УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROL DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству управления двигателя внутреннего сгорания, включающему в себя механизм регулирования времени закрытия клапана для регулирования времени закрытия впускного клапана двигателя внутреннего сгорания; механизм регулирования степени механического сжатия для регулирования степени механического сжатия двигателя внутреннего сгорания; и механизм зажигания для воспламенения смеси "воздух-топливо" в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания. В дальнейшем в этом документе "значение, полученное посредством деления объема камеры сгорания в нижней мертвой точке на впуске на объем в камере сгорания в верхней мертвой точке на впуске" определяется как "степень механического сжатия", "значение, полученное посредством деления объема в камере сгорания во время закрытия впускного клапана на объем в камере сгорания в верхней мертвой точке на впуске" определяется как "степень фактического сжатия", и "значение, полученное посредством деления объема в камере сгорания во время открытия выпускного клапана на объем в камере сгорания в верхней мертвой точке расширения" задано как "степень расширения". Степень фактического сжатия вычисляется на основе степени механического сжатия и времени закрытия впускного клапана.
Уровень техники
Традиционно известен шаблон управления, в котором в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием степень механического сжатия задается так, что она имеет очень большое значение (например, 20 или более), и время закрытия впускного клапана значительно запаздывает от нижней мертвой точки на впуске (например, запаздывает на 100° CA от нижней мертвой точки на впуске), чтобы управлять степенью расширения так, что она имеет очень большое значение (например, 20 или более) при сохранении степени фактического сжатия так, что она находится в надлежащем диапазоне (например, 8-9) (например, см. не прошедшую экспертизу заявку на патент Японии № 2007-303423).
Этот шаблон управления называется циклом Аткинсона. По мере того как степень механического сжатия увеличивается, степень расширения увеличивается. По мере того как степень расширения увеличивается, период, когда сила давления вниз прикладывается к поршню во время хода расширения, увеличивается, так что термическая эффективность повышается. Соответственно, в цикле Аткинсона термическая эффективность (соответственно, эффективность использования топлива) двигателя внутреннего сгорания может повышаться при обеспечении надлежащего сгорания (в частности, без детонации, вызываемой посредством чрезмерной степени фактического сжатия, или пропуска зажигания, вызываемого посредством очень небольшой степени фактического сжатия).
Сущность изобретения
В цикле Аткинсона степень механического сжатия и время закрытия впускного клапана, в общем, являются фиксированными, и регулирование объема всасываемого воздуха (в дальнейшем называемого "объемом всасываемого воздуха в цилиндрах") в камеру сгорания во время закрытия впускного клапана достигается исключительно посредством регулирования степени открытия дроссельного клапана. С другой стороны, объем всасываемого воздуха в цилиндрах также может регулироваться посредством регулирования времени закрытия впускного клапана. В общем, объем всасываемого воздуха в цилиндрах уменьшается, поскольку время закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания от нижней мертвой точки на впуске. Следует отметить, что когда время закрытия впускного клапана регулируется с фиксированной степенью механического сжатия, степень фактического сжатия также изменяется. Соответственно, степень механического сжатия должна также регулироваться, чтобы сохранять степень фактического сжатия практически постоянной при регулировании времени закрытия впускного клапана. В частности, когда время закрытия впускного клапана запаздывает (опережает), степень механического сжатия должна увеличиваться (уменьшаться).
В области техники двигателей внутреннего сгорания в последние годы создана среда, в которой механизм регулирования времени закрытия клапана для регулирования времени закрытия впускного клапана и механизм регулирования степени механического сжатия для регулирования степени механического сжатия двигателя внутреннего сгорания, которые имеют высокую точность управления, могут изготовляться относительно просто при низких затратах.
С учетом этого предложен шаблон управления, в котором в цикле Аткинсона время закрытия впускного клапана и степень механического сжатия регулируются согласно рабочему режиму (требуемой нагрузке и т.п.) двигателя внутреннего сгорания, при этом степень открытия дроссельного клапана поддерживается в максимальном состоянии, при помощи механизма регулирования времени закрытия клапана и механизма регулирования степени механического сжатия, чтобы регулировать объем всасываемого воздуха в цилиндрах (соответственно, выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания), причем степень фактического сжатия сохраняется практически постоянной.
Этот шаблон управления упоминается как цикл сверхвысокой степени расширения.
В цикле сверхвысокой степени расширения величина угла запаздывания во время закрытия впускного клапана, в частности, регулируется так, что она является большой, и степень механического сжатия, в частности, регулируется так, что она является большой в рабочем режиме низкой нагрузки (т.е. в состоянии, в котором объем всасываемого воздуха в цилиндрах является небольшим). В частности, степень расширения может регулироваться так, что она является, в частности, большой. Соответственно, термическая эффективность двигателя внутреннего сгорания в рабочем режиме низкой нагрузки может резко повышаться.
В цикле сверхвысокой степени расширения, в общем, время закрытия впускного клапана и степень механического сжатия регулируются так, что они сходятся в оптимальной комбинации (в дальнейшем называемой "опорным временем для времени закрытия впускного клапана" и "опорным значением степени механического сжатия") согласно рабочему режиму двигателя внутреннего сгорания (степени открытия акселератора, обороту двигателя и т.п., регулируемому водителем). Взаимосвязь между опорным временем для времени закрытия впускного клапана и опорным значением степени механического сжатия и рабочим режимом двигателя внутреннего сгорания определяется заранее экспериментальным образом.
Когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана согласуется с опорным временем для времени закрытия впускного клапана и фактическое значение степени механического сжатия согласуется с опорным значением степени механического сжатия, поскольку механизм регулирования времени закрытия клапана и механизм регулирования степени механического сжатия надлежащим образом управляются, фактическое значение (которое вычисляется из фактического времени для времени закрытия впускного клапана и фактического значения степени механического сжатия) степени фактического сжатия согласуется с опорным значением (которое вычисляется из опорного времени для времени закрытия впускного клапана и опорного значения степени механического сжатия) степени фактического сжатия.
В неустановившемся рабочем режиме фактическое время для времени закрытия впускного клапана может сдвигаться от опорного времени для времени закрытия впускного клапана, или фактическое значение степени механического сжатия может сдвигаться от опорного значения степени механического сжатия вследствие задержки реакции в механизме регулирования времени закрытия клапана и механизме регулирования степени механического сжатия. В этом случае фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия. Когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается к большей стороне, детонация с большой вероятностью возникает, а когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается к меньшей стороне, состояние сгорания с большой вероятностью ухудшается (в том числе возникновение пропуска зажигания).
Ниже рассматривается случай, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия, поскольку одно из времени закрытия впускного клапана и степени механического сжатия сдвигается от опорного значения, другое из времени закрытия впускного клапана и степени механического сжатия управляется так, что оно является состоянием, отличающимся от соответствующего стандартного состояния, чтобы возвращать фактическое значение степени фактического сжатия к опорному значению степени фактического сжатия. Управление фактическим временем для времени закрытия впускного клапана так, чтобы задавать как сторону угла запаздывания (сторону угла опережения) от опорного времени для времени закрытия впускного клапана, упоминается как "коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана (коррекция опережения времени закрытия впускного клапана") или упоминается просто как "коррекция времени закрытия впускного клапана", в то время как управление фактическим значением степени механического сжатия как значением, превышающим (меньшим) опорное значение степени механического сжатия, упоминается как "коррекция увеличения степени механического сжатия (коррекция уменьшения степени механического сжатия)" или упоминается просто как "коррекция степени механического сжатия". В частности, когда фактическое значение степени механического сжатия сдвигается так, что оно превышает (меньше) опорное значение степени механического сжатия, например, выполняется коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана (коррекция опережения времени закрытия впускного клапана). Когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания (стороне угла опережения) от опорного времени для времени закрытия впускного клапана, выполняется коррекция увеличения степени механического сжатия (коррекция уменьшения степени механического сжатия).
Когда выполняется коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана, например, может возникать проблема, как описано выше, в том, что объем всасываемого воздуха в цилиндрах непосредственно уменьшается и выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания уменьшается. С другой стороны, когда выполняется коррекция опережения времени закрытия впускного клапана, должно быть выполнено управление уменьшением степени открытия дроссельного клапана от максимального состояния (это управление упоминается как "коррекция уменьшения степени открытия дроссельного клапана" ниже), чтобы предотвращать увеличение объема всасываемого воздуха в цилиндрах. Когда выполняется коррекция уменьшения степени открытия дроссельного клапана, сопротивление впуску во впускном пути увеличивается (так называемые насосные потери увеличиваются), так что эффективность использования топлива может ухудшаться. Когда выполняется коррекция уменьшения степени механического сжатия, степень расширения непосредственно уменьшается, что влечет за собой проблему ухудшения в эффективности использования топлива.
Из вышеозначенного, с точки зрения обеспечения выходного крутящего момента и подавления ухудшения в эффективности использования топлива не является предпочтительным то, что коррекция времени закрытия впускного клапана или коррекция степени механического сжатия сразу выполняются, чтобы возвращать фактическое значение степени фактического сжатия к опорному значению степени фактического сжатия, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия.
Настоящее изобретение осуществлено в свете вышеуказанных проблем. Задачей настоящего изобретения является создание устройства управления двигателя внутреннего сгорания, которое использует шаблон управления, в котором объем всасываемого воздуха в цилиндрах (соответственно, выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания) регулируется с фактическим значением степени фактического сжатия, согласованным с опорным значением степени фактического сжатия, посредством регулирования как времени закрытия впускного клапана, так и коррекции степени механического сжатия согласно рабочему режиму двигателя внутреннего сгорания, при этом когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия, возникновение детонации и ухудшение состояния сгорания, которые вызываются посредством сдвига фактического значения степени фактического сжатия от опорного значения степени фактического сжатия, могут подавляться при обеспечении выходного крутящего момента и подавлении ухудшения в эффективности использования топлива.
Устройство управления согласно настоящему изобретению применяется к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя механизм регулирования времени закрытия клапана, механизм регулирования степени механического сжатия и механизм зажигания для воспламенения смеси "воздух-топливо" в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, как описано выше. Устройство управления согласно настоящему изобретению включает в себя модуль определения опорного состояния и модуль управления.
Модуль определения опорного состояния определяет опорное время для времени закрытия впускного клапана, опорное значение степени механического сжатия и опорное время для времени зажигания, согласно рабочему режиму двигателя внутреннего сгорания. Когда используется цикл сверхвысокой степени расширения (т.е. когда время закрытия впускного клапана задается как находящееся на стороне сверхбольшого угла запаздывания от нижней мертвой точки на впуске), опорное время для времени закрытия впускного клапана определяется как находящееся в области, в которой время запаздывает к стороне угла запаздывания от нижней мертвой точки на впуске на 90° CA или более. Когда время закрытия впускного клапана задается как находящееся на стороне сверхбольшого угла опережения от нижней мертвой точки на впуске, опорное время для времени закрытия впускного клапана определяется как находящееся в области, в которой время сдвигается к стороне угла опережения от нижней мертвой точки на впуске на 90° CA или более. Опорное значение степени механического сжатия задается так, что оно находится, например, в области 20 или более. Опорное время для времени зажигания сразу определяется как находящееся, например, в области вокруг области перед верхней мертвой точкой на впуске.
Модуль управления управляет механизмом регулирования времени закрытия клапана так, чтобы обеспечивать согласование фактического времени для времени закрытия впускного клапана с опорным временем для времени закрытия в принципе (например, выполняет управление с обратной связью). Модуль управления также управляет механизмом регулирования степени механического сжатия так, чтобы обеспечивать согласование фактического значения степени механического сжатия с опорным значением степени механического сжатия в принципе (например, выполняет управление с обратной связью). На основе этих средств управления он управляется так, что фактическое значение степени фактического сжатия согласуется с опорным значением степени фактического сжатия. Фактическое значение степени фактического сжатия может вычисляться из фактического времени для времени закрытия впускного клапана и фактического значения степени механического сжатия, в то время как опорное значение степени фактического сжатия может вычисляться из опорного времени для времени закрытия впускного клапана и опорного значения степени механического сжатия. Опорное значение степени фактического сжатия определяется как находящееся в области приблизительно 8-9 (так, что оно является практически постоянным), чтобы предотвращать возникновение детонации и ухудшения в состоянии сгорания.
Модуль управления также управляет механизмом зажигания так, чтобы обеспечивать согласование времени зажигания с опорным временем для времени зажигания в принципе. Модуль управления также управляет механизмом регулирования дроссельного клапана так, чтобы давать возможность степени открытия дроссельного клапана иметь максимальное значение в принципе.
Признак устройства управления согласно настоящему изобретению является таким, что модуль управления выполнен так, как описано ниже. В частности, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия и фактическое значение степени фактического сжатия попадает в диапазон между предварительно определенным нижним предельным значением и предварительно определенным верхним предельным значением (в предварительно определенном диапазоне, включающем в себя опорное значение степени фактического сжатия), модуль управления выполнен с возможностью управления временем зажигания так, что оно является временем, отличающимся от опорного времени для времени зажигания, и не является опорным временем для времени зажигания.
Когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается так, что оно превышает опорное значение, детонация с большой вероятностью возникает, как описано выше. Возникновение детонации может подавляться посредством управления, в котором время зажигания сдвигается к стороне угла запаздывания от опорного времени для времени зажигания, до тех пор, пока фактическое значение степени фактического сжатия не настолько сильно сдвигается, что оно превышает опорное значение. Когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается так, что оно меньше опорного значения, состояние сгорания с большой вероятностью ухудшается (в том числе возникновение пропуска зажигания). Ухудшение в состоянии сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) может предотвращаться посредством управления, в котором время зажигания сдвигается к стороне угла опережения от опорного времени для времени зажигания, до тех пор, пока фактическое значение степени фактического сжатия не настолько сильно сдвигается, чтобы быть меньше опорного значения. Управление временем зажигания так, что оно сдвигается к стороне угла запаздывания (стороне угла опережения) от опорного времени для времени зажигания, упоминается как "коррекция запаздывания времени зажигания (коррекция опережения времени зажигания)" или упоминается просто как "коррекция времени зажигания" ниже.
С другой стороны, хотя описывается подробно позднее, до тех пор, пока фактическое значение степени фактического сжатия не настолько сильно сдвигается от опорного значения, выполнение коррекции времени зажигания, при которой поддерживается такое состояние, что фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия, может иногда являться преимущественным для обеспечения выходного крутящего момента и предотвращения ухудшения в эффективности использования топлива, вместо выполнения коррекции времени закрытия впускного клапана или коррекции степени механического сжатия так, чтобы возвращать фактическое значение степени фактического сжатия к опорному значению степени фактического сжатия, чтобы предотвращать возникновение детонации и ухудшения в состоянии сгорания, которые вызываются посредством сдвига фактического значения степени фактического сжатия от опорного значения степени фактического сжатия.
Признак устройства управления согласно настоящему изобретению основан на знаниях, описанных выше. В частности, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается так, что оно превышает опорное значение степени фактического сжатия, и фактическое значение степени фактического сжатия попадает в диапазон между предварительно определенным нижним предельным значением и предварительно определенным верхним предельным значением, выполняется коррекция запаздывания времени зажигания. С другой стороны, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается так, что оно меньше опорного значения степени фактического сжатия, и фактическое значение степени фактического сжатия попадает в диапазон между предварительно определенным нижним предельным значением и предварительно определенным верхним предельным значением, выполняется коррекция опережения времени зажигания.
Предварительно определенное верхнее предельное значение задается как верхний предел в диапазоне степени фактического сжатия, посредством которой возникновение детонации может предотвращаться посредством коррекции запаздывания времени зажигания, в то время как предварительно определенное нижнее предельное значение задается как нижний предел в диапазоне степени фактического сжатия, посредством которой ухудшение в состоянии сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) может предотвращаться посредством коррекции опережения времени зажигания.
Поскольку на верхнее предельное значение и нижнее предельное значение оказывает влияние фактическое значение степени механического сжатия, например, они могут быть определены на основе фактического значения степени механического сжатия.
Поскольку величина сдвига фактического значения степени фактического сжатия к большей стороне от опорного значения степени фактического сжатия является большой, величина коррекции для коррекции запаздывания времени зажигания может задаваться так, что она является большей. Аналогично, поскольку величина сдвига фактического значения степени фактического сжатия к меньшей стороне от опорного значения степени фактического сжатия является большой, величина коррекции для коррекции опережения времени зажигания может задаваться так, что она является большей.
Когда время закрытия впускного клапана находится на стороне угла запаздывания (стороне угла опережения) от нижней мертвой точки, случай, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени фактического сжатия, включает в себя случай, когда фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия, и случай, когда время закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла опережения (стороне угла запаздывания) от опорного времени для времени закрытия впускного клапана. С другой стороны, случай, когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается к меньшей стороне от опорного значения степени фактического сжатия, включает в себя случай, когда фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к меньшей стороне от опорного значения степени механического сжатия, и случай, когда время закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания (стороне угла опережения) от опорного времени для времени закрытия впускного клапана. В частности, существуют четыре фактора в качестве фактора сдвига фактического значения степени фактического сжатия от опорного значения степени фактического сжатия. Для удобства описания ниже описывается только случай, когда время закрытия впускного клапана находится на стороне угла запаздывания от нижней мертвой точки.
Ниже описан случай, когда "обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет, и шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива, выбирается в этом случае", когда фактическое значение степени фактического сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия. Что касается времени закрытия впускного клапана, "сторона близко к верхней мертвой точке (нижней мертвой точке)" означает "сторону угла запаздывания (сторону угла опережения)", когда время закрытия впускного клапана находится на стороне угла запаздывания от нижней мертвой точки, тогда как означает "сторона угла опережения (сторона угла запаздывания)", когда время закрытия впускного клапана находится на стороне угла опережения от нижней мертвой точки.
Сначала описывается случай, когда фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия. В этом случае фактическое значение для фактического значения сжатия становится превышающим опорное значение степени фактического сжатия, так что коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана или коррекция запаздывания времени зажигания может выбираться, чтобы предотвращать возникновение детонации. Когда выполняется коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана, объем всасываемого воздуха непосредственно в цилиндрах уменьшается, приводя к тому, что выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с большой вероятностью уменьшается, как описано выше. С другой стороны, даже когда выполняется коррекция запаздывания времени зажигания, выходной крутящий момент трудно уменьшать. Из вышеозначенного, в этом случае коррекция запаздывания времени зажигания выбирается и выполняется до тех пор, пока фактическое значение степени фактического сжатия не превышает предварительно определенное верхнее предельное значение. С другой стороны, когда фактическое значение степени фактического сжатия превышает предварительно определенное верхнее предельное значение, возникновение детонации не может предотвращаться только посредством коррекции запаздывания времени зажигания. Соответственно, выполняется коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана, в дополнение к коррекции запаздывания времени зажигания, чтобы давать возможность фактическому значению степени фактического сжатия не превышать предварительно определенное верхнее предельное значение. Альтернативно, выполняется только коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана.
Далее описывается случай, когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла опережения от опорного времени для времени закрытия впускного клапана. В этом случае фактическое значение для фактического значения сжатия становится превышающим опорное значение степени фактического сжатия, так что может выбираться коррекция уменьшения степени механического сжатия или коррекция запаздывания времени зажигания, чтобы предотвращать возникновение детонации. Даже когда одно из коррекции уменьшения степени механического сжатия и коррекции запаздывания времени зажигания выполняется, выходной крутящий момент не отличается в такой степени. С другой стороны, когда выполняется коррекция уменьшения степени механического сжатия, степень расширения непосредственно уменьшается, так что эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается, как описано выше. С другой стороны, даже когда выполняется коррекция запаздывания времени зажигания, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, в этом случае коррекция запаздывания времени зажигания выбирается и выполняется до тех пор, пока фактическое значение степени фактического сжатия не превышает предварительно определенное верхнее предельное значение. С другой стороны, когда фактическое значение степени фактического сжатия превышает предварительно определенное верхнее предельное значение, возникновение детонации не может предотвращаться только посредством коррекции запаздывания времени зажигания. Соответственно, выполняется коррекция уменьшения степени механического сжатия, в дополнение к коррекции запаздывания времени зажигания, чтобы фактическое значение степени фактического сжатия не превышало предварительно определенное верхнее предельное значение. Альтернативно, выполняется только коррекция уменьшения степени механического сжатия.
Далее описывается случай, когда фактическое время степени механического сжатия сдвигается к меньшей стороне от опорного значения степени механического сжатия. В этом случае фактическое значение для фактического значения сжатия становится меньше опорного значения степени фактического сжатия, так что может выбираться коррекция опережения времени закрытия впускного клапана или коррекция опережения времени зажигания, чтобы предотвращать ухудшение в состоянии сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания). Даже когда одно из коррекции опережения времени закрытия впускного клапана и коррекции опережения времени зажигания выполняется, выходной крутящий момент не отличается в такой степени. С другой стороны, когда выполняется коррекция опережения времени закрытия впускного клапана, коррекция уменьшения степени открытия дроссельного клапана выполняется одновременно. Когда выполняется коррекция уменьшения степени открытия дроссельного клапана, сопротивление впуску во впускном пути увеличивается, так что эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается. С другой стороны, даже когда выполняется коррекция опережения времени зажигания, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, в этом случае коррекция опережения времени зажигания выбирается и выполняется до тех пор, пока фактическое значение степени фактического сжатия не меньше предварительно определенного нижнего предельного значения. С другой стороны, когда фактическое значение степени фактического сжатия является меньше предварительно определенного нижнего предельного значения, ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) не может предотвращаться только посредством коррекции опережения времени зажигания. Соответственно, коррекция опережения времени закрытия впускного клапана выполняется, в дополнение к коррекции опережения времени зажигания (и коррекции уменьшения степени открытия дроссельного клапана), чтобы давать возможность фактическому значению степени фактического сжатия быть не меньше предварительно определенного нижнего предельного значения. Альтернативно, только коррекция опережения времени закрытия впускного клапана (и коррекция уменьшения степени открытия дроссельного клапана) выполняется.
В завершение описывается случай, когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания от опорного времени для времени закрытия впускного клапана. В этом случае фактическое значение для фактического значения сжатия становится меньше опорного значения степени фактического сжатия, так что коррекция увеличения степени механического сжатия или коррекция опережения времени зажигания может выбираться, чтобы предотвращать ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания). В этом случае выходной крутящий момент уменьшается посредством уменьшения объема всасываемого воздуха в цилиндрах, поскольку время закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания. Даже когда выполняется коррекция опережения времени зажигания, выходной крутящий момент трудно увеличивать (трудно восстанавливать). С другой стороны, когда коррекция увеличения степени механического сжатия выполняется, степень расширения непосредственно увеличивается, так что термическая эффективность повышается, так что в итоге выходной крутящий момент просто увеличивать (просто восстанавливать). Из вышеозначенного, в этом случае выполняется только коррекция увеличения степени механического сжатия, чтобы обеспечивать согласование фактического значения степени фактического сжатия с опорным значением степени фактического сжатия, независимо от того, является фактическое значение степени фактического сжатия не меньше предварительно определенного нижнего предельного значения или нет. Случай, когда "обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет, и шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива, выбирается в этом случае", описан выше.
Ниже описан случай, когда "шаблон, в котором подавление ухудшения в эффективности использования топлива имеет первый приоритет, выбирается", когда предоставляется модуль компенсации вывода (модуль компенсации выходного крутящего момента), который компенсирует уменьшение выходного крутящего момента (вывода), вызываемое посредством сдвига фактического времени для времени закрытия впускного клапана к стороне близко к верхней мертвой точке от опорного времени для времени закрытия (вызываемого посредством уменьшения объема всасываемого воздуха в цилиндрах), и фактическое значение для фактического значения сжатия сдвигается от опорного значения степени фактического сжатия.
Примеры модуля компенсации вывода включают в себя модуль, который компенсирует уменьшение выходного крутящего момента (вывода) двигателя внутреннего сгорания посредством увеличения выходного крутящего момента электромотора, смонтированного на транспортном средстве, имеющем двигатель внутреннего сгорания, смонтированный на нем, и модуль, который компенсирует уменьшение выходного крутящего момента двигателя внутреннего сгорания посредством увеличения самого выходного крутящего момента двигателя внутреннего сгорания через увеличение передаточного числа в трансмиссии (в частности, бесступенчатой трансмиссии), смонтированной на транспортном средстве, имеющем двигатель внутреннего сгорания, смонтированный на нем, и увеличение рабочей скорости двигателя внутреннего сгорания. Управление для управления модулем компенсации выходного крутящего момента также упоминается как "коррекция увеличения крутящего момента" ниже.
Сначала описывается случай, когда фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия. В этом случае может выбираться коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана или коррекция запаздывания времени зажигания, как описано выше. В этом случае, поскольку степень расширения является большой, поскольку степень механического сжатия сдвигается к большей стороне, эффективность использования топлива находится в хорошем состоянии. Когда выполняется коррекция запаздывания времени зажигания, эффективность использования топлива имеет тенденцию ухудшаться. С другой стороны, даже когда выполняется коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана, эффективность использования топлива может поддерживаться. Из вышеозначенного, в этом случае выполняется коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана, чтобы обеспечивать согласование фактического значения степени фактического сжатия с опорным значением степени фактического сжатия, независимо от того, превышает фактическое значение степени фактического сжатия предварительно определенное верхнее предельное значение или нет. Когда коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана выполняется, выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с большой вероятностью уменьшается. Чтобы компенсировать уменьшение выходного крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, коррекция увеличения крутящего момента выполняется одновременно в дополнение к коррекции запаздывания времени закрытия впускного клапана.
Далее описывается случай, когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла опережения от опорного времени для времени закрытия впускного клапана. В этом случае коррекция уменьшения степени механического сжатия или коррекция запаздывания времени зажигания может выбираться так, как описано выше. Как описано выше, когда коррекция уменьшения степени механического сжатия выполняется, эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается, в то время как эффективность использования топлива трудно ухудшать, даже когда выполняется коррекция запаздывания времени зажигания. Из вышеозначенного, выполняется коррекция, идентичная коррекции в случае, если "обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет, и шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива, выбирается в этом случае". В этом случае выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания трудно уменьшать, даже когда одно из коррекции уменьшения степени механического сжатия и коррекции запаздывания времени зажигания выполняется. Соответственно, коррекция увеличения крутящего момента не выполняется.
Далее описывается случай, когда фактическое время степени механического сжатия сдвигается к меньшей стороне от опорного значения степени механического сжатия. В этом случае коррекция опережения времени закрытия впускного клапана или коррекция опережения времени зажигания может выбираться так, как описано выше. Когда коррекция опережения времени закрытия впускного клапана выполняется, коррекция уменьшения степени открытия дроссельного клапана выполняется одновременно, как описано выше, посредством чего с большой вероятностью ухудшается эффективность использования топлива. С другой стороны, даже когда выполняется коррекция опережения времени зажигания, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, в этом случае выполняется коррекция, идентичная коррекции в случае, если "обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет, и шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива, выбирается в этом случае". В этом случае выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания трудно уменьшать, даже когда выполняется одно из коррекции опережения времени закрытия впускного клапана и коррекции опережения времени зажигания. Соответственно, коррекция увеличения крутящего момента не выполняется.
В завершение описывается случай, когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания от опорного времени для времени закрытия впускного клапана. В этом случае коррекция увеличения степени механического сжатия или коррекция опережения времени зажигания может выбираться так, как описано выше. В этом случае, даже когда выполняется коррекция опережения времени зажигания, эффективность использования топлива трудно улучшать. С другой стороны, когда выполняется коррекция увеличения степени механического сжатия, степень расширения непосредственно увеличивается, так что термическая эффективность повышается, так что в итоге эффективность использования топлива просто улучшать. Из вышеозначенного, в этом случае выполняется коррекция, идентичная коррекции в случае, если "обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет, и шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива, выбирается в этом случае". В этом случае выходной крутящий момент уменьшается вследствие уменьшения объема всасываемого воздуха в цилиндрах, которое вызывается посредством сдвига времени закрытия впускного клапана к стороне угла запаздывания. Чтобы компенсировать уменьшение выходного крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, коррекция увеличения крутящего момента выполняется одновременно с коррекцией увеличения степени механического сжатия. Случай, когда "шаблон, в котором подавление ухудшения в эффективности использования топлива имеет первый приоритет, выбирается", описан выше.
Два устройства управления согласно настоящему изобретению, описанные ниже, могут быть извлечены из устройства управления согласно настоящему изобретению. Во-первых, устройство управления включает в себя модуль определения опорного состояния и модуль управления, идентичные модулям, описанным выше, при этом модуль управления выполняет коррекцию увеличения степени механического сжатия, когда фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне близко к верхней мертвой точке от опорного времени для времени закрытия. При такой структуре "уменьшение выходного крутящего момента вследствие уменьшения объема всасываемого воздуха в цилиндрах, которое вызывается посредством сдвига времени закрытия впускного клапана к стороне угла запаздывания" может компенсироваться посредством "улучшения в термической эффективности вследствие увеличения степени расширения, сопровождаемого увеличением степени механического сжатия".
Во-вторых, устройство управления включает в себя модуль определения опорного состояния и модуль управления, идентичные модулям, описанным выше, при этом модуль управления выполняет коррекцию запаздывания времени закрытия впускного клапана и коррекцию увеличения крутящего момента, когда фактическое значение степени механического сжатия превышает опорное значение степени механического сжатия. При такой структуре уменьшение вывода двигателя внутреннего сгорания, вызываемое посредством коррекции запаздывания времени закрытия впускного клапана, может компенсироваться посредством коррекции увеличения крутящего момента при сохранении эффективности использования топлива посредством выбора коррекции запаздывания времени закрытия впускного клапана.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является схематичным структурным видом системы, в которой устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения применяется к многоцилиндровому двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Фиг.2 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между степенью фактического сжатия и степенью механического сжатия, когда коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана выполняется в случае, если фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия.
Фиг.3 является графиком, соответствующим фиг.2, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия.
Фиг.4 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического значения степени механического сжатия от опорного значения степени механического сжатия, когда различные коррекции выполняются посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1, в случае, если фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия.
Фиг.5 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между степенью фактического сжатия и степенью механического сжатия, когда коррекция уменьшения степени механического сжатия выполняется в случае, если фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла опережения от опорного времени для времени закрытия впускного клапана.
Фиг.6 является графиком, соответствующим фиг.5, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия.
Фиг.7 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического времени для времени закрытия впускного клапана от опорного времени для времени закрытия впускного клапана, когда различные коррекции выполняются посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1, в случае если фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла опережения от опорного времени для времени закрытия впускного клапана.
Фиг.8 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между степенью фактического сжатия и степенью механического сжатия, когда коррекция опережения времени закрытия впускного клапана выполняется в случае, если фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к меньшей стороне от опорного значения степени механического сжатия.
Фиг.9 является графиком, соответствующим фиг.8, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия.
Фиг.10 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического значения степени механического сжатия от опорного значения степени механического сжатия, когда различные коррекции выполняются посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1, в случае если фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к меньшей стороне от опорного значения степени механического сжатия.
Фиг.11 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между степенью фактического сжатия и степенью механического сжатия, когда коррекция увеличения степени механического сжатия выполняется в случае, если фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания от опорного времени для времени закрытия впускного клапана.
Фиг.12 является графиком, соответствующим фиг.11, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия.
Фиг.13 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического времени для времени закрытия впускного клапана от опорного времени для времени закрытия впускного клапана, когда различные коррекции выполняются посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1, в случае если фактическое время для времени закрытия впускного клапана сдвигается к стороне угла запаздывания от опорного времени для времени закрытия впускного клапана.
Фиг.14 является графиком, иллюстрирующим изменения во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического значения степени механического сжатия от опорного значения степени механического сжатия, проиллюстрированной на фиг.4 и 10.
Фиг.15 является графиком, иллюстрирующим изменения во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического времени для времени закрытия впускного клапана от опорного времени для времени закрытия впускного клапана, проиллюстрированного на фиг.7 и 13.
Фиг.16 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между величиной сдвига фактического значения степени механического сжатия от опорного значения степени механического сжатия и величиной коррекции времени зажигания, когда коррекция времени зажигания выполняется посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1.
Фиг.17 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между величиной сдвига фактического времени для времени закрытия впускного клапана от опорного времени для времени закрытия впускного клапана и величиной коррекции времени зажигания, когда коррекция времени зажигания выполняется посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1.
Фиг.18 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций обработки, когда обычное управление для степени механического сжатия, времени закрытия впускного клапана и времени зажигания выполняется посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1.
Фиг.19 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций обработки, когда различные коррекции выполняются посредством устройства управления, проиллюстрированного на фиг.1.
Фиг.20 является графиком, соответствующим фиг.14, когда применяется устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно модификации первого варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.21 является графиком, соответствующим фиг.15, когда применяется устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно модификации первого варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.22 является графиком, соответствующим фиг.2, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между степенью фактического сжатия и степенью механического сжатия, когда коррекция запаздывания времени закрытия впускного клапана выполняется в случае, если фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия.
Фиг.23 является графиком, соответствующим фиг.22, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия.
Фиг.24 является графиком, иллюстрирующим изменение во взаимосвязи между временем закрытия впускного клапана и степенью механического сжатия относительно увеличения величины сдвига фактического значения степени механического сжатия от опорного значения степени механического сжатия, когда различные коррекции выполняются посредством устройства управления двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения в случае, если фактическое значение степени механического сжатия сдвигается к большей стороне от опорного значения степени механического сжатия.
Фиг.25 является графиком, соответствующим фиг.14, когда применяется устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.26 является графиком, соответствующим фиг.15, когда применяется устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.27 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между величиной сдвига фактического значения степени механического сжатия от опорного значения степени механического сжатия и величиной коррекции времени зажигания, когда коррекция времени зажигания выполняется посредством устройства управления двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.28 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между величиной сдвига фактического времени для времени закрытия впускного клапана от опорного времени для времени закрытия впускного клапана и величиной коррекции времени зажигания, когда коррекция времени зажигания выполняется посредством устройства управления двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.29 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций обработки, когда обычное управление для степени механического сжатия, времени закрытия впускного клапана и времени зажигания выполняется посредством устройства управления двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.30 является графиком, соответствующим фиг.25, когда применяется устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно модификации второго варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.31 является графиком, соответствующим фиг.26, когда применяется устройство управления двигателя внутреннего сгорания согласно модификации второго варианта осуществления настоящего изобретения.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Первый вариант осуществления устройства управления двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению описан далее со ссылкой на чертежи.
Первый вариант осуществления изобретения
Конфигурация
Фиг.1 является схематичным структурным видом, иллюстрирующим общую конфигурацию системы S (транспортного средства), которая является предметом, к которому должно применяться настоящее изобретение, и которая включает в себя двигатель 1 внутреннего сгорания с искровым зажиганием рядного многоцилиндрового типа и устройство 2 управления согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.1 иллюстрирует поперечное сечение двигателя 1 внутреннего сгорания вдоль плоскости, ортогональной направлению размещения цилиндров.
Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя блок 11 цилиндров, головку 12 блока цилиндров, картер 13 и механизм 14 регулирования степени сжатия. Впускной путь 15 и выпускной путь 16 соединены с двигателем 1 внутреннего сгорания.
Отверстие 111 цилиндра, которое является сквозным отверстием, имеющим практически столбчатую форму, формируется в блоке 11 цилиндров. Как описано выше, несколько отверстий 111 цилиндра формируются в блоке 11 цилиндров на линии вдоль направления размещения цилиндров. Поршень 112 размещается в каждом отверстии 111 цилиндра так, что он допускает совершение возвратно-поступательного движения вдоль центральной оси (в дальнейшем называемой "центральной осью CCA цилиндра") отверстия 111 цилиндра. Головка 12 блока цилиндров присоединена к одному концу (верхнему концу на чертеже) блока 11 цилиндров. Блок 11 цилиндров и головка 12 блока цилиндров являются фиксированными посредством непроиллюстрированного болта так, что они не совершают относительное перемещение.
Несколько утопленных частей формируются в конце головки 12 блока цилиндров (в нижнем конце на чертеже) на стороне блока 11 цилиндров в положении, соответствующем одному концу (верхнему концу на чертеже) каждого отверстия 111 цилиндра. В частности, камера CC сгорания формируется посредством внутреннего пространства отверстия 111 цилиндра на стороне головки 12 блока цилиндров от верхней поверхности поршня 112, при этом головка 12 блока цилиндров присоединяется и устанавливается на блоке 11 цилиндров и внутреннем пространстве утопленной части. Впускной порт 121 и выпускной порт 122 формируются на головке 12 блока цилиндров так, чтобы сообщаться с камерой CC сгорания.
Головка 12 блока цилиндров содержит впускной клапан 123, выпускной клапан 124, устройство 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана, устройство 126 регулирования времени срабатывания выпускного клапана и инжектор 127. Впускной клапан 123 является клапаном для управления состоянием связи между впускным портом 121 и камерой CC сгорания. Выпускной клапан 124 является клапаном для управления состоянием связи между выпускным портом 122 и камерой CC сгорания. Устройство 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана и устройство 126 регулирования времени срабатывания выпускного клапана выполнены с возможностью изменения времени открытия и закрытия (и величины максимального подъема) впускного клапана 123 и выпускного клапана 124. Конкретная структура устройства 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана и устройства 126 регулирования времени срабатывания выпускного клапана известна, так что ее описание пропускается. Инжектор 127 выполнен с возможностью допускать впрыскивание топлива, которое должно подаваться в камеру CC сгорания, во впускной порт 121.
Коленчатый вал 131 размещается в картере 13 так, что он является параллельным направлению размещения цилиндров, и так, что он поддерживается с возможностью вращения. Коленчатый вал 131 соединяется с поршнем 112 через шатун 132 так, чтобы вращаться на основе возвратно-поступательного движения поршня 112 вдоль центральной оси CCA цилиндра.
Механизм 14 регулирования степени сжатия в двигателе 1 внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления может относительно перемещать соединенный узел из блока 11 цилиндров и головки 12 блока цилиндров относительно картера 13 вдоль центральной оси CCA цилиндра, чтобы изменять объем (свободный объем камеры сгорания) камеры сгорания в верхней мертвой точке на впуске, тем самым допуская изменение степени механического сжатия. Механизм 14 регулирования степени сжатия имеет конфигурацию, идентичную конфигурациям, описанным в не прошедших экспертизу заявках на патент Японии № 2003-206771 и 2008-19799. Следовательно, подробное описание этого механизма пропускается в описании настоящего изобретения, и описывается только структура.
Механизм 14 регулирования степени сжатия включает в себя соединительный механизм 141 и приводной механизм 142. Соединительный механизм 141 выполнен с возможностью соединять блок 11 цилиндров и картер 13 так, чтобы давать возможность блоку 11 цилиндров и картеру 13 перемещаться относительно вдоль центральной оси CCA цилиндра. Приводной механизм 142 имеет электромотор и шестерню и выполнен с возможностью давать возможность блоку 11 цилиндров и картеру 13 перемещаться относительно вдоль центральной оси CCA цилиндра.
Впускной канал 15, включающий в себя впускной коллектор или расширительный бачок, соединен с впускным портом 121. Выпускной канал 16, включающий в себя выпускной коллектор, соединен с выпускным портом 122.
Дроссельный клапан 151 предоставляется во впускном канале 15. Дроссельный клапан 151 приводится в действие, чтобы вращаться посредством актуатора 152 дроссельного клапана, состоящего из электромотора постоянного тока.
Выпускной канал 16 является каналом отработанного газа, выпускаемого из камеры CC сгорания в выпускной порт 122. Каталитический нейтрализатор 161 отработавших газов монтируется на выпускном канале 16. Каталитический нейтрализатор 161 отработавших газов имеет трехкомпонентный катализатор, имеющий предоставленную функцию накопления кислорода, и выполнен с возможностью допускать очистку HC, CO и NOx в отработанном газе.
Система S включает в себя различные датчики, к примеру датчик 171 температуры охлаждающей воды, датчик 172 положения коленчатого вала, датчик 173 положения кулачка впускного клапана, датчик 174 положения кулачка выпускного клапана, расходомер 175 воздуха, датчик 176 относительного положения, датчик 177 положения дроссельной заслонки, датчик 178a состава смеси "воздух-топливо" на стороне впуска, датчик 178b состава смеси "воздух-топливо" на стороне выпуска и датчик 179 степени открытия акселератора.
Датчик 171 температуры охлаждающей воды монтируется на блоке 11 цилиндров. Датчик 171 температуры охлаждающей воды может выводить сигнал, соответствующий температуре Tw охлаждающей воды в блоке 11 цилиндров.
Датчик 172 положения коленчатого вала монтируется на картере 13. Датчик 172 положения коленчатого вала может выводить сигнал, имеющий форму сигнала с импульсом согласно углу поворота коленчатого вала 131. В частности, датчик 172 положения коленчатого вала может выводить сигнал, соответствующий оборотам NE двигателя.
Датчик 173 положения кулачка впускного клапана и датчик 174 положения кулачка выпускного клапана монтируются на головке 12 блока цилиндров. Датчик 173 положения кулачка впускного клапана может выводить сигнал с формой, имеющий импульс согласно углу поворота непроиллюстрированного впускного распределительного вала (включенного в устройство 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана) для инструктирования впускному клапану 123 осуществлять возвратно-поступательное движение. В частности, датчик 173 положения кулачка впускного клапана выполнен с возможностью выводить сигнал, соответствующий времени открытия/закрытия (соответственно, фактическому времени для времени закрытия впускного клапана 123) впускного клапана 123.
Датчик 174 положения кулачка выпускного клапана аналогично выполнен с возможностью выводить сигнал с формой, имеющий импульс согласно углу поворота непроиллюстрированного выпускного распределительного вала. В частности, датчик 174 положения кулачка выпускного клапана выполнен с возможностью выводить сигнал, соответствующий времени открытия/закрытия выпускного клапана 124.
Расходомер 175 воздуха монтируется на впускном канале 15. Расходомер 175 воздуха может выводить сигнал, соответствующий объему Ga всасываемого воздуха, который является удельным массовым расходом всасываемого воздуха, протекающего во впускном канале 15.
Датчик 176 относительного положения монтируется на механизме 14 регулирования степени сжатия. Датчик 176 относительного положения выполнен с возможностью выводить сигнал, соответствующий относительному положению блока 11 цилиндров и картера 13. В частности, датчик 176 относительного положения выполнен с возможностью выводить сигнал, соответствующий фактическому значению степени механического сжатия.
Датчик 177 положения дроссельной заслонки монтируется на впускном канале 15. Датчик 177 положения дроссельной заслонки может выводить сигнал, соответствующий фазе вращения (степени TA открытия дроссельного клапана) дроссельного клапана 151.
Датчик 178a состава смеси "воздух-топливо" на стороне впуска и датчик 178b состава смеси "воздух-топливо" на стороне выпуска монтируются на выпускном канале 16. Датчик 178a состава смеси "воздух-топливо" на стороне впуска размещается на стороне впуска относительно каталитического нейтрализатора 161 отработавших газов в направлении протекания отработанного газа. Датчик 178b состава смеси "воздух-топливо" на стороне выпуска размещается на стороне выпуска относительно каталитического нейтрализатора 161 отработавших газов в направлении протекания отработанного газа. Датчик 178a состава смеси "воздух-топливо" на стороне впуска является датчиком концентрации кислорода на основе критического тока, и он может иметь относительно линейную выходную характеристику в широком диапазоне состава смеси "воздух-топливо". Датчик 178b состава смеси "воздух-топливо" на стороне выпуска является датчиком кислорода на основе двуокиси циркония из твердого электролита, и он может иметь выходную характеристику, в которой вывод является почти постоянным на богатой стороне и бедной стороне от стехиометрического состава смеси "воздух-топливо", но резко изменяется до и после стехиометрического состава смеси "воздух-топливо".
Датчик 179 степени открытия акселератора выводит сигнал, соответствующий рабочей величине (рабочей величине Accp акселератора) на педали 181 акселератора, управляемой водителем.
Устройство 2 управления в настоящем варианте осуществления включает в себя центральный процессор CPU 201, постоянное запоминающее устройство ROM 202, оперативное запоминающее устройство RAM 203, резервное RAM 204, интерфейс 205 и шину 206. CPU 201, ROM 202, RAM 203, резервное RAM 204 и интерфейс 205 соединяются с шиной 206.
ROM 202 сохраняет заранее процедуру (программу), выполняемую посредством CPU 201, и таблицы (таблицу поиска, схему) или параметры, к которым обращаются во время выполнения процедуры. RAM 203 выполнено с возможностью допускать временное сохранение данных согласно потребности, когда CPU 201 выполняет процедуру. Резервное RAM 204 выполнено с возможностью сохранять данные, когда CPU 201 выполняет процедуру с включенным источником питания, и допускать хранение сохраненных данных даже после того, как источник питания отключается.
Интерфейс 205 электрически соединен с различными датчиками, такими как датчик 171 температуры охлаждающей воды, датчик 172 положения коленчатого вала, датчик 173 положения кулачка впускного клапана, датчик 174 положения кулачка выпускного клапана, расходомер 175 воздуха, датчик 176 относительного положения, датчик 177 положения дроссельной заслонки, датчик 178a состава смеси "воздух-топливо" на стороне впуска, датчик 178b состава смеси "воздух-топливо" на стороне выпуска и датчик 179 степени открытия акселератора и т.д., и выполнен с возможностью передавать сигналы из датчиков в CPU 201.
Интерфейс 205 также электрически соединен с функциональными модулями, такими как устройство 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана, устройство 126 регулирования времени срабатывания выпускного клапана, инжектор 127 и приводной механизм 142, и допускает передачу управляющих сигналов для управления этими функциональными модулями из CPU 201 в эти функциональные модули.
В частности, устройство 2 управления принимает сигналы от различных датчиков, описанных выше, и передает вышеуказанные управляющие сигналы в соответствующие функциональные модули, через интерфейс 205, на основе результата выполнения операции CPU 201 согласно сигналам.
Управление степенью открытия дроссельного клапана
Как описано ниже, настоящий вариант осуществления использует шаблон, соответствующий вышеуказанному циклу сверхвысокой степени расширения, в качестве шаблона управления времени закрытия впускного клапана и степени механического сжатия. Вследствие этого степень TA открытия дроссельного клапана, управляемая посредством устройства 2 управления, в общем, является фиксированной в максимальном состоянии, и в частном случае, к примеру в случае, когда нижеописанная коррекция опережения IVC выполняется в состоянии при очень низкой нагрузке с вращением на очень малых оборотах, она регулируется как значение, меньшее максимального состояния.
Управление впрыском топлива
В настоящем варианте осуществления целевой состав смеси "воздух-топливо" задается как стехиометрический состав смеси "воздух-топливо" за исключением частного случая, к примеру во время операции прогрева или во время ускорения. Устройство 2 управления вычисляет базовую величину впрыска топлива на основе целевого состава смеси "воздух-топливо", объема Ga всасываемого воздуха и оборотов NE двигателя. Базовая величина впрыска топлива возвращается для корректировки на основе выводов из датчика 178a состава смеси "воздух-топливо" на стороне впуска и датчика 178b состава смеси "воздух-топливо" на стороне выпуска, посредством чего вычисляется конечная величина впрыска топлива. Устройство 2 управления выдает инструкцию впрыска топлива с конечной величиной впрыска топлива в инжектор 127. Таким образом, топливо с конечной величиной впрыска топлива впрыскивается из инжектора 127 в предварительно определенное время, посредством чего состав смеси "воздух-топливо" управляется так, он согласуется с целевым составом смеси "воздух-топливо".
Управление временем закрытия впускного клапана, степенью механического сжатия и временем зажигания
Время закрытия впускного клапана 123 упоминается как "IVC", и фактическое время IVC упоминается как "IVCa" ниже. Степень механического сжатия упоминается как "εm", и фактическое значение εm упоминается как "εma". Степень фактического сжатия упоминается как "εc", и фактическое значение εc упоминается как "εca". Время зажигания упоминается как "SA". εca вычисляется из IVCa и εma.
Настоящий вариант осуществления использует шаблон, соответствующий циклу сверхвысокой степени расширения, описанному в "Сущности изобретения", в качестве шаблона управления IVC и εm. В частности, в состоянии, в котором степень TA открытия дроссельного клапана сохраняется так, что она является максимальным состоянием в принципе, IVC и εm регулируются согласно нагрузке (требуемой нагрузке, соответствующей нижеописанному требуемому объему Mct всасываемого воздуха в цилиндрах), требуемой водителем (водителем системы S (транспортного средства)), и оборотам NE двигателя.
IVC регулируется так, что оно находится на стороне угла запаздывания, поскольку Mct (и NE) меньше в области, в которой IVC значительно запаздывает от нижней мертвой точки на впуске (например, в области, в которой IVC запаздывает от нижней мертвой точки на впуске на 90° CA или более). εm регулируется так, что она имеет большее значение, поскольку Mct (и NE) меньше в области, в которой εm является очень большой (например, в области, в которой εm равняется 20 или более). Вследствие этого объем всасываемого воздуха в цилиндрах (соответственно, выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания) регулируется согласно Mct, в то время как степень расширения сохраняется так, что она имеет большое значение (например, 20 или более), и εc сохраняется так, что она находится в надлежащем диапазоне, посредством чего состояние сгорания становится удовлетворительным (например, 8-9).
Более конкретно, в настоящем варианте осуществления IVC, εm и SA, в общем, управляются так, что они согласуются с текущим IVCt, текущей εmt и текущим SAt. IVCt, εmt и SAt являются опорным временем IVC, опорным значением εm и опорным временем SA. Текущее IVCt, текущая εmt и текущее SAt являются оптимальным временем закрытия впускного клапана (установившимся адаптированным временем), степенью механического сжатия (установившимся адаптированным значением) и временем зажигания (установившимся адаптированным временем) с учетом состояния сгорания, эффективности использования топлива и выходного крутящего момента, в случае, если система находится в установившемся режиме возбуждения с текущей комбинацией "Mct и NE". Текущее IVCt определяется посредством текущей комбинации "Mct и NE" и схемы, созданной экспериментальным путем, и указания взаимосвязи между комбинацией "Mct и NE" и IVCt. Текущая εmt определяется посредством текущей комбинации "Mct и NE" и схемы, созданной экспериментальным путем, и указания взаимосвязи между комбинацией "Mct и NE" и εmt. Текущее SAt определяется посредством текущей комбинации "Mct и NE" и схемы, созданной экспериментальным путем, и указания взаимосвязи между комбинацией "Mct и NE" и SAt. Степень фактического сжатия, вычисляемая из IVCt и εmt, упоминается как опорное значение (установившееся адаптированное значение, εct) εc. εct равняется, например, 8-9.
Когда IVCa согласуется с IVCt и εma согласуется с εmt, поскольку устройство 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана и механизм 14 регулирования степени сжатия надлежащим образом управляются, εca согласуется с εct. Следовательно, оптимальный режим возбуждения достигается с учетом состояния сгорания, эффективности использования топлива и выходного крутящего момента.
Может возникать случай, когда IVCa сдвигается от IVCt или εma сдвигается от εmt вследствие задержки реакции устройства 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана и механизма 14 регулирования степени сжатия в неустановившемся режиме возбуждения. В этом случае εca сдвигается от εct. Когда εca сдвигается так, что она превышает εct, с большой вероятностью возникает детонация. С другой стороны, когда εca сдвигается так, что она меньше εct, с большой вероятностью ухудшается состояние сгорания (в том числе возникновение пропуска зажигания).
Соответственно, когда εca сдвигается так, что она превышает εct, должно быть предпринято противодействие, чтобы подавлять возникновение детонации. Когда εca сдвигается так, что она меньше εct, должно быть предпринято противодействие, чтобы подавлять ухудшение в состоянии сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания).
В качестве случая, в котором εca сдвигается так, что она превышает εct, рассматриваются два случая, которые являются случаем, когда εma сдвигается так, что она превышает εmt, и случаем, когда IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt. В качестве случая, в котором εca сдвигается так, что она меньше εct, рассматриваются два случая, которые являются случаем, когда εma сдвигается так, что она меньше εmt, и случаем, когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt. Таким образом, рассматриваются четыре случая в качестве случая, в котором εca сдвигается от εct.
Для удобства описания управление, чтобы давать возможность согласования IVCa со стороной угла запаздывания (стороной угла опережения) от IVCt, а не согласования с IVCt, упоминается как "коррекция запаздывания IVC (коррекция опережения IVC)" или упоминается просто как "коррекция IVC". Управление, чтобы обеспечивать согласование εma с большим значением (меньшим значением) от εmt, а не согласования с εmt, упоминается как "коррекция увеличения εm (коррекция уменьшения εm)" или упоминается просто как "коррекция εm". Управление, чтобы обеспечивать согласование SAa со стороной угла запаздывания (стороной угла опережения) от SAt, а не согласования с SAt, упоминается как "коррекция запаздывания SA (коррекция опережения SA)" или упоминается как "коррекция SA". Управление, чтобы задавать степень TA открытия дроссельного клапана как значение, меньшее максимального состояния, вместо сохранения степени TA открытия дроссельного клапана в максимальном состоянии, упоминается как "коррекция уменьшения TA".
В качестве первого противодействия в случае, если εca сдвигается так, что она превышает εct (т.е. когда возникновение детонации должно предотвращаться), считается, что одно из IVCa и εma, которая не сдвигается, управляется так, что оно согласуется со значением, отличающимся от опорного значения (соответствующего одного из IVCt и εmt), а не согласуется с опорным значением, чтобы возвращать εca к εct. В частности, когда εma сдвигается так, что она превышает εmt, коррекция запаздывания IVC выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct. Когда IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt, коррекция уменьшения εm выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct.
С другой стороны, возникновение детонации может подавляться посредством управления SA к стороне угла запаздывания от SAt, до тех пор, пока εca не сдвигается сильно к большей стороне от εct. В частности, в качестве второго противодействия в случае, если εca сдвигается так, что она превышает εct (т.е. когда возникновение детонации должно предотвращаться), считается, что коррекция запаздывания SA выполняется при поддержании сдвига εca от εct.
Напротив, в качестве первого противодействия, когда εca сдвигается так, что она меньше εct (т.е. когда ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) должно предотвращаться), считается, что одно из IVCa и εma, которая не сдвигается, управляется так, что оно согласуется со значением, отличающимся от опорного значения (соответствующего одного из IVCt и εmt), а не согласуется с опорным значением, чтобы возвращать εca к εct. В частности, когда εma сдвигается так, что она меньше εmt, коррекция опережения IVC выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct. Когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt, коррекция увеличения εm выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct.
С другой стороны, ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) может подавляться посредством управления SA к стороне угла опережения от SAt, до тех пор, пока εca не сдвигается сильно к большей стороне от εct. В частности, в качестве второго противодействия в случае, если εca сдвигается так, что она меньше εct (т.е. когда ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) должно предотвращаться), считается, что коррекция опережения SA выполняется при поддержании сдвига εca от заданного.
Как описано выше, относительно вышеуказанных четырех случаев, в которых εca сдвигается от εct, существует два противодействия, которые являются противодействием "выполнения коррекции IVC или коррекции εm, чтобы возвращать εca к εct" и противодействием "выполнения коррекции SA со сдвигом εca от поддерживаемого εct (до тех пор, пока величина сдвига εca попадает в диапазон, корректируемый посредством коррекции SA)". Соответственно, проблемой является то, какое противодействие предпринимается для каждого из вышеуказанных четырех случаев.
Ниже последовательно описывается то, какое из противодействий используется в настоящем варианте осуществления для каждого из четырех случаев со ссылкой на фиг.2-17. В настоящем варианте осуществления "в случае, если обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет, шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива", выбирается. Это описывается ниже при допущении, что текущими IVCt, εmt и εct являются соответственно IVC0, εm0 и εc0.
Случай, когда εma сдвигается так, что она превышает εmt (IVCa согласуется с IVCt)
Фиг.2 иллюстрирует случай, когда в случае, если (εct, εmt) соответствует точке O (εc0, εm0), εca сдвигается так, что она превышает εct вследствие сдвига εma к большей стороне от εmt, и, следовательно, (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B (IVCa согласуется с IVCt). Когда IVC является постоянным, траектория (εc, εm), вызываемая посредством изменения в εm, становится прямой линией, параллельной "линии изменения εm", проиллюстрированной на фиг.2.
Фиг.3 иллюстрирует случай, когда в случае, если (IVCt, εmt) соответствует точке O (IVC0, εm0), (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B в результате сдвига εma к большей стороне от εmt (IVCa согласуется с IVCt).
Как проиллюстрировано на фиг.2 и 3, εcup и εclow являются верхним предельным значением и нижним предельным значением соответственно, посредством которых может продолжаться надлежащее состояние сгорания, даже если выполняется коррекция SA. Εcup соответствует верхнему пределу в диапазоне εca, посредством которого возникновение детонации может подавляться посредством коррекции запаздывания SA. Более конкретно, поскольку степень возникновения детонации увеличивается, поскольку величина сдвига εma к большей стороне от εmt является большой (соответственно, поскольку величина сдвига εca к большей стороне от εct является большой), величина угла запаздывания SA должна увеличиваться. С этой точки зрения, когда величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA постепенно увеличивается в случае, если εma постепенно сдвигается так, что она превышает εmt (соответственно, когда εca постепенно сдвигается так, что она превышает εct), может происходить пропуск зажигания в определенный момент вследствие чрезмерной величины угла запаздывания SA. εca, соответствующая этой точке, соответствует εcup.
С другой стороны, εclow соответствует нижнему пределу в диапазоне εca, посредством которого ухудшение в состоянии сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания) может подавляться посредством коррекции опережения SA. Более конкретно, поскольку степень ухудшения в состоянии сгорания увеличивается, поскольку величина сдвига εma к меньшей стороне от εmt является большой (соответственно, поскольку величина сдвига εca к меньшей стороне от εct является большой), величина угла опережения SA должна увеличиваться. С этой точки зрения, когда величина угла опережения при коррекции опережения SA постепенно увеличивается в случае, если εma постепенно сдвигается так, что она меньше εmt (соответственно, когда εca постепенно сдвигается так, что она меньше εct), может происходить пропуск зажигания в определенный момент вследствие очень небольшой величины εca. εca, соответствующая этой точке, соответствует εclow. Как можно понять из фиг.2, εcup и εclow зависят от εma, при этом εcup и εclow уменьшаются по мере того, как εma увеличивается. Как можно понять из фиг.2 и 3, точка A соответствует случаю, когда εca не превышает εup, и точка B соответствует случаю, когда εca превышает εup.
Сначала ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.2 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.3). Как описано выше, когда εma сдвигается так, что она превышает εmt, εca становится больше εct. Следовательно, чтобы подавлять возникновение детонации, может выбираться коррекция запаздывания IVC или коррекция запаздывания SA. Когда коррекция запаздывания IVC выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct (=εc0), (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.2, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.3. Когда εm является постоянной в этом случае, траектория (εc, εm), вызываемая посредством изменения в IVC, становится прямой линией, параллельной "линии изменения IVC", проиллюстрированной на фиг.2. С другой стороны, когда выполняется коррекция запаздывания SA, εca и εma сохраняются постоянными. Следовательно, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.2, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.3.
Когда выполняется коррекция запаздывания IVC, объем всасываемого воздуха в цилиндрах непосредственно уменьшается, так что выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания с большой вероятностью уменьшается. С другой стороны, выходной крутящий момент трудно уменьшать, даже когда выполняется коррекция запаздывания SA. Из вышеозначенного, выходной крутящий момент может обеспечиваться более простым образом посредством коррекции запаздывания SA, чем посредством коррекции запаздывания IVC. Соответственно, в настоящем варианте осуществления коррекция запаздывания SA выбирается и выполняется до тех пор, пока εca не превышает εcup. В частности, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.2, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.3. Дополнительно, поскольку величина сдвига εma к большей стороне от εmt (соответственно величина сдвига εca к большей стороне от εct) является большой, величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA увеличивается в большей степени, как описано выше.
Далее описан случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.2 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.3). В этом случае εca превышает εcup. Следовательно, возникновение детонации не может подавляться (пропуск зажигания может быть сформирован) только посредством коррекции запаздывания SA. Следовательно, коррекция запаздывания IVC выполняется в дополнение к коррекции запаздывания SA, чтобы εca не превышала εcup (т.е. чтобы εca согласовывалась с εcup) в настоящем варианте осуществления. В частности, (εca, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.2, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.3. В этом случае величина угла запаздывания при коррекции запаздывания IVC вычисляется из εma и εcup, и она допускает большее значение в качестве величины сдвига εca к большей стороне от εcup. С другой стороны, если εma, соответствующая случаю, когда IVCa согласуется с IVC0 и εca согласуется с εcup, является εm1 (см. фиг.2, 3 и 4), величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA является постоянной в качестве значения, соответствующего случаю, когда εma согласуется с em1.
Фиг.4 иллюстрирует переход (IVCa, εma), когда εma постепенно сдвигается к b больше, чем εmt (=εm0). Только коррекция запаздывания SA выполняется в процессе до тех пор, пока εma не увеличивается от εm0 так, что она достигает εm1. Следовательно, IVCa сохраняется постоянным при IVC0, и величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA увеличивается. Во время процесса, в котором εma увеличивается от εm1, коррекция запаздывания SA+коррекция запаздывания IVC выполняется. Следовательно, с увеличением εma IVCa запаздывает от IVC0, при этом εca сохраняется как εcup. Как описано выше, величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA задается так, что она является постоянной в качестве значения, соответствующего случаю, когда εma согласуется с εm1.
Случай, когда IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt (εma согласуется с εmt)
Фиг.5 соответствует фиг.2 и иллюстрирует случай, в котором когда εca сдвигается так, что она превышает εct вследствие сдвига IVCa к стороне угла опережения от IVCt, в случае если (εct, εmt) соответствует точке O (εc0, εm0), (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B (εma согласуется с εmt).
Фиг.6 соответствует фиг.3 и иллюстрирует случай, когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B (εma согласуется с εmt) в результате сдвига IVCa к стороне угла опережения от IVCt, когда (IVCt, εmt) соответствует точке O (IVC0, εm0). Аналогично фиг.2 и 3, точка A соответствует случаю, когда εca не превышает εcup, и точка B соответствует случаю, когда εca превышает εcup на фиг.5 и 6.
Сначала ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.5 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.6). Как описано выше, когда IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt, εca становится больше εct. Следовательно, чтобы подавлять возникновение детонации, может выбираться коррекция уменьшения εma или коррекция запаздывания SA. Когда коррекция уменьшения εma выполняется для того, чтобы возвращать εca к заданному (=εc0), (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.5, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.6. С другой стороны, когда коррекция запаздывания SA выполняется, εca и εma сохраняются постоянными. Следовательно, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.5, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.6.
Здесь, даже если выполняется одно из коррекции уменьшения εma и коррекции запаздывания SA, существует незначительная разность в выходном крутящем моменте двигателя 1 внутреннего сгорания. С другой стороны, когда выполняется коррекция уменьшения εma, степень расширения непосредственно уменьшается, так что эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается. Напротив, даже когда выполняется коррекция запаздывания SA, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, эффективность использования топлива двигателя 1 внутреннего сгорания проще повышать посредством коррекции запаздывания SA, чем посредством коррекции запаздывания IVC. Соответственно, в настоящем изобретении коррекция запаздывания SA выбирается и выполняется до тех пор, пока εca не превышает εcup. В частности, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.5, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг. 6. Дополнительно, поскольку величина сдвига IVCa к стороне угла опережения от IVCt (соответственно величина сдвига εca к большей стороне от εct) является большой, величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA увеличивается в большей степени, как описано выше.
Ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.5 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.6). В этом случае εca превышает εcup. Следовательно, возникновение детонации не может подавляться (пропуск зажигания может быть сформирован) только посредством коррекции запаздывания SA.
Следовательно, коррекция уменьшения εm выполняется в дополнение к коррекции запаздывания SA, чтобы εca не превышала εcup (т.е. чтобы εca согласовывалась с εcup) в настоящем варианте осуществления. В частности, (εca, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.5, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.6. В этом случае уменьшенная величина при коррекции уменьшения εm вычисляется из IVCa и εcup, и она допускает большее значение, поскольку величина сдвига εca к большей стороне от εcup становится большой. С другой стороны, если IVCa, соответствующее случаю, когда εma согласуется с εm0 и εca согласуется с εcup, является IVC1 (см. фиг.6 и 7), величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA является постоянной в качестве значения, соответствующего случаю, когда IVCa согласуется с IVC1.
Фиг.7 соответствует фиг.4 и иллюстрирует переход (IVCa, εma) в случае, если IVCa постепенно сдвигается к стороне угла опережения от IVCt (=IVC0). Только коррекция запаздывания SA выполняется в процессе до тех пор, пока IVCa не продвигается от IVC0 так, что оно достигает IVC1. Следовательно, εma сохраняется постоянной при εm0, и величина угла опережения при коррекции опережения SA увеличивается. Во время процесса, в котором IVCa продвигается от IVC1, выполняются коррекция запаздывания SA+коррекция уменьшения εm. Следовательно, с опережением IVCa εma уменьшается от εm0, при этом εca сохраняется как εcup. Как описано выше, величина угла запаздывания при коррекции запаздывания SA задается так, что она является постоянной в качестве значения, соответствующего случаю, когда IVCa согласуется с IVC1.
Случай, когда εma сдвигается так, что она меньше εmt (IVCa согласуется с IVCt)
Фиг.8 соответствует фиг.2 и иллюстрирует случай, когда в случае, если (εct, εmt) соответствует точке O (εc0, εm0), εca сдвигается так, что она меньше εct вследствие сдвига εma так, что она меньше εmt, и, следовательно, (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B (IVCa согласуется с IVCt).
Фиг.9 соответствует фиг.3 и иллюстрирует случай, когда в случае, если (IVCt, εmt) соответствует точке O (IVC0, εm0), (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B в результате сдвига εma так, что она меньше εmt (IVCa согласуется с IVCt). На фиг.8 и 9 точка A соответствует случаю, когда εca не меньше εclow, в то время как точка B соответствует случаю, когда εca меньше εclow.
Сначала ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.8 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.9). Как описано выше, когда εma сдвигается так, что она меньше εmt, εca становится меньше εct. Следовательно, чтобы подавлять ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания), может выбираться коррекция опережения IVC или коррекция опережения SA. Когда коррекция опережения IVC выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct (=εc0), (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.8, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.9. Когда коррекция опережения IVC выполняется, коррекция уменьшения TA выполняется одновременно для того, чтобы предотвращать увеличение объема всасываемого воздуха в цилиндрах. С другой стороны, когда коррекция опережения SA выполняется, εca и εma сохраняются постоянными. Следовательно, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.8, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.9.
Здесь, даже если выполняется одно из коррекции опережения IVC и коррекции опережения SA, существует незначительная разность в выходном крутящем моменте двигателя 1 внутреннего сгорания. С другой стороны, когда коррекция опережения IVC выполняется, коррекция уменьшения TA выполняется одновременно. Когда коррекция уменьшения TA выполняется, сопротивление впуску во впускном пути увеличивается, так что эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается. Напротив, даже когда коррекция опережения SA выполняется, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, эффективность использования топлива двигателя 1 внутреннего сгорания проще повышать посредством коррекции опережения SA, чем посредством коррекции опережения IVC. Соответственно, в настоящем варианте осуществления коррекция опережения SA выбирается и выполняется до тех пор, пока εca не меньше εclow. В частности, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.8, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.9. Дополнительно, поскольку величина сдвига εma к меньшей стороне от εmt (соответственно величина сдвига εca к меньшей стороне от εct) является большой, величина угла опережения при коррекции опережения SA увеличивается в большей степени, как описано выше.
Ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.8 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.9). В этом случае εca меньше εclow. Следовательно, ухудшение состояния сгорания не может подавляться (пропуск зажигания может быть сформирован) только посредством коррекции опережения SA. Следовательно, коррекция опережения IVC выполняется в дополнение к коррекции опережения SA, чтобы εca не становилась меньше εclow (т.е. чтобы εca согласовывалась с εclow) в настоящем варианте осуществления. В частности, (εca, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.8, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.9. В этом случае величина угла опережения при коррекции опережения IVC вычисляется из εma и εclow, и она допускает большее значение, поскольку величина сдвига εca к меньшей стороне от εclow увеличивается. С другой стороны, если εma, соответствующая случаю, когда IVCa согласуется с IVC0 и εca согласуется с εclow, является εm2 (см. фиг.8, 9 и 10), величина угла опережения при коррекции опережения SA является постоянной в качестве значения, соответствующего случаю, когда εma согласуется с εm2.
Фиг.10 соответствует фиг.4 и иллюстрирует переход (IVCa, εma) в случае, если εma постепенно сдвигается к меньшей стороне от εmt (=εm0). Только коррекция опережения SA выполняется в процессе до тех пор, пока εma не уменьшается от εm0 так, что она достигает εm2. Следовательно, IVCa сохраняется постоянным при IVC0, и величина угла опережения при коррекции опережения SA увеличивается. Во время процесса, в котором εma уменьшается от εm2, коррекция опережения SA+коррекция опережения IVC (+коррекция уменьшения TA) выполняются. Следовательно, с уменьшением εma IVCa продвигается от IVC0, при этом εca сохраняется как εclow. Как описано выше, величина угла опережения при коррекции опережения SA задается так, что она является постоянной в качестве значения, соответствующего случаю, когда εma согласуется с εm2.
Случай, когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt (εma согласуется с εmt)
Фиг.11 соответствует фиг.2 и иллюстрирует случай, когда в случае, если (εct, εmt) соответствует точке O (εc0, εm0), εca сдвигается так, что она меньше εct вследствие сдвига IVCa к стороне угла запаздывания от IVCt, и, следовательно, (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B (εma согласуется с εmt).
Фиг.12 соответствует фиг.3 и иллюстрирует случай, когда в случае, если (IVCt, εmt) соответствует точке O (IVC0, εm0), (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A или точке B в результате сдвига IVCa к стороне угла запаздывания от IVCt (εma согласуется с εmt). На фиг.11 и 12 точка A соответствует случаю, когда εca не меньше εclow, в то время как точка B соответствует случаю, когда εca меньше εclow, как на фиг.8 и 9.
Сначала ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.11 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.12). Как описано выше, когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt, εca становится меньше εct. Следовательно, чтобы подавлять ухудшение состояния сгорания (включающее в себя возникновение пропуска зажигания), коррекция увеличения εm или коррекция опережения SA может выбираться. Когда коррекция увеличения εm выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct (=εc0), (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.11, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.12. Когда коррекция опережения SA выполняется, εca и εma сохраняются постоянными. Следовательно, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.11, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.12.
Когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt, объем всасываемого воздуха в цилиндрах сокращается так, что он уменьшает выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания вследствие сдвига IVC к стороне угла запаздывания. Даже если коррекция опережения SA выполняется в этом случае, выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания трудно увеличивать (трудно восстанавливать). С другой стороны, когда коррекция увеличения εm выполняется, степень расширения непосредственно увеличивается, чтобы повышать термическую эффективность, так что в итоге выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания просто увеличивать (восстанавливать). Из вышеозначенного, коррекция увеличения εm выбирается и выполняется до тех пор, пока εca не меньше εclow в настоящем варианте осуществления. В частности, (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.11, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.12. Таким образом, εca возвращается как εct (=εc0). Величина увеличения при коррекции увеличения εm вычисляется из IVCa и εct (=εc0), и поскольку величина сдвига εca к меньшей стороне от εc0 увеличивается, она допускает большее значение.
Ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.11 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.12). В этом случае (т.е. даже когда εca становится меньше εclow) коррекция увеличения εm выбирается и выполняется посредством причины, идентичной причине в случае, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.11. В частности, (εca, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.11, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.12. Таким образом, εca возвращается как εct (=εc0). Величина увеличения при коррекции увеличения εm вычисляется из IVCa и εct (=εc0), и поскольку величина сдвига εca к меньшей стороне от εc0 увеличивается, она допускает большее значение.
Фиг.13 соответствует фиг.4 и иллюстрирует переход (IVCa, εma) в случае, если IVCa постепенно сдвигается к стороне угла опережения от IVCt (=IVC0). Предполагается, что IVCa, соответствующее случаю, когда εma согласуется с εm0 и εca согласуется с εclow, является IVC2 (см. фиг.12 и 13). В этом случае, независимо от того, что из IVCa и IVC2 больше, только коррекция увеличения εm выполняется во время процесса, в котором IVCa запаздывает от IVC0. Следовательно, εma увеличивается от εm0, при этом сохраняется как εc0 с запаздыванием IVCa. В этом случае коррекция SA не выполняется, так что SA сохраняется как SAt.
Противодействия для выбора "шаблона, имеющего наилучшую эффективность использования топлива в случае, если обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет" для каждого из вышеуказанных четырех случаев описаны выше в настоящем варианте осуществления. Настоящий вариант осуществления обобщается ниже со ссылкой на фиг.14-17.
Фиг.14 иллюстрирует переходы (IVCa, εma), проиллюстрированные на фиг.4 и 10. В частности, фиг.14 иллюстрирует переход (IVCa, εma), когда настоящий вариант осуществления применяется в случае, если εma постепенно сдвигается к большей стороне или к меньшей стороне от εmt (=εm0).
Фиг.15 иллюстрирует переходы (IVCa, εma), проиллюстрированные на фиг.7 и 13. В частности, фиг.15 иллюстрирует переход (IVCa, εma), когда настоящий вариант осуществления применяется в случае, если IVCa постепенно сдвигается к стороне угла запаздывания или к стороне угла опережения от IVCt (=IVC0).
Фиг.16 иллюстрирует взаимосвязь между величиной сдвига ∆εm εma (=εma-εm0) и величиной коррекции (величиной угла запаздывания или величиной угла опережения) SA от SAt, в случае, если коррекция SA выполняется в настоящем варианте осуществления, когда εma сдвигается от εm0, чтобы попадать в диапазон от εm1 до εm2 (см. фиг.14).
Фиг.17 иллюстрирует взаимосвязь между величиной сдвига ∆IVC IVCa (=IVCa-IVC0) и величиной коррекции (величиной угла запаздывания или величиной угла опережения) SA от SAt, в случае, если коррекция SA выполняется в настоящем варианте осуществления, когда IVCa сдвигается от IVC0, чтобы попадать в диапазон от IVC1 до IVC0 (см. фиг.15).
Последовательность операций обработки, связанная с управлением временем закрытия впускного клапана, степенью механического сжатия и временем зажигания
Затем описывается последовательность операций обработки, связанная с управлением IVC, εm и SA, со ссылкой на фиг.18 и 19. Сначала описывается последовательность операций обработки в "обычном случае", в котором коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA не выполняются, со ссылкой на фиг.18.
На этапе 1805 запрашиваемый объем Mct всасываемого воздуха в цилиндрах, который является объемом всасываемого воздуха в цилиндрах, запрашиваемый водителем, вычисляется из состояния транспортного средства, например рабочей величины Accp акселератора и оборотов NE двигателя. Затем, на этапе 1810, текущее IVCt и текущая εmt вычисляются из комбинации оборотов NE двигателя и Mct согласно способу, описанному выше.
Затем, на этапе 1815, εct вычисляется из текущего IVCt и текущей εmt. На этапе 1820 устройство 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана подвергается управлению с обратной связью, чтобы IVCa согласовывалось с IVCt, и механизм 14 регулирования степени сжатия подвергается управлению с обратной связью, чтобы εma согласовывалась с εmt.
На этапе 1825 текущее SAt вычисляется из комбинации оборотов NE двигателя и Mct согласно способу, описанному выше, и SA управляется так, что оно равно SAt. Из вышеозначенного процесса может быть реализован шаблон управления, соответствующий циклу сверхвысокой степени расширения.
Затем описывается последовательность операций обработки в случае, если коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA выполняются, со ссылкой на фиг.19. Процесс, проиллюстрированный на фиг.19, выполняется согласно выполнению процесса на фиг.18.
На этапе 1905 текущие IVCa и εma сначала определяются. Затем, на этапе 1910, εca вычисляется из текущего IVCa и текущей εma. На этапе 1915 определяется то, отклоняется (сдвигается) εca (вычисленная на этапе 1910) от εct (вычисленной на этапе 1815 на фиг.18) или нет. Здесь, когда εca отклоняется от εct на величину, не меньшую предварительно определенной очень небольшой величины, определение "Да" выполняется.
Когда определение "Нет" выполняется на этапе 1915, процесс завершается. В частности, в этом случае εca не сдвигается от εct, так что коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA не выполняются. Другими словами, SA управляется так, что оно равно SAt, чтобы IVCa согласовывалось с IVCt и εma согласовывалась с εmt.
С другой стороны, когда определение "Да" выполняется на этапе 1915 (т.е. когда εca сдвигается от εct), процесс продолжается, как описано ниже. На этапе 1920 εcup и εclow вычисляются из текущей εma. Затем, на этапе 1925, определяется то, сдвигается εma к большей стороне от εmt или нет.
Сначала описывается случай, когда определение "Да" выполняется на этапе 1925. В этом случае на этапе 1930 определяется то, попадает εca в диапазон от εcup до εclow или нет. Когда определение "Да" выполняется, только коррекция запаздывания SA выполняется на этапе 1935. Этот случай соответствует случаю, когда εma попадает в диапазон от εm0 до εm1 на фиг.4.
С другой стороны, когда определение "Нет" выполняется на этапе 1930, коррекция запаздывания SA+коррекция запаздывания IVC выполняются на этапе 1940. Этот случай соответствует случаю, когда εma превышает εm1 на фиг.4.
Затем описывается случай, когда определение "Нет" выполняется на этапе 1925. В этом случае на этапе 1945 определяется то, сдвигается IVCa к стороне угла опережения от IVCt или нет.
Сначала описывается случай, когда определение "Да" выполняется на этапе 1945. В этом случае на этапе 1950 определяется то, попадает εca в диапазон от εcup до εclow или нет. Когда определение "Да" выполняется, только коррекция запаздывания SA выполняется на этапе 1955. Этот случай соответствует случаю, когда IVCa попадает в диапазон от IVC0 до IVC1 на фиг.7.
С другой стороны, когда определение "Нет" выполняется на этапе 1950, коррекция запаздывания SA+коррекция уменьшения εm выполняются на этапе 1960. Этот случай соответствует случаю, когда IVCa находится на стороне угла опережения от IVC1 на фиг. 7.
Затем описывается случай, когда определение "Нет" выполняется на этапе 1945. В этом случае на этапе 1965 определяется то, сдвинута εma так, что она меньше εmt, или нет.
Сначала описывается случай, когда определение "Да" выполняется на этапе 1965. В этом случае на этапе 1970 определяется то, попадает εca в диапазон от εcup до εclow или нет. Когда определение "Да" выполняется, только коррекция опережения SA выполняется на этапе 1975. Этот случай соответствует случаю, когда εma попадает в диапазон от εm0 до εm2 на фиг.10.
С другой стороны, когда определение "Нет" выполняется на этапе 1970, коррекция опережения SA+коррекция опережения IVC выполняются на этапе 1980, и коррекция уменьшения TA выполняется на этапе 1985. Этот случай соответствует случаю, когда εma меньше εm2 на фиг.10.
Затем описывается случай, когда определение "Нет" выполняется на этапе 1965. Этот случай соответствует случаю, когда определяется то, что IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt. В этом случае только коррекция увеличения εm выполняется на этапе 1990. Этот случай соответствует случаю, когда IVCa находится на стороне угла запаздывания от IVC0 на фиг.13.
Процесс коррекции, такой как коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA, запущенный посредством процесса, проиллюстрированного на фиг.19, продолжается до тех пор, пока "сдвиг εma от εmt" или "сдвиг IVCa от IVCt", который приводит к определению "Да" на этапе 1915, не исключается.
Как описано выше, согласно устройству управления двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления, описанному выше, шаблон управления, соответствующий циклу сверхвысокой степени расширения, выполняется так, чтобы давать возможность согласования IVCa с IVCt, давать возможность согласования εma с εmt и давать возможность согласования SA с SAt. Существуют четыре случая, которые могут быть сформированы, которые являются случаем, когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания или к стороне угла опережения от IVCt вследствие задержки реакции устройства 125 регулирования времени срабатывания впускного клапана, и случаем, когда εma сдвигается так, что она превышает или меньше εmt вследствие задержки реакции механизма 14 регулирования степени сжатия. Относительно каждого из вышеприведенных четырех случаев существует два противодействия, которые являются "противодействием выполнения коррекции IVC или коррекции εm, чтобы возвращать εca к εct" и "противодействием выполнения коррекции SA со сдвигом εca от сохраненного εct". В первом варианте осуществления одно из двух противодействий выбирается для каждого из вышеприведенных четырех случаев с точки зрения выбора "шаблона, имеющего наилучшую эффективность использования топлива, в случае, если обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет".
Настоящее изобретение не ограничено первым вариантом осуществления, и различные модификации возможны без отступления от объема настоящего изобретения. Например, в первом варианте осуществления, когда εma находится за пределами диапазона от εm2 до εm1 (т.е. когда εca находится вне диапазона от εclow до εcup) в случае, если εma сдвинута от εmt (=εm0), коррекция IVC выполняется в дополнение к коррекции SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εclow или εcup, как проиллюстрировано на фиг.14. С другой стороны, когда εma находится вне диапазона от εm2 до εm1 (т.е. когда εca находится вне диапазона от εclow до εcup), коррекция IVC может быть выполнена без выполнения коррекции SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εct (=εc0), как проиллюстрировано на фиг.20.
В настоящем изобретении, как проиллюстрировано на фиг.15, когда IVCa находится на стороне для стороны угла опережения (т.е. когда εca превышает εcup) в случае, если IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt (=IVC0), коррекция уменьшения εm выполняется в дополнение к коррекции запаздывания SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εcup. С другой стороны, как проиллюстрировано на фиг.21, когда IVCa находится на стороне для стороны угла опережения (т.е. когда εca превышает εcup) в случае, если IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVC1, коррекция уменьшения εm может быть выполнена без выполнения коррекции SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εct (=εc0).
Второй вариант осуществления изобретения
Далее описан второй вариант осуществления устройства управления двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи. Второй вариант осуществления применяется к транспортному средству, имеющему электромотор 3, указываемый посредством пунктирной линии на фиг.1, смонтированный на нем, т.е. к так называемому гибридному транспортному средству, имеющему двигатель 1 внутреннего сгорания и электромотор 3, служащий в качестве источника выходной мощности транспортного средства. Когда выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания уменьшается вследствие сдвига IVCa к стороне угла запаздывания в случае, если вышеуказанный цикл сверхвысокой степени расширения выполняется, выходной крутящий момент электромотора 3 увеличивается, посредством чего может компенсироваться уменьшение выходного крутящего момента двигателя 1 внутреннего сгорания. Управление компенсацией уменьшения выходного крутящего момента двигателя 1 внутреннего сгорания посредством увеличения выходного крутящего момента электромотора 3 упоминается как "коррекция увеличения крутящего момента".
Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, который не применяется к гибридному транспортному средству и который выбирает "шаблон, имеющий наилучшую эффективность использования топлива, в случае, если обеспечение выходного крутящего момента, требуемого водителем, имеет первый приоритет", тем, что второй вариант осуществления применяется к гибридному транспортному средству, как описано выше, и одно из двух противодействий выбирается для каждого из вышеприведенных "четыре случаев" с точки зрения выбора "шаблона, в котором подавление ухудшения в эффективности использования топлива имеет первый приоритет". Ниже описываются только отличающиеся моменты.
Ниже последовательно описывается то, какое из противодействий используется для каждого из вышеприведенных "четырех случаев" во втором варианте осуществления.
Случай, когда εma сдвигается так, что она превышает εmt (IVCa согласуется с IVCt)
Фиг.22-24 соответственно соответствуют фиг.2-4. Следовательно, их подробное описание пропускается. Сначала ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.22 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.23). Как описано выше, εca становится больше εct. Следовательно, чтобы предотвращать возникновение детонации, коррекция запаздывания IVC или коррекция запаздывания SA выбирается. Когда коррекция запаздывания IVC выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct (=εc0), (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.22, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.23. С другой стороны, когда коррекция запаздывания SA выполняется, εca и εma сохраняются как постоянные значения. Следовательно, (εca, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.22, в то время как (IVCa, εma) сохраняется так, что она находится в точке A на фиг.23.
Когда εma сдвигается так, что она превышает εmt, степень расширения является большой вследствие сдвига εm к большей стороне, так что эффективность использования топлива находится в удовлетворительном состоянии. Когда коррекция запаздывания SA выполняется, эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается. С другой стороны, даже когда выполняется коррекция запаздывания IVC, эффективность использования топлива может поддерживаться. Из вышеозначенного, во втором варианте осуществления коррекция запаздывания IVC выбирается и выполняется, когда εca не превышает εcup. В частности, (εca, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.22, в то время как (IVCa, εma) перемещается от точки A к точке A' на фиг.23. Таким образом, εca возвращается как εct (=εc0). Величина угла запаздывания при коррекции запаздывания IVC вычисляется из εma и εct (=εc0), и она допускает большее значение, поскольку величина сдвига εca к большей стороне от εc0 становится большой.
Ниже описывается случай, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.22 (т.е. когда (IVCa, εma) сдвигается от точки O к точке B на фиг.23). В этом случае (т.е. даже когда εca превышает εcup) коррекция запаздывания IVC выбирается и выполняется посредством причины, идентичной причине в случае, когда (εca, εma) сдвигается от точки O к точке A на фиг.22. В частности, (εca, εma) перемещается от точки B к точке B' на фиг.22, в то время как (IVCa, εma) сдвигается от точки B к точке B' на фиг.23. Таким образом, εca возвращается как εct (=εc0). Величина угла запаздывания при коррекции запаздывания IVC вычисляется из εma и εct (=εc0), и она допускает большее значение, поскольку величина сдвига εca к большей стороне от εc0 становится большой.
Фиг.24 иллюстрирует переход (IVCa, εma) в случае, если εma постепенно сдвигается к большей стороне от εmt (=εm0). В этом случае, независимо от того, что из εma и εm1 больше, только коррекция запаздывания IVC выполняется во время процесса, в котором εma увеличивается от εm0. Следовательно, IVCa запаздывает от IVC0, причем εca сохраняется как εc0 с увеличением εma. В этом случае коррекция SA не выполняется, так что SA сохраняется как SAt.
Когда коррекция запаздывания IVC выполняется, выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания уменьшается, как описано выше. Чтобы компенсировать уменьшение выходного крутящего момента двигателя 1 внутреннего сгорания, коррекция увеличения крутящего момента выполняется одновременно с коррекцией запаздывания IVC.
Случай, когда IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt (εma согласуется с εmt)
В этом случае коррекция уменьшения εm или коррекция запаздывания SA может выбираться, как описано выше. Когда коррекция уменьшения εm выполняется, эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается, как описано выше. Напротив, даже когда коррекция запаздывания SA выполняется, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, противодействие, идентичное противодействию в первом варианте осуществления (т.е. противодействие, идентичное противодействию, проиллюстрированному на фиг.7), выбирается в этом случае. В этом случае, даже когда одно из коррекции уменьшения εm и коррекции запаздывания SA выполняется, выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания трудно уменьшать. Соответственно, коррекция увеличения крутящего момента не выполняется.
Случай, когда εma сдвигается так, что она меньше εmt (IVCa согласуется с IVCt)
В этом случае коррекция опережения IVC или коррекция опережения SA может выбираться, как описано выше. Когда коррекция опережения IVC выполняется, эффективность использования топлива с большой вероятностью ухудшается, поскольку коррекция уменьшения TA выполняется одновременно, как описано выше. Напротив, даже когда коррекция опережения SA выполняется, эффективность использования топлива трудно ухудшать. Из вышеозначенного, противодействие, идентичное противодействию в первом варианте осуществления (т.е. противодействие, идентичное противодействию, проиллюстрированному на фиг.10), выбирается в этом случае. В этом случае, даже когда одно из коррекции опережения IVC и коррекции опережения SA выполняется, выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания трудно уменьшать. Соответственно, коррекция увеличения крутящего момента не выполняется.
Случай, когда IVCa сдвигается к стороне угла запаздывания от IVCt (εma
согласуется с εmt)
В этом случае коррекция увеличения εm или коррекция опережения SA может выбираться, как описано выше. Когда выполняется коррекция опережения SA, эффективность использования топлива трудно улучшать, как описано выше. Напротив, даже когда коррекция увеличения εm выполняется, степень расширения непосредственно увеличивается, чтобы повышать термическую эффективность, посредством чего эффективность использования топлива просто повышать. Из вышеозначенного, противодействие, идентичное противодействию в первом варианте осуществления (т.е. противодействие, идентичное противодействию, проиллюстрированному на фиг.13), выбирается в этом случае. Следует отметить в этом случае то, что выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания уменьшается вследствие уменьшения объема всасываемого воздуха в цилиндрах вследствие сдвига IVC к стороне угла запаздывания. Чтобы компенсировать уменьшение выходного крутящего момента двигателя 1 внутреннего сгорания, коррекция увеличения крутящего момента выполняется одновременно с коррекцией увеличения εm.
Противодействия для каждого из четырех случаев во втором варианте осуществления, который выбирает "шаблон, в котором подавление ухудшения в эффективности использования топлива имеет первый приоритет", описаны выше. Настоящий вариант осуществления обобщается ниже со ссылкой на фиг.25-28.
Фиг.25 соответствует фиг.14 и иллюстрирует переходы (IVCa, εma), проиллюстрированные на фиг.24 и 10. В частности, фиг.25 иллюстрирует переход (IVCa, εma), когда второй вариант осуществления применяется в случае, если εma постепенно сдвигается к большей стороне или к меньшей стороне от εmt (=εm0).
Фиг.26 соответствует фиг.14 и иллюстрирует переходы (IVCa, εma), проиллюстрированные на фиг.7 и 13. В частности, фиг.26 иллюстрирует переход (IVCa, εma), когда второй вариант осуществления применяется в случае, если IVCa постепенно сдвигается к стороне угла запаздывания или к стороне угла опережения от IVCt (=IVC0). В этом случае переходы (IVCa, εma) в первом и втором вариантах осуществления являются полностью идентичными.
Фиг.27 иллюстрирует взаимосвязь между величиной сдвига ∆εm εma (=εma-εm0) и величиной коррекции (только величиной угла опережения) SA от SAt, в случае, если коррекция SA выполняется во втором варианте осуществления, когда εma сдвигается от εm0, чтобы попадать в диапазон от εm2 до εm0 (см. фиг.25).
Фиг.28 иллюстрирует взаимосвязь между величиной сдвига ∆IVC IVCa (=IVCa-IVC0) и величиной коррекции (только величиной угла запаздывания) SA от SAt, в случае, если коррекция SA выполняется во втором варианте осуществления, когда IVCa сдвигается от IVC0, чтобы попадать в диапазон от IVC1 до IVC0 (см. фиг.26).
Фиг.29 соответствует фиг.19 и иллюстрирует последовательность операций обработки, когда коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA выполняются во втором варианте осуществления. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что во втором варианте осуществления этапы 2905 и 2910 предоставляются вместо этапов 1930, 1935 и 1940 на фиг.19, а этап 2915 предоставляется после этапа 1990. Подробное описание других процессов здесь пропускается.
Второй вариант осуществления описан выше. Настоящее изобретение не ограничено вторым вариантом осуществления, и различные модификации возможны без отступления от объема настоящего изобретения. Например, во втором варианте осуществления, когда εma меньше εm2 (т.е. когда εca меньше εclow) в случае, если εma сдвигается так, что она меньше εmt (=εm0), коррекция опережения IVC выполняется в дополнение к коррекции опережения SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εclow, как проиллюстрировано на фиг.25. С другой стороны, когда εma меньше εm2 (т.е. когда εca меньше εclow), коррекция опережения IVC может быть выполнена без выполнения коррекции опережения SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εct (=εc0), как проиллюстрировано на фиг.30.
Во втором варианте осуществления изобретения, как проиллюстрировано на фиг.26, когда IVCa находится на стороне для стороны угла опережения (т.е. когда εca превышает εcup) в случае, если IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVCt (=IVC0), коррекция уменьшения εm выполняется в дополнение к коррекции запаздывания SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εcup. С другой стороны, как проиллюстрировано на фиг.31, когда IVCa находится на стороне для стороны угла опережения (т.е. когда εca превышает εcup) в случае, если IVCa сдвигается к стороне угла опережения от IVC1, коррекция уменьшения εm может быть выполнена без выполнения коррекции SA так, чтобы управлять εca так, что она согласуется с εct (=εc0).
Во втором варианте осуществления, когда выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания уменьшается вследствие сдвига IVCa к стороне угла запаздывания, выходной крутящий момент электромотора 3 увеличивается так, что он достигает коррекции увеличения крутящего момента. С другой стороны, когда выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания уменьшается вследствие сдвига IVCa к стороне угла запаздывания, степень уменьшения скорости трансмиссии (в частности, бесступенчатой трансмиссии), смонтированной на транспортном средстве, имеющем двигатель 1 внутреннего сгорания, смонтированный на нем, может увеличиваться, и оборот двигателя для двигателя 1 внутреннего сгорания может увеличиваться так, что он достигает коррекции увеличения крутящего момента.
В первом и втором вариантах осуществления, когда коррекция SA выполняется, SA определяется как время, скорректированное от SAt, которое определяется из комбинации Mct и NE посредством поиска на схеме посредством величины ∆SA коррекции, которая определяется из ∆εm или ∆IVC (см. фиг.16, 17, 27 и 28) посредством поиска на схеме. С другой стороны, когда коррекция SA выполняется, SA может быть определено как время, определяемое посредством одного поиска на схеме из Mct, NE, ∆εm и ∆IVC.
В первом и втором вариантах осуществления используется цикл сверхвысокой степени расширения, в котором IVC задается как находящееся на стороне угла запаздывания от нижней мертвой точки на впуске. С другой стороны, IVC может задаваться как время (т.е. на стороне угла опережения от нижней мертвой точки на впуске), которое является симметричным относительно нижней мертвой точки на впуске. В этом случае "угол запаздывания IVC" заменяется "углом опережения IVC", и "угол опережения IVC" заменяется "углом запаздывания IVC" в первом и втором вариантах осуществления, посредством чего работа и эффект, полностью идентичные работе и эффекту в первом и втором вариантах осуществления, могут осуществляться.
В первом и втором вариантах осуществления εcup и εclow соответственно задаются как верхнее предельное значение и нижнее предельное значение, посредством которых может продолжаться надлежащее состояние сгорания, даже если выполняется коррекция SA. С другой стороны, εcup и εclow могут задаваться таким образом, что выходной крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания увеличивается в большей степени, или эффективность использования топлива (термическая эффективность) повышается в большей степени в случае, если "коррекция SA выполняется со сдвигом εca от сохраненного εct", чем в случае, если "коррекция IVC или коррекция εm выполняется для того, чтобы возвращать εca к εct", до тех пор, пока εca попадает в диапазон от εclow до εcup.
В первом и втором вариантах осуществления на этапе 1915 на фиг.19 определяется то, требуется коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA или нет, посредством определения того, отклоняется "εca от εct или нет". С другой стороны, может быть определено то, требуется коррекция IVC, коррекция εm и коррекция SA или нет, посредством определения того, отклоняется "IVCa от IVCt или нет, либо отклоняется εma от εmt или нет".
Предмет, к которому применяется настоящее изобретение, не ограничен транспортным средством. Настоящее изобретение является применимым к бензиновому двигателю, дизельному двигателю, двигателю на основе метанола, двигателю на основе биоэтанола и двигателям других необязательных типов. Число цилиндров, система размещения цилиндров (последовательного типа, V-образного типа, типа с горизонтально расположенными оппозитными цилиндрами) и система впрыска топлива (впрыск во впускные каналы, непосредственный впрыск) не ограничены конкретным образом.
Дополнительно, конфигурация двигателя 1 внутреннего сгорания, включающего в себя механизм 14 регулирования степени сжатия, не ограничена конфигурацией в вышеуказанных вариантах осуществления. Например, настоящее изобретение удовлетворительно применяется, когда двигатель 1 внутреннего сгорания выполнен так, что шатун 132 имеет многозвенную структуру, и степень механического сжатия изменяется посредством изменения состояния изгиба шатуна 132 (см. не прошедшую экспертизу заявку на патент Японии № 2004-156541).