КОНТРОЛЛЕР ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE CONTROLLER

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к контроллеру двигателя, применяемому к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя клапан непосредственного впрыска топлива.
Уровень техники
[0002] Традиционно, двигатели внутреннего сгорания, включающие в себя клапан для впрыска топлива, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр (далее в данном документе также называемый "клапаном прямого впрыска"), были широко доступны. Такой двигатель также называется "двигателем внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндр", "двигателем с прямым (непосредственным) впрыском топлива" или "двигателем с впрыском в цилиндр". В двигателе с прямым впрыском топлива детонация может быть вызвана большой нагрузкой на двигатель. Когда детонация возникает, традиционный контроллер двигателя задерживает момент зажигания и момент открытия впускного клапана, чтобы управлять возникновением детонации (см., например, публикацию японской патентной заявки № 2011-111921 (JP 2011-111921 A)).
Раскрытие изобретения
[0003] К несчастью, топливная экономичность может в значительной степени ухудшаться, когда момент зажигания задерживается. Таким образом, изобретение предоставляет контроллер двигателя, который может управлять детонацией в двигателе с прямым впрыском топлива без значительного ухудшения топливной экономичности. Чтобы добиваться этого, контроллер двигателя дополнительно выполняет впрыск топлива с регулируемым диапазоном перемещения корпуса клапана, который, как правило, является игольчатым клапаном (величина подъема корпуса клапана, которая является, как правило, величиной подъема иглы), для клапана для впрыска топлива.
[0004] Контроллер двигателя изобретения (далее в данном документе также называемый "обладающим признаками изобретения устройством") применяется к двигателю внутреннего сгорания (двигателю с прямым впрыском топлива, например), включающему в себя цилиндр, определяющий "камеру сгорания, в которой клапан впрыска топлива располагается таким образом, что отверстие для впрыска (отверстие для впрыска топлива) клапана впрыска топлива выставлено, и которая открывается и закрывается впускным клапаном и выпускным клапаном". Клапан впрыска топлива включает в себя корпус клапана. Корпус клапана в позицию посадки закрывает отверстие для впрыска топлива, так что впрыск топлива прекращается. Величина перемещения (т.е. величина подъема) корпуса клапана из позиции посадки является изменяемой в диапазоне вплоть до максимальной величины подъема (величины полного подъема).
[0005] Обладающее признаками изобретения устройство включает в себя контроллер, который изменяет величину подъема корпуса клапана, чтобы выполнять впрыск топлива из клапана впрыска топлива перед моментом зажигания.
[0006] Контроллер определяет, действителен ли запрос на управление детонацией (противодетонационный запрос). При определении, что запрос действителен, контроллер выполняет впрыск топлива в предварительно определенный момент времени, близкий к моменту зажигания, после впрыска топлива, выполненного перед моментом зажигания. Впрыск топлива выполняется с величиной подъема, изменяемой в диапазоне вплоть до "величины частичного подъема меньше максимальной величины подъема". Такой впрыск топлива (выполняемый с величиной подъема, изменяемой в диапазоне вплоть до величины частичного подъема) называется "впрыском топлива с частичным подъемом" или "впрыском с частичным подъемом". Впрыск топлива, выполняемый с величиной подъема, изменяемой в диапазоне вплоть до максимальной величины подъема, также называется "впрыском топлива с полным подъемом, впрыском с полным подъемом или впрыском с максимальным подъемом".
[0007] Детонация вызывается самовозгоранием несгоревшего газа (воздушно-топливной смеси), сжатого газообразным продуктом горения. Таким образом, детонация вероятно должна возникать в фрагменте, в камере сгорания, когда скорость сгорания несгоревшего газа является низкой. Максимальное расстояние движения струи впрыскиваемого топлива короче с впрыском топлива с частичным подъемом, чем с впрыском топлива с полным подъемом. Другими словами, сила проникновения струи топлива, сформированной посредством впрыска топлива с частичным подъемом, является небольшой. Таким образом, впрыск топлива с частичным подъемом выполняется в подходящий момент, близкий к моменту зажигания (близкий к верхней мертвой точке, например), струя топлива может быть сформирована в предварительно определенном фрагменте (фрагменте, в котором скорость сгорания является низкой) в камере сгорания. В фрагменте, где струя топлива формируется, скорость распространения пламени является высокой. В результате, несгоревший газ, который вызывает детонацию, быстро сгорает и, таким образом, имеет меньшую вероятность стать сжатым посредством газообразных продуктов горения. Кроме того, сгораемое топливо, впрыснутое в момент, близкий к моменту зажигания, способствует формированию крутящего момента. В результате, детонация может эффективно управляться без значительного ухудшения топливной экономичности. Впрыск топлива с частичным подъемом, который может быть выполнен после момента зажигания, может быть эффективным, чтобы управлять детонацией также когда он выполняется перед моментом зажигания.
[0008] В аспекте обладающего признаками изобретения устройства контроллер конфигурируется, чтобы последовательно выполнять впрыск топлива с частичным подъемом множество раз при определении, что запрос (противодетонационный запрос) действителен.
[0009] Таким образом, последовательно выполняя впрыск топлива с частичным подъемом множество раз, струя топлива может непрерывно формироваться в целевой позиции. Таким образом, аспект, описанный выше, может более эффективно управлять детонацией посредством впрыска топлива с частичным подъемом.
[0010] В аспекте обладающего признаками изобретения устройства контроллер включает в себя устройство обнаружения детонации, которое обнаруживает детонацию. Контроллер конфигурируется, чтобы определять, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда устройство обнаружения детонации обнаруживает детонацию.
[0011] Устройство обнаружения детонации может включать в себя, по меньшей мере, один из датчиков, включающих в себя датчик детонации (датчик детонационного сгорания топлива), датчик давления в цилиндре и ионный зонд, например.
[0012] Как правило, температура внутри камеры сгорания выше в области рядом с выпускным клапаном (далее в данном документе также называемой "стороной выпускного клапана"), в которой горячий отработавший газ проходит, чем в области рядом с впускным клапаном (далее в данном документе также называемой "стороной впускного клапана"), через которую протекает холодный воздух. Когда "переворачивающий поток со стороны впускного клапана в сторону выпускного клапана" формируется посредством всасывания воздуха, пламя сначала достигает стороны выпускного клапана в камере сгорания. Таким образом, несгоревший газ на стороне впускного клапана, вероятно, должен сжиматься газообразным продуктом горения (пламенем). Учитывая все обстоятельства, как правило, детонация вероятно должна возникать на стороне впускного клапана в камере сгорания. Однако, в зависимости от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя может быть сформирован "переворачивающий поток, движущийся со стороны выпускного клапана в сторону впускного клапана вдоль плоскости головки поршня". Когда такой переворачивающий поток формируется, пламя сначала достигает стороны впускного клапана. Таким образом, несгоревший газ на стороне выпускного клапана рядом с плоскостью головки поршня сжимается. В результате, детонация может возникать в таком фрагменте (в частности, на стороне выпускного клапана в камере сгорания).
[0013] Максимальное расстояние движения струи короче с впрыском топлива с частичным подъемом с относительно небольшой величиной частичного подъема (далее в данном документе также называемым "впрыском топлива с первым частичным подъемом" или "впрыском топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана"), чем с впрыском топлива с частичным подъемом с относительно большой величиной подъема (далее в данном документе также называемым "впрыском топлива со вторым частичным подъемом" или "впрыском топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана").
[0014] Таким образом, в конфигурации, когда клапан впрыска топлива впрыскивает топливо по направлению к стороне выпускного клапана со стороны впускного клапана в камере сгорания, струя топлива может быть сформирована на впускном клапане с впрыском топлива с первым частичным подъемом и может быть сформирована на стороне выпускного клапана с впрыском топлива со вторым частичным подъемом. Струя топлива, сформированная на впускном клапане, увеличивает скорость сгорания несгоревшего газа на стороне впускного клапана и, таким образом, может эффективно управлять детонацией, возникающей на стороне впускного клапана. Струя топлива, сформированная на выпускном клапане, увеличивает скорость сгорания несгоревшего газа на стороне выпускного клапана и, таким образом, может эффективно управлять детонацией, возникающей на стороне выпускного клапана.
[0015] Таким образом, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства включает в себя устройство обнаружения детонации, и контроллер конфигурируется, чтобы выполнять следующие операции при обнаружении, что запрос (противодетонационный запрос) активен (т.е. когда устройство обнаружения детонации обнаруживает детонацию). Первое, (1) контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема, чтобы формировать струю топлива на стороне впускного клапана в камере сгорания. Затем, (2) когда детонация все еще обнаруживается устройством обнаружения детонации, даже когда выполняется впрыск топлива с первым частичным подъемом, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной "второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема", чтобы формировать струю топлива на стороне выпускного клапана в камере сгорания. Вторая величина подъема меньше максимальной величины подъема.
[0016] Как описано выше, когда детонация обнаруживается, впрыск топлива с первым частичным подъемом сначала выполняется, чтобы управлять детонацией на стороне впускного клапана, где детонация имеет более высокую вероятность возникновения. Затем, когда детонация все еще обнаруживается, когда выполняется впрыск топлива с первым частичным подъемом, детонация вероятно должна возникать на стороне выпускного клапана. Таким образом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом выполняется, чтобы управлять детонацией, возникающей на стороне выпускного клапана. Учитывая все обстоятельства, выборочно используя впрыск топлива с первым частичным подъемом и впрыск топлива со вторым частичным подъемом, детонация может эффективно управляться, без идентификации того, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере сгорания.
[0017] Когда клапан впрыска топлива конфигурируется, чтобы впрыскивать топливо в сторону выпускного клапана со стороны впускного клапана в камере сгорания, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства включает в себя блок идентификации детонации, который определяет, возникает ли детонация, и дополнительно идентифицирует, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере сгорания. В этой конфигурации (1) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда блок идентификации детонации идентифицирует, что детонация возникает на стороне впускного клапана в камере сгорания. Затем, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной "первой величине подъема", чтобы формировать струю топлива на стороне впускного клапана в камере сгорания. Кроме того, (2) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда блок идентификации детонации идентифицирует, что детонация возникает на стороне выпускного клапана в камере сгорания. Затем, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной "второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема", чтобы формировать струю топлива на стороне выпускного клапана в камере сгорания.
[0018] Согласно этому аспекту, детонация, возникающая на стороне впускного клапана, может непосредственно управляться впрыском топлива с первым частичным подъемом, а детонация, возникающая на стороне выпускного клапана, может непосредственно управляться впрыском топлива со вторым частичным подъемом. То, происходит ли детонация на стороне впускного клапана или стороне выпускного клапана, может быть легко идентифицировано на основе сигналов от датчика давления в цилиндре или ионного зонда, расположенного на каждой из стороны впускного клапана и стороны выпускного клапана.
[0019] Контроллер, в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства, конфигурируется, чтобы определять, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда рабочее состояние двигателя является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться". Определение не требует обработки, такой как установка флага определения, например. В частности, в этом аспекте, впрыск топлива с частичным подъемом выполняется, когда рабочее состояние двигателя является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться". Предварительно определенное рабочее состояние включает в себя, например, состояние, когда нагрузка двигателя равна или больше "постоянной или переменной пороговой нагрузки", и состояние, когда рабочее состояние, определенное нагрузкой двигателя и скоростью вращения двигателя, находится в предварительно определенной рабочей области.
[0020] В этой конфигурации детонация может управляться посредством впрыска топлива с частичным подъемом.
[0021] Когда клапан впрыска топлива конфигурируется, чтобы впрыскивать топливо в сторону выпускного клапана со стороны впускного клапана в камере сгорания, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства выполняет следующие операции. В частности, (1) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) является действительным, когда рабочее состояние двигателя является первым определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться. Затем, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема, чтобы формировать струю топлива на стороне впускного клапана в камере сгорания. Кроме того, (2) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) является действительным, когда рабочее состояние двигателя является вторым предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться на стороне выпускного клапана в камере сгорания. Кроме того, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема, чтобы формировать струю топлива на стороне выпускного клапана в камере сгорания.
[0022] Согласно этому аспекту, возникновение детонации может управляться на стороне впускного клапана посредством впрыска топлива с первым частичным подъемом и может управляться на стороне выпускного клапана посредством впрыска топлива со вторым частичным подъемом без идентификации позиции возникновения детонации. В этом случае также определение о том, является ли противодетонационный запрос действительным, не требует обработки, такой как установка флага определения, например. В частности, в этом аспекте, когда рабочее состояние двигателя является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться на стороне впускного клапана и стороне выпускного клапана в камере сгорания", впрыск топлива с частичным подъемом соответствующего типа выполняется.
[0023] Детонация имеет более высокую вероятность возникновения с более высоким соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси (с обедненной воздушно-топливной смесью).
[0024] Таким образом, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства конфигурируется, чтобы увеличивать число раз, которое впрыск топлива с частичным подъемом выполняется в момент, близкий к моменту зажигания, когда соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси, подаваемой в двигатель, увеличивается.
[0025] Таким образом, детонация может эффективно управляться без выполнения впрыска топлива с частичным подъемом более чем необходимо, даже когда соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси колеблется.
[0026] В одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства клапан впрыска топлива конфигурируется таким образом, что центральная ось струи топлива, сформированной посредством впрыска топлива из отверстия для впрыска топлива, практически соответствует центральной линии между двумя впускными клапанами, сформированными на поверхности верхней стенки цилиндра, в виде сверху цилиндра.
[0027] Кроме того, клапан для впрыска топлива в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства может быть сконфигурирован таким образом, что отверстие для впрыска топлива задано в форме щели, и геометрическая площадь отверстия для впрыска топлива больше в части ближе к стороне выпуска топлива и дальше от стороны впуска топлива. Клапан для впрыска топлива может быть расположен таким образом, что отверстие для впрыска топлива выставлено в фрагменте наружной окружности поверхности верхней стенки цилиндра, продольная сторона отверстия для впрыска параллельна с плоскостью, ортогональной центральной оси цилиндра, и топливо впрыскивается в направлении от поверхности верхней стенки цилиндра. Другими словами, клапан для впрыска топлива может быть клапаном, который известен как "клапан впрыска топлива с щелевым соплом".
[0028] Другие цели, признаки и получаемые полезные результаты будут легко поняты из примерных вариантов осуществления изобретения, описанных ниже со ссылкой на чертежи.
Краткое описание чертежей
[0029] Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 – это частичный схематичный вид в разрезе двигателя внутреннего сгорания, к которому контроллер двигателя (первое устройство) согласно первому варианту осуществления изобретения применяется;
Фиг. 2 – это вид сверху цилиндра (камеры сгорания), показанного на фиг. 1;
Фиг. 3A и 3B – это укрупненные виды в разрезе фрагмента вокруг отверстия для впрыска топлива клапана впрыска топлива, показанного на фиг. 1;
Фиг. 4 – это временная диаграмма, показывающая соотношение между сигналом возбуждения клапана впрыска и величиной подъема корпуса клапана для клапана впрыска топлива;
Фиг. 5 – это график, показывающий максимальные расстояния движения струи топлива в случаях, когда впрыск топлива с полным подъемом и впрыск топлива с частичным подъемом выполняются;
Фиг. 6 – это схематичный вид состояний распространения пламени в камере сгорания в момент, когда предварительно определенный период времени прошел после впрыска топлива;
Фиг. 7 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством центрального процессора (CPU) электронного блока управления (контроллера), показанного на фиг. 1;
Фиг. 8 – это временная диаграмма, показывающая соотношение между временем и величиной подъема корпуса клапана для клапана впрыска топлива в случае, когда противодетонационное управление выполняется;
Фиг. 9 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU электронного блока управления, показанного на фиг. 1;
Фиг. 10 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (второго устройства) согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг. 11 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU во втором устройстве;
Фиг. 12 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (третьего устройства) согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг. 13A, 13B и 13C – это графики, показывающие формы волны сигнала "датчика давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчика давления в цилиндре на стороне выпускного клапана", показанных на фиг. 1;
Фиг. 14 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (четвертого устройства) согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 15 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (пятого устройства) согласно пятому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 16 – это график, показывающий карту рабочего диапазона, к которой обращается CPU пятого устройства;
Фиг. 17 – это график, показывающий взаимосвязь между соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси и скоростью распространения пламени; и
Фиг. 18A и 18B – это временные диаграммы, показывающие взаимосвязь между величиной подъема корпуса клапана для клапана впрыска топлива, управляемого посредством контроллера двигателя согласно модификации изобретения, и временем, на которых фиг. 18A показывает случай, когда воздушно-топливная смесь является богатой, а фиг. 18B показывает случай, когда воздушно-топливная смесь является обедненной.
Осуществление изобретения
[0030] Контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "обладающим признаками изобретения устройством") согласно вариантам осуществления этого изобретения будет описан ниже со ссылкой на чертежи.
[0031] (Первый вариант осуществления)
(Конфигурация)
Фиг. 1 – это схематичный частичный вид в разрезе цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания, к которому контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "первым устройством") согласно первому варианту осуществления изобретения применяется. Двигатель 10 является многоцилиндровым бензиновым двигателем с возвратно-поступательным движением поршня, прямым впрыском, искровым зажиганием. Каждый цилиндр формирует камеру CC сгорания. Фиг. 2 – это частичный схематичный вид сверху любого цилиндра двигателя 10. Более конкретно, фиг. 2 показывает камеру CC сгорания, которая рассматривается с позиции на центральной оси CL отверстия цилиндра и над камерой CC сгорания.
[0032] Как показано на фиг. 1, камера CC сгорания является практически цилиндрическим пространством, определенным поверхностью стенки отверстия цилиндра (поверхностью боковой стенки цилиндра) 11, нижней поверхностью 12 стенки головки блока цилиндров (поверхностью верхней стенки камеры сгорания) и плоскостью 13 головки поршня.
[0033] Впускное отверстие 14 и выпускное отверстие 15, оба из которых находятся в сообщении с камерой CC сгорания, формируются в фрагменте головки блока цилиндров. Фрагмент головки блока цилиндров дополнительно снабжается впускным клапаном 16 и выпускным клапаном 17. Впускной клапан 16 открывает и закрывает "соединительный фрагмент между впускным отверстием 14 и камерой CC сгорания" с помощью кулачка неиллюстрированного впускного кулачкового вала. Выпускной клапан 17 открывает и закрывает "соединительный фрагмент между выпускным отверстием 15 и камерой CC сгорания" с помощью кулачка неиллюстрированного выпускного кулачкового вала. Таким образом, камера CC сгорания открывается и закрывается посредством впускного клапана 16 и выпускного клапана 17.
[0034] Фактически, как иллюстрировано на фиг. 2, пара впускных отверстий 14 предусматривается для одной камеры CC сгорания.Каждый из пары впускных клапанов 16 открывает и закрывает "контактный фрагмент между соответствующим одним из впускных отверстий 14 и камерой CC сгорания". Пара впускных клапанов 16 имеют одинаковую форму и располагаются в позициях, симметричных относительно первой плоскости PL1, проходящей через центральную ось CL отверстия цилиндра. Пара впускных клапанов 16 располагаются в одной из двух областей (на левой стороне в плоскости бумаги на фиг. 2), полученных делением камеры CC сгорания надвое "второй плоскостью PL2, которая проходит через центральную ось CL отверстия цилиндра и является ортогональной первой плоскости PL1". Эта область камеры CC сгорания называется соседней областью впускного клапана 16 или может просто называться областью на стороне впускного клапана.
[0035] Аналогично, пара выпускных отверстий 15 предусматривается для одной камеры CC сгорания. Каждый из пары выпускных клапанов 17 открывает и закрывает "контактный фрагмент между соответствующим одним из выпускных отверстий 15 и камерой CC сгорания". Пара выпускных клапанов 17 имеют одинаковую форму и располагаются в позициях, симметричных относительно первой плоскости PL1. Пара выпускных клапанов 17 располагается в другой области из двух областей (с правой стороны в плоскости бумаги на фиг. 2), полученных делением камеры CC сгорания надвое второй плоскостью PL2. Эта область камеры CC сгорания называется соседней областью выпускного клапана 17 или может просто называться областью на стороне выпускного клапана.
[0036] Впускное отверстие 14 имеет форму, предназначенную, чтобы формировать "переворачивающий поток, который протекает вдоль поверхности 12 нижней стенки головки блока цилиндров (поверхности верхней стенки камеры CC сгорания) от соседнего фрагмента впускного клапана 16 к соседнему фрагменту выпускного клапана 17, затем вдоль поверхности 11 боковой стенки камеры CC сгорания, обращенной к впускному отверстию 14 (т.е. стороне выпускного клапана) по направлению к плоскости 13 головки поршня и затем вдоль плоскости 13 головки поршня в сторону впускного клапана со стороны выпускного клапана" в камере CC сгорания, как указано прерывистой линией со стрелкой TF на фиг. 1.
[0037] Блок формирования искры свечи 18 зажигания располагается на поверхности 12 нижней стенки головки блока цилиндров и в центре камеры CC сгорания.
[0038] Двигатель 10 включает в себя клапан 20 впрыска топлива. Клапан 20 впрыска топлива прикрепляется к фрагменту головки блока цилиндров таким образом, что отверстие 21 для впрыска топлива выставляется в камеру CC сгорания, в фрагменте на поверхности 12 нижней стенки головки блока цилиндров и рядом с окружностью на стороне впускного клапана камеры CC сгорания. Другими словами, отверстие 21 для впрыска топлива выставляется в камеру CC сгорания в позиции во внешнем периферийном фрагменте цилиндра, находящемся между парой впускных клапанов 16.
[0039] Клапан 20 впрыска топлива включает в себя традиционный игольчатый клапан (далее в данном документе может называться "корпусом клапана"), как иллюстрировано на фиг. 3A и 3B, которые являются частично укрупненными видами в разрезе фрагмента вокруг отверстия 21 для впрыска топлива. Корпус 22 клапана включает в себя фрагмент 22a основания, фрагмент 22b уменьшенного диаметра и дальний крайний фрагмент 22c. Фрагмент 22a основания имеет цилиндрическую форму. Фрагмент 22b уменьшенного диаметра продолжается от фрагмента 22a основания. Диаметр фрагмента 22b уменьшенного диаметра уменьшается, когда он становится ближе к дальнему краю корпуса 22 клапана. Дальний крайний фрагмент 22c продолжается от фрагмента 22b уменьшенного диаметра и имеет коническую форму.
[0040] Корпус 22 клапана может двигаться взад и вперед в направлении центральной оси CF корпуса 22 клапана, из позиции посадки (также называемой первой позицией, первоначальной позицией или минимально поднятой позицией) в позицию максимального подъема (вторую позицию). Фиг. 3A показывает состояние, когда корпус 22 клапана находится в максимально поднятой позиции. Фиг. 3B показывает состояние, когда корпус 22 клапана находится в позиции посадки. Величина подъема корпуса 22 клапана в позиции посадки является минимальной величиной подъема (т.е. 0). Величина подъема корпуса 22 клапана в максимально поднятой позиции является максимальной величиной подъема (т.е. "величиной полного подъема"). В частности, величина подъема корпуса 22 клапана является расстоянием между какой-либо позицией, в которую корпус 22 клапана перемещается, и позицией посадки.
[0041] Отверстие 21 для впрыска топлива формируется в фрагменте 23 впрыска в качестве дальнего крайнего фрагмента клапана 20 впрыска топлива. Как показано на фиг. 3B, фрагмент 22b уменьшенного диаметра корпуса 22 клапана находится в соприкосновении с внутренней поверхностью стенки фрагмента 23 впрыска, когда корпус 22 клапана находится в позиции посадки. Таким образом, отверстие 21 для впрыска топлива закрывается, в связи с чем, топливо не впрыскивается. Когда корпус 22 клапана находится в "позиции, отличной от позиции посадки", как показано на фиг. 3A, фрагмент 23 впрыска фрагмента 22b уменьшенного диаметра корпуса 22 клапана отделяется от внутренней поверхности стенки фрагмента 23 впрыска. Таким образом, отверстие 21 для впрыска топлива открывается, в связи с чем, топливо в фрагменте 23 впрыска впрыскивается через отверстие 21 для впрыска топлива.
[0042] Отверстие 21 для впрыска топлива является "отверстием для впрыска в форме щели". В частности, форма поперечного сечения отверстия 21 для впрыска топлива, взятого вдоль плоскости, ортогональной центральной оси CF корпуса 22 клапана, является прямоугольной формой. Таким образом, клапан 20 для впрыска топлива является клапаном впрыска топлива с щелевым соплом. Площадь поперечного сечения отверстия 21 для впрыска топлива, взятого вдоль плоскости, ортогональной центральной оси CF, также называется геометрической площадью. Геометрическая площадь отверстия 21 для впрыска топлива увеличивается, когда она становится ближе к дальнему краю отверстия 21 для впрыска топлива вдоль центральной оси CF корпуса 22 клапана (т.е. когда она становится ближе к стороне выпуска топлива от стороны впуска топлива (стороны корпуса 22 клапана) отверстия 21 для впрыска топлива). В частности, продольная сторона D2 длиннее продольной стороны D1 на фиг. 3A. Отверстие 21 для впрыска топлива имеет единообразную высоту H. Таким образом, отверстие 21 для впрыска топлива может рассматриваться как имеющее клиновидную форму с толщиной H и предварительно определенным центральным углом (углом впрыска) θf.
[0043] Клапан 20 впрыска топлива включает в себя традиционный электромагнитный механизм и традиционный пружинный механизм (оба из которых не иллюстрированы). Когда электромагнитный механизм не снабжается энергией (когда электромагнитный механизм находится в неснабжаемом энергией состоянии), пружинный механизм перемещает корпус 22 клапана в позицию посадки, в связи с чем, топливо не впрыскивается. Когда электромагнитный механизм снабжается энергией (когда электромагнитный механизм находится в снабжаемом энергией состоянии), корпус 22 клапана перемещается по направлению к максимальной поднятой позиции из позиции посадки, против усилия, прикладываемого пружинным механизмом. Тогда топливо впрыскивается через отверстие 21 для впрыска топлива, когда корпус 22 клапана находится в позиции, отличной от позиции посадки.
[0044] Электронный блок управления (контроллер) 30, показанный на фиг. 1, включает в себя традиционный "микрокомпьютер, имеющий CPU, постоянное запоминающее устройство (ROM) и оперативное запоминающее устройство (RAM)". Электронный блок 30 управления принимает сигналы обнаружения от множества датчиков, описанных ниже.
[0045] В частности, датчики включают в себя расходомер 41 воздуха, который обнаруживает объем Ga всасываемого воздуха (массовый расход воздуха) двигателя 10, датчик 42 положения коленчатого вала, который генерирует импульс каждый раз, когда неиллюстрированный коленчатый вал поворачивается на предварительно определенный угол, датчик 43 положения кулачка, который генерирует импульс каждый раз, когда неиллюстрированный кулачковый вал поворачивается на предварительно определенный угол, и датчик 44 действия нажатия педали акселератора, который определяет величину Accp нажатия неиллюстрированной педали акселератора.
[0046] Датчики дополнительно включают в себя датчик 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана, сформированный на стороне впускного клапана камеры CC сгорания, и который определяет давление в камере CC сгорания (т.е. давление CPIn в цилиндре на стороне впускного клапана), датчик 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана, сформированный на стороне выпускного клапана камеры CC сгорания, и который определяет давление в камере CC сгорания (т.е. давление CPEx в цилиндре на стороне выпускного клапана), и датчик 47 детонации, который прикрепляется на поверхности стенки отверстия цилиндра двигателя 10 и обнаруживает вибрацию, формируемую в двигателе 10.
[0047] Электронный блок 30 управления получает абсолютный угол CA поворота коленчатого вала для каждого цилиндра на основе сигналов от датчика 42 положения коленчатого вала и датчика 43 положения кулачка. Электронный блок 30 управления получает скорость NE вращения двигателя на основе сигнала от датчика 42 положения коленчатого вала. Электронный блок 30 управления определяет, возникает ли детонация, на основе сигнала от датчика 47 детонации посредством традиционного способа. Электронный блок 30 управления передает сигнал зажигания неиллюстрированному воспламенителю, чтобы формировать искру при формировании искры свечи 18 зажигания. Первое устройство может не включать в себя датчик 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчик 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана.
[0048] Электронный блок 30 управления передает сигнал возбуждения клапана впрыска электромагнитному механизму клапана 20 впрыска топлива. Электромагнитный механизм находится в неснабжаемом энергией состоянии, когда сигнал возбуждения клапана впрыска находится на 0, и находится в снабжаемом энергией состоянии, когда сигнал возбуждения клапана впрыска задается с предварительно определенным напряжением Vinj.
[0049] Впрыск топлива, выполняемый с максимальной величиной подъема, являющейся максимальным значением величины подъема корпуса 22 клапана для клапана 20 впрыска топлива, также называется "впрыском с максимальным подъемом, впрыском топлива с полным подъемом или впрыском с полным подъемом" для удобства. В частности, впрыск топлива с полным подъемом выполняется с величиной подъема игольчатого клапана (корпуса 22 клапана), переключаемой в диапазоне между минимальной величиной подъема (0) и максимальной величиной подъема.
[0050] Впрыск топлива с полным подъемом выполняется следующим образом. В частности, как показано на фиг. 4, когда сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с 0 на предварительно определенное напряжение Vinj (т.е. когда электромагнитный механизм начинает снабжаться энергией) в момент t0 времени, и время τd недействительного впрыска проходит, корпус 22 клапана начинает перемещаться в момент t1 времени. Затем, величина подъема корпуса 22 клапана достигает максимальной величины подъема в момент t4 времени, и перемещение корпуса 22 клапана ограничивается неиллюстрированным стопором клапана 20 впрыска топлива. Таким образом, величина подъема корпуса 22 клапана поддерживается в максимальной величине подъема в и после момента t4 времени. Когда сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с предварительно определенного напряжения Vinj в 0 (т.е. когда снабжение энергией электромагнитного механизма прекращается) в момент t5 времени, величина подъема уменьшается с максимальной величины подъема, чтобы падать до 0 в момент t6 времени. Топливо впрыскивается в периоде между моментами t1-t6 времени.
[0051] Впрыск топлива, выполняемый с величиной подъема (величиной частичного подъема) меньше максимальной величины подъема, являющейся максимальным значением величины подъема корпуса 22 клапана, также называется "впрыском с частичным подъемом", "впрыском топлива с частичным подъемом" или "впрыском с частичным подъемом" для удобства. В частности, впрыск топлива с частичным подъемом выполняется с величиной подъема игольчатого клапана (корпуса 22 клапана), переключаемой в диапазоне от минимальной величины подъема до частичной величины подъема.
[0052] Впрыск топлива с частичным подъемом, с максимальным значением величины подъема корпуса 22 клапана, заданной равной первой величине подъема на фиг. 4, выполняется следующим образом. В частности, когда сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с 0 на предварительно определенное напряжение Vinj в момент t0 времени, и после того как время τd недействительного впрыска проходит, корпус 22 клапана начинает перемещаться в момент t1 времени. Затем, величина подъема корпуса 22 клапана достигает "первой величины подъема, меньшей, чем максимальная величина подъема" в момент t2 времени перед моментом t4 времени. В момент t2 времени сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с предварительно определенного напряжения Vinj в 0. В результате, величина подъема уменьшается с первой величины подъема, чтобы падать до 0 сразу после момента t2 времени. Топливо впрыскивается в периоде от момента t1 времени до момента времени сразу после момента t2 времени.
[0053] Аналогично, впрыск топлива с частичным подъемом, с максимальным значением величины подъема корпуса 22 клапана, заданной во вторую величину подъема на фиг. 4, выполняется следующим образом. Вторая величина подъема меньше максимальной величины подъема и больше первой величины подъема. Чтобы выполнять впрыск топлива с этим частичным подъемом, сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с 0 на предварительно определенное напряжение Vinj в момент t0 времени. Затем, после времени τd недействительного впрыска, корпус 22 клапана начинает перемещаться в момент t1 времени. Затем, величина подъема корпуса 22 клапана достигает "второй величины подъема" в момент t3 времени перед моментом t4 времени и после момента t2 времени. В момент t3 времени сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с предварительно определенного напряжения Vinj в 0. В результате, величина подъема уменьшается со второй величины подъема, чтобы достигать 0 сразу после момента t3 времени. Топливо впрыскивается в периоде от момента t1 времени до момента времени сразу после t3.
[0054] Как показано на фиг. 2, клапан 20 впрыска топлива располагается и конфигурируется таким образом, что, в виде сверху цилиндра (камеры CC сгорания), центральная ось FP струи топлива, формируемой топливом, впрыснутым через отверстие 21 для впрыска топлива, практически совпадает с центральной линией (включенной в первую плоскость PL1) между двумя впускными клапанами 16, сформированными на поверхности верхней стенки цилиндра. Клапан 20 впрыска топлива располагается таким образом, что продольная сторона отверстия 21 для впрыска топлива становится параллельной с плоскостью, ортогональной центральной оси CL цилиндра и со второй плоскостью PL2, ортогональной первой плоскости PL1. Как показано на фиг. 1, клапан 20 для впрыска топлива располагается, чтобы впрыскивать топливо в направлении от поверхности нижней стенки головки блока цилиндров (поверхности верхней стенки камеры сгорания) 12 под предварительно определенным углом (острым углом) V. В частности, клапан 20 впрыска топлива располагается таким образом, что центральная ось FP струи топлива наклонена на угол V относительно плоскости, ортогональной центральной оси CL цилиндра.
[0055] Когда клапан 20 впрыска топлива, имеющий конфигурацию, описанную выше, используется, когда величина подъема корпуса 22 клапана уменьшается, путь протекания между фрагментом 22b уменьшенного диаметра корпуса 22 клапана и внутренней поверхностью стенки фрагмента 23 впрыска становится уже (см. овал AR, нарисованный прерывистой линией на фиг. 3A). Таким образом, сопротивление пути потока топливу, протекающему в отверстие 21 впрыска топлива со стороны фрагмента 22a основания корпуса 22 клапана, увеличивается. Учитывая все обстоятельства, меньшая величина подъема корпуса 22 клапана ведет к более медленной первоначальной скорости впрыснутого топлива. Таким образом, когда корпус 22 клапана, в процессе перемещения в позицию максимального подъема из позиции посадки, возвращается в позицию посадки (без удерживания в той же позиции), чтобы выполнять частичный впрыск топлива, расстояние движения впрыснутой струи топлива (сила проникновения струи) и режим сгорания (как пламя распространяется) значительно отличаются от расстояния и режима при впрыске с полным подъемом. Это будет описано ниже.
[0056] Фиг. 5 – это график, показывающий "взаимосвязь между количеством впрыска топлива и максимальным расстоянием движения струи" в случае, когда топливо впрыскивается из клапана 20 впрыска топлива при постоянном давлении впрыска топлива (20 МПа). Окружающее давление впрыска является атмосферным давлением. На графике, фрагмент, обозначенный как PLinj, представляет данные во впрыске топлива с частичным подъемом, а фрагмент, обозначенный как FLinj, представляет данные во впрыске топлива с полным подъемом. Максимальное расстояние движения струи является расстоянием между отверстием 21 для впрыска топлива и дальним концом струи, сформированной впрыснутым топливом, который является фрагментом, где скорость в направлении впрыска равна 0. Может быть обнаружено на графике, что максимальное расстояние движения струи короче при впрыске топлива с частичным подъемом, чем при впрыске топлива с полным подъемом. Может быть дополнительно обнаружено, что, при впрыске топлива с частичным подъемом, максимальное расстояние движения струи может быть сокращено посредством уменьшения количества впрыскиваемого топлива (т.е. посредством уменьшения максимального значения величины подъема (величины частичного подъема) для впрыска топлива с частичным подъемом.
[0057] Таким образом, с впрыском топлива с частичным подъемом, струя топлива может быть сформирована в желаемой позиции в камере CC сгорания посредством регулировки величины частичного подъема (т.е. посредством регулировки количества впрыска топлива). В частности, струя топлива может быть сформирована рядом с отверстием 21 для впрыска топлива (т.е. на стороне впускного клапана в камере CC сгорания, в соседней области впускного клапана) посредством выполнения впрыска топлива с частичным подъемом с количеством впрыскиваемого топлива, установленным относительно низким (т.е. с максимальной величиной подъема, заданной равной относительно небольшой первой величине подъема). Кроме того, струя топлива может быть сформирована на стороне выпускного клапана камеры CC сгорания (рядом с выпускным клапаном и немного дальше от поверхности стенки отверстия цилиндра в направлении впрыска топлива) посредством выполнения впрыска топлива с частичным подъемом с относительно большим количеством впрыска топлива (т.е. с максимальным значением подъема, заданным равным второй величине подъема, которая является относительно большой).
[0058] Фиг. 6 – это чертеж, схематично показывающий состояния распространения пламени в камере CC сгорания в момент, после того как предварительно определенный период времени прошел. Как показано на фиг. 6, пламя (обозначенное как PLinj), в результате впрыска топлива с частичным подъемом с относительно небольшим количеством впрыскиваемого топлива, распространяется в фрагменте больше на стороне впускного клапана, чем фрагменте, в котором пламя (обозначенное как FLinj) в результате впрыска топлива с полным подъемом распространяется. Пламя (обозначенное как FLinj), полученное посредством впрыска с полным подъемом, присутствует в фрагменте на стороне выпускного клапана, но не на стороне впускного клапана. Таким образом, когда впрыск топлива с полным подъемом выполняется, в то время как большая нагрузка накладывается на двигатель 10, пламя (газообразный продукт сгорания), распространяющееся на стороне выпускного клапана, сжимает несгоревший газ (остаточный газ) на стороне впускного клапана. В результате детонация возникает в области на стороне впускного клапана.
[0059] В фрагменте, где струя топлива формируется, концентрация топлива является высокой, и, таким образом, скорость сгорания является высокой (скорость распространения пламени является высокой). Таким образом, в таком фрагменте, несгоревший газ может нормально сжигаться посредством струи топлива перед сжатием газообразным продуктом сгорания (пламенем), т.е. прежде чем возникает детонация. Учитывая все обстоятельства, возникновение детонации может быть предотвращено в фрагменте рядом с областью, где струя топлива формируется.
[0060] Таким образом, детонация, возникающая в области на стороне впускного клапана, может управляться, посредством формирования струи топлива на стороне впускного клапана, через впрыск топлива с частичным подъемом с относительно небольшим количеством впрыска топлива. Этот "впрыск топлива с частичным подъемом с относительно небольшим количеством впрыска топлива" для управления детонацией, возникающей в области на стороне впускного клапана, будет также просто называться "впрыском топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана (впрыском топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема)" в описании ниже.
[0061] Аналогично, детонация, возникающая на стороне выпускного клапана, может управляться, посредством формирования струи топлива на стороне выпускного клапана, через впрыск топлива с частичным подъемом с относительно большим количеством впрыска топлива. Этот "впрыск топлива с частичным подъемом с относительно большим количеством впрыска топлива" для управления детонацией в области на стороне выпускного клапана будет также просто называться "впрыском топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана (впрыском топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема)" в описании ниже.
[0062] Впрыск топлива с частичным подъемом (впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана) для управления детонацией выполняется, по меньшей мере, один раз в предварительно определенный момент времени, близкий к моменту зажигания. Как правило, момент зажигания приближен к верхней мертвой точке такта сжатия, и, таким образом, впрыск топлива с частичным подъемом для управления детонацией выполняется, по меньшей мере, один раз в предварительно определенный момент времени, близкий к верхней мертвой точки такта сжатия. Впрыск топлива с частичным подъемом для управления детонацией может выполняться до или после момента зажигания.
[0063] (Работа)
Далее будут описаны операции первого устройства. Электронный блок 30 управления первого устройства определяет количество Finj впрыска топлива на основе скорости NB вращения двигателя, объема Ga всасываемого воздуха и целевого соотношения воздух-топливо (стехиометрического соотношения воздух-топливо в этом примере). С количеством Finj впрыска топлива, определенным таким образом, соотношение воздух-топливо (соотношение воздух-топливо двигателя) воздушно-топливной смеси, подаваемой к двигателю 10, устанавливается в целевое соотношение воздух-топливо. Количество Finj впрыска топлива является количеством топлива, впрыснутым одним клапаном 20 впрыска топлива, в одном цикле сгорания (один процесс впуска/сгорания). Когда детонация не возникает, электронный блок 30 управления впрыскивает топливо, в количестве Finj впрыска топлива, посредством "единственного впрыска с полным подъемом". Как правило, единственный впрыск с полным подъемом выполняется в ранний момент процесса впуска воздуха или процесса сжатия (таким образом, перед моментом зажигания).
[0064] Когда детонация возникает, электронный блок 30 управления выполняет единственный впрыск с полным подъемом и дополнительно выполняет впрыск топлива с частичным подъемом, по меньшей мере, один раз в предварительно определенный момент времени, близкий к моменту зажигания. Таким образом, детонация управляется. Когда электронный блок 30 управления выполняет впрыск топлива с частичным подъемом, чтобы впрыскивать топливо в количестве Pinj впрыска топлива в совокупности, количество топлива, впрыскиваемого посредством единственного впрыска с полным подъемом, выполняемого перед впрыском с частичным подъемом, получается вычитанием количества Pinj впрыска топлива из количества Finj впрыска топлива.
[0065] При фактической работе, CPU электронного блока 30 управления выполняет обработку противодетонационной процедуры, показанной в блок-схеме последовательности операций на фиг. 7, для любого цилиндра, каждый раз, когда угол поворота коленчатого вала цилиндра совпадает с верхней мертвой точкой такта впуска.
[0066] В частности, когда угол поворота коленчатого вала для определенного цилиндра (далее в данном документе называемого "предварительно определенным цилиндром" для удобства) совпадает с верхней мертвой точкой такта впуска предварительно определенного цилиндра, CPU начинает обработку на этапе 700 на фиг. 7. Затем, CPU переходит к этапу 710 и определяет, "выполняется ли впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана для предварительно определенного цилиндра" в текущий момент времени.
[0067] Здесь, предполагается, что "впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана для предварительно определенного цилиндра" не выполняется в текущий момент времени. Здесь, CPU определяет "Нет" на этапе 710, и CPU переходит к этапу 720, чтобы определять, "возникает ли детонация в предварительно определенном цилиндре", посредством традиционного способа, на основе сигнала от датчика 47 детонации. Когда детонация не возникает в предварительно определенном цилиндре, CPU определяет "Нет" на этапе 720 и непосредственно переходит к этапу 795, чтобы временно завершать процедуру.
[0068] При определении, что детонация возникает, на этапе 720 (т.е. при определении, что "запрос на управление детонацией (противодетонационный запрос)" действителен), CPU определяет "Да" на этапе 720. Таким образом, CPU переходит к этапу 730 и выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 795 и временно завершает процедуру.
[0069] В результате, впрыск FLinj топлива с полным подъемом выполняется один раз для предварительно определенного цилиндра, как показано на фиг. 8. Затем, впрыск PLinj топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется множество раз (три раза в этом варианте осуществления, но может быть один раз) в предварительно определенные моменты времени, близкие к моменту зажигания (таким образом, близкие к верхней мертвой точке такта сжатия). Как правило, детонация имеет более высокую вероятность возникновения на стороне впускного клапана, как описано выше. Таким образом, как правило, детонация управляется посредством впрыска PLinj топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана.
[0070] Затем, CPU возобновляет обработку процедуры на фиг. 7 с этапа 700. Здесь, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, и, таким образом, CPU определяет "Да" на этапе 710 и переходит к этапу 740, чтобы определять, возникает ли детонация. Когда детонация не возникает, CPU определяет "Нет" на этапе 740 и переходит непосредственно к этапу 795, чтобы временно завершать процедуру. Когда детонация управляется посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, как описано выше, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана завершается (см. этап 980 на фиг. 9, описанный позже).
[0071] Когда детонация все еще возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впрыска топлива выполняется, CPU определяет "Да" на этапе 740 и переходит к этапам 750 и 760, чтобы выполнять обработку задержки момента зажигания.
[0072] В частности, на этапе 750 CPU увеличивает интервал Akcs противодетонационной задержки на предварительно определенное положительное значение dA. Интервал Akcs противодетонационной задержки устанавливается в 0 посредством неиллюстрированной первоначальной процедуры, выполняемой, когда двигатель 10 запускается. Затем, CPU переходит к этапу 760, чтобы устанавливать окончательный момент Aig зажигания. Окончательный момент Aig зажигания получается посредством задержки "основного момента Abase зажигания, независимо определенного на основе нагрузки и скорости NE вращения двигателя для двигателя 10" на интервал Akcs противодетонационной задержки. Электронный блок 30 управления зажигает предварительно определенный цилиндр в момент Aig зажигания. Затем, CPU переходит к этапу 795, чтобы временно завершать процедуру.
[0073] При определении, что детонация будет возникать, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, CPU задерживает момент зажигания, чтобы управлять детонацией. Когда детонация продолжается, CPU определяет "Нет" на этапе 710 и "Да" на этапе 740. Таким образом, момент зажигания задерживается на величину dA приращения задержки посредством обработки на этапах 750 и 760.
[0074] После завершения обработки в процедуре на фиг. 7 CPU немедленно переходит к процедуре завершения противодетонационного управления, показанной в блок-схеме последовательности операций на фиг. 9. В частности, CPU переходит к этапу 900 с этапа 795 на фиг. 7. Затем, CPU переходит к этапу 910, чтобы определять, "возникает ли детонация в предварительно определенном цилиндре". Когда детонация возникает, CPU определяет "Да" на этапе 910 и непосредственно переходит к этапу 995, чтобы временно завершать процедуру. Таким образом, впрыск топлива с частичным подъемом продолжается, с задержанным моментом впрыска, если момент впрыска был задержан.
[0075] Когда детонация не возникает в предварительно определенном цилиндре в момент, когда CPU выполняет обработку на этапе 910, CPU определяет "Нет" на этапе 910 и переходит к этапу 920, чтобы определять, больше ли 0 интервал Akcs задержки детонации. В частности, CPU определяет, задерживается ли момент зажигания в текущий момент времени. Когда интервал Akcs задержки детонации не больше 0, CPU определяет "Нет" на этапе 920 и непосредственно переходит к этапу 940.
[0076] Когда интервал Akcs задержки детонации больше 0, CPU определяет "Да" на этапе 920 и переходит к этапу 930, чтобы уменьшать интервал Akcs задержки детонации на предварительно определенное положительное значение dB, меньшее, чем значение dA. Затем, CPU переходит к этапу 940.
[0077] На этапе 940 CPU определяет, меньше ли 0 интервал Akcs противодетонационной задержки. Когда интервал Akcs противодетонационной задержки меньше 0, CPU переходит к этапу 950, чтобы устанавливать интервал Akcs противодетонационной задержки в 0, и затем переходит к этапу 960. Когда интервал Akcs противодетонационной задержки не меньше 0, CPU непосредственно переходит к этапу 960 с этапа 940.
[0078] На этапе 960 CPU устанавливает "момент зажигания, полученный задержанием основного момента Abase зажигания на интервал Akcs противодетонационной задержки", в качестве окончательного момента Aig зажигания. Электронный блок 30 управления выполняет зажигание для предварительно определенного цилиндра в момент Aig зажигания, установленный таким образом. В результате, момент зажигания сдвигается на более ранний срок по направлению к основному моменту Abase зажигания на значение dB каждый раз, когда CPU определяет, что момент зажигания задерживается, чтобы управлять детонацией, даже когда детонация не возникает.
[0079] Затем, CPU переходит к этапу 970, чтобы определять, равен ли 0 интервал Akcs противодетонационной задержки. Другими словами, CPU определяет, задерживается ли окончательный момент Aig зажигания предварительно определенного цилиндра в текущий момент времени от базового момента Abase зажигания, чтобы управлять детонацией. Когда интервал Akcs противодетонационной задержки не равен 0, CPU определяет "Нет" на этапе 970 и непосредственно переходит к этапу 995, чтобы временно завершать процедуру. В результате, обработка на этапе 980, описанная позже, не выполняется, в связи с чем, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана продолжает выполняться, пока момент зажигания задерживается, чтобы управлять детонацией.
[0080] Когда интервал Akcs противодетонационной задержки равен 0 в момент времени, в который CPU выполняет обработку на этапе 970, CPU определяет "Да" на этапе 970 и переходит к этапу 980, чтобы завершать впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 995, чтобы временно завершать процедуру.
[0081] Как описано выше, первое устройство является контроллером двигателя, включающим в себя контроллер (электронный блок 30 управления), который впрыскивает топливо из клапана 20 впрыска топлива, изменяя величину подъема корпуса 22 клапана. Контроллер выполняет первый впрыск топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) перед моментом зажигания посредством неиллюстрированной процедуры. Контроллер определяет, действителен ли запрос на управление детонацией (этап 720 на фиг. 7). При определении, что запрос действителен, контроллер впрыскивает топливо (таким образом, выполняет впрыск топлива с частичным подъемом) в "предварительно определенный момент времени, близкий к моменту зажигания (верхней мертвой точке такта сжатия)" после первого зажигания топлива (этап 730 на фиг. 7). Этот впрыск топлива с частичным подъемом выполняется с величиной подъема, регулируемым в диапазоне вплоть до "величины частичного подъема, меньшей, чем максимальная величина подъема".
[0082] Таким образом, первое устройство может управлять детонацией без задержки момента зажигания. Первое устройство задерживает момент зажигания, когда детонация не может управляться посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана (этапы 740-760 на фиг. 7). Интервал задержки при этом может быть меньше интервала задержки в случае, когда детонация управляется только посредством задержки момента зажигания. Кроме того, топливо, впрыснутое посредством впрыска топлива с частичным подъемом, может способствовать формированию крутящего момента. В результате, детонация может управляться с меньшим ухудшением топливной экономичности вследствие задержанного момента зажигания.
[0083] (Второй вариант осуществления)
Контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "вторым устройством") согласно второму варианту осуществления изобретения отличается от первого устройства в следующем моменте. В частности, при определении того, что детонация возникла в состоянии, когда управление для управления детонацией (впрыск топлива с частичным подъемом и задержка момента зажигания) выполняется, CPU сначала выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, при определении, что детонация все еще возникает в этом состоянии, CPU выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана вместо впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана.
[0084] Более конкретно, CPU электронного блока 30 управления второго устройства выполняет обработку противодетонационной процедуры, показанной в блок-схеме последовательности операций на фиг. 10, для любого цилиндра, каждый раз, когда угол поворота коленчатого вала для цилиндра соответствует верхней мертвой точке такта впуска.
[0085] Таким образом, когда угол поворота коленчатого вала для определенного цилиндра (далее в данном документе называемого "предварительно определенным цилиндром" для удобства) совпадает с верхней мертвой точкой такта впуска предварительно определенного цилиндра, CPU начинает обработку на этапе 1000 на фиг. 10. Затем, CPU переходит к этапу 1005, чтобы определять, "выполняется ли впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана или впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана для предварительно определенного цилиндра" в настоящий момент времени.
[0086] CPU определяет "Нет" на этапе 1005, когда ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана не выполняется. Затем, CPU переходит к этапу 1010, чтобы определять, возникает ли детонация.
Когда детонация не возникает в предварительно определенном цилиндре, CPU определяет "Нет" на этапе 1010 и непосредственно переходит к этапу 1095, чтобы временно завершать процедуру.
[0087] Когда CPU определяет, что детонация возникает на этапе 1010, CPU переходит к этапу 1015 и выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU непосредственно переходит к этапу 1095, чтобы временно завершать процедуру. В результате, первый впрыск FLinj топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) выполняется для предварительно определенного цилиндра посредством неиллюстрированной процедуры. Затем, впрыск PLinj топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана дополнительно выполняется множество раз (которое равно трем разам в этом варианте осуществления, но может быть единственным) в моменты времени, близкие к моменту зажигания. Как правило, детонация имеет более высокую вероятность возникновения на стороне впускного клапана. Таким образом, как правило, детонация вероятно должна управляться посредством впрыска PLinj топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана.
[0088] Затем, CPU возобновляет обработку процедуры на фиг. 10 с этапа 1000. На этот раз впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, и, таким образом, CPU определяет "Да" на этапе 1005 и переходит к этапу 1020, чтобы определять, выполняется ли впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Здесь, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, и, таким образом, CPU определяет "Да" на этапе 1020 и переходит к этапу 1025, чтобы определять, возникает ли детонация.
[0089] На этапе 1025 CPU определяет "Нет", когда детонация не возникает, и непосредственно переходит к этапу 1095, чтобы временно завершать процедуру. Когда детонация управляется таким образом посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана завершается (см. этап 1110 на фиг. 11, описанный позже).
[0090] Когда детонация возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, детонация вероятно должна возникать в области на стороне выпускного клапана. В этом случае CPU определяет "Да" на этапе 1025 и переходит к этапу 1030, чтобы завершать впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 1035 и выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана и затем переходит к этапу 1095, чтобы временно завершать процедуру.
[0091] Затем, CPU возобновляет обработку процедуры на фиг. 10 с этапа 1000. На этот раз впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, и, таким образом, CPU определяет "Да" на этапе 1005, определяет "Нет" на этапе 1020 и переходит к этапу 1040, чтобы определять, возникает ли детонация. На этапе 1040 CPU определяет "Нет", когда детонация не возникает, и непосредственно переходит к этапу 1095, чтобы временно завершать процедуру. Когда детонация управляется таким образом посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана завершается (см. этап 1110 на фиг. 11, описанный позже).
[0092] Когда детонация возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, CPU определяет "Да" на этапе 1040 и переходит к этапам 750 и 760, чтобы выполнять обработку задержки момента зажигания. Обработка на этапах 750 и 760 уже была описана и, таким образом, не будет описываться здесь.
[0093] Как описано выше, при определении того, что детонация возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, CPU задерживает момент зажигания, чтобы управлять детонацией. Обработка на этапах 750 и 760 задерживается, пока детонация продолжается, и момент зажигания задерживается каждый раз.
[0094] Когда обработка процедуры на фиг. 10 завершается, CPU немедленно выполняет обработку завершения противодетонационного управления, показанную в блок-схеме последовательности операций на фиг. 11. Этапы на фиг. 11, на которых обработка, которая является такой же, что и уже описанный этап, выполняется, обозначаются теми же номерами, что и эквиваленты, и, таким образом, перекрывающее описание будет опущено при необходимости.
[0095] Процедура на фиг. 11 отличается от процедуры на фиг. 9 только в том, что этап 980 на фиг. 9 заменен этапом 1110. Таким образом, когда любой один из впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется при условии, что детонация не возникает, и момент зажигания не задерживается, чтобы управлять детонацией (когда интервал Akcs противодетонационной задержки равен 0), CPU прекращает выполняющийся впрыск топлива с частичным подъемом.
[0096] Как описано выше, второе устройство выполняет первый впрыск топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) перед моментом зажигания. Кроме того, при определении того, что противодетонационный запрос действителен (детонация начинает обнаруживаться в состоянии, когда детонация не обнаружена), второе устройство выполняет впрыск топлива с первым частичным подъемом (впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана) с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема. Таким образом, струя топлива формируется на стороне впускного клапана в камере CC сгорания (этапы 1005-1015 на фиг. 10). Когда детонация все еще обнаруживается, даже если впрыск топлива с первым частичным подъемом выполняется, CPU выполняет впрыск топлива со вторым частичным подъемом (впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана) с величиной частичного подъема, заданной равной второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема. Таким образом, струя топлива формируется на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания (этапы 1020-1035 на фиг. 10).
[0097] Как описано выше, когда детонация обнаруживается, сначала, детонация на стороне впускного клапана, где детонация имеет более высокую вероятность возникновения, управляется посредством впрыска топлива с первым частичным подъемом. Затем, когда детонация все еще обнаруживается, после того как выполняется впрыск топлива с первым частичным подъемом, детонация вероятно должна возникать на стороне выпускного клапана. Таким образом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом выполняется, чтобы управлять детонацией, возникающей на стороне выпускного клапана. Учитывая все обстоятельства, выборочно используя впрыск топлива с первым частичным подъемом и впрыск топлива со вторым частичным подъемом, детонация может эффективно управляться, без идентификации того, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере сгорания.
[0098] (Третий вариант осуществления)
Контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "третьим устройством") согласно третьему варианту осуществления идентифицирует, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере сгорания, на основе сигналов от датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана при определении того, что детонация возникает, на основе сигнала от датчика 47 детонации.
[0099] При определении того, что детонация возникает на стороне впускного клапана, третье устройство выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. При определении того, что детонация возникает на стороне выпускного клапана, третье устройство выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана. При определении того, что детонация все еще возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана или впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, третье устройство задерживает момент зажигания. За исключением этого третье устройство является таким же, что и первое устройство и второе устройство.
[0100] Более конкретно, CPU электронного блока 30 управления третьего устройства выполняет обработку противодетонационной процедуры, показанной в блок-схеме последовательности операций на фиг. 12, для любого цилиндра, каждый раз, когда угол поворота коленчатого вала для цилиндра соответствует верхней мертвой точке такта впуска.
[0101] Таким образом, когда угол поворота коленчатого вала для определенного цилиндра (далее в данном документе называемого "предварительно определенным цилиндром" для удобства) совпадает с верхней мертвой точкой такта впуска предварительно определенного цилиндра, CPU начинает обработку на этапе 1200 на фиг. 12. Затем, CPU переходит к этапу 1210, чтобы определять, возникает ли детонация в предварительно определенном цилиндре. Когда детонация не возникает в предварительно определенном цилиндре, CPU определяет "Нет" на этапе 1210 и непосредственно переходит к этапу 1295, чтобы временно завершать процедуру.
[0102] При определении того, что детонация возникает на этапе 1210, CPU переходит к этапу 1220 и определяет, "выполняется ли любой из впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана для предварительно определенного цилиндра" в настоящий момент времени.
[0103] Когда ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана не выполняется, CPU определяет "Нет" на этапе 1220 и переходит к этапу 1230, чтобы идентифицировать позицию возникновения детонации.
[0104] Способ идентификации позиции возникновения детонации описывается. Фиг. 13A показывает давление в цилиндре в случае, когда детонация не возникает, тогда как фиг. 13B и 13C показывают давление в цилиндре в случаях, когда детонация возникает. Как очевидно из чертежей, детонация возникает, когда давление в цилиндре падает, после того как давление в цилиндре достигает пика, и давление в цилиндре колеблется за счет детонации.
[0105] Когда детонация возникает на стороне впускного клапана, колебание давления в цилиндре обнаруживается раньше посредством датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана, чем датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана. В частности, когда детонация возникает на стороне впускного клапана, давление в цилиндре (давление CPIn в цилиндре на стороне впускного клапана), обнаруженное посредством датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана, соответствует форме волны, показанной на фиг. 13B, а давление в цилиндре (давление CPEx в цилиндре на стороне выпускного клапана), обнаруженное посредством датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана, соответствует форме волны, показанной на фиг. 13C. Таким образом, давление в цилиндре, обнаруженное посредством датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана, начинает колебаться раньше, на время td, чем давление в цилиндре, обнаруженное посредством датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана. Когда детонация возникает на стороне выпускного клапана, давление в цилиндре, обнаруженное посредством датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана, соответствует форме волны, показанной на фиг. 13B, а давление в цилиндре, обнаруженное посредством датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана, соответствует форме волны, показанной на фиг. 13C. Таким образом, давление в цилиндре, обнаруженное посредством датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана, начинает колебаться раньше, на время td, чем давление в цилиндре, обнаруженное посредством датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана. CPU идентифицирует, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана, на основе этого условия (что одно из давления CPIn в цилиндре на стороне впускного клапана и давления CPEx в цилиндре на стороне выпускного клапана начало колебаться раньше).
[0106] Затем, CPU переходит к этапу 1240 и определяет, возникает ли детонация в области на стороне впускного клапана в камере CC сгорания (области, близкой к впускному клапану 16, чем к выпускному клапану 17, и близкой к поверхности 13 головки поршня). При определении того, что детонация возникает в области на стороне впускного клапана в камере CC сгорания, CPU переходит к этапу 1250 и выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 1295 и временно завершает процедуру. В результате, единственный впрыск FLinj топлива (основной впрыск топлива) выполняется для предварительно определенного цилиндра посредством неиллюстрированной процедуры. Затем, впрыск PLinj топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана дополнительно выполняется множество раз (которое равно трем разам в этом варианте осуществления, но может быть единственным) в моменты времени, близкие к моменту зажигания (или к верхней мертвой точке такта впуска).
[0107] При определении того, что детонация возникает в области на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания (области, близкой к выпускному клапану 17, чем к впускному клапану 16, и близкой к поверхности 13 головки поршня), CPU определяет "Нет" на этапе 1240 и переходит к этапу 1260, чтобы выполнять впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 1295 и временно завершает процедуру. В результате, единственный впрыск FLinj топлива (основной впрыск топлива) выполняется для предварительно определенного цилиндра посредством неиллюстрированной процедуры. Затем, впрыск PLinj топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана дополнительно выполняется множество раз (которое равно трем разам в этом варианте осуществления, но может быть единственным) в моменты времени, близкие к верхней мертвой точке такта впуска. Когда детонация управляется посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана или впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана, выполняемый впрыск топлива с частичным подъемом прекращается (см. этап 1110 на фиг. 11).
[0108] Затем, CPU возобновляет обработку процедуры на фиг. 12 с этапа 1200. Когда определяется, что детонация продолжается, и любой из впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, CPU определяет "Да" на этапах 1210 и 1220 и переходит к этапам 750 и 760, чтобы выполнять обработку задержки момента зажигания. Обработка на этапах 750 и 760 уже была описана и, таким образом, не будет описана здесь.
[0109] Как описано выше, при определении того, что детонация все еще возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана или впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, CPU задерживает момент зажигания, чтобы управлять детонацией. Обработка на этапах 750 и 760 задерживается, пока детонация продолжается, и момент зажигания задерживается каждый раз.
[0110] Когда обработка процедуры на фиг. 12 завершается, CPU немедленно выполняет обработку завершения противодетонационного управления, показанную в блок-схеме последовательности операций на фиг. 11. Процедура на фиг. 11 уже была описана и, таким образом, не будет описываться.
[0111] Как описано выше, третье устройство выполняет первый впрыск топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) перед моментом зажигания. Третье устройство включает в себя блок идентификации детонации. Блок идентификации детонации определяет, возникает ли детонация, и идентифицирует, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания (этап 1230 на фиг. 12). Когда блок идентификации детонации идентифицирует, что детонация возникает на стороне впускного клапана в камере CC сгорания, CPU определяет, что противодетонационный запрос действителен, и выполняет "впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема". Таким образом, струя топлива формируется на стороне впускного клапана в камере CC сгорания (этапы 1240 и 1250 на фиг. 12). Когда блок идентификации детонации идентифицирует, что детонация возникает на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания, CPU определяет, что противодетонационный запрос действителен, и выполняет "впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема". Таким образом, струя топлива формируется на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания (этапы 1240 и 1260 на фиг. 12).
[0112] Согласно этому аспекту, детонация, возникающая на стороне впускного клапана, может непосредственно управляться впрыском топлива с первым частичным подъемом (впрыском топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана). Детонация, возникающая на стороне выпускного клапана, может непосредственно управляться впрыском топлива со вторым частичным подъемом (впрыском топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана).
[0113] Возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана, может также быть идентифицировано на основе сигналов от ионного зонда, расположенного на каждой из стороны впускного клапана и стороны выпускного клапана, например. Сигнал от ионного зонда повышается, когда пламя достигает ионного зонда. Таким образом, когда детонация обнаруживается, CPU может идентифицировать, что детонация возникает на впускной стороне, когда сигнал от ионного зонда, расположенного на выпускной стороне, растет раньше сигнала от ионного зонда на впускной стороне. Когда детонация обнаруживается, CPU может идентифицировать, что детонация возникает на выпускной стороне, когда сигнал от ионного зонда, расположенного на впускной стороне, растет раньше сигнала от ионного зонда на выпускной стороне.
[0114] Когда датчик 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчик 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана предусматриваются, датчик 47 детонации может быть исключен. На этапе 1210 на фиг. 12 CPU может определять, возникает ли детонация, на основе давления в цилиндре любого из датчика 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчика 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана.
[0115] (Четвертый вариант осуществления)
Первое-третье устройства определяют, что запрос на управление детонацией (противодетонационный запрос) действителен, при определении, что детонация возникает, на основе сигнала от датчика 47 детонации. В отличие от этого, контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "четвертым устройством") согласно четвертому варианту осуществления изобретения определяет, что противодетонационный запрос действителен, при определении, что рабочее состояние (рабочее состояние, определенное по нагрузке и скорости NE вращения двигателя для двигателя 10, например) находится в предварительно определенном диапазоне противодетонационной операции.
[0116] Более конкретно, CPU электронного блока 30 управления четвертого устройства выполняет обработку противодетонационной процедуры, показанной в блок-схеме последовательности операций на фиг. 14, для любого цилиндра, каждый раз, когда угол поворота коленчатого вала для цилиндра соответствует верхней мертвой точке такта впуска. Процедура на фиг. 14 отличается от процедуры на фиг. 7 только в том, что этап 720 на фиг. 7 заменен этапом 1410. В частности, CPU переходит к этапу 1410 с этапа 710, когда впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана не выполняется. На этапе 1410 CPU определяет, находится ли рабочее состояние двигателя, определенное по нагрузке двигателя (например, объему заполнения воздухом в цилиндре, величине Accp нажатия педали акселератора и позиции открытия дроссельной заслонки) и скорости NE вращения двигателя, в области противодетонационного действия. Область противодетонационного действия является областью (т.е. областью A) с нагрузкой KL двигателя больше порогового значения KLth нагрузки, как показано в карте на фиг. 14.
[0117] Когда текущее рабочее состояние находится вне области противодетонационного действия, CPU определяет "Нет" на этапе 1410 и непосредственно переходит к этапу 1495, чтобы временно завершать процедуру, без выполнения впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Когда текущее рабочее состояние находится в области противодетонационного действия, CPU определяет "Да" на этапе 1410 и переходит к этапу 730, чтобы выполнять впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 1495, чтобы временно завершать процедуру. Как правило, детонация имеет более высокую вероятность возникновения на стороне впускного клапана, как описано выше. Таким образом, как правило, детонация управляется посредством впрыска PLinj топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана.
[0118] Затем CPU возобновляет обработку процедуры на фиг. 14 с этапа 1400. Здесь, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, и, таким образом, CPU определяет "Да" на этапе 710 и переходит к этапу 740, чтобы определять, возникает ли детонация. Когда детонация не возникает, CPU определяет "Нет" на этапе 740 и переходит непосредственно к этапу 1495, чтобы временно завершать процедуру. Когда детонация управляется посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, как описано выше, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана завершается (см. этап 980 на фиг. 9, описанный позже).
[0119] Когда детонация возникает, даже если впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана выполняется, CPU определяет "Да" на этапе 740 и переходит к этапам 750 и 760, чтобы выполнять обработку задержки момента зажигания.
[0120] CPU выполняет "процедуру завершения противодетонационного управления на фиг. 9 без этапов 970 и 980", сразу после того как обработка процедуры на фиг. 14 завершается. Процедура на фиг. 9 уже была описана и, таким образом, не будет описываться здесь.
[0121] Как описано выше, четвертое устройство определяет, что противодетонационный запрос действителен при определении того, что рабочее состояние является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться (т.е. когда рабочее состояние двигателя находится в области противодетонационного действия)". Таким образом, CPU выполняет первый впрыск топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) перед моментом зажигания и затем выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Учитывая все обстоятельства, детонация может управляться посредством впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. В четвертом устройстве пороговое значение KLth нагрузки может быть изменено на более низкое (т.е. область A может быть укрупнена), когда температура (например, температура охлаждающей жидкости) в двигателе 10 растет.
[0122] (Пятый вариант осуществления)
Третье устройство, описанное выше, определяет, что запрос на управление детонацией действителен при определении того, что детонация возникает. Кроме того, третье устройство идентифицирует позицию возникновения детонации и выполняет "любой впрыск из впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана" в соответствии с идентифицированной позицией возникновения детонации. В отличие от этого, контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "пятым устройством") согласно пятому варианту осуществления изобретения определяет, что запрос на управление детонации действителен при определении того, что рабочее состояние двигателя 10 (рабочее состояние, определенное по нагрузке и скорости NE вращения двигателя для двигателя 10, например) находится в диапазоне, где детонация на стороне впускного клапана должна управляться, и выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Кроме того, пятое устройство определяет, что запрос на управление детонацией действителен, когда рабочее состояние двигателя 10 находится в диапазоне, где детонация на стороне выпускного клапана должна управляться, и выполняет впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана.
[0123] Более конкретно, CPU электронного блока 30 управления пятого устройства выполняет обработку противодетонационной процедуры, показанной в блок-схеме последовательности операций на фиг. 15, для любого цилиндра, каждый раз, когда угол поворота коленчатого вала для цилиндра соответствует верхней мертвой точке такта впуска.
[0124] Таким образом, когда угол поворота коленчатого вала для определенного цилиндра (далее в данном документе называемого "предварительно определенным цилиндром" для удобства) совпадает с верхней мертвой точкой такта впуска предварительно определенного цилиндра, CPU начинает обработку на этапе 1500 на фиг. 15. Затем, CPU переходит к этапу 1510 и определяет, "выполняется ли какой-либо из впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана или впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана для предварительно определенного цилиндра" в настоящий момент времени.
[0125] Когда ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана не выполняется, CPU определяет "Нет" на этапе 1510 и переходит к этапу 1520. На этапе 1520 CPU определяет, находится ли рабочее состояние двигателя в "рабочей области X, где детонация на стороне впускного клапана должна управляться". Как показано на фиг. 16, рабочая область X является областью с нагрузкой KL двигателя больше порогового значения KLth нагрузки, и скоростью NE вращения двигателя меньше порогового значения NEth скорости вращения (таким образом, является областью низкой скорости вращения - высокой нагрузки).
[0126] Когда текущее рабочее состояние находится в рабочей области X, CPU определяет "Да" на этапе 1520 и переходит к этапу 1250, чтобы выполнять впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 1595 и временно завершает процедуру.
[0127] Когда рабочее состояние находится вне рабочей области X в момент времени, когда CPU выполняет обработку на этапе 1520, CPU определяет "Нет" на этапе 1520 и переходит к этапу 1530, чтобы определять, находится ли рабочее состояние в "рабочей области Y, где детонация на стороне выпускного клапана должна управляться". Как показано на фиг. 16, рабочая область Y является областью с нагрузкой KL двигателя больше порогового значения KLth нагрузки, и скоростью NE вращения двигателя выше порогового значения NEth скорости вращения (таким образом, является областью высокой скорости вращения - высокой нагрузки). Рабочая область X и рабочая область Y могут переключаться в зависимости от двигателя.
[0128] Когда текущее рабочее состояние находится в рабочей области Y, CPU определяет "Да" на этапе 1530 и переходит к этапу 1260, чтобы выполнять впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана. Затем, CPU переходит к этапу 1595 и временно завершает процедуру.
[0129] Когда рабочее состояние находится вне рабочей области Y в момент времени, когда CPU выполняет обработку на этапе 1530, CPU определяет "Нет" на этапе 1530 и непосредственно переходит к этапу 1595, чтобы временно завершать процедуру. В этом случае, ни "впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана, ни впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана" не выполняется для предварительно определенного цилиндра.
[0130] Когда какой-либо впрыск из впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана выполняется, CPU определяет "Да" при переходе к этапу 1510. Затем, CPU переходит к этапу 1540 и определяет, возникает ли детонация в предварительно определенном цилиндре.
[0131] Когда детонация возникает в этот момент, CPU определяет "Да" на этапе 1540 и переходит к этапам 750 и 760, чтобы выполнять обработку задержки момента зажигания. Обработка на этапах 750 и 760 уже была описана и, таким образом, не будет описана здесь.
[0132] CPU выполняет "процедуру завершения противодетонационного управления на фиг. 11 без этапов 970 и 1110", сразу после того как обработка процедуры на фиг. 15 завершается. Процедура на фиг. 11 уже была описана и, таким образом, не будет описываться здесь.
[0133] Как описано выше, пятое устройство выполняет первый впрыск топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) перед моментом зажигания. Пятое устройство дополнительно выполняет следующие действия. В частности, (1) когда рабочее состояние двигателя 10 является первым предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация на стороне впускного клапана в камере CC сгорания должна управляться (т.е. когда рабочее состояние двигателя 10 находится в рабочей области X на фиг. 16), CPU определяет, что противодетонационный запрос действителен, и выполняет "впрыск топлива с первым частичным подъемом (впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана) с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема". Таким образом, струя топлива формируется на стороне впускного клапана в камере CC сгорания. (2) Когда рабочее состояние двигателя 10 является вторым предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания должна управляться (т.е. когда рабочее состояние двигателя 10 находится в рабочей области Y на фиг. 16), CPU определяет, что противодетонационный запрос действителен, и выполняет "впрыск топлива со вторым частичным подъемом (впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана) с величиной частичного подъема, заданной равной второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема". Таким образом, струя топлива формируется на стороне выпускного клапана в камере CC сгорания.
[0134] Таким образом, детонация на стороне впускного клапана может управляться посредством впрыска топлива с первым частичным подъемом, а детонация на стороне выпускного клапана может управляться посредством впрыска топлива со вторым частичным подъемом.
[0135] Как описано выше, контроллер двигателя согласно каждому варианту осуществления может эффективно управлять детонацией без значительной задержки момента зажигания, надлежащим образом используя впрыск топлива с частичным подъемом.
[0136] Изобретение не ограничивается вариантами осуществления, описанными выше, и различные модификации могут быть выполнены в рамках изобретения. Например, как иллюстрировано на фиг. 17, скорость распространения пламени уменьшается, когда соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси увеличивается (воздушно-топливная смесь становится беднее). Таким образом, детонация имеет более высокую вероятность возникновения с более значительным соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси. Таким образом, как показано на фиг. 18A и 18B, когда условие для выполнения впрыска топлива с частичным подъемом (впрыска топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыска топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана) удовлетворяется, устройства согласно вариантам осуществления могут увеличивать число раз, которое впрыск топлива с частичным подъемом выполняется, когда соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси увеличивается. Соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси может быть получено на основе заданного целевого соотношения воздух-топливо или может быть определено посредством датчика соотношения воздух-топливо, расположенного в канале для отработавшего газа.
[0137] Контроллер двигателя согласно каждому варианту осуществления изобретения может также быть применен к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя клапан для впрыска топлива для впускного отверстия, который впрыскивает топливо во впускное отверстие, в дополнение к клапану прямого впрыска, такому как клапан 20 впрыска топлива.
[0138] Кроме того, число раз, которое впрыск топлива с частичным подъемом (впрыск топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана и впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана) выполняется, может быть увеличено, когда уровень детонации (частота детонации и/или интенсивность детонации) растет. Кроме того, число раз, которое первый впрыск топлива (основной впрыск топлива, единственный впрыск топлива с полным подъемом) выполняется, особенно не ограничивается одним разом и может выполняться посредством впрыска топлива с частичным подъемом. В дополнение к впрыску топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана или впрыску топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана, другой впрыск топлива с частичным подъемом может быть выполнен в и после средней стадии такта расширения, чтобы помогать прогревать двигатель, например. То, возникает ли детонация, может быть определено на основе сигнала от датчика (например, датчика давления в цилиндре), отличного от датчика детонации.
[0139] В вышеприведенном описании двигатель 10 конфигурируется, чтобы формировать переворачивающий поток. Альтернативно, переворачивающий поток может не формироваться, или закрученный поток может формироваться вместо переворачивающего потока.
[0140] Кроме того, контроллер двигателя согласно каждому варианту осуществления задерживает момент зажигания, когда детонация не может управляться посредством впрыска топлива с частичным подъемом. Альтернативно, впрыск топлива с частичным подъемом и задержка момента зажигания могут выполняться один раз, когда противодетонационный запрос действителен, или момент зажигания может не задерживаться. Уровень детонации, при котором впрыск топлива с частичным подъемом прекращается, может быть установлен меньше уровня детонации, при котором впрыск топлива с частичным подъемом начинается.
[0141] Форма и число отверстий 21 для впрыска топлива клапана 20 впрыска топлива особенно не ограничивается, пока струя топлива может формироваться в желаемой позиции в камере CC сгорания посредством впрыска топлива с частичным подъемом. В частности, форма отверстия 21 для впрыска топлива, которая является формой плоской щели в описании выше, может быть цилиндрической формой или щелью с поперечным сечением в форме креста. Кроме того, множество отверстий 21 для впрыска могут быть предусмотрены для единственного клапана 20 впрыска топлива.
[0142] В приведенном выше описании, когда выполняется впрыск топлива с частичным подъемом, из количества впрыска топлива для впрыска топлива с полным подъемом (основного впрыска топлива), выполняемого непосредственно перед впрыском топлива с частичным подъемом, вычитается количество впрыска топлива для впрыска топлива с частичным подъемом. Альтернативно, впрыск топлива с частичным подъемом может дополнительно выполняться без уменьшения количества впрыска топлива для впрыска с полным подъемом. Кроме того, момент выполнения впрыска топлива с частичным подъемом для управления детонацией может быть сдвинут в сторону опережения и задержан от момента зажигания. В двигателе, в котором детонация более вероятно должна возникать на стороне выпускного клапана, чем на стороне впускного клапана, впрыск топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана может выполняться на этапе 730 на фиг. 7 или фиг. 14. Аналогично, например, в двигателе, в котором детонация более вероятно должна возникать на стороне выпускного клапана, чем на стороне впускного клапана, этапы 1015 и 1035 могут быть поменяны местами. В ответ на это, другие этапы на фиг. 10 (например, этапы 1020 и 1030) могут быть изменены при необходимости.