КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROLLER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Уровень техники
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к контроллеру для двигателя внутреннего сгорания.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] В предшествующем уровне техники, раскрыт контроллер для двигателя внутреннего сгорания, который выполняет работу в режиме сжигания обедненной смеси, например, в публикации заявки на патент (Япония) номер 9-317522 (JP 9-317522 А). В контроллере в предшествующем уровне техники, чтобы обеспечивать работу в режиме сжигания обедненной смеси при одновременном уменьшении выбросов выхлопных газов, определяется фактический угол поворота коленчатого вала во время достижения предварительно определенной сжигаемой массовой доли, и объем подаваемого топлива регулируется на основе результата сравнения определенного угла поворота коленчатого вала с целевым углом поворота коленчатого вала.
Сущность изобретения
[0003] Посредством использования только угла поворота коленчатого вала во время достижения предварительно определенной сжигаемой массовой доли в качестве параметра для управления объемом впрыскиваемого топлива, аналогично способу управления, описанному в JP 9-317522 А, соотношение воздух-топливо (состав смеси "воздух-топливо") не может быть надлежащим образом представлено посредством параметра. Как результат, имеется вероятность того, что затруднительно надлежащим образом управлять сгоранием в двигателе внутреннего сгорания.
[0004] Изобретение предоставляет контроллер для двигателя внутреннего сгорания, который может надлежащим образом управлять сгоранием с использованием угла поворота коленчатого вала, когда сжигаемая массовая доля достигает предварительно определенной сжигаемой массовой доли.
[0005] Согласно аспекту изобретения, предусмотрен контроллер для двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя детектор угла поворота коленчатого вала и электронный модуль управления (ECU). Детектор угла поворота коленчатого вала выполнен с возможностью определять угол поворота коленчатого вала. ECU выполнен с возможностью: (a) вычислять сжигаемую массовую долю; (b) получать угол поворота коленчатого вала, который определяется посредством детектора угла поворота коленчатого вала, когда сжигаемая массовая доля достигает предварительно определенной сжигаемой массовой доли, в качестве указанного угла поворота коленчатого вала; и (c) управлять по меньшей мере одним из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания на основе первой разности. Первая разность является разностью между первым параметром и вторым параметром. Первый параметр является периодом изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала или корреляционным значением периода изменения угла поворота коленчатого вала. Второй параметр является целевым значением периода изменения угла поворота коленчатого вала или целевым значением корреляционного значения.
[0006] Согласно этой конфигурации, период изменения угла поворота коленчатого вала, который указывается в качестве периода от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала с использованием времени зажигания в дополнение к указанному углу поворота коленчатого вала, когда получается предварительно определенная сжигаемая массовая доля, и его корреляционному значению, имеет высокую корреляцию с соотношением воздух-топливо. Соответственно, согласно аспекту, можно надлежащим образом управлять сгоранием посредством регулирования по меньшей мере одного из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания на основе первой разности между периодом изменения угла поворота коленчатого вала либо его корреляционным значением и целевым значением периода изменения угла поворота коленчатого вала и т.п. Когда регулируются одно или оба из объема впрыскиваемого топлива и объема всасываемого воздуха, можно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо.
[0007] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью управлять по меньшей мере одним из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания на основе первой разности, когда соотношение воздух-топливо топливовоздушной смеси в цилиндре управляется около предела сжигания обедненной смеси.
[0008] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо топливовоздушной смеси в цилиндре около предела сжигания обедненной смеси.
[0009] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение на основе частоты вращения двигателя.
[0010] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом задавать целевое значение периода изменения угла поворота коленчатого вала либо его корреляционного значения с учетом влияния частоты вращения двигателя.
[0011] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение на основе коэффициента нагрузки двигателя.
[0012] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом задавать целевое значение периода изменения угла поворота коленчатого вала либо его корреляционного значения с учетом влияния коэффициента нагрузки двигателя.
[0013] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение на основе степени разнесения целевого времени зажигания от оптимального времени зажигания. ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение меньшим по мере того, как степень задержки времени зажигания относительно оптимального времени зажигания становится большей. ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение большим по мере того, как степень опережения времени зажигания относительно оптимального времени зажигания становится большей.
[0014] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом задавать целевое значение периода изменения угла поворота коленчатого вала либо его корреляционного значения с учетом варьирования оптимального времени зажигания вследствие изменения соотношения воздух-топливо на основе регулирования посредством средства регулирования.
[0015] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью: (d) вычислять позицию центра тяжести при сгорании на основе сжигаемой массовой доли; и (e) управлять временем зажигания таким образом, что вторая разность между позицией центра тяжести при сгорании и целевой позицией центра тяжести при сгорании равна нулю.
[0016] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом корректировать степень разнесения времени зажигания от целевого времени зажигания вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе регулирования посредством средства регулирования с использованием позиции центра тяжести при сгорании, на которую практически не оказывает влияние варьирование соотношения воздух-топливо.
[0017] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью: (f) получать угол поворота коленчатого вала для обеспечения максимального давления в цилиндрах, при котором давление в цилиндрах является максимумом в периоде сгорания; и (g) управлять временем зажигания таким образом, что третья разность между углом поворота коленчатого вала для обеспечения максимального давления в цилиндрах и целевым углом поворота коленчатого вала для обеспечения максимального давления в цилиндрах равна нулю.
[0018] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом корректировать степень разнесения времени зажигания от целевого времени зажигания вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе регулирования объема впрыскиваемого топлива и т.п. посредством средства регулирования с использованием угла поворота коленчатого вала для обеспечения максимального давления в цилиндрах, на который практически не оказывает влияние варьирование соотношения воздух-топливо.
[0019] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью управлять по меньшей мере одним из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания на основе первой разности, когда вторая разность равна или меньше предварительно определенного значения посредством управления временем зажигания. ECU может быть выполнен с возможностью управлять по меньшей мере одним из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания на основе первой разности, когда третья разность равна или меньше предварительно определенного значения посредством управления временем зажигания.
[0020] Согласно этой конфигурации, посредством инструктирования средству регулирования регулировать объем впрыскиваемого топлива и т.п. в состоянии, в котором время зажигания сходится на надлежащем значении через регулирование посредством средства регулирования времени зажигания, можно дополнительно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо через регулирование объема впрыскиваемого топлива и т.п. посредством средства регулирования.
[0021] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью управлять скоростью отклика управления временем зажигания таким образом, чтобы она была выше скорости отклика по меньшей мере одного из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания.
[0022] Согласно этой конфигурации, можно обеспечивать большее число вариантов регулировать объем впрыскиваемого топлива и т.п. посредством использования средства регулирования в состоянии, в котором время зажигания сходится на надлежащем значении через регулирование посредством средства регулирования времени зажигания.
[0023] В упомянутом аспекте, предварительно определенная сжигаемая массовая доля может составлять 10%.
[0024] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом задавать указанный угол поворота коленчатого вала для указания периода изменения угла поворота коленчатого вала с учетом шумового сопротивления и снижения числа этапов.
[0025] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью: (h) получать период основного сгорания на основе сжигаемой массовой доли; и (i) изменять целевое значение в зависимости от продолжительности периода основного сгорания.
[0026] Согласно этой конфигурации, посредством изменения целевого значения в зависимости от продолжительности периода основного сгорания, можно надлежащим образом задавать предел сжигания обедненной смеси с учетом варьирования периода основного сгорания (скорости основного сгорания) вследствие износа вследствие старения и т.п.
[0027] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение меньшим по мере того, как период основного сгорания становится длительнее.
[0028] Согласно этой конфигурации, посредством изменения целевого значения на меньшее значение по мере того, как период основного сгорания становится длительнее, можно надлежащим образом задавать предел сжигания обедненной смеси с учетом варьирования периода основного сгорания (скорости основного сгорания) из-за износа вследствие старения и т.п.
[0029] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение большим по мере того, как время зажигания все более задерживается, когда период основного сгорания меньше предварительно определенного значения.
[0030] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом задавать предел сжигания обедненной смеси с учетом такой тенденции, что предел воспламеняемости повышается с задержкой времени зажигания в случае, когда период основного сгорания является небольшим (т.е. скорость основного сгорания является высокой).
[0031] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью задавать целевое значение большим в диапазоне, не превышающем значение при пределе воспламеняемости топливовоздушной смеси в цилиндре на основе периода основного сгорания, когда период основного сгорания меньше предварительно определенного значения.
[0032] Согласно этой конфигурации, можно надлежащим образом задавать целевое значение в диапазоне, не большем предела воспламеняемости в случае, когда период основного сгорания является небольшим (т.е. скорость основного сгорания является высокой).
[0033] В упомянутом аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью изменять целевое значение в зависимости от продолжительности периода основного сгорания, когда вторая разность равна или меньше предварительно определенного значения посредством управления временем зажигания. ECU может быть выполнен с возможностью изменять целевое значение в зависимости от продолжительности периода основного сгорания, когда третья разность равна или меньше предварительно определенного значения посредством управления временем зажигания.
[0034] Согласно этой конфигурации, посредством изменения целевого значения в зависимости от продолжительности периода основного сгорания, когда вторая разность или третья разность равна или меньше предварительно определенного значения, через регулирование посредством средства регулирования времени зажигания, можно дополнительно надлежащим образом задавать целевое значение в зависимости от продолжительности периода основного сгорания без влияния посредством смещения времени зажигания от целевого времени зажигания вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе регулирования посредством средства регулирования.
[0035] В аспекте, ECU может быть выполнен с возможностью изменять целевое значение в зависимости от продолжительности периода основного сгорания, когда первая разность равна или меньше предварительно определенного значения.
[0036] Согласно этой конфигурации, посредством изменения целевого значения в зависимости от продолжительности периода основного сгорания, когда первая разность равна или меньше предварительно определенного значения, через регулирование посредством средства регулирования, можно исключать влияние, которое предоставляется периоду основного сгорания в силу недостаточного регулирования посредством средства регулирования, и точно понимать продолжительность периода основного сгорания вследствие износа вследствие старения и т.п. на основе полученного значения периода основного сгорания. Соответственно, можно более надлежащим образом задавать целевое значение на основе продолжительности периода основного сгорания.
Краткое описание чертежей
[0037] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы и на которых:
Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию системы двигателя внутреннего сгорания в варианте 1 осуществления изобретения;
Фиг. 2 является схемой, иллюстрирующей форму сигнала времени зажигания и сжигаемой массовой доли;
Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между каждым из количества выделяемого NOx, пробега на единицу потребления топлива, флуктуации крутящего момента и SA-CA10 и соотношения воздух-топливо (A/F);
Фиг. 4 является блок-схемой, иллюстрирующей структуру управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 согласно варианту 1 осуществления изобретения;
Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру, которая выполняется в варианте 1 осуществления изобретения;
Фиг. 6 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между MBT и позицией центра тяжести при сгорании (CA50, который является точкой 50%-го сгорания) при MBT-управлении относительно соотношения воздух-топливо около предела обеднения;
Фиг. 7 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между соотношением воздух-топливо и временем зажигания при пределе обеднения;
Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей структуру управления с обратной связью с использованием SA-CA10 и управления с обратной связью с использованием CA50 согласно варианту 2 осуществления изобретения;
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру, которая выполняется в варианте 2 осуществления изобретения;
Фиг. 10 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между каждым из пробега на единицу потребления топлива, флуктуации крутящего момента и SA-CA10 и соотношения воздух-топливо (A/F), которая используется для того, чтобы пояснять варьирование предела обеднения вследствие влияния износа вследствие старения и т.п.;
Фиг. 11 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между флуктуацией крутящего момента и CA10-90;
Фиг. 12 является блок-схемой, иллюстрирующей структуру множества видов управления с обратной связью согласно варианту 3 осуществления изобретения;
Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру, которая выполняется в варианте 3 осуществления изобретения;
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей основную процедуру, которая выполняется в варианте 3 осуществления изобретения;
Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей вложенную процедуру, которая выполняется в варианте 3 осуществления изобретения;
Фиг. 16 является схемой, иллюстрирующей задание целевого SA-CA10 с учетом предела воспламеняемости в дополнение к пределу флуктуации крутящего момента с использованием CA50 около MBT; и
Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей основную процедуру, которая выполняется в варианте 4 осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
[0038] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию системы двигателя 10 внутреннего сгорания в варианте 1 осуществления изобретения. Система, проиллюстрированная на фиг. 1, включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Поршень 12 располагается в цилиндре двигателя 10 внутреннего сгорания. Камера 14 сгорания формируется на верхней стороне поршня 12 в цилиндре. Камера 14 сгорания сообщается с каналом 16 для всасываемого воздуха и каналом 18 для выхлопных газов.
[0039] Впускной порт канала 16 для всасываемого воздуха содержит впускной клапан 20, открывающий и закрывающий впускной порт, и выпускной порт канала 18 для выхлопных газов содержит выпускной клапан 22, открывающий и закрывающий выпускной порт. Канал 16 для всасываемого воздуха содержит дроссельный клапан 24 с электронным управлением.
[0040] Каждый цилиндр двигателя 10 внутреннего сгорания содержит клапан 26 топлива впрыска, непосредственно впрыскивающий топливо в камеру 14 сгорания (цилиндр), и свечу 28 зажигания, зажигающую топливовоздушную смесь. Каждый цилиндр содержит датчик 30 давления в цилиндрах, определяющий давление в цилиндрах.
[0041] Система согласно этому варианту осуществления включает в себя электронный модуль 40 управления (ECU). Входная часть ECU 40 соединяется с различными датчиками для получения рабочего режима двигателя 10 внутреннего сгорания, такими как датчик 42 угла поворота коленчатого вала для получения частоты вращения двигателя и расходомер 44 воздуха для измерения объема всасываемого воздуха в дополнение к датчику 30 давления в цилиндрах. Выходная часть ECU 40 соединяется с различными актуаторами для управления работой двигателя 10 внутреннего сгорания, такими как дроссельный клапан 24, клапан 26 впрыска топлива и свеча 28 зажигания. ECU 40 выполняет предварительно определенное управление двигателем, к примеру, управление впрыском топлива и управление зажиганием посредством приведения в действие различных актуаторов на основе выводов датчиков и предварительно определенной программы. ECU 40 имеет функцию аналого-цифрового преобразования выходного сигнала датчика 30 давления в цилиндрах в синхронизации с углом поворота коленчатого вала и получения результирующего выходного сигнала. Соответственно, можно определять давление в цилиндрах в произвольное время угла поворота коленчатого вала в допустимом диапазоне разрешения аналого-цифрового преобразования. ECU 40 имеет функцию вычисления значения внутреннего объема цилиндра, которое определяется в зависимости от позиции угла поворота коленчатого вала, в зависимости от угла поворота коленчатого вала.
[0042] Фиг. 2 является схемой, иллюстрирующей форму сигнала времени зажигания и сжигаемой массовой доли. В системе согласно этому варианту осуществления, включающей в себя датчик 30 давления в цилиндрах и датчик 42 угла поворота коленчатого вала, можно получать данные давления в цилиндрах (форму сигнала давления в цилиндрах) на основе угла поворота коленчатого вала (CA) в каждом цикле двигателя 10 внутреннего сгорания. Затем можно вычислять сжигаемую массовую долю (в дальнейшем в этом документе, называемую "MFB"), имеющую идентичную форму сигнала, как проиллюстрировано на фиг. 2, с использованием формы сигнала давления в цилиндрах, которая подвергнута коррекции абсолютного давления с использованием известного способа. Более конкретно, значение Q теплоты сгорания в цилиндрах под углом θ поворота коленчатого вала может вычисляться посредством выражения (1) с использованием данных давления в цилиндрах. MFB под углом θ поворота коленчатого вала может вычисляться посредством выражения (2) с использованием данных вычисленного значения Q теплоты сгорания в цилиндрах. Соответственно, угол поворота коленчатого вала, когда MFB равна предварительно определенному соотношению (%) (в дальнейшем в этом документе, называемому "CAa"), может получаться с использованием выражения (2):
0
0
0
sta
fin
В выражении (1), P обозначает давление в цилиндрах, V обозначает внутренний объем цилиндра, и k обозначает удельную теплоемкость газа в цилиндре. Pи V обозначают давление в цилиндрах и внутренний объем цилиндра, соответственно, в начальной точке θ вычисления (под указанным углом θ поворота коленчатого вала в ходе сжатия (после того, как закрывается впускной клапан 20), определенной с допустимым запасом относительно предполагаемой начальной точки сгорания). В выражении (2), θ обозначает начальную точку (CA0) сгорания, а θ обозначает конечную точку (CA100) сгорания.
[0043] Здесь, ниже описывается репрезентативный угол CAα поворота коленчатого вала со ссылкой на фиг. 2. Сгорание в цилиндре начинается с задержкой зажигания после того, как топливовоздушная смесь зажигается во время зажигания. Эта начальная точка сгорания, т.е. точка, указывающая то, что MFB начинается, упоминается в качестве CA0. Период (CA0-CA10) изменения угла поворота коленчатого вала с CA0 на угол CA10 поворота коленчатого вала, при котором MFB составляет 10%, соответствует периоду первоначального сгорания, а период (CA10-CA90) изменения угла поворота коленчатого вала с CA10 на угол CA90 поворота коленчатого вала, при котором MFB составляет 90%, соответствует периоду основного сгорания. Угол CA50 поворота коленчатого вала, при котором MFB составляет 50%, соответствует позиции центра тяжести при сгорании.
[0044] Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между каждым из количества выделяемого NOx, пробега на единицу потребления топлива, флуктуации крутящего момента и SA-CA10 и соотношения воздух-топливо (A/F). В качестве технологии увеличения пробега на единицу потребления топлива двигателя внутреннего сгорания, может эффективно использоваться работа в режиме сгорания обедненной смеси, которая выполняется при соотношении воздух-топливо ниже теоретического соотношения воздух-топливо. Чем беднее становится соотношение воздух-топливо, тем лучше становится пробег на единицу потребления топлива, и тем меньше становится количество выделяемого NOx. Тем не менее, когда соотношение воздух-топливо является чрезмерно низким, сгорание ухудшается, и в силу этого ухудшается пробег на единицу потребления топлива. С другой стороны, флуктуация крутящего момента медленно увеличивается по мере того, как соотношение воздух-топливо становится бедным, и быстро увеличивается по мере того, как соотношение воздух-топливо становится бедным с превышением определенного значения. Здесь, флуктуация крутящего момента означает варьирование значения из динамических значений крутящего момента. Более конкретно, флуктуация крутящего момента может получаться в качестве амплитуды, среднеквадратического отклонения или среднего значения абсолютного значения из динамических значений крутящего момента, подвергнутых процессу фильтрации, после выполнения процесса фильтрации конкретной полосы частот для динамических значений крутящего момента. В дальнейшем в этом документе, соотношение воздух-топливо при пределе сжигания обедненной смеси для топливовоздушной смеси, более конкретно, соотношение воздух-топливо, когда значение флуктуации крутящего момента достигает порогового значения в качестве предела с точки зрения общей характеристики управляемости двигателя 10 внутреннего сгорания, упоминается в качестве "предела обеднения".
[0045] Чтобы реализовывать больший пробег на единицу потребления топлива и низкий выброс NOx, можно сказать, что согласно фиг. 3 предпочтительно, если состояние двигателя 10 внутреннего сгорания отслеживается, а соотношение воздух-топливо управляется с возможностью быть максимально возможно бедным в диапазоне, в котором общая характеристика управляемости не ухудшается, т.е. соотношение воздух-топливо управляется около предела обеднения. В дальнейшем в этом документе, это регулирование соотношения воздух-топливо упоминается в качестве "управления пределом обеднения".
[0046] При управлении пределом обеднения согласно предшествующему уровню техники, флуктуация крутящего момента в ходе работы определяется посредством статистической обработки крутящих моментов (или соответствующих крутящему моменту значений), и соотношение воздух-топливо управляется около предела обеднения на основе определенной флуктуации крутящего момента. Тем не менее, в технологии согласно предшествующему уровню техники, быстрое управление пределом обеднения не может реализовываться (имеется период, в который такое регулирование соотношения воздух-топливо не может выполняться). Это обусловлено тем, что флуктуация крутящего момента представляет собой параметр на основе статистического процесса и в силу этого не может вычисляться до тех пор, пока не возникнет предварительно определенное число сгораний (например, 100). Поскольку флуктуация крутящего момента является значением на основе флуктуации крутящего момента двигателя в нормальном режиме работы, затруднительно отличать флуктуацию крутящего момента от варьирования в неустановившемся режиме в крутящем моменте вследствие различных факторов (таких как операция нажатия педали акселератора транспортного средства и задержка реагирования для воздуха или EGR-газа). Чтобы увеличивать число вариантов управления, необходимо давать возможность варьирования в неустановившемся режиме, и в силу этого точность вычисления флуктуации крутящего момента снижается. В технологии согласно предшествующему уровню техники, ухудшение в вибрационном шуме двигателя внутреннего сгорания не может предотвращаться. Это обусловлено тем, что флуктуация крутящего момента трактуется как статистическая, и в силу этого невозможно справляться с ухудшением сгорания, которое внезапно возникает. Например, когда 99 сгораний из 100 сгораний являются нормальными, и только одно сгорание является анормальным, такое внезапное ухудшение сгорания не появляется в вычисленном значении флуктуации крутящего момента, но такое ухудшение сгорания может возникать около предела обеднения. Затруднительно выполнять управление пределом обеднения согласно предшествующему уровню техники в режиме, отличном от режима, в котором все цилиндры равномерно управляются. Это обусловлено тем, что обрабатывается крутящий момент, сформированный из всего двигателя, а не из каждого цилиндра. Если флуктуация крутящего момента вычисляется с использованием крутящего момента сгорания каждого цилиндра, вышеописанная проблема становится заметной. Иными словами, если все цилиндры равномерно управляются, и предварительно определенное число сгораний, требуемое для вычисления флуктуации крутящего момента посредством статистического процесса, равно 100, число сгораний, требуемое для выполнения статистического процесса для каждого цилиндра, равно 100 x число цилиндров. Соответственно, когда флуктуация крутящего момента вычисляется для каждого цилиндра, период времени, требуемый для вычисления флуктуации крутящего момента, увеличивается в несколько раз в зависимости от числа цилиндров, по сравнению со случаем, в котором флуктуация крутящего момента вычисляется равномерно для всех цилиндров.
[0047] Как описано выше, в технологии с использованием флуктуации крутящего момента на основе статистического процесса, поскольку требуется длительное время, и технология не заслуживает доверия при работе в неустановившемся режиме, ее практичность является низкой. Следовательно, в этом варианте осуществления, в качестве способа управления пределом обеднения, не зависящего от статистического процесса для разрешения такой проблемы, управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива на основе периода (SA-CA10) изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания (SA) до CA10, который является точкой 10%-го сгорания, выполняется для каждого цилиндра. Более конкретно, управление с обратной связью заключается в том, чтобы регулировать объем впрыскиваемого топлива на основе разности между предварительно определенным целевым SA-CA10 около предела обеднения и фактическим SA-CA10 (более конкретно, так чтобы задавать разность равной нулю). Здесь, фактический SA-CA10 является значением, вычисляемым как период изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до CA10, который получается посредством получения данных давления в цилиндрах из датчика 30 давления в цилиндрах (CPS) и датчика 42 угла поворота коленчатого вала и анализа данных в цилиндрах.
[0048] Ниже описывается такое преимущество, что SA-CA10 используется в качестве параметра для управления пределом обеднения согласно этому варианту осуществления. SA-CA10 представляет собой параметр, представляющий задержку зажигания. Как проиллюстрировано на фиг. 3, SA-CA10 имеет высокую корреляцию с соотношением воздух-топливо и сохраняет хорошей линейность относительно соотношения воздух-топливо около предела обеднения. Соответственно, нетрудно управлять с обратной связью соотношением воздух-топливо около предела обеднения с использованием SA-CA10.
[0049] Можно сказать, что SA-CA10 имеет более высокую репрезентативность предела обеднения, чем соотношение воздух-топливо, по следующим причинам. Иными словами, посредством эксперимента автором изобретения и т.п. подтверждено то, что соотношение воздух-топливо в качестве предела обеднения варьируется в зависимости от рабочих условий (например, температуры охлаждающей жидкости двигателя), но SA-CA10 не варьируется больше соотношения воздух-топливо в зависимости от рабочих условий. Другими словами, поскольку соотношение воздух-топливо в качестве предела обеднения существенно зависит от коэффициента зажигания топливовоздушной смеси, на SA-CA10, представляющий задержку зажигания, оказывают меньшее влияние рабочие условия и т.п., чем соотношение воздух-топливо. Когда частота вращения двигателя варьируется, время в расчете на единичный угол поворота коленчатого вала варьируется, и в силу этого предпочтительно, чтобы целевой SA-CA10, который является целевым значением SA-CA10, задавался в зависимости от частоты вращения двигателя. Более предпочтительно, поскольку SA-CA10 также варьируется в зависимости от коэффициента нагрузки двигателя, целевой SA-CA10 только должен задаваться в зависимости от коэффициента нагрузки двигателя вместо или в дополнение к частоте вращения двигателя.
[0050] Ниже описывается причина того, что CA10 более предпочтительно используется в качестве точки сгорания (указанного угла поворота коленчатого вала, когда MFB составляет предварительно определенную сжигаемую массовую долю), используемой для того, чтобы указывать период изменения угла поворота коленчатого вала в качестве индекса управления пределом обеднения согласно этому варианту осуществления относительно времени зажигания, чем другие точки сгорания. Указанный угол поворота коленчатого вала не ограничен CA10, и может использоваться другая произвольная точка сгорания. Когда используется другая произвольная точка сгорания, результирующий период изменения угла поворота коленчатого вала по существу имеет такое преимущество, что корреляция с соотношением воздух-топливо является высокой, и репрезентативность предела обеднения является высокой. Тем не менее, когда используется точка сгорания в основном периоде сгорания (CA10-CA90) после CA10, на результирующий период изменения угла поворота коленчатого вала оказывают значительное влияние параметры (такие как EGR-скорость, температура всасываемого воздуха и переворачиваемое отношение), которые имеют влияние на сгорание, когда пламя диффундирует. Иными словами, результирующий период изменения угла поворота коленчатого вала не просто взаимосвязан с соотношением воздух-топливо, но и ослабляется при возмущениях. Чтобы исключать влияние возмущений, конфигурация для коррекции периода изменения угла поворота коленчатого вала в зависимости от параметра приводит к увеличению подходящего числа этапов процесса. Наоборот, когда используется точка сгорания в периоде (CA0-CA10) первоначального сгорания, на результирующий период изменения угла поворота коленчатого вала не оказывает положительное влияние параметр, и он отражает влияние фактора, положительно влияющего на зажигание. Как результат, повышается управляемость. С другой стороны, начальная точка (CA0) сгорания или конечная точка (CA100) сгорания с большой вероятностью вызывает ошибку вследствие влияния шума, перекрывающегося с выходным сигналом из датчика 30 давления в цилиндрах, полученным посредством ECU 40. Влияние шума становится меньшим по мере того, как точка сгорания отдаляется от начальной точки (CA0) сгорания или конечной точки (CA100) сгорания. Соответственно, с точки зрения шумового сопротивления и снижения подходящего числа этапов процесса (подходящего потенциала отклика), CA10 может быть наиболее эффективно использован в качестве указанного угла поворота коленчатого вала, аналогично этому варианту осуществления.
[0051] Фиг. 4 является блок-схемой, иллюстрирующей структуру управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 согласно варианту 1 осуществления изобретения. Управление с обратной связью с использованием SA-CA10, которое соответствует управлению пределом обеднения согласно этому варианту осуществления, заключается в том, чтобы регулировать объем впрыскиваемого топлива на основе разности между целевым SA-CA10 около предела обеднения и фактическим SA-CA10 (более конкретно, так чтобы задавать разность равной нулю).
[0052] При этом управлении с обратной связью, как проиллюстрировано на фиг. 4, задается целевой SA-CA10 в зависимости от рабочего режима двигателя (в частности, частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя). Здесь, фактический SA-CA10 является значением, вычисляемым как период изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до CA10, который получается посредством получения данных давления в цилиндрах из датчика 30 давления в цилиндрах (CPS) и датчика 42 угла поворота коленчатого вала и анализа данных в цилиндрах. Фактический SA-CA10 вычисляется для каждого цикла для каждого цилиндра.
[0053] При управлении с обратной связью таким образом, чтобы регулировать объем впрыскиваемого топлива, с тем чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю, PI-управление используется в качестве примера. При PI-управлении, значение коррекции впрыскиваемого топлива, соответствующее разности между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 и абсолютной величине ее интегрированного значения, вычисляется с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления). Значение коррекции впрыскиваемого топлива, вычисленное для каждого цилиндра, отражается в объеме впрыскиваемого топлива соответствующего цилиндра. Соответственно, объем впрыскиваемого топлива, поданный в каждый цилиндр двигателя 10 внутреннего сгорания (ENG), регулируется (корректируется) посредством управления с обратной связью.
[0054] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управляющую процедуру, которая выполняется посредством ECU 40, с тем чтобы реализовывать управление пределом обеднения с использованием SA-CA10 в варианте 1 осуществления изобретения. Эта процедура многократно выполняется каждый цикл в предварительно определенное время после того, как сгорание завершается в каждом цилиндре.
[0055] В процедуре, проиллюстрированной на фиг. 5, ECU 40 сначала определяет то, выполняется или нет работа в режиме сжигания обедненной смеси (этап 100). Двигатель 10 внутреннего сгорания выполняет работу в режиме сжигания обедненной смеси при соотношении воздух-топливо ниже теоретического соотношения воздух-топливо в предварительно определенной рабочей области. Здесь, определяется то, соответствует или нет текущая рабочая область рабочей области, в которой выполняется работа в режиме сжигания обедненной смеси.
[0056] Когда на этапе 100 определено то, что выполняется работа в режиме сжигания обедненной смеси, частота вращения двигателя и коэффициент нагрузки двигателя получаются с использованием датчика 42 угла поворота коленчатого вала и расходомера 44 воздуха (этап 102). Коэффициент нагрузки двигателя может вычисляться на основе частоты вращения двигателя и объема всасываемого воздуха.
[0057] Затем ECU 40 вычисляет целевой SA-CA10 (этап 104). ECU 40 сохраняет карту (не проиллюстрирована), на которой целевой SA-CA10 определяется заранее в корреляции с частотой вращения двигателя и коэффициентом нагрузки двигателя на основе результатов эксперимента и т.п. На этапе S104, целевой SA-CA10 получается на основе частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя, полученного на этапе 102 в отношении карты.
[0058] Затем ECU 40 получает данные давления в цилиндрах, измеряемые во время сгорания, с использованием датчика 30 давления в цилиндрах и датчика 42 угла поворота коленчатого вала (этап S106). Затем ECU 40 получает время зажигания (этап 108). ECU 40 сохраняет карту (не проиллюстрирована), на которой целевое (запрашиваемое) время зажигания (по существу, оптимальное время зажигания (в дальнейшем в этом документе, называемое "MBT")) определяется в корреляции с коэффициентом нагрузки двигателя и частотой вращения двигателя, и получает время зажигания в отношении карты на этапе S108.
[0059] Затем ECU 40 вычисляет фактический SA-CA10 (этап 110). Фактический SA-CA10 вычисляется как период изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания, полученного на этапе 108, до CA10, полученного в качестве результата анализа данных давления в цилиндрах, полученных на этапе 106. Поскольку фактический SA-CA10, полученный с использованием этого способа, включает в себя предварительно определенную нерегулярность (флуктуацию сгорания, которая по существу возникает), может использоваться необработанное значение, но значение коррекции впрыскиваемого топлива, которое описывается ниже, не стабилизируется в этом случае. Соответственно, значение, полученное после флуктуации сгорания, удаляется посредством выполнения предварительно определенного процесса восстановления для фактического SA-CA10, используется для управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива. Например, способ использования скользящего среднего на основе временных рядов предварительно определенного числа вычисленных значений фактического SA-CA10, ближайших друг к другу и включающих в себя текущее вычисленное значение, может использоваться в качестве процесса восстановления. Вместо процесса восстановления эквивалентная амплитуда нерегулярности в вычисленное значение фактического SA-CA10 на основе предполагаемой флуктуации сгорания могут задаваться в качестве мертвой зоны управления. Иными словами, когда разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10, которая описывается ниже, равна или меньше эквивалентной амплитуды нерегулярности, объем впрыскиваемого топлива не может корректироваться.
[0060] Затем ECU 40 вычисляет разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10, которые вычисляются на этапах 104 и 110 (этап 112). Затем ECU 40 вычисляет значение коррекции впрыскиваемого топлива на основе вычисленной разности между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 и ее интегрированного значения с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления) (этап 114). ECU 40 корректирует объем впрыскиваемого топлива, который должен использоваться в следующем цикле, на основе вычисленного значения коррекции впрыскиваемого топлива (этап 116). В частности, например, когда фактический SA-CA10 превышает целевой SA-CA10, соотношение воздух-топливо является ориентированным в бедную сторону по сравнению с целевым значением из взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 3, и в силу этого объем впрыскиваемого топлива увеличивается с базового значения объема впрыскиваемого топлива, с тем чтобы корректировать соотношение воздух-топливо в богатую сторону.
[0061] Согласно вышеуказанной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 5, управление с обратной связью выполняется с тем, чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю. Как описано выше, SA-CA10 имеет линейность относительно соотношения воздух-топливо даже около предела обеднения. В отличие от способа согласно этому варианту осуществления, когда объем впрыскиваемого топлива регулируется таким образом, что указанный угол поворота коленчатого вала равен целевому значению с использованием только указанного угла поворота коленчатого вала во время достижения предварительно определенной сжигаемой массовой доли, возникает следующая проблема. Иными словами, когда время зажигания варьируется, указанный угол поворота коленчатого вала во время получения предварительно определенной сжигаемой массовой доли варьируется соответствующим образом. Наоборот, даже когда время зажигания варьируется, период изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала практически не варьируется. Соответственно, посредством использования периода изменения угла поворота коленчатого вала (SA-CA10 в этом варианте осуществления) в качестве индекса для регулирования объема впрыскиваемого топлива, можно исключать влияние времени зажигания и надлежащим образом понимать корреляцию относительно соотношения воздух-топливо, по сравнению со случаем, в котором используется только указанный угол поворота коленчатого вала. При работе, требующей точного управления сгоранием, к примеру, при работе в режиме сжигания обедненной смеси или работе в EGR-режиме, в котором вводится большое количество EGR-газа, возникает проблема в том, что затруднительно точно управлять соотношением воздух-топливо около предела обеднения посредством текущего регулирования соотношения воздух-топливо с использованием датчика соотношения воздух-топливо. Следовательно, посредством регулирования объема впрыскиваемого топлива на основе разности между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 с использованием способа согласно этому варианту осуществления, можно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо около предела обеднения при работе в режиме сжигания обедненной смеси.
[0062] Поскольку способ согласно этому варианту осуществления не использует статистический процесс, аналогично вышеуказанному способу согласно предшествующему уровню техники, можно выполнять быстрое управление с обратной связью с использованием способа согласно этому варианту осуществления. Соответственно, можно применять способ согласно этому варианту осуществления к работе в неустановившемся режиме. Как результат, согласно способу согласно этому варианту осуществления, можно реализовывать управление пределом обеднения в широком диапазоне рабочих условий и в силу этого демонстрировать рабочие характеристики пробега на единицу потребления топлива и рабочие характеристики выбросов выхлопных газов. Также можно осуществлять управление для каждого цилиндра.
[0063] В способе согласно этому варианту осуществления, целевой SA-CA10 задается на основе частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя. Соответственно, можно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 с учетом влияния варьирований частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя.
[0064] В варианте 1 осуществления, объем впрыскиваемого топлива регулируется с использованием управления с обратной связью с тем, чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю при управлении пределом обеднения с использованием SA-CA10. Тем не менее, в изобретении, регулирование на основе первой разности между периодом изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала во время получения предварительно определенной сжигаемой массовой доли и целевым периодом изменения угла поворота коленчатого вала в качестве целевого значения периода изменения угла поворота коленчатого вала может выполняться для объема всасываемого воздуха или энергии зажигания вместо объема впрыскиваемого топлива. Два или более из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания могут подвергаться регулированию. В частности, когда фактический SA-CA10 превышает целевой SA-CA10, объем всасываемого воздуха снижается, чтобы корректировать соотношение воздух-топливо в богатую сторону при регулировании объема всасываемого воздуха, или энергия зажигания увеличивается, чтобы сокращать задержку зажигания при регулировании энергии зажигания. Здесь, например, регулирование объема всасываемого воздуха предпочтительно выполняется с использованием известного регулируемого впускного клапана, допускающего управление объемом воздуха, вводимого в цилиндр в каждом цикле с высокой скоростью отклика. Регулирование энергии зажигания может выполняться, например, посредством предоставления нескольких катушек зажигания для свечи 28 зажигания и изменения числа катушек зажигания, используемых для разряда, при необходимости. Когда объем впрыскиваемого топлива или объем всасываемого воздуха подвергается регулированию, соотношение воздух-топливо непосредственно управляется посредством этого управления.
[0065] В варианте 1 осуществления, CA10 соответствует "указанному углу поворота коленчатого вала", фактический SA-CA10 соответствует "первому параметру", целевой SA-CA10 соответствует "второму параметру", а разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 соответствует "первой разности".
[0066] Ниже описывается вариант 2 осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 6-9. Система согласно этому варианту осуществления может реализовываться посредством использования аппаратной конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 1, и инструктирования ECU 40 выполнять процедуру, проиллюстрированную на фиг. 9, которая описывается ниже, вместо процедуры, проиллюстрированной на фиг. 5.
[0067] Фиг. 6 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между MBT и позицией центра тяжести при сгорании (CA50, который является точкой 50%-го сгорания) при MBT-управлении относительно соотношения воздух-топливо около предела обеднения. Фиг. 7 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между соотношением воздух-топливо и временем зажигания при пределе обеднения.
[0068] Как проиллюстрировано на фиг. 6, время зажигания в качестве MBT варьируется в зависимости от соотношения воздух-топливо. Это обусловлено тем, что скорость сгорания меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо. Более конкретно, когда соотношение воздух-топливо является бедным, сгорание задерживается. Как результат, поскольку необходимо быстрее выполнять зажигание, MBT варьируется ко времени на стороне опережения. В частности, в области бедного соотношения воздух-топливо около предела обеднения, оптимальное время зажигания меняется в зависимости от незначительного варьирования соотношения воздух-топливо. С другой стороны, CA50 во время достижения MBT является практически постоянным в области соотношения воздух-топливо около предела обеднения, как проиллюстрировано на фиг. 6.
[0069] Когда объем впрыскиваемого топлива регулируется таким образом, чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю через управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 в варианте 1 осуществления, соотношение воздух-топливо варьируется (то же является истинным, когда объем всасываемого воздуха регулируется). Более конкретно, когда выполняется управление с обратной связью, соотношение воздух-топливо меняется в зависимости от определенной амплитуды относительно соотношения воздух-топливо, соответствующего определенному целевому SA-CA10, как проиллюстрировано на фиг. 6. Как результат, MBT также меняется в зависимости от предварительно определенной амплитуды. С другой стороны, соотношение воздух-топливо при пределе обеднения варьируется вследствие влияния времени зажигания, как проиллюстрировано на фиг. 7. Соответственно, когда MBT меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо вследствие управления объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, но время зажигания фиксируется равным MBT до варьирования, время зажигания отступает от фактического MBT, соответствующего текущему соотношению воздух-топливо. Например, когда MBT варьируется в сторону опережения, но время зажигания фиксируется равным MBT до варьирования, текущее время зажигания задерживается относительно фактического MBT, и соотношение воздух-топливо при пределе обеднения выше соотношения воздух-топливо, когда время зажигания управляется как фактическое MBT из взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 7. Как результат, когда соотношение воздух-топливо является ориентированным к значению на бедной стороне через управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, может возникать пропуск зажигания.
[0070] Соответственно, когда выполняется управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 (то же является истинным, когда выполняется управление с обратной связью объемом всасываемого воздуха), предпочтительно, чтобы управление распределением зажигания для исключения влияния варьирования MBT вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе управления с обратной связью выполнялось для каждого цилиндра. Соответственно, в этом варианте осуществления, управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 и управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50 для исключения влияния варьирования MBT выполняются совместно.
[0071] Как описано выше со ссылкой на фиг. 6, CA50 во время получения MBT практически не варьируется относительно соотношения воздух-топливо около предела обеднения. Соответственно, посредством задания CA50 во время получения MBT в качестве целевого CA50 и коррекции времени зажигания таким образом, чтобы задавать разность между CA50 (в дальнейшем в этом документе, называемым "фактическим CA50"), который может получаться в качестве результата анализа данных давления в цилиндрах, и целевым SA-CA10 равной нулю, можно регулировать время зажигания до MBT без влияния посредством варьирования соотношения воздух-топливо. Таким образом, использование CA50 является подходящим для управления временем зажигания в этом случае. Управление временем зажигания с использованием CA50 не ограничено управлением для получения MBT. Иными словами, управление временем зажигания с использованием CA50 также может использоваться посредством задания целевого CA50 в зависимости от эффективности зажигания, которая описывается ниже, даже когда время зажигания, отличное от MBT, к примеру, задержанное сгорание, задается в качестве целевого времени зажигания.
[0072] В этом варианте осуществления, вместо свободного выполнения управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 выполняется в состоянии, в котором разность между целевым CA50 и фактическим CA50 становится равной или меньше предварительно определенного значения через управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50.
[0073] В этом варианте осуществления, управление имеет такую конфигурацию, в которой скорость отклика управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50 выше скорости отклика управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10.
[0074] Как проиллюстрировано на фиг. 7, соотношение воздух-топливо при пределе обеднения варьируется в зависимости от того, задается время зажигания равным MBT либо времени опережения или задержки MBT. Тем не менее, когда целевой SA-CA10 равномерно задается независимо от того, является целевое время зажигания MBT или временем зажигания, разнесенным от MBT, может возникать следующая проблема. Иными словами, например, когда целевое время зажигания учитывается в качестве времени задержки MBT в состоянии, в котором целевой SA-CA10 задается согласно допущению относительно соотношения воздух-топливо при пределе обеднения, соответствующем MBT, проиллюстрированному на фиг. 7, соотношение воздух-топливо при пределе обеднения выше соотношения воздух-топливо во время MBT-управления вследствие задержки целевого времени зажигания. Как результат, в состоянии, в котором целевой SA-CA10 задается, когда соотношение воздух-топливо является ориентированным в бедную сторону, соотношение воздух-топливо ниже соотношения воздух-топливо при пределе обеднения, и может возникать пропуск зажигания.
[0075] Следовательно, в этом варианте осуществления, целевой SA-CA10 задается на основе степени разнесения целевого времени зажигания от MBT. В ниже описания, целевая эффективность зажигания используется в качестве индекса, указывающего максимальное значение, когда время зажигания является MBT, и указывающего степень разнесения целевого времени зажигания от MBT. Другими словами, целевой SA-CA10 задается на основе целевой эффективности зажигания.
[0076] Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей структуру управления с обратной связью с использованием SA-CA10 и управления с обратной связью с использованием CA50 согласно варианту 2 осуществления изобретения. На фиг. 8, конфигурация для управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 является идентичной конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 4 в варианте 1 осуществления. Управление с обратной связью с использованием CA50 заключается в том, чтобы регулировать время зажигания на основе разности между целевым CA50 и фактическим CA50 (более конкретно, так чтобы задавать разность равной нулю).
[0077] Чтобы корректировать время зажигания таким образом, чтобы задавать разность между целевым CA50 и фактическим CA50 равной нулю, например, PI-управление используется для управления с обратной связью с использованием CA50. При PI-управлении, значение коррекции времени зажигания, соответствующее разности между целевым CA50 и фактическим CA50 и абсолютной величине ее интегрированного значения, вычисляется с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления). Значение коррекции времени зажигания, вычисленное для каждого цилиндра, отражается во времени зажигания соответствующего цилиндра. Соответственно, время зажигания для каждого цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания (ENG) регулируется (корректируется) посредством управления с обратной связью. При вычислении фактического CA50 предварительно определенный процесс восстановления выполняется по идентичной причине, как описано выше фактического SA-CA10.
[0078] В этом варианте осуществления, учитывается следующее соображение для PI-усиления и процесса восстановления, используемого для управления с обратной связью таким образом, что скорость отклика управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50 выше скорости отклика управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Иными словами, PI-усиление, используемое при управлении с обратной связью с использованием CA50, задается таким образом, что оно превышает PI-усиление, используемое при управлении с обратной связью с использованием SA-CA10. Например, когда вышеуказанный способ с использованием скользящего среднего используется для процесса восстановления, число фрагментов данных давления в цилиндрах, используемых для скользящего среднего при управлении с обратной связью с использованием CA50, меньше числа фрагментов данных давления в цилиндрах, используемых для скользящего среднего при управлении с обратной связью с использованием SA-CA10.
[0079] Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управляющую процедуру, которая выполняется посредством ECU 40, с тем, чтобы реализовывать управление с обратной связью с использованием SA-CA10 и управление с обратной связью с использованием CA50 в варианте 2 осуществления изобретения. На фиг. 9, этапы, идентичные этапам, проиллюстрированным на фиг. 5 в варианте 1 осуществления, обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, и их описание не повторяется или приводится кратко.
[0080] В процедуре, проиллюстрированной на фиг. 9, ECU 40 получает целевую эффективность зажигания (этап 200) после получения частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя на этапе 102. ECU 40 сохраняет карту (не проиллюстрирована), на которой целевая эффективность зажигания определяется в зависимости от рабочих условий двигателя 10 внутреннего сгорания, и получает целевую эффективность зажигания в отношении карты на этапе 200.
[0081] Затем ECU 40 вычисляет целевой CA50 (этап 202). Целевой CA50 задается на основе целевой эффективности зажигания, полученной на этапе 200, а также частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя, полученных на этапе 102. Более конкретно, когда целевая эффективность зажигания равна 1, т.е. когда MBT задается в качестве целевого времени зажигания, CA50 во время получения MBT используется в качестве целевого CA50. Когда целевое время зажигания составляет предварительно определенное значение, меньшее 1, т.е. когда целевое время зажигания составляет предварительно определенное время на стороне опережения или стороне задержки MBT, CA50 во время получения предварительно определенного времени используется в качестве целевого CA50.
[0082] Затем после получения данных давления в цилиндрах на этапе 106, ECU 40 вычисляет фактический CA50 с использованием результата анализа полученных данных давления в цилиндрах (этап 204). При вычислении фактического CA50 предварительно определенный процесс восстановления выполняется по идентичной причине, как описано выше фактического SA-CA10 в варианте 1 осуществления. Соображение, описанное со ссылкой на фиг. 8, учитывается для процесса восстановления. ECU 40 вычисляет разность между целевым CA50 и фактическим CA50, вычисленными на этапах 202 и 204 (этап 206).
[0083] Затем ECU 40 вычисляет значение коррекции времени зажигания, соответствующее разности, вычисленной на этапе 206, и абсолютной величине ее интегрированного значения с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления) (этап 208). Как описано выше, PI-усиление, используемое при управлении с обратной связью с использованием CA50, задается таким образом, что оно превышает PI-усиление, используемое при управлении с обратной связью с использованием SA-CA10. ECU 40 корректирует время зажигания, используемое в следующем цикле, на основе вычисленного значения коррекции времени зажигания (этап 210). В частности, CA50 и время зажигания имеют практически соответствие "один-к-одному", и когда фактический CA50 превышает целевой CA50 (т.е. когда фактический CA50 задерживается относительно целевого CA50), время зажигания перемещается в сторону опережения, с тем чтобы продвигать сгорание к фазе опережения.
[0084] Затем ECU 40 определяет то, равна или меньше либо нет разность (абсолютное значение) между целевым CA50 и фактическим CA50 предварительно определенного значения (этап 212). Как результат, когда определяется то, что разность превышает предварительно определенное значение, т.е. когда определяется то, что фактический CA50 недостаточно сходится около целевого CA50 посредством управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50, ECU 40 возвращает процедуру на этап 102 и выполняет процесс после этапа 102 снова в следующем цикле. Иными словами, в цикле, в котором результат определения этапа 212 является отрицательным, управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, который указывается посредством процессов этапов 214 и 216, не выполняется.
[0085] С другой стороны, когда результат определения этапа 212 является положительным, т.е. когда определяется то, что фактический CA50 достаточно сходится около целевого CA50 посредством управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50, ECU 40 переключает процедуру на этап 214, с тем чтобы выполнять управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, и вычисляет целевой SA-CA10. В процедуре, в отличие от процедуры, проиллюстрированной на фиг. 5, целевой SA-CA10 задается в качестве значения на основе целевой эффективности зажигания, полученной на этапе 200, а также частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя. Более конкретно, опорное значение целевого SA-CA10 задается равным значению, когда предполагается MBT, заданное на основе частоты вращения двигателя и коэффициента нагрузки двигателя. Конечный целевой SA-CA10 задается в зависимости от целевой эффективности зажигания (т.е. в зависимости от степени разнесения целевого времени зажигания от MBT). Более конкретно, конечный целевой SA-CA10 задается меньше опорного значения по мере того, как степень задержки времени зажигания от MBT становится большей, и задается больше опорного значения по мере того, как степень опережения времени зажигания от MBT становится большей. Затем ECU 40 выполняет процесс этапа 216. Этап 216 обобщенно включает в себя этапы 108-116 в процедуре, проиллюстрированной на фиг. 5.
[0086] Согласно вышеуказанной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 9, выполняется управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 и управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Согласно управлению с обратной связью временем зажигания, когда MBT меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо посредством управления с использованием SA-CA10, время зажигания может надлежащим образом управляться как фактическое MBT, с использованием CA50, значение которого, когда получается MBT, практически не варьируется в зависимости от соотношения воздух-топливо около предела обеднения (т.е. без учета взаимосвязи между MBT и соотношением воздух-топливо для управления временем зажигания). Другими словами, смещение MBT вследствие варьирования соотношения воздух-топливо посредством управления с использованием SA-CA10 может корректироваться с использованием CA50, на который не оказывает простое влияние варьирование соотношения воздух-топливо на основе управления с использованием SA-CA10. Таким образом, поскольку управление с обратной связью как объемом впрыскиваемого топлива (соотношения воздух-топливо), так и временем зажигания может выполняться совместно, можно всегда реализовывать оптимальное сгорание. Целевой CA50 задается в зависимости от целевой эффективности зажигания. Соответственно, даже когда время зажигания, отличное от MBT, используется в качестве целевого времени зажигания при предварительно определенной эффективности зажигания, смещение времени зажигания от целевого времени зажигания вследствие смещения MBT вследствие вышеуказанного фактора может корректироваться аналогично.
[0087] Согласно процедуре, управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 выполняется только тогда, когда разность между целевым CA50 и фактическим CA50 равна или меньше предварительно определенного значения, через управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Как описано выше, MBT меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо вследствие управления с использованием SA-CA10 (см. фиг. 6), и на соотношение воздух-топливо при пределе обеднения оказывает влияние время зажигания (см. фиг. 7). Тем не менее, когда управление с обратной связью с использованием SA-CA10 и управление с обратной связью с использованием CA50 независимо выполняются свободно, имеется вероятность того, что виды управления с обратной связью создают помехи друг для друга, и затруднительно выполнять стабильное управление с обратной связью (например, имеется вероятность того, что время, когда соотношение воздух-топливо управляется как соотношение воздух-топливо, ниже предела обеднения). Чтобы достигать взаимодействия двух видов управления с обратной связью, предпочтительно, чтобы время зажигания стабильно управлялось около целевого времени зажигания, такого как MBT перед управлением с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Что касается регулирования времени зажигания, задержка по существу не возникает относительно сгорания, но что касается регулирования объема впрыскиваемого топлива (в частности, в случае впрыска во впускные порты), разность времен присутствует до тех пор, пока топливо не будет использоваться для сгорания после впрыска. Соответственно, для управляемости предпочтительно, если управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива выполняется на основе состояния, в котором управление с обратной связью временем зажигания достаточно сходится. Как описано выше, можно дополнительно стабильно выполнять два вида управления с обратной связью посредством последовательного выполнения двух видов управления с обратной связью, которые реализуются посредством процедуры, и можно дополнительно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо около предела обеднения с помощью управления с обратной связью, по сравнению со случаем, в котором выполняется только управление с обратной связью с использованием SA-CA10.
[0088] Согласно процедуре, скорость отклика управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50 выше скорости отклика управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Когда скорость отклика управления с обратной связью временем зажигания не является оптимальной, затруднительно стабильно устанавливать определение этапа 212, и в силу этого необходимо непрерывно выполнять управление с обратной связью с использованием SA-CA10. Наоборот, согласно вышеуказанной процедуре, поскольку управление с обратной связью временем зажигания легко сходится быстро, нетрудно стабильно устанавливать определение этапа 212. Соответственно, поскольку контур для выполнения двух видов управления с обратной связью легко непрерывно устанавливается, можно обеспечивать множество вариантов выполнения управления с обратной связью с использованием SA-CA10 в состоянии, в котором время зажигания сходится на надлежащем значении.
[0089] Согласно вышеуказанной процедуре, целевой SA-CA10 задается в зависимости от целевой эффективности зажигания, т.е. в зависимости от степени разнесения целевого времени зажигания от MBT. Как описано выше, на соотношение воздух-топливо при пределе обеднения оказывает влияние время зажигания (см. фиг. 7). Соответственно, посредством задания целевого SA-CA10 в зависимости от целевой эффективности зажигания, можно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 с учетом варьирования MBT вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе управления с обратной связью с использованием SA-CA10. Как результат, можно задавать предел обеднения в зависимости от целевого времени зажигания (MBT либо времени опережения или задержки относительно MBT) и демонстрировать потенциал двигателя 10 внутреннего сгорания в максимально возможной степени.
Pmax
Pmax
Pmax
Pmax
Pmax
[0090] В варианте 2 осуществления, выполняется управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Тем не менее, средство регулирования времени зажигания в изобретении может регулировать время зажигания с использованием угла поворота коленчатого вала для обеспечения максимального давления в цилиндрах вместо регулирования времени зажигания с использованием позиции (CA50) центра тяжести при сгорании. Иными словами, угол θ поворота коленчатого вала, при котором давление в цилиндрах является максимумом в периоде сгорания, имеет такую характеристику, что он практически не варьируется относительно соотношения воздух-топливо около предела обеднения, аналогично характеристике CA50, описанного со ссылкой на фиг. 6. Соответственно, управление с обратной связью временем зажигания может выполняться, с тем чтобы задавать разность между целевым θ и фактическим θ равной нулю использованием θ, имеющего такую характеристику, например, с помощью идентичного способа, как описано в варианте 2 осуществления. θ может получаться с использованием данных давления в цилиндрах, полученных с использованием датчика 30 давления в цилиндрах и датчика 42 угла поворота коленчатого вала.
Pmax
Pmax
[0091] В варианте 2 осуществления, разность между целевым CA50 и фактическим CA50 соответствует "второй разности". Разность между целевым θ и фактическим θ соответствует "третьей разности".
[0092] Ниже описывается вариант 3 осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 10-15. Система согласно этому варианту осуществления может реализовываться посредством использования аппаратной конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 1, и инструктирования ECU 40 выполнять процедуру, проиллюстрированную на фиг. 13-15.
[0093] Фиг. 10 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между каждым из пробега на единицу потребления топлива, флуктуации крутящего момента и SA-CA10 и соотношения воздух-топливо (A/F), которая используется для того, чтобы пояснять варьирование предела обеднения вследствие влияния износа вследствие старения и т.п. Фиг. 11 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между флуктуацией крутящего момента и CA10-90.
[0094] Скорость основного сгорания (продолжительность периода (CA10-90) основного сгорания) может варьироваться вследствие износа вследствие старения двигателя 10 внутреннего сгорания. Варьирование основной скорости сгорания приводит к варьированию предела обеднения. Здесь, пример износа вследствие старения является случаем, в котором скорость основного сгорания уменьшается по сравнению с начальным состоянием двигателя вследствие варьирования переворачиваемого потока на основе отложений на поверхности стенки цилиндра. Как проиллюстрировано на фиг. 10, когда скорость основного сгорания уменьшается, флуктуация крутящего момента при идентичном соотношении воздух-топливо увеличивается, и в силу этого предел обеднения в качестве соотношения воздух-топливо, когда флуктуация крутящего момента достигает предела, варьируется до значения на богатой стороне. Соответственно, как проиллюстрировано на фиг. 10, пробег на единицу потребления топлива ухудшается со значения точки A до значения точки B, и количество выделяемого NOx также увеличивается, что не проиллюстрировано в данном документе.
[0095] Когда предполагается варьирование предела обеднения, и целевое значение управления пределом обеднения (целевой SA-CA10 в этом варианте осуществления) задается с допустимым запасом, пробег на единицу потребления топлива теряется за счет разности между значением точки A и значением точки B, и увеличение объема выделяемого NOx разрешается с первого раза. Во избежание этой проблемы, необходимо понимать состояние двигателя и изменять целевое значение. Тем не менее, имеется множество проблем с определением направления флуктуации крутящего момента с использованием вышеуказанного способа согласно предшествующему уровню техники. Следовательно, в этом варианте осуществления, флуктуация крутящего момента определяется в ходе работы с использованием следующего способа, и целевой SA-CA10 задается таким образом, чтобы принудительно максимально приближать соотношение воздух-топливо к пределу обеднения.
[0096] Как проиллюстрировано на фиг. 11, период основного сгорания (заданный посредством CA10-90 в данном документе) и флуктуация крутящего момента имеют корреляцию. В частности, чем больше становится CA10-90, тем больше становится флуктуация крутящего момента. Соответственно, можно понимать текущую степень флуктуации крутящего момента на основе CA10-90 (в дальнейшем в этом документе, называемого "фактическим CA10-90"), полученного с использованием результата вычисления MFB на основе данных давления в цилиндрах. Следовательно, в этом варианте осуществления, целевой SA-CA10 изменяется на основе разности (ΔCA10-90), которая получается посредством вычитания предварительно определенного целевого CA10-90 из фактического CA10-90. Хотя подробности поясняются ниже со ссылкой на фиг. 8, в случае, проиллюстрированном на фиг. 6, т.е. в случае, если фактический CA10-90 (флуктуация крутящего момента) увеличивается с износом вследствие старения, целевой SA-CA10 снижается, с тем чтобы относительно изменять соотношение воздух-топливо, который должен управляться около предела обеднения, на значение на богатой стороне.
th1
th1
th1
[0097] Чтобы определять флуктуацию крутящего момента из CA10-90 в ходе работы с использованием взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 11, точно и без конкретной коррекции, предпочтительно, чтобы время зажигания стабильно управлялось как целевое время. На фиг. 10, когда значение SA-CA10 варьируется, флуктуация крутящего момента также варьируется. Следовательно, в этом варианте осуществления, целевой SA-CA10 изменяется на основе ΔCA10-90 в состоянии, в котором разность между целевым CA50 и фактическим CA50 равна или меньше предварительно определенного значения CA, через управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50, и разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равна или меньше предварительно определенного значения CA через управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. В порядке, в котором выполняется управление с обратной связью с использованием CA50 и управление с обратной связью с использованием SA-CA10, вместо свободного выполнения управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, выполняется управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 после того, как разность между целевым CA50 и фактическим CA50 равна или меньше предварительно определенного значения CA, через управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50.
[0098] Фиг. 12 является блок-схемой, иллюстрирующей структуру множества видов управления с обратной связью согласно варианту 3 осуществления изобретения. Во-первых, при управлении с обратной связью с использованием SA-CA10, целевой SA-CA10 на основе рабочего режима двигателя (в частности, частота вращения двигателя, коэффициент нагрузки двигателя и целевая эффективность зажигания) задается так, как проиллюстрировано на фиг. 12. Фактический SA-CA10 вычисляется для каждого цикла для каждого цилиндра на основе результата анализа данных давления в цилиндрах.
[0099] При управлении с обратной связью, например, PI-управление используется для того, чтобы регулировать объем впрыскиваемого топлива таким образом, чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю. При PI-управлении, значение коррекции впрыскиваемого топлива, соответствующее разности между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 и абсолютной величине ее интегрированного значения, вычисляется с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления). Значение коррекции впрыскиваемого топлива, вычисленное для каждого цилиндра, отражается в объеме впрыскиваемого топлива соответствующего цилиндра. Соответственно, объем впрыскиваемого топлива, поданный в каждый цилиндр двигателя 10 внутреннего сгорания (ENG), регулируется (корректируется) посредством управления с обратной связью.
[0100] Поскольку фактический SA-CA10, полученный на основе результата анализа данных давления в цилиндрах, как описано выше, включает в себя предварительно определенную нерегулярность (флуктуацию сгорания, которая по существу возникает), может использоваться необработанное значение, но значение коррекции впрыскиваемого топлива не стабилизируется в этом случае. Соответственно, значение, полученное после флуктуации сгорания, удаляется посредством выполнения предварительно определенного процесса восстановления для фактического SA-CA10, используется для управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива. Например, способ использования скользящего среднего на основе временных рядов предварительно определенного числа вычисленных значений фактического SA-CA10, ближайших друг к другу и включающих в себя текущее вычисленное значение, может использоваться в качестве процесса восстановления. Вместо процесса восстановления эквивалентная амплитуда нерегулярности в вычисленное значение фактического SA-CA10 на основе предполагаемой флуктуации сгорания могут задаваться в качестве мертвой зоны управления. Иными словами, когда разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10, которая описывается ниже, равна или меньше эквивалентной амплитуды нерегулярности, объем впрыскиваемого топлива не может корректироваться.
[0101] Ниже описывается управление с обратной связью CA50. Управление с обратной связью заключается в том, чтобы регулировать время зажигания на основе разности между целевым CA50 и фактическим CA50 (более конкретно, так чтобы задавать разность равной нулю), как описано выше. Чтобы корректировать время зажигания таким образом, чтобы задавать разность между целевым CA50 и фактическим CA50 равной нулю, например, PI-управление используется для управления с обратной связью с использованием CA50. При PI-управлении, значение коррекции времени зажигания, соответствующее разности между целевым CA50 и фактическим CA50 и абсолютной величине ее интегрированного значения, вычисляется с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления). Значение коррекции времени зажигания, вычисленное для каждого цилиндра, отражается во времени зажигания соответствующего цилиндра. Соответственно, время зажигания для каждого цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания (ENG) регулируется (корректируется) посредством управления с обратной связью. При вычислении фактического CA50 предварительно определенный процесс восстановления выполняется по идентичной причине, как описано выше фактического SA-CA10.
th2
[0102] Целевой SA-CA10 может изменяться в зависимости от ΔCA10-90, как проиллюстрировано на фиг. 12. Более конкретно, целевой SA-CA10 изменяется относительно значения, заданного на основе рабочего режима двигателя, в зависимости от того, меньше или больше ΔCA10-90, который является разностью между фактическим CA10-90 на основе результата анализа данных давления в цилиндрах и целевым CA10-90, заданным равным значению на основе рабочего режима двигателя, предварительно определенного значения CA.
th2
[0103] Когда ΔCA10-90 меньше предварительно определенного значения CA, т.е. когда фактический CA10-90 является относительно небольшим, и скорость основного сгорания является достаточно высокой, управление с использованием SA-CA10 имеет допустимый запас для предела обеднения. Следовательно, в этом случае, предварительно определенное значение α суммируется с целевым SA-CA10, заданным в зависимости от рабочего режима двигателя, с тем чтобы инструктировать фактическому SA-CA10 приближаться к пределу обеднения. Когда управление с использованием SA-CA10 выполняется для регулирования объема впрыскиваемого топлива или объема всасываемого воздуха, приближение фактического SA-CA10 к пределу обеднения означает то, что соотношение воздух-топливо приближается к пределу обеднения.
th2
[0104] С другой стороны, когда ΔCA10-90 превышает предварительно определенное значение CA, т.е. когда фактический CA10-90 является большим (флуктуация крутящего момента является большой, поскольку скорость сгорания является низкой), управление с использованием SA-CA10 имеет большой допустимый запас для предела обеднения. Следовательно, в этом случае, предварительно определенное значение α вычитается из значения целевого SA-CA10, заданного в зависимости от рабочего режима двигателя, с тем чтобы отделять фактический SA-CA10 от предела обеднения. Соответственно, когда управление с использованием SA-CA10 выполняется для регулирования объема впрыскиваемого топлива или объема всасываемого воздуха, соотношение воздух-топливо управляется как значение на богатой стороне.
[0105] Что касается изменения целевого SA-CA10 на основе ΔCA10-90, в основном предполагается варьирование CA10-90, варьирующегося медленно, такое как износ вследствие старения. Следовательно, изменение целевого SA-CA10 может выполняться часто, к примеру, как в процессах процедуры, проиллюстрированной на фиг. 13, но по существу должно выполняться только посредством процессов гораздо медленнее, чем вышеуказанные процессы. Иными словами, например, предварительно определенное значение (α или -α), используемое для того, чтобы изменять целевой SA-CA10, может сохраняться в качестве распознанного значения, полученного посредством процесса распознавания, который выполняется в интервале, гораздо большем двух видов управления с обратной связью и распознанное значение может отражаться в целевом SA-CA10 во время задания целевого SA-CA10 в зависимости от рабочего режима двигателя. При вычислении фактического CA10-90 предварительно определенный процесс восстановления выполняется по идентичной причине, как описано выше фактического SA-CA10 и т.п. Когда вышеуказанный способ с использованием скользящего среднего используется для процесса восстановления, число фрагментов данных давления в цилиндрах, используемых для скользящего среднего при управлении с обратной связью с использованием CA10-90, намного больше числа фрагментов данных давления в цилиндрах, используемых для скользящего среднего для вычисления фактического SA-CA10 и фактического CA50.
[0106] Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей основную процедуру, которая выполняется посредством ECU 40, с тем чтобы реализовывать управление пределом обеднения согласно варианту 3 осуществления изобретения. Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей вложенную процедуру, в которой предписываются процессы управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей вложенную процедуру, в которой предписываются процессы управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Процедура, проиллюстрированная на фиг. 13, многократно выполняется каждый цикл в предварительно определенное время после того, как сгорание завершается в каждом цилиндре.
[0107] В основной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 13, ECU 40 сначала определяет то, выполняется или нет работа в режиме сжигания обедненной смеси (этап 100). Двигатель 10 внутреннего сгорания выполняет работу в режиме сжигания обедненной смеси при соотношении воздух-топливо ниже теоретического соотношения воздух-топливо в предварительно определенной рабочей области. Здесь, определяется то, соответствует или нет текущая рабочая область рабочей области, в которой выполняется работа в режиме сжигания обедненной смеси.
[0108] Когда на этапе 100 определено то, что выполняется работа в режиме сжигания обедненной смеси, ECU 40 переключает процедуру на этап 300 и выполняет последовательность процессов вложенной процедуры, проиллюстрированной на фиг. 14. Иными словами, ECU 40 получает частоту вращения двигателя и коэффициент нагрузки двигателя с использованием датчика 42 угла поворота коленчатого вала и расходомера 44 воздуха и получает целевую эффективность зажигания (этап 400). Коэффициент нагрузки двигателя может вычисляться на основе частоты вращения двигателя и объема всасываемого воздуха. ECU 40 сохраняет карту (не проиллюстрирована), на которой целевая эффективность зажигания определяется в зависимости от рабочих условий двигателя 10 внутреннего сгорания, и получает целевую эффективность зажигания в отношении карты на этапе 400.
[0109] Затем ECU 40 вычисляет целевой CA50 (этап 202). Целевой CA50 задается на основе частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя и целевой эффективности зажигания, полученных на этапе 400. Более конкретно, когда целевая эффективность зажигания равна 1, т.е. когда MBT задается в качестве целевого времени зажигания, CA50 во время получения MBT используется в качестве целевого CA50. Когда целевое время зажигания составляет предварительно определенное значение, меньшее 1, т.е. когда целевое время зажигания составляет предварительно определенное время на стороне опережения или стороне задержки MBT, CA50 во время получения предварительно определенного времени используется в качестве целевого CA50.
[0110] Затем ECU 40 получает данные давления в цилиндрах, измеряемые с использованием датчика 30 давления в цилиндрах и датчика 42 угла поворота коленчатого вала (на этапе 106). Затем ECU 40 вычисляет фактический CA50 с использованием результата анализа полученных данных давления в цилиндрах (этап 204). При вычислении фактического CA50, выполняется предварительно определенный процесс восстановления с учетом того, что описано выше со ссылкой на фиг. 8.
[0111] ECU 40 вычисляет разность между целевым CA50 и фактическим CA50, вычисленными на этапах 202 и 204 (этап 206). Затем ECU 40 вычисляет значение коррекции времени зажигания, соответствующее разности, вычисленной на этапе 206, и абсолютной величине ее интегрированного значения с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления) (этап 208). Как описано выше, PI-усиление, используемое при управлении с обратной связью с использованием CA50, задается таким образом, что оно превышает PI-усиление, используемое при управлении с обратной связью с использованием SA-CA10. ECU 40 корректирует время зажигания, используемое в следующем цикле, на основе вычисленного значения коррекции времени зажигания (этап 210). В частности, CA50 и время зажигания имеют практически соответствие "один-к-одному", и когда фактический CA50 превышает целевой CA50 (т.е. когда фактический CA50 задерживается относительно целевого CA50), время зажигания перемещается в сторону опережения, с тем чтобы продвигать сгорание к фазе опережения.
th1
th1
[0112] Затем после выполнения процесса этапа 300 в основной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 13, ECU 40 определяет то, равна или меньше либо нет разность (абсолютное значение) между целевым CA50 и фактическим CA50 предварительно определенного значения CA (этап 302). Как результат, когда определяется то, что разность превышает предварительно определенное значение CA, т.е. когда определяется то, что фактический CA50 недостаточно сходится около целевого CA50 посредством управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50, ECU 40 быстро завершает процессы в текущем цикле. Как результат, процессы этапа 300 или этапов после него выполняются снова в следующем цикле в идентичном цилиндре при условии, что этап 100 устанавливается. Иными словами, в цикле, в котором результат определения этапа 302 является отрицательным, последующие процессы управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, который указывается посредством процесса этапа 304, не выполняются.
[0113] С другой стороны, когда результат определения этапа 302 является положительным, т.е. когда определяется то, что фактический CA50 достаточно сходится около целевого CA50 посредством управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50, ECU 40 переключает процедуру на этап 304, с тем чтобы выполнять управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10.
[0114] На этапе 304, выполняется последовательность процессов вложенной процедуры, проиллюстрированной на фиг. 15. Иными словами, ECU 40 сначала вычисляет целевой SA-CA10 (этап 500). ECU 40 сохраняет карту (не проиллюстрирована), на которой целевой SA-CA10 определяется заранее в корреляции с частотой вращения двигателя, коэффициентом нагрузки двигателя и целевой эффективностью зажигания на основе результатов эксперимента и т.п. На этапе S500, целевой SA-CA10 получается на основе частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя и целевой эффективности зажигания, полученных на этапе 500 в отношении карты. Относительно корреляции с целевым временем зажигания, в зависимости от целевой эффективности зажигания (т.е. в зависимости от степени разнесения целевого времени зажигания от MBT), целевой SA-CA10 задается меньше опорного значения по мере того, как степень задержки времени зажигания от MBT становится большей, и задается больше опорного значения по мере того, как степень опережения времени зажигания от MBT становится большей.
[0115] Затем ECU 40 получает время зажигания (этап 502). ECU 40 сохраняет карту (не проиллюстрирована), на которой целевое (запрашиваемое) время зажигания (по существу, оптимальное время зажигания (в дальнейшем в этом документе, называемое "MBT")) определяется в корреляции с коэффициентом нагрузки двигателя и частотой вращения двигателя, и получает время зажигания в отношении карты на этапе S502.
[0116] Затем ECU 40 вычисляет фактический SA-CA10 (этап 504). Фактический SA-CA10 вычисляется как период изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания, полученного на этапе 502, до CA10, полученного в качестве результата анализа данных давления в цилиндрах, полученных на этапе 504.
[0117] Затем ECU 40 вычисляет разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10, которые вычисляются на этапах 500 и 504 (этап 506). Затем ECU 40 вычисляет значение коррекции впрыскиваемого топлива на основе вычисленной разности между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 и ее интегрированного значения с использованием разности и предварительно определенного PI-усиления (пропорционального усиления и интегрального усиления) (этап 508). ECU 40 корректирует объем впрыскиваемого топлива, который должен использоваться в следующем цикле, на основе вычисленного значения коррекции впрыскиваемого топлива (этап 510). В частности, например, когда фактический SA-CA10 превышает целевой SA-CA10, соотношение воздух-топливо является ориентированным в бедную сторону по сравнению с целевым значением из взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 3, и в силу этого объем впрыскиваемого топлива увеличивается с базового значения объема впрыскиваемого топлива, с тем чтобы корректировать соотношение воздух-топливо в богатую сторону.
th
th
[0118] Затем после выполнения процесса этапа 304 в основной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 13, ECU 40 определяет то, равна или меньше либо нет разность (абсолютное значение) между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 предварительно определенного значения CAP (этап 306). Как результат, когда определяется то, что разность превышает предварительно определенное значение CAP, т.е. когда определяется то, что фактический SA-CA10 недостаточно сходится около целевого SA-CA10 посредством управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, ECU 40 быстро завершает процессы в текущем цикле. Как результат, процессы этапа 300 или этапов после него выполняются снова в следующем цикле в идентичном цилиндре при условии, что этап 100 устанавливается. Иными словами, в цикле, в котором результат определения этапа 306 является отрицательным, процессы этапа 308 и этапов после него не выполняются.
[0119] С другой стороны, когда результат определения этапа 306 является положительным, т.е. когда определяется то, что фактический SA-CA10 достаточно сходится около целевого SA-CA10 посредством управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10, ECU 40 переключает процедуру на этап 308, с тем чтобы выполнять процесс для коррекции целевого SA-CA10 с использованием CA10-90.
[0120] На этапе 308, ECU 40 вычисляет целевой CA10-90. Аналогично целевому CA50, целевой CA10-90 задается на основе частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя и целевой эффективности зажигания, полученных на этапе 400. Более конкретно, когда целевая эффективность зажигания равна 1, т.е. когда MBT задается в качестве целевого времени зажигания, CA10-90 во время получения MBT используется в качестве целевого CA10-90. Когда целевое время зажигания составляет предварительно определенное значение, меньшее 1, т.е. когда целевое время зажигания составляет предварительно определенное время на стороне опережения или стороне задержки MBT, CA10-90 во время получения предварительно определенного времени используется в качестве целевого CA10-90.
[0121] Затем ECU 40 вычисляет фактический CA10-90 с использованием результата анализа данных давления в цилиндрах, полученных на этапе 106 (этап 310). При вычислении фактического CA10-90, выполняется предварительно определенный процесс восстановления с учетом того, что описано выше со ссылкой на фиг. 8.
th2
th2
[0122] Затем ECU 40 вычисляет ΔCA10-90, который является разностью между целевым CA10-90 и фактическим CA10-90, вычисленными на этапах 308 и 310 (этап 312). Затем ECU 40 определяет то, меньше или нет вычисленный ΔCA10-90 предварительно определенного значения CA (этап 314). Предварительно определенное значение CA является значением, заданным заранее в качестве порогового значения для определения абсолютной величины (абсолютной величины скорости основного сгорания) фактического CA10-90 относительно целевого CA10-90 в зависимости от рабочего режима двигателя (здесь, частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя и целевой эффективности зажигания).
[0123] Когда результат определения этапа 314 является положительным, т.е. когда фактический CA10-90 является относительно небольшим, и можно сказать, что скорость основного сгорания является достаточно высокой, ECU 40 суммирует предварительно определенное значение α со значением целевого SA-CA10, вычисленным на этапе 500 (этап 316).
th2
[0124] С другой стороны, когда результат определения этапа 314 является отрицательным, ECU 40 определяет то, превышает или нет ΔCA10-90 предварительно определенное значение CA (этап 318). Как результат, когда результат определения этапа 318 является положительным, т.е. когда фактический CA10-90 является большим (скорость основного сгорания является низкой), ECU 40 вычитает предварительно определенное значение α из значения целевого SA-CA10, вычисленного на этапе 500 (этап 320).
[0125] Ниже описываются преимущества вышеуказанного управления пределом обеднения на основе процессов процедур, проиллюстрированных на фиг. 13-15.
[0126] Согласно вышеуказанным процессам вложенной процедуры, проиллюстрированной на фиг. 15 в качестве основной части управления пределом обеднения согласно этому варианту осуществления, управление с обратной связью выполняется, с тем чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю. Как описано выше, SA-CA10 имеет линейность относительно соотношения воздух-топливо даже около предела обеднения. В отличие от способа согласно этому варианту осуществления, когда объем впрыскиваемого топлива регулируется таким образом, что указанный угол поворота коленчатого вала равен целевому значению с использованием только указанного угла поворота коленчатого вала во время достижения предварительно определенной сжигаемой массовой доли, возникает следующая проблема. Иными словами, когда время зажигания варьируется, указанный угол поворота коленчатого вала во время получения предварительно определенной сжигаемой массовой доли варьируется соответствующим образом. Наоборот, даже когда время зажигания варьируется, период изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала практически не варьируется. Соответственно, посредством использования периода изменения угла поворота коленчатого вала (SA-CA10 в этом варианте осуществления) в качестве индекса для регулирования объема впрыскиваемого топлива, можно исключать влияние времени зажигания и надлежащим образом понимать корреляцию относительно соотношения воздух-топливо, по сравнению со случаем, в котором используется только период указанного угла поворота коленчатого вала. При работе, требующей точного управления сгоранием, к примеру, при работе в режиме сжигания обедненной смеси или работе в EGR-режиме, в котором вводится большое количество EGR-газа, возникает проблема в том, что затруднительно точно управлять соотношением воздух-топливо около предела обеднения посредством текущего регулирования соотношения воздух-топливо с использованием датчика соотношения воздух-топливо. Следовательно, посредством регулирования объема впрыскиваемого топлива на основе разности между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 с использованием способа согласно этому варианту осуществления, можно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо около предела обеднения при работе в режиме сжигания обедненной смеси.
[0127] Поскольку способ согласно этому варианту осуществления не использует статистический процесс, аналогично вышеуказанному способу согласно предшествующему уровню техники, можно выполнять быстрое управление с обратной связью с использованием способа согласно этому варианту осуществления. Соответственно, можно применять способ согласно этому варианту осуществления к работе в неустановившемся режиме. Как результат, согласно способу согласно этому варианту осуществления, можно реализовывать управление пределом обеднения в широком диапазоне рабочих условий и в силу этого демонстрировать рабочие характеристики пробега на единицу потребления топлива и рабочие характеристики выбросов выхлопных газов. Также можно осуществлять управление для каждого цилиндра.
[0128] В способе согласно этому варианту осуществления, целевой SA-CA10 задается на основе частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя и целевой эффективности зажигания. Соответственно, можно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 с учетом влияния варьирований частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя и целевой эффективности зажигания. Как описано выше, на соотношение воздух-топливо при пределе обеднения оказывает влияние время зажигания (см. фиг. 7). Соответственно, посредством задания целевого SA-CA10, в частности, в зависимости от целевой эффективности зажигания (т.е. в зависимости от степени разнесения целевого времени зажигания от MBT), можно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 с учетом варьирования MBT вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе управления с обратной связью с использованием SA-CA10. Как результат, можно задавать предел обеднения в зависимости от целевого времени зажигания (MBT либо времени опережения или задержки относительно MBT) и демонстрировать потенциал двигателя 10 внутреннего сгорания в максимально возможной степени.
th2
[0129] Согласно процессам основной процедуры, проиллюстрированной на фиг. 13, целевой SA-CA10 корректируется в зависимости от того, ΔCA10-90 меньше или больше предварительно определенного значения CA (т.е. в зависимости от абсолютной величины фактического CA10-90).
Более конкретно, целевой SA-CA10 изменяется на большее значение (значение ближе к бедной стороне в качестве соотношения воздух-топливо) по мере того, как ΔCA10-90 становится меньшим (фактический CA10-90 становится меньшим), т.е. целевой SA-CA10 изменяется на меньшее значение (значение ближе к богатой стороне в качестве соотношения воздух-топливо) по мере того, как ΔCA10-90 становится большим (фактический CA10-90 становится большим). Соответственно, даже когда период (CA10-90) основного сгорания варьируется вследствие износа вследствие старения и т.п., и в силу этого варьируется предел флуктуации крутящего момента, можно выбирать надлежащий предел обеднения в зависимости от варьирования периода основного сгорания. В частности, аналогично предшествующему уровню техники, необязательно допускать увеличение флуктуации крутящего момента вследствие износа вследствие старения и предоставлять допустимый запас для целевого SA-CA10. Как результат, можно задавать надлежащий предел обеднения из начального состояния и в силу этого предотвращать потери пробега на единицу потребления топлива и увеличение количества выделяемого NOx вследствие допустимого запаса в начальном состоянии. Даже когда зажигание выполняется согласно конструктивным расчетам, но период основного сгорания увеличивается вследствие износа вследствие старения, можно выбирать надлежащий предел обеднения без ухудшения флуктуации крутящего момента посредством коррекции целевого SA-CA10 с использованием CA10-90.
[0130] Согласно вышеуказанным процессам вложенной процедуры, проиллюстрированной на фиг. 14, выполняется управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 и управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Согласно управлению с обратной связью временем зажигания, когда MBT меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо посредством управления с использованием SA-CA10, время зажигания может надлежащим образом управляться как фактическое MBT, с использованием CA50, значение которого, когда получается MBT, практически не варьируется в зависимости от соотношения воздух-топливо около предела обеднения (т.е. без учета взаимосвязи между MBT и соотношением воздух-топливо для управления временем зажигания). Другими словами, смещение MBT вследствие варьирования соотношения воздух-топливо посредством управления с использованием SA-CA10 может корректироваться с использованием CA50, на который не оказывает простое влияние варьирование соотношения воздух-топливо на основе управления с использованием SA-CA10. Таким образом, поскольку управление с обратной связью как объемом впрыскиваемого топлива (соотношения воздух-топливо), так и временем зажигания может выполняться совместно, можно всегда реализовывать оптимальное сгорание. Целевой CA50 задается в зависимости от целевой эффективности зажигания. Соответственно, даже когда время зажигания, отличное от MBT, используется в качестве целевого времени зажигания при предварительно определенной эффективности зажигания, смещение времени зажигания от целевого времени зажигания вследствие смещения MBT вследствие вышеуказанного фактора может корректироваться аналогично.
[0131] Согласно основной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 13, управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10 выполняется только тогда, когда разность между целевым CA50 и фактическим CA50 равна или меньше предварительно определенного значения, через управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Как описано выше, MBT меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо вследствие управления с использованием SA-CA10 (см. фиг. 6), и на соотношение воздух-топливо при пределе обеднения оказывает влияние время зажигания (см. фиг. 7). Тем не менее, когда управление с обратной связью с использованием SA-CA10 и управление с обратной связью с использованием CA50 независимо выполняются свободно, имеется вероятность того, что виды управления с обратной связью создают помехи друг для друга, и затруднительно выполнять стабильное управление с обратной связью (например, имеется вероятность того, что время, когда соотношение воздух-топливо управляется как соотношение воздух-топливо, ниже предела обеднения). Чтобы достигать взаимодействия двух видов управления с обратной связью, предпочтительно, чтобы время зажигания стабильно управлялось около целевого времени зажигания, такого как MBT перед управлением с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Что касается регулирования времени зажигания, задержка по существу не возникает относительно сгорания, но что касается регулирования объема впрыскиваемого топлива (в частности, в случае впрыска во впускные порты), разность времен присутствует до тех пор, пока топливо не будет использоваться для сгорания после впрыска. Соответственно, для управляемости предпочтительно, если управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива выполняется на основе состояния, в котором управление с обратной связью временем зажигания достаточно сходится. Как описано выше, можно дополнительно стабильно выполнять два вида управления с обратной связью посредством последовательного выполнения двух видов управления с обратной связью, которые реализуются посредством процедуры, и можно дополнительно надлежащим образом управлять соотношением воздух-топливо около предела обеднения с помощью управления с обратной связью, по сравнению со случаем, в котором выполняется только управление с обратной связью с использованием SA-CA10.
[0132] В технологии согласно этому варианту осуществления, скорость отклика управления с обратной связью временем зажигания с использованием CA50 выше скорости отклика управления с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Когда скорость отклика управления с обратной связью временем зажигания не является оптимальной, затруднительно стабильно устанавливать определение этапа 302, и в силу этого необходимо непрерывно выполнять управление с обратной связью с использованием SA-CA10. Наоборот, согласно вышеуказанной процедуре, поскольку управление с обратной связью временем зажигания легко сходится быстро, нетрудно стабильно устанавливать определение этапа 302. Соответственно, поскольку контур для выполнения двух видов управления с обратной связью легко непрерывно устанавливается, можно обеспечивать множество вариантов выполнения управления с обратной связью с использованием SA-CA10 в состоянии, в котором время зажигания сходится на надлежащем значении.
[0133] Согласно основной процедуре, проиллюстрированной на фиг. 13, только когда результаты определения обоих этапов 302 и 306 являются положительными, коррекция целевого SA-CA10 на основе CA10-90 выполняется при условии, что результат определения этапа 314 или 318 является положительным.
[0134] Как описано выше, MBT меняется в зависимости от варьирования соотношения воздух-топливо на основе управления с использованием SA-CA10 (см. фиг. 6), и на соотношение воздух-топливо при пределе обеднения оказывает влияние время зажигания (см. фиг. 7). Соответственно, посредством изменения целевого SA-CA10 на основе CA10-90 в состоянии, в котором результат определения этапа 302 является положительным (т.е. в состоянии, в котором время зажигания сходится на надлежащем значении через управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50), можно дополнительно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 на основе CA10-90 без влияния посредством смещения MBT вследствие варьирования соотношения воздух-топливо на основе управления с использованием SA-CA10.
[0135] Когда фактический SA-CA10 недостаточно сходится около целевого SA-CA10 посредством управления с обратной связью, имеется вероятность того, что варьирование задержки зажигания вследствие этого влияет на период основного сгорания. Соответственно, посредством изменения целевого SA-CA10 на основе CA10-90 в состоянии, в котором результат определения этапа 306 является положительным (т.е. в состоянии, в котором SA-CA10 сходится на надлежащем значении через управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10), можно исключать влияние вследствие недостаточного управления с обратной связью с использованием SA-CA10 и в силу этого еще более точно понимать продолжительность периода основного сгорания вследствие износа вследствие старения на основе ΔCA10-90 (фактического CA10-90). Соответственно, можно дополнительно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 на основе CA10-90.
[0136] В варианте 3 осуществления, объем впрыскиваемого топлива регулируется с использованием управления с обратной связью с тем, чтобы задавать разность между целевым SA-CA10 и фактическим SA-CA10 равной нулю при управлении пределом обеднения с использованием SA-CA10. Тем не менее, в изобретении, регулирование на основе первой разности между периодом изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала во время получения предварительно определенной сжигаемой массовой доли и целевым периодом изменения угла поворота коленчатого вала в качестве целевого значения периода изменения угла поворота коленчатого вала может выполняться для объема всасываемого воздуха или энергии зажигания вместо объема впрыскиваемого топлива. Два или более из объема впрыскиваемого топлива, объема всасываемого воздуха или энергии зажигания могут подвергаться регулированию. В частности, когда фактический SA-CA10 превышает целевой SA-CA10, объем всасываемого воздуха снижается, чтобы корректировать соотношение воздух-топливо в богатую сторону при регулировании объема всасываемого воздуха, или энергия зажигания увеличивается, чтобы сокращать задержку зажигания при регулировании энергии зажигания. Здесь, например, регулирование объема всасываемого воздуха предпочтительно выполняется с использованием известного регулируемого впускного клапана, допускающего управление объемом воздуха, вводимого в цилиндр в каждом цикле с высокой скоростью отклика. Регулирование энергии зажигания может выполняться, например, посредством предоставления нескольких катушек зажигания для свечи 28 зажигания и изменения числа катушек зажигания, используемых для разряда, при необходимости. Когда объем впрыскиваемого топлива или объем всасываемого воздуха подвергается регулированию, соотношение воздух-топливо непосредственно управляется посредством этого управления.
Pmax
Pmax
Pmax
Pmax
Pmax
Pmax
[0137] В варианте 3 осуществления, выполняется управление с обратной связью временем зажигания с использованием CA50. Тем не менее, средство регулирования времени зажигания в изобретении может регулировать время зажигания с использованием угла (θ) поворота коленчатого вала для обеспечения максимального давления в цилиндрах вместо регулирования времени зажигания с использованием позиции (CA50) центра тяжести при сгорании. Иными словами, угол θ поворота коленчатого вала, при котором давление в цилиндрах является максимумом в периоде сгорания, имеет такую характеристику, что он практически не варьируется относительно соотношения воздух-топливо около предела обеднения, аналогично характеристике CA50, описанного со ссылкой на фиг. 6. Соответственно, управление с обратной связью временем зажигания может выполняться, с тем чтобы задавать разность между целевым θ и фактическим θ равной нулю с использованием θ, имеющего такую характеристику, например, с помощью идентичного способа, как описано в варианте 3 осуществления. θ может получаться с использованием данных давления в цилиндрах, полученных с использованием датчика 30 давления в цилиндрах и датчика 42 угла поворота коленчатого вала.
th2
[0138] В варианте 3 осуществления, целевой SA-CA10 корректируется в зависимости от того, меньше или больше ΔCA10-90 предварительно определенного значения CA. Тем не менее, целевое значение периода изменения угла поворота коленчатого вала либо его корреляционное значение на основе продолжительности периода основного сгорания в изобретении не ограничено изменением в зависимости от абсолютной величины ΔCA10-90. Иными словами, целевое значение может быть основано на результате сравнения фактического CA10-90 с предварительно определенным значением при условии, что оно изменяется в зависимости от продолжительности периода основного сгорания. Предварительно определенное значение предпочтительно задано равным значению на основе рабочего режима двигателя (к примеру, частоты вращения двигателя, коэффициента нагрузки двигателя или целевой эффективности зажигания).
[0139] Ниже описывается вариант 4 осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 16 и 17. Система согласно этому варианту осуществления может реализовываться посредством использования аппаратной конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 1, и инструктирования ECU 40 выполнять процедуру, проиллюстрированную на фиг. 17.
[0140] В варианте 3 осуществления, целевой SA-CA10 изменяется на основе CA10-90. Наоборот, в этом варианте осуществления, предел воспламеняемости дополнительно учитывается для изменения целевого SA-CA10 на основе CA10-90 после того, как управление пределом обеднения согласно варианту 3 осуществления выполняется аналогичным образом.
[0141] Фиг. 16 является схемой, иллюстрирующей задание целевого SA-CA10, когда предел воспламеняемости учитывается в дополнение к пределу флуктуации крутящего момента в корреляции с CA50 около MBT. Как описано в варианте 1 осуществления, целевой SA-CA10 является значением, имеющим значительный смысл в качестве значения индекса для управления соотношением воздух-топливо около предела обеднения (соотношением воздух-топливо, когда флуктуация крутящего момента является пределом с точки зрения общей характеристики управляемости двигателя 10 внутреннего сгорания). Когда CA50 и SA-CA10 сходятся на соответствующих целевых значениях посредством управления с обратной связью с использованием их обоих в определенных рабочих условиях, эквивалентная линия флуктуации крутящего момента (тонкая пунктирная линия), на которой флуктуация крутящего момента является постоянной, имеет такую тенденцию, что целевой SA-CA10 снижается по мере того, как CA50 все более задерживается (другими словами, по мере того, как время зажигания все более задерживается), как проиллюстрировано на фиг. 16.
[0142] Здесь, "начальное состояние A" и "состояние B" предполагаются в качестве состояния двигателя 10 внутреннего сгорания. Целевой SA-CA10 в начальном состоянии A имеет такую тенденцию, что целевой SA-CA10 все более снижается по мере того, как CA50 (время зажигания) все более задерживается около MBT в диапазоне, превышающем линию предела флуктуации крутящего момента (сплошную жирную линию) в начальном состоянии A, как указано посредством белых окружностей на фиг. 12 (см. задание целевого SA-CA10 на основе целевой эффективности зажигания в варианте 3 осуществления). Состояние B предположительно представляет собой состояние (например, отложения формируются на поверхности стенки цилиндра, с тем чтобы усиливать переворачиваемый поток) после того, как варьирование для стабилизации сгорания (варьирование, при котором скорость основного сгорания повышается) возникает в двигателе 10 внутреннего сгорания относительно начального состояния A. Фактор для вызывания варьирования для стабилизации сгорания включает в себя, например, выполнение технического обслуживания по очистке внутренней части двигателя для удаления отложений в дополнение к износу вследствие старения.
th2
[0143] Когда состояние двигателя 10 внутреннего сгорания изменяется (среда в цилиндрах изменяется и т.п.) с начального состояния A на состояние B, линия предела флуктуации крутящего момента изменяется с линии, указываемой посредством сплошной жирной линии, на линию, указываемую посредством толстой пунктирной линии. Согласно изменению целевого SA-CA10 на основе CA10-90 в варианте 1 осуществления, когда такое изменение возникает, т.е. когда ΔCA10-90 меньше предварительно определенного значения CA, и в силу этого скорость основного сгорания является высокой, целевой SA-CA10 увеличивается в диапазоне, не превышающем линию предела флуктуации крутящего момента (толстую пунктирную линию) после изменения, как указано посредством стрелок, с белых окружностей до черных треугольников на фиг. 16.
[0144] С другой стороны, когда время зажигания задерживается около MBT, скорость основного сгорания снижается, но газ в цилиндре зажигается во время, когда температура и давление в нем становятся более высокими. Как результат, около MBT, по мере того, как задерживается время зажигания, соотношение воздух-топливо в качестве предела воспламеняемости топливовоздушной смеси в цилиндре увеличивается. Соответственно, даже когда время зажигания задерживается в состоянии, в котором скорость основного сгорания является достаточно высокой, аналогично этапу B, но флуктуация крутящего момента не возникает вследствие снижения основной скорости сгорания, можно выполнять устойчивый режим работы на более бедной стороне по мере того, как предел воспламеняемости растет. Соответственно, как проиллюстрировано на фиг. 16, целевой SA-CA10 при пределе воспламеняемости увеличивается по мере того, как CA50 (время зажигания) задерживается.
[0145] Тем не менее, когда тенденция линии предела воспламеняемости, проиллюстрированной на фиг. 16, не учитывается для изменения целевого SA-CA10 на основе CA10-90, скорость основного сгорания является достаточно высокой (CA10-90 является небольшим), и в силу этого имеется вероятность того, что предел воспламеняемости должен превышаться в зависимости от CA50 (времени зажигания), когда требуется увеличивать целевой SA-CA10 с белых окружностей до черных треугольников (соответствующих треугольникам, указываемым посредством пунктирных линий на фиг. 16).
th2
th2
[0146] Следовательно, в этом варианте осуществления, когда ΔCA10-90 меньше предварительно определенного значения CA (фактический CA10-90 является небольшим), целевой SA-CA10 увеличивается на основе CA10-90 в диапазоне, не превышающем значение при пределе воспламеняемости топливовоздушной смеси в цилиндре. Можно сказать, что изменение целевого SA-CA10 на основе этой идеи является изменением целевого SA-CA10 на большее значение по мере того, как время зажигания (CA50) задерживается в случае (в случае, в котором фактический CA10-90 является небольшим), в котором ΔCA10-90 меньше предварительно определенного значения CA в определенном диапазоне времени зажигания (в диапазоне CA50, включающем в себя четыре черных треугольника из левого конца на фиг. 16).
[0147] Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей основную процедуру, которая выполняется посредством ECU 40, с тем чтобы реализовывать управление пределом обеднения согласно варианту 4 осуществления изобретения. На фиг. 17, этапы, идентичные этапам, описанным в вариантах 1-3 осуществления, обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, и их описание не повторяется или приводится кратко.
th2
[0148] В процедуре, проиллюстрированной на фиг. 17, после того, как на этапе 314 определяется то, что ΔCA10-90 меньше предварительно определенного значения CA, ECU 40 суммирует предварительно определенное значение α с целевым SA-CA10 на этапе 316 и затем переключает процедуру на этап 400.
[0149] На этапе 400, ECU 40 определяет то, меньше или нет целевой SA-CA10 после суммирования в процессе этапа 316 значения при пределе воспламеняемости. ECU 40 сохраняет карту, на которой значение целевого SA-CA10 при пределе воспламеняемости (более строго, значение с предварительно определенной граничной зоной относительно значения при пределе воспламеняемости) определяется со взаимосвязью с линией предела воспламеняемости, проиллюстрированной на фиг. 16, т.е. в корреляции со взаимосвязью с CA50 (или временем зажигания), и получает значение целевого SA-CA10 при пределе воспламеняемости, соответствующем текущему CA50 (времени зажигания), в отношении карты на этапе 400.
[0150] Когда результат определения этапа 400 является положительным, т.е. когда определяется то, что целевой SA-CA10 после суммирования имеет допустимый запас относительно значения во время зажигания, коррекция целевого SA-CA10 заново не выполняется. С другой стороны, когда результат определения этапа 400 является отрицательным, т.е. когда целевой SA-CA10 после суммирования равен или выше значения во время зажигания, ECU 40 изменяет значение целевого SA-CA10 со значения после суммирования на значение при пределе воспламеняемости, с тем чтобы не допускать изменения целевого SA-CA10 относительно значения при пределе воспламеняемости (этап 402).
th2
[0151] Согласно вышеуказанным процессам основной процедуры, проиллюстрированной на фиг. 17, следующие преимущества могут получаться в дополнение к преимуществам, описанным в варианте 3 осуществления. Иными словами, когда ΔCA10-90 меньше предварительно определенного значения CA (фактический CA10-90 является небольшим), целевой SA-CA10 увеличивается на основе CA10-90 в диапазоне, не превышающем значение при пределе воспламеняемости топливовоздушной смеси в цилиндре. Соответственно, в случае, в котором фактический CA10-90 является небольшим, и в силу этого скорость основного сгорания является достаточно высокой, можно в достаточной степени увеличивать предел обеднения посредством управления соотношением воздух-топливо в бедную сторону в максимально возможной степени в диапазоне, не превышающем предел воспламеняемости. Помимо этого, можно надлежащим образом задавать целевой SA-CA10 на основе CA10-90 с учетом такого аспекта, что линия предела воспламеняемости и линия предела флуктуации крутящего момента имеют различные тенденции, как проиллюстрировано на фиг. 16.
[0152] Варианты 3 и 4 осуществления описывают управление с обратной связью объемом впрыскиваемого топлива с использованием SA-CA10. Тем не менее, изобретение не ограничено прямым использованием периода изменения угла поворота коленчатого вала от времени зажигания до указанного угла поворота коленчатого вала, при котором получается предварительно определенная сжигаемая массовая доля, к примеру, SA-CA10, но его корреляционное значение может использоваться вместо периода изменения угла поворота коленчатого вала.
[0153] В вариантах осуществления 3 и 4, результат анализа данных давления в цилиндрах, полученных с использованием датчика 30 давления в цилиндрах и датчика 42 угла поворота коленчатого вала, используется для того, чтобы вычислять сжигаемую массовую долю (MFB). Тем не менее, вычисление сжигаемой массовой доли в изобретении не ограничено в использование данных давления в цилиндрах. Иными словами, сжигаемая массовая доля может вычисляться, например, посредством определения ионного тока, сформированного посредством сгорания посредством использования ионного датчика, и использования определенного ионного тока либо может вычисляться с использованием предыстории температуры в цилиндрах, когда температура в цилиндрах может измеряться.
[0154] Варианты 1-4 осуществления описывают пример, в котором выполняется работа в режиме сжигания обедненной смеси управления соотношением воздух-топливо топливовоздушной смеси в цилиндре около предела обеднения. Тем не менее, соотношение воздух-топливо, используемое для работы в изобретении, не ограничено соотношением воздух-топливо ниже теоретического соотношения воздух-топливо, но может быть теоретическим соотношением воздух-топливо или соотношением воздух-топливо выше теоретического соотношения воздух-топливо.