Результат интеллектуальной деятельности: КОНТРОЛЛЕР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к контроллеру двигателя внутреннего сгорания с наддувом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Свеча зажигания является устройством, которое электрически формирует искру в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием и зажигает смешанный газ. Когда высокое напряжение прикладывается между центральным электродом свечи зажигания и заземляющим электродом, возникает явление разряда, в котором изоляция между электродами пробивается, протекает ток и формируется электрическая искра. Уровень напряжения, необходимый для формирования искры между электродами свечи зажигания (далее в данном документе называемый требуемым напряжением зажигания), имеет тенденцию увеличиваться, когда соотношение воздух-топливо становится бедным. Следовательно, во время выполнения прекращения подачи топлива требуемое напряжение зажигания становится высоким.

[0003] Патентный документ 1 раскрывает, что во время прекращения подачи топлива требуемое напряжение зажигания становится высоким, и, таким образом, в цепи зажигания имеется тенденция возникновения утечки. Дополнительно, для этой проблемы раскрывается контроллер, который корректирует момент зажигания в сторону угла опережения зажигания в условиях прекращения подачи топлива и, таким образом, поддерживает требуемое напряжение зажигания на низком уровне. Дополнительно раскрывается, что эта корректировка момента зажигания в сторону угла опережения выполняется, когда условие прекращения подачи топлива продолжается множество раз.

Настоящие изобретатели признают документы, описанные ниже, включающими в себя документ, описанный выше, как документы, ассоциированные с настоящим изобретением.

Патентные документы из документов предшествующего уровня техники

[0004] Патентный документ 1: Публикация японской патентной заявки № 62-170754 (JP 62-170 754 A)

Патентный документ 2: Публикация японской патентной заявки № 06-147073 (JP 06-147073 A)

Патентный документ 3: Публикация японской патентной заявки № 02-055876 (JP 02-055876 A)

Патентный документ 4: Публикация японской патентной заявки № 61-192836 (JP 61-192836 A)

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЗАДАЧИ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ РЕШЕНЫ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0005] Теперь, в двигателе внутреннего сгорания с наддувом, в области работы с наддувом (например, области высокой нагрузки при низкой скорости вращения), имеет тенденцию возникать аномальное сгорание (явление, в котором сгорание начинается раньше момента зажигания и создает избыточное внутреннее давление цилиндра), такое как неожиданное преждевременное зажигание или т.п. Для того чтобы предотвращать постоянное возникновение аномального сгорания в области работы с наддувом, рассматривается выполнение прекращения подачи топлива. Как описано выше, когда выполняется прекращение подачи топлива, требуемое напряжение зажигания становится более высоким. Следовательно, необходимо принимать меры для недопущения превышения требуемого напряжения зажигания выше выдерживаемого напряжения всей системы зажигания (свечи зажигания, трубки свечи, соответствующие соединительные части и т.д.). В качестве одной из контрмер также рассматривается опережение момента зажигания аналогично контроллеру из патентного документа 1.

[0006] Дополнительно, в двигателе внутреннего сгорания с наддувом, в области работы с наддувом, нагрузка на основе объема воздуха, заполняющего цилиндр, выше, чем нагрузка двигателя без наддува NA (естественное всасывание). Следовательно, давление компрессии становится выше по сравнению с NA-двигателем, а, в свою очередь, требуемое напряжение зажигания также становится выше. В результате, требуется более высокая энергия зажигания. Следовательно, с точки зрения улучшения расхода топлива желательно дополнительное улучшение.

[0007] Настоящее изобретение было выполнено, чтобы решать задачи, описанные выше, и имеет целью предоставление контроллера двигателя внутреннего сгорания с наддувом, который может предотвращать чрезмерный рост требуемого напряжения зажигания и улучшать расход топлива, когда выполняется прекращение подачи топлива, чтобы пресекать постоянное возникновение аномального сгорания в области работы с наддувом.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

[0008] Во-первых, изобретение, для достижения цели, описанной выше, представляет собой контроллер двигателя внутреннего сгорания с наддувом, который включает в себя, для каждого из цилиндров, средство подачи топлива для подачи топлива в цилиндр и свечу зажигания, контроллер характеризуется тем, что включает в себя:

средство установки момента зажигания для установки базового момента зажигания для формирования искры посредством свечи зажигания в зависимости от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания;

средство обнаружения цилиндра, формирующего аномальное сгорание, для обнаружения, для каждого цикла, цилиндра, формирующего аномальное сгорание, в котором происходит аномальное сгорание в области работы с наддувом;

средство выполнения прекращения подачи топлива для выполнения прекращения подачи топлива, чтобы прекращать подачу топлива с помощью средства подачи топлива для цилиндра, формирующего аномальное сгорание; и

средство управления зажиганием во время выполнения прекращения подачи топлива для изменения момента зажигания так, что ширина угла поворота коленчатого вала между верхней мертвой точкой такта сжатия и базовым моментом зажигания увеличивается для нескольких циклов после начала прекращения подачи топлива и, дополнительно после прохождения нескольких циклов, выполнения прекращения зажигания, что запрещает формирование искры посредством свечи зажигания для цилиндра, формирующего аномальное сгорание.

[0009] Дополнительно, второе изобретение, устройство характеризуется тем, что включает в себя:

средство задания объема подачи топлива для задания базового объема подачи топлива средства подачи топлива в зависимости от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания; и

средство корректировки и увеличения объема подачи топлива для корректировки и увеличения базового объема подачи топлива в течение предварительно определенных циклов для цилиндра, формирующего аномальное сгорание, при этом

средство выполнения прекращения подачи топлива выполняет прекращение подачи топлива, когда аномальное сгорание все еще формируется в цилиндре, формирующем аномальное сгорание, после прохождения предварительно определенных циклов.

[0010] Дополнительно, третье изобретение характеризуется тем, что в первом и втором изобретениях средство подачи топлива включает в себя форсунку цилиндра, которая непосредственно выпрыскивает топливо в цилиндр, и форсунку распределительного впрыска, которая впрыскивает топливо во впускное отверстие; и

средство выполнения прекращения подачи топлива выполняет прекращение подачи топлива предварительно определенного цилиндра с цикла после следующего цикла, увеличивая и корректируя объем впрыска топлива форсунки цилиндра для следующего цикла, когда, после того как форсунка распределительного впрыска начинает впрыск топлива для следующего цикла, средство обнаружения цилиндра, формирующего аномальное сгорание, обнаруживает, что предварительно определенный цилиндр является цилиндром, формирующим аномальное сгорание, в текущем цикле.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Согласно первому изобретению, в течение нескольких циклов после начала прекращения подачи топлива момент зажигания изменяется так, что ширина угла поворота коленчатого вала между верхней мертвой точкой такта сжатия и базовым моментом зажигания увеличивается. Следовательно, в состоянии, когда давление в цилиндре является низким, зажигание может выполняться. Поскольку давление в цилиндре является низким, может предотвращаться чрезмерный рост требуемого напряжения зажигания. В частности, это является эффективным для двигателя с наддувом, поскольку давление в его цилиндре выше, чем у NA-двигателя. Дополнительно, неиспользованное топливо, оставшееся в цилиндре, может устойчиво сжигаться посредством зажигания. Дополнительно, согласно первому изобретению, после прохождения нескольких циклов, раскрытых выше, дополнительно, выполняется прекращение зажигания, которое запрещает формирование искры от свечи зажигания. Следовательно, может достигаться улучшение в расходе топлива вследствие уменьшения потребляемой мощности. В частности, поскольку двигатель с наддувом имеет высокую энергию искры зажигания по сравнению с NA-двигателем, прекращение зажигания является эффективным для улучшения в расходе топлива. Таким образом, согласно настоящему изобретению, когда прекращение подачи топлива выполняется, чтобы пресекать постоянное формирование аномального сгорания в области работы с наддувом, чрезмерный рост требуемого напряжения зажигания может пресекаться, и может быть достигнуто улучшение в расходе топлива.

[0012] Согласно второму изобретению, относительно цилиндра, формирующего аномальное сгорание, базовый объем подаваемого топлива увеличивается и корректируется в течение предварительно определенных циклов. Дополнительно, после прохождения предварительно определенных циклов, описанных выше, когда аномальное сгорание все еще возникает в цилиндре, формирующем аномальное сгорание, описанном выше, выполняется прекращение подачи топлива. Следовательно, когда предотвращается возникновение аномального сгорания, вследствие обогащения A/F (воздушно-топливной смеси), нет необходимости выполнять прекращение подачи топлива. Следовательно, может предотвращаться возникновение аномального сгорания без риска высоковольтной утечки.

[0013] Согласно третьему изобретению, относительно предварительно определенного цилиндра, когда, после того как форсунка распределительного впрыска начинает впрыск топлива для следующего цикла, предварительно определенный цилиндр, описанный выше, обнаруживается как цилиндр, формирующий аномальное сгорание, в текущем цикле, объем впрыска топлива форсунки цилиндра для следующего цикла, описанного выше, увеличивается и корректируется. Следовательно, даже когда прекращение подачи топлива не может выполняться мгновенно, вследствие обогащения A/F, может предотвращаться возникновение аномального сгорания. Дополнительно, согласно третьему изобретению, возникновение аномального сгорания может более надежно предотвращаться посредством выполнения прекращения подачи топлива для цикла после следующего цикла, описанного выше.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Фиг. 1 является концептуальной схемой, которая выражает структуру системы первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является временной диаграммой, которая показывает пример отличительного управления в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является схемой, которая показывает изменение давления наддува, когда выполняется прекращение подачи топлива.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций процедуры управления, которую ECU 50 выполняет в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 является концептуальной схемой, которая выражает структуру системы второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является временной диаграммой, которая показывает пример отличительного управления во втором варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций процедуры управления, которую ECU 50 выполняет во втором варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является схемой, которая показывает пример, в котором цилиндр, формирующий аномальное сгорание, обнаруживается на основе 50% точки MFB (сжигаемая массовая доля).

Фиг. 9 является схемой, которая показывает пример, в котором цилиндр, формирующий аномальное сгорание, обнаруживается на основе 50% точки MFB (сжигаемая массовая доля).

Фиг. 10 является схемой, которая показывает пример, в котором цилиндр, формирующий аномальное сгорание, обнаруживается на основе пикового напряжения в цилиндре.

ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Далее в данном документе, варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны в деталях со ссылками на чертежи. Одинаковым элементам, общим на соответствующих чертежах, придаются одинаковые номера ссылок, и дублирующие описания опускаются.

[0016] ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ПЕРВОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]

Фиг. 1 является концептуальной схемой, которая выражает структуру системы первого варианта осуществления настоящего изобретения. Система, показанная на фиг. 1, включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания (далее в данном документе просто называемый также двигателем), в котором рабочий объем цилиндра сокращен благодаря наддуву. Двигатель 10 внутреннего сгорания устанавливается в транспортном средстве или т.п. и используется в качестве источника его мощности. Хотя двигатель 10 внутреннего сгорания, показанный на фиг. 1, является двигателем рядного четырехцилиндрового типа, в настоящем изобретении, число цилиндров и размещение цилиндров не ограничивается этим. С целью удобства, в последующем описании цилиндры с первого по четвертый представляются как #1-#4, соответственно.

[0017] Каждый из цилиндров двигателя 10 внутреннего сгорания включает в себя форсунку 12 цилиндра, которая непосредственно впрыскивает топливо (например, бензин, этиловый спирт) в цилиндр (камеру сгорания), свечу 13 зажигания, которая зажигает газовую смесь, и датчик 14 давления в цилиндре, который выводит сигнал в соответствии с давлением в цилиндре.

[0018] С каждым из цилиндров двигателя 10 внутреннего сгорания соединяются впускной канал 16 и выпускной канал 18. На расположенном ниже по потоку конце впускного канала 16 размещается впускной клапан 20 для открытия/закрытия между внутренним пространством цилиндра (камерой сгорания) и впускным каналом 16. На расположенном выше по потоку конце выпускного канала 18 размещается выпускной клапан 22 для открытия/закрытия между внутренним пространством цилиндра (камеры сгорания) и выпускным каналом 18. Поблизости от части слияния выпускных каналов 18 размещается датчик 23 соотношения воздух-топливо для вывода сигнала в соответствии с соотношением воздух-топливо выхлопа.

[0019] Отработавший газ, выпускаемый из каждого из цилиндров двигателя 10 внутреннего сгорания, протекает в выпускном канале 18. Двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя турбонагнетатель 24, который осуществляет наддув с помощью энергии отработавшего газа. Турбонагнетатель 24 включает в себя турбину 24a, которая вращается с помощью энергии отработавшего газа, и компрессор 24b, который вращается, будучи приводимым в действие турбиной 24a. Турбина 24a размещается в выпускном канале 18 ниже по потоку от датчика 23 соотношения воздух-топливо. Компрессор 24b размещается в середине впускного канала 16.

[0020] В выпускном канале 18 ниже по потоку от турбины 24a размещается каталитический нейтрализатор 26 для очистки вредных компонентов в отработавшем газе. В качестве каталитического нейтрализатора 26 используется, например, тройной катализатор.

[0021] Поблизости от входного отверстия впускного канала размещается воздушный фильтр 28. Дополнительно, поблизости и ниже по потоку от воздушного фильтра 28 размещается расходомер 30 воздуха, который выводит сигнал в соответствии с расходом воздуха, всасываемого во впускной канал 16. Ниже по потоку от расходомера 30 воздуха размещается компрессор 24b. Ниже по потоку от компрессора 24b размещается датчик 31 давления наддува, который выводит сигнал в соответствии с давлением наддува. Ниже по потоку от датчика 31 давления наддува размещается промежуточный охладитель 32. Ниже по потоку от промежуточного охладителя 32 размещается дроссельная заслонка 34 с электронным типом управления. Ниже по потоку от дроссельной заслонки 34 размещается впускное отверстие 36 каждого из цилиндров.

[0022] Свежий воздух, всасываемый через воздушный фильтр 28, сжимается компрессором 24b турбонагнетателя 24 и после этого охлаждается промежуточным охладителем 32. Охлажденный свежий воздух проходит через дроссельную заслонку 34, распределяется в каждый из цилиндров и протекает в них.

[0023] Система настоящего варианта осуществления дополнительно включает в себя электронный блок управления (ECU) 50. ECU 50 сформирован из процессора, который включает в себя схему памяти, содержащую ROM, RAM и т.п., например. На входной стороне ECU 50 подключены отличные от датчика 14 давления в цилиндре, датчика 23 соотношения воздух-топливо, расходомера 30 воздуха и датчика 31 давления наддува, которые были описаны выше, различные датчики для обнаружения рабочего состояния двигателя 10 внутреннего сгорания, такие как датчик 52 угла поворота коленчатого вала для обнаружения угла поворота коленчатого вала и скорости изменения угла поворота коленчатого вала, датчик 54 детонации для обнаружения силы детонации, датчик 56 температуры охлаждающей жидкости для обнаружения температуры охлаждающей жидкости, которая охлаждает двигатель 10 внутреннего сгорания, и т.п. На выходной стороне ECU 50 подключены различные актуаторы для управления рабочим состоянием двигателя 10 внутреннего сгорания, такие как форсунка 12 цилиндра, свеча 13 зажигания, дроссельная заслонка 34 и т.п., которые были описаны выше.

[0024] ECU 50 имеет функцию запоминания различных данных, которые изменяются в зависимости от угла поворота коленчатого вала, как временных рядов данных вместе с соответствующим углом поворота коленчатого вала. Эти временные ряды данных включают в себя различные выходные данные датчиков, различные показатели, параметры и т.п., которые вычисляются на основе соответствующих выходных данных.

[0025] ECU 50 приводит в действие различные актуаторы в соответствии с предварительно определенной процедурой на основе различных выходных данных датчиков и управляет рабочим состоянием двигателя 10 внутреннего сгорания. Например, угол поворота коленчатого вала и скорость вращения двигателя вычисляются на основе выходных данных датчика 52 угла поворота коленчатого вала, а объем всасываемого воздуха вычисляется на основе выходных данных расходомера 30 воздуха. Дополнительно, нагрузка двигателя (коэффициент нагрузки) вычисляется на основе объема всасываемого воздуха, скорости вращения двигателя и т.п. Объем впрыска топлива вычисляется на основе объема всасываемого воздуха, нагрузки и т.п. В качестве базового значения объема впрыска топлива устанавливается базовый объем впрыска топлива (базовый объем подачи топлива), который задает, например, соотношение воздух-топливо на выпуске равным теоретическому соотношению воздух-топливо (стехиометрическое соотношение) (функция задания объема подачи топлива). Момент зажигания топлива и момент зажигания для электрического соединения со свечой 13 зажигания определяются на основе угла поворота коленчатого вала. В качестве базового значения момента зажигания задается базовый момент зажигания, соответствующий рабочей области, которая определяется скоростью вращения двигателя и нагрузкой (функция задания базового момента зажигания). Затем, когда эти моменты наступают, форсунка 12 цилиндра и свеча 13 зажигания возбуждаются. Таким образом, воздушная смесь может сжигаться в цилиндре, и двигатель 10 внутреннего сгорания может приводиться в действие таким образом.

[0026] [ОТЛИЧИТЕЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В ПЕРВОМ ВАРИАНТЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]

В двигателе с наддувом, аналогичном системе настоящего варианта осуществления, в области работы с наддувом (например, области высокой нагрузки при низкой скорости вращения) имеет тенденцию возникать аномальное сгорание, такое как неожиданное преждевременное зажигание или т.п. В качестве фактора возникновения аномального сгорания могут быть упомянуты масляный туман и отложения, откладываемые в камере сгорания и на поршне. Постоянное формирование аномального сгорания становится фактором, который увеличивает вибрацию или шум и механическое напряжение двигателя.

[0027] Для того чтобы предотвращать постоянное возникновение аномального сгорания, рассматриваются меры для обогащения соотношения воздух-топливо (в дальнейшем называемого просто как A/F в некоторых случаях) за счет увеличения объема топлива. Вследствие увеличения в объеме топлива температура в конце такта сжатия снижается за счет скрытой теплоты испарения топлива. Дополнительно, также рассматривается выполнение прекращения подачи топлива (в дальнейшем просто называемое F/C). Когда выполняется прекращение подачи топлива, температура в цилиндре снижается за счет прекращения самого сгорания. Дополнительно, выполняя эти управления в течение предварительно определенных циклов или предварительно определенного периода, отложения, отслаиваемые или перемещаемые за счет ударной волны преждевременного зажигания, выпускаются.

[0028] В системе настоящего варианта осуществления, когда постоянное формирование аномального сгорания не может быть прекращено даже посредством установления обогащенного состояния A/F, выполняется прекращение подачи топлива. Когда выполняется прекращение подачи топлива, топливо не впрыскивается. Следовательно, топливо в цилиндре формируется только из влажной части топлива в цилиндре и влажной части топлива во впускном отверстии. В результате, формируется состояние обедненного A/F. В состоянии обедненного A/F, поскольку концентрация топлива разреженная, требуемое напряжение зажигания системы зажигания растет. Следовательно, требуемое напряжение зажигания может превышать выдерживаемое напряжение всей системы зажигания (свечи 13 зажигания, трубки свечи, соответствующих соединительных частей и т.п.). С учетом расхода, расширения искрового зазора между центральным электродом и заземляющим электродом свечи 13 зажигания и флуктуации продуктов сгорания, выдерживаемое напряжение всей системы зажигания превышается с высокой вероятностью. В частности, ситуация становится тяжелой во время вращения с низкой скоростью, когда давление наддува является высоким, а температура в цилиндре является низкой.

[0029] Когда выдерживаемое напряжение превышается, возникает высоковольтная утечка в части системы зажигания (создается точечное отверстие). Следовательно, недостаток заключается в том, что при возврате из состояния прекращения подачи топлива в нормальное состояние могут возникать пропуски зажигания. Дополнительно, недостаток заключается в том, что вследствие пропуска зажигания неиспользуемое топливо и поток воздуха попадают в каталитический нейтрализатор 26, каталитический нейтрализатор плавится при высокой температуре вследствие окислительной реакции.

[0030] Дополнительно, в целом, затруднительно выполнять зажигание в двигателе с наддувом, и он не является хорошим в отношении горючести. Затруднение зажигания в двигателе с наддувом обусловлено тем, что давление сжатия выше, чем у NA-двигателя, и при этом требуемое напряжение зажигания выше, чем у NA-двигателя. Хотя с точки зрения горючести желателен долговременный выпуск. Однако многократность энергии зажигания необходима по сравнению с NA-двигателем. Следовательно, желательно улучшение в потреблении топлива вследствие уменьшения в потребляемой мощности. С таких предпосылок, в настоящей системе преследуется цель улучшения в расходе топлива благодаря уменьшению в потребляемой мощности вследствие прекращения зажигания. В двигателе с наддувом, аналогичном настоящей системе, преимущество вследствие улучшения расхода топлива за счет прекращения зажигания больше, чем в NA-двигателе.

[0031] Здесь, контроллер двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем настоящего варианта осуществления выполняет прекращение подачи топлива для цилиндра, формирующего аномальное сгорание, в котором аномальное сгорание происходит в области работы с наддувом. Здесь, в течение нескольких циклов после начала прекращения подачи топлива, момент зажигания изменяется так, что ширина угла поворота коленчатого вала между верхней мертвой точкой такта сжатия и базовым моментом зажигания расширяется. Дополнительно, после прохождения нескольких циклов, описанных выше, прекращение зажигания выполняется во время продолжающегося прекращения подачи топлива.

[0032] Желательно, перед прекращением подачи топлива, чтобы базовый объем подачи топлива, описанный выше, для цилиндра, формирующего аномальное сгорание, описанного выше, увеличивался и корректировался в течение предварительно определенных циклов. Когда даже после прохождения предварительно определенных циклов, описанных выше, аномальное сгорание все еще происходит, выполняется прекращение подачи топлива. Когда аномальное сгорание может предотвращаться посредством обогащения A/F, нет необходимости выполнения прекращения подачи топлива. Следовательно, без опасения высоковольтной утечки, аномальное сгорание может быть пресечено.

[0033] Более предпочтительно, управление для изменения момента зажигания, описанное выше, задается таким образом, что момент зажигания запаздывает. Поскольку в предыдущем цикле, в котором выполнено прекращение подачи топлива, поскольку базовый объем подачи топлива увеличивается и корректируется, объем влажного топлива, такой как влажная часть топлива в цилиндре и влажная часть топлива во впускном отверстии, вследствие обратной вспышки является большим. Для того чтобы пресекать возникновение зажигания на стороне опережения, когда большой объем влажной части топлива поступает в цилиндр, ширина угла поворота коленчатого вала расширяется в сторону угла запаздывания. Посредством большого запаздывания момента зажигания большой объем остающегося топлива сжигается, и тем самым уменьшается объем неиспользованного газа.

[0034] Основной принцип отличительного управления в системе настоящего варианта осуществления будет описан более конкретно. Фиг. 2 является временной диаграммой, которая показывает пример отличительного управления в системе настоящего варианта осуществления. В примере, показанном на фиг. 2, сначала, в цикле 1, ECU 50 обнаруживает цилиндр, формирующий аномальное сгорание, в котором аномальное сгорание происходит поблизости от верхней мертвой точки (TDC) такта сжатия. Далее, в цикле 2, ECU 50 выполняет прекращение подачи топлива для цилиндра, формирующего аномальное сгорание, и в то же время изменяет момент зажигания, как описано выше. После этого, в цикле 3, ECU 50 выполняет прекращение зажигания, в то же время продолжая прекращение подачи топлива. В течение циклов 4-6 прекращение подачи топлива и прекращение зажигания продолжаются. В цикле 8, удовлетворяется условие возобновления подачи топлива, и посредством восстановления нормального состояния после прекращения подачи топлива выполняется нормальное сгорание.

[0035] Фиг. 3 является схемой, которая показывает изменение давления наддува, когда выполняется прекращение подачи топлива. Как показано на фиг. 3, когда рабочая область находится в области наддува, даже если прекращение подачи топлива выполняется в момент t1 времени, до момента t2 времени, состояние, когда давление наддува выше порогового значения, продолжается. Пороговое значение соответствует выдерживаемому напряжению системы зажигания. Состояние, в котором давление наддува выше порогового значения, может продолжаться в течение нескольких циклов. Поскольку требуемое напряжение зажигания является высоким в течение этих нескольких циклов, в системе настоящего варианта осуществления, момент зажигания изменяется, как описано выше. Таким образом, может пресекаться возникновение высоковольтной утечки.

[0036] Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций процедуры управления, которую ECU 50 выполняет, чтобы реализовывать работу, описанную выше. В процедуре, показанной на фиг. 4, сначала, ECU 50 определяет, возникло ли аномальное сгорание для каждого из цилиндров (этап S100). Например, ECU 50 определяет, произошло ли аномальное сгорание, такое как преждевременное зажигание или т.п., на основе соотношения между углом поворота коленчатого вала, при котором датчик 14 давления в цилиндре или датчик 54 детонации вывел пиковое значение, и моментом зажигания. Когда пиковое значение было выведено при угле поворота коленчатого вала, который опережает по фазе на предварительно определенное значение или больше угол во время нормального сжигания, определяется, что произошло аномальное сгорание. Дополнительно, когда 50% точка MFB (сожженная массовая доля) находится раньше на предварительно определенное значение или более, чем точка во время нормального сгорания, может также быть определено, что произошло аномальное сгорание. Когда аномальное сгорание не происходит, выполняется обычное управление (этап S190), обработка настоящей процедуры завершается.

[0037] Когда было определено, что аномальное сгорание произошло, на этапе S100, ECU 50 выполняет первое управление предотвращения постоянного формирования для подавления постоянного формирования аномального сгорания (этап S110). В первом управлении для предотвращения постоянного формирования базовый объем впрыска топлива, который подается в цилиндр, формирующий аномальное сгорание, увеличивается и корректируется. Состояние обогащенного A/F может быть достигнуто посредством увеличения и корректировки. Например, соотношение воздух-топливо изменяется с 14,6 (стехиометрического) до 12. Когда было определено, что аномальное сгорание произошло во множестве цилиндров в течение одного цикла, базовый объем впрыска топлива увеличивается и корректируется во всех цилиндрах.

[0038] ECU 50 определяет, прошли ли предварительно определенные циклы или предварительно определенное время после того, как было выполнено первое управление для предотвращения постоянного формирования (этап S120). Когда предварительно определенные циклы или предварительно определенное время не прошли, обработка этапа S110 возобновляется.

[0039] С другой стороны, когда предварительно определенные циклы или предварительно определенное время прошли, ECU 50 определяет, продолжается ли аномальное сгорание в цилиндре, формирующем аномальное сгорание, который был обнаружен на этапе S100, т.е. происходит ли постоянно аномальное сгорание (этап S130). Когда аномальное сгорание не формируется, выполняется обычное управление (этап S190), обработка настоящей процедуры завершается.

[0040] Когда определяется, что аномальное сгорание происходит постоянно, на этапе S130, ECU 50 определяет, что постоянное формирование аномального сгорания могло быть не пресечено посредством первого управления для пресечения постоянного формирования. В этом отношении, ECU 50 выполняет второе управление для предотвращения постоянного формирования (этап S140). Во втором управлении для предотвращения постоянного формирования выполняется прекращение подачи топлива (F/C), которое прекращает подачу топлива в цилиндр, формирующий аномальное сгорание, описанный выше. Когда было определено, что аномальное сгорание произошло во множестве цилиндров в течение одного цикла, прекращение подачи топлива выполняется во всех цилиндрах.

[0041] ECU 50 определяет, находится ли он в пределах нескольких циклов после начала прекращения подачи топлива (этап S150). В качестве нескольких циклов, например, время от начала выполнения прекращения подачи топлива до времени, когда давление наддува падает ниже порогового значения (фиг. 3), может быть задано заранее на основе эксперимента или моделирования. Дополнительно, определяя, упало ли давление наддува ниже порогового значения для каждого цикла, когда давление наддува упало ниже порогового значения, условие определения на этапе S150 может считаться удовлетворенным.

[0042] В случае нахождения в пределах нескольких циклов, описанном выше, ECU 50 изменяет момент зажигания цилиндра, формирующего аномальное сгорание, в котором выполняется прекращение подачи топлива (этап S160). В частности, ECU 50 устанавливает опережающий или запаздывающий момент зажигания так, что ширина угла поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки такта сжатия до базового момента зажигания расширяется. Поскольку давление в цилиндре определяется позицией коленчатого вала, изменение базового момента зажигания выполняется не посредством относительной корректировки от базового момента зажигания, а посредством замены карты, которая определяет базовый момент зажигания. ECU 50 имеет скорректированную карту, в которой определены базовые моменты зажигания после корректировки, которые соответствуют скорости вращения и нагрузке двигателя, и заменяют карту на этапе S160. Дополнительно, предпочтительно, параметр температуры охлаждающей жидкости добавляется в скорректированную карту. Поскольку, чем ниже температура в цилиндре, тем выше становится требуемое напряжение зажигания, с учетом безопасности, чем ниже температура охлаждающей жидкости на этапе прогрева (в холодное время), тем большим устанавливается угол опережения или запаздывания.

[0043] В последующем описании верхняя мертвая точка такта сжатия выражается как 0°, позиция опережения на 20° выражается как 20BTDC, а позиция запаздывания на 20° выражается как 20ATDC. Заменяя карту, например, в то время как базовый момент зажигания, соответствующий рабочей области в исходной карте, задан в 5ATDC, в скорректированной карте могут быть заданы 20ATDC или 20BTDC. Вычисление базового момента зажигания выполняется, например, при 240BTDC, а повторное вычисление вследствие скорректированной карты выполняется, например, при 90BTDC. Эти вычисления выполняются посредством процедуры, отдельной от впрыска топлива.

[0044] Пока предварительно определенные циклы или предварительно определенное время не пройдут после начала прекращения подачи топлива после обработки этапа S160, обработка S140 возобновляется (этап S180). После чего, когда несколько циклов прошли от начала прекращения подачи топлива, и условие определения этапа S150 удовлетворяется, ECU 50 прекращает зажигание цилиндра во время прекращения подачи топлива (этап S170). После начала прекращения подачи топлива, когда предварительно определенные циклы или предварительно определенное время прошли (этап S180), обработка возвращается к обычному управлению от прекращения подачи топлива (этап S180), и текущая процедура завершается.

[0045] Как описано выше, согласно процедуре, показанной на фиг. 4, прежде всего, выполняется управление для пресечения аномального сгорания вследствие обогащения A/F. В случае, когда аномальное сгорание пресекается вследствие обогащения A/F, нет необходимости в прекращении подачи топлива. Следовательно, без опасения высоковольтной утечки, аномальное сгорание может быть пресечено.

[0046] Дополнительно, изменяя момент зажигания после начала прекращения подачи топлива, зажигание может выполняться в состоянии, когда давление в цилиндре является низким. Поскольку давление в цилиндре является низким, может предотвращаться чрезмерный рост требуемого напряжения зажигания. В частности, это эффективно, поскольку двигатель наддува имеет более высокое давление в цилиндре, чем в NA-двигателе. Дополнительно, неиспользованное топливо может сжигаться посредством зажигания. В частности, это эффективно на этапе прогрева (в холодное время), поскольку объем прилипающего топлива (объем влажного топлива) является большим.

[0047] Дополнительно, во время прекращения подачи топлива может выполняться прекращение зажигания. Следовательно, может достигаться улучшение в расходе топлива вследствие уменьшения потребляемой мощности. В частности, прекращение зажигания является эффективным в улучшении расхода топлива, поскольку двигатель с наддувом имеет высокую энергию зажигания по сравнению с NA-двигателем.

[0048] Таким образом, согласно системе настоящего варианта осуществления, когда прекращение подачи топлива выполняется для пресечения возникновения постоянного формирования аномального сгорания в области наддува в двигателе внутреннего сгорания с нагнетателем, пресечение чрезмерного роста требуемого напряжения зажигания и улучшение в расходе топлива могут быть объединены.

[0049] Здесь, в системе первого варианта осуществления, описанного выше, для каждого цилиндра предусмотрена одна форсунка 12 цилиндра. Однако размещение и число форсунок не ограничивается этим. Например, форсунка цилиндра и форсунка распределительного впрыска могут быть предусмотрены для каждого из цилиндров. Дополнительно, может быть предусмотрена только форсунка распределительного впрыска.

[0050] Дополнительно, в системе первого варианта осуществления, описанного выше, ECU 50 запоминает скорректированную карту, которая определяет соотношение между скоростью вращения двигателя, нагрузкой и температурой охлаждающей жидкости и базовыми моментами зажигания. Однако вместо скорректированной карты могут быть использованы фиксированные значения (например, 20ATDC).

[0051] В первом варианте осуществления, описанном выше, форсунка 12 цилиндра, свеча 13 зажигания, функция задания базового момента зажигания и функция задания объема подаваемого топлива соответствуют "средству подачи топлива" в первом изобретении, "свече зажигания" в первом изобретении, "средству задания момента зажигания" в первом изобретении и "средству задания объема подаваемого топлива" во втором изобретении соответственно.

[0052] Дополнительно, здесь, когда ECU 50 выполняет обработки этапов S100 и S130, описанных выше, обработку этапа S110, описанного выше, обработку этапа S140, описанного выше, и обработки этапов S150-S170, описанных выше, "средство обнаружения цилиндра, формирующего аномальное сгорание" в первом изобретении, "средство увеличения и корректировки объема подачи топлива" во втором изобретении, "средство выполнения прекращения подачи топлива" в первом изобретении и "средство управления зажиганием во время выполнения прекращения подачи топлива" в первом изобретении могут быть, соответственно, реализованы.

[0053] ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ВТОРОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]

Далее, второй вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 5-10. Система настоящего варианта осуществления может быть реализована посредством инструктирования ECU 50 выполнять процедуру на фиг. 7, описанную ниже, в структуре, показанной на фиг. 5.

[0054] Фиг. 5 является концептуальной схемой, которая выражает структуру системы второго варианта осуществления настоящего изобретения. Система настоящего варианта осуществления включает в себя две форсунки из форсунки 11 распределительного впрыска и форсунки 12 цилиндра для каждого цилиндра. Форсунка 11 распределительного впрыска размещается во впускном отверстии 36 и выполняет впрыск топлива во впускное отверстие по направлению к внутреннему пространству цилиндра (камере сгорания). Форсунка 12 цилиндра впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр (камеру сгорания). Другие основные структуры являются такими же, что и на фиг. 1. В дальнейшем, на фиг. 5, структурам, аналогичным фиг. 1, присвоены аналогичные ссылочные номера, и их описания опускаются или упрощаются.

[0055] ECU 50 настоящего варианта осуществления задает, в зависимости от рабочего состояния, например, базовый объем впрыска топлива (общую сумму объемов впрыскиваемого топлива двух впрысков), что делает соотношение воздух-топливо выхлопа теоретическим соотношением воздух-топливо (функция задания объема подачи топлива). Дополнительно, функция задания объема подачи топлива вычисляет объем впрыска топлива форсунки 12 цилиндра и объем впрыска топлива форсунки 11 распределительного впрыска на основе базового объема впрыска топлива. Эти объемы впрыска топлива для следующего цикла вычисляются в такте расширения текущего цикла. После этого форсунка 11 распределительного впрыска начинает впрыск топлива в такте расширения, а форсунка 12 цилиндра начинает впрыск топлива в такте впуска.

[0056] Теперь, что касается предварительно определенного цилиндра, после того как объем впрыска топлива форсунки 11 распределительного впрыска вычислен и форсунка распределительного впрыска начинает впрыск топлива для следующего цикла, существует случай, в котором предварительно определенный цилиндр, описанный выше, обнаруживается как цилиндр, формирующий аномальное сгорание, в текущем цикле. Это обусловлено тем, что, когда момент времени обнаружения аномального сгорания является запаздывающим, управление прекращением впрыска по отношению к форсунке 11 распределительного впрыска запаздывает, и существует случай, в котором этап не может быть перемещен к прекращению подачи топлива. В этом случае, прекращение подачи топлива не может выполняться в следующем цикле.

[0057] [ОТЛИЧИТЕЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВО ВТОРОМ ВАРИАНТЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]

Здесь, в системе настоящего варианта осуществления, в отношении предварительно определенного цилиндра, когда предварительно определенный цилиндр, описанный выше, обнаруживается как цилиндр, формирующий аномальное сгорание, в текущем цикле, после того как форсунка 11 распределительного впрыска начинает впрыск топлива для следующего цикла в такте выпуска, объем впрыска топлива следующего цикла, описанный выше, для форсунки 12 цилиндра увеличивается и корректируется. Затем прекращение подачи топлива выполняется с цикла после следующего цикла, описанного выше.

[0058] Основной принцип отличительного управления в системе настоящего варианта осуществления будет описан более конкретно. Фиг. 6 является временной диаграммой, которая показывает пример отличительного управления в системе настоящего варианта осуществления. В последующем описании верхняя мертвая точка такта сжатия выражается как 0°, а позиция, опережающая на 20°, выражается как 20ATDC.

[0059] В примере, показанном на фиг. 6, момент времени (угол поворота коленчатого вала для вычисления объема впрыска в #1), в который вычисляются объем впрыска топлива форсунки 11 распределительного впрыска и объем впрыска топлива форсунки 12 цилиндра для первого цилиндра (#1), является более ранним, чем момент определения аномального сгорания для #1. Следовательно, выполнение прекращения подачи топлива запаздывает, и впрыск топлива форсункой 11 распределительного впрыска для #1 начинается. В этом случае, ECU 50 увеличивает и корректирует объем впрыска топлива благодаря форсунке 12 цилиндра #1. Вследствие того что A/F в значительной степени обогащается посредством этого увеличения и корректировки, температура в конце сжатия понижается.

[0060] Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций процедуры управления, которую ECU 50 выполняет для реализации работы, описанной выше. Эта процедура является такой же, что и процедура, показанная на фиг. 4, за исключением того, что обработки с этапа S140 по этап S170 заменены обработками с этапа S240 по этап S270. В дальнейшем, на фиг. 7, те же этапы, что и показанные на фиг. 4, снабжены теми же ссылочными номерами, и их описания опускаются или упрощаются.

[0061] На этапе S240 ECU 50 определяет, обнаруживается ли возникновение формирования аномального сгорания на этапе S130 в первый раз в текущей процедуре. Когда это первый раз, ECU 50 определяет, находится ли текущий угол поворота коленчатого вала на стороне угла запаздывания, чем угол поворота коленчатого вала для вычисления объема впрыска (этап S250). Другими словами, ECU 50 определяет, является ли угол поворота коленчатого вала для вычисления объема впрыска более ранним, чем угол поворота коленчатого вала, при котором обнаруживается цилиндр, формирующий аномальное сгорание. Когда это условие определения удовлетворяется, выполняется третье управление для предотвращения постоянного формирования (этап S260). Третье управление для предотвращения постоянного формирования увеличивает и корректирует объем впрыска топлива форсунки 12 цилиндра, заданный посредством функции задания объема подачи топлива. Таким образом, задается состояние обогащенного A/F (например, A/F=10) больше, чем при первом управлении для предотвращения постоянного формирования на этапе S110.

[0062] С другой стороны, на этапе S250, когда текущий угол поворота коленчатого вала находится на стороне угла опережения, чем угол поворота коленчатого вала для вычисления объема впрыска, при текущем угле поворота коленчатого вала, объем впрыска топлива следующего цикла форсунки 11 распределительного впрыска не вычислен. В этом случае, поскольку выполнение прекращения подачи топлива соответствует цели, выполняется второе управление для предотвращения постоянного формирования, описанное в первом варианте осуществления.

[0063] Аналогично, также, когда условие определения не удовлетворяется на этапе S240, выполняется обработка этапа S250. Это обусловлено тем, что прошел один цикл, и прекращение подачи топлива соответствует цели.

[0064] Как описано выше, согласно процедуре, показанной на фиг. 7, когда первое управление для предотвращения постоянного формирования (богатое A/F) не может мгновенно перейти ко второму управлению для предотвращения постоянного формирования (прекращение подачи топлива), объем впрыска топлива форсунки 12 цилиндра может быть увеличен и скорректирован. Т.е., объем впрыска топлива, который был увеличен и скорректирован в первом управлении для предотвращения постоянного формирования, может быть дополнительно увеличен и скорректирован. Следовательно, температура в конце такта сжатия может быть дополнительно понижена благодаря обогащению A/F, и, в результате, может быть пресечено возникновение аномального сгорания. Дополнительно, даже когда аномальное сгорание произошло, возникает эффект, что пиковое давление в цилиндре понижается и вибрация, шум и повреждение двигателя ослабевают. Дополнительно, в следующем цикле, посредством выполнения прекращения подачи топлива может более надежно пресекаться возникновение аномального сгорания.

[0065] [МОМЕНТ ВРЕМЕНИ, КОГДА ОБНАРУЖИВАЕТСЯ ЦИЛИНДР, ФОРМИРУЮЩИЙ АНОМАЛЬНОЕ СГОРАНИЕ]

Момент времени, когда цилиндр, формирующий аномальное сгорание, описанный выше, обнаруживается, будет описан со ссылкой на фиг. 8-10. Фиг. 8 является схемой, которая показывает пример, в котором цилиндр, формирующий аномальное сгорание, обнаруживается на основе 50% точки MFB. Как показано на фиг. 9, цилиндр формирования аномального сгорания может быть обнаружен на основе различия между 50% точками MFB во время нормального сгорания и аномального сгорания. Для того чтобы вычислять 50% точку MFB (сгоревшая массовая доля), необходимо измерять давление в цилиндре до конца сгорания с помощью датчика 14 давления в цилиндре. В результате, как показано на фиг. 8, в некоторых случаях, момент времени вычисления 50% точки MFB становится более поздним, чем угол поворота коленчатого вала для вычисления объема впрыска и момент времени начала впрыска во впускное отверстие. Следовательно, отличительное управление настоящего варианта осуществления, описанного выше, является эффективным.

[0066] Фиг. 10 является схемой, которая показывает пример, который обнаруживает цилиндр, формирующий аномальное сгорание, на основе пикового давления в цилиндре. Как показано на фиг. 10, согласно обнаружению благодаря моменту времени формирования пикового давления в цилиндре, вероятность того, что результат определения аномального сгорания соответствует цели угла поворота коленчатого вала для вычисления объема впрыска в цилиндр, является высокой. Однако, в случае топлива с низким RON (октановое число по исследовательскому методу), вероятность несоответствия цели становится выше, поскольку аномальное сгорание возникает на стороне угла запаздывания. Следовательно, отличительное управление настоящего варианта осуществления, описанного выше, является эффективным.

[0067] Здесь, в системе второго варианта осуществления, описанного выше, форсунка 11 распределительного впрыска и форсунка 12 цилиндра предусмотрены для каждого цилиндра. Однако даже структура, которая не включает в себя форсунку 12 цилиндра, но включает в себя только форсунку 11 распределительного впрыска, может увеличивать подачу топлива посредством дополнительного впрыска, впрыскивая топливо одновременно с тактом впуска. Следовательно, даже к структуре, которая имеет только форсунку 11 распределительного впрыска, может быть применено настоящее изобретение.

[0068] Дополнительно, процедура на фиг. 4 в системе первого варианта осуществления может также быть применена к процедуре на фиг. 7 в системе второго варианта осуществления, описанного выше. В частности, после обработки этапа S270 процедуры на фиг. 7 могут быть добавлены обработки этапа S140 и далее процедуры на фиг. 4.

[0069] Во втором варианте осуществления, описанном выше, форсунка 11 распределительного впрыска и форсунка 12 цилиндра соответствуют "форсунке распределительного впрыска" в третьем изобретении и "форсунке цилиндра" в третьем изобретении, соответственно. Дополнительно, здесь, когда ECU 50 выполняет обработки этапов S240-S270, описанных выше, реализуется "средство выполнения прекращения подачи топлива" в третьем изобретении.

ПОЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ НОМЕРОВ

[0070] 10 Двигатель внутреннего сгорания (двигатель)

11 Форсунка распределительного впрыска

12 Форсунка цилиндра

13 Свеча зажигания

14 Датчик давления в цилиндре

16 Впускной канал

18 Выпускной канал

20 Впускной клапан

22 Выпускной клапан

23 Датчик соотношения воздух-топливо

24 Турбонагнетатель

24a Турбина

24b Компрессор

26 Каталитический нейтрализатор

28 Воздушный фильтр

30 Расходомер воздуха

31 Датчик давления наддува

32 Промежуточный охладитель

34 Дроссельная заслонка

36 Впускное отверстие

50 ECU

52 Датчик угла поворота коленчатого вала

54 Датчик детонации

56 Датчик температуры охлаждающей жидкости