Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания - RU2628244C1
Код документа: RU2628244C1
Чертежи
Описание
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к многоцилиндровому двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя множество цилиндров, в частности к многоцилиндровому двигателю, у которого впускное окно с горловиной, имеющей суженный участок, что вызывает вихревой поток в камере сгорания, предусмотрено в каждом цилиндре.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Известно так называемое направляемое воздухом сгорание с послойным распределением заряда топлива. При таком типе сгорания в двигателе внутреннего сгорания создается вихревой поток, при этом топливо впрыскивается инжектором впрыска топлива в цилиндр против вихревого потока, чтобы управлять режимом впрыска топлива в камеру сгорания, а вблизи свечи зажигания образуется слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива. При направляемом воздухом сгорании с послойным распределением заряда топлива, упомянутые вихревой поток и впрыск топлива сбалансированы друг с другом так, чтобы обеспечить соответствующее расслоение заряда топлива и добиться наилучших характеристик воспламенения и высокого качества сгорания. Однако если вихревой поток и впрыск топлива не сбалансированы друг с другом, добиться благоприятных характеристик воспламенения и высокого качества сгорания не получится. Это происходит тогда, когда напорное усилие струи топлива относительно слабее вихревого потока и смесь не доходит в достаточном объеме до свечи зажигания с определенным моментом зажигания. И наоборот, если напорное усилие струи топлива относительно сильнее вихревого потока, смесь обтекает свечу зажигания. Кроме того, в обычном многоцилиндровом двигателе, как и в двигателе внутреннего сгорания автомобиля, степень нарушения баланса между вихревым потоком и впрыском топлива, вероятно, будет различаться между цилиндрами, что приводит к изменениям в процесс сгорания у разных цилиндров.
[0003] Одной из причин, почему нарушение баланса между вихревым потоком и впрыском топлива изменяется между цилиндрами, является расхождение в форме впускного окна каждого цилиндра. Головку блока цилиндров, в которой формируют впускные окна, обычно изготавливают литьем. Впускные окна и камеры сгорания, в которые выходят упомянутые впускные окна, формируются различными формовочными стержнями. Формовочные стержни для каждого комплекта из впускного окна и камеры сгорания объединяют друг с другом, помещают в литейную форму и фиксируют стержневыми знаками. При этом бывает трудно полностью зафиксировать формовочные стержни во время заливки и может возникнуть легкое смещение или перекос между формовочным стержнем впускного окна и формовочным стержнем камеры сгорания. Когда впускное окно представляет собой окно с образованием завихрения, которое имеет такую форму, которая вызывает вихревой поток, легкое смещение существенно влияет на силу вихревого потока, возникающего в камере сгорания. Поскольку впускные окна соответствующих цилиндров образованы различными формовочными стержнями, степень смещения впускного окна по отношению к соответствующей камере сгорания отличается у одного цилиндра от другого. Поэтому сила вихревого потока изменяется между цилиндрами, и, соответственно, степень нарушения баланса между вихревым потоком и струей топлива отличается или варьируется между цилиндрами.
[0004] Техника коррекции дисбаланса между вихревым потоком и впрыском топлива для каждого цилиндра раскрыта в публикации японской патентной заявки No. 2002-276421 (JP 2002-276421 А). Согласно этой технологии, давление топлива, впрыскиваемого через инжектор впрыска топлива в цилиндр, принудительно меняется во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива и выясняются возникающие отклонения при воспламенении. Затем для каждого цилиндра корректируется момент зажигания с тем, чтобы понизить степень отклонения при воспламенении. В цилиндре, в котором напорное усилие струи топлива относительно слабее силы вихревого потока, момент впрыска топлива выполняют с опережением так, чтобы смесь могла достичь зоны вблизи свечи зажигания раньше с тем, чтобы воспламенение зажигания произошло вовремя. И наоборот, в цилиндре, в котором напорное усилие струи топлива относительно больше силы вихревого потока, момент впрыска топлива устанавливают с задержкой, чтобы смесь попадала в зону вблизи свечи зажигания с задержкой момента зажигания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Тем не менее, в соответствии с техникой, описанной в JP 2002-276421 А, момент впрыска топлива невозможно скорректировать для каждого цилиндра до тех пор, пока отклонения при сгорании будут возникать во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, и не будет установлено, что рассматриваемый цилиндр является тем цилиндром, в котором напорное усилие струи топлива относительно больше силы вихревого потока, или же цилиндром, в котором напорное усилие струи топлива относительно меньше силы вихревого потока. А именно, необходимо проверить баланс между силой вихревого потока и напорным усилием струи топлива в каждом цилиндре с тем, чтобы выполнить расчетную коррекцию, при этом проверка баланса в каждом цилиндре занимает определенный период рабочего времени после того, как двигатель сошел с конвейера. Кроме того, в случае с двигателем, при котором режим сгорания с послойным распределением заряда топлива выполняется только временно (например, двигатель, в котором режим сгорания с послойным распределением заряда топлива выполняется только во время запуска, с целью разогрева катализатора), режим сгорания с послойным распределением заряда топлива не может продолжаться в течение достаточно длительного периода времени, чтобы проверить баланс, как описано выше. Поэтому техника, описанная в JP 2002-276421 А, допускает появление отклонений при воспламенении у разных цилиндров из-за нарушения баланса между вихревым потоком и напором струи топлива, по меньшей мере, на некоторое время, после того как двигатель сошел с конвейера.
[0006] В настоящем изобретении предлагается многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором подавляются или уменьшаются отклонения при воспламенении у разных цилиндров, вызванные расхождением в форме впускных окон, после того, как двигатель сошел с конвейера.
[0007] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, содержит множество впускных окон, множество инжекторов впрыска топлива в цилиндр и электронный блок управления. Каждое из впускных окон соединено с каждым из цилиндров многоцилиндрового двигателя и выполнено с горловиной, имеющей суженный участок, чтобы в камере сгорания каждого из цилиндров многоцилиндрового двигателя возникал вихревой поток. Удаление суженного участка от нижней поверхности головки блока цилиндров многоцилиндрового двигателя отличается между цилиндрами многоцилиндрового двигателя. В каждом из цилиндров многоцилиндрового двигателя выполнен инжектор впрыска топлива в цилиндр. Инжектор впрыска топлива в цилиндр выполнен с возможностью впрыска топлива против вихревого потока в камере сгорания таким образом, чтобы при использовании впрыска топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр выполнялся режим сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя, отдельно для каждого из цилиндров, так, что имеется общая закономерность между распределением между цилиндрами разницы значения управляющего параметра для каждого из цилиндров от значения управляющего параметра для эталонного цилиндра, и распределением между цилиндрами разницы удаления суженного участка у каждого из цилиндров от удаления суженного участка у эталонного цилиндра. Управляющий параметр представляет собой параметр, который определяет соотношение воздух-топливо в воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива в многоцилиндровом двигателе.
[0008] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, имеется общая закономерность между распределением (первым распределением) между цилиндрами разницы значения управляющего параметра для каждого цилиндра от значения управляющего параметра для эталонного цилиндра, и распределением (вторым распределением) между цилиндрами разницы удаления суженного участка в каждом цилиндре от удаления суженного участка в эталонном цилиндре. Второе распределение соответствует распределению между цилиндрами силы вихревого потока. Соответственно, если параметр управления изначально установлен для каждого цилиндра так, что существует общая закономерность между первым распределением и вторым распределением, условие воспламенения может быть равномерным или одинаковым между цилиндрами независимо от изменений силы вихревого потока между цилиндрами. Эталонный цилиндр специально не определяют, однако любой из вышеуказанного множества цилиндров может быть выбран в качестве эталонного цилиндра.
[0009] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, управляющим параметром может быть момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров момент зажигания у одного из двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, задается с опережением большим, чем момент зажигания у другого цилиндра, имеющего суженный участком с большим удалением. Согласно такой настройке, момент зажигания с задержкой устанавливают для цилиндра, в котором вихревой поток является сильным, а момент зажигания с опережением устанавливают для цилиндра, в котором вихревой поток является слабым, поэтому соотношение воздух-топливо в смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.
[0010] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, может дополнительно включать в себя инжектор распределенного впрыска, расположенный во впускном окне каждого из цилиндров. Инжектор распределенного впрыска может быть выполнен с возможностью впрыска топлива во впускное окно. Управляющий параметр может представлять собой долю объема впрыскиваемого топлива, обеспечиваемого инжектором распределенного впрыска во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров упомянутая доля у одного из двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, устанавливается на значение большее, чем упомянутая доля у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением. В случае, когда общий объем впрыскиваемого топлива одинаковый, тогда как содержание упомянутая доля распределенного впрыска больше, объем топлива, впрыскиваемого через инжектор впрыска топлива в цилиндр, уменьшается и напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр снижается. Таким образом, согласно данной настройке, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может быть увеличено в цилиндре, в котором вихревой поток сильный, а в цилиндре, в котором вихревой поток слабый, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может быть уменьшено, при этом соотношение воздух-топливо в топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.
[0011] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, управляющим параметром может быть давление впрыска топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров, давление впрыска топлива у одного из двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, устанавливают на значение меньшее, чем давление впрыска топлива у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением. Согласно данной настройке, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может быть увеличено в цилиндре, в котором вихревой поток сильный, а в цилиндре, в котором вихревой поток слабый, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может уменьшиться, при этом соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.
[0012] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, может дополнительно включать в себя клапан регулировки завихрения, расположенный во впускном окне каждого из цилиндров. Клапан регулировки завихрения может быть выполнен с возможностью изменения силы вихревого потока в камере сгорания так, что вихревой поток становится сильнее по мере повышения угла подъема клапана регулировки завихрения. Управляющим параметром может быть угол подъема клапана регулировки завихрения во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров угол подъема у одного из цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, устанавливают на значение большее, чем угол подъема у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением. Согласно данной настройке, изменения силы вихревого потока между цилиндрами могут быть подавлены или уменьшены, при этом соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть сделано однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.
[0013] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно второму объекту изобретения, включает в себя множество впускных окон и электронный блок управления. Каждое из впускных окон соединено с каждым из цилиндров многоцилиндрового двигателя и выполнено с горловиной, имеющей суженный участок, чтобы в камере сгорания каждого из цилиндров многоцилиндрового двигателя возникал вихревой поток. Удаление суженного участка от нижней поверхности головки блока цилиндров в многоцилиндровом двигателе отличается между цилиндрами многоцилиндрового двигателя. Электронный блок управления выполнен с возможностью изначальной установки значения момента зажигания во время режима гомогенного сгорания в многоцилиндровом двигателе отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров момент зажигания у одного из упомянутых двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, во время режима гомогенного сгорания устанавливается с опережением большим, чем момент зажигания у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением, во время режима гомогенного сгорания. В цилиндре, в котором вихревой поток сильный, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте установлен с задержкой, поскольку скорость сгорания высокая. В цилиндре, в котором вихревой поток слабый, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте выполнен с опережением, поскольку скорость сгорания низкая. Таким образом, согласно данной настройке, момент зажигания может быть сделан близким к углу поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте, причем не имеет значения, насколько вихревой поток, возникающий в цилиндре, сильный или слабый, так что изменения в процессе сгорании маловероятны и вряд ли возникнут между цилиндрами.
[0014] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту и второму объекту изобретения, условие сгорания может быть сделано равномерным между цилиндрами независимо от изменения силы вихревого потока между цилиндрами. Поэтому изменения в процессе сгорания между цилиндрами из-за изменения силы вихревого потока между цилиндрами, вызванные расхождением в форме впускных окон, подавлялись или уменьшались с момента, когда многоцилиндровый двигатель сходил с конвейера.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0015] Особенности, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и где:
На фиг. 1 представлен вид, схематический показывающий конфигурацию многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;
На фиг. 2 представлен график, показывающий изменения в концентрации топлива вблизи свечи зажигания по времени с момента впрыска топлива в цилиндр во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива;
На фиг. 3 представлен график, показывающий зависимость между степенью завихрения и соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива;
На фиг. 4 представлен вид для пояснения причины, по которой степень завихрения меняется в зависимости от высоты суженного участка горловины впускного окна;
На фиг. 5 представлен график, показывающий зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна, степенью завихрения и коэффициентом пропускной способности;
На фиг. 6 представлены графики, показывающие зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна и моментом зажигания, чтобы сделать соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами;
На фиг. 7 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным для каждого цилиндра значением момента зажигания, записанным в ПЗУ, по первому варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна каждого цилиндра;
На фиг. 8 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным значением поправочного коэффициента доли впрыска топлива в каждый цилиндр, записанным в ПЗУ, по второму варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра;
На фиг. 9 представлена блок-схема последовательности операций при управлении впрыском топлива, выполняемом по второму варианту осуществления;
На фиг. 10 представлены графики, показывающие зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна и давлением впрыска топлива в цилиндр, чтобы сделать соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами;
На фиг. 11 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным значением давления впрыска топлива в каждый цилиндр, записанным в ПЗУ, по третьему варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра;
На фиг. 12 представлен вид, схематически показывающий конфигурацию многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
На фиг. 13 представлены графики, показывающие зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна и углом подъема клапана регулировки завихрения, чтобы сделать соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами;
На фиг. 14 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным значением поправочного коэффициента угла подъема TCV для каждого цилиндра, записанным в ПЗУ, по четвертому варианту осуществления, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра;
На фиг. 15 представлен график, показывающий зависимость между степенью завихрения, скоростью сгорания и углом поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте во время режима гомогенного сгорания; а также
На фиг. 16 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным исходным значением момента зажигания для каждого цилиндра, записанным в ПЗУ, по пятому варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0016] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Когда в вариантах осуществления, указанных ниже, приводится цифра, например, количество штук, численное количество, количество или диапазон, то следует понимать, что изобретение не ограничивается упомянутым числом, если прямо не указано иное, или число указано явным образом по существу. Также, конструкции, описанные в вариантах осуществления изобретения, указанных ниже, не обязательно необходимы для данного изобретения, если не будет особо указано иное, или если конструкция не задана явным образом по существу.
[0017] На фиг. 1 схематически показана конфигурация многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (который будет называться просто «двигатель») согласно первому варианту осуществления изобретения. На фиг. 1 изображены элементы или компоненты, которые составляют двигатель и при этом спроецированы на одной плоскости, перпендикулярной коленчатому валу (следует отметить, что фиг. 1 не является видом в поперечном разрезе, на котором изображено конкретное поперечное сечение двигателя). Хотя на фиг. 1 изображен только один цилиндр 4, двигатель включает в себя два или более цилиндров 4. Двигатель имеет блок цилиндров 3, в котором размещены цилиндры 4 и головка блока цилиндров 2, установленная на блоке цилиндров 3 через прокладку (не показана). В каждом из цилиндров 4 размещен поршень 8, при этом поршень 8 может осуществлять возвратно-поступательное движение в аксиальном (вертикальном) направлении. Камера сгорания 6 с выпуклой крышей в качестве верхней полости цилиндра 4 выполнена на соприкасающейся поверхности 30, которая соприкасается с блоком цилиндров 3 и соответствует нижней поверхности головки блока цилиндров 2.
[0018] В головке блока цилиндров 2 выполнены впускное окно 10 и выпускное окно 16, которые сообщаются с камерой сгорания 6. Впускной клапан 18 расположен в отверстии впускного окна 10, которое сообщается с камерой сгорания 6, а выпускной клапан 20 расположен в отверстии выпускного окна 16, которое сообщается с камерой сгорания 6. Хотя это не показано на чертежах, впускное окно 10 разветвляется на два канала в точке между входом, образованным в боковой поверхности головки блока цилиндров 2, и окном, которое сообщается с камерой сгорания 6. Инжектор 24 распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускное окно 10, расположен на участке впускного окна 10 выше по потоку от точки разветвления. Инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, который впрыскивает топливо в камеру сгорания 6, расположен между двумя каналами впускного окна 10, вклиниваясь между впускным окном 10 и соприкасающейся поверхностью 30 блока цилиндров таким образом, что дистальный конец инжектора 26 впрыска топлива в цилиндр выступает уже в камере сгорания 6. В головке блока цилиндров 2 расположена также свеча зажигания 28 таким образом, что она выступает из верхней части камеры сгорания 6 внутрь нее.
[0019] Впускное окно 10 протягивается практически прямо в камеру сгорания 6, а площадь поперечного сечения канала сужается или уменьшается в горловине 12 в виде соединительного участка с камерой сгорания 6. Во впускном окне 10, имеющем такую форму, что при всасывании воздуха в камеру сгорания 6 там возникает вихревой поток. В поршне 8, который образует нижнюю часть камеры сгорания 6, формируется выемка для поддержания вихревого потока. Во время работы, при соотношении воздух-топливо более бедном, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, выполняется направляемое воздухом сгорание с послойным распределением заряда топлива, включающее в себя впрыск топлива в цилиндр. Для направляемого воздухом сгорания с послойным распределением заряда топлива, топливо впрыскивается через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр против вихревого потока, образующегося в камере сгорания 6. Поскольку тормозящее усилие вихревого потока воздействует на струю топлива инжектора 26 впрыска топлива в цилиндр, поведение струи топлива в камере сгорания 6 контролируется и вблизи свечи 28 зажигания образуется слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива.
[0020] Двигатель включает в себя блок ЭБУ 50 (электронный блок управления) в качестве контроллера. Блок ЭБУ 50 имеет, по меньшей мере, интерфейс ввода-вывода данных, ПЗУ, ОЗУ и ЦПУ. Интерфейс ввода-вывода данных предусмотрен для приема сигналов от различных датчиков, установленных в двигателе и на транспортном средстве, и выдачи сигналов срабатывания исполнительных механизмов, предусмотренных в двигателе. Различные типы управляющих данных, включая различные программы управления и карты для управления двигателем, записаны в ПЗУ. Заданные значения (изначально установленные значения) управляющего параметра, который будет описан ниже, также заранее записывают в ПЗУ. ЦПУ считывает программы управления из ПЗУ и выполняет эти программы таким образом, чтобы выдавать сигналы срабатывания на основе принимаемых от датчиков сигналов.
[0021] Силу вихревого потока, возникающую в камере сгорания 6, можно оценить с помощью индекса, называемого «степенью завихрения». Степень завихрения определяется как количество вращений вихревого потока в камере сгорания 6 за то время как поршень 8 совершит одно возвратно-поступательное движение (т.е. во время одного возвратно-поступательного хода поршня 8). Степень завихрения оказывает влияние на отрезок времени, который необходим, пока топливо, впрыснутое через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, не достигнет зоны вблизи свечи зажигания 28.
[0022] На фиг. 2 показаны изменения в концентрации топлива вблизи свечи зажигания, происходящие по времени после впрыска топлива в цилиндр. При этом на фиг. 2 изображено множество кривых, степень завихрения у которых отличается друг от друга. Концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает своего пика с опережение при низкой степени завихрения, но с задержкой концентрации топлива вблизи свечи зажигания для достижения своего пика при повышенной степени завихрения. Также уровень степени завихрения влияет на высоту пика концентрации топлива; пик концентрации топлива снижается, если степень завихрения слишком высокая или слишком низкая.
[0023] На фиг. 3 показана зависимость между степенью завихрения и соотношением воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания (которое именуется «соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания»), когда обороты двигателя, нагрузка и момент зажигания являются фиксированными. Как понятно из фиг. 3, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания меняется квадратично по параболической кривой, в отличие от степени завихрения. А именно, если степень завихрения находится в пределах оптимально заданного диапазона, вблизи свечи зажигания в момент зажигания может образоваться слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива. Однако если степень завихрения выходит за пределы оптимального диапазона, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания повышается (т.е. становится бедным). Это подтверждает зависимость между изменениями концентрации топлива вблизи свечи зажигания по времени и степенью завихрения.
[0024] Соотношение воздух-топливо вблизи свечи зажигания в момент зажигания изменяется в зависимости от степени завихрения, поскольку воздействие, с которым вихревой поток тормозит напорное усилие струи топлива, меняется в зависимости от степени завихрения. Когда тормозящее усилие, создаваемое вихревым потоком, и напорное усилие струи топлива сбалансированы между собой, вблизи свечи зажигания 28 в момент зажигания образуется слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива. Однако, когда степень завихрения выше определенного диапазона, тормозящее усилие, производимое вихревым потоком, становится избыточно большим по отношению к напорному усилию струи топлива, поэтому смесь, имеющая высокую концентрацию топлива, не достигает в достаточной мере свечи зажигания 28 из-за опережения зажигания. Напротив, когда степень завихрения ниже заданного диапазона, тормозящее усилие, производимое вихревым потоком, становится недостаточным относительно напорного усилия струи топлива, поэтому смесь, имеющая высокую концентрацию топлива, проходит вблизи свечи зажигания 28. Таким образом, не имеет значения, степень завихрения выше или ниже оптимального диапазона, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания становится бедным.
[0025] Возвращаясь к фиг. 1, необходимо описать впускное окно 10 более подробно. Степень завихрения отклоняется от нужного диапазона из-за расхождения в форме впускного окна 10. Головку блока цилиндров 2 изготавливают путем отливки. В процессе изготовления камеры сгорания 6 впускные окна 10 и выпускные окна 16 формируют соответственно путем использования различных формовочных стержней. Сконцентрировав внимание на одно впускное окно 10, увидим, что форма участка впускного окна 10, которое соединено с камерой сгорания 6, в частности, форма горловины 12, получена путем механической обработки после отливки. Горловина 12 сформирована с помощью седла клапана, на котором зафиксирован впускной клапан 18. Суженный участок 14, имеющий минимальную площадь сечения канала, выполнен между участком впускного окна 10 основного корпуса, сформированным с использованием формовочного стержня, и горловиной 12, полученной путем механической обработки.
[0026] Во время заливки головки блока цилиндров 2 формовочные стержни, используемые для образования впускных окон 10, фиксируются или поддерживаются наружными рамами и стержневыми знаками для их позиционирования относительно формовочных стержней, используемых для образования камер сгорания 6. Однако бывает трудно идеально зафиксировать формовочные стержни и во взаимном расположении между стержнем каждого впускного окна 10 и стержнем соответствующей камеры сгорания 6 может возникнуть легкий перекос или небольшое смещение. Поскольку впускное окно 10 представляет собой отверстие, через которое образуется завихрение, даже небольшое смещение формовочных стержней оказывает существенное влияние на силу вихревого потока, возникающего в камере сгорания 6.
[0027] Когда формовочный стержень впускного окна 10 смещается в вертикальном направлении, такое смещение проявляется как разница в удалении суженного участка 14 горловины 12 от соприкасающихся поверхностей 30 блока цилиндров, когда горловина 12 получена путем механической обработки. Здесь, суженный участок 14 представляет собой круговое кольцо, которое обеспечивает границу между горловиной 12 и участком основного корпуса впускного окна 10, а расстояние до суженного участка 14 представляет собой кратчайшее расстояние от нижнего конца (участка, ближайшего к соприкасающимся поверхностям 30 головки блока цилиндров) кругового кольца до соприкасающихся поверхностей 30 головки блока цилиндров. Удаление суженного участка 14 горловины 12 от соприкасающихся поверхностей 30 головки блока цилиндров можно легко измерить с помощью лазерного измерительного прибора.
[0028] «Удаление» суженного участка 14 горловины 12 может быть выражено как «высота» суженного участка 14, когда головка блока цилиндров 2 размещена таким образом, что соприкасающиеся поверхности 30 головки блока цилиндров лежат в горизонтальной плоскости. Утверждение, что высота суженного участка 14 маленькая означает, что удаление суженного участка 14 небольшое, а утверждение, что высота суженного участка 14 большая, означает, что удаление суженного участка 14 большое. На фиг. 4 показаны три цилиндра 4А, 4В, 4С с суженными участками 14 горловины 12, имеющими разные высоты. Высота суженного участка 14 у цилиндра 4А является средней (или центральным значением) от всех цилиндров, а высота суженного участка 14 у цилиндра 4В меньше, чем среднее значение для всех цилиндров, в то время как высота суженного участка 14 у цилиндра 4С больше, чем среднее значение у всех цилиндров.
[0029] В цилиндре 4 В, в котором высота суженного участка 14 меньше, чем средняя высота, поток всасываемого воздуха, который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения верхней части впускного клапана 18, вихревой поток в прямом направлении, ослабевает, в то время как поток всасываемого воздуха, который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения нижней части впускного клапана 18, вихревой поток в обратном направлении, усиливается. В результате, вихревой поток который слабее, чем вихревой поток, возникающий в цилиндре 4А (или вихревой поток, имеющий меньшую степень завихрения), возникает в цилиндре 4В. С другой стороны, в цилиндре 4С, в котором высота суженного участка 14 больше, чем средняя высота, поток всасываемого воздуха который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения верхней части впускного клапана 18, вихревой поток в прямом направлении, усиливается, в то время как поток всасываемого воздуха, который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения нижней части впускного клапана 18, вихревой поток в обратном направлении, ослабевает. В результате, вихревой поток который сильнее, чем вихревой поток, возникающий в цилиндре 4А (или вихревой поток с большей степенью завихрения), возникает в цилиндре 4С.
[0030] Из этого следует, что независимо от того, сильный вихревой поток или слабый вихревой поток возникает в цилиндре 4, его можно определить, исходя из высоты суженного участка 14 горловины 12 впускного окна 10 у цилиндра 4, измеряемой от соприкасающихся поверхностей 30 головки блока цилиндров. На фиг. 5 приведены результаты исследования зависимости между высотой суженного участка 14 и степенью завихрения. Исследование было проведено на множестве двигателей, действительно изготовленных на производственной линии, а степень завихрения измерялась при заданных оборотах и заданной нагрузке. Степень завихрения измерялась с помощью системы измерения завихрений Tipplemann, а высота суженного участка 14 измерялась с помощью лазерного измерительного прибора в условиях, когда головка блока цилиндров 2 была отсоединена от блока цилиндров 3.
[0031] Из фиг. 5 следует понимать, что существует линейная зависимость между степенью завихрения и высотой суженного участка 14. При такой зависимости, выраженной формулой прогнозирования, прогнозируемое значение степени завихрения можно рассчитать по формуле прогнозирования после определения высоты суженного участка 14. На фиг. 5 также представлены результаты исследований зависимости между высотой суженного участка 14 и коэффициентом пропускной способности. Существует также линейная зависимость между коэффициентом пропускной способности и высотой суженного участка 14, при которой коэффициент пропускной способности уменьшается с увеличением высоты суженного участка 14.
[0032] Измерение высоты суженного участка 14 выполняется для каждой партии и у каждого цилиндра 4 в процессе изготовления головки блока цилиндров 2. При выполнении такого измерения, изменения силы вихревого потока между цилиндрами 4, 4, …, которые вызваны расхождением в форме впускных окон 10, могут прогнозироваться на стадии изготовления головки блока цилиндров 2. Поскольку в каждой камеры сгорания 6 предусмотрены два впускных клапана 18, то и две горловины 12 впускного окна 10 приходятся на каждую камеру сгорания 6. Высоту суженного участка 14 можно измерить относительно суженного участка 14 любой (предпочтительно, предварительно заданной, например, с правой стороны) из горловин 12, либо можно измерить относительно суженных участков 14 обеих горловин 12. В последнем случае может быть получено среднее значение результатов измерения.
[0033] В предшествующем уровне техники, значение (расчетное значение), которое является стандартным между цилиндрами 4, 4, …, применяется в качестве момента зажигания во время направляемого воздухом режима сгорания с послойным распределением заряда топлива (именуемым просто «режим сгорания с послойным распределением заряда топлива»), в частности, в качестве момента зажигания, который изначально устанавливают без изучения или корректировки на основе результатов работы. Изначально момент зажигания устанавливают на момент времени, при котором концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает своего пика, когда степень завихрения равна расчетному значению. Однако из-за расхождения в форме впускного окна 10 возникает разница между расчетным значением и фактическим значением степени завихрения, а также разница по времени, соответствующая разнице между расчетным значением и фактическим значением степени завихрения возникает между временем, при котором концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает пика, и моментом зажигания. Поэтому, при наличии изменений в степени завихрения между цилиндрами 4, 4, …, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания отличается у одного цилиндра 4 от другого.
[0034] Ссылаясь на фиг. 2, упомянутую выше, наблюдаем, что продолжительность времени, которое уходит на то, чтобы концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигла своего пика, в значительной мере изменяется в зависимости от степени завихрения. Тем не менее, нет больших различий в пиковых значениях концентрации топлива, пока они находятся в диапазоне концентрации топлива, необходимого для воспламенения. Таким образом, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания оценивается, по существу, как однородное или одинаковое, если настройка момента зажигания изменяется для каждого цилиндра 4 в зависимости от степени завихрения, при этом момент времени, при котором концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает пика, совпадает с моментом зажигания.
[0035] Из графика, приведенного на фиг. 2, следует понимать, что если момент зажигания установлен на момент времени, при котором концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает пика, опережение зажигания может быть установлено с задержкой относительно расчетного значения, когда степень завихрения выше расчетного значения, а также опережение зажигания может быть установлено с опережением относительно расчетного значения, когда степень завихрения ниже расчетного значения. Путем проверки времени, которое проходит, пока концентрация топлива вблизи свечи зажигания не достигнет пика, изменяя при этом степень завихрения, можно получить данные (представленные, например, с помощью выражения соотношений), свидетельствующие о зависимости между степенью завихрения и оптимальным значением момента зажигания, соответствующего степени завихрения.
[0036] После получения данных, указывающих на зависимость между степенью завихрения и оптимальным значением момента зажигания, можно получить данные для определения оптимального значения момента зажигания исходя из высоты суженного участка 14, с использованием формулы прогнозирования, представляющей зависимость между степенью завихрения и высотой суженного участка 14. На фиг. 6 представлены три графика, на которых горизонтальная ось обозначает высоту суженного участка 14, при этом горизонтальные оси пролегают параллельно друг другу. Верхний график показывает зависимость между высотой суженного участка 14 и степенью завихрения. Средний график показывает зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением момента зажигания. Нижний график показывает зависимость между высотой суженного участка 14 и соотношением воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания, в случае, когда момент зажигания установлен на значение, указанное на среднем графике. Черные кружки, указанные на каждом графике, представляют собой данные, полученные экспериментальным путем, когда высота суженного участка 14 изменяется. Из фиг. 6 понятно, что соотношением воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания можно управлять так, что оно становится, по существу, равным расчетному значению, за счет изменения установки момента зажигания в зависимости от высоты суженного участка 14.
[0037] В процессе изготовления двигателя внутреннего сгорания зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением момента зажигания, указанную на среднем графике фиг. 6, оформляют заранее в виде справочных данных с целью определения момента зажигания для каждого цилиндра 4. Корректный момент зажигания как установленное значение, применяемое во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, может быть определено для каждого цилиндра 4 исходя из справочных данных и высоты суженного участка 14, измеряемой у каждого цилиндра 4. Определенный таким образом момент зажигания для каждого цилиндра 4 записывают в качестве установленного значения (изначально установленного значения) в ПЗУ блока ЭБУ 50. Головку блока цилиндров 2 и блок ЭБУ 50 соединяют друг с другом в процессе изготовления двигателя, при этом высота суженного участка 14, измеренная таким образом, и установленное значение момента зажигания, записанное в ПЗУ, в обязательном порядке соответствуют друг другу.
[0038] На фиг. 7 приведен один пример зависимости между высотой суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 и установленным значением момента зажигания для каждого цилиндра 4, записанным в ПЗУ. В данном примере двигатель внутреннего сгорания представляет собой четырехцилиндровый двигатель, а верхний график указывает на высоту суженного участка 14 у каждого цилиндра 4, в то время как нижний график показывает установленное значение момента зажигания для каждого цилиндра 4. Если первый цилиндр обозначить как эталонный цилиндр, а распределение (обозначено ломаной линией на нижнем графике) между цилиндрами разницы установленного значения момента зажигания у каждого цилиндра от установленного значения момента зажигания у эталонного цилиндра, при сравнении с распределением (обозначено ломаной линией на верхнем графике) между цилиндрами разницы высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра от высоты суженного участка 14 у эталонного цилиндра, может быть подтверждено, что имеется общая закономерность между этими двумя распределениями. По крайней мере, когда транспортное средство работает в первый раз после схода с конвейера, настройка (изначальная настройка) момента зажигания выполняется согласно установленным значениям, записанным в ПЗУ. Согласно изначальной настройке, при сравнении двух конкретных цилиндров из четырех, содержащихся в двигателе, момент зажигания для цилиндра, имеющего суженный участок 14 с меньшей высотой, устанавливается с опережением большим, чем момент зажигания для цилиндра, имеющего суженный участок 14 с большей высотой.
[0039] Таким образом, если момент зажигания для каждого цилиндра 4 настроен отдельно, в зависимости от высоты суженного участка 14, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания в качестве условия сгорания может быть, по существу, одинаковым между цилиндрами 4, 4, …, независимо от различий в силе вихревого потока между цилиндрами 4, 4, …. Таким образом, в двигателе, согласно данному варианту осуществления, даже если сила вихревого потока изменяется между цилиндрами 4, 4, … из-за расхождения в форме впускных окон 10, изменения в процессе сгорании между цилиндрами 4, 4, …, вызванные изменениями силы вихревого потока, подавляются или уменьшаются с момента времени, когда двигатель сошел с конвейера.
[0040] В то время как момент зажигания определяется исходя из высоты суженного участка 14 в данном варианте осуществления изобретения поправочный коэффициент расчетного значения момента зажигания может быть определен исходя из высоты суженного участка 14. Поправочный коэффициент устанавливают на значение, на которое задерживают момент зажигания исходя из расчетного значения, когда высота суженного участка 14 больше, чем расчетное значение, а когда высота суженного участка 14 меньше расчетного значение поправочный коэффициент устанавливают на значение, которое опережает момент зажигания, исходя из расчетного значения. Поправочный коэффициент определяют для каждого цилиндра 4 исходя из высоты суженного участка 14 и записывают в ПЗУ блока ЭБУ 50 вместе с расчетным значением момента зажигания. Блок ЭБУ 50 корректирует расчетное значение момента зажигания для каждого цилиндра 4 с помощью поправочного коэффициента и применяет скорректированный таким образом момент зажигания в качестве установленного значения момента зажигания для каждого цилиндра 4.
[0041] Кроме того, логическая программа для вычисления установленного значения момента зажигания исходя из высоты суженного участка 14, а также измеряемое значение высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 могут быть записаны в ПЗУ блока ЭБУ 50, а блок ЭБУ 50 может вычислять установленное значение момента зажигания для каждого цилиндра 4. В этом случае работникам надо только просто измерить высоту суженного участка 14, при этом человеко-часы для расчета момента зажигания или поправочного коэффициента для каждого цилиндра 4 исходя из высоты суженного участка 14, могут быть с успехом сокращены.
[0042] Двигатель согласно второму варианту осуществления изобретения имеет конфигурацию, как показано на фиг. 1, как и двигатель по первому варианту осуществления. Тем не менее, двигатель согласно второму варианту осуществления отличается от двигателя по первому варианту осуществления содержанием параметров управления, записанных в ПЗУ блока ЭБУ 50, как будет описано далее.
[0043] В двигателе согласно данному варианту осуществления изобретения может применяться операция с использованием только распределенного впрыска через инжектор 24 распределенного впрыска, операция с использованием только впрыска топлива в цилиндр через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, а также операция с использованием, как распределенного впрыска, так и впрыска в цилиндр, в зависимости от рабочей области двигателя. Во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, в основном, выполняется впрыск топлива в цилиндр через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, а также применяются оба, как распределенный впрыск, так и впрыск в цилиндр.
[0044] Доля объема впрыскиваемого топлива, обеспечиваемого инжектором 24 распределенного впрыска (которая будет именоваться «долей впрыска через впускное окно») во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, влияет на напорное усилие струи топлива инжектора 26 впрыска топлива в цилиндр. Когда доля впрыска через впускное окно снижается, объем впрыскиваемого топлива, обеспечиваемый инжектором 26 впрыска топлива в цилиндр, соответственно повышается, а напорное усилие струи топлива через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр возрастает. И наоборот, если доля впрыска через впускное окно повышается, объем впрыскиваемого топлива, обеспечиваемый инжектором 26 впрыска топлива в цилиндр, соответственно, снижается, а напорное усилие струи топлива через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр уменьшается. Поэтому баланс между напорным усилием струи топлива через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр и тормозящим усилием, создаваемым вихревым потоком, которое возникает в камере сгорания 6, изменяется в зависимости от доли впрыска через впускное окно.
[0045] В предшествующем уровне техники, значение (расчетное значение), которое является стандартным между цилиндрами 4, 4, …, применялось как доля впрыска через впускное окно во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, в частности, как доля впрыска через впускное окно, которая изначально устанавливалась без изучения или корректировки по результатам работы. Тем не менее, если доля впрыска через впускное окно установлена отдельно для каждого цилиндра 4, то в каждом цилиндре 4 можно регулировать баланс между напорным усилием струи топлива и тормозящим усилием, производимым вихревым потоком. Если настройку доли впрыска через впускное окно менять для каждого цилиндра 4 в зависимости от степени завихрения, то в каждом цилиндре 4 баланс между напорным усилием струи топлива и тормозящим усилием, производимым вихревым потоком, регулируют так, что концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает своего пика при опережении зажигания, при этом соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания может быть сделано, по существу, однородным или одинаковым между цилиндрами 4, 4, ….
[0046] В этом варианте осуществления изобретения, в качестве конкретного способа изменения настройки доли впрыска через впускное окно для каждого цилиндра 4, долю впрыска топлива в цилиндр, в качестве доли объема впрыскиваемого топлива, обеспечиваемого инжектором 26 впрыска топлива в цилиндр, умножают на поправочный коэффициент, установленный для каждого цилиндра 4. Базовое значение доли впрыска топлива в цилиндр представляет собой переменное значение, которое может изменяться в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель, а в качестве базового значения между цилиндрами 4, 4, … применяется общее значение. Когда высота суженного участка 14 равна расчетному значению, значение поправочного коэффициента впрыска топлива в цилиндр устанавливается на значение 1. Когда высота суженного участка 14 больше расчетного значения, поправочный коэффициент впрыска в цилиндр устанавливается на значение больше, чем 1, а значение поправочного коэффициента впрыска в цилиндр увеличивается и становится больше при повышении высоты суженного участка 14. И наоборот, когда высота суженного участка 14 меньше расчетного значения, поправочный коэффициент впрыска в цилиндр устанавливается на значение меньше, чем 1, а значение поправочного коэффициента впрыска топлива в цилиндр понижается и становится меньше при уменьшении высоты суженного участка 14. Таким образом, можно сбалансировать напорное усилие струи топлива, через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, с силой вихревого потока, возникающего в камере сгорания 6, за счет изменения значения поправочного коэффициента впрыска в цилиндр в зависимости от высоты суженного участка 14.
[0047] В процессе изготовления двигателя внутреннего сгорания зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением поправочного коэффициента впрыска топлива в цилиндр, который был предварительно определен, оформляют заранее в качестве справочных данных для определения поправочного коэффициента впрыска топлива в каждый цилиндр 4. Корректный поправочный коэффициент впрыска топлива в цилиндр для определения установленных значений коэффициента впрыска в цилиндр и коэффициента распределенного впрыска во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, может быть определен для каждого цилиндра 4 исходя из справочных данных и высоты суженного участка 14, измеренной у каждого цилиндра 4. Поправочный коэффициент доли впрыска в цилиндр, определенный таким образом для каждого цилиндра 4, записывается в ПЗУ блока ЭБУ 50.
[0048] На фиг. 8 приведен один пример зависимости между высотой суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 и поправочным коэффициентом доли впрыска топлива в каждый цилиндр 4, записанным в ПЗУ. В этом примере двигатель внутреннего сгорания представляет собой четырехцилиндровый двигатель, а верхний график обозначает высоту суженного участка 14 у каждого цилиндра 4, в то время как нижний график обозначает поправочный коэффициент доли впрыска топлива в цилиндр для каждого цилиндра 4. Если первый цилиндр обозначить как эталонный цилиндр, а распределение (обозначено ломаной линией на нижнем графике) между цилиндрами разницы поправочного коэффициента доли впрыска топлива в каждый цилиндр от поправочного коэффициентом доли впрыска топлива в эталонный цилиндр, сравнить с распределением (обозначено ломаной линией на верхнем графике) между цилиндрами разницы высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра от высоты суженного участка 14 у эталонного цилиндра, может быть подтверждено что имеется общая закономерность между двумя упомянутыми распределениями, по крайней мере, когда транспортное средство начинает работать в первый раз после схода с конвейера, доля впрыска топлива в цилиндр и коэффициент распределенного впрыска установлены (изначально установлены) с использованием поправочного коэффициента упомянутой доли впрыска топлива в цилиндр, записанного в ПЗУ. Согласно изначальной установке, при сравнении двух конкретных цилиндров из четырех, содержащихся в двигателе, коэффициент распределенного впрыска топлива в цилиндр, имеющий суженный участок 14 с меньшей высотой, устанавливают так, чтобы он имел значение большее, чем коэффициент распределенного впрыска топлива в цилиндр, имеющий суженный участок 14 с большей высотой.
[0049] На фиг. 9 представлена блок-схема последовательности операций при управлении впрыском топлива, выполняемом в этом варианте осуществления изобретения. В данном варианте осуществления, режим сгорания с послойным распределением заряда топлива выполняется с целью прогрева катализатора. Во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива поправочный коэффициент доли впрыска топлива в цилиндр, записанный в ПЗУ, используется для вычисления объема распределенного впрыска и объема впрыска топлива в каждый цилиндр 4. В дальнейшем способ вычисления объема распределенного впрыска и объема впрыска топлива в каждый цилиндр 4 с использованием поправочного коэффициента доли впрыска в цилиндр, будет описан со ссылкой на блок-схему, приведенную на фиг. 9.
[0050] Первоначально, на этапе S2 поправочный коэффициент доли впрыска топлива в каждый цилиндр 4, записанный в ПЗУ, считывается в ЦПУ. Далее, на этапе S4 счетчик цилиндров, который указывает на фиксируемый в текущий момент цилиндр, переводится в режим счета с момента запуска управления. Управление запуском представляет собой управление впрыском топлива, выполняемое при запуске двигателя, и оно выполняется согласно схеме управления, отличной от схемы управления, приведенной на фиг. 9, до тех пор, пока не будет произведен нагрев катализатора. Счетчик цилиндров ведет счет значений от 1 до 4, в зависимости от количества цилиндров в двигателе, достигнув значения 4, возвращается к 1.
[0051] Затем, на этапе S6 определяется, является ли текущий рабочий режим режимом прогрева катализатора. Когда режим прогрева катализатора отменяется, заканчивается управление впрыском топлива согласно схеме управления.
[0052] Когда текущий рабочий режим является режимом прогрева катализатора, последовательно выполняются этапы S8-S20. На этапе S8 доля впрыска при рабочем ходе сжатия в качестве доли объема впрыска топлива при рабочем ходе сжатия вычисляется исходя из оборотов двигателя NE и нагрузки на двигатель KL. Поскольку впрыск топлива при рабочем ходе сжатия выполняется через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, доля впрыска при рабочем ходе сжатия означает долю впрыска в цилиндр. Для такого вычисления применяется карта с использованием оборотов двигателя NE и нагрузки на двигатель KL в качестве параметров.
[0053] На этапе S10, коэффициент впрыска при рабочем ходе сжатия Kcomp, вычисленный на этапе S8, умножают на поправочный коэффициент доли впрыска в цилиндр, фиксируемого в текущий момент цилиндра, указанного счетчиком цилиндров.
[0054] На этапе S12 доля впрыска при рабочем ходе впуска Kint в качестве доли объема впрыска топлива при рабочем ходе впуска вычисляется путем вычитания коэффициента впрыска при рабочем ходе сжатия Kcomp, скорректированного на этапе S10, из 1. Поскольку впрыск топлива при рабочем ходе впуска выполняется через инжектор 24 распределенного впрыска, коэффициент впрыска при рабочем ходе впуска означает долю распределенного впрыска.
[0055] На этапе S14 общий объем Q впрыска топлива за один цикл вычисляется исходя из оборотов двигателя NE и нагрузки на двигатель KL. Для этого вычисления применяется карта с использованием оборотов двигателя NE и нагрузки на двигатель KL в качестве параметров.
[0056] На этапе S16, объем распределенного впрыска в качестве объема впрыска топлива, производимого инжектором 24 распределенного впрыска, вычисляется путем умножения общего объема Q впрыска топлива, вычисленного на этапе S14, на долю впрыска при рабочем ходе впуска Kint, вычисленный на этапе S12.
[0057] На этапе S18, объем впрыска в цилиндр в качестве объема впрыска топлива, производимого инжектором 26 впрыска топлива в цилиндр, вычисляется путем умножения общего объема Q впрыска топлива, вычисленного на этапе S14, на долю впрыска при рабочем ходе сжатия Kcomp, скорректированный на этапе S10.
[0058] На этапе S20 счетчик цилиндров обновляет данные. С продолжением режима прогрева катализатора выполняются вычисления от этапа S8 до этапа S18 в отношении цилиндра, рассматриваемого далее, на который указывают обновленные данные счетчика цилиндров.
[0059] Согласно схеме управления, описанной выше, поправочный коэффициент доли впрыска в цилиндр устанавливается отдельно для каждого цилиндра 4 исходя из высоты суженного участка 14; таким образом, объем (объем впрыска в цилиндр) топлива, впрыскиваемого через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр против вихревого потока контролируется в количестве, которое обеспечивает напорное усилие, уравновешиваемое силой вихревого потока. При такой конструкции, даже если имеются различия в силе вихревого потока между цилиндрами 4, 4, …, из-за расхождения в форме впускных окон 10, напорное усилие струи топлива инжектора 26 впрыска топлива в цилиндр определяется с самого начала в соответствии с изменениями силы вихревого потока; поэтому соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания в качестве условия сгорания, с большей или меньшей вероятностью будет изменяться между цилиндрами 4, 4, …. Таким образом, в двигателе по данному варианту осуществления изобретения, вариации сгорания между цилиндрами 4, 4, … из-за различий в силе вихревого потока будут подавлены или уменьшены с момента времени, когда двигатель сошел с конвейера.
[0060] В то время как поправочный коэффициент доли впрыска в цилиндр определяется исходя из высоты суженного участка 14 в этом варианте осуществления изобретения, доля распределенного впрыска или доля впрыска в цилиндр могут быть определены непосредственно, исходя из высоты суженного участка 14, и могут быть записаны в ПЗУ блока ЭБУ 50. Кроме того, в ПЗУ блока ЭБУ 50 также записывают логическую программу для вычисления поправочного коэффициента доли впрыска в цилиндр на основе высоты суженного участка 14 и измеряемого значения высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра 4, при этом поправочный коэффициент доли впрыска в цилиндр для каждого цилиндра 4 можно вычислить с помощью блока ЭБУ 50.
[0061] Двигатель внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления изобретения в основном имеет ту же конфигурацию, что и двигатель согласно первому варианту осуществления, представленный на фиг. 1. Тем не менее, двигатель по третьему варианту осуществления имеет механизм, способный контролировать давление топлива в каждом цилиндре 4 через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр (далее будет называться «давлением впрыска топлива в цилиндр»). Этот механизм не имеет особых ограничений. Например, для каждого цилиндра 4 может устанавливаться величина подъема клапана впрыска в инжекторе 26 впрыска топлива в цилиндр, или же топливный насос может быть предусмотрен для каждого цилиндра 4. Кроме того, как будет описано далее, двигатель согласно третьему варианту осуществления отличается от двигателей по первому и второму вариантам осуществления изобретения по содержанию параметров управления, записанных в ПЗУ блока ЭБУ 50.
[0062] Как правило, в любом цилиндре 4 топливо впрыскивается через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр под одинаковым давлением. Тем не менее, если давление впрыска топлива в цилиндр настроить отдельно для каждого цилиндра 4, то и балансом между напорным усилием струи топлива и тормозящим усилием, производимым вихревым потоком, можно будет управлять для каждого цилиндра 4. Если давление впрыска топлива в цилиндр настроено для каждого цилиндра 4 в зависимости от степени завихрения, то балансом между напорным усилием топливной струи и тормозящим усилием, производимым вихревым потоком, в каждом цилиндре 4 управляют так, что концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает своего пика при опережении зажигания, при этом соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания, как предполагается, будет между цилиндрами 4, 4, …, по существу, однородным или одинаковым.
[0063] На фиг. 10 представлены три графика, на которых горизонтальная ось обозначает высоту суженного участка 14, при этом горизонтальные оси пролегают параллельно друг другу. Верхний график указывает на зависимость между высотой суженного участка 14 и степенью завихрения. Средний график указывает на зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением давления впрыска топлива в цилиндр. Так как существует зависимость, выраженная вторичной функцией, между давлением впрыска топлива в цилиндр и напорным усилием струи топлива, то зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением давления впрыска топлива не является линейной, но выражается плавной кривой, выпуклой вверх. Нижний график указывает на зависимость между высотой суженного участка 14 и соотношением воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания, когда давление впрыска топлива в цилиндр установлено на значение, указанное в среднем графике. Черные кружки, указанные в каждом графике, представляют собой данные, полученные путем проведения эксперимента, при котором высота суженного участка 14 изменяется. Из фиг. 10 понятно, что соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания может управляться так, что оно становится, по существу, равным расчетному значению, за счет изменения настройки давления впрыска топлива в цилиндр в зависимости от высоты суженного участка 14.
[0064] В процессе изготовления двигателя внутреннего сгорания зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением давления впрыска топлива в цилиндр, указанным в среднем графике на фиг. 10, оформляют заранее в виде справочных данных по определению давления впрыска топлива в цилиндр для каждого цилиндра 4. Корректное давление впрыска топлива в цилиндр в виде установленного значения во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива может быть определено для каждого цилиндра 4 исходя из справочных данных и высоты суженного участка 14, измеренной у каждого цилиндра 4. Вычисленное таким образом давление впрыска топлива в цилиндр для каждого цилиндра 4 записывается в виде установленного значения (изначально установленного значения) в ПЗУ блока ЭБУ 50.
[0065] На фиг. 11 представлен один пример зависимости между высотой суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 и установленным значением давления впрыска топлива в каждый цилиндр 4, записанным в ПЗУ. В этом примере двигатель внутреннего сгорания представляет собой четырехцилиндровый двигатель, а верхний график обозначает высоту суженного участка 14 у каждого цилиндра 4, в то время как нижний график обозначает установленное значение давления впрыска топлива в каждый цилиндр 4. Если первый цилиндр обозначить как эталонный цилиндр, а распределение (обозначено ломаной линией на нижнем графике) между цилиндрами разницы установленного значения давления впрыска топлива в каждый цилиндр от установленного значения давления впрыска топлива в эталонный цилиндр, сравнить с распределением (обозначено ломаной линией на верхнем графике) между цилиндрами разницы высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра от высоты суженного участка 14 у эталонного цилиндра, может быть подтверждено, что имеется общая закономерность между двумя упомянутыми распределениями. По крайней мере, когда транспортное средство начинает работать в первый раз после схода с конвейера, настройка (изначальная настройка) давления впрыска топлива в цилиндр выполняется в соответствии с установленным значением, записанным в ПЗУ. При сравнении двух конкретных цилиндров из четырех, содержащихся в двигателе, давление впрыска топлива в цилиндр с суженным участком 14, имеющим меньшую высоту, установлено на величину меньшую, чем давление впрыска топлива в цилиндр, имеющий суженный участок 14 с большей высотой.
[0066] Таким образом, если давление впрыска топлива в цилиндр установлено отдельно для каждого цилиндра 4, в зависимости от высоты суженного участка 14, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания, в качестве условия сгорания, может быть сделано, по существу, одинаковым между цилиндрами 4, 4, …, независимо от изменения силы вихревого потока между цилиндрами 4, 4, …. Таким образом, в двигателе согласно этому варианту осуществления изобретения, даже если сила вихревого потока изменяется между цилиндрами 4, 4, …, из-за расхождения в форме впускных окон 10, изменения сгорания между цилиндрами 4, 4, …, вызванные изменениями силы вихревого потока, подавляются или уменьшаются с момента времени, когда двигатель сходит с конвейера.
[0067] В то время как давление впрыска топлива в цилиндр определяется исходя из высоты суженного участка 14 в этом варианте осуществления изобретения, поправочный коэффициент для расчетного значения давления впрыска топлива в цилиндр (или расчетного значения высоты подъема клапана впрыска инжектора 26 впрыска в цилиндр) может быть определен исходя из высоты суженного участка 14. Поправочный коэффициент допускает в качестве значения для увеличения давления впрыска топлива в цилиндр величину больше расчетного значения, когда высота суженного участка 14 больше расчетного значения, и допускает в качестве значения для снижения давления впрыска топлива в цилиндр величину, которая меньше расчетного значения, когда высота суженного участка 14 меньше расчетного значения. Поправочный коэффициент определяется для каждого цилиндра 4 исходя из высоты суженного участка 14 и записывается в ПЗУ блока ЭБУ 50 вместе с расчетным значением давления впрыска топлива в цилиндр. Блок ЭБУ 50 корректирует расчетное значение давления впрыска топлива в цилиндр с помощью поправочного коэффициента для каждого цилиндра 4 и использует скорректированное давление впрыска топлива в цилиндре в качестве установленного значения давления впрыска топлива в цилиндр для каждого цилиндра 4. Кроме того, логическая программа для вычисления установленного значения давления впрыска топлива в цилиндр исходя из высоты суженного участка 14 и измеряемое значение высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 могут быть записаны в ПЗУ блока ЭБУ 50, а установленное значение давления впрыска топлива в цилиндр для каждого цилиндра 4 может быть вычислено блоком ЭБУ 50.
[0068] На фиг. 12 представлен вид, схематически показывающий конфигурацию двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения. На фиг. 12 теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 1, обозначены идентичные или соответствующие участки и компоненты, как и у двигателя по первому варианту осуществления, показанному на фиг. 1. Двигатель согласно четвертому варианту осуществления включает в себя все участки и компоненты, содержащиеся в двигателе по первому варианту осуществления, и дополнительно включает в себя клапан 40 регулировки завихрения. Клапан 40 регулировки завихрения расположен в нижней части впускного окна 10 каждого цилиндра 4 и выполнен с возможностью менять угол своего подъема относительно нижней части, с тем, чтобы управлять силой вихревого потока, возникающего в камере сгорания 6. Клапаны 40 регулировки завихрения, расположенные в двигателе согласно четвертому варианту осуществления, выполнены так, что угол подъема каждого клапана 40 регулировки завихрения отличается у одного цилиндра 4 от другого. Например, клапан 40 регулировки завихрения может быть выполнен с возможностью привода от электродвигателя для каждого цилиндра 4. Как будет описано ниже, двигатель внутреннего сгорания, согласно четвертому варианту осуществления, отличается от упомянутых вариантов осуществления с первого по третий содержанием параметров регулировки, записанных в ПЗУ блока ЭБУ 50.
[0069] Каждое из впускных окон 10, выполненных в двигателе, представляет собой окно для образования завихрения, которое создает вихревой поток в соответствующей камере сгорания 6. Клапан 40 регулировки завихрения способен дополнительно увеличить силу вихревого потока, создаваемого впускным окном 10. По мере того, как угол подъема клапана 40 регулировки завихрения становится ближе к прямому углу относительно нижней части впускного окна 10, сила вихревого потока, вызываемого в камере сгорания 6, увеличивается.
[0070] В предшествующем уровне техники настройка клапана 40 регулировки завихрения для каждого цилиндра 4 устанавливается на один и тот же угол подъема. Тем не менее, если угол подъема клапана 40 регулировки завихрения устанавливается отдельно для каждого цилиндра 4, то силой вихревого потока в каждом цилиндре 4 можно управлять. Если имеются изменения высоты суженного участка 14 между цилиндрами 4, 4, …, изменения силы вихревого потока между цилиндрами 4, 4, …, могут быть подавлены или уменьшены за счет изменения угла подъема клапана 40 регулировки завихрения для каждого цилиндра 4, в зависимости от высоты суженного участка 14.
[0071] На фиг. 10 выстроены три графика, на которых горизонтальная ось обозначает высоту суженного участка 14, при этом их горизонтальные оси пролегают параллельно друг другу. Верхний график указывает на зависимость между высотой суженного участка 14 и степенью завихрения в том случае, когда клапан 40 регулировки завихрения плоско лежит в нижней части впускного окна 10 (там, где клапан 40 регулировки завихрения не воздействует на вихревой поток). Средний график указывает на зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением угла подъема (который будет называться «углом подъема TCV») клапана 40 регулировки завихрения. Высота суженного участка 14 и оптимальное значение угла подъема TCV имеют линейную зависимость. Нижний график указывает на зависимость между высотой суженного участка 14 и соотношением воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания в случае, когда угол подъема TCV установлен на значение, указанное на среднем графике. Черные кружки, указанные на каждом графике, представляют собой данные, полученные экспериментальным путем, при этом высота суженного участка 14 изменяется. Из фиг. 12 понятно, что соотношением воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания можно управлять так, что оно становится, по существу, равным расчетному значению за счет изменений в установке угла подъема TCV в зависимости от высоты суженного участка 14.
[0072] В этом варианте осуществления изобретения, в качестве конкретного способа изменений в установке угла подъема клапана 40 регулировки завихрения для каждого цилиндра 4, базовое значение угла подъема TCV умножают на поправочный коэффициент угла подъема TCV, установленный для каждого цилиндра 4. Базовое значение угла подъема TCV представляет собой переменную величину, которая изменяется в зависимости, например, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель, и в качестве базового значения между цилиндрами 4, 4, …, применяется общее значение. Когда высота суженного участка 14 равна расчетному значению, значение поправочного коэффициента угла подъема TCV устанавливается на 1. Когда высота суженного участка 14 больше расчетного значения, поправочный коэффициент угла подъема TCV устанавливается на значение меньше 1, а значение поправочного коэффициента угла подъема TCV понижается, чтобы быть меньше при увеличении высоты суженного участка 14. И наоборот, когда высота суженного участка 14 меньше расчетного значения, поправочный коэффициент угла подъема TCV устанавливается на величину больше 1, а значение поправочного коэффициента угла подъема TCV повышается, чтобы быть больше при уменьшении высоты суженного участка 14. Таким образом, можно сделать силу вихревого потока, возникающего в камере 6 сгорания, близкой к расчетному значению, за счет изменения значения поправочного коэффициента угла подъема TCV в соответствии с высотой суженного участка 14.
[0073] В процессе изготовления двигателя внутреннего сгорания зависимость между высотой суженного участка 14 и оптимальным значением поправочного коэффициента угла подъема TCV, который был определен ранее, оформляют заранее в виде справочных данных, используемых для определения поправочного коэффициента угла подъема TCV для каждого цилиндра 4. Корректный поправочный коэффициент угла подъема TCV для определения установленного значения угла подъема TCV во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, может быть определен для каждого цилиндра 4 исходя из справочных данных и высоты суженного участка 14, измеренной у каждого цилиндра 4. Определенный таким образом поправочный коэффициент угла подъема TCV для каждого цилиндра 4 записывается в ПЗУ блока ЭБУ 50.
[0074] На фиг. 14 приведен один пример зависимости между высотой суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 и поправочным коэффициентом угла подъема TCV для каждого цилиндра 4, записанным в ПЗУ. В этом примере, двигатель представляет собой четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, а верхний график обозначает высоту суженного участка 14 у каждого цилиндра 4, в то время как нижний график обозначает поправочный коэффициент угла подъема TCV для каждого цилиндра 4. Если первый цилиндр обозначить как эталонный цилиндр, а распределение (обозначено ломаной линией на нижнем графике) между цилиндрами разницы поправочного коэффициента угла подъема TCV для каждого цилиндра от поправочного коэффициента угла подъема TCV для эталонного цилиндра, сравнивается с распределением (обозначено ломаной линией на верхнем графике) между цилиндрами разницы высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра от высоты суженного участка 14 у эталонного цилиндра, может быть подтверждено, что имеется общая закономерность между двумя упомянутыми распределениями. По крайней мере, когда транспортное средство начинает работать в первый раз после схода с конвейера, настройка (изначальная настройка) угла подъема TCV выполняется с использованием поправочного коэффициента угла подъема TCV, записанного в ПЗУ. Согласно изначальной настройке, при сравнении двух конкретных цилиндров из четырех, содержащихся в двигателе, угол подъема TCV цилиндра с суженным участком 14, имеющим меньшую высоту, устанавливают на большее значение, чем угол подъема TCV цилиндра с суженным участком 14, имеющего большую высоту.
[0075] Таким образом, поправочный коэффициент угла подъема TCV устанавливается отдельно для каждого цилиндра 4 в зависимости от высоты суженного участка 14, при этом угол подъема TCV может быть установлен отдельно для каждого цилиндра 4, а сила вихревого потока может быть сделана однородной или одинаковой между цилиндрами 4, 4, …. Таким образом, в двигателе согласно этому варианту осуществления изобретения изменения в сгорании между цилиндрами 4, 4, …, вызванные изменениями силы вихревого потока, будут подавлены или уменьшены с момента времени, когда двигатель сошел с конвейера.
[0076] В то время как поправочный коэффициент угла подъема TCV определяется, исходя из высоты суженного участка 14 в этом варианте осуществления, угол подъема TCV может определяться непосредственно из суженного участка 14, и может быть записан в ПЗУ блока ЭБУ 50. Кроме того, логическая программа для вычисления поправочного коэффициента угла подъема TCV исходя из высоты суженного участка 14, а измеряемое значение высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 может быть записано в ПЗУ блока ЭБУ 50, и поправочный коэффициент угла подъема TCV для каждого цилиндра 4 может быть вычислен блоком ЭБУ 50.
[0077] В то же время коэффициент пропускной способности впускного окна 10 меняется, если меняется угол подъема TCV. Поэтому, когда угол подъема TCV устанавливают отдельно для каждого цилиндра 4, между цилиндрами 4, 4, … могут возникать изменения по объему всасываемого воздуха. Соответственно, предпочтительно предусмотреть дроссель для каждого цилиндра 4 и управлять открытием дроссельной заслонки для каждого цилиндра 4 в соответствии с углом подъема TCV, так чтобы между цилиндрами 4, 4, … объем всасываемого воздуха не менялся. В другом примере, предпочтительно предусмотреть устройство с регулируемым подъемом клапана, чтобы сделать максимальную величину подъема впускного клапана 18 переменной, а также управлять максимальной величиной подъема впускного клапана 18 для каждого цилиндра 4 в зависимости от угла подъема TCV. В этой связи, поправочный коэффициент для корректировки открытия дроссельной заслонки (или максимальной величины подъема впускного клапана 18) для каждого цилиндра 4 предпочтительно заранее записывать в ПЗУ блока ЭБУ 50, вместе с поправочным коэффициентом угла подъема TCV.
[0078] Двигатель по пятому варианту осуществления изобретения в основном имеет ту же конфигурацию, что и двигатель по первому варианту осуществления изобретения, приведенный на фиг. 1. Тем не менее, двигатель по пятому варианту осуществления способен выполнять режим гомогенного сгорания с однородно перемешанным топливом и воздухом, а также сжигать полученную смесь за счет распределенного впрыска через инжектор 24 распределенного впрыска или впрыска в цилиндр на такте всасывания через инжектор 26 впрыска в цилиндр. Кроме того, в пятом варианте осуществления изобретения может быть использован пример с модификацией, когда предусмотрен только инжектор 24 распределенного впрыска, или предусмотрен только инжектор 26 впрыска в цилиндр, либо пример с модификацией, когда инжектор 26 впрыска в цилиндр размещен в верхней части камеры сгорания 6. Кроме того, как будет описано позже, двигатель по пятому варианту осуществления изобретения отличается от аналогичных вариантов осуществления, с первого по пятый, содержанием параметров управления, записанных в ПЗУ блока ЭБУ 50.
[0079] На фиг. 15 показана зависимость между степенью завихрения и скоростью сгорания во время режима гомогенного сгорания, когда обороты двигателя и нагрузка на двигатель фиксированы. Когда степень завихрения равна нулю поток смеси в камере сгорания 6 становится ламинарным потоком без турбулентности; поэтому скорость сгорания становится самой низкой. При повышении степени завихрения турбулентность потока смеси в камере сгорания 6 становится больше, таким образом скорость сгорания повышается.
[0080] На фиг. 15 также показана зависимость между степенью завихрения и углом поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте во время режима гомогенного сгорания, когда обороты двигателя и нагрузка на двигатель фиксированы. Угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте зависит от скорости сгорания. Угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте выполнен с опережением дальше от ВМТ при низкой скорости сгорания, а при высокой скорости сгорания угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте приближается к ВМТ. Таким образом, как показано на фиг. 15, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте имеет наибольшее опережение, когда степень завихрения равна нулю, а когда степень завихрения становится выше, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте приближается к ВМТ. Существует линейная зависимость между степенью завихрения и углом поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте.
[0081] В предшествующем уровне техники значение (расчетное значение), которое было стандартным между цилиндрами 4, 4, …, применялось в качестве базового момента зажигания (момент зажигания, который обеспечивал управление опережением зажигания) во время режима гомогенного сгорания, в частности, базового момента зажигания, который изначально настраивали без изучения или корректировки по результатам работы. Однако, если сила вихревого потока изменялась между цилиндрами 4, 4, …, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте также изменялся между цилиндрами 4, 4, …. Как было описано выше, существует определенная зависимость между степенью завихрения, показывающей силу вихревого потока, и высотой суженного участка 14 горловины 12 впускного окна 10. Если базовый момент зажигания задан отдельно для каждого цилиндра 4, в зависимости от высоты суженного участка 14, зависимость между степенью завихрения и углом поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте, как показано на фиг. 15, то базовый момент зажигания может соответствовать углу поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте в каждом цилиндре 4.
[0082] В процессе изготовления такого двигателя внутреннего сгорания зависимость между высотой суженного участка 14 и углом поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте, который предварительно был определен, подбирают заранее в виде справочных данных по определению базового момента зажигания для каждого цилиндра 4. Установленное значение базового момента зажигания во время режима гомогенного сгорания может быть определено для каждого цилиндра 4, исходя из справочных данных и измеренной высоты суженного участка 14. Определенный таким образом базовый момент зажигания для каждого цилиндра 4 записывается в качестве базового значения (изначально установленного значения) в ПЗУ блока ЭБУ 50, который соединен с головкой блока цилиндров 2, высота суженного участка 14 которой была измерена.
[0083] На фиг. 16 показан пример зависимости между высотой суженного участка 14 у каждого цилиндра 4 и базовым значением момента зажигания для каждого цилиндра 4, записанным в ПЗУ. В данном примере двигатель внутреннего сгорания представляет собой четырехцилиндровый двигатель, а верхний график указывает на высоту суженного участка 14 у каждого цилиндра 4, в то время как нижний график указывает на базовое значение момента зажигания для каждого цилиндра 4. Если первый цилиндр обозначен как эталонный цилиндр, а распределение (указано ломаной линией на нижнем графике) между цилиндрами, представляющее собой несовпадение базового значения момента зажигания для каждого цилиндра с базовым значением момента зажигания для эталонного цилиндра, сравнивается с распределением (обозначено ломаной линией на верхнем графике) между цилиндрами, представляющим собой несовпадение высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра с высотой суженного участка 14 у эталонного цилиндра, это подтверждает, что между этими двумя распределениями имеется общая закономерность. По крайней мере, когда транспортное средство запускают в первый раз после схода с конвейера, настройка (изначальная настройка) базового момента зажигания выполняется согласно базовым значениям, записанным в ПЗУ. Согласно изначальной настройке, при сравнении этих двух цилиндров из четырех, содержащихся в двигателе, момент зажигания у цилиндра, имеющего суженный участок 14 с меньшей высотой, устанавливается с опережением большим, чем момент зажигания у цилиндра, имеющего суженный участок 14 с большей высотой.
[0084] Таким образом, если базовый момент зажигания для каждого цилиндра 4 установлен отдельно в зависимости от высоты суженного участка 14, момент зажигания во время режима гомогенного сгорания может быть установлен близким к углу поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте независимо от того, является ли рассматриваемый цилиндр 4 цилиндром, в котором возникает сильный вихревой поток, или цилиндром, в котором возникает слабый вихревой поток. Таким образом, согласно такому двигателю, даже когда сила вихревого потока изменяется между цилиндрами 4, 4, … из-за расхождения в форме впускных окон 10, изменения в процессе сгорания между цилиндрами 4, 4, …, вызванные изменением силы вихревого потока, могут быть подавлены или уменьшены с момента времени, когда двигатель сошел с конвейера.
[0085] В то время как базовый момент зажигания определяется исходя из высоты суженного участка 14 в данном варианте осуществления изобретения, поправочный коэффициент расчетного значения базового момента зажигания может быть определен исходя из высоты суженного участка 14. Поправочный коэффициент определяется для каждого цилиндра 4, исходя из высоты суженного участка 14, и записывается в ПЗУ блока ЭБУ 50 вместе с расчетным значением базового момента зажигания. Блок ЭБУ 50 корректирует расчетное значение базового момента зажигания через поправочный коэффициент для каждого цилиндра 4 и применяет скорректированный базовый момент зажигания в качестве заданного значения базового момента зажигания для каждого цилиндра 4. Кроме того, логическая программа для вычисления базового значения момента зажигания исходя из высоты суженного участка 14, а также результат измерения высоты суженного участка 14 у каждого цилиндра могут быть записаны в ПЗУ блока ЭБУ 50, а базовое значение момента зажигания для каждого цилиндра 4 может быть вычислено с помощью блока ЭБУ 50.
Реферат
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, содержащий множество впускных окон, множество инжекторов впрыска топлива в цилиндр и электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя, отдельно для каждого из цилиндров так, что существует общая закономерность между распределением между цилиндрами разницы значения управляющего параметра для каждого из цилиндров от значения управляющего параметра для эталонного цилиндра и распределением между цилиндрами разницы удаления суженного участка у каждого из цилиндров от удаления суженного участка у эталонного цилиндра. Управляющий параметр представляет собой параметр, который определяет соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Технический результат – обеспечение одинакового соотношения топливо-воздух в смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания во всех цилиндрах. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 16 ил.
Формула
Документы, цитированные в отчёте о поиске
Двигатель с впрыском топлива двумя форсунками
