Система управления для двигателя внутреннего сгорания - RU2619325C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к системе управления для двигателя внутреннего сгорания, содержащей первый топливный инжектор, который впрыскивает топливо в цилиндр двигателя, и второй топливный инжектор, который впрыскивает топливо во впускной канал.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] В качестве одного из типов двигателя внутреннего сгорания, установленного на транспортном средстве, или т.п., известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий первый топливный инжектор для впрыска топлива в каждый цилиндр, а также второй топливный инжектор для впрыска топлива в каждый впускной канал. В двигателе внутреннего сгорания этого типа, предлагается управлять соотношением между объемом топлива, впрыскиваемым первым топливным инжектором за один цикл, и объемом топлива, впрыскиваемым вторым топливным инжектором за один цикл, в зависимости от нагрузки двигателя, числа оборотов двигателя, температуры охлаждающей жидкости, и так далее (смотрите, например, публикацию японской патентной заявки No. 2006-207453 (JP 2006-207453 А)).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В последние годы также предложено выполнять операцию (которая называется «операцией ограничения потока») по ограничению объемного расхода охлаждающей жидкости, циркулирующей в двигателе, заранее заданным объемным расходом или менее, или прекращение циркуляции охлаждающей жидкости в двигателе, когда двигатель в холодном состоянии, чтобы способствовать прогреву двигателя. В соответствии с этой технологией, когда операция ограничения потока окончена, охлаждающая жидкость циркулирует в ситуации, когда формируется распределение температуры охлаждающей жидкости, в силу чего температура охлаждающей жидкости, которая циркулирует в двигателе, может быстро изменяться, или количество тепла, рассеиваемого от двигателя в охлаждающей жидкости, может быстро изменяться. В результате, температуры (которые совместно именуются «температурой стенки») стенки, которая образует впускной канал (который именуется «стенкой канала»), впускной клапан, и т.д., также могут быстро меняться. При этом часть топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором, осаждается на стенке прохода и впускном клапане, и топливо, осажденное на стенке прохода и впускном клапане, испаряется при воздействии на него тепла от стенки прохода и впускного клапана. Однако, поскольку объем топлива, испаряющегося таким образом, зависит от температуры стенки, в ситуации, когда температура стенки быстро варьируется, объем испарения топлива, осажденного на стенке прохода и впускном клапане, также варьируется. В результате, объем (который именуется «осажденным на стенке объемом топлива») топлива, который поддерживается осажденным на стенке прохода и впускном клапане без испарения, также может варьироваться. Если осажденный на стенке объем топлива варьируется, объем топлива, введенного через впускной канал в цилиндр, варьируется, что приводит к варьированию воздушно-топливного отношения смеси. Соответственно, выбросы выхлопного газа могут ухудшаться, или могут возникнуть колебания крутящего момента двигателя.

[0004] Изобретением предложена система управления для двигателя внутреннего сгорания, содержащая первый топливный инжектор, который впрыскивает топливо в цилиндр, второй топливный инжектор, который впрыскивает топливо во впускной канал, и блок ограничения потока, который выполняет операцию ограничения потока для ограничения объемного расхода охлаждающей жидкости, которая циркулирует в двигателе, заранее заданным объемным расходом или менее, или прекращает циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе, когда двигатель находится в холодном состоянии. Система управления снижает варьирование воздушно-топливного отношения, возникающее при окончании операции ограничения потока.

[0005] В двигателе внутреннего сгорания, содержащем первый топливный инжектор, который впрыскивает топливо в цилиндр, второй топливный инжектор, который впрыскивает топливо во впускной канал, и блок ограничения потока, который выполняет операцию ограничения потока для ограничения объемного расхода охлаждающей жидкости, которая циркулирует в двигателе, заранее заданным объемным расходом или менее, или прекращает циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе, когда двигатель находится в холодном состоянии, объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором, снижается и становится меньше, чем объем в соответствии с условиями работы двигателя, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока, при этом варьирование воздушно-топливного отношения вследствие варьирования температуры стенки уменьшаются.

[0006] Более конкретно, система управления для двигателя внутреннего сгорания согласно одному объекту изобретения применена на двигателе внутреннего сгорания, содержащем первый топливный инжектор, который впрыскивает топливо в цилиндр, второй топливный инжектор, который впрыскивает топливо во впускной канал, а также блок управления потоком, который выполняет операцию ограничения потока путем ограничения объемного расхода охлаждающей жидкости, циркулирующей в двигателе, заранее заданным объемным расходом или менее его, или путем прекращения циркуляции охлаждающей жидкости в двигателе, когда двигатель находится в холодном состоянии. Система управления содержит средства управления для выполнения обычного управления впрыском и управления впрыском при варьирующейся температуре охлаждающей жидкости. При обычном управлении впрыском, первый топливный инжектор и второй топливный инжектор управляются таким образом, что объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором за один цикл, равен первому базовому объему впрыска в соответствии с условиями работы двигателя, а объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором за один цикл, равен второму базовому объему впрыска в соответствии с условиями работы двигателя. При управлении впрыском при варьирующейся температуре охлаждающей жидкости, первый топливный инжектор и второй топливный инжектор управляются таким образом, что объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором за один цикл, больше, чем первый базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы двигателя, а объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором за один цикл, меньше, чем второй базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы двигателя. Вышеуказанный объект изобретения может также быть определен следующим образом. Предлагается система управления для двигателя внутреннего сгорания, содержащая первый топливный инжектор, который впрыскивает топливо в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, второй топливный инжектор, который впрыскивает топливо во впускной канал двигателя внутреннего сгорания, а также блок управления потоком, выполненный с возможностью выполнения операции ограничения потока. Операция ограничения потока выполняется, когда двигатель внутреннего сгорания находится в холодном состоянии, путем (i) ограничения объемного расхода охлаждающей жидкости, которая циркулирует в двигателе внутреннего сгорания, заранее заданным объемным расходом или менее, или (ii) прекращением циркуляции охлаждающей жидкости в двигателе внутреннего сгорания. Система управления содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью (а) выполнения обычного управления впрыском, при котором первый топливный инжектор и второй топливный инжектор управляются таким образом, что объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором за один цикл, равен первому базовому объему впрыска в соответствии с условиями работы двигателя внутреннего сгорания, а объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором за один цикл, равен второму базовому объему впрыска в соответствии с условиями работы двигателя внутреннего сгорания, и (b) выполнения управления впрыском при варьирующейся температуре охлаждающей жидкости, при котором первый топливный инжектор и второй топливный инжектор управляются таким образом, что объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором за один цикл, больше, чем первый базовый объем впрыска, а объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором за один цикл, меньше, чем второй базовый объем впрыска, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока.

[0007] Согласно системе управления для двигателя внутреннего сгорания, выполненной, как описано выше, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока, объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором за один цикл, установлен так, чтобы быть больше, чем первый базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы двигателя, а объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором за один цикл установлен так, чтобы быть меньше, чем второй базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы двигателя. Поэтому даже если температура стенки варьируется вследствие окончания операции ограничения потока, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока, объем топлива, осажденного на стенке, может с большей или меньшей вероятностью варьироваться, и поэтому объем топлива, поступающего из впускного канала в цилиндр, также с большей или меньшей вероятностью варьироваться. Соответственно, варьирование воздушно-топливного отношения вследствие окончания операции ограничения потока может быть уменьшено.

[0008] Чтобы снизить количество варьирований объема топлива, осаждаемого на стенке, его можно рассмотреть для определения первого базового объема впрыска и второго базового объема впрыска с учетом температуры охлаждающей жидкости. Однако в ситуации, когда температура охлаждающей жидкости быстро варьируется, как в этом заранее заданном периоде, вероятно появление разности или отклонения между температурой охлаждающей жидкости и температурой стенки. Поэтому даже если определить первый базовый объем впрыска и второй базовый объем впрыска на основе температуры охлаждающей жидкости, второй базовый объем впрыска может не соответствовать температуре стенки. В результате, может оказаться невозможным эффективно предотвращать или снижать варьирование объема топлива, осаждаемого на стенке из-за колебаний температуры стенки, и воздушно-топливное отношение смеси может варьироваться. С другой стороны, система управления для двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению снижает объем топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором за один цикл, до объема, который меньше, чем второй базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы двигателя, в течение заранее заданного периода; поэтому варьирование объема топлива, осаждаемого на стенке, и варьирование воздушно-топливного отношения, могут быть снижены с большей надежностью.

[0009] Вышеуказанное средство управления может управлять первым топливным инжектором и вторым топливным инжектором, при этом объем топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором за один цикл, становится равным или меньшим, чем заранее заданный объем топлива, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения топлива. «Заранее заданный объем топлива» определяется таким образом, чтобы воздушно-топливное отношение смеси могло удерживаться в требуемом диапазоне (например, диапазоне (именуемом «интервалом очистки»), в котором выхлопной газ, может быть предпочтительно очищен устройством очистки выхлопных газов), или колебания крутящего момента двигателя могут удерживаться в диапазоне (который именуется «допустимым диапазоном колебаний»), в котором водитель не имеет необычных или некомфортных ощущений из-за колебания крутящего момента, даже если топливо, чей объем равен или меньше заранее заданного объема топлива, впрыскивается вторым топливным инжектором, когда температура стенки варьируется вследствие окончания операции ограничения потока. «Заранее заданный объем топлива» получается заранее с помощью работ по настройке с использованием экспериментов, и пр. Заранее заданный объем топлива может также быть нулевым.

[0010] При такой компоновке, когда температура стенки варьируется вследствие окончания операции ограничения потока, воздушно-топливное отношение смеси с большей или меньшей вероятностью отклоняется от интервала очистки, либо колебания крутящего момента двигателя с большей или меньшей вероятностью отклоняются от допустимого диапазона колебаний. Соответственно, может быть ограничено ухудшение выбросов выхлопных газов, или снижение управляемости.

[0011] В течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока, второй базовый объем впрыска, определенный в соответствии с условиями работы двигателя, может быть равным или меньшим, чем заданный объем топлива, в зависимости от условий работы. В этом случае средства управления могут управлять первым топливным инжектором и вторым топливным инжектором, при этом объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором за один цикл, становится равным первому базовому объему впрыска, соответствующему условиям работы двигателя, а объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором за один цикл, становится равным второму базовому объему впрыска, соответствующему условиям работы двигателя.

[0012] При такой компоновке, когда второй базовый объем впрыска равен или меньше заранее заданного объема топлива, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока, можно ограничить отклонение воздушно-топливного отношения смеси от требуемого диапазона, при этом регулируя объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором и вторым топливным инжектором за один цикл, до объема топлива, соответствующего условиям работы двигателя.

[0013] Заранее заданный период представляет собой период, в котором температура стенки может варьироваться вследствие окончания операции ограничения потока. Например, когда операция ограничения потока представляет собой операцию по прекращению циркуляции охлаждающей жидкости, то охлаждающая жидкость, находящаяся в двигателе во время выполнения операции ограничения потока, имеет высокую температуру, а охлаждающая жидкость, находящаяся снаружи двигателя, имеет низкую температуру; поэтому происходит распределение температуры охлаждающей жидкости. Если операция ограничения потока окончена в состоянии, когда образуется распределение температуры охлаждающей жидкости, сначала высокотемпературная охлаждающая жидкость в двигателе вытекает из двигателя, а низкотемпературная охлаждающая жидкость снаружи двигателя поступает в двигатель. Далее, высокотемпературная охлаждающая жидкость, которая текла из двигателя, поступает обратно в двигатель, а низкотемпературная охлаждающая жидкость в двигателе снова вытекает из двигателя. Поскольку эти явления повторяются, температура стенки поочередно поднимается и опускается периодическим образом. Далее, если высокотемпературная охлаждающая жидкость и низкотемпературная охлаждающая жидкость смешиваются друг с другом, и температура всего объема охлаждающей жидкости выравнивается, температура стенки прекращает варьироваться. Соответственно, заранее заданный период может быть определен как период от момента времени окончания операции ограничения потока до момента времени, когда температура всего объема охлаждающей жидкости становится выровненной. Поскольку этот период соотносится с производительностью водяного насоса, период от момента времени окончания операции ограничения потока до момента времени, когда производительность водяного насоса достигает заданной производительности, может быть установлен как заранее заданный период. В случае, когда операция ограничения потока представляет собой операцию по ограничению объемного расхода охлаждающей жидкости, циркулирующей в двигателе, до заданного объема (например, достаточно небольшого объема, не предотвращающего прогрев двигателя) или меньше, также происходит распределение температуры охлаждающей жидкости, как описано выше; поэтому период, который длится до тех пор, пока не будет устранено распределение температуры (температура всего объема охлаждающей жидкости становится выровненной), может быть определен, как заранее заданный период. Поскольку может происходить большая или меньшая задержка по времени между моментом времени, когда операция ограничения потока заканчивается, до момента времени, когда температура стенки начинает варьироваться, заранее заданный период может представлять собой период от момента времени, когда устраняется вышеописанная задержка по времени после окончания операции ограничения потока, до момента времени, когда температура стенки прекращает варьироваться.

[0014] Согласно вышеуказанному объекту изобретения, в двигателе внутреннего сгорания, содержащем первый топливный инжектор, который впрыскивает топливо в цилиндр, второй топливный инжектор, который впрыскивает топливо во впускной канал, и блок ограничения потока, который выполняет операцию ограничения потока для ограничения объемного расхода охлаждающей жидкости, циркулирующей в двигателе, до заданного объемного расхода или менее, или останавливает циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе, когда двигатель находится в холодном состоянии, можно уменьшить варьирование воздушно-топливного отношения благодаря окончанию операции ограничения потока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления будут описаны ниже с ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, и на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид, показывающий общую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания, на котором применено изобретение;

Фиг. 2 представляет собой вид, показывающий общую конфигурацию системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, на котором применено изобретение;

Фиг. 3 представляет собой временную диаграмму, показывающую изменения температуры охлаждающей жидкости и воздушно-топливного отношения по времени, когда второй базовый объем впрыска топлива впрыскивается вторым топливным инжектором, после того, как операция ограничения потока окончена;

Фиг. 4 представляет собой временную диаграмму, показывающую изменения температуры охлаждающей жидкости и воздушно-топливного отношения по времени, когда топливо, чей объем равен или меньше заранее заданного объема топлива, впрыскивается вторым топливным инжектором, после окончания операции ограничения потока;

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму, показывающую процедуру обработки, выполняемую ЭБУ, когда он определяет объемы впрыска топлива;

Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму, показывающую изменения температуры охлаждающей жидкости и воздушно-топливного отношения по времени, когда объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором, принят за ноль (когда топливо впрыскивается только первым топливным инжектором), после окончания операции ограничения потока; и

Фиг. 7 представляет собой вид, показывающий другой пример системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, на котором применено изобретение.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0016] Один вариант осуществления изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. Размеры, материалы, формы, относительное расположение и т.д. составляющих компонентов, включенных в этот вариант осуществления, не предназначены для ограничения технического объема изобретения для этих деталей, если не указано иное.

[0017] На фиг. 1 показана общая конфигурация двигателя внутреннего сгорания, на котором применено это изобретение. На фиг. 2 показана общая конфигурация системы охлаждения двигателя, на котором применено это изобретение. Двигатель 1 внутреннего сгорания, показанный на фиг. 1 и фиг. 2, представляет собой четырехтактный двигатель с искровым зажиганием (бензиновый двигатель), имеющий несколько цилиндров. На фиг. 1 проиллюстрирован только один цилиндр из нескольких цилиндров.

[0018] Цилиндр 2 формируется в блоке 1а цилиндров двигателя 1. Поршень 3 подвижно входит в цилиндр 2. Поршень 3 соединен шатуном с выходным валом (коленчатым валом) (не показан). Первый топливный инжектор 5 для впрыска топлива в цилиндр 2, и свеча 6 зажигания для воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндре 2, установлены в головке 1b цилиндра двигателя 1.

[0019] В головке 1b цилиндра выполнены впускной канал 7, через который свежий воздух (воздух) поступает в цилиндр 2, и выпускной канал 8, через который сгоревшие газы (выхлопные газы) выпускаются из цилиндра 2. Головка 1b цилиндра также содержит впускной клапан 9 для открывания и закрывания торцевого отверстия впускного канала 7, и выпускной клапан 10 для открывания и закрывания торцевого отверстия выпускного канала 8. Впускной клапан 9 и выпускной клапан 10 приводятся в действие (т.е., открываются и закрываются) впускным кулачком и выпускным кулачком (не показаны), соответственно.

[0020] Впускной канал 7 сообщается с каналом (впускным каналом) во впускном трубопроводе 70. Дроссельный клапан 71 для изменения площади сечения прохода во впускном трубопроводе 70 расположен во впускном трубопроводе 70. Анемометр 72, который измеряет объем (объем всасываемого воздуха) свежего воздуха (воздуха), текущего во впускном трубопроводе 70, размещен во впускном трубопроводе 70 выше по потоку от дроссельного клапана 71. Второй топливный инжектор 11 для впрыска топлива во впускной канал 7 размещен во впускном трубопроводе 70 ниже по потоку от дроссельного клапана 71.

[0021] Выпускной канал 8 сообщается с коллектором (выпускным проходом) в выхлопном трубопроводе 80. Устройство 81 обработки выхлопных газов для преобразования углеводорода (НС), окислов углерода (СО), и окислов азота (NOx) в выхлопных газах расположено в выхлопном трубопроводе 80. Устройство 81 обработки выхлопных газов, размещенное в корпусе цилиндра, имеет трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, каталитический нейтрализатор с аккумулирующим фильтром (NSR), или аналогичный.

[0022] Как показано на фиг. 2, система охлаждения двигателя 1 содержит канал 100а охлаждения блока, выполненный в блоке 1а цилиндров, и канал 100b охлаждения головки, выполненный в головке 1b цилиндра. Канал 100а охлаждения блока размещен так, чтобы окружать цилиндр 2. Канал 100b охлаждения головки размещен вблизи впускного канала 7 и выпускного канала 8.

[0023] Система охлаждения также содержит водяной насос 30, который приводится в действие электродвигателем. Выходное отверстие водяного насоса 30 соединено с подающим каналом 31. Подающий канал 31 разветвляется на первый подающий канал 32 и второй подающий канал 33. Первый подающий канал 32 соединен с входом канала 100а охлаждения блока, а второй подающий канал 33 соединен с входом канала 100b охлаждения головки. Выход канала 100а охлаждения блока соединен с первым возвратным каналом 34. Выход канала 100b охлаждения головки соединен со вторым возвратным каналом 35. Первый возвратный канал 34 и второй возвратный канал 35 соединяются вместе, чтобы образовать единый возвратный канал 36. Возвратный канал 36 соединен с всасывающим отверстием водяного насоса 30. Для осуществления теплообмена между воздухом и охлаждающей жидкостью в возвратном канале 36 имеется радиатор 200. Кроме того, в возвратном канале 36 имеется обходной канал 37, который проходит в обход радиатора 200. Термостат 38 размещен на участке соединения, где выход обходного канала 37 соединяется с возвратным каналом 36. Термостат 38 представляет собой клапанный механизм, который переключается между положением для подключения возвратного канала 36, расположенного между выходом радиатора 200 и всасывающим отверстием водяного насоса 30, и положением для отключения возвратного канала 36. Более конкретно, когда температура охлаждающей жидкости равна или ниже заданного порогового значения (например, 90°C), для определения высшей точки температуры, термостат 38 перекрывает возвратный канал 36, расположенный между выходом из радиатора 200 и всасывающим отверстием водяного насоса 30, с тем, чтобы направить поток охлаждающей жидкости в обход радиатора 200. Когда температура охлаждающей жидкости выше, чем пороговое значение для определения высшей точки температуры, термостат 38 позволяет охлаждающей жидкости проходить через возвратный канал 36 между выходом радиатора 200 и всасывающим отверстием водяного насоса 30, с тем, чтобы направить поток охлаждающей жидкости через радиатор 200. Когда температура охлаждающей жидкости выше, чем пороговое значение для определения высшей точки температуры, термостат 38 способен перекрывать обходной канал 37. Термостат 38 может представлять собой механический термостат, который автоматически открывается и закрывается в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, или может представлять собой электрический термостат, который открывается и закрывается под управлением ЭБУ 20.

[0024] Двигатель 1 внутреннего сгорания, выполненный так, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, оснащен ЭБУ 20. ЭБУ 20 представляет собой электронный блок управления, который состоит из ЦПУ, ПЗУ, ОЗУ, резервного ОЗУ, и прочее. ЭБУ 20 принимает выходные сигналы различных датчиков, например, датчика 21 положения коленвала, датчика 22 положения акселератора, и датчика 23 температуры охлаждающей жидкости, а также вышеописанного анемометра 72. Датчик 21 положения коленвала выдает сигнал, соответствующий положению поворота коленвала. Датчик 22 положения акселератора выдает электрический сигнал, соответствующий рабочему параметру (рабочему ходу педали) педали акселератора (не показана). Датчик 23 температуры охлаждающей жидкости размещен в возвратном канале 36 (см. фиг 2), и выдает электрический сигнал, соответствующий температуре охлаждающей жидкости, проходящей через возвратный канал 36.

[0025] ЭБУ 20 также электрически соединен с различными устройствами, такими как, первый топливный инжектор 5, свеча 6 зажигания, второй топливный инжектор 11, и дроссельный клапан 71, и управляет этими устройствами на основе выходных сигналов вышеописанных различных датчиков. Например, ЭБУ 20 вычисляет объем (первый базовый объем впрыска) топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором 5 за один цикл, и объем (второй базовый объем впрыска) топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором 11 за один цикл, используя в качестве параметров число оборотов, вычисленных на основе выходного сигнала датчика 21 положения коленвала, нагрузку, вычисленную на основе выходного сигнала датчика 22 положения акселератора, объем всасываемого воздуха, измеренного анемометром 72, и т.п. Далее, ЭБУ 20 управляет первым топливным инжектором 5 и вторым топливным инжектором 11, в зависимости от первого базового объема впрыска и второго базового объема впрыска, соответственно. Это управление соответствует «обычному управлению впрыском» изобретения.

[0026] В период (в котором двигатель 1 считается находящимся в холодном состоянии) от момента времени, когда двигатель 1 запускают в холодном режиме (температура охлаждающей жидкости, измеренная при запуске, равна или ниже порогового значения (например, 40°C), определяющего холодный запуск), до момента времени, когда температура охлаждающей жидкости возрастает и становится равной или выше, чем пороговое значение (например, 70°C), определяющего прогрев, ЭБУ 20 выполняет операцию (операцию ограничения потока) для остановки водяного насоса 30, и остановки циркуляции охлаждающей жидкости в канале 100а охлаждения блока и канале 100b охлаждения головки. В этом случае, объем тепла, рассеянного от двигателя 1 через охлаждающую жидкость, снижается, что способствует прогреву двигателя 1. Далее, если температура охлаждающей жидкости становится выше, чем пороговое значение, определяющее прогрев, ЭБУ 20 завершает операцию ограничения потока путем приведения в действие водяного насоса 30. Таким образом, ЭБУ 20 управляет водяным насосом 30 вышеуказанным способом, с тем, чтобы реализовать «блок управления потоком» согласно изобретению.

[0027] Тем временем, во время выполнения операции ограничения потока, охлаждающая жидкость, которая остается во внутренних каналах (например, канале 100а охлаждения блока и канале 100b охлаждения головки) двигателя 1, подвергается воздействию тепла двигателя 1, и его температура возрастает, в силу чего охлаждающая жидкость, которая остается в наружных каналах (например, возвратном канале 36 и обходном канале 37) двигателя 1, сохраняет низкую температуру. Поэтому, когда операция ограничения потока окончена, охлаждающая жидкость, имеющая низкую температуру, течет из наружных каналов двигателя 1 во внутренние каналы двигателя 1, и в это же время, охлаждающая жидкость, имеющая высокую температуру, течет из внутренних каналов двигателя 1 в наружные каналы двигателя 1. Далее, высокотемпературная охлаждающая жидкость, которая поступает из внутренних каналов двигателя 1 в наружные каналы двигателя 1, течет назад в каналы в двигателе 1, а низкотемпературная охлаждающая жидкость, которая поступает из наружных каналов двигателя 1 во внутренние каналы двигателя 1, течет назад в наружные каналы двигателя 1. Эти явления повторяются, пока высокотемпературная охлаждающая жидкость и низкотемпературная охлаждающая жидкость не перемешаются однородно, и температура всего объема охлаждающей жидкости не станет выровненной. Таким образом, в период (соответствующий «заранее заданному периоду» в изобретении) от окончания операции ограничения потока до момента времени, когда температура всего объема охлаждающей жидкости станет выровненной, температура охлаждающей жидкости, которая течет через внутренние каналы двигателя 1, периодически варьируется или колеблется.

[0028] На фиг. 3 показаны изменения по времени температуры охлаждающей жидкости и воздушно-топливного отношения смеси после окончания операции ограничения потока. На фиг. 3 «ИНДИКАТОР РАБОТЫ НАСОСА» представляет собой индикатор, который устанавливается на ВЫКЛ при остановке водяного насоса 30, и устанавливается на ВКЛ при включении водяного насоса 30. На фиг. 3 «ВТОРОЙ ОБЪЕМ ВПРЫСКА» указывает фактический объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором 11. На фиг. 3, если операция ограничения потока окончена (в момент t1 времени на фиг. 3), водяной насос 30 работает. Если водяной насос 30 работает, низкотемпературная охлаждающая жидкость и высокотемпературная охлаждающая жидкость поочередно текут во внутренние каналы двигателя 1, как описано выше; поэтому температура охлаждающей жидкости поочередно поднимается и опускается периодическим образом. Изменение в охлаждающей жидкости повторяется, пока высокотемпературная охлаждающая жидкость и низкотемпературная охлаждающая жидкость не перемешаются однородным образом (в момент t2 времени на фиг. 3), как описано выше. В течение периода (от t1 до t2 на фиг. 3), в котором возникает изменение в охлаждающей жидкости, температура (температура стенки) стенки впускного канала 7 и впускного клапана 9 также варьируется в соответствии с варьированием температуры охлаждающей жидкости. Поэтому в течение периода, в котором возникает варьирование в охлаждающей жидкости, объем (объем осажденного на стенке топлива) топлива, осажденного на стенке впускного канала 7 и впускном клапане 9, варьируется. Если объем осажденного на стенке топлива варьируется, объем топлива, поступающего из впускного канала 7 в цилиндр 2, варьируется; поэтому воздушно-топливное отношение смеси может отклоняться от диапазона (интервала очистки), подходящего для очистки выхлопного газа устройством 81 обработки выхлопного газа, или колебания крутящего момента двигателя 1 могут отклоняться от диапазона (допустимого диапазона колебаний), в котором водитель не испытывает необычных или некомфортных ощущений из-за колебаний крутящего момента. Соответственно, выбросы выхлопного газа могут ухудшиться, или может снизиться управляемость, например, сразу после окончания операции ограничения потока. Чтобы решить эту проблему, может быть скорректирован объем первого базового впрыска и объем второго базового впрыска на основе измеренного значения датчика 23 температуры охлаждающей жидкости. Однако в ситуации, когда температура охлаждающей жидкости быстро варьируется, между измеренным значением датчика 23 температуры охлаждающей жидкости и температурой стенки может возникать разность; поэтому объем топлива, фактически впрыскиваемый вторым топливным инжектором 11, может не соответствовать температуре стенки, измеренной во время впрыска топлива.

[0029] Таким образом, в этом варианте осуществления, первый топливный инжектор 5 и второй топливный инжектор 11 управляются (управление впрыском при варьирующейся температуре охлаждающей жидкости), при этом объем топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором 11, снижается и становится меньше, чем второй базовый объем впрыска, определенный в соответствии с условиями работы двигателя 1, а объем топлива, впрыскиваемый первым топливным инжектором 5, увеличивается и становится больше, чем первый базовый объем впрыска, определенный в соответствии с условиями работы двигателя 1, пока не истечет заранее заданный период от окончания операции ограничения потока. Более конкретно, в течение заранее заданного периода ЭБУ 20 ограничивает объем топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором 11, до заранее заданного объема топлива или менее. Далее, объем топлива, впрыскиваемого первым топливным инжектором 5, увеличивается, с тем, чтобы компенсировать снижение объема топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором 11. Упомянутый здесь «заранее заданный период» представляет собой период, проходящий от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, до момента времени, когда температура всего объема охлаждающей жидкости становится выровненной, как описано выше. Период, проходящий от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, до момента времени, когда температура всего объема охлаждающей жидкости становится выровненной, коррелирует с производительностью водяного насоса 30 (совокупным значением тока привода); поэтому может быть определено, что заранее заданный период истек в тот момент, когда производительность водяного насоса 30 после окончания операции ограничения потока, достигла заданной производительности. Заданную производительность, используемую в этом случае, эмпирически получают заранее. В качестве другого способа определения длительности заранее заданного периода, максимальное время (который именуется «максимально требуемым временем»), которое проходит от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, до момента времени, когда температура всего объема охлаждающей жидкости становится выровненной, может быть эмпирически получено заранее, и может быть определено, что заранее заданный период истек в тот момент, когда истекшее время от окончания операции ограничения потока достигает максимально требуемого времени. Вышеупомянутый «заранее заданный объем топлива» определяется таким образом, что воздушно-топливное отношение смеси считается удерживаемым в интервале очистки, даже если топливо, чей объем равен или меньше заранее заданного объема топлива, впрыскивается вторым топливным инжектором 11 в течение заранее заданного периода. «Заранее заданный объем топлива» получают заранее через работу по настройке с использованием экспериментов, и пр.. Таким образом, если объем топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором 11 в течение заранее заданного периода, ограничен заранее заданным объемом топлива или менее, воздушно-топливное отношение смеси может удерживаться в интервале очистки, даже когда температура охлаждающей жидкости варьируется, как показано на фиг. 4. В результате, выбросы выхлопного газа с большей или меньшей вероятностью ухудшаются из-за окончания операции ограничения потока. «Заранее заданный объем топлива» можно также определить, когда колебания крутящего момента двигателя 1 удерживаются в диапазоне (допустимом диапазоне колебаний), в котором водитель не испытывает необычных или некомфортных ощущений из-за колебаний крутящего момента. Если определять заранее заданный объем топлива таким способом, колебания крутящего момента двигателя 1 могут удерживаться в допустимом диапазоне колебаний, даже когда температура охлаждающей жидкости варьируется после окончания операции ограничения потока. В результате, управляемость с большей или меньшей вероятностью снижается из-за окончания операции ограничения потока. При этом «заранее заданный объем топлива» может быть установлен на максимальную величину объема топлива, при которой воздушно-топливное отношение смеси рассматривается как удерживаемое в интервале очистки, или максимальная величина объема топлива, при которой колебания крутящего момента двигателя 1, как удерживаемые в допустимом диапазоне колебаний, даже если топливо, чей объем равен или меньше, чем заранее заданный объем топлива, впрыскивается вторым топливным инжектором 11 в течение заранее заданного периода. В этом случае, можно сделать объемы топлива, впрыскиваемые первым топливным инжектором 5 и вторым топливным инжектором 11, как можно ближе к первому базовому объему впрыска и второму базовому объему впрыска, и при этом ограничить ухудшение качества выбросов выхлопных газов и снижение управляемости, возникающие при окончании операции ограничения потока. ЭБУ 20, который выполняет обычное управление впрыском и при необходимости управление впрыском при варьирующейся температуре охлаждающей жидкости, реализует «средство управления» согласно изобретению.

[0030] Процедура управления впрыском при варьирующейся температуре охлаждающей жидкости, будет описана со ссылкой на фиг. 5. Фиг. 5 показывает процедуру обработки, выполняемую ЭБУ 20 при окончании операции ограничения потока, как процедуру запуска, при этом процедура обработки на фиг. 5 заранее сохранена в ПЗУ ЭБУ 20.

[0031] В процедуре обработки на фиг. 5, ЭБУ 20 сначала вычисляет первый базовый объем Qinjbs1 впрыска и второй базовый объем Qinjbs2 впрыска, на этапе S101, с использованием, в качестве параметров, числа оборотов, вычисленных на основе выходного сигнала датчика 21 положения коленвала, нагрузки, вычисленной на основе выходного сигнала датчика 22 положения акселератора, объема всасываемого воздуха, измеренного анемометром 72, и т.д. В этой связи, карта, исходя из которой получают первый базовый объем Qinjbs1 впрыска и второй базовый объем Qinjbs2 впрыска, с использованием числа оборотов, нагрузки, и объема всасываемого воздуха в качестве параметров, может быть заранее сохранена в ПЗУ ЭБУ 20. В другом примере, карта, исходя из которой получают соотношение между первым базовым объемом Qinjbs1 впрыска и вторым базовым объемом Qinjbs2 впрыска, с использованием числа оборотов, нагрузки, и объема всасываемого воздуха в качестве параметров, может заранее сохраняться в ПЗУ ЭБУ 20, и первый базовый объем Qinjbs1 впрыска, а также второй базовый объем Qinjbs2 впрыска могут вычисляться исходя из общего объема топлива, подаваемого в цилиндр 2 за один цикл, и вышеупомянутого соотношения. В этом случае общий объем топлива, подаваемого в цилиндр 2 за один цикл, предлагается вычислять на основе требуемого крутящего момента двигателя 1.

[0032] На этапе S102, ЭБУ 20 определяет, больше ли второй базовый объем Qinjbs2 впрыска, вычисленный на этапе S101, чем заранее заданный объем Qinjthre топлива. Заранее заданный объем Qinjthre топлива представляет собой объем топлива, при котором воздушно-топливное отношение смеси рассматривается, как удерживаемое в интервале очистки, или объем топлива, при котором колебания крутящего момента двигателя 1 рассматриваются, как удерживаемые в допустимом диапазоне колебаний, даже если топливо, чей объем равен или меньше, чем заранее заданный объем Qinjthre топлива, впрыскивается из второго топливного инжектора 11 в течение заранее заданного периода, как описано выше. Если на этапе S102 (Qinjbs2>Qinjthre) получают положительное решение (ДА), ЭБУ 20 запускает этап S103. Если на этапе S102 (Qinjbs2≤Qinjthre), получают отрицательное решение (НЕТ), ЭБУ 20 запускает этап S104.

[0033] На этапе S103, ЭБУ 20 устанавливает расчетный объем Qinj2 впрыска топлива вторым топливным инжектором 11 на заранее заданный объем Qinjthre топлива. Далее, ЭБУ 20 устанавливает расчетный объем Qinj1 впрыска топлива первым топливным инжектором 5, на объем топлива (Qinjbs1+(Qinjbs2-Qinjthre)), полученный путем сложения разности (Qinjbs2-Qinjthre) между вторым базовым объемом Qinjbs2 впрыска и заранее заданным объемом Qinjthre топлива, с первым базовым объемом Qinjbs1 впрыска.

[0034] На этапе S104, с другой стороны, ЭБУ 20 устанавливает расчетный объем Qinj2 впрыска топлива вторым топливным инжектором 11 на второй базовый объем Qinjbs2 впрыска, и устанавливает расчетный объем Qinj1 впрыска топлива первым топливным инжектором 5 на первый базовый объем Qinjbs1 впрыска.

[0035] После выполнения этапа S103 или этапа S104, ЭБУ 20 переходит на этап S105. На этапе S105, ЭБУ 20 управляет первым топливным инжектором 5 и вторым топливным инжектором 11, в зависимости от расчетных объемов Qinj1, Qinj2 впрыска топлива, устанавливаемым на этапе S103 или этапе S104. В этом случае, поскольку объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором 11, равен или меньше, чем заранее заданный объем Qinjthre топлива, воздушно-топливное отношение смеси может удерживаться в интервале очистки, или колебания крутящего момента двигателя 1 могут удерживаться в допустимом диапазоне колебаний, даже в ситуации, когда температура стенки варьируется после окончания операции ограничения потока.

[0036] После выполнения этапа S105, ЭБУ 20 запускает этап S106. На этапе S106, ЭБУ 20 определяет, истек ли заранее заданный период от момента времени, когда операция ограничения потока окончена. Более конкретно, ЭБУ 20 может определить, что заранее заданный период истек от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, если производительность водяного насоса 30 от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, равна или больше, чем заданная производительность. Также, ЭБУ 20 может определить, что заранее заданный период истек от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, если время, истекшее от момента времени, когда операция ограничения потока окончена, равно или больше, чем вышеупомянутое максимальное требуемое время. Если на этапе S106 получают отрицательное решение (NO), ЭБУ 20 снова выполняет этап S101 и последующие этапы. Если, с другой стороны, на этапе S106 получают положительное решение (ДА), ЭБУ 20 завершает эту процедуру обработки. В этом случае, обычное управление впрыском выполняется на следующем и последующих циклах; поэтому объемы топлива, впрыскиваемые первым топливным инжектором 5 и вторым топливным инжектором 11 за один цикл (т.е. расчетные объемы впрыска топлива) принимаются, соответственно, за первый базовый объем Qinjbs1 впрыска и второй базовый объем Qinjbs2 впрыска.

[0037] Как описано выше, ЭБУ 20, который управляет первым топливным инжектором 5 и вторым топливным инжектором 11 согласно процедуре обработки на фиг. 5, реализует «средства управления» согласно изобретению. В результате, даже если температура стенки варьируется вследствие окончания операции ограничения потока, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока воздушно-топливное отношение в смеси с большей или меньшей вероятностью отклоняется от интервала очистки, либо колебания крутящего момента двигателя 1 с большей или меньшей вероятностью отклоняются от допустимого диапазона колебаний. Соответственно, можно ограничить ухудшение выбросов выхлопных газов или снижение управляемости, что вызывается окончанием операции ограничения потока.

[0038] В этом варианте осуществления, объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором 11 за один цикл в течение заранее заданного периода, принимается за равный или меньше, чем заранее заданный объем Qinjthre топлива. Однако, как показано на фиг. 6, объем топлива, впрыскиваемый вторым топливным инжектором 11 в течение заранее заданного периода, может быть принят за ноль, и топливо может впрыскиваться только первым топливным инжектором 5. В этом случае, осаждаемый на стенке объем топлива не варьируется вследствие окончания операции ограничения потока, и поэтому варьирование воздушно-топливного отношения можно снизить с большей надежностью.

[0039] В этом варианте осуществления, операция ограничения потока выполняется путем прекращения работы водяного насоса 30. Однако операция ограничения потока может также быть выполнена другими способами, например, путем снижения производительности водяного насоса 30 в единицу времени, или путем периодического включения водяного насоса 30, в частности, путем ограничения объемного расхода охлаждающей жидкости, циркулирующего в двигателе 1 за единицу времени, до заранее заданного объема (например, объема достаточно небольшого, чтобы не влиять на прогрев двигателя). Даже в случае, когда операция ограничения потока выполняется любым из этих способов, происходит распределение температуры охлаждающей жидкости, как показано выше на фиг. 3; поэтому период, который требуется для исключения распределения температуры (пока температура всего объема охлаждающей жидкости не будет выровнена), может определяться, как заранее заданный период, и объем впрыска топлива вторым топливным инжектором 11 в течение заранее заданного периода может быть ограничен заранее заданным объемом топлива или менее.

[0040] В вышеописанном варианте осуществления, изобретение применено на двигателе внутреннего сгорания, в котором операция ограничения потока выполняется путем операции ограничения работы водяного насоса 30 с электрическим управлением. Однако изобретение может также быть применено к двигателю внутреннего сгорания, в котором операция ограничения потока выполняется с использованием охлаждающей жидкости, циркулирующей таким образом, чтобы обходить двигатель 1.

[0041] На фиг. 7 показан другой пример системы охлаждения двигателя 1 внутреннего сгорания. На фиг. 7 идентичными ссылочными позициями обозначены составляющие элементы, идентичные или соответствующие таковым на фиг. 2, как описано выше. На фиг. 7, подающий канал 31 и возвратный канал 36 соединены обходным каналом 40 для обхода канала 100а охлаждения блока и канала 100b охлаждения головки двигателя 1. Термостат 41, который переключается между положением для подключения подающего канала 31 и положением для отключения подающего канала 31, размещен на участке соединения, где обходной канал 40 и подающий канал 31 соединяются друг с другом. Когда температура охлаждающей жидкости равна или ниже вышеописанного порогового значения для определения прогрева двигателя 1, термостат 41 перекрывает подающий канал 31, с тем, чтобы образовать поток охлаждающей жидкости, обходящей канал 100а охлаждения блока и канал 100b охлаждения головки двигателя 1. Когда температура охлаждающей жидкости становится выше, чем вышеописанная пороговая величина для определения прогрева, термостат 41 позволяет охлаждающей жидкости проходить через подающий канал 31, с тем, чтобы образовать поток охлаждающей жидкости через канал 100а охлаждения блока и канал 100b охлаждения головки двигателя 1. Когда температура охлаждающей жидкости выше, чем пороговая величина для определения прогрева, термостат 41 может выполнить отключение обходного канала 40. Также, термостат 41 может представлять собой механический термостат, который автоматически открывается и закрывается в соответствии с температурой охлаждающей жидкости, или может представлять собой термостат с электрическим управлением, который открывается и закрывается под управлением ЭБУ 20.

[0042] Согласно выполненной системе охлаждения, как описано выше, термостат 41 перекрывает подающий канал 31, с тем, чтобы остановить циркуляцию охлаждающей жидкости через канал 100а охлаждения блока и канал 100b охлаждения головки. Поэтому операция ограничения потока может проводиться, даже если водяной насос 30 представляет собой механический насос, который приводится в действие с использованием мощности двигателя 1. Если первый топливный инжектор 5 и второй топливный инжектор 11 управляются, по существу, тем же способом, что и в вышеописанном варианте осуществления, в течение заранее заданного периода после окончания операции ограничения потока, воздушно-топливное отношение смеси с большей или меньшей вероятностью отклонится от интервала очистки, или колебания крутящего момента двигателя 1 с большей или меньшей вероятностью отклонятся от допустимого диапазона колебаний, даже если температура стенки варьируется вследствие окончания операции ограничения потока.

Реферат

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система управления для ДВС, содержащего первый топливный инжектор, впрыскивающий топливо непосредственно в цилиндр ДВС, и второй топливный инжектор, впрыскивающий топливо во впускной канал ДВС, а также блок управления потоком охлаждающей жидкости (ОЖ) в системе охлаждения ДВС, выполненный с возможностью ограничения или прекращения циркуляции ОЖ при прогреве ДВС. Система управления снижает объем топлива, впрыскиваемого вторым топливным инжектором за один цикл, до объема, меньшего, чем второй базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы ДВС, и увеличивает объем топлива, впрыскиваемого первым топливным инжектором за один цикл, до объема, большего, чем первый базовый объем впрыска в соответствии с условиями работы ДВС, в течение заданного периода после окончания операции ограничения потока ОЖ. Технический результат - уменьшение варьирования воздушно-топливного соотношения из-за варьирования температуры стенки впускного канала. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула