УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2019 года по МПК F02B37/18 F02D15/02 F02D23/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления двигателем и способу управления двигателем.

Уровень техники

[0002] JP2011-21524A раскрывает, что в двигателе с переменной степенью сжатия, имеющем турбонагнетатель, когда повторное ускорение выполняется после замедления, степень сжатия понижается после того, как определяется то, что с большой вероятностью возникает детонация.

Сущность изобретения

[0003] Согласно вышеуказанному документу, степень сжатия понижается после того, как определяется то, что детонация возникает с большой вероятностью, но если повышение давления нагнетания посредством турбонагнетателя превышает скорость изменения степени сжатия, детонация не может подавляться.

[0004] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы подавлять детонацию в двигателе с переменной степенью сжатия, имеющем нагнетатель.

[0005] Согласно одному варианту осуществления этого изобретения, двигатель содержит механизм с переменной степенью сжатия, выполненный с возможностью изменять степень сжатия двигателя, и нагнетатель, выполненный с возможностью подавать сжатый воздух в двигатель. Устройство управления двигателем, которое управляет двигателем, управляет механизмом с переменной степенью сжатия посредством задания целевой степени сжатия таким образом, что чем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством нагнетателя, тем ниже целевая степень сжатия.

Краткое описание чертежей

[0006] Фиг. 1 является пояснительным видом общей конфигурации системы двигателя.

Фиг. 2 является пояснительным видом двигателя с переменной степенью сжатия.

Фиг. 3 является первым видом для пояснения способа изменения степени сжатия посредством двигателя с переменной степенью сжатия.

Фиг. 4 является вторым видом для пояснения способа изменения степени сжатия посредством двигателя с переменной степенью сжатия.

Фиг. 5 является временной диаграммой управления изменением степени сжатия.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа управления изменением степени сжатия.

Фиг. 7 является картой порогового значения частоты вращения T/C, полученного из частоты вращения двигателя.

Фиг. 8 является картой целевой степени сжатия, полученной из частоты вращения двигателя и частоты вращения T/C.

Фиг. 9 является картой заданной степени сжатия, полученной из частоты вращения двигателя и нагрузки.

Фиг. 10 является графиком по взаимосвязи между частотой вращения T/C и разностью степени сжатия.

Фиг 11 является пояснительным видом взаимосвязи между скоростью изменения степени сжатия и скоростью изменения давления нагнетания.

Фиг. 12 является конфигурационным видом системы двигателя во втором варианте осуществления.

Фиг. 13 является пояснительным видом частоты вращения T/C относительно температуры выхлопных газов.

Фиг. 14 является конфигурационным видом системы двигателя в третьем варианте осуществления.

Фиг. 15 является пояснительным видом частоты вращения T/C относительно давления выхлопных газов.

Подробное описание вариантов осуществления

[0007] Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи и т.п.

[0008] Первый вариант осуществления

Фиг. 1 является пояснительным видом общей конфигурации системы двигателя. Двигатель 100 в системе 1 двигателя представляет собой двигатель с переменной степенью сжатия. Двигатель с переменной степенью сжатия допускает изменение степени механического сжатия посредством управления актуатором (исполнительным механизмом). Ниже описывается пример механизма двигателя с переменной степенью сжатия.

[0009] Кроме того, двигатель 100 включает в себя турбонагнетатель 7. Турбонагнетатель 7 включает в себя компрессор 7a и турбину 7b, соединенные посредством вала 7c. Компрессор 7a располагается во впускном канале 51a двигателя 100. Турбина 7b располагается в выпускном канале 52a двигателя 100. Как результат, когда турбина 7b вращается посредством энергии выхлопных газов двигателя 100, компрессор 7a также вращается и подает под давлением всасываемый воздух в расположенную дальше по потоку сторону. Здесь, энергия выхлопных газов означает энергию выхлопных газов двигателя, приводящих в действие выхлопной нагнетатель, такой как турбонагнетатель 7, и в качестве индекса ее интенсивности, может примерно иллюстрироваться частота вращения нагнетателя, температура выхлопных газов или давление на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя. В нижеприведенном пояснении, частота вращения турбонагнетателя 7 упоминается просто в качестве частоты вращения T/C в некоторых случаях. Частота вращения T/C получается посредством датчика 32 частоты вращения T/C.

[0010] Кроме того, двигатель 100 включает в себя датчик 37 угла поворота коленчатого вала. Датчик 37 угла поворота коленчатого вала определяет угол поворота коленчатого вала в двигателе 100. Датчик 37 угла поворота коленчатого вала соединяется с контроллером 50, и контроллер 50 может получать угол поворота коленчатого вала двигателя 100.

[0011] Кроме того, во впускном канале 51a двигателя 100 на расположенной дальше по потоку стороне компрессора 7a, располагается промежуточный охладитель 31. Кроме того, во впускном канале 51a, дроссель 41 с электронным управлением предоставляется ниже по потоку от промежуточного охладителя 31, и открытие дросселя управляется посредством контроллера 50. Кроме того, еще ниже по потоку от дросселя 41 с электронным управлением, предоставляется коллекторный бак 46.

[0012] Рециркуляционный канал 34 разветвляется из впускного канала 51a и соединяется с впускным каналом 51b. Рециркуляционный канал 34 перепускает компрессор 7a. В рециркуляционном канале 34, предоставляется рециркуляционный клапан 33, и его открытие/закрытие управляется посредством контроллера 50. Посредством управления открытием/закрытием рециркуляционного клапана 33, давление нагнетания ниже компрессора 7a регулируется таким образом, что оно не становится слишком высоким.

[0013] Кроме того, расходомер 38 воздуха предоставляется во впускном канале 51b на расположенной выше по потоку стороне компрессора 7a. Расходомер 38 воздуха соединяется с контроллером 50. Затем контроллер 50 получает впускной объем, проходящий через впускной канал 51b.

[0014] В выпускном канале 52a, предоставляется перепускной канал, перепускающий турбину 7b. Кроме того, предоставляется клапан 19 регулирования давления наддува для управления открытием/закрытием этого перепускного канала. Клапан 19 регулирования давления наддува имеет открытие/закрытие, управляемое посредством контроллера 50.

[0015] В выпускном канале 52b, предоставляются катализаторы 44 и 45 для нейтрализации выхлопных газов для очистки выхлопных газов. Для катализаторов 44 и 45 для нейтрализации выхлопных газов и т.п. используются трехкомпонентные катализаторы.

[0016] Впускной канал 51b и выпускной канал 52b соединяются через EGR-канал 53. В EGR-канале 53, предоставляется EGR-охладитель 43. Кроме того, в EGR-канале 53, предоставляется EGR-клапан 42. EGR-клапан 42 соединяется с контроллером 50. Затем в соответствии с рабочим состоянием двигателя 100, открытие EGR-клапана 42 управляется посредством контроллера 50.

[0017] В выпускном канале 52b, клапан 39 впуска предоставляется между соединительным участком с EGR-каналом 53 и расходомером 38 воздуха. Клапан 39 впуска имеет открытие/закрытие, управляемое посредством контроллера 50, и формируется дифференциальное давление между впускным каналом 51b и выпускным каналом 52b. Затем посредством этого дифференциального давления, EGR-газ из выпускного канала 52 может проще вводиться.

[0018] Контроллер 50 считывает вывод из вышеуказанных различных датчиков и других датчиков (не показаны) и выполняет управление распределением зажигания, воздушно-топливным соотношением и т.п. на его основе. Кроме того, контроллер 50 выполняет управление изменением степени сжатия, которое описывается ниже.

[0019] Далее описывается пример механизма двигателя 100 с переменной степенью сжатия. В качестве двигателя 100 с переменной степенью сжатия, например, может использоваться двигатель с переменной степенью сжатия, сконфигурированный следующим образом.

[0020] Фиг. 2 является пояснительным видом двигателя с переменной степенью сжатия. Двигатель 100 включает в себя механизм 101 с переменной степенью сжатия, который непрерывно изменяет степень механического сжатия посредством изменения хода поршня. В этом варианте осуществления, двухзвенный механизм с переменной степенью сжатия, который известен посредством JP2001-227367A, например, применяется в качестве механизма с переменной степенью сжатия. В дальнейшем в этом документе, двигатель 100, включающий в себя этот двухзвенный механизм с переменной степенью сжатия, упоминается как "двигатель 100 с переменной степенью сжатия".

[0021] В двигателе 100 с переменной степенью сжатия, поршень 122 и коленчатый вал 121 соединяются посредством двух тяг (верхней тяги 111 (первой тяги), нижней тяги 112 (второй тяги)), и нижняя тяга 112 управляется посредством управляющей тяги 113 (третьей тяги) таким образом, чтобы изменять степень механического сжатия.

[0022] Верхняя тяга 111 имеет верхний конец, соединенный с поршнем 122 через поршневой палец 124, и нижний конец, соединенный с одним концом нижней тяги 112 через соединительный палец 125. Поршень 122 входит с возможностью плавного перемещения в цилиндр 120, сформированный в блоке 123 цилиндров, и совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 120 посредством приема давления сгорания.

[0023] Нижняя тяга 112 имеет один конец, соединенный с верхней тягой 111 через соединительный палец 125, и другой конец, соединенный с управляющей тягой 113 через соединительный палец 126. Кроме того, нижняя тяга 112 имеет шатунную шейку 121b коленчатого вала 121, вставленную в соединительное отверстие практически в центре, и качается посредством использования шатунной шейки 121b в качестве центрального вала. Нижняя тяга 112 может разделяться на правый и левый два элемента. Коленчатый вал 121 включает в себя множество опорных шеек 121a и шатунных шеек 121b. Опорная шейка 121a поддерживается с возможностью вращения посредством блока 123 цилиндров и лестничной рамы 128. Шатунная шейка 121b является эксцентриковой относительно опорной шейки 121a на предварительно определенную величину, и здесь соединяется нижняя тяга 112, допускающая качание.

[0024] Управляющая тяга 113 соединяется с нижней тягой 112 через соединительный палец 126. Кроме того, управляющая тяга 113 имеет другой конец, соединенный с управляющим валом 114 через соединительный палец 127. Управляющая тяга 113 качается вокруг этого соединительного пальца 127. Кроме того, шестерня формируется на управляющем валу 114, и эта шестерня вводится в зацепление с сателлитом 132, предоставленным на вращательном валу 133 актуатора 131 изменения степени сжатия. Управляющий вал 114 вращается посредством актуатора 131 изменения степени сжатия, и соединительный палец 127 перемещается.

[0025] Фиг. 3 является первым видом для пояснения способа изменения степени сжатия посредством двигателя с переменной степенью сжатия. Фиг. 4 является вторым видом для пояснения способа изменения степени сжатия посредством двигателя с переменной степенью сжатия.

[0026] Двигатель 100 с переменной степенью сжатия изменяет степень механического сжатия посредством вращения управляющего вала 114 посредством управления актуатором 131 изменения степени сжатия посредством контроллера 50 таким образом, чтобы изменять позицию соединительного пальца 127. Как проиллюстрировано в (A) на фиг. 3 и фиг. 4, например, посредством задания соединительного пальца 127 в позиции P, позиция верхней мертвой точки (TDC) становится высокой, и степень сжатия становится высокой.

[0027] Затем, как проиллюстрировано на фиг. 3(B) и фиг. 4, посредством задания соединительного пальца 127 в позиции Q, управляющая тяга 113 подталкивается вверх, и позиция соединительного пальца 126 повышается. Как результат, нижняя тяга 112 вращается в направлении против часовой стрелки вокруг шатунной шейки 121b, соединительный палец 125 опускается, и позиция поршня 122 в верхней мертвой точке поршня понижается. Следовательно, степень механического сжатия становится низкой степенью сжатия.

[0028] Двигатель с переменной степенью сжатия, как описано выше в этом варианте осуществления, но форма двигателя с переменной степенью сжатия не ограничена этим.

[0029] Фиг. 5 является временной диаграммой управления изменением степени сжатия. На фиг. 5, с поперечной осью в течение времени и вертикальной осью для запроса на ускорение/замедление, указываются скорость транспортного средства, частота вращения T/C, давление нагнетания и степень механического сжатия. В степени механического сжатия на фиг. 5, сплошная линия указывает степень механического сжатия в этом варианте осуществления, и пунктирная линия указывает степень механического сжатия в справочном примере. Здесь, во-первых, описывается временная диаграмма в справочном примере, и далее описывается временная диаграмма в этом варианте осуществления по сравнению со справочным примером, с тем чтобы пояснять принцип этого варианта осуществления.

[0030] Здесь, запрос на ускорение/замедление представляет собой запрос на ускорение/замедление в двигатель 100. Когда система 1 двигателя дополнительно имеет электромотор в качестве мощности, запрос на ускорение/замедление в двигатель 100 также становится отличающимся посредством выходной мощности, исходящей из электромотора. Даже если запрос на ускорение выполняется, например, если электромотор переносит большую часть нагрузки, он может представлять собой запрос на замедление, выполненный в двигатель 100, в некоторых случаях.

[0031] Когда запрос на ускорение выполняется в двигатель 100, контроллер 50 выполняет такое управление, при котором дроссель 41 с электронным управлением дополнительно открывается. С другой стороны, когда запрос на замедление выполняется в двигатель 100, управление выполняется таким образом, что дроссель 41 с электронным управлением дополнительно закрывается. Кроме того, когда нет ни запроса на ускорение, ни запроса на замедление в двигатель 100, открытие дросселя с электронным управлением 41 поддерживается как есть. Таким образом, запрос на ускорение/замедление в двигатель 100 соответствует открытию дросселя 41 с электронным управлением.

[0032] До времени t1, запрос на ускорение/замедление является нейтральным. До времени t1, скорость транспортного средства поддерживается равной высокому V2, и частота вращения T/C также поддерживается равной высокому T2. Кроме того, поскольку частота вращения T/C является высокой, давление нагнетания также поддерживается равным высокому P2. Тем не менее, поскольку давление нагнетания поддерживается высоким, степень механического сжатия поддерживается равной низкой степени C1 механического сжатия для подавления детонации.

[0033] Во время t1, запрос на ускорение/замедление становится запросом на замедление. Затем после незначительной задержки, скорость транспортного средства начинает понижаться во время t2. Кроме того, после незначительной задержки, частота вращения T/C также начинает понижаться во время t2. Давление нагнетания начинает понижаться сразу после времени t1, когда запрос на ускорение/замедление становится запросом на замедление.

[0034] В справочном примере, во время t1, когда запрос на ускорение/замедление становится запросом на замедление, изменение степени механического сжатия начинается таким образом, что степень механического сжатия становится высокой. Это обусловлено тем, что поскольку частота вращения T/C понижается, и давление нагнетания понижается с замедлением частоты вращения двигателя, даже если степень механического сжатия задается высокой, детонация практически не возникает, и может повышаться эффективность использования топлива.

[0035] После этого, во время t4, скорость транспортного средства понижается вплоть до V1, и частота вращения T/C также понижается близко к T1. Кроме того, давление нагнетания также понижается до P1. Здесь, предполагается, что запрос на ускорение выполняется снова во время t4. После этого, частота вращения T/C сразу начинает повышаться. Когда частота вращения T/C повышается, давление нагнетания также повышается, и в силу этого управление выполняется таким образом, чтобы понижать степень механического сжатия, так что детонация не возникает.

[0036] В двигателе, имеется такой запрос на низкую степень сжатия, что детонация может легко возникать, если степень механического сжатия не понижается до определенной степени сжатия при определенном давлении нагнетания или больше. В случае давления нагнетания выше порогового значения Pt давления нагнетания, указываемого на фиг. 5, например, детонация легко возникает, если степень механического сжатия не была снижена до C1. Таким образом, имеется запрос на то, чтобы понижать степень механического сжатия до C1 к тому времени, когда давление нагнетания повышается от P1 до порогового значения Pt давления нагнетания.

[0037] На фиг. 5, запрос на ускорение/замедление становится запросом на ускорение во время t4, но степень механического сжатия начинает понижаться сразу после времени t4. Кроме того, с задержкой после времени t4, частота вращения T/C начинает повышаться во время t5, и с дополнительной задержкой после этого, давление нагнетания начинает повышаться во время t6. Тем не менее, поскольку скорость изменения степени механического сжатия ниже скорости возрастания частоты вращения T/C, давление нагнетания повышается быстрее, чем понижение степени механического сжатия. Затем, как указано в справочном примере, в момент времени t8, когда давление нагнетания становится пороговым значением Pt давления нагнетания, степень механического сжатия по-прежнему находится в состоянии выше C1. Кроме того, степень механического сжатия продолжает находиться в состоянии выше C1 до времени t7.

[0038] Как описано выше, если давление нагнетания выше порогового значения Pt давления нагнетания, если степень механического сжатия не понижается до C1, детонация может легко возникать. Таким образом, в качестве эффективной степени сжатия, может рассматриваться степень сжатия, при которой может легко возникать детонация. Если детонация может возникать, требуется измерение задержки в распределении зажигания и т.п. во избежание этого. Кроме того, как результат, возникает такая проблема, что отклик крутящего момента ухудшается, или применяемая экономия топлива понижается.

[0039] С другой стороны, в этом варианте осуществления, даже если имеется запрос на замедление во время t1, степень механического сжатия не изменяется до тех пор, пока частота вращения T/C не упадет до порогового значения Tt частоты вращения T/C или меньше, и степень механического сжатия поддерживается равной низкой степени C1 сжатия. Затем после того, как частота вращения T/C падает до порогового значения Tt частоты вращения T/C или меньше, управление выполняется таким образом, что степень механического сжатия увеличивается.

[0040] Таким образом, на фиг. 5, степень механического сжатия увеличивается во время t3 и после. Поскольку справочный пример и этот вариант осуществления используют общий механизм 101 с переменной степенью сжатия, их скорости изменения степеней механического сжатия являются идентичными. Таким образом, наклон сегмента линии, представляющего степень механического сжатия этого варианта осуществления от времени t3 до времени t4, практически равен наклону сегмента линии, представляющего степень механического сжатия справочного примера от времени t1 до времени t4. Аналогично, наклон сегмента линии, представляющего степень механического сжатия этого варианта осуществления от времени t4 до времени t7, практически равен наклону сегмента линии, представляющего степень механического сжатия справочного примера от времени t4 до времени t9.

[0041] Как описано выше, поскольку начальное время для того, чтобы увеличивать степень механического сжатия, задерживается до тех пор, пока частота вращения T/C не понизится до порогового значения Tt частоты вращения T/C, даже если запрос на ускорение выполняется снова во время t4, степень механического сжатия повышена только до C2.

[0042] В этом варианте осуществления, также управление выполняется таким образом, что когда запрос на ускорение/замедление становится запросом на ускорение, степень механического сжатия понижается. В этом варианте осуществления, поскольку степень механического сжатия становится C2 во время t4, даже если управление для того, чтобы понижать степень механического сжатия, начинается здесь, степень механического сжатия может понижаться до C1 до времени t7 перед временем t8, когда давление нагнетания достигает порогового значения Pt давления нагнетания.

[0043] Здесь описывается случай, в котором степень механического сжатия увеличивается до C2, но степень механического сжатия может быть выше C2 при условии, что степень механического сжатия может понижаться до C1 к этому времени t8. Такая степень механического сжатия представляет собой целевую степень сжатия, которая описывается ниже.

[0044] Посредством выполнения управления аналогично этому варианту осуществления, даже если понижение степени механического сжатия начинается во время t4 и после, степень механического сжатия может понижаться до C1 перед временем t8, когда давление нагнетания достигает порогового значения Pt давления нагнетания. Кроме того, может подавляться возникновение детонации при запросе на повторное ускорение после запроса на замедление.

[0045] Далее описывается управление изменением степени сжатия для реализации временной диаграммы в вышеуказанном варианте осуществления со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа.

[0046] Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа управления изменением степени сжатия. Эта управляющая процедура выполняется посредством контроллера 50. Эта процедура многократно выполняется с коротким интервалом, например, приблизительно в 10 миллисекунд.

[0047] Контроллер 50 определяет то, представляет собой запрос на ускорение/замедление запрос на замедление в двигатель 100 или нет (S1). То, представляет собой запрос на ускорение/замедление запрос на замедление или нет, может определяться на основе открытия дросселя 41 с электронным управлением, как описано выше.

[0048] Если на этапе S1 определяется то, что запрос на ускорение/замедление представляет собой запрос на замедление, контроллер 50 определяет то, составляет либо нет частота вращения T/C пороговое значение Tt частоты вращения T/C или меньше (S2). Пороговое значение частоты вращения T/C является триггером для начала управления увеличением степени механического сжатия, как описано выше.

[0049] Пороговое значение Tt частоты вращения T/C представляет собой частоту вращения T/C, при которой давление нагнетания не достигает порогового значения Pt давления нагнетания до тех пор, пока степень механического сжатия не возвратится к степени механического сжатия (C1 на фиг. 5), которая позволяет подавлять детонацию, даже если запрос на ускорение/замедление переключается с запроса на замедление при запросе на ускорение, и частота вращения T/C повышается в то время, когда степень механического сжатия понижается.

[0050] Фиг. 7 является картой порогового значения частоты вращения T/C, полученного из частоты вращения двигателя. На карте на фиг. 7, поперечная ось указывает частоту вращения двигателя, и вертикальная ось указывает пороговое значение частоты вращения T/C. Такая карта порогового значения частоты вращения T/C сохраняется в контроллере 50. На карте порогового значения частоты вращения T/C, проиллюстрированной на фиг. 7, по мере того, как увеличивается частота вращения двигателя, пороговое значение частоты вращения T/C имеет тенденцию понижаться. Это обусловлено тем, что чем выше увеличивается частота вращения двигателя, тем выше легко увеличивается давление нагнетания, и в силу этого пороговое значение частоты вращения T/C должно задаваться низким.

[0051] На этапе S2, контроллер 50 получает текущую частоту вращения двигателя на основе значения из датчика 37 угла поворота коленчатого вала. Затем контроллер 50 получает соответствующее пороговое значение частоты вращения T/C в соответствии с картой порогового значения частоты вращения T/C на фиг. 7 из полученной частоты вращения двигателя.

[0052] Здесь, предполагается, что "пороговое значение частоты вращения T/C" является значением, измененным в соответствии с частотой вращения двигателя, но оно может составлять постоянное значение.

[0053] После этого, когда частота вращения T/C составляет пороговое значение Tt частоты вращения T/C или меньше, контроллер 50 определяет целевую степень сжатия на основе частоты вращения двигателя и частоты вращения T/C (S3). Контроллер 50 может получать частоту вращения двигателя на основе вывода из датчика 37 угла поворота коленчатого вала, как описано выше. Альтернативно, контроллер 50 может получать частоту вращения T/C из датчика 32 частоты вращения T/C.

[0054] Фиг. 8 является картой целевой степени сжатия, полученной из частоты вращения двигателя и частоты вращения T/C. На карте целевой степени сжатия на фиг. 8, поперечная ось указывает частоту вращения двигателя, и вертикальная ось указывает частоту вращения T/C. Контроллер 50 сохраняет карту целевой степени сжатия, проиллюстрированную на фиг. 8.

[0055] Целевая степень сжатия представляет собой степень механического сжатия такой степени высоты, которая может понижать степень механического сжатия до низкой степени C1 сжатия (степень механического сжатия, при которой детонация не может легко возникать) на вышеуказанном фиг. 5 до того, как частота вращения T/C достигает порогового значения частоты вращения T/C Pt, даже если запрос на замедление переключается на запрос на ускорение.

[0056] Чем выше частота вращения двигателя, тем ниже имеет тенденцию составлять целевая степень сжатия. Когда частота вращения двигателя является высокой, давление нагнетания может легко увеличиваться, и в силу этого объем всасываемого воздуха также увеличивается, и детонации проще возникать. Таким образом, чем выше частота вращения двигателя, тем ниже должна задаваться целевая степень сжатия.

[0057] Кроме того, чем выше частота вращения T/C, тем ниже имеет тенденцию быть целевая степень сжатия. Если частота вращения T/C является высокой, давление нагнетания может легко увеличиваться, и в силу этого объем всасываемого воздуха также увеличивается, и детонации проще возникать. Таким образом, чем выше частота вращения T/C, тем ниже должна задаваться целевая степень сжатия. Другими словами, чем выше частота вращения T/C, тем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания. Таким образом, можно считать, что чем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством турбонагнетателя 7, тем ниже задается целевая степень сжатия. Кроме того, как описано выше, в качестве индекса интенсивности энергии выхлопных газов, могут примерно иллюстрироваться температура выхлопных газов или давление выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя, помимо частоты вращения нагнетателя, и в силу этого также можно определять то, что чем выше температура выхлопных газов или давление выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя, тем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания.

[0058] Контроллер 50 получает целевую степень сжатия посредством обращения к карте целевой степени сжатия на фиг. 8 из частоты вращения двигателя и частоты вращения T/C. Затем изменение степени механического сжатия начинается таким образом, что реализуется полученная целевая степень сжатия (S4).

[0059] С другой стороны, на этапе S2, если определено то, что частота вращения T/C не составляет пороговое значение Tt частоты вращения T/C или меньше, контроллер 50 не изменяет степень механического сжатия (S5). Посредством конфигурирования так, как описано выше, может выполняться такое управление, при котором степень механического сжатия не увеличивается до тех пор, пока частота вращения T/C не упадет до порогового значения частоты вращения T/C или меньше (от времени t1 до времени t3 на фиг. 5).

[0060] Кроме того, степень механического сжатия увеличивается только до вышеуказанной целевой степени сжатия, даже если степень механического сжатия увеличивается после того, как частота вращения T/C падает до порогового значения Tt частоты вращения T/C или меньше (время t4 на фиг. 5). Таким образом, даже если частота вращения T/C повышается посредством запроса на повторное ускорение, степень механического сжатия может понижаться до низкой степени C1 сжатия до тех пор, пока давление нагнетания не повысится до порогового значения Pt давления нагнетания (время t7 на фиг. 5). Кроме того, может подавляться возникновение детонации.

[0061] На этапе S1, если определено то, что запрос на ускорение/замедление не представляет собой запрос на замедление, контроллер 50 выполняет нормальное управление (S6). Нормальное управление представляет собой такое управление, при котором степень механического сжатия становится заданной степенью сжатия. Заданная степень сжатия представляет собой степень механического сжатия, полученную из нагрузки в двигатель 100.

[0062] Фиг. 9 является картой заданной степени сжатия, полученной из частоты вращения двигателя и нагрузки. На карте на фиг. 9, поперечная ось указывает частоту вращения двигателя, и вертикальная ось указывает нагрузку двигателю 100. Затем карта заданной степени сжатия на фиг. 9 указывает заданную степень сжатия, полученную из частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя 100. Контроллер 50 сохраняет карту заданной степени сжатия, проиллюстрированную на фиг. 9.

[0063] Здесь, снова, чем выше частота вращения двигателя, тем ниже имеет тенденцию составлять заданная степень сжатия. Если частота вращения двигателя является высокой, давление нагнетания может легко повышаться, и в силу этого объем всасываемого воздуха увеличивается, и детонации проще возникать. Таким образом, чем выше частота вращения двигателя, тем ниже должна задаваться заданная степень сжатия.

[0064] Кроме того, чем выше нагрузка, тем ниже имеет тенденцию составлять заданная степень сжатия. Чем выше нагрузка, двигатель 100 обрабатывает требуемую нагрузку посредством увеличения объема всасываемого воздуха, и по мере того, как увеличивается объем всасываемого воздуха, детонации проще возникать. Таким образом, чем выше нагрузка, тем ниже должна задаваться заданная степень сжатия.

[0065] Контроллер 50 получает заданную степень сжатия посредством обращения к карте заданной степени сжатия на фиг. 9 из частоты вращения двигателя и объема всасываемого воздуха. Кроме того, управление двигателем 100 выполняется посредством начала изменения степени механического сжатия таким образом, что реализуется полученная заданная степень сжатия.

[0066] Фиг. 10 является графиком по взаимосвязи между частотой вращения T/C и разностью степени сжатия. На графике на фиг. 10, поперечная ось указывает частоту вращения T/C, и вертикальная ось указывает разность степени сжатия. Здесь, разность степени сжатия является разностью между заданной степенью сжатия и целевой степенью сжатия. Чем выше становится частота вращения T/C, тем шире имеет тенденцию составлять разность степени сжатия. Таким образом, даже если частота вращения T/C увеличивается, в этом варианте осуществления, целевая степень сжатия не задается настолько высокой, как заданная степень сжатия. Это обусловлено тем, что предусмотрена такая конфигурация, в которой посредством понижения целевой степени сжатия, даже если запрос на ускорение выполняется снова, степень механического сжатия может рано возвращаться к низкой степени сжатия.

[0067] Фиг. 11 является пояснительным видом взаимосвязи между скоростью изменения степени сжатия и скоростью изменения давления нагнетания. На фиг. 11, поперечная ось указывает скорость изменения степени сжатия, и вертикальная ось указывает скорость изменения давления нагнетания. Здесь, скорость изменения степени сжатия является скоростью, при которой механизм 101 с переменной степенью сжатия может изменять степень механического сжатия. Скорость изменения давления нагнетания составляет скорость изменения давления нагнетания в турбонагнетателе 7.

[0068] Кроме того, фиг. 11 иллюстрирует предел скорости изменения степени сжатия. Поскольку механизм 101 с переменной степенью сжатия изменяет степень механического сжатия посредством актуатора 131 изменения степени сжатия, скорость изменения степени сжатия ограничена посредством рабочей скорости актуатора изменения степени сжатия. Таким образом, скорость изменения степени сжатия не может быть задана выше предела скорости изменения степени сжатия. Разумеется, что скорость изменения давления нагнетания также имеет предел, но поскольку скорость изменения степени сжатия меньше скорости изменения давления нагнетания, ее предел наступает раньше.

[0069] Кроме того, фиг. 11 иллюстрирует множество пороговых значений характеристик детонации. Характеристики детонации отличаются в зависимости от двигателя 100. Двигатель с превосходными характеристиками детонации имеет линию порогового значения ближе к "хорошее" на чертеже, тогда как двигатель с плохими характеристиками детонации имеет линию порогового значения ближе к "плохое" на чертеже.

[0070] Затем согласно линии, указывающей пороговое значение характеристик детонации, когда скорость изменения степени сжатия является высокой, скорость изменения давления нагнетания также может задаваться высокой. Скорость изменения давления нагнетания имеет практически пропорциональную взаимосвязь с вращением T/C турбонагнетателя 7. Таким образом, если скорость изменения степени сжатия является высокой, пороговое значение частоты вращения T/C для вращения T/C также может, в общем, задаваться высоким.

[0071] Из вышеозначенного, известно, что целевая степень сжатия может получаться из частоты вращения двигателя и частоты вращения T/C, но если рабочая скорость актуатора 131 изменения степени сжатия является высокой, и скорость изменения степени сжатия является высокой, пороговое значение частоты вращения T/C также может задаваться высоким для этой части.

[0072] При выполнении вышеуказанного управления, может быть предусмотрена такая конфигурация, в которой клапан 19 регулирования давления наддува закрыт даже после того, как частота вращения T/C опускается ниже порогового значения Tt частоты вращения T/C. Посредством конфигурирования так, как описано выше, давление нагнетания поддерживается, и частота вращения турбонагнетателя 7 могут быстро повышаться при запросе на повторное ускорение. Кроме того, даже если частота вращения T/C может быстро повышаться, поскольку степень механического сжатия поддерживается низкой, как описано выше, может подавляться возникновение детонации.

[0073] Далее описываются преимущества этого варианта осуществления.

[0074] Согласно вышеуказанному варианту осуществления, двигатель 100 включает в себя механизм 101 с переменной степенью сжатия для изменения степени механического сжатия двигателя 100 и турбонагнетатель 7 для подачи сжатого воздуха в двигатель 100. Кроме того, контроллер 50 управляет механизмом 101 с переменной степенью сжатия посредством задания целевой степени сжатия таким образом, что чем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством турбонагнетателя 7, тем ниже становится целевая степень сжатия.

[0075] Посредством конфигурирования так, как описано выше, чем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством турбонагнетателя 7, тем более низкой целевой степени сжатия может задаваться равной степень механического сжатия. Кроме того, степень механического сжатия может быстро возвращаться к низкой степени сжатия, при которой детонация не может легко возникать, даже если давление нагнетания повышается посредством запроса на повторное ускорение. Таким образом, поскольку возникновение детонации при запросе на повторное ускорение может подавляться, запаздывание распределения зажигания также может подавляться. Кроме того, может повышаться отклик крутящего момента и применяемая экономия топлива.

[0076] Кроме того, целевая степень сжатия представляет собой степень механического сжатия, которая может понижать степень механического сжатия до степени, допускающей подавление детонации, даже если механизм 101 с переменной степенью сжатия работает после запроса на повторное ускорение. Посредством конфигурирования так, как описано выше, может надлежащим образом определяться целевая степень сжатия, которая позволяет подавлять возникновение детонации при запросе на повторное ускорение.

[0077] Кроме того, контроллер 50 определяет то, что чем выше энергия выхлопных газов двигателя 100, тем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания. Энергия выхлопных газов двигателя 100 и скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством турбонагнетателя 7 имеют корреляцию. Таким образом, посредством конфигурирования так, как описано выше, целевая степень сжатия, при которой детонация не может легко возникать, может надлежащим образом определяться на основе энергии выхлопных газов двигателя 100.

[0078] Кроме того, контроллер 50 определяет то, что чем выше частота вращения турбонагнетателя 7, тем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания. Частота вращения турбонагнетателя 7 и скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством турбонагнетателя 7 имеют корреляцию. Таким образом, посредством конфигурирования так, как описано выше, целевая степень сжатия, при которой детонация не может легко возникать, может надлежащим образом определяться на основе частоты вращения турбонагнетателя 7.

[0079] Кроме того, контроллер 50 управляет механизмом 101 с переменной степенью сжатия таким образом, что когда частота вращения T/C опускается ниже порогового значения частоты вращения T/C, повышение степени механического сжатия начинается. Посредством конфигурирования так, как описано выше, экономия топлива после замедления может повышаться посредством увеличения степени механического сжатия. Кроме того, время увеличения степени механического сжатия задерживается до тех пор, пока частота вращения T/C не опустится ниже порогового значения частоты вращения T/C. Таким образом, даже если запрос на ускорение/замедление изменяется с запроса на замедление на запрос на ускорение, и частота вращения турбонагнетателя 7 повышается, степень механического сжатия может понижаться до степени механического сжатия, при которой детонация не может легко возникать. В это время, поскольку пороговое значение частоты вращения T/C определяется с учетом скорости понижения степени механического сжатия и скорости возрастания частоты вращения турбонагнетателя 7, возникновение детонации может подавляться более надежно.

[0080] Кроме того, чем выше частота вращения двигателя 100, тем ниже задается пороговое значение частоты вращения T/C. Простота повышения частоты вращения T/C отличается в зависимости от частоты вращения двигателя 100. Таким образом, посредством изменения порогового значения частоты вращения T/C в соответствии с частотой вращения двигателя 100 с переменной степенью сжатия, может надлежащим образом определяться время регулирования порогового значения частоты вращения T/C поддержания степени механического сжатия равной низкой степени механического сжатия.

[0081] Кроме того, предпочтительно, чтобы предоставлялся клапан 19 регулирования давления наддува для обеспечения возможности выходить выхлопному газу между двигателем 100 с переменной степенью сжатия и турбонагнетателем 7, и клапан 19 регулирования давления наддува закрыт даже после того, как частота вращения турбонагнетателя 7 опускается ниже предварительно определенной скорости. Посредством конфигурирования так, как описано выше, давление нагнетания поддерживается, и частота вращения турбонагнетателя 7 может быстро повышаться при повторное ускорении. Кроме того, даже если частота вращения турбонагнетателя 7 может быстро повышаться, как описано выше, поскольку степень механического сжатия поддерживается низкой, может подавляться возникновение детонации.

[0082] Кроме того, система 1 двигателя включает в себя датчик 32 определения частоты вращения T/C для определения частоты вращения турбонагнетателя 7. Посредством конфигурирования так, как описано выше, поскольку может непосредственно измеряться частота вращения турбонагнетателя 7, механизм 101 с переменной степенью сжатия может управляться на основе точной частоты вращения турбонагнетателя 7.

[0083] Кроме того, контроллер 50 получает состояние нагрузки работы двигателя 100, и если работа двигателя 100 изменяется с низкой нагрузки до высокой нагрузки, контроллер 50 изменяет степень сжатия от высокой степени сжатия до низкой степени сжатия. Кроме того, если работа двигателя 100 изменяется с высокой нагрузки до низкой нагрузки, после того, как интенсивность энергии выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше, степень сжатия возвращается с низкой степени сжатия до высокой степени сжатия. Посредством конфигурирования так, как описано выше, возникновение детонации может подавляться при запросе на повторное ускорение, и в силу этого запаздывание распределения зажигания также может подавляться. Кроме того, может повышаться отклик крутящего момента и применяемая экономия топлива.

[0084] Кроме того, когда получается частота вращения T/C, и если частота вращения T/C падает до предварительно определенного значения или меньше, можно определять то, что интенсивность энергии выхлопных газов становится предварительно определенным значением или меньше. В это время, частота вращения T/C может определяться или может оцениваться. Кроме того, когда получается температура выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне турбонагнетателя 7, и если температура выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше, можно определять то, что интенсивность энергии выхлопных газов становится предварительно определенным значением или меньше. В это время, температура выхлопных газов может определяться или может оцениваться. Кроме того, когда получается давление выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне турбонагнетателя 7, и если давление выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше, можно определять то, что интенсивность энергии выхлопных газов становится предварительно определенным значением или меньше. В это время, давление выхлопных газов может определяться или может оцениваться.

[0085] Второй вариант осуществления

Фиг. 12 является конфигурационным видом системы двигателя во втором варианте осуществления. В вышеуказанном первом варианте осуществления, частота вращения турбонагнетателя 7 измеряется посредством использования датчика частоты вращения T/C, но во втором варианте осуществления, температура выхлопных газов измеряется, и частота вращения T/C оценивается из этой температуры выхлопных газов.

[0086] Таким образом, в системе 1 двигателя, проиллюстрированной на фиг. 12, вместо датчика частоты вращения T/C, датчик 35 температуры выхлопных газов предоставляется в выпускном канале 52. Датчик 35 температуры выхлопных газов соединяется с контроллером 50. Кроме того, контроллер 50 может получать температуру выхлопных газов.

[0087] Фиг. 13 является пояснительным видом частоты вращения T/C относительно температуры выхлопных газов. На графике на фиг. 13, поперечная ось указывает температуру выхлопных газов, и вертикальная ось указывает частоту вращения T/C. Как проиллюстрировано на фиг. 13, чем выше повышается температура выхлопных газов, тем выше также становится частота вращения T/C.

[0088] Контроллер 50 сохраняет карту частоты вращения T/C относительно температуры выхлопных газов, как проиллюстрировано на фиг. 13. Кроме того, он оценивает частоту вращения T/C на основе полученной температуры выхлопных газов. Контроллер 50 выполняет управление в вышеуказанном первом варианте осуществления на основе оцененной частоты вращения T/C.

[0089] Посредством конфигурирования так, как описано выше, даже если частота вращения T/C не может непосредственно измеряться, частота вращения T/C может получаться на основе температуры выхлопных газов, и управление может выполняться.

[0090] Третий вариант осуществления

Фиг. 14 является конфигурационным видом системы двигателя в третьем варианте осуществления. В третьем варианте осуществления, давление выхлопных газов измеряется, и частота вращения T/C оценивается из этого давления выхлопных газов. Таким образом, в системе 1 двигателя, проиллюстрированной на фиг. 14, вместо датчика частоты вращения T/C, датчик 36 давления предоставляется в выпускном канале 52. Датчик 36 давления соединяется с контроллером 50. Как результат, контроллер 50 может получать давление выхлопных газов.

[0091] Фиг. 15 является пояснительным видом частоты вращения T/C относительно давления выхлопных газов. На графике на фиг. 15, поперечная ось указывает давление выхлопных газов, и вертикальная ось указывает частоту вращения T/C. Как проиллюстрировано на фиг. 15, когда давление выхлопных газов становится высоким, частота вращения T/C зачастую является высокой.

[0092] Контроллер 50 сохраняет карту частоты вращения T/C относительно давления выхлопных газов, как проиллюстрировано на фиг. 15. Затем он оценивает частоту вращения T/C на основе полученного давления выхлопных газов. Контроллер 50 может выполнять управление посредством получения оцененной частоты вращения T/C.

[0093] Посредством конфигурирования так, как описано выше, даже если частота вращения T/C не может непосредственно измеряться, частота вращения T/C может получаться на основе давления выхлопных газов, и управление может выполняться.

[0094] Описываются варианты осуществления настоящего изобретения, но вышеуказанные варианты осуществления иллюстрируют только часть примеров вариантов применения настоящего изобретения и не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения конкретной конфигурацией вышеуказанных вариантов осуществления. Например, турбонагнетатель 7 может представлять собой нагнетатель.

[0095] Каждый из вышеуказанных вариантов осуществления описывается в качестве соответствующих независимых вариантов осуществления, но они могут комбинироваться надлежащим образом.

Изобретение относится к устройству управления двигателем и способу управления двигателем. Двигатель включает в себя механизм с переменной степенью сжатия, выполненный с возможностью изменять степень сжатия двигателя, и нагнетатель, выполненный с возможностью подавать сжатый воздух в двигатель. Устройство управления двигателем, которое управляет двигателем, управляет механизмом с переменной степенью сжатия посредством задания целевой степени сжатия таким образом, что чем выше скорость отклика при повышении давления нагнетания посредством нагнетателя, тем ниже целевая степень сжатия. Техническим результатом является подавление детонации в двигателе с переменной степенью сжатия. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Устройство управления двигателем, включающим в себя:

- механизм с переменной степенью сжатия, выполненный с возможностью изменять степень сжатия двигателя; и

- нагнетатель, выполненный с возможностью нагнетать всасываемый воздух посредством использования энергии выхлопных газов двигателя, содержащий:

- секцию получения состояния нагрузки, выполненную с возможностью получать состояние нагрузки двигателя; и

- секцию управления степенью сжатия, выполненную с возможностью управлять механизмом с переменной степенью сжатия в соответствии с состоянием нагрузки двигателя, при этом

секция управления степенью сжатия:

- задает степень сжатия выше, чем в случае высокой нагрузки, когда работа двигателя выполняется при низкой нагрузке; и

- если работа двигателя изменяется с высокой нагрузки до низкой нагрузки, задерживает изменение степени сжатия в то время, когда частота вращения нагнетателя выше предварительно определенного значения, по сравнению со случаем отсутствия изменения с высокой нагрузки до низкой нагрузки.

2. Устройство управления двигателем по п. 1, в котором:

секция управления степенью сжатия обеспечивает возможность изменения с низкой степени сжатия до высокой степени сжатия, когда частота вращения нагнетателя падает до предварительно определенного значения или меньше.

3. Устройство управления двигателем по п. 1 или 2, в котором:

секция управления степенью сжатия управляет механизмом с переменной степенью сжатия таким образом, что степень сжатия, заданная в соответствии с частотой вращения нагнетателя, достигается, когда частота вращения нагнетателя падает до предварительно определенного значения или меньше.

4. Устройство управления двигателем по п. 1 или 2, в котором:

чем выше частота вращения двигателя, тем ниже предварительно определенная частота.

5. Устройство управления двигателем по п. 1 или 2, в котором:

предоставляется клапан регулирования давления наддува, выполненный с возможностью обеспечивать возможность выходить выхлопному газу между двигателем и нагнетателем; и

клапан регулирования давления наддува закрыт даже после того, как частота вращения нагнетателя понижается ниже предварительно определенной частоты.

6. Устройство управления двигателем по п. 1 или 2, в котором:

предоставляется датчик определения частоты вращения, выполненный с возможностью определять частоту вращения нагнетателя.

7. Устройство управления двигателем по п. 1 или 2, в котором:

на основе температуры выхлопных газов в выпускном канале на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя или давления в выпускном канале на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя оценивается частота вращения нагнетателя.

8. Способ управления двигателем, включающим в себя:

- механизм с переменной степенью сжатия, выполненный с возможностью изменять степень сжатия двигателя; и

- нагнетатель, выполненный с возможностью нагнетать всасываемый воздух посредством использования энергии выхлопных газов двигателя, при этом:

получают состояние нагрузки работы двигателя;

когда работа двигателя изменяется с низкой нагрузки до высокой нагрузки, степень сжатия изменяют с высокой степени сжатия до низкой степени сжатия; и

когда работа двигателя изменяется с высокой нагрузки до низкой нагрузки, степень сжатия возвращают с низкой степени сжатия до высокой степени сжатия после того, как интенсивность энергии выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше.

9. Способ управления двигателем по п. 8, в котором:

получают частоту вращения нагнетателя; и

когда частота вращения нагнетателя падает до предварительно определенного значения или меньше, определяется то, что интенсивность энергии выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше.

10. Способ управления двигателем по п. 8, в котором:

получают температуру выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя; и

когда температура выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя падает до предварительно определенного значения или меньше, определяется то, что интенсивность энергии выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше.

11. Способ управления двигателем по п. 8, в котором:

получают давление выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя; и

когда давление выхлопных газов на расположенной выше по потоку стороне нагнетателя падает до предварительно определенного значения или меньше, определяется то, что интенсивность энергии выхлопных газов падает до предварительно определенного значения или меньше.