Устройство управления двигателем внутреннего сгорания (варианты) - RU2329389C2

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему первое средство впрыска топлива (инжектор цилиндра) для впрыска топлива в цилиндр и второе средство впрыска топлива (инжектор впускного коллектора) для впрыска топлива во впускной коллектор или впускной канал. В частности, настоящее изобретение относится к способу устранения прилипания нагара на отверстии для впрыска первого средства впрыска топлива даже в случае неисправности в топливной системе, которая подает топливо в первое средство впрыска топлива.

Уровень техники

Хорошо известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий инжектор впускного коллектора для впрыска топлива во впускной коллектор двигателя и инжектор цилиндра для впрыска топлива в камеру сгорания двигателя, в котором соотношение впрыска топлива инжектором впускного коллектора к инжектору цилиндра определяют с учетом частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.

В случае повреждения в процессе эксплуатации из-за неисправности инжектора цилиндра или топливной системы, которая подает топливо в инжектор цилиндра (далее по тексту именуемой топливной системой высокого давления), впрыск топлива инжектором цилиндра будет прекращаться.

С учетом принципа отказоустойчивости при упомянутом повреждении в процессе эксплуатации, возможность движения можно обеспечить блокировкой впрыска топлива из инжектора цилиндра и фиксирования режима сгорания на режиме равномерного сгорания для осуществления впрыска топлива только из инжектора впускного коллектора. Однако, в случае, если инжектор впускного коллектора установлен на использование вспомогательной функции инжектора цилиндра, то невозможно подавать топливо в объеме, соответствующем всасываемому воздуху в момент полного открытия дроссельного клапана, вследствие чего соотношение компонентов в топливной смеси в отказоустойчивом режиме становится обедненным. Данный случай может иметь место, когда крутящий момент не является достаточным из-за сбоя при сгорании.

В публикации выложенной заявки на патент Японии №2000-145516 раскрыто устройство управления двигателем, поддерживающее надлежащее соотношение компонентов топливной смеси для получения подходящей мощности привода, даже при управлении впрыском топлива только одним инжектором впускного коллектора в отказоустойчивом режиме, обусловленном повреждением инжектора цилиндра в процессе эксплуатации. Данное устройство управления двигателем содержит инжектор цилиндра, который впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания, инжектор впускного коллектора, который впрыскивает топливо во впускную систему, и дроссельный клапан с электронным управлением. Когда целевой объем впрыска топлива, устанавливаемый на основании рабочего состояния двигателя, превышает заданный объем впрыска инжектора цилиндра, устройство управления двигателем компенсирует недостающий объем впрыском топлива из инжектора впускного коллектора. Данное устройство управления двигателем также содержит блок определения неисправности, определяющий неисправность инжектора цилиндра и топливной системы высокого давления, которая подает топливо в инжектор цилиндра, блок коррекции целевой подачи топлива, сравнивающий максимальный объем впрыска инжектора впускного коллектора, когда определена неисправность, с целевым объемом впрыска топлива для установления целевого объема впрыска топлива на уровне максимального объема впрыска, когда целевой объем впрыска топлива превышает максимальный объем впрыска, блок коррекции целевого объема всасываемого воздуха, вычисляющий целевой объем всасываемого воздуха по целевому объему впрыска топлива, установленному на уровне максимального объема впрыска, и целевое соотношение компонентов топливной смеси, и блок вычисления величины показания отверстия дросселя, вычисляющий величину показания отверстия дросселя для дроссельного клапана с электронным управлением на основании целевого объема всасываемого воздуха.

Когда обнаруживается неисправность в инжекторе цилиндра и топливной системе высокого давления, которая подает топливо в инжектор цилиндра в данном устройстве управления двигателем, максимальный объем впрыска инжектора впускного коллектора сравнивается с целевым объемом впрыска топлива, который назначен с учетом рабочего состояния двигателя. Когда целевой объем впрыска топлива превышает максимальный объем впрыска, целевой объем впрыска топлива устанавливается на уровне максимального объема впрыска. Целевой объем всасываемого воздуха вычисляется по данному установленному целевому объему впрыска топлива и целевому соотношению компонентов топливной смеси. Величина показания отверстия дросселя вычисляется для дроссельного клапана с электронным управлением на основании вычисленного целевого объема всасываемого воздуха. Соответственно, когда обнаруживается неисправность в системе инжектора цилиндра, впрыск топлива из инжектора цилиндра будет прекращаться, и топливо должно впрыскиваться только из инжектора впускного коллектора. С учетом максимального объема впрыска на данном этапе и целевого соотношения компонентов топливной смеси, вычисляется целевой объем всасываемого воздуха. Величина показания отверстия дросселя для дроссельного клапана с электронным управлением вычисляется по целевому объему всасываемого воздуха. В отказоустойчивом режиме, обусловленном повреждением в системе инжектора цилиндра, отверстие дросселя будет открываться только до такой степени, которая соответствует целевому соотношению компонентов топливной смеси, независимо от степени нажатия на педаль акселератора. Следовательно, поддерживается надлежащее соотношение компонентов топливной смеси для получения подходящей приводной мощности.

Следует отметить, что устройство управления двигателем, описанное в публикации выложенной заявки на патент Японии №2000-145516, не допускает впрыск топлива из инжектора цилиндра, чтобы впрыск топлива осуществлялся только из инжектора впускного коллектора, когда имеет место неисправность в топливной системе высокого давления. Это создает проблему в том, что нагар будет быстро накапливаться на отверстии для впрыска инжектора цилиндра. По существу, инжектор цилиндра, который первоначально вышел из строя из-за повреждения (например, (1) даже если повреждение происходит в топливной системе высокого давления, или (2) повреждение происходит из-за одного из множества инжекторов цилиндра), будет, в конечном счете, неправильно функционировать из-за нагара, накопленного на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

В устройстве управления двигателем, описанном в публикации выложенной заявки на патент Японии №2000-145516, целевой объем впрыска топлива устанавливается на уровне максимального объема впрыска инжектора впускного коллектора, и топливо впрыскивается из инжектора впускного коллектора с максимальной интенсивностью впрыска. Поскольку в расчет не принято никаких мер по задерживанию накопления нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра, то инжектор цилиндра, который первоначально вышел из строя из-за повреждения, в конечном счете, будет неправильно функционировать из-за нагара, накопленного на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание устройства управления двигателем внутреннего сгорания, в котором первый механизм впрыска топлива, который впрыскивает топливо в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, который впрыскивает топливо во впускной коллектор, совместно участвуют во впрыске топлива, что сдерживает дальнейшее повреждение первого механизма впрыска топлива, когда повреждение происходит на стороне первого механизма впрыска топлива, содержащей топливную систему подачи топлива к первому механизму впрыска топлива.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, устройство управления двигателем внутреннего сгорания управляет двигателем внутреннего сгорания, который содержит первый механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо в цилиндр, второй механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо во впускной коллектор, первый механизм подачи топлива, подающий топливо в первый механизм впрыска топлива, и второй механизм подачи топлива, подающий топливо в первый и второй механизмы впрыска топлива. Устройство управления содержит блок управления, управляющий первым и вторым механизмами впрыска топлива, так что первый и второй механизмы впрыска топлива совместно участвуют во впрыске топлива, включая состояние прекращения впрыска из какого-то одного из первого и второго механизмов впрыска топлива, первый блок определения неисправности, определяющий наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, и второй блок определения неисправности, определяющий наличие неисправности в первом механизме впрыска топлива. Блок управления осуществляет управление так, что топливо впрыскивается из, по меньшей мере, первого механизма впрыска топлива с использованием второго механизма подачи топлива, когда первый блок определения неисправности определяет наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, и второй блок определения неисправности не определяет наличие неисправности в первом механизме впрыска топлива.

Согласно настоящему изобретению, отверстие для впрыска на передней стороне первого механизма впрыска топлива (инжектора цилиндра), определяемого как механизм впрыска топлива для впрыска топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, находится внутри камеры сгорания. Приставание нагара увеличивается в области высоких температур и/или области высоких концентраций оксида азота (NOx). Невозможно впрыскивать требуемый объем топлива, если накоплен упомянутый нагар. Нагар накапливается быстро, если прекращается впрыск топлива из инжектора цилиндра. Напротив, быстрого накопления нагара не происходит, когда топливо впрыскивается из инжектора цилиндра. Топливо подается в упомянутый инжектор цилиндра из первого механизма подачи топлива, который представляет собой топливную систему, содержащую насос высокого давления, впрыскивающий топливо в такте сжатия, и второго механизма подачи топлива, определяемого как топливная система, содержащая подкачивающий насос, который подает топливо из топливного бака в насос высокого давления. Обычно, в случае ошибки в первом механизме подачи топлива, впрыск топлива из инжектора цилиндра блокируется, и топливо впрыскивается только из второго механизма впрыска топлива (инжектора впускного коллектора). Поэтому инжектор цилиндра, который первоначально вышел из строя из-за повреждения, в конечном счете будет неправильно функционировать из-за накопленного нагара, который блокирует отверстие для впрыска инжектора цилиндра. С учетом данной проблемы, блок управления согласно настоящему изобретению выполняет управление таким образом, что топливо впрыскивается в такте впуска, например, из первого механизма впрыска топлива с использованием второго механизма подачи топлива. Это позволяет обойти проблему накопления нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра, так как впрыск топлива из инжектора цилиндра не прекращается. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением, создано устройство управления двигателем внутреннего сгорания, в котором первый механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо во впускной коллектор, совместно участвуют во впрыске топлива, что сдерживает дальнейшее повреждение первого механизма впрыска топлива, когда повреждение происходит на стороне первого механизма впрыска топлива, содержащей топливную систему подачи топлива в первый механизм впрыска топлива.

Предпочтительно, блок управления осуществляет управление со сдерживанием подачи топлива из первого механизма впрыска топлива, когда первый блок определения неисправности определяет наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, и второй блок определения неисправности определяет наличие неисправности в первом механизме впрыска топлива.

Поскольку, в соответствии с настоящим изобретением, впрыск топлива из инжектора цилиндра не прекращается, пока не выполнено определение наличия неисправности в инжекторе цилиндра, то можно избежать накопления нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

Более предпочтительно, устройство управления дополнительно содержит регулировочный блок, регулирующий механизм (VVT) регулируемых фаз газораспределения, предусмотренный на двигателе внутреннего сгорания, чтобы перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов увеличивалось, когда первый блок определения неисправности определяет наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, по сравнению со случаем, когда определено отсутствие неисправности в первом механизме подачи топлива.

В соответствии с настоящим изобретением, при увеличении перекрытия впускных клапанов и выпускных клапанов, внутренняя рециркуляция (EGR) отработавших газов усиливается со снижением температуры сгорания, чем подавляется образование NOx. Когда определено наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, так что следует прекратить впрыск топлива из инжектора цилиндра, перекрытие клапанов увеличивается, как изложено выше, для усиления внутренней рециркуляции отработавших газов и снижения температуры сгорания, чем подавляется образование NOx. Снижением температуры сгорания и подавлением образования NOx можно сдержать накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

Более предпочтительно, устройство управления дополнительно содержит регулировочный блок, регулирующий угол опережения зажигания так, что, когда первый блок определения неисправности определяет наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, угол опережения зажигания уменьшается по сравнению со случаем, когда определено отсутствие неисправности в первом механизме подачи топлива.

В соответствии с настоящим изобретением, уменьшают угол опережения зажигания и снижают температуру сгорания для подавления образования NOx. Уменьшением угла опережения зажигания по сравнению со случаем, когда угол опережения зажигания установлен вблизи минимального опережения зажигания для максимального крутящего момента (MBT), причем в данном случае давление сгорания является максимальным, и температура сгорания также высока, снижают давление сгорания и температуру сгорания, что обеспечивает подавление образования NOx. Таким снижением температуры сгорания и подавлением NOx можно сдержать накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

Предпочтительно, устройство управления дополнительно содержит ограничительный блок, ограничивающий мощность двигателя внутреннего сгорания, так что нагар не накапливается на отверстии для впрыска первого механизма впрыска топлива.

Когда в первом механизме впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением имеет место неисправность, то мощность двигателя внутреннего сгорания ограничивается, чтобы вызвать снижение температуры на передней стороне инжектора цилиндра (температуры сгорания) и подавить образование NOx во избежание накопления нагара на инжекторе цилиндра. Поэтому можно сдержать накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра. Даже в случае, когда впрыск топлива из инжектора цилиндра прекращен с переходом в состояние, в котором нагар может накапливаться, впрыск топлива из инжектора впускного коллектора сдерживается так, что нагар не накапливается на отверстии для впрыска инжектора цилиндра. Проблему забивания нагаром отверстия для впрыска инжектора цилиндра можно обойти даже после работы в режиме, в котором мощность двигателя внутреннего сгорания ограничена.

Предпочтительно, ограничительный блок изменяет характер ограничения мощности двигателя внутреннего сгорания при переходе, прямом и обратном, от случая прекращения впрыска топлива из первого механизма впрыска топлива к случаю осуществления впрыска топлива из первого механизма впрыска топлива с использованием второго механизма подачи топлива для ограничения мощности двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением, в режиме блокировки впрыска топлива, в котором возможно накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра, мощность двигателя внутреннего сгорания, например, ограничивается в сторону большей строгости, чем в случае, когда впрыск топлива не прекращается. Мощность двигателя внутреннего сгорания ограничивается даже в состоянии, в котором очень вероятно накопление нагара на отверстии для впрыска. Таким образом предотвращается накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

Предпочтительно, ограничительный блок изменяет характер ограничения мощности двигателя внутреннего сгорания в сторону большей строгости, когда подача топлива из первого механизма впрыска топлива прекращается, чем в случае, когда впрыск топлива осуществляется из первого механизма впрыска топлива с использованием второго механизма подачи топлива, для ограничения мощности двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением, в режиме блокировки впрыска топлива, в котором нагар будет накапливаться быстрее на отверстии для впрыска инжектора цилиндра, мощность двигателя внутреннего сгорания дополнительно ограничивается по сравнению со случаем, в котором впрыск топлива не прекращается. Мощность двигателя внутреннего сгорания сдерживается даже в состоянии, в котором весьма вероятно накопление нагара на отверстии для впуска. Таким образом предотвращается накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления двигателем внутреннего сгорания управляет двигателем внутреннего сгорания, содержащим первый механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо во впускной коллектор. Устройство управления содержит блок управления впрыском, управляющий первым и вторым механизмами впрыска топлива таким образом, что первый и второй механизмы впрыска топлива совместно участвуют во впрыске топлива, включая состояние прекращения впрыска из одного из первого и второго механизмов впрыска топлива, измерительный блок, определяющий, что первый механизм впрыска топлива не может работать надлежащим образом, и блок управления, управляющий двигателем внутреннего сгорания так, что температура в цилиндре двигателя внутреннего сгорания снижается, когда первый механизм впрыска топлива не может работать надлежащим образом.

В соответствии с настоящим изобретением, отверстие для впрыска на передней стороне первого механизма впрыска топлива (инжектора цилиндра), определяемого как механизм впрыска топлива для впрыска топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, расположено внутри камеры сгорания. Приставание нагара увеличивается в области высоких температур. Требуемый объем топлива впрыскивать невозможно, если накоплен упомянутый нагар. Когда впрыск топлива из инжектора цилиндра блокируется и температура в цилиндре высока, нагар будет быстро накапливаться и, тем самым, ускорять отказ самого инжектора цилиндра. Когда ошибка происходит в системе впрыска инжектора цилиндра или в топливной системе инжектора цилиндра, впрыск топлива из инжектора цилиндра блокируется или топливо впрыскивается под давлением подкачки. И то и другое соответствуют случаю, когда инжектор цилиндра не может работать надлежащим образом. В данном случае охлаждение топливом не осуществляется, поскольку топливо не впрыскивается из инжектора цилиндра. Поэтому инжектор цилиндра, который первоначально вышел из строя из-за повреждения, в конечном счете будет неправильно функционировать из-за накопленного нагара, который блокирует отверстие для впрыска инжектора цилиндра, или из-за высокой температуры. В данном случае блок управления управляет двигателем внутреннего сгорания так, что температура в цилиндре двигателя внутреннего сгорания снижена. Поэтому обход проблемы достижения инжектором цилиндра исключительно высокой температуры возможен даже в случае, когда впрыск топлива из инжектора цилиндра прекращен, или в случае, когда впрыск можно осуществлять только под давлением подкачки. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением создано устройство управления двигателем внутреннего сгорания, в котором первый механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо в цилиндр, и второй механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо во впускной коллектор, совместно участвуют во впрыске топлива со сдерживанием дальнейшего повреждения первого механизм впрыска топлива.

В предпочтительном варианте блок управления управляет двигателем внутреннего сгорания так, что температура в цилиндре двигателя внутреннего сгорания снижается, на основании температуры первого механизма впрыска топлива.

В соответствии с настоящим изобретением, вычисляется (оценивается и измеряется) температура первого механизм впрыска топлива (инжектора цилиндра) и осуществляется управление двигателем внутреннего сгорания так, чтобы температура в цилиндре снижалась во избежание чрезмерного повышения температуры (во избежание превышения порогового значения). Таким образом сдерживается дальнейшее повреждение инжектора цилиндра.

Предпочтительно, температура первого механизма впрыска топлива вычисляется с учетом частоты вращения двигателя и объема всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением, температура инжектора цилиндра вычисляется как более высокая, когда частота вращения двигателя и объем всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания имеют большие значения, и вычисляется как менее высокая, когда частота вращения двигателя и объем всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания имеют меньшие значения.

Предпочтительно, температура первого механизм впрыска топлива вычисляется по температуре, вычисленной с учетом частоты вращения двигателя и объема всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания, и коэффициента изменения температуры.

В соответствии с настоящим изобретением, базовая температура инжектора цилиндра вычисляется с учетом частоты вращения двигателя и объема всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания. Температура инжектора цилиндра вычисляется с учетом коэффициента изменения температуры, который является причиной снижения или повышения температуры.

Предпочтительно, коэффициент изменения температуры представляет собой температурную поправку, вычисляемую с учетом, по меньшей мере, одной из величины перекрытия впускных клапанов и выпускных клапанов и величины уменьшения угла опережения зажигания.

В соответствии с настоящим изобретением, внутренняя рециркуляция отработавших газов усиливается для снижения температуры сгорания, когда перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов является достаточно большим. Температура сгорания снижается также в случае, когда уменьшен угол опережения зажигания. С учетом коэффициента изменения температуры, который является причиной снижения температуры, вычисляется температура инжектора цилиндра.

Предпочтительно, блок управления управляет двигателем внутреннего сгорания так, что температура в цилиндре двигателя внутреннего сгорания снижается посредством ограничения объема всасываемого воздуха в двигатель внутреннего сгорания.

Посредством ограничения объема всасываемого воздуха в двигатель внутреннего сгорания можно ограничить мощность двигателя внутреннего сгорания, чтобы обеспечивать снижение температуры в цилиндре.

Предпочтительно, блок управления управляет двигателем внутреннего сгорания так, что температура в цилиндре двигателя внутреннего сгорания снижается посредством ограничения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением, мощность двигателя внутреннего сгорания ограничивается посредством ограничения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивает снижение температуры в цилиндре.

Предпочтительно, устройство управления обеспечивает снижение температуры двигателя внутреннего сгорания посредством блока управления, когда температура первого механизма впрыска топлива выше заданной температуры.

В соответствии с настоящим изобретением, температуру в цилиндре двигателя внутреннего сгорания можно снижать, когда температура инжектора цилиндра является высокой.

Предпочтительно, первый механизм впрыска топлива представляет собой инжектор цилиндра, а второй механизм впрыска топлива представляет собой инжектор впускного коллектора.

В двигателе внутреннего сгорания, в котором инжектор цилиндра, определяемый как первый механизм впрыска топлива, и инжектор впускного коллектора, определяемый как второй механизм впрыска топлива, совместно участвуют во впрыске топлива, впрыск топлива из инжектора цилиндра не прекращается даже в случае, когда отказывает первый механизм подачи топлива (например, насос высокого давления), который подает топливо в инжектор цилиндра, или когда отказывает один из множества инжекторов цилиндра. Таким образом может быть получено устройство управления двигателем внутреннего сгорания, сдерживающее дальнейшее повреждение инжектора цилиндра.

Вышеописанные и другие цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания настоящего изобретения, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - принципиальная схема, показывающая конфигурацию системы двигателя, управляемого устройством управления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - блок-схема структуры управляющей логики программы, исполняемой электронным блоком (ECU) управления двигателя, который представляет собой устройство управления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - иллюстрация взаимосвязи между моментом впрыска топлива и объемом впрыска.

Фиг.4 - иллюстрация взаимосвязи между частотой вращения двигателя и потребным объемом впрыска.

Фиг.5 - карта DI-отношений, соответствующая прогретому состоянию двигателя, для которого устройство управления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения применено надлежащим образом.

Фиг.6 - карта DI-отношений, соответствующая холодному состоянию двигателя, для которого устройство управления двигателем в соответствии с настоящим изобретением применено надлежащим образом.

Фиг.7 - карта DI-отношений, соответствующая прогретому состоянию двигателя, для которого устройство управления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения применено надлежащим образом.

Фиг.8 - карта DI-отношений, соответствующая холодному состоянию двигателя, для которого устройство управления двигателем в соответствии с настоящим изобретением применено надлежащим образом.

Фиг.9 - блок-схема структуры управляющей логики программы, исполняемой электронным блоком (ECU) управления двигателем в качестве устройства управления согласно модифицированному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - иллюстрация диапазона допустимых температур инжектора цилиндра согласно модифицированному варианту осуществления настоящего изобретения.

Наилучшие способы осуществления настоящего изобретения

Ниже приведено описание вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Одинаковые компоненты имеют одинаковые ссылочные позиции, и их назначения и функции также идентичны. Поэтому подробное описание таких компонентов не повторяется.

На фиг.1 приведена принципиальная схема конфигурации системы двигателя, управляемой электронным блоком управления (ECU) двигателя, определяемым как устройство управления двигателем внутреннего сгорания в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Хотя показанным двигателем является однорядный 4-цилиндровый бензиновый двигатель, настоящее изобретение не ограничено данным двигателем.

Как показано на фиг.1, двигатель 10 содержит четыре цилиндра 112, каждый из которых соединен с общим сглаживающим ресивером 30 через соответствующий впускной коллектор 20. Сглаживающий ресивер 30 соединен через впускной канал 40 с воздушным фильтром 50. Измеритель 42 расхода воздуха расположен во впускном канале 40, и дроссельный клапан 70, приводимый в действие электродвигателем 60, также расположен во впускном канале 40. Дроссельный клапан 70 характеризуется собственной степенью открытия, регулируемой на основании выходного сигнала от электронного блока 300 управления двигателя, независимо от педали 100 акселератора. Каждый цилиндр 112 соединен с общим выпускным коллектором 80, который соединен с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором 90 отработавших газов.

Каждый цилиндр 112 снабжен инжектором 110 цилиндра для впрыска топлива в цилиндр и инжектором 120 впускного коллектора для впрыска топлива во впускной канал и/или впускной коллектор. Инжекторы 110 и 120 управляются на основании выходных сигналов от электронного блока 300 управления двигателя. Кроме того, инжектор 110 цилиндра каждого цилиндра соединен с общим топливоподводящим трубопроводом 130. Топливоподводящий трубопровод 130 соединен с топливным насосом 150 высокого давления с приводом от двигателя через контрольный клапан 140, который допускает течение в направлении к топливоподводящему трубопроводу 130. Хотя в настоящем варианте осуществления даны пояснения к двигателю внутреннего сгорания с двумя отдельно оборудованными инжекторами, настоящее изобретение не ограничено данным двигателем внутреннего сгорания. Например, двигатель внутреннего сгорания может содержать один инжектор, который способен осуществлять как впрыск в цилиндр, так и впрыск во впускной коллектор.

Как показано на фиг.1, нагнетательная сторона топливного насоса 150 высокого давления соединена через электромагнитный перепускной клапан 152 с всасывающей стороной топливного насоса 150 высокого давления. Когда степень открытия электромагнитного перепускного клапана 152 невелика, то объем топлива, подаваемый из топливного насоса 150 высокого давления в топливоподводящий трубопровод 130, возрастает. Когда электромагнитный перепускной клапан 152 полностью открыт, то подача топлива из топливного насоса 150 высокого давления в топливоподводящий трубопровод 130 прекращается. Электромагнитный перепускной клапан 152 управляется на основании выходного сигнала от электронного блока 300 управления двигателя.

В частности, момент закрытия, в течение такта сжатия, электромагнитного перепускного клапана 152, установленного на стороне всасывающего отверстия топливного насоса 150 высокого давления, который прилагает давление к топливу посредством вертикально действующего плунжера насоса через кулачок, закрепленный на распределительном валу, назначается с управлением при обратной связи через электронный блок 300 управления двигателя с использованием датчика 400 давления топлива, установленного на топливоподводящем трубопроводе 130, посредством чего регулируется давление топлива в топливоподводящем трубопроводе 130 (давление топлива). Другими словами, путем управления электромагнитным перепускным клапаном 152 через электронный блок 300 управления двигателя осуществляется управление объемом и давлением топлива, подаваемого из топливного насоса 150 высокого давления в топливоподводящий трубопровод 130.

Каждый инжектор 120 впускного коллектора соединен с общим топливоподводящим трубопроводом 160 на стороне низкого давления. Топливоподводящий трубопровод 160 и топливный насос 150 высокого давления подсоединены к топливному насосу 180 низкого давления с приводом от электродвигателя через общий регулятор 170 давления топлива. Топливный насос 180 низкого давления соединен с топливным баком 200 через топливный фильтр 190. Когда давление топлива для топлива, выталкиваемого из топливного насоса 180 низкого давления, становится выше, чем заданное установочное давление топлива, регулятор 170 давления топлива возвращает часть топлива, выдаваемого топливным насосом 180 низкого давления, в топливный бак 200. Соответственно, давление топлива, подаваемого в инжектор 120 впускного коллектора, и давление топлива, подаваемого в топливный насос 150 высокого давления, не допускаются до превышения установочного давления топлива.

Электронный блок 300 управления двигателя базируется на цифровом компьютере и содержит ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 320, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 330, ЦП (центральный процессор) 340, порт 350 ввода и порт 360 вывода, соединенные между собой через двунаправленную шину 310.

Измеритель 42 расхода воздуха формирует выходное напряжение, пропорциональное всасываемому воздуху. Выходное напряжение из измерителя 42 расхода воздуха подается в порт 350 ввода через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 370. Датчик 380 температуры охлаждающей жидкости, вырабатывающий выходное напряжение, пропорциональное температуре охлаждающей жидкости двигателя, установлен на двигателе 10. Выходное напряжение из датчика 380 температуры охлаждающей жидкости подается в порт 350 ввода через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 390.

Датчик 400 давления топлива, вырабатывающий выходное напряжение, пропорциональное давлению топлива в топливоподводящем трубопроводе 130 высокого давления, установлен на топливоподводящем трубопроводе 130 высокого давления. Выходное напряжение из датчика 400 давления топлива подается в порт 350 ввода через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 410. Датчик 420 контроля соотношения компонентов топливной смеси, вырабатывающий выходное напряжение, пропорциональное концентрации кислорода в отработанных газах, установлен на выпускном коллекторе 80 перед 3-компонентным каталитическим нейтрализатором 90 отработавших газов. Выходное напряжение из датчика 420 контроля соотношения компонентов топливной смеси подается в порт 350 ввода через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 430.

Датчик 420 контроля соотношения компонентов топливной смеси в системе двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой широкодиапазонный датчик контроля соотношения компонентов топливной смеси (линейный датчик состава топливной смеси), вырабатывающий выходное напряжение, пропорциональное соотношению компонентов топливной смеси в воздушно-топливной смеси, сжигаемой в двигателе 10. Датчик 420 контроля соотношения компонентов топливной смеси может представлять собой датчик O₂, который определяет, является ли соотношение компонентов топливной смеси в воздушно-топливной смеси, сжигаемой в двигателе 10, богатым или бедным по отношению к стехиометрическому составу в двухпозиционном смысле.

Датчик 440 положения педали акселератора, вырабатывающий выходное напряжение, пропорциональное положению педали для педали 100 акселератора, установлен на педали 100 акселератора. Выходное напряжение из датчика 440 положения педали акселератора подается в порт 350 ввода через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 450. Датчик 460 частоты вращения, формирующий выходной импульс, представляющий частоту вращения двигателя, подсоединен к порту ввода 350. ПЗУ 320 в электронном блоке 300 управления двигателя хранит величину объема впрыска топлива, назначаемую в соответствии с рабочим состоянием, поправочную величину, основанную на температуре охлаждающей жидкости двигателя, и т.п., которые заранее отражены в многомерной регулировочной характеристике на основании коэффициента загрузки двигателя и частоты вращения двигателя, получаемых посредством упомянутых датчика 440 положения педали акселератора и датчика 460 частоты вращения.

Фильтрационный контейнер 230, который представляет собой емкость для улавливания паров топлива, рассеиваемых из топливного бака 200, подсоединен к топливному баку 200 через канал 260 с фильтровальной бумагой. Фильтрационный контейнер 230 дополнительно соединен с продувочным каналом 280 для подачи паров топлива, уловленных в нем, во впускную систему двигателя 10. Продувочный канал 280 сообщается с продувочным отверстием 290, которое открывается ниже по потоку за дроссельным клапаном 70 впускного канала 40. Как широко известно в технике, фильтрационный контейнер 230 наполнен адсорбентом (активированным древесным углем), адсорбирующим пары топлива. В фильтрационном контейнере выполнен вентиляционный канал 270 для подачи воздуха в фильтрационный контейнер 230 через обратный клапан во время продувки. Кроме того, в продувочном канале 280 имеется клапан 250 управления продувкой, регулирующий объем продувки. Открытие клапана 250 управления продувкой постоянно регулируется электронным блоком 300 управления двигателя, посредством чего регулируется количество паров топлива, которые следует продуть в фильтрационном контейнере 230, и, в свою очередь, объем топлива, подаваемого в двигатель 10 (далее по тексту именуемый объемом продувочного топлива).

Ниже, со ссылкой на фиг.2, представлено описание структуры управляющей логики программы, исполняемой электронным блоком 300 управления двигателя, определяемым как устройство управления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Программа, представленная на данной блок-схеме, исполняется с заданным временным интервалом или через заданный угол поворота коленчатого вала двигателя 10.

На этапе (далее по тексту этап сокращенно обозначен буквой S) 100 электронный блок 300 управления двигателя определяет, обнаружена или нет неисправность (сбой) или отклонение от нормального функционирования в топливной системе высокого давления. Например, неисправность в топливной системе высокого давления обнаруживается, когда топливный насос высокого давления с приводом от двигателя отказывает так, что давление топлива, снимаемое датчиком 400 давления топлива, оказывается ниже заданного порогового значения, или когда управление с обратной связью, осуществляемое с использованием датчика 400 давления топлива, не соответствует требованиям. Когда в топливной системе высокого давления обнаруживается неисправность (ДА на S100), управление переходит на S110, в противном же случае (НЕТ на S100), управление переходит на S200.

На S110 электронный блок 300 управления двигателя определяет, обнаруживается или нет неисправность в инжекторе 110 цилиндра. Например, в инжекторе 110 цилиндра обнаруживается неисправность, обусловленная отсоединением жгута или чего-нибудь в этом роде, что служит для передачи управляющего сигнала в инжектор 110 цилиндра. Когда в инжекторе 110 цилиндра обнаруживается неисправность (ДА на S110), управление переходит на S140, в противном же случае (НЕТ на S110), управление переходит на S120.

На S120 электронный блок 300 управления двигателя впрыскивает топливо, подаваемое топливным насосом 180 низкого давления с приводом от электродвигателя (подкачивающим насосом), из инжектора 110 цилиндра. В частности, инжектор 110 цилиндра впрыскивает топливо под давлением подкачки. На S130 электронный блок 300 управления двигателя выбирает критерии (1) как стандартный уровень, применяемый для ограничения отверстия дросселя. Затем управление переходит на S160.

На S140 электронный блок 300 управления двигателя блокирует впрыск топлива из инжектора 110 цилиндра. В частности, выполняется определение, что инжектор 110 цилиндра сам по себе является неисправным, и впрыск не осуществляется даже под давлением подкачки. На S150 электронный блок 300 управления двигателя выбирает критерии (2) в качестве стандартного уровня, применяемого для ограничения отверстия дросселя. Затем управление переходит на S160.

На S160 электронный блок 300 управления двигателя увеличивает перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов посредством механизма (VVT) регулирования фаз газораспределения. Соответственно, внутренняя рециркуляция отработавших газов усиливается для реализации снижения температуры сгорания и NOx. На S170 электронный блок 300 управления двигателя уменьшает угол опережения зажигания. Соответственно, можно реализовать снижение температуры сгорания и NOx.

На S180 электронный блок 300 управления двигателя ограничивает открытие дроссельного клапана 70. Это означает, что ограничивается мощность двигателя 10. Соответственно, уменьшается объем всасываемого воздуха (с учетом стехиометрического состояния) и уменьшается объем впрыска топлива. Можно сдерживать повышение температуры на передней стороне инжектора 110 цилиндра и подавлять образование NOx. Поэтому можно сдерживать накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора 110 цилиндра. Критерием, применяемым на данном этапе, является (1) или (2), что описано ниже.

На S200 электронный блок 300 управления двигателя управляет двигателем 10 так, чтобы осуществлять нормальную работу.

Ниже, со ссылками на фиг.3 и 4, приведено описание работы двигателя 10 под управлением электронного блока 300 управления двигателя, где данный блок определяется как устройство управления двигателем внутреннего сгорания в соответствии с вариантом осуществления, при этом основой служат вышеописанные конфигурация и блок-схема.

Когда отказывает, например, топливный насос 150 высокого давления или клапан, размещенный в топливоподводящей системе данного насоса (ДА на S100), выполняется определение, обнаружена или нет неисправность в инжекторе 110 цилиндра.

Теперь будет описан случай неисправности в топливной системе высокого давления и отсутствия неисправности в инжекторе цилиндра.

Когда, согласно выполненному определению, в инжекторе 110 цилиндра нет неисправности (НЕТ на S110), инжектор 110 цилиндра впрыскивает топливо под давлением подкачки (S120). Пример впрыскиваемого объема топлива на данном этапе показан на фиг.3. На фиг.3 представлена взаимосвязь между моментом впрыска топлива (тау) и объемом впрыска. Поскольку инжектор 110 цилиндра действует без функциональных нарушений, инжектор 110 цилиндра принимает участие во впрыске топлива. Данное участие соответствует обозначению «инжектор цилиндра = Qmin» на фиг.3. Остальное топливо впрыскивается из инжектора 120 впускного коллектора, при надлежащем функционировании как топливной системы, так и инжектора.

Штрихпунктирная линия на фиг.4 соответствует варианту известного уровня техники. Впрыск топлива из инжектора 110 цилиндра заблокирован, и управление двигателем 10 выполняется в области, обозначенной штрихпунктирной линией (нижняя область под штрихпунктирной линией), одним только инжектором 120 впускного коллектора. В настоящем варианте осуществления выбирается стандартный уровень критериев (1), когда топливо следует впрыскивать из инжектора 110 цилиндра с давлением подкачки, и выбирается стандартный уровень критериев (2), когда впрыск из инжектора 110 цилиндра прекращается. Другими словами, управление двигателем 10 выполняется в области (нижняя область под сплошной линией), обозначенной критериями, зависящими от того, впрыскивается ли топливо из инжектора 110 цилиндра или нет.

Критерии (1) и критерии (2) не зависят от Qmin. Разность между критериями (1) и критериями (2) на фиг.4 компенсирует разность ответственности за закупоривание инжектора, вызываемое прекращением впрыска из инжектора 110 цилиндра. Другими словами, критерий (1) содержит запас в отношении закупоривания инжектора, поскольку инжектор 110 цилиндра продолжает работу по впрыску топлива, соответствующую режиму и впрыску топлива инжектором 110 цилиндра. Это означает, что можно впрыскивать больше топлива.

На фиг.4 показан выбор критерия (1) (S130), и управление осуществляется так, что перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов увеличивается механизмом (VVT) регулирования фаз газораспределения (S160). Угол опережения зажигания уменьшается (S170) и мощность двигателя 10 ограничивается, чтобы соответствовать потребному объему впрыска в области снизу сплошной линии, указывающей критерий (1) на фиг.4. В предположении, что сгорание происходит в стехиометрическом состоянии, открытие отверстия дроссельного клапана 70 устанавливается меньше, поскольку между объемом топлива и объемом всасываемого воздуха установлено постоянное соотношение.

При увеличении перекрытия впускных клапанов и выпускных клапанов усиливается внутренняя рециркуляция отработавших газов с вытекающим снижением температуры сгорания, вследствие чего подавляется образование NOx. Посредством уменьшения угла опережения зажигания можно снизить температуру сгорания для подавления образования NOx. Посредством снижения температуры сгорания и подавления образования NOx можно сдержать накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра. Как показано штрихпунктирной линией на фиг.4, соответствующей традиционному случаю, ограничение впрыска топлива (потребного объема впрыска) из инжектора 120 впускного коллектора не принимает в расчет нагар на инжекторе 110 цилиндра. Когда топливо впрыскивается под давлением подкачки с использованием инжектора 110 цилиндра в соответствии с настоящим вариантом осуществления, управление двигателем 10 осуществляется в пределах критерия (1), соответствующего области, в которой потребный объем впрыска еще более ограничен по отношению к частоте вращения двигателя, чем в традиционном случае. Соответственно, температура на передней стороне инжектора цилиндра (температура сгорания) снижается для подавления образования NOx, и, тем самым, можно сдерживать накопление нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра.

Теперь будет описан случай неисправности как в топливной системе высокого давления, так и инжектора цилиндра.

Когда определено, что в инжекторе 110 цилиндра существует неисправность (ДА на S110), то впрыск топлива из инжектора 110 цилиндра прекращается (S140).

Выбирается критерий (2), показанный на фиг.4 (S150). Управление осуществляется так, что перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов увеличивается механизмом (VVT) регулирования фаз газораспределения (S160). Угол опережения зажигания уменьшается (S170). Мощность двигателя 10 ограничивается, чтобы соответствовать потребному объему впрыска в области снизу сплошной линии, указывающей критерий (2) на фиг.4. В предположении, что сгорание происходит в стехиометрическом состоянии, как упоминалось выше, открытие отверстия дроссельного клапана 70 устанавливается меньше, поскольку между объемом топлива и объемом всасываемого воздуха установлено постоянное соотношение.

В частности, в случае, когда прекращен впрыск из инжектора 110 цилиндра, выбирается критерий (2), который налагает более строгое ограничение, чем критерий (1), соответствующий случаю, в котором выбран вариант впрыска топлива под давлением подкачки из инжектора цилиндра 110. Таким образом, потребный объем впрыска дополнительно ограничивается, как показано на фиг.4. Посредством дополнительного ограничения объема топлива, впрыскиваемого из инжектора 120 впускного коллектора, накопление нагара можно сдерживать даже в состоянии, когда нагар должен быть способен еще быстрее накапливаться на отверстии для впрыска вследствие блокировки впрыска топлива из инжектора 110 цилиндра.

Таким образом, даже когда неисправность возникает в топливной системе, которая подает топливо в инжектор цилиндра, топливо может подаваться для впрыска в инжектор цилиндра подкачивающим насосом, пока инжектор цилиндра работоспособен. Соответственно, можно избежать накопления нагара на отверстии для впрыска инжектора цилиндра. На данном этапе перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов увеличивается механизмом (VVT) регулирования фаз газораспределения, и угол опережения зажигания уменьшается, что снижает температуру сгорания и подавляет образование NOx и, тем самым, сдерживает накопление нагара. Кроме того, потребный объем топлива уменьшен на основании критерия (1) для снижения температуры сгорания и подавления образования NOx. Таким образом сдерживается накопление нагара. Далее впрыск топлива из инжектора цилиндра прекращается, если в нем обнаруживается неисправность дополнительно к появлению неисправности в топливной системе, которая подает топливо в инжектор цилиндра. В данном случае применяется критерий (2) с ограничением более строгим, чем критерий (1), для дополнительного уменьшения потребного объема топлива, в соответствии с чем снижается температура сгорания и подавляется образование NOx. Соответственно, можно сдерживать накопление нагара на инжекторе цилиндра, впрыск топлива из которого заблокирован.

Теперь будет раскрыт двигатель (1), с которым можно использовать устройство управления в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Ниже, со ссылками на фиг.5 и 6, приведено описание карт, указывающих соотношение впрыска топлива (далее по тексту именуемое DI-отношением (r)) между инжектором 110 цилиндра и инжектором 120 впускного коллектора, определяемое как информация, касающаяся рабочего состояния двигателя 10. Карты хранятся в ПЗУ 320 электронного блока 300 управления двигателя. На фиг.5 представлена карта для прогретого состояния двигателя 10, а на фиг.6 представлена карта для холодного состояния двигателя 10.

На картах с фиг.5 и 6, соотношение впрыска топлива инжектором 110 цилиндра выражено в процентах как DI-отношение r, при этом частота вращения двигателя 10 нанесена по горизонтальной оси, а коэффициент загрузки нанесен по вертикальной оси.

Как показано на фиг.5 и 6, DI-отношение r устанавливается для каждой рабочей области, которая определяется по частоте вращения двигателя и коэффициенту загрузки двигателя 10. «DI-ОТНОШЕНИЕ r=100%» представляет область, в которой впрыск топлива осуществляется только из инжектора 110 цилиндра, и «DI-ОТНОШЕНИЕ r=0%» представляет область, в которой впрыск топлива осуществляется только из инжектора 120 впускного коллектора. Каждое из обозначений «DI-ОТНОШЕНИЕ r≠0%», «DI-ОТНОШЕНИЕ r≠100%» и «0%

Кроме того, как показано на фиг.5 и 6, DI-отношение r инжектора 110 цилиндра и инжектора 120 впускного коллектора задается по отдельности на картах для прогретого состояния и холодного состояния двигателя. Карты выполнены с возможностью указания разных областей управления инжектором 110 цилиндра и инжектором 120 впускного коллектора по мере того, как изменяется температура двигателя 10. Когда температура двигателя 10 определяется равной или выше, чем заданное пороговое значение температуры, то выбирается карта для прогретого состояния, показанная на фиг.5; в противном случае выбирается карта для холодного состояния, показанная на фиг.6. Управление инжектором 110 цилиндра и/или инжектором 120 впускного коллектора выполняется на основании частоты вращения двигателя и коэффициента загрузки двигателя 10 в соответствии с выбранной картой.

Ниже следует описание частоты вращения двигателя и коэффициента загрузки двигателя 10, установленных на фиг.5 и 6. На фиг.5 NE(1) установлена в пределах 2500 об/мин - 2700 об/мин, KL(1) установлен в пределах 30%-50%, и KL(2) установлен в пределах 60%-90%. На фиг.6 NE(3) установлена в пределах 2900 об/мин - 3100 об/мин. То есть NE(1)

Сравнение фиг.5 с фиг.6 показывает, что NE(3) карты для холодного состояния, показанной на фиг.6, больше, чем NE(1) карты для прогретого состояния, показанной на фиг.5. Из этого очевидно, что, когда температура двигателя 10 становится ниже, область управления инжектором 120 впускного коллектора расширяется с охватом области более высокой частоты вращения двигателя. То есть в случае, когда двигатель 10 является холодным, накопление нагара в отверстии для впрыска инжектора 110 цилиндра является маловероятным (даже если топливо не впрыскивается из инжектора 110 цилиндра). Таким образом, область, в которой впрыск топлива должен осуществляться с использованием инжектора 120 впускного коллектора, можно расширить, что улучшает гомогенность.

Сравнение фиг.5 с фиг.6 показывает, что «DI-ОТНОШЕНИЕ r=100%» в области, где частота вращения двигателя для двигателя 10 равна NE(1) или выше на карте для прогретого состояния, и в области, где частота вращения двигателя равна NE(3) или выше на карте для холодного состояния. В выражении через коэффициент загрузки «DI-ОТНОШЕНИЕ r=100%» в области, где коэффициент загрузки равен KL(2) или выше на карте для прогретого состояния, и в области, где коэффициент загрузки равен KL(4) или выше на карте для холодного состояния. Это означает, что в области заданной высокой частоты вращения двигателя и в области заданной высокой нагрузки двигателя применяется только один инжектор 110 цилиндра. То есть, в области высокой частоты вращения или области высокой нагрузки, даже если впрыск топлива производится только через один инжектор 110 цилиндра, частота вращения двигателя и нагрузка двигателя 10 являются настолько высокими и объем всасываемого воздуха в такой мере достаточен, что гомогенную воздушно-топливную смесь можно легко обеспечить с использованием только инжектора 110 цилиндра. При этом топливо, впрыскиваемое из инжектора 110 цилиндра, распыляется внутри камеры сгорания с расходованием скрытого тепла испарения (или с поглощением тепла из камеры сгорания). Таким образом, в конце сжатия температура воздушно-топливной смеси снижается, так что антидетонационные характеристики повышаются. Кроме того, поскольку температура в камере сгорания снижается, эффективность впуска повышается, что приводит к повышению мощности.

На карте для прогретого состояния на фиг.5 впрыск топлива также выполняется с использованием одного лишь инжектора 110 цилиндра, когда коэффициент загрузки равен или меньше KL(1). Это свидетельствует о том, что в области заданной низкой нагрузки при высокой температуре двигателя 10 применяется лишь один инжектор 110 цилиндра. Когда двигатель 10 находится в прогретом состоянии, возможно накопление нагара в отверстии для впрыска инжектора 110 цилиндра. Однако, когда впрыск топлива выполняется с использованием инжектора 110 цилиндра, температуру отверстия для впрыска можно снизить, причем в данном случае предотвращается накопление нагара. Кроме того, закупоривание инжектора 110 цилиндра можно предотвратить при обеспечении минимального объема впрыска топлива через данный инжектор. Таким образом, в соответствующей области применяется лишь один инжектор 110 цилиндра.

Сравнение фиг.5 с фиг.6 показывает, что область «DI-ОТНОШЕНИЕ r=0%» присутствует только на карте для холодного состояния на фиг.6. Это говорит о том, что в заданной области низкой нагрузки (KL(3) или меньше), когда температура двигателя 10 является низкой, впрыск топлива производится только через инжектор 120 впускного коллектора. Когда двигатель 10 является холодным и слабо нагруженным и объем всасываемого воздуха невелик, топливо менее чувствительно к распылению. В данной области трудно обеспечить благоприятное сгорание при впрыске топлива из инжектора 110 цилиндра. Кроме того, особенно в области низкой нагрузки и низкой частоты вращения, высокая мощность с использованием инжектора 110 цилиндра не обязательна. Следовательно, в соответствующей области впрыск топлива производится только лишь через один инжектор 120 впускного коллектора, без использования инжектора 110 цилиндра.

Кроме того, во время работы, отличающейся от нормальной работы, или в состоянии прогревания каталитического нейтрализатора на холостом ходу двигателя 10 (ненормальное рабочее состояние) управление инжектором 110 цилиндра осуществляется таким образом, что происходит сгорание заряда топливной смеси с послойным распределением. Осуществление сгорания заряда топливной смеси с послойным распределением только во время работы в режиме прогревания каталитического нейтрализатора способствует прогреванию каталитического нейтрализатора для ограничения выброса отработанных газов.

Далее приведено описание двигателя (2), к которому, соответственно, подходит устройство управления в соответствии с настоящим вариантом осуществления. В нижеследующем описании двигателя (2) описания конфигураций, аналогичных конфигурациям двигателя (1), не повторяются.

Ниже, со ссылками на фиг.7 и 8, приведено описание карт, указывающих соотношение впрыска топлива между инжектором 110 цилиндра и инжектором 120 впускного коллектора, определяемое как информация, касающаяся рабочего состояния двигателя 10. Карты хранятся в ПЗУ 320 электронного блока 300 управления двигателя. На фиг.7 представлена карта для прогретого состояния двигателя 10, а на фиг.8 представлена карта для холодного состояния двигателя 10.

Фиг.7 и 8 отличаются от фиг.5 и 6 следующими деталями. «DI-ОТНОШЕНИЕ r=100%» выдерживается в области, в которой частота вращения двигателя для двигателя 10 равна или выше, чем NE(1) на карте для прогретого состояния, и в области, где частота вращения двигателя равна или выше, чем NE(3) на карте для холодного состояния. Кроме того, «DI-ОТНОШЕНИЕ r=100%» выдерживается в области, исключая область низких частот вращения, в которой коэффициент загрузки равен или выше KL(2) на карте для прогретого состояния, и в области, исключая область низких частот вращения, где коэффициент загрузки равен или выше KL(4) на карте для холодного состояния. Это означает, что в области, в которой частота вращения двигателя находится на заданном высоком уровне, впрыск топлива производится через один лишь инжектор 110 цилиндра, и что в области, в которой нагрузка двигателя находится на заданном высоком уровне, впрыск топлива часто производится через один лишь инжектор 110 цилиндра. Однако в области низких частот вращения и низких нагрузок, смешение воздушно-топливной смеси, выполняемое топливом, впрыскиваемым из инжектора 110 цилиндра, происходит некачественно, и данная негомогенная воздушно-топливная смесь в камере сгорания может приводить к нестабильному сгоранию. Следовательно, соотношение впрыска топлива инжектором 110 цилиндра повышается с повышением частоты вращения двигателя, когда возникновение упомянутой проблемы становится маловероятным, между тем, как соотношение впрыска топлива инжектором 110 цилиндра снижается с повышением нагрузки двигателя, когда вероятно возникновение упомянутой проблемы. Описанные изменения DI-отношения r показаны крестообразными стрелками на фиг.7 и 8. При этом можно пресечь изменение выходного крутящего момента двигателя, относимое на счет нестабильного сгорания. Следует отметить, что описанные меры, по существу, эквивалентны мерам по уменьшению соотношения впрыска топлива инжектором 110 цилиндра в связи с изменением состояния двигателя в сторону заданной области низких частот вращения или по увеличению соотношения впрыска топлива инжектором 110 цилиндра в связи с изменением состояния двигателя в сторону заданной области низких нагрузок. Кроме того, в области, отличающейся от вышеупомянутой области (обозначенной крестообразными стрелками на фиг.7 и 8), и где впрыск топлива осуществляется с использованием одного лишь инжектора 110 цилиндра (на стороне высоких частот вращения и на стороне низких нагрузок), воздушно-топливную смесь можно легко приводить в гомогенное состояние, даже когда впрыск топлива производится с использованием только инжектора 110 цилиндра. В данном случае топливо, впрыскиваемое из инжектора 110 цилиндра, распыляется в камере сгорания с расходованием скрытого тепла испарения (посредством поглощения тепла из камеры сгорания). Соответственно, в конце сжатия температура воздушно-топливной смеси снижается, так что повышаются антидетонационные характеристики. Кроме того, со снижением температуры в камере сгорания повышается эффективность впуска, что приводит к повышению мощности.

В двигателе, описанном со ссылкой на фиг.5-8, момент впрыска топлива инжектором 110 цилиндра предпочтительно обеспечивают в такте сжатия, как описано ниже. Когда момент впрыска топлива инжектором 110 цилиндра назначают на такт сжатия, воздушно-топливная смесь охлаждается впрыском топлива в то время, как температура в цилиндре является сравнительно высокой. Соответственно, усиливается эффект охлаждения для повышения антидетонационной характеристики. Кроме того, когда момент впрыска топлива инжектором 110 цилиндра назначают на такт сжатия, время, необходимое с начала впрыска топлива до зажигания, является коротким, что обеспечивает сильное проникание впрыскиваемого топлива. Поэтому скорость горения повышается. Повышение антидетонационной характеристики и повышение скорости горения могут предотвратить изменчивость горения и, тем самым, повысить стабильность горения.

Ниже приведено описание устройства управления согласно модифицированному варианту осуществления. Конфигурация системы двигателя, находящегося под управлением электронного блока 300 управления устройства управления в соответствии с настоящей модификацией, аналогична конфигурации, показанной на фиг.1. Поэтому подробное описание данной конфигурации ниже не повторяется. Настоящая модификация отличается тем, что рабочая область двигателя 10 ограничена на основании температуры инжектора 110 цилиндра.

Ниже, со ссылками на фиг.9, представлено описание структуры управляющей логики программы, исполняемой электронным блоком 300 управления двигателя, определяемым как устройство управления в соответствии с настоящей модификацией. Программа, представленная на данной блок-схеме, исполняется с заданным временным интервалом или через заданный угол поворота коленчатого вала двигателя 10.

На S300 электронный блок 300 управления двигателя определяет, обнаружена или нет неисправность в топливной системе высокого давления. Когда в топливной системе высокого давления обнаруживается неисправность (ДА на S300), управление переходит на S340, в противном случае (НЕТ на S300) управление переходит на S310.

На S310 электронный блок 300 управления двигателя определяет, обнаруживается или нет неисправность в инжекторе 110 цилиндра. Когда в инжекторе 110 цилиндра обнаруживается неисправность (ДА на S310), управление переходит на S340, в противном же случае (НЕТ на S310) управление переходит на S320.

На S320 электронный блок 300 управления двигателя определяет, обнаружено или нет отклонение от нормы давления топлива. Например, отклонение от нормы давления топлива обнаруживается, когда инжектор 110 цилиндра не может впрыскивать топливо даже с давлением подкачки. При обнаружении отклонения от нормы давления топлива (ДА на S320), управление переходит на S340, в противном случае (НЕТ на S320) управление переходит на S330.

На S330 электронный блок 300 управления двигателя определяет, отсоединены ли электропровода системы высокого давления (например, отсоединен ли жгут или что-нибудь в этом роде, что служит для передачи управляющего сигнала в инжектор 110 цилиндра). Когда выполнено определение, что электропровод системы высокого давления отсоединен (ДА на S330), управление переходит на S340, в противном случае (НЕТ на S330) управление переходит на S500.

На S340 электронный блок 300 управления двигателя блокирует впрыск топлива из инжектора 110 цилиндра.

На S350 электронный блок 300 управления двигателя вычисляет базовую температуру T(0) инжектора 110 цилиндра с учетом частоты вращения двигателя NE и отверстия дроссельного клапана 70. Данная базовая температура T(0) представляет собой расчетную температуру инжектора 110 цилиндра, когда не учтена поправка, которая описана ниже.

На S360 электронный блок 300 управления двигателя вычисляет величину T(1) температурной поправки с учетом величины уменьшения угла опережения зажигания и перекрытия с регулированием фаз газораспределения (VVT). Когда перекрытие впускных клапанов и выпускных клапанов посредством механизма (VVT) регулирования фаз газораспределения становится большим, внутренняя рециркуляция отработавших газов усиливается и температура сгорания снижается. Когда уменьшается угол опережения зажигания, температура сгорания снижается. Поэтому, когда перекрытие с регулированием фаз газораспределения (VVT) или угол опережения зажигания изменяются (уменьшаются) в сторону снижения температуры сгорания, T(1) становится отрицательной.

На S370 электронный блок 300 управления двигателя определяет, равно или выше значение добавляемой величины T(1) температурной поправки к базовой температуре T(0) сравнительно с пороговым значением. Если равно или выше порогового значения (ДА на S370), управление переходит на S400, в противном случае (НЕТ на S370) управление переходит на S500. Значение (базовая температура T(0)+величина T(1) температурной поправки) является, в конечном счете, расчетной температурой инжектора 110 цилиндра. Когда расчетная температура равна или выше порогового значения, соответствующего температуре, допустимой для исключения повреждения, вызванного тепловыми факторами при прекращении впрыска из надлежащего инжектора 110 цилиндра, мощность двигателя 10 ограничивается во избежание любого дальнейшего повышения температуры. На данном этапе повреждение относят на счет блокировки охлаждения инжектора 110 цилиндра, которое обычно осуществляется впрыском топлива, поскольку прекращен впрыск топлива из инжектора 110 цилиндра. Данное повреждение имеет вид закупоривания отверстия для впрыска, обусловленного накоплением нагара вблизи отверстия для впрыска, превышением температурного предела теплостойкости самого инжектора 110 цилиндра и т.п. Фактически измеренную температуру инжектора 110 цилиндра (температуру на передней стороне) можно использовать вместо расчетной температуры инжектора 110 цилиндра.

На S400 электронный блок 300 управления двигателя ограничивает открытие дроссельного клапана 70. Это означает, что ограничивается мощность двигателя 10. Соответственно, объем всасываемого воздуха уменьшается и мощность двигателя 10 ограничивается. Тем самым предотвращается излишнее повышение температуры сгорания. Поэтому можно сдерживать повышение температуры на передней стороне инжектора 110 цилиндра и можно избегнуть зависимого повреждения, вызванного накоплением нагара на отверстии для впрыска инжектора 110 цилиндра.

На S500 электронный блок 300 управления двигателя управляет дроссельным клапаном 70 обычным образом.

Ниже приведено описание работы двигателя 10 под управлением электронным блоком 300 управления двигателя, где данный блок определяется как устройство управления двигателем внутреннего сгорания в соответствии с настоящей модификацией, при этом основой служат вышеописанные конфигурация и блок-схема.

Когда отказывает топливная система высокого давления (ДА на S300), когда отказывает, по меньшей мере, один из инжекторов 110 цилиндра (ДА на S310), когда обнаруживается отклонение от нормы давления топлива (ДА на S320) или когда отсоединены электропровода системы высокого давления (ДА на S330), впрыск топлива из инжектора 110 цилиндра прекращается (S340).

Вычисляется базовая температура T(0) инжектора 110 цилиндра с учетом частоты вращения двигателя NE и отверстия дроссельного клапана. Вычисляется величина T(1) температурной поправки для учета факторов повышения или снижения температуры относительно базовой температуры T(0) (S360). Величина T(1) температурной поправки прибавляется к базовой температуре T(0) для вычисления расчетной температуры инжектора 110 цилиндра. Поскольку зависимый отказ инжектора 110 цилиндра, вызванный тепловыми факторами, оказывается возможным, если температура достигает порогового значения, открытие отверстия дроссельного клапана 70 ограничивается для ограничения мощности двигателя 10. Соответственно, удается избежать чрезмерного повышения температуры инжектора 110 цилиндра, чтобы сдержать развитие зависимого отказа инжектора 110 цилиндра.

Когда, в соответствии с настоящей модификацией, впрыск из инжектора 110 цилиндра прекращается, зависимый отказ инжектора 110 цилиндра можно исключить нижеописанным способом, дополнительным к ограничению дроссельного клапана 70.

Как показано на фиг.10, допустимый температурный диапазон инжектора 110 цилиндра определяется заранее по частоте вращения NE двигателя и коэффициенту загрузки. Частота вращения двигателя и т.п.контролируются таким образом, чтобы двигатель 10 работал в упомянутом диапазоне.

Описание настоящей модификации приведено в варианте прекращения впрыска инжектором 110 цилиндра, однако устройство управления в соответствии с настоящей модификацией может быть применимым даже в случае, когда инжектор 110 цилиндра впрыскивает топливо под давлением подкачки, как описано со ссылкой на фиг.2.

Двигатель, описанный со ссылками на фиг.5-8, пригоден для применения устройства управления в соответствии с настоящей модификацией.

Настоящее изобретение описано и проиллюстрировано в деталях, но очевидно, что эти детали служат только для иллюстрации и примера и не должны интерпретироваться как ограничение, поскольку сущность и объем настоящего изобретения ограничены только прилагаемой формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам управления двигателем внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить отказоустойчивость в процессе эксплуатации. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим первый механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо в цилиндр, второй механизм впрыска топлива, впрыскивающий топливо во впускной коллектор, первый механизм подачи топлива, подающий топливо в первый механизм впрыска топлива, и второй механизм подачи топлива, подающий топливо в первый механизм впрыска топлива и второй механизм впрыска топлива. Устройство управления содержит блок управления, выполненный с возможностью управления первым и вторым механизмами впрыска топлива, так что первый и второй механизмы впрыска топлива совместно участвуют во впрыске топлива, включая состояние прекращения впрыска из одного из первого и второго механизмов впрыска топлива. Первый блок определения неисправности выполнен с возможностью определения наличия неисправности в первом механизме подачи топлива. Второй блок определения неисправности выполнен с возможностью определения наличия неисправности в первом механизме впрыска топлива. Блок управления выполнен с возможностью осуществления управления таким образом, что топливо впрыскивается из, по меньшей мере, первого механизма впрыска топлива с использованием второго механизма подачи топлива, когда первый блок определения неисправности определяет наличие неисправности в первом механизме подачи топлива, и второй блок определения неисправности не определяет наличие неисправности в первом механизме впрыска топлива. Второй, третий и четвертый варианты устройства рассмотрены в п.п.10, 19, 28 формулы. 4 н. и 32 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула