СПОСОБ ВАРИАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЕМ ЦИЛИНДРОВ СО СГОРАНИЕМ И УСТРОЙСТВО ВАРИАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЕМ ЦИЛИНДРОВ СО СГОРАНИЕМ
METHOD OF VARIABLE CONTROL OF RATIO OF CYLINDERS TO COMBUSTION AND DEVICE FOR VARIABLE CONTROL OF RATIO OF CYLINDERS TO COMBUSTION

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[1] Настоящее изобретение относится к способу вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием и устройству вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в двигателе во время операции дискретного отключения, при которой периодически производится отключение цилиндра.
[2] В патентной заявке США №9200575 раскрыт способ вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием. В этом способе различные соотношения цилиндров со сгоранием достигаются за счет отсутствия фиксации цилиндров, осуществляющих сгорание, и отключенных цилиндров. Соотношение цилиндров внутреннего сгорания рассчитывается при помощи следующего выражения.
[3] Соотношение цилиндров со сгоранием = Количество цилиндров со сгоранием / (Количество цилиндров со сгоранием + Количество отключенных цилиндров)
[4] В вышеуказанной публикации раскрыт один пример схемы отключения цилиндра для достижения заранее установленного соотношения цилиндров со сгоранием. В этом примере один цилиндр отключается после осуществления сгорания последовательно в пяти цилиндрах. После этого сгорание осуществляется в одном цилиндре, и затем отключается один цилиндр. При отключении цилиндра, осуществляемого в этой схеме, соотношение цилиндров со сгоранием устанавливается равным 0,75 (0,75=6/8). Данная схема отключения цилиндра содержит период, в котором интервал отключения цилиндра эквивалентен пяти цилиндрам, и период, в котором интервал отключения цилиндра эквивалентен одному цилиндру.
[5] Частота вращения двигателя временно снижается в соответствии с отключением цилиндра. Степень увеличения частоты вращения двигателя после отключения цилиндра велика в период, когда интервал отключения цилиндров длинный, и мала в период, когда интервал короткий. Поэтому при наличии периодов с длинным интервалом отключения цилиндров и периодов с коротким интервалом отключения цилиндров колебание частоты вращения двигателя увеличивается. Для снижения колебаний частоты вращения двигателя для каждого цилиндра необходимо отдельное управление крутящим моментом. Т. е. в период, в котором интервал отключения цилиндра короткий, размер генерируемого крутящего момента каждого цилиндра, осуществляющего сгорание, должен быть больше, чем в период, в котором интервал отключения цилиндра длинный, чтобы степень увеличения частоты вращения двигателя до последующего отключения цилиндра была равномерной.
[6] Кроме того, при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием схема отключения цилиндра меняется в соответствии с изменениями этого соотношения. Это осложняет отдельное управление крутящим моментом для каждого цилиндра, осуществляемое для снижения колебаний частоты вращения двигателя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[7] Соответственно, целью настоящего изобретения является предложение способа и устройства вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием, способных снижать колебания частоты вращения двигателя, вызванные изменениями интервала отключения цилиндра при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием.
[8] Для достижения вышеуказанной цели предусмотрен способ вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием, применяемый для вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в двигателе во время операции дискретного отключения, при которой периодически производится отключение цилиндров. Способ содержит: при установке N равным целому числу, большему или равному 1, повторное осуществление отключения цилиндров по схеме, в которой сгорание последовательно осуществляется в N цилиндрах в порядке входа цилиндров в такт сгорания, а затем отключается следующий цилиндр. В этом способе N представляет собой целое число, большее или равное единице. В этом случае соотношение цилиндров со сгоранием двигателя равно N/(N+1). Также соотношение цилиндров со сгоранием изменяется за счет изменения схемы таким образом, что значение N изменяется на единицу за один раз.
[9] При вышеописанном способе интервал отключения цилиндра поддерживается постоянным при постоянном соотношении цилиндров со сгоранием. Также при изменении соотношения цилиндров со сгоранием интервал отключения цилиндра изменяется только на величину, эквивалентную одному цилиндру. Таким образом, вышеописанным способом вариативного управления можно снижать колебания частоты вращения двигателя, вызванные изменениями интервала отключения цилиндра при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием.
[10] Для достижения вышеуказанной цели предусмотрен другой способ вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием, применяемый для вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в двигателе во время операции дискретного отключения, при которой периодически производится отключение цилиндра. Способ содержит: при установке N равным целому числу, большему или равному 1, повторное осуществление отключения цилиндров по схеме, в которой сгорание последовательно осуществляется в N цилиндрах в порядке входа цилиндров в такт сгорания, а затем отключаются два следующих цилиндра; и изменение соотношения цилиндров со сгоранием посредством изменения схемы таким образом, что значение N изменяется на единицу за один раз.
[11] В этом случае также интервал отключения цилиндра поддерживается постоянным при постоянном соотношении цилиндров со сгоранием. Также при изменении соотношения цилиндров со сгоранием интервал отключения цилиндров изменяется только на величину, эквивалентную одному цилиндру. Таким образом, вышеописанным способом вариативного управления также можно снижать колебания частоты вращения двигателя, вызванное изменениями интервала отключения цилиндра при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием.
[12] Для достижения вышеуказанной цели предусмотрено устройство вариативного управления соотношением цилиндров внутреннего сгорания, применяемое для вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в двигателе во время операции дискретного отключения, при которой периодически производится отключение цилиндра. Устройство содержит секцию расчета целевого соотношения и секцию определения схемы.
[13] Секция расчета целевого соотношения выполнена с возможностью расчета в качестве целевого соотношения цилиндров со сгоранием соотношения цилиндров со сгоранием, достигаемого посредством повторного отключения цилиндров с постоянными интервалами. Таким образом, значение целевого соотношения цилиндров со сгоранием может быть изменено посредством изменения интервала отключения цилиндра на величину, эквивалентную одному цилиндру за один раз.
[14] Когда интервал отключения цилиндра от отключения цилиндра с интервалом, при котором достигается текущее соотношение цилиндров со сгоранием до последующего отключения цилиндра, определяется как интервал последующего отключения, секция определения схемы выполнена с возможностью установки интервала последующего отключения способом, описанным ниже. Т. е. когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием совпадает с текущим соотношением цилиндров со сгоранием, секция определения схемы устанавливает интервал последующего отключения равным интервалу, при котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием. Также, когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием сгорания не совпадает с текущим соотношением цилиндров со сгоранием, секция определения схемы устанавливает интервал последующего отключения равным интервалу, который является ближайшим, с использованием значения эквивалентного одному цилиндру, к интервалу, в котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием, чем интервал, в котором достигается текущее соотношение цилиндров со сгоранием.
[15] Когда интервал последующего отключения устанавливается таким образом, интервал отключения цилиндра поддерживается постоянным при постоянном соотношении цилиндров со сгоранием, и даже когда соотношение цилиндров со сгоранием изменяется, интервал отключения цилиндра изменяется только на величину, эквивалентную одному цилиндру за один раз. Таким образом, вышеописанное устройство вариативного управления может снижать колебания частоты вращения двигателя, вызванные изменениями интервала отключения цилиндра при вариативномо управлении соотношением цилиндров со сгоранием.
[16] Прочие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания при рассмотрении его с прилагаемыми чертежами, иллюстрирующими принципы изобретения на примере.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[17] Изобретение совместно с его целями и преимуществами можно лучше понять, обратившись к последующему описанию предпочтительных в настоящий момент вариантов осуществления совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
[18] Фиг. 1 - это схема конфигурации устройства вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
[19] Фиг. 2 - это график, отображающий взаимосвязь между целевым соотношением цилиндров со сгоранием, рассчитанным секцией расчета целевого соотношения, предусмотренной в устройстве вариативного управления, и требуемым крутящим моментом и частотой вращения двигателя;
[20] Фиг. 3 - это блок-схема схемы отключения цилиндра, определяющая процедуру, выполняемую секцией определения схемы, предусмотренной в устройстве вариативного управления;
[21] Фиг. 4 - это график временной зависимости, отображающий один пример способа осуществления вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
[22] Фиг. 5 - это схема конфигурации устройства вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения; и
[23] Фиг. 6 - это график, отображающий взаимосвязь между целевым соотношением цилиндров со сгоранием, рассчитанным секцией расчета целевого соотношения, предусмотренной в устройстве вариативного управления, и требуемым крутящим моментом и частотой вращения двигателя.
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[24] Первый вариант осуществления
Способ вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием и устройство вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием будут далее раскрыты со ссылкой на Фиг. Сначала конструкция устройства вариативного управления настоящего варианта осуществления изобретения будет раскрыта со ссылкой на Фиг. 1.
[25] Двигатель 10, показанный на Фиг. 1, содержит четыре цилиндра №1-4, расположенных в один ряд. В двигателе 10 зажигание осуществляется в следующем порядке: цилиндр №1, цилиндр №3, цилиндр №4 и цилиндр №2.
[26] Управление двигателем 10 осуществляется электронным блоком 11 управления. Электронный блок 11 управления получает сигналы обнаружения, отображающие, например, частоту вращения двигателя и количество впускаемого воздуха, определенные различными датчиками, установленными на двигателе 10. На основе данных сигналов обнаружения электронный блок 11 управления осуществляет управление параметрами, связанными с управлением двигателем, такими как степень открытия дросселя, синхронизация впрыска топлива, количество впрыскиваемого топлива и опережение зажигания двигателя 10.
[27] Электронный блок 11 управления также содержит секцию 12 вариативного управления, осуществляющую вариативное управление соотношением цилиндров со сгоранием двигателя 10. Устройство вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием по настоящему варианту осуществления изобретения состоит из секции 12 вариативного управления. Соотношение цилиндров со сгоранием представляет собой отношение количества цилиндров со сгоранием сгорания к общему числу цилиндров со сгоранием и отключенных цилиндров [Количество цилиндров со сгоранием / (Количество цилиндров со сгоранием + Количество отключенных цилиндров)]. Вариативное управление соотношением цилиндров со сгоранием - это управление для изменения соотношения цилиндров со сгоранием двигателя 10 в соответствии с требуемой мощностью двигателя 10.
[28] Секция 12 вариативного управления содержит секцию 13 расчета целевого соотношения и секцию 14 определения схемы. Секция 13 расчета целевого соотношения рассчитывает целевое соотношение цилиндров со сгоранием, являющееся целевым значением соотношения цилиндров со сгоранием в соответствии с рабочим состоянием двигателя 10. Секция 14 определения схемы определяет схему отключения цилиндров двигателя 10 на основе целевого соотношения цилиндров со сгоранием. Секция 12 вариативного управления осуществляет управление двигателем 10 таким образом, что отключение цилиндров осуществляется в соответствии с определенной схемой отключения цилиндров.
[29] Определение целевого соотношения цилиндров со сгоранием
Ниже будет раскрыт расчет целевого соотношения цилиндров со сгоранием сгорания секцией 13 расчета целевого соотношения. В заранее установленном цикле управления секция 13 расчета целевого соотношения считывает частоту вращения двигателя 10 (далее - «частота вращения двигателя») и требуемый крутящий момент двигателя 10, полученные на основе таких параметров как степень нажатия водителем педали акселератора. Секция 13 расчета целевого соотношения рассчитывает целевое соотношение цилиндров со сгоранием из требуемого крутящего момента и частоты вращения двигателя.
[30] Фиг. 2 отображает взаимосвязь между величиной целевого соотношения цилиндров со сгоранием, рассчитанного секцией 13 расчета целевого соотношения, требуемым крутящим моментом и частотой вращения двигателя. Как показано на Фиг. 2, согласно расчетам целевое соотношение цилиндров со сгоранием будет составлять 50%, 67%, 75%, 80% и 100%.
[31] Как показано на Фиг. 2, в настоящем варианте осуществления изобретения целевое соотношение цилиндров со сгоранием зафиксировано на 100% в рабочем диапазоне двигателя 10, в котором требуемый крутящий момент превышает заранее установленное значение α. Также, даже в рабочем диапазоне двигателя 10, частота вращения которого ниже заранее установленного значения β, целевое соотношение цилиндров со сгоранием зафиксировано на 100%. Когда соотношение цилиндров со сгоранием составляет 100%, работа двигателя 10 осуществляется со сгоранием во всех цилиндрах. При этом в двигателе 10 требуемая мощность достигается посредством регулирования расхода воздуха, всасываемого в цилиндры (количество всасываемого в цилиндр воздуха) во время тактов впуска. Далее рабочий диапазон двигателя 10, в котором двигатель 10 осуществляет операцию сгорания во всех цилиндрах, будет именоваться как диапазон со сгоранием во всех цилиндрах.
[32] Наоборот, в рабочем диапазоне, в котором требуемый крутящий момент меньше или равен заранее установленному значению α и частота вращения двигателя больше или равна заранее установленному значению β, целевое соотношение цилиндров со сгоранием изменяется в диапазоне от 50% до 80% включительно в соответствии с требуемым крутящим моментом. В данном рабочем диапазоне отключение цилиндров осуществляется периодически для регулирования количества всасываемого в цилиндр воздуха и изменения соотношения, цилиндров со сгоранием, обеспечивая таким образом требуемую мощность двигателя 10. Далее рабочий диапазон двигателя 10, в котором двигатель 10 осуществляет такое дискретное отключение цилиндра, будет обозначен как «диапазон дискретного отключения».
[33] Заранее установленное значение α, являющееся пороговым значением требуемого крутящего момента, отделяющим диапазон сгорания во всех цилиндрах и диапазон дискретного отключения, устанавливается на максимальное значение крутящего момента двигателя, которое может быть достигнуто даже при соотношении цилиндров со сгоранием равном 80%. Наоборот, заранее установленное значение β, являющееся пороговым значением частоты вращения двигателя, отделяющим диапазон сгорания во всех цилиндрах и диапазон дискретного отключения, устанавливается на значение, указанное ниже. Т. е., когда двигатель 10 осуществляет дискретное отключение, частота вращения двигателя временно снижается каждый раз при выполнении отключения цилиндра так, что в интервале отключения цилиндра периодически создается вибрация и шум. Когда интервал отключения цилиндра имеет одну и ту же величину, чем ниже частота вращения двигателя, тем ниже становится частота вибрации и шума, связанных с отключением цилиндра. Вибрация и шум с частотой ниже определенного уровня создают неприятные ощущения у пассажиров. В этой связи, заранее установленное значение β устанавливается на значение нижнего предела частоты вращения двигателя, при котором частота вибрации и шума, связанных с отключением цилиндра, не создает неприятных ощущений у пассажиров.
[34] Определение схемы отключения цилиндра
Далее будет раскрыто определение схемы отключения цилиндра секцией 14 определения схемы. В Таблице 1 показана расстановка цилиндров со сгоранием и отключеных цилиндров для каждого значения соотношения цилиндров со сгоранием, используемого при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием. Как показано в Таблице 1, при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием сгорания используется девять значений соотношения цилиндров со сгоранием: 0%, 50%, 67%, 75%, 80%, 83%, 86%, 88% и 100%. Отключение всех цилиндров, когда все цилиндры отключаются как при прекращении подачи топлива и при остановке работы на холостом ходу, соответствует соотношению цилиндров со сгоранием, равному 0%.
[36] Среди девяти вышеуказанных соотношений цилиндров со сгоранием 0% - это соотношение для отключения всех цилиндров, и 100% - это соотношение для сгорания во всех цилиндрах. Соответственно, из соотношений цилиндров со сгоранием в Таблице 1 во время дискретного й отключения двигателя 10 используется семь значений: 50%, 67%, 75%, 80%, 83%, 86% и 88%. При каждом из этих соотношений цилиндров со сгоранием отключения цилиндров повторно осуществляется в схеме, в которой сгорание последовательно осуществляется в N цилиндрах (N - это целое число, большее чем 1 или равное 1) в порядке входа цилиндра в такт сгорания, а затем отключается следующий цилиндр. Т. е. все соотношения цилиндров со сгоранием, использованные во время дискретного отключения, достигаются за счет повтора отключения цилиндров в вышеуказанной схеме, т.е. посредством повтора отключения цилиндра с регулярными интервалами. Соотношения цилиндров со сгоранием, равные 50%, 67%, 75% и 80%, рассчитываемые как целевые соотношения цилиндров со сгоранием во время осуществления дискретного отключения секцией 13 расчета целевого соотношения, также являются соотношениями цилиндров со сгоранием, которые достигаются за счет повтора отключения цилиндров с регулярными интервалами.
[37] В настоящем варианте осуществления изобретения каждая схема отключения цилиндра имеет идентификационный номер (ID), значение которого - это количество (N) цилиндров, в которых последовательно осуществляется сгорание в этой схеме. Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения случай, когда Соотношение цилиндров со сгоранием составляет 0% (отключение всех цилиндров), и случай, когда соотношение цилиндров со сгоранием составляет 100% (сгорание во всех цилиндрах), рассматриваются способом, описанным ниже, в целях обеспечения процесса во время перехода от сгорания во всех цилиндрах к дискретному отключению и от отключения всех цилиндров к дискретному отключению в процедуре определения схемы отключения цилиндра, которая будет рассмотрена ниже. Т. е. в случае, когда соотношение цилиндров со сгоранием составляет 0% (отключение всех цилиндров), где повторяется только отключение цилиндра, схема с одним отключением цилиндра определяется как схема отключения цилиндра для удобства, и идентификационный номер схемы устанавливается на 0. Также для удобства в случае соотношения цилиндров со сгоранием, составляющего 100%, где повторяется только сгорание, схема с одним сгоранием определяется как схема отключения цилиндра, и идентификационный номер схемы устанавливается на 8.
[38] Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения при изменении схемы отключения цилиндра схема, выполняемая в данный момент, завершается до того, как последующая схема начнется сначала. Также при изменении схемы отключения в данном варианте осуществления изобретения отключение цилиндра осуществляется в конце осуществляемой в настоящий момент схемы отключения цилиндра до начала схемы последующего отключения цилиндра. Поэтому схемы отключения цилиндра с идентификационными номерами с 1 по 7 устанавливаются таким образом, что цилиндр отключается в конце. Кроме того, схема отключения цилиндра с идентификационным номером 8 относится к сгоранию во всех цилиндрах, куда не входит отключение цилиндров. Только непосредственно перед заменой на другую схему отключения цилиндра схема с идентификационным номером 8 заменяется на схему, в которой цилиндр отключается перед сгоранием в другом цилиндре.
[39] На основе целевого соотношения цилиндров со сгоранием, рассчитанного секцией 13 расчета целевого соотношения, секция 14 определения схемы выбирает одну из схем отключения цилиндра с идентификационными номерами 0-8 в качестве схемы отключения цилиндра, которая фактически должна быть выполнена двигателем 10. На Фиг. 3 показана блок-схема отключения цилиндра, определяющая процедуру, выполняемую секцией 14 определения схемы, при определении схемы отключенных цилиндра. Секция 14 определения схемы выполняет процесс данной процедуры в каждом цикле сгорания двигателя 10.
[40] Как показано на Фиг. 3, когда начинается данная процедура, на шаге S100 секция 14 определения схемы считывает идентификационный номер схемы отключения цилиндра для целевого соотношения цилиндров со сгоранием, рассчитанного секцией 13 расчета целевого соотношения (далее - целевая схема Nt), и идентификационный номер схемы отключения цилиндра, выполняемой в текущий момент в двигателе 10 (далее - текущая схема Nc). Впоследствии на шаге S110 секция 14 определения схемы определяет, совпадают ли значения целевой схемы Nt и текущей схемы Nc. Секция 14 определения схемы переводит процесс на шаг S120, если значения совпадают (ДА), и на шаг S130, если значения не совпадают (НЕТ).
[41] Если процесс переводится на шаг S120, секция 14 определения схемы устанавливает значение последующей схемы Nn для значения текущей схемы Nc на шаге S120. Затем на шаге S160 секция 14 определения схемы устанавливает схему отключения цилиндра, идентификационный номер которой - это значение следующей схемы Nn как следующей схемы отключения цилиндра, которая будет выполнена после текущей схемы отключения цилиндра. Затем секция 14 определения схемы заканчивает процесс текущей процедуры. Т. е. в этой ситуации следующее отключение цилиндра будет выполнена в той же схеме отключения цилиндра, что и текущая схема.
[42] Наоборот, если значения текущей схемы Nc и целевой схемы Nt не совпадают (S110: НЕТ) и процесс переводится на шаг S130, секция 14 определения схемы определяет соотношение значений. Если значение целевой схемы Nt больше значения текущей схемы Nc (S130: ДА), секция 14 определения схемы прибавляет 1 к значению текущей схемы Nc и устанавливает значение последующей схемы Nn на результирующее значение (Nn←Nc+1) на шаге S140.
[43] Если значение целевой схемы Nt меньше значения текущей схемы Nc (S130: НЕТ), секция 14 определения схемы вычитает 1 из значения текущей схемы Nc и устанавливает значение последующей схемы Nn на результирующее значение (Nn←Nc-1) на шаге S150. На шаге S160 секция 14 определения схемы устанавливает схему отключения цилиндра, которая будет выполняться наряду со схемой отключения цилиндра, идентификационный номер которой - это значение следующей схемы Nn, которая была установлена на шаге S140 или S150. Затем секция 14 определения схемы заканчивает процесс текущей процедуры.
[44] Интервал отключения цилиндра от отключения цилиндра с интервалом, при котором достигается текущее соотношение цилиндров со сгоранием до последующего отключения цилиндра, определяется как интервал последующего отключения. Как описано выше, схемы отключения цилиндра с идентификационными номерами с 1 по 7, используемые при дискретном отключении, устанавливаются таким образом, что цилиндр отключается в конце. Таким образом, интервал следующего отключения соответствует количеству цилиндров со сгоранием в следующей схеме отключения цилиндра, которая будет выполнена после текущей схемы отключения цилиндра.
[45] В процедуре определения схемы отключения цилиндра, когда идентификационный номер схемы отключения цилиндра, соответствующий целевому соотношению цилиндров со сгоранием (целевая схема Nt), совпадает с идентификационным номером выполняемой в настоящий момент схемы отключения цилиндра (текущая схема Nc) (S110: ДА), выполняемое в настоящий момент отключение цилиндра будет продолжено в следующем цикле. Случай, когда целевая схема Nt совпадает с текущей схемой Nc, относится к случаю, когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием совпадает с текущим соотношением цилиндров со сгоранием, и интервал отключения цилиндра в это время - это интервал, в котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием. Поэтому, когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием совпадает с текущим соотношением цилиндров со сгоранием, секция 14 определения схемы определяет схему отключения цилиндра так, что интервал последующего отключения устанавливается равным интервалу, при котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием.
[46] Наоборот, когда целевая схема Nt не совпадает с текущей схемой Nc (S110: НЕТ), секция 14 определения схемы прибавляет или вычитает единицу из значения текущей схемы Nc так, что значение текущей схемы Nc приближается к целевой схеме NT и устанавливает результирующее значение как идентификационный номер схемы отключения цилиндра, которая будет выполнена следующей. В этом случае количество цилиндров со сгоранием в схеме следующего отключения цилиндра будет ближе на количество, эквивалентное одному цилиндру, к количеству цилиндров со сгоранием в схеме отключения цилиндра, достигающей целевого соотношения цилиндров, чем количество цилиндров со сгоранием в текущей схеме отключения цилиндра. Т. е. интервал следующего отключения в это время устанавливается на интервал, который ближе на величину, эквивалентную одному цилиндру, к интервалу, в котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием, чем интервал, в котором достигается текущее соотношение цилиндров со сгоранием.
[47] Использование и преимущества
Далее будут раскрыты использование и преимущества способа и устройства вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием вышеописанного варианта осуществления изобретения.
[48] На Фиг. 4 показаны изменения соотношения цилиндров со сгоранием, схема отключения цилиндра и сигнал впрыска, когда рабочий диапазон двигателя 10 переключается с диапазона сгорания во всех цилиндрах к диапазону, где целевое соотношение цилиндров со сгоранием в диапазоне дискретного отключения составляет 50%. Сигнал впрыска - это сигнал, направляющий команду на впрыск топлива в цилиндр, когда в этом цилиндре должно быть выполнено сгорание. На Фиг. 4 показан объединенный сигнал впрыска для четырех цилиндров с №1 по №4 двигателя 10. Так как сигнал впрыска не выдается при выполнении отключения цилиндра, секция, в которой интервал импульса сигнала впрыска, показанный на Фиг. 4, длиннее, чем в других секциях, это секция, где выполняется отключение цилиндра.
[49] Когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием изменяется со 100% на 50%, сначала выполняется схема отключения цилиндра с идентификационным номером 7, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием, составляющему 88%. В это время двигатель 10 переключается со сгорания во всех цилиндрах на дискретное отключение.
[50] Затем по порядку выполняются схемы отключения цилиндра с идентификационными номерами с 6 по 1. В частности, один раз выполняется схема отключения цилиндра с идентификационным номером 6, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием, составляющему 86%. Затем один раз выполняется схема отключения цилиндра с идентификационным номером 5, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием, составляющему 83%. Затем один раз выполняется схема отключения цилиндра с идентификационным номером 4, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием, составляющему 80%. Затем один раз выполняется схема отключения цилиндра с идентификационным номером 3, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием, составляющему 75%. Затем, после того как будет один раз выполнена схема отключения цилиндра с идентификационным номером 2, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием сгорания, составляющему 67%, схема отключения цилиндра изменяется на схему с идентификационным номером 1, соответствующую соотношению цилиндров со сгоранием, составляющему 50%, которое является целевым соотношением цилиндров со сгоранием в это время. Как раскрыто выше, в каждой схеме отключения цилиндра с идентификационными номерами с 1 по 7 идентификационный номер соответствует количеству цилиндров, в которых последовательно осуществляется сгорание до отключения цилиндра, т.е. интервалу отключения цилиндра. Таким образом, изменение соотношения цилиндров со сгоранием в это время осуществляется за счет последовательного изменения схемы отключения цилиндра таким образом, что интервал отключения цилиндра будет изменяться на значение, эквивалентное одному цилиндру за один раз.
[51] Аналогично, даже когда значение целевого соотношения цилиндров со сгоранием сгорания изменяется в диапазоне дискретного отключения, соотношение цилиндров со сгоранием сгорания изменяется за счет изменения схемы отключения цилиндра таким образом, что интервал отключения цилиндра изменяется на значение, эквивалентное одному цилиндру за один раз. Таким образом, изменение соотношения цилиндров со сгоранием в диапазоне дискретного отключения в это время осуществляется за счет последовательного изменения схемы отключения цилиндра таким образом, что интервал отключения цилиндра будет изменяться на значение, эквивалентное одному цилиндру за один раз.
[52] Когда рабочий диапазон двигателя 10 переключается с диапазона дискретного отключения на диапазон сгорания во всех цилиндрах, схема отключения цилиндра изменяется последовательно таким образом, что интервал отключения цилиндра изменяется на величину, эквивалентную одному цилиндру за один раз, до тех пор, пока не будет достигнута схема отключения цилиндра с идентификационным номером 7, соответствующая соотношению цилиндров со сгоранием, равному 88%. Затем, после того как будет выполнена схема отключения цилиндра с идентификационным номером 7, произойдет переключение на схему отключения цилиндра с идентификационным номером 8, соответствующим соотношению цилиндров со сгоранием, равному 100%, т.е. сгоранию во всех цилиндрах. В этом случае, даже если рабочий диапазон двигателя 10 находится в диапазоне сгорания во всех цилиндрах, дискретное отключение продолжается до тех пор, пока схема отключения цилиндра с идентификационным номером 7 не переключится на схему отключения цилиндра с идентификационным номером 8.
[53] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления изобретения, когда соотношение цилиндров со сгоранием равно целевому соотношению цилиндров со сгоранием, повторяется схема отключения цилиндра, соответствующая целевому соотношению цилиндров со сгоранием. В этом случае интервал отключения цилиндра поддерживается постоянным.
[54] В данном варианте осуществления изобретения вариативное управление соотношением цилиндров со сгоранием осуществляется вышеуказанным способом. Такое вариативное управление соотношением цилиндров со сгоранием достигается за счет изменения частоты отключения цилиндра во время работы двигателя 10 с дискретным отключением. В двигателе 10 во время работы с дискретным отключением частота вращения двигателя временно падает в соответствии с отключением цилиндра, а затем увеличивается в ответ на сгорание в цилиндре. Степень увеличения частоты вращения двигателя в это время увеличивается вместе с количество цилиндров со сгоранием до тех пор, пока не увеличится следующее отключение цилиндра, т.е. с увеличением интервала отключения цилиндра. Поэтому при наличии периодов с длинным интервалом отключения цилиндра и периодов с коротким интервалом отключения цилиндра колебание частоты вращения двигателя увеличивается.
[55] В этом отношении, в данном варианте осуществления изобретения интервал отключения цилиндра поддерживается постоянным при поддержании постоянного соотношения цилиндров со сгоранием. Также при изменении соотношения цилиндров со сгоранием интервал отключения цилиндра изменяется только на величину, эквивалентную одному цилиндру. Поэтому возможно сокращение колебания частоты вращения двигателя, вызванного изменениями интервала отключения цилиндра.
[56] Колебание частоты вращения двигателя в связи с изменениями интервала отключения цилиндра может быть изменено за счет отдельного управления крутящим моментом для каждого цилиндра. Т. е. за счет регулирования параметров, таких как количество впускного воздуха цилиндра и момент зажигания каждого цилиндра, величина сгенерированного крутящего момента в каждом цилиндре, в котором выполняется сгорание, может быть сделана большей в секции, где интервал отключения цилиндра короткий, чем в секции, где интервал отключения цилиндра длинный. Это в свою очередь допускает увеличение частоты вращения двигателя до тех пор, пока последующее отключение цилиндра не будет выровнена. Соответственно, колебание частоты вращения двигателя можно остановить при помощи изменений интервала отключения цилиндра.
[57] Даже в настоящем варианте осуществления изобретения, так как интервал отключения цилиндра также изменяется при изменении соотношения цилиндров со сгоранием, может потребоваться отдельное управление крутящим моментом для каждого цилиндра для достаточного сдерживания колебания частоты вращения двигателя 10. Даже в таком случае, так как соотношение цилиндров со сгоранием изменяется посредством постепенного изменения интервала отключения цилиндра на величину, эквивалентную одному цилиндру за один раз, в настоящем варианте осуществления изобретения, колебание частоты вращения двигателя 10 сдерживается за счет регулирования генерирования крутящего момента малыми шагами.
[58] Раскрытый выше вариант осуществления изобретения может быть изменен согласно описанному ниже.
[59] Кроме того, при разделении диапазона сгорания во всех цилиндрах и диапазона дискретного отключения в рабочем диапазоне двигателя 10 и разделение целевого соотношения цилиндров со сгоранием в диапазоне дискретного отключения может отличаться от изображенного на Фиг. 2.
[60] В вышеуказанном варианте осуществления изобретения семь схем с интервалами отключения от одного до семи цилиндров устанавливаются как схемы отключения цилиндра, которые должны использоваться при изменении соотношения цилиндров со сгоранием при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием. Если количество цилиндров в интервале отключения цилиндра каждой схемы постоянное, количество и типы таких схем отключения цилиндра могут быть при необходимости изменены.
[61] Второй вариант осуществления
Далее способ и устройство вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения будут описаны со ссылкой на Фиг. 5-6.
[62] Как показано на Фиг. 5, устройство вариативного управления по настоящему варианту осуществления изобретения применяется к двигателю V6 10' с тремя цилиндрами в первом ряду В1 и втором ряду В2. В описании ниже три цилиндра в первом ряду В1 обозначены как цилиндр №1, цилиндр №3 и цилиндр №5, соответственно, и три цилиндра во втором ряду В2 обозначены как цилиндр №2, цилиндр №4 и цилиндр №6. В двигателе 10' зажигание осуществляется в следующем порядке: цилиндр №1, цилиндр №2, цилиндр №3, цилиндр №4, цилиндр №5 и цилиндр №6.
[63] Электронный блок 11' управления, осуществляющий управление двигателем 10', имеет секцию 12' вариативного управления, служащую как устройство вариативного управления соотношением цилиндров со сгоранием. Секция 12' вариативного управления содержит секцию 13' расчета целевого соотношения и секцию 14' определения схемы. Секция 13' расчета целевого соотношения рассчитывает целевое соотношение цилиндров со сгоранием в соответствии с рабочим состоянием двигателя 10'. Секция 14' определения схемы определяет схему отключения цилиндров двигателя 10' на основе целевого соотношения цилиндров со сгоранием. Секция 12' вариативного управления осуществляет управление двигателем 10' таким образом, что отключения цилиндров осуществляются в соответствии с определенной схемой отключения цилиндров.
[64] Фиг. 6 отображает взаимосвязь между величиной целевого соотношения цилиндров со сгоранием, рассчитанного секцией 13' расчета целевого соотношения, требуемым крутящим моментом и частотой вращения двигателя. В заранее установленном цикле управления секция 13' расчета целевого соотношения считывает частоту вращения двигателя и требуемый крутящий момент и рассчитывает целевое соотношение цилиндров со сгоранием из частоты вращения двигателя и требуемого крутящего момента. Как показано на Фиг. 6, согласно расчетам целевое соотношение цилиндров со сгоранием будет составлять 33%, 50%, 67%, 71% и 100%, в настоящем варианте осуществления изобретения. В частности, целевое соотношение цилиндров со сгоранием зафиксировано на 100% в рабочем диапазоне двигателя 10', в котором требуемый крутящий момент превышает заранее установленное значение γ. Кроме того, даже в рабочем диапазоне двигателя 10', частота вращения которого ниже заранее установленного значения ε, целевое соотношение цилиндров со сгоранием зафиксировано на 100%. Наоборот, в рабочем диапазоне двигателя 10', в котором требуемый крутящий момент меньше или равен заранее установленному значению γ и частота вращения двигателя больше или равна заранее установленному значению ε, целевое соотношение цилиндров со сгоранием изменяется в диапазоне от 33% до 75% включительно в соответствии с требуемым крутящим моментом.
[65] В настоящем варианте осуществления изобретения также секция 14' определения схемы определяет схему отключения цилиндров двигателя 10' на основе целевого соотношения цилиндров со сгоранием. В настоящем варианте осуществления изобретения секция 14' выбирает одну из схем отключения двенадцати цилиндров, показанных в Таблице 2, в качестве схемы отключения цилиндров, которая должна быть выполнена в двигателе 10'.
[67] Как показано в Таблице 2, схемы отключения двенадцати цилиндров, использованные в настоящем варианте осуществления изобретения, соответственно относятся к соотношению цилиндров со сгоранием, равному 0%, 33%, 50%, 60%, 67%, 71%, 75%, 78%, 80%, 82%, 83% и 100%. В схемах отключения десяти цилиндров, исключающих схемы отключения цилиндров, соответствующие соотношению цилиндров со сгоранием, равному 0%, которое представляет отключение всех цилиндров, и 100%, которое представляет сгорание во всех цилиндрах, отключение цилиндра повторно осуществляется в схеме, в которой сгорание последовательно осуществляется в N цилиндрах (N - это целое число, большее чем 0 или равное 1) в порядке входа цилиндра в такт сгорания, а затем отключаются два последовательных цилиндра. Т. е. все схемы отключения цилиндра, использованные во время дискретного отключения, представляют собой соотношения, которые достигаются за счет повтора отключения цилиндра в вышеуказанной схеме, т.е. посредством повтора отключения цилиндра с регулярными интервалами.
[68] В настоящем варианте осуществления изобретения каждая схема отключения двенадцати цилиндров имеет идентификационный номер (ID), значение которого - это количество (N) цилиндров, в которых последовательно осуществляется сгорание в этой схеме. Также для удобства, в случае, когда соотношение цилиндров со сгоранием составляет 0% (отключение всех цилиндров), схема с отключением двух последовательных цилиндров определяется как схема отключения цилиндра, и идентификационный номер этой схемы устанавливается на 0. Также в настоящем варианте осуществления изобретения, в случае, когда соотношение цилиндров со сгоранием составляет 100% (сгорание во всех цилиндрах), где повторяется только сгорание, для удобства схема со сгоранием в двух последовательных цилиндрах определяется как схема отключения цилиндра, и идентификационный номер этой схемы устанавливается на 11.
[69] На основе целевого соотношения цилиндров со сгоранием, рассчитанного секцией 13 расчета целевого соотношения, секция 14' определения схемы выбирает одну из схем отключения цилиндра с идентификационными номерами 0-11 в качестве схемы отключения цилиндра, которая фактически должна быть выполнена двигателем 10'. Секция 14' определения схемы настоящего варианта осуществления изобретения также определяет схему отключения цилиндра согласно процедуре определения схемы отключения на Фиг. 3. Т. е. в настоящем варианте осуществления изобретения изменение соотношения цилиндров со сгоранием также осуществляется за счет последовательного изменения схемы отключения цилиндров таким образом, что идентификационный номер изменяется на единицу за один раз. Также в настоящем варианте осуществления изобретения значение идентификационного номера схемы отключения цилиндра, использованное во время дискретного отключения соответствует интервалу отключения цилиндра, когда повторяется соответствующая схема отключения цилиндра. Таким образом, также в настоящем варианте осуществления изобретения, когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием совпадает с текущим соотношением цилиндров со сгоранием, секция 14' определения схемы устанавливает интервал последующего отключения равным интервалу, при котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием. Когда целевое соотношение цилиндров со сгоранием не совпадает с текущим соотношением цилиндров со сгоранием, секция 14' определения схемы устанавливает интервал для последующего отключения который является ближайшим, с использованием значения эквивалентного одному цилиндру, к интервалу, в котором может быть достигнуто целевое соотношение цилиндров со сгоранием, чем интервал, в котором достигается текущее соотношение цилиндров со сгоранием.
[70] В настоящем варианте осуществления изобретения, имеющем вышеописанную конфигурацию, интервал отключения цилиндра поддерживается постоянным при поддержании постоянного соотношения цилиндров со сгоранием. Также при изменении соотношения цилиндров со сгоранием интервал отключения цилиндра изменяется только на величину, эквивалентную одному цилиндру. Таким образом, способ вариативного управления и устройство вариативного управления в настоящем варианте осуществления изобретения может снижать колебание частоты вращения двигателя, вызванное изменениями интервала отключения цилиндра при вариативном управлении соотношением цилиндров со сгоранием.
[71] Далее будет рассмотрен случай, где дискретное сгорание осуществляется в двигателе V таким образом, что отключение цилиндра повторяется в схеме, где сгорание последовательно осуществляется в N цилиндрах, а затем отключается следующий цилиндр. В таком случае, если дискретное сгорание осуществляется в схеме, где значение N - это нечетное число, отключенные цилиндры концентрируются в одном из двух рядов. В результате, свойства отработавших газов двух рядов могут быть неравномерными, что может осложнить управление выбросами. Для решения данной проблемы настоящий вариант осуществления изобретения последовательно выполняет отключения сгорания во время дискретного сгорания для двух цилиндров за один раз в двигателе 10', в котором порядок зажигания установлен таким образом, чтобы поочередно выполнять сгорание между первым рядом В1 и вторым рядом В2. Таким образом, сгорание отключается в одном цилиндре одновременно в первом ряду В1 и втором ряду В2, что снижает неравномерность свойств отработавших газов между рядами.
[72] Если задействована схема отключения цилиндра, отключающая два последовательных цилиндра, колебание крутящего момента двигателя во время дискретного сгорания будет больше, чем в случае, где задействована схема отключения цилиндра, отключающая только один цилиндр за один раз. Период, в течение которого крутящий момент двигателя не генерируется, когда два последовательных цилиндра отключены, равен 360° угла поворота коленвала в четырехцилиндровом двигателе и 240° угла поворота коленвала в шестицилиндровом двигателе. Таким образом, чем больше количество цилиндров в двигателе, тем короче период, в течение которого не генерируется крутящий момент двигателя, когда отключены два последовательных цилиндра. Таким образом, в двигателе с большим количеством цилиндров легко поддерживать колебание крутящего момента двигателя в пределах допустимого диапазона, даже если задействована схема отключения цилиндра, отключающая два последовательных цилиндра.
[73] В вышеописанных вариантах осуществления изобретения электронные блоки 11, 11' управления не ограничены устройствами, содержащими микропроцессорное устройство и память, которые осуществляют все вышеуказанные процессы посредством программного обеспечения. Например, электронные блоки 11, 11' управления могут содержать специализированное аппаратное обеспечение (специализированную интегральную схему: - ASIC), осуществляющее как минимум часть различных процессов. Т.е. электронные блоки управления 11, 11' могут быть интегральной схемой, содержащей: 1) одну или несколько специализированных интегральных схем, таких как ASIC, 2) один или несколько процессоров (микрокомпьютеров), работающих в соответствии с компьютерной программой (программным обеспечением), или 3) их комбинацию.