляет, например, объемом впрыска топлива, моментом впрыска топлива и моментом зажигания двигателя 1 согласно рабочему состоянию двигателя 1. Чтобы выполнять эти управления, двигатель 1 включает в себя различные обнаруживающие устройства, такие как датчик угла поворота коленчатого вала, датчик температуры охлаждающей жидкости и расходомер воздуха, чтобы обнаруживать объем всасываемого воздуха. Следует отметить, что контроллер 100 состоит из микрокомпьютера, включающего в себя центральный процессор (CPU), постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM) и интерфейс ввода/вывода (I/O-интерфейс). Контроллер 100 может состоять из множества микрокомпьютеров.

[0018] Трехкомпонентный катализатор обеспечивает максимальную характеристику очистки по отношению к отработавшему газу при стехиометрическом соотношении воздух-топливо. Следовательно, контроллер 100 выполняет так называемое управление с обратной связью по соотношению воздух-топливо, которое выполняет управление с обратной связью по объему впрыска топлива, так что соотношение воздух-топливо отработавшего газа становится близким к стехиометрическому соотношению воздух-топливо.

[0019] Контроллер 100 задает целевой коэффициент продувки для процесса продувки и выполняет управления открытием/закрытием по отношению к клапану 26 продувки, с тем, чтобы добиваться целевого коэффициента продувки. Следует отметить, что коэффициент продувки является отношением расхода продувки к расходу всасываемого воздуха. Расход продувки является расходом продувочного газа (испарившегося топлива и воздуха), протекающего из канала 25 продувки во впускной канал 4. Целевой коэффициент продувки задается в диапазоне, в котором устойчивость сгорания и выброс выхлопов двигателя 1 не ухудшаются.

[0020] Поскольку топливо и воздух в продувочном газе подаются в двигатель 1 во время процесса продувки, контроллер 100 корректирует объем впрыска топлива согласно коэффициенту продувки, чтобы уменьшать изменение отношения воздух-топливо двигателя 1.

[0021] В виду этого, контроллер 100 оценивает объем отделившегося топлива из бачка 24, чтобы вычислять поправочный коэффициент FHOS для объема продувки на основе этого объема отделившегося топлива, целевого коэффициента продувки и массы всасываемого воздуха. Требуемая длительность Tp импульса впрыска, установленная на основе рабочего состояния, корректируется посредством поправочного коэффициента FHOS для объема продувки. Объем отделившегося топлива оценивается известным способом. Например, как раскрыто в JP2007-309122, вычисляются объем Y топлива, всасываемого в бачок 24, и температура T активированного угля, и объем отделения согласно расходу продувки оценивается на основе этих значений в течение работы.

[0022] Таким образом, поправочный коэффициент FHOS для объема продувки компенсирует влияние на соотношение воздух-топливо выхлопа процессом продувки, и поправочный коэффициент α обратной связи для соотношения воздух-топливо перемещается тем же образом, что и в случае без продувки. Соответственно, ненужно, чтобы поправочный коэффициент α обратной связи для соотношения воздух-топливо учитывал воздействие от возмущения, вызванного продувкой.

[0023] С двигателем 1 с прямым впрыском снижение объема топлива, прилипающего к поршню 3 и поверхности стенки камеры сгорания, является предпочтительным вследствие аспекта уменьшения числа твердых частиц (PN) и предотвращения разжижения масла топливом. В качестве способа снижения объема прилипающего топлива к поршню 3 или т.п. был известен многоэтапный впрыск, который делит объем впрыска топлива (требуемую длительность Tp импульса впрыска) в одном цикле сгорания на множество раз для впрыска.

[0024] Клапан 9 для впрыска топлива имеет длительность импульса впрыска на минимуме (далее в данном документе называется минимальной длительностью импульса), при которой устойчивое управление объемом впрыска топлива является возможным. Вследствие этого, с множественным впрыском, должно быть установлено число впрысков, при котором длительность импульса впрыска на каждом этапе не становится меньше минимальной длительности импульса впрыска.

[0025] Однако, если пропорциональная доля, назначенная газу продувки (далее в данном документе называемая степень совместного использования продувки) в суммарном объеме топлива, подаваемом в двигатель 1, увеличивается вследствие изменения поправочного коэффициента FHOS объема продувки, объем топлива, впрыскиваемый из клапана 9 для впрыска топлива, уменьшается по объему, возможно вызывая длительность импульса впрыска на каждом этапе ниже минимальной длительности импульса.

[0026] Следовательно, этот вариант осуществления предотвращает падение длительности импульса впрыска ниже минимальной длительности импульса впрыска посредством управления, описанного ниже.

[0027] Фиг. 2 - это блок-схема, описывающая управление множественным впрыском в этом варианте осуществления.

[0028] В этом варианте осуществления предварительно предоставляются две карты многоэтапного впрыска, причем на этих картах количества впрысков устанавливаются согласно рабочему состоянию, установленному по нагрузке и скорости вращения двигателя 1, и любая из карт выбирается согласно поправочному коэффициенту FHOS объема продувки. Момент впрыска для каждого впрыска устанавливается на основе выбранной карты.

[0029] Фиг. 3 иллюстрирует один пример карты 1 многоэтапного впрыска на фиг. 2. Фиг. 4 иллюстрирует один пример карты 2 многоэтапного впрыска на фиг. 2. Следует отметить, что точки A на фиг. 3 и фиг. 4 будут описаны позже. Следует отметить, что штриховая линия на фиг. 4 указывает область двухэтапного впрыска на фиг. 3.

[0030] Карта 1 многоэтапного впрыска на фиг. 3 включает в себя область двухэтапного впрыска, в которой выполняется двухэтапный впрыск в области низкой/средней скорости/вращения двигателя 1. Область внутри области двухэтапного впрыска и низкой скорости вращения и высокой нагрузки является областью трехэтапного впрыска, в которой выполняется трехэтапный впрыск. Другой областью является область однократного (одноэтапного) впрыска.

[0031] Между тем, на карте 2 многоэтапного впрыска на фиг. 4, область, эквивалентная области двухэтапного впрыска на карте 1 многоэтапного впрыска является областью одноэтапного впрыска, а область, эквивалентная области трехэтапного впрыска на карте 1 множественного впрыска, является областью двухэтапного впрыска. Соответственно, когда карта 1 многоэтапного впрыска переключается на карту 2 многоэтапного впрыска с рабочей точкой двигателя 1 в области трехэтапного впрыска карты 1 многоэтапного впрыска, число впрысков изменяется с трех этапов на два этапа.

[0032] Таким образом, изменение числа впрысков с трех этапов на два этапа с идентичным рабочим состоянием двигателя снижает число впрысков с неизменным объемом впрыска топлива в одном цикле сгорания, тем самым, увеличивая длительность импульса впрыска при каждом впрыске. Соответственно, с трехэтапным впрыском, даже когда длительность импульса впрыска на каждой стадии падает ниже минимальной длительности импульса, переключение впрыска на двухэтапный впрыск предоставляет возможность длительности импульса впрыска на каждой стадии быть больше минимальной длительности импульса.

[0033] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей конкретную процедуру управления для управления многоэтапным впрыском.

[0034] На этапе S001 контроллер 100 определяет, больше ли степень совместного использования продувки предварительно определенного порогового значения или нет. Пороговое значение имеет величину 1/2 верхнего предельного значения степени совместного использования продувки.

[0035] Следует отметить, что этот вариант осуществления выполняет управление с прямой связью по степени совместного использования продувки на основе, например, вышеописанного оценочного значения объема отделившегося топлива. Это обеспечивает такое управление, что длительность импульса впрыска не падает ниже минимальной длительности импульса. Поскольку количества впрысков предварительно заданы на карте, возможна быстрая обработка, когда степень совместного использования продувки внезапно изменяется, по сравнению со случаем, когда количества впрысков устанавливаются каждый раз в течение работы.

[0036] Следует отметить, что верхнее предельное значение степени совместного использования продувки устанавливается с учетом следующего. Верхнее предельное значение является достижимым с размером клапана 26 продувки и длительностью импульса впрыска, которая не падает ниже минимальной длительности импульса с одноэтапным впрыском.

[0037] Со степенью совместного использования продувки, равной или меньше порогового значения, контроллер 100 выбирает карту 1 многоэтапного впрыска на этапе S002. С другой стороны, со степенью совместного использования продувки больше порогового значения контроллер 100 выбирает карту 2 многоэтапного впрыска на этапе S003.

[0038] Следует отметить, что определение на этапе S001 может использовать поправочный коэффициент FHOS объема продувки вместо степени совместного использования продувки.

[0039] Фиг. 6 - это временная диаграмма в случае, когда управление выполняется.

[0040] Процентная доля корректировки продувки на чертеже является процентной долей корректировки посредством поправочного коэффициента FHOS объема продувки. Т.е., пропорциональная доля корректировки продувки, равная 100%, означает, что объем впрыска клапана 9 для впрыска топлива остается требуемым объемом впрыска, а степень совместного использования продувки равна 0% Пропорциональная доля корректировки продувки, равная 80%, означает, что объем впрыска клапана 9 для впрыска топлива уменьшается до 80% требуемого объема впрыска, и степень совместного использования продувки равна 20%.

[0041] DIG1-DIG3 на чертеже означают соответствующие этапы впрыска в трехэтапном впрыске. Длина в направлении вертикальной оси означает объем впрыска на каждом этапе впрыска. PG на чертеже означают объем испарившегося топлива в продувочном газе, подаваемом в двигатель 1 посредством процесса продувки.

[0042] Процесс продувки начинается в момент времени t1, а действие поправочного коэффициента FHOS объема продувки начинается в момент времени t2. Соответственно, в ассоциации с введением испарившегося топлива, каждая длительность импульса впрыска для DIG1-3 становится короче длительности импульса перед моментом времени t2. Когда пропорциональная доля корректировки продувки становится 80% в момент времени t3, каждая длительность импульса впрыска для DIG1-3 становится еще короче. Длительность импульса впрыска в это время называется минимальной длительностью импульса впрыска.

[0043] Когда пропорциональная доля корректировки продувки падает ниже 80% в момент времени t4, т.е., степень совместного использования продувки превышает пороговое значение (20%), контроллер 100 переключает карту с карты 1 многоэтапного впрыска на карту 2 многоэтапного впрыска, и впрыск входит в двухэтапный впрыск, состоящий из DIG1 и DIG2. Соответственно, несмотря на увеличение в степени совместного использования продувки, длительности импульсов впрыска для DIG1 и DIG2 становятся дольше длительностей импульса в трехэтапном впрыске. Т.е., хотя продолжение трехэтапного впрыска в и после момента времени t4 приводит в результате к падению длительности импульса впрыска ниже минимальной длительности импульса впрыска, переключение на двухэтапный впрыск поддерживает длительность импульса впрыска больше минимальной длительности импульса впрыска, в то же время увеличивая степень совместного использования продувки.

[0044] Когда пропорциональная доля корректировки продувки превышает 80% в момент времени t5, контроллер 100 переключает карту на карту 1 многоэтапного впрыска снова, чтобы выполнять трехэтапный впрыск.

[0045] Следует отметить, что, чтобы обеспечивать устойчивость или аналогичную характеристику управления, гистерезис может быть предоставлен для порогового значения, чтобы определять, возвращать ли двухэтапный впрыск к трехэтапному впрыску или нет. Например, даже когда пропорциональная доля корректировки продувки изменяется с 75% до 80%, двухэтапный впрыск может быть сохранен, и двухэтапный впрыск может возвращаться к трехэтапному впрыску при превышении 85%.

[0046] Фиг. 7 - это чертеж, представляющий изменение в PN в случае, когда рабочая точка позиционируется в точке A на фиг. 3 и фиг. 4. Вертикальная ось на фиг. 7 указывает PN, а горизонтальная ось указывает степень совместного использования продувки. Следует отметить, что PN указывает число твердых частиц в выхлопном воздухе 1 см³. Символы кругов на чертеже указывают одноэтапный впрыск, а символы треугольников указывают двухэтапный впрыск.

[0047] С двухэтапным впрыском верхнее предельное значение степени совместного использования продувки равно 40%, а пороговое значение равно 20%. От степени совместного использования продувки от 0% до 20% PN уменьшается в ассоциации с увеличением в коэффициенте продувки. Это осуществляется посредством действия, вызванного привнесением продувочного газа. Т.е., хотя необходимо, чтобы топливо испарялось и распылялось и смешивалось во всасываемом воздухе для сгорания, период, в течение которого топливо, впрыскиваемое из клапана 9 для впрыска топлива, может распыляться и смешиваться, является ограниченным, только от впрыска до момента зажигания. В отличие от этого топливо в продувочном газе уже смешано с воздухом. Соответственно, когда степень совместного использования продувки увеличивается, воздушно-топливная смесь, которая вероятно должна быть сожжена, подается в двигатель 1 в большом количестве, и, следовательно, PN уменьшается.

[0048] Посредством превышения степеней совместного использования продувки 20% PN изменяется, чтобы увеличиваться. Причина состоит в том, что превышение степеней совместного использования продувки 20% увеличивает степень вариативности впрыска топлива; следовательно, адекватный объем топлива не подается относительно объема всасываемого воздуха.

[0049] С одноэтапным впрыском, аналогичным случаю двухэтапного впрыска со степенью совместного использования продувки от 0% до 20%, PN уменьшается, когда степень продувки увеличивается. Здесь, следует отметить, что PN больше, чем в случае двухэтапного впрыска. Причина состоит в том, что объем прилипшего топлива в камере сгорания увеличивается при одноэтапном впрыске по сравнению с двухэтапным впрыском.

[0050] С одноэтапным впрыском PN продолжает уменьшаться, даже если степень совместного использования продувки превышает 20%. Это обусловлено тем, что, поскольку число впрысков является небольшим, степень совместного использования продувки, при которой степень вариативности в объеме впрыска топлива превышает предельное значение, становится выше степени вариативности двухэтапного впрыска. Когда степень совместного использования продувки превышает 40%, степень вариативности в объеме впрыска топлива также увеличивается при одноэтапном впрыске также, PN изменяется в сторону увеличения.

[0051] Исполнение процедуры управления этого варианта осуществления позиционирует точку A на фиг. 3 и фиг. 4 в области двухэтапного впрыска со степенью совместного использования продувки от 0% до 20%, и в области одноэтапного впрыска со степенью совместного использования продувки, превышающей 20%. Т.е., как указано стрелками на чертеже, история PN в ассоциации с увеличением в степени совместного использования продувки прослеживает историю двухэтапного впрыска со степенью совместного использования продувки от 0% до 20% и прослеживает историю одноэтапного впрыска со степенью совместного использования продувки, превышающей 20%. Соответственно, управление этого варианта осуществления может уменьшать увеличение в PN, вызванное уменьшением числа впрысков.

[0052] Следует отметить, что карта 2 многоэтапного впрыска не ограничивается картой, иллюстрированной на фиг. 4. Фиг. 8 и фиг. 9 иллюстрируют другие примеры карты 2 многоэтапного впрыска. Штриховые линии на фиг. 8 и фиг. 9, каждая, представляют область двухэтапного впрыска и область трехэтапного впрыска на фиг. 3.

[0053] На фиг. 4 область двухэтапного впрыска на карте 1 многоэтапного впрыска на фиг. 3 эквивалентна области одноэтапного впрыска, а область трехэтапного впрыска на карте 1 множественного впрыска эквивалентна области двухэтапного впрыска. В отличие от этого, на фиг. 8, не только область трехэтапного впрыска на фиг. 3 изменяется на область двухэтапного впрыска, но также область двухэтапного впрыска уменьшается в размере в сторону высокой нагрузки по сравнению с областью трехэтапного впрыска на фиг. 3. На фиг. 9 область двухэтапного впрыска и область трехэтапного впрыска, каждая, уменьшаются в размере в стороны низкой скорости вращения/высокой нагрузки по сравнению с областью двухэтапного впрыска и областью трехэтапного впрыска на фиг. 3. Т.е., в этом варианте осуществления, можно сказать, что любое переключение с фиг. 3 на фиг. 4, фиг. 8 или фиг. 9 сужает рабочую область, в которой выполняется многоэтапный впрыск.

[0054] Как описано выше, этот вариант осуществления переключает число впрысков многоэтапного впрыска, который делит впрыскиваемое топливо в одном цикле сгорания на множество раз, согласно рабочей области для исполнения. Этот вариант осуществления подает пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, в двигатель 1 как испарившееся топливо. Когда объем испарившегося топлива, подаваемого в двигатель 1, является большим, рабочая область с большим числом впрысков многоэтапного впрыска конфигурируется как узкая по сравнению со случаем, когда объем испарившегося топлива не является большим. Следует отметить, что выражение "объем испарившегося топлива является большим" означает состояние относительно большого объема типа, например, того, что объем испарившегося топлива превышает предварительно определенное пороговое значение. Дополнительно, выражение "большое число впрысков множественного впрыска" означает относительно большое число впрысков среди заданных количеств впрыска. В этом варианте осуществления число впрысков уменьшается согласно увеличению в степени совместного использования продувки, и длительность импульса впрыска при каждом впрыске увеличивается. Это гарантирует предохранение каждой длительности импульса впрыска в многоэтапном впрыске от падения ниже минимальной длительности импульса впрыска. Следовательно, топливо может устойчиво подаваться без ограничения объема продувки.

[0055] Этот вариант осуществления делит рабочую область на множество областей для различных количеств впрысков. Уменьшение соответствующих количеств впрысков множества областей сужает рабочую область с большим числом впрысков для многоэтапного впрыска. Таким образом, установка количеств впрысков многоэтапных впрысков для каждой рабочей области предоставляет возможность устойчиво подавать топливо, даже если объем продувки (степень совместного использования продувки) внезапно изменяется.

[0056] В этом варианте осуществления размеры множества соответствующих областей с заданными количествами впрысков, могут быть уменьшены для того, чтобы сужать рабочую область, в которой число впрысков многоэтапного впрыска является большим. В этом случае также топливо может устойчиво подаваться даже в случае внезапного изменения в объеме продувки и без ограничения степени продувки аналогично вышеописанному случаю.

[0057] В этом варианте осуществления пороговое значение в качестве критерия определения того, является ли объем испарившегося топлива большим или нет, является объемом продувки (объемом испарившегося топлива), при котором длительность импульса впрыска для каждого впрыска, после того как объем впрыска топлива корректируется согласно объему продувки (объему испарившегося топлива) без изменения числа впрысков многоэтапного впрыска, становится минимальной длительностью импульса впрыска. Соответственно, даже если объем продувки (степень совместного использования продувки) увеличивается, длительность импульса впрыска не падает ниже минимальной длительности импульса впрыска.

[0058] Следует отметить, что, в то время как, в вышеупомянутом варианте осуществления, описывается случай, в котором рабочая область делится на области с одноэтапным впрыском, заданным для выполнения, и с многоэтапным впрыском, заданным для выполнения, как иллюстрировано на фиг. 3, это не должно истолковываться в ограничивающем смысле. Например, управление этого варианта осуществления применимо к случаю минимального числа впрысков, равного двум этапам, т.е., область одноэтапного впрыска на фиг. 3 становится областью двухэтапного впрыска, аналогично область двухэтапного впрыска становится областью трехэтапного впрыска, и аналогично область трехэтапного впрыска становится областью четырехэтапного впрыска.

[0059] (Второй вариант осуществления)

С первым вариантом осуществления множество карт многоэтапного впрыска предварительно создаются, и контроллер 100 переключает эти карты, чтобы изменять число впрысков. В отличие от этого, второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления в том, что контроллер 100 задает число впрысков в течение работы.

[0060] Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей процедуру управления для управления многоэтапным впрыском второго варианта осуществления. Ниже предоставляется описание следующих этапов.

[0061] На этапе S110 контроллер 100 определяет, является ли значение, найденное вычитанием объема топлива, предназначенного для продувочного газа (объема совместного использования продувки), из объема требуемого топлива, больше минимального объема впрыска клапана 9 для впрыска топлива или нет. Объем требуемого топлива является объемом топлива, требуемым для сгорания в цилиндре, установившимся согласно рабочему состоянию двигателя для двигателя 1, и является, например, объемом топлива, соответствующим стехиометрическому отношению воздух-топливо относительно объема всасываемого воздуха. Степень совместного использования продувки вычисляется на основе вышеописанной степени совместного использования продувки. Минимальный объем впрыска клапана 9 для впрыска топлива фиксируется с помощью минимальной длительности импульса впрыска и давления впрыска топлива.

[0062] Вышеописанное определение выполняется, чтобы подтверждать, больше ли длительность импульса впрыска клапана 9 для впрыска топлива минимальной длительности импульса впрыска или нет, когда впрыскивается объем впрыска топлива, по которому выполняется корректировка для уменьшения объема согласно введению продувочного газа. С положительным результатом определения контроллер 100 выполняет процесс на этапе S120, а с отрицательным результатом определения контроллер 100 выполняет процесс на этапе S130.

[0063] На этапе S130 контроллер 100 корректирует объем совместного использования продувки, так что результат определения на этапе S110 становится положительным, и завершает эту процедуру. Следует отметить, что, поскольку обычное управление продувкой устанавливает коэффициент продувки с учетом минимальной длительности импульса впрыска, результат определения на этапе S110 не становится отрицательным. Соответственно, процедура может пропускать этапы S110 и S130.

[0064] На этапе S120 контроллер 100 управляет числом разделяемых этапов. В частности, контроллер 100 устанавливает значение в качестве числа разделяемых этапов, которое может быть найдено делением значения, найденного вычитанием объема совместного использования продувки из требуемого объема впрыска в цилиндр, на минимальную длительность импульса впрыска клапана 9 для впрыска топлива. Следует отметить, что в случае, когда результат операции включает в себя десятичный разряд, десятичный разряд сокращается, и целая часть задается в качестве числа разделяемых этапов.

[0065] На этапе S140 контроллер 100 определяет, меньше ли число разделяемых этапов числа этапов для многоэтапной настройки или нет. Число этапов для многоэтапной настройки является числом раз, близким и меньше верхнего предельного значения числа впрысков, достигаемого системой впрыска топлива, используемой в этом варианте осуществления. Причина того, что верхнее предельное значение не задается в качестве числа этапов для многоэтапной настройки, заключается в следующем. Когда значение приближается к верхнему предельному значению, устойчивая подача топлива становится затруднительной; следовательно, предусматривается запас с точки зрения устойчивости объема подаваемого топлива.

[0066] С положительным результатом определения контроллер 100 выполняет процесс на этапе S150, а с отрицательным результатом определения контроллер 100 выполняет процесс на этапе S160.

[0067] На этапе S150 контроллер 100 задает число разделяемых этапов, вычисленное на этапе S120, в качестве числа впрысков в этот раз.

[0068] На этапе S160 контроллер 100 задает число этапов для многоэтапной настройки в качестве числа впрысков в этот раз.

[0069] Как описано выше, этот вариант осуществления устанавливает число впрысков в течение работы всякий раз, когда выполняется процедура управления. В операции на этапе S120, когда объем совместного использования продувки увеличивается, число разделяемых этапов становится небольшим. Когда число разделяемых этапов, вычисленное согласно объему совместного использования продувки, становится меньше предварительно заданного числа этапов для многоэтапной настройки, число разделяемых этапов применяется в качестве числа впрысков.

[0070] Т.е., аналогично первому варианту осуществления, в этом варианте осуществления, пороговое значение фактически присутствует для объема испарившегося топлива, подаваемого в двигатель 1. Когда объем испарившегося топлива превышает пороговое значение, число импульсов многоэтапного впрыска уменьшается по сравнению со случаем, когда объем испарившегося топлива не превышает порогового значения. Т.е., когда объем испарившегося топлива превышает пороговое значение, рабочая область, в которой выполняется многоэтапный впрыск, становится узкой. Следовательно, аналогично первому варианту осуществления, топливо может устойчиво подаваться без ограничения объема продувки.

[0071] (Третий вариант осуществления)

Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей процедуру управления для управления многоэтапным впрыском в третьем варианте осуществления. Номера этапов, идентичные фиг. 10, назначаются этапам, выполняющим процессы, аналогичные этапам на фиг. 10.

[0072] Управление многоэтапным впрыском этого варианта осуществления отличается от управления второго варианта осуществления в том, что выполняется определение по температуре камеры сгорания (особенно температуры на поверхности днища поршня) выполняется (этап S145), и задается число впрысков со случаем температуры камеры сгорания ниже пороговой температуры (этап S170). Следует отметить, что управление этого варианта осуществления пропускает этапы, эквивалентные этапу S110 и этапу S130 на фиг. 10. Ниже, главным образом, описывается этап S145 и этап S170.

[0073] Когда контроллер 100 определяет, что число разделяемых этапов равно или больше числа этапов для многоэтапной настройки на этапе S140, контроллер 100 определяет, выше ли температура камеры сгорания предварительно определенного порогового значения или нет на этапе S145. Это определение определяет, находится ли внутренность камеры сгорания в так называемом низкотемпературном состоянии или нет.

[0074] В качестве температуры камеры сгорания, например, используется температура поверхности днища поршня. Температура поверхности днища поршня может быть непосредственно измерена или может быть оценена по действию на основе, например, температуры охлаждающей воды и периода работы двигателя.

[0075] Пороговое значение, используемое для определения, является пороговым значением для того, вызывать ли увеличение в PN или нет. В частности, на основе соотношения между объемом прилипшего топлива к поршню 3 и температурой поверхности днища поршня и соотношения между объемом прилипшего топлива и PN, полученного, например, посредством экспериментов, нижнее предельное значение температуры поверхности днища поршня, которое не вызывает увеличение в PN, задается в качестве порогового значения.

[0076] Следует отметить, что, вместо температуры поршня, может быть использовано оценочное значение температуры поверхности стенки цилиндра.

[0077] С положительным результатом определения на этапе S145 контроллер 100 выполняет процесс, аналогичный этапу S160 на фиг. 10.

[0078] С отрицательным результатом определения на этапе S145 контроллер 100 выполняет процесс на этапе S170.

[0079] На этапе S170 контроллер 100 задает максимальное число этапов впрыска для низкотемпературного состояния в качестве числа впрысков. Максимальное число этапов впрыска для низкотемпературного состояния является количеством раз, меньшим, чем число впрысков, достижимое с системой впрыска топлива, используемой в этом варианте осуществления, и большим, чем число этапов для многоэтапной настройки, используемое на этапе S140. Т.е., с низкой температурой поверхности днища поршня, этот вариант осуществления получает преимущество уменьшения в объеме прилипшего топлива к поверхности днища поршня вследствие увеличения числа впрысков вдобавок к стабильности объема подаваемого топлива.

[0080] Как описано выше, в этом варианте осуществления, с температурой камеры сгорания (температурой поверхности днища поршня) в низкотемпературном состоянии ниже предварительно определенного порогового значения, число импульсов многоэтапного впрыска в рабочей области, в которой многоэтапный впрыск выполняется, увеличивается, по сравнению со случаем температуры камеры сгорания, равной или выше порогового значения. Соответственно, с температурой камеры сгорания при низкой температуре число впрысков увеличивается, и увеличение в объеме прилипшего топлива к поверхности днища поршня может быть уменьшено. Соответственно, согласно этому варианту осуществления, в дополнение к операционным преимуществам, аналогичным второму варианту осуществления, увеличение в PN может быть дополнительно уменьшено при низкотемпературном запуске двигателя 1 и при восстановлении во время глушения на холостом ходу.

[0081] Следует отметить, что очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, и различные модификации возможны в рамках технической идеи, описанной в формуле изобретения. Например, управление для низкотемпературного состояния, описанного в третьем варианте осуществления, может быть объединено с управлением для переключения карт многоэтапного впрыска, описанных в первом варианте осуществления. В этом случае карта многоэтапного впрыска для низкотемпературного состояния может быть предварительно создана. Как иллюстрировано на фиг. 12, контроллер 100 проводит определение по тому, является ли температура камеры сгорания низкой температурой или нет, когда степень совместного использования продувки превышает пороговое значение (S145), и выбирает карту многоэтапного впрыска для низкотемпературного состояния при низкой температуре (S200).

[0082] Выше пояснены варианты осуществления настоящего изобретения. Однако, вышеописанные варианты осуществления являются лишь частью примеров применения настоящего изобретения и не предназначены, чтобы ограничивать технические рамки настоящего изобретения конкретной структурой вышеописанных вариантов осуществления.

Изобретение относится к управлению впрыском топлива для двигателя внутреннего сгорания с прямым (непосредственным) впрыском. Технический результат заключается в выполнении впрыска топлива устойчиво без ограничения объема продувки. Предложен двигатель внутреннего сгорания с прямым впрыском, который управляется так, что число впрысков для многоэтапного впрыска переключается согласно рабочей области, и многоэтапный впрыск выполняется. Многоэтапный впрыск делит топливо на множество раз в одном цикле сгорания и впрыскивает топливо. Пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, в качестве испарившегося топлива подаются в двигатель внутреннего сгорания. Рабочая область, в которой число впрысков для двигателя внутреннего сгорания является большим, управляется, чтобы быть более узкой, когда объем испарившегося топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, является большим по сравнению со случаем, когда объем испарившегося топлива не является большим. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ управления для двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском, который переключает число впрысков для многоэтапного впрыска согласно рабочей области и выполняет многоэтапный впрыск, причем многоэтапный впрыск конфигурируется с возможностью делить топливо на множество раз в одном цикле сгорания и впрыскивать топливо, а рабочая область предварительно делится на множество областей для различных количеств впрыска, причем способ управления содержит этапы, на которых:

подают пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, как испарившееся топливо в двигатель внутреннего сгорания;

делят объем топлива, найденный вычитанием объема испарившегося топлива из объема впрыска топлива, установленного на основе рабочего состояния, на множество раз и впрыскивают топливо; и

когда длительность импульса впрыска для каждого из впрысков падает ниже минимальной длительности импульса впрыска, сужают рабочую область, в которой число впрысков для многоэтапного впрыска является большим по сравнению со случаем длительности импульса впрыска для каждого из впрысков, равной или больше минимальной длительности импульса впрыска, посредством уменьшения каждого из количеств впрыска для множества областей или уменьшения каждого размера множества областей.

2. Способ управления для двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском по п. 1, в котором

когда температура камеры сгорания находится в низкотемпературном состоянии ниже предварительно определенной температуры, увеличивают число многоэтапных впрысков в рабочей области, в которой число впрысков для многоэтапного впрыска является большим по сравнению со случаем температуры камеры сгорания, равной или выше предварительно определенной температуры.

3. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском, содержащее:

устройство обработки испарившегося топлива, выполненное с возможностью подавать пары топлива, сформировавшиеся в топливном баке, как испарившееся топливо в двигатель внутреннего сгорания; и

блок управления, выполненный с возможностью переключать число впрысков для многоэтапного впрыска согласно рабочей области и выполнять многоэтапный впрыск, причем многоэтапный впрыск конфигурируется с возможностью делить топливо на множество раз в одном цикле сгорания и впрыскивать топливо, при этом:

рабочая область предварительно делится на множество областей для различных количеств впрыска, и

блок управления выполнен так, что, когда длительность импульса впрыска для каждого из впрысков падает ниже минимальной длительности импульса впрыска, блок управления сужает рабочую область, в которой число впрысков для многоэтапного впрыска является большим по сравнению со случаем длительности импульса впрыска для каждого из впрысков, равной или больше минимальной длительности импульса впрыска, посредством уменьшения каждого из количеств впрыска для множества областей или уменьшения каждого размера множества областей.