ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR CONTROLLING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Предпосылки создания изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания и способу управления двигателем внутреннего сгорания.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] В публикации японской патентной заявки №2011-214477 (JP 2011214477 A) раскрыт двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя механизм переключения характеристик, который может переключать подъемную характеристику выпускного клапана между первой подъемной характеристикой, в которой выпускной клапан открыт на такте выпуска, и второй подъемной характеристикой, в которой выпускной клапан открыт на такте выпуска и такте впуска. В JP 2011214477 A также раскрыт контроллер для двигателя внутреннего сгорания, выполненный с возможностью переключения подъемной характеристики выпускного клапана на первую подъемную характеристику в рабочем диапазоне, в котором топливо сгорает при воспламенении от распространения пламени, и переключения подъемной характеристики выпускного клапана на вторую подъемную характеристику в рабочем диапазоне, в котором топливо сгорает путем сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия. В JP 2011214477 A высокотемпературный выпускной газ, выпущенный из цилиндра на такте выпуска, всасывается обратно в цилиндр на последующем такте впуска при новом открывании выпускного клапана на такте впуска в рабочем диапазоне, в котором топливо сгорает путем сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия, и температура в цилиндре увеличивается до температуры, при которой может выполняться сгорание предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия.
Сущность изобретения
[0003] Однако, согласно способу, раскрытому в JP 2011-214477 A, случай, в котором механизм переключения характеристик дает сбой, не рассматривается. Соответственно, если механизм переключения характеристик по какой-то причине дает сбой, и подъемная характеристика выпускного клапана не может переключиться от второй подъемной характеристики на первую подъемную характеристику, то высокотемпературный выпускной газ всасывается обратно в цилиндр в рабочем диапазоне, в котором топливо сгорает посредством сгорания от распространения пламени. Соответственно, имеется опасение, что температура в цилиндре может стать избыточно высокой в рабочем диапазоне, в котором топливо сгорает посредством сгорания от распространения пламени, и возникнет такое нештатное сгорание, как, например, калильное зажигание или детонация.
[0004] Изобретение предотвращает возникновение нештатного сгорания, когда механизм переключения характеристик дает сбой.
[0005] Первый объект изобретения представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя двигательный блок, клапан впрыска топлива, свечу зажигания, механизм переключения характеристик, и электронный блок управления. Клапан впрыска топлива выполнен с возможностью прямого впрыска топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Электродный участок свечи зажигания расположен либо внутри области впрыска топлива, либо вблизи области впрыска топлива. Механизм переключения характеристик выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики между первой подъемной характеристикой и второй подъемной характеристикой. Первая подъемная характеристика представляет собой подъемную характеристику выпускного клапана по открыванию выпускного клапана на такте выпуска. Вторая подъемная характеристика представляет собой подъемную характеристику выпускного клапана по открыванию выпускного клапана на такте выпуска и такте впуска. Электронный блок управления выполнен с возможностью такого управления клапаном впрыска топлива и свечой зажигания, при котором топливо сгорает либо путем сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия, либо путем сгорания от распространения пламени. Электронный блок управления выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики выпускного клапана на вторую подъемную характеристику с использованием механизма переключения характеристик в заданном первом рабочем диапазоне. Заданный первый рабочий диапазон включает в себя, по меньшей мере, часть рабочего диапазона с воспламенением от сжатия. Рабочий диапазон с воспламенением от сжатия представляет собой диапазон, в котором топливо сгорает посредством сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия. Электронный блок управления выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики выпускного клапана на первую подъемную характеристику с использованием механизма переключения характеристик в заданном втором рабочем диапазоне. Заданный второй рабочий диапазон включает в себя, по меньшей мере, рабочий диапазон с воспламенением от пламени. Рабочий диапазон с воспламенением от пламени является диапазоном, в котором топливо сгорает посредством сгорания от распространения пламени. Электронный блок управления выполнен с возможностью определения, действительно ли возникла неисправность переключения. Неисправность переключения представляет собой неисправность, при которой подъемная характеристика выпускного клапана не может переключиться от второй подъемной характеристики на первую подъемную характеристику с использованием механизма переключения характеристик. Электронный блок управления выполнен с возможностью выполнения гомогенного сгорания в рабочем диапазоне с воспламенением от пламени, когда электронный блок управления определяет, что неисправности переключения не возникло. Гомогенное сгорание является сгоранием, в котором топливо, гомогенно распределенное в камере сгорания, воспламеняется с использованием свечи зажигания и сгорает посредством сгорания от распространения пламени. Электронный блок управления выполнен с возможностью осуществления струйно-образованного послойного сгорания во втором рабочем диапазоне, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения. Струйно-образованное послойное сгорание представляет собой сгорание, в котором топливо в области впрыска топлива воспламеняется с использованием свечи зажигания и сгорает посредством сгорания от распространения пламени.
[0006] В соответствии с этой конфигурацией, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания, когда механизм переключения характеристик вышел из строя.
[0007] В двигателе внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать в себя дроссельный клапан, расположенный в канале впускного воздуха. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью такого управления степенью открытия дроссельного клапана, при котором степень открытия становится целевой степенью открытия, основанной на нагрузке двигателя. Когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения, электронный блок управления может управлять степенью открытия дроссельного клапана так, что степень открытия становится степенью открытия, являющейся либо максимальной степенью открытия, либо степенью открытия, которая выше, чем целевая степень открытия во втором рабочем диапазоне.
[0008] В соответствии с этой конфигурацией, во втором рабочем диапазоне, в котором степень открытия дроссельного клапана доводится до определяемой на основе нагрузки двигателя целевой степени открытия, которая ниже, чем максимальная степень открытия, количество впускного воздуха, текущего в качестве нового воздуха в камеру сгорания через впускной проход на такте впуска, может быть увеличено. Соответственно, даже когда выпускной клапан открыт на такте впуска во втором рабочем диапазоне, количество выпускного газа, всасываемое обратно в камеру сгорания через выпускной проход, может уменьшиться на количество, соответствующее увеличению количества впускного воздуха и, таким образом, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR. В результате, поскольку увеличение температуры в цилиндре может быть предотвращено, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания. Поскольку количество внутреннего газа EGR также уменьшается, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания.
[0009] В двигателе внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать в себя турбонагнетатель с приводом от выпускного газа, расположенный в канале выпускного газа, и устройство регулировки выпускного газа. Устройство регулировки выпускного газа может быть выполнено с возможностью регулировки расхода выпускного газа, текущего в турбину турбонагнетателя с приводом от выпускного газа. Устройство регулировки выпускного газа может представлять собой либо клапан сброса, либо сопло переменного сечения. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью такого управления степенью открытия устройства регулировки выпускного газа, при котором степень открытия становится целевой степенью открытия, основанной на нагрузке двигателя. Когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения, электронный блок управления может управлять степенью открытия устройства регулировки выпускного газа так, что степень открытия становится степенью открытия, являющейся либо максимальной степенью открытия, либо степенью открытия, которая выше, чем целевая степень открытия во втором рабочем диапазоне.
[0010] В соответствии с этой конфигурацией, во втором рабочем диапазоне, в котором для управления турбонагнетанием клапан сброса доводится до определяемой на основе нагрузки двигателя целевой степени открытия, которая ниже, чем максимальная степень открытия, можно уменьшить отношение выпускного газа, остающегося в выпускном проходе или выпускном коллекторе, к выпускному газу, выпущенному из камеры сгорания на такте выпуска. Соответственно, даже когда выпускной клапан открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, количество выпускного газа, всасываемое обратно в камеру сгорания через выпускной проход на такте впуска, может быть уменьшено, и, таким образом, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR. В результате, поскольку увеличение температуры в цилиндре может быть предотвращено, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания. Поскольку количество внутреннего газа EGR также уменьшается, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания.
[0011] В двигателе внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать в себя механизм изменения фазы выпуска. Механизм изменения фазы выпуска может быть выполнен с возможностью изменения фазы выпуска. Фаза выпуска может являться фазой выпускного кулачкового вала по отношению к коленчатому валу. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью такого изменения фазы выпуска, при котором момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска представляет собой заданный момент во втором рабочем диапазоне, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения. Заданный момент представляет собой момент, в который скорость изменения объема камеры сгорания на такте впуска является относительно небольшой. В соответствии с этой конфигурацией, момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска доводится до момента, в который скорость изменения объема камеры сгорания является относительно небольшой. Соответственно, по сравнению со случаем, в котором момент открывания клапана доводится до момента, в который скорость изменения объема камеры сгорания относительно большая, можно уменьшить количество выпускного газа, всасываемое обратно в камеру сгорания через выпускной проход на такте впуска, и уменьшить количество внутреннего газа EGR.
[0012] В двигателе внутреннего сгорания, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью такого изменения фазы выпуска, при котором момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска находится на начальной стадии такта впуска, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения. В соответствии с этой конфигурацией, поскольку период, в котором газ в цилиндре охлаждается посредством теплообмена с внутренней поверхностью стенки цилиндра, может быть удлинен на такте впуска путем такого изменения фазы выпуска, при котором момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска приходится на начальную стадию такта впуска, то можно эффективно предотвратить увеличение температуры в цилиндре. Соответственно, можно более эффективно предотвратить нештатное сгорание.
[0013] В двигателе внутреннего сгорания, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью такого изменения фазы выпуска, при котором момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска находится на финальной стадии такта впуска, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения. В соответствии с этой конфигурацией, поскольку выпускной газ всасывается обратно после того, как некоторое количество воздуха (нового воздуха) всасывается в цилиндр путем такого изменения фазы выпуска, при котором момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска приходится на финальную стадию такта впуска, то можно эффективно предотвратить увеличение объема внутреннего газа EGR. Соответственно, можно более эффективно предотвратить пропуски зажигания.
[0014] В двигателе внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать в себя механизм изменения фазы впуска. Механизм изменения фазы впуска выполнен с возможностью изменения фазы впуска. Фаза впуска является фазой впускного кулачкового вала относительно коленчатого вала. Когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения, электронный блок управления может изменять фазу впуска во втором рабочем диапазоне и управлять моментом закрывания клапана впускного клапана одним из следующих способов управления: (i) момент закрывания клапана смещается на опережение в направлении, в котором момент закрывания клапана удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска по сравнению со случаем, в котором электронный блок управления определяет, что неисправность переключения не возникла, (ii) момент закрывания клапана задерживается в направлении, в котором момент закрывания клапана удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска по сравнению со случаем, в котором электронный блок управления определяет, что неисправность переключения не возникла. В соответствии с этой конфигурацией, действительная степень сжатия уменьшается путем опережения или задержки фазы впуска с использованием механизма изменения фазы впуска для опережения или задержки момента закрывания клапана впускного клапана в направлении, в котором данный момент удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска по сравнению с нормальным состоянием. Соответственно, поскольку температура в цилиндре (температура конца такта сжатия) может быть уменьшена по сравнению с нормальным состоянием, то можно предотвратить возникновение нештатного сгорания.
[0015] В двигателе внутреннего сгорания, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью выполнения струйно-образованного послойного сгорания во всех рабочих диапазонах, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключении. В соответствии с этой конфигурацией, можно предотвратить дестабилизацию сгорания, возникающую при переключении рабочего режима.
[0016] В двигателе внутреннего сгорания, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью определения, действительно ли возникла неисправность переключения в рабочем диапазоне с воспламенением от пламени. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью воспрещать работу в заданной области и обеспечивать сгорание топлива посредством сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия в первом рабочем диапазоне, когда рабочее состояние двигателя переходит из второго рабочего диапазона в первый рабочий диапазон после возникновения неисправности переключения. Заданная область является, по меньшей мере, одной из области второго рабочего диапазона на стороне более высокой нагрузки, чем первый рабочий диапазон, и области второго рабочего диапазона на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон. В соответствии с этой конфигурацией, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания и т.п., которое возникает, когда двигатель внутреннего сгорания должен работать во втором рабочем режиме, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения.
[0017] Второй объект изобретения представляет собой способ управления двигателем внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя двигательный блок, клапан впрыска топлива, свечу зажигания, механизм переключения характеристик, а также электронный блок управления. Клапан впрыска топлива выполнен с возможностью прямого впрыска топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Электродный участок свечи зажигания расположен либо внутри области впрыска топлива, либо вблизи области впрыска топлива. Механизм переключения характеристик выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики между первой подъемной характеристикой и второй подъемной характеристикой. Первая подъемная характеристика представляет собой подъемную характеристику выпускного клапана по открыванию выпускного клапана на такте выпуска. Вторая подъемная характеристика представляет собой подъемную характеристику выпускного клапана по открыванию выпускного клапана на такте выпуска и такте впуска. Способ управления включает в себя: управление с помощью электронного блока управления клапаном впрыска топлива и свечой зажигания, которое является таким, что топливо сгорает либо посредством сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия, либо посредством сгорания от распространения пламени; переключение с помощью электронного блока управления подъемной характеристики выпускного клапана на вторую подъемную характеристику в заданном первом рабочем диапазоне; переключение с помощью электронного блока управления подъемной характеристики выпускного клапана на первую подъемную характеристику в заданном втором рабочем диапазоне; определение с помощью электронного блока управления, действительно ли возникла неисправность переключения; выполнение с помощью электронного блока управления гомогенного сгорания в рабочем диапазоне с воспламенением от пламени, когда электронный блок управления определяет, что неисправность переключения не возникла, и выполнение с помощью электронного блока управления струйно-образованного послойного сгорания во втором рабочем диапазоне, когда электронный блок управления определяет, что возникла неисправность переключения. Заданный первый рабочий диапазон включает в себя, по меньшей мере, часть рабочего диапазона с воспламенением от сжатия. Рабочий диапазон с воспламенением от сжатия представляет собой диапазон, в котором топливо сгорает посредством сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия. Заданный второй рабочий диапазон включает в себя, по меньшей мере, рабочий диапазон с воспламенением от пламени. Рабочий диапазон с воспламенением от пламени представляет собой диапазон, в котором топливо сгорает посредством сгорания от распространения пламени. Неисправность переключения представляет собой неисправность, при которой подъемная характеристика выпускного клапана не может переключиться от второй подъемной характеристики на первую подъемную характеристику с помощью электронного блока управления. Гомогенное сгорание представляет собой сгорание, в котором топливо, гомогенно распределенное в камере сгорания, воспламеняется с использованием свечи зажигания и сгорает посредством сгорания от распространения пламени. Струйно-образованное послойное сгорание представляет собой сгорание, в котором топливо в области впрыска топлива воспламеняется с использованием свечи зажигания и сгорает посредством сгорания от распространения пламени.
[0018] В соответствии с этой конфигурацией, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания, когда механизм переключения характеристик выходит из строя.
Краткое описание чертежей
[0019] Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых идентичные ссылочные позиции обозначают идентичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 представляет собой диаграмму, схематически иллюстрирующую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания и электронный блок управления, который управляет двигателем внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе двигательного блока двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 3 представляет собой схематичный перспективный вид передаточного механизма впускного клапана согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 4 представляет собой схематичный вид в разрезе механизма изменения фазы впуска согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 5 представляет собой схематичный перспективный вид передаточного механизма выпускного клапана согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 6 представляет собой схематичный вид в разрезе механизма переключения характеристик согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 7 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую рабочие диапазоны двигательного блока;
Фиг. 8 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую пример операций по открывания клапана впускного клапана и выпускного клапана в рабочем режиме SI;
Фиг. 8В представляет собой диаграмму, иллюстрирующую пример операций по открывания клапана впускного клапана и выпускного клапана в рабочем режиме CI;
Фиг. 9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление определением неисправности переключения для определения того, действительно ли возникла неисправность переключения;
Фиг. 10 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно первому варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 11 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно второму варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 12 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую поведение различных параметров согласно второму варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 13 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую сравнение объема внутреннего газа EGR и температуры конца такта сжатия, когда момент, в который выпускной клапан открыт на такте впуска, управляется на начальной стадии, средней стадии, и конечной стадии такта впуска;
Фиг. 14 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую пример, в котором фаза выпуска при помощи механизма изменения фазы выпуска смещается на опережение или задержку по отношению к опорной фазе, и момент, в который выпускной клапан открыт на такте впуска, обеспечивается на начальной стадии, средней стадии, и конечной стадии такта впуска;
Фиг. 15 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно третьему варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 16 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую поведение различных параметров согласно третьему варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 17 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно четвертому варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 18 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую поведение различных параметров согласно четвертому варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 19 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую пример момента открывания клапана впускного клапана и выпускного клапана при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 20 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно пятому варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения;
Фиг. 21 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно шестому варианту осуществления изобретения; и
Фиг. 22 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием согласно шестому варианту осуществления изобретения при возникновении неисправности переключения.
Подробное описание вариантов осуществления
[0020] В дальнейшем варианты осуществления изобретения будут подробно описаны с опорной на сопровождающие чертежи. В последующем описании идентичные элементы будут обозначаться идентичными ссылочными позициями.
[0021] Фиг. 1 представляет собой диаграмму, схематически иллюстрирующую конфигурации двигателя 100 внутреннего сгорания и электронного блока 200 управления, который управляет двигателем 100 внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения. Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе двигательного блока 1 двигателя 100 внутреннего сгорания.
[0022] Двигатель 100 внутреннего сгорания включает в себя двигательный блок 1, который включает в себя множество цилиндров 10, устройство 2 подачи топлива, впускное устройство 3, выпускное устройство 4, передаточный механизм 5 впускного клапана, и передаточный механизм 6 выпускного клапана.
[0023] Двигательный блок 1 сжигает топливо в камере 11 сгорания (см. фиг. 2), которая образована в каждом цилиндре 10 и создает энергию для приведения в движение, например, транспортного средства. В двигательном блоке 1, свеча 16 зажигания расположена в каждом цилиндре так, что она обращена к камере 11 сгорания цилиндра 10. Двигательный блок 1 оснащен парой впускных клапанов 50 и парой выпускных клапанов 60 для каждого цилиндра. Как показано на фиг. 2, поршень 12, который осуществляет возвратно-поступательное движение в цилиндре 10 с помощью давления сгорания, размещен в каждом цилиндре 10. Поршень 12 соединен с коленчатым валом через шатун и возвратно-поступательное движение поршня 12 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.
[0024] Устройство 2 подачи топлива включает в себя клапан 20 впрыска топлива с электронным управлением, подводящую трубку 21, питающий насос 22, топливный бак 23, и насосную трубку 24.
[0025] Клапан 20 впрыска топлива расположен в каждом цилиндре 10 на вершине центральной части камеры 11 сгорания так, что он обращен к камере 11 сгорания цилиндра 10. Как показано на фиг. 2, в этом варианте осуществления, клапан 20 впрыска топлива расположен смежно к свече 16 зажигания так, что электродный участок 16а свечи 16 зажигания расположен внутри области R впрыска топлива, осуществляемого клапаном 20 впрыска топлива, или в областях, прилегающих к области R впрыска топлива для выполнения струйно-образованного послойного сгорания, описываемого ниже. Время открывания клапана (количество впрыскиваемого топлива) и момент открывания клапана (момент впрыска) клапана 20 впрыска топлива меняются на основе сигнала управления из электронного блока 200 управления, и, когда клапан 20 впрыска топлива открыт, топливо впрыскивается непосредственно в камеру 11 сгорания из клапана 20 впрыска топлива.
[0026] Подводящая трубка 21 соединена с топливным баком 23 через насосную трубку 24. В середине насосной трубки 24 расположен питающий насос 22, который прокачивает топливо, хранящееся в топливном баке 23, и подает топливо в подводящую трубку 21. В подводящей трубке 21 временно находится топливо под высоким давлением, прокачанное из питающего насоса 22. Когда клапан 20 впрыска топлива открыт, топливо под высоким давлением, находящееся в подводящей трубке, 21 впрыскивается непосредственно в камеру 11 сгорания из клапана 20 впрыска топлива. Подводящая трубка 21 оснащена датчиком 211 давления топлива, который определяет давление топлива в подводящей трубке 21, то есть, давление топлива (давление впрыска), впрыснутого в цилиндр из клапана 20 впрыска топлива.
[0027] Питающий насос 22 выполнен с возможностью изменения количества подаваемого топлива, и количество подаваемого топлива из питающего насоса 22 меняется на основе сигнала управления из электронного блока 200 управления. Путем управления количеством подаваемого топлива из питающего насоса 22, осуществляется управление давлением топлива в подводящей трубке 21, т.е. давлением впрыска из клапана 20 впрыска топлива.
[0028] Впускное устройство 3 представляет собой устройство, которое направляет впускной воздух в камеру 11 сгорания и может изменять впускное состояние (давление впускного воздуха, температуру впускного воздуха, или количество рециркуляции внешнего выпускного газа (EGR - exhaust gas recirculation)) впускного воздуха, всасываемого в камеру 11 сгорания. Впускное устройство 3 включает в себя канал 30 впускного воздуха, впускной коллектор 31, и канал 32 EGR.
[0029] Один конец канала 30 впускного воздуха соединен с очистителем 34 воздуха, а другой его конец соединен с патрубком 31а впускного воздуха впускного коллектора 31. В канале 30 впускного воздуха с впускной стороны последовательно расположены: воздухомер 212, компрессор 71 турбонагнетателя 7 с приводом от выпускного газа, промежуточный охладитель 35 и дроссельный клапан 36.
[0030] Воздухомер 212 определяет расход воздуха (далее именуемый "фактическое количество впускного воздуха"), который течет в канал 30 впускного воздуха и всасывается в каждый цилиндр 10.
[0031] Компрессор 71 включает в себя кожух 71а компрессора и колесо 71b компрессора, которое расположено в кожухе 71а компрессора. Колесо 7lb компрессора приводится во вращательное движение колесом 72b турбины турбонагнетателя 7 с приводом от выпускного газа, расположенным коаксиально ему, и в результате нагнетает и подает впускной воздух, текущий в кожух 71а компрессора.
[0032] Промежуточный охладитель 35 представляет собой теплообменник, который, например, с использованием движущегося воздуха или охлаждающей воды охлаждает впускной воздух, который был подвергнут сжатию с повышением температуры компрессором 71.
[0033] Дроссельный клапан 36 регулирует количество впускного воздуха, который вводится во впускной коллектор 31, путем изменения площади поперечного сечения канала 30 впускного воздуха. Дроссельный клапан 36 открывается и закрывается приводом 36а дроссельного клапана, и его степень открытия (степень открытия дроссельного клапана) определяется дроссельным датчиком 213.
[0034] Впускной коллектор 31 соединен с впускным проходом 14 (см. фиг. 2), образованным в двигательном блоке 1, и равномерно распределяет впускной воздух, текущий из канала 30 впускного воздуха, в цилиндры 10 через впускные проходы 14. Патрубок 31а впускного воздуха впускного коллектора 31 оснащен датчиком 214 давления впускного воздуха, который определяет давление впускного воздуха (давление впускного воздуха), всасываемого в цилиндр, и датчиком 215 температуры впускного воздуха, который определяет температуру впускного воздуха (температура впускного воздуха), всасываемого в цилиндр.
[0035] Канал 32 EGR представляет собой канал, который обеспечивает сообщение выпускного коллектора 41 и патрубка 31а впускного воздуха впускного коллектора 31 друг с другом, и возвращает часть выхлопного газа, выпущенного из цилиндра 10, в патрубок 31а впускного воздуха за счет разности давления. Далее, выхлопной газ, текущий в канал 32 EGR, именуется «внешним газом EGR». Для предотвращения выпуска оксида азота (NOx) температура сгорания может быть уменьшена путем рециркуляции внешнего газа EGR в коллектор 31а впускного воздуха и в каждый цилиндр 10. В канале 32 EGR охладитель 37 EGR и клапан 38 EGR, расположенные последовательно, образуют впускную сторону.
[0036] Охладитель 37 EGR представляет собой теплообменник, который охлаждает внешний газ EGR, например, с использованием движущегося воздуха или охлаждающей воды.
[0037] Клапан 38 EGR представляет собой электромагнитный клапан, который может непрерывно или ступенчато регулировать степень открытия, и степень открытия управляется электронным блоком 200 управления в зависимости от рабочего состояния двигателя. Путем управления степенью открытия клапана 38 EGR, регулируется расход внешнего газа EGR, который возвращается в патрубок 31а впускаемого воздуха.
[0038] Выпускное устройство 4 представляет собой устройство, которое выпускает выпускной газ из цилиндра и включает в себя выпускной коллектор 41, канал 42 выпускного газа, устройство 43 пост-обработки выпускного газа, и обходной канал 44 выпускного газа.
[0039] Выпускной коллектор 41 соединен с выпускным проходом 15, который образован в двигательном блоке 1, при этом он собирает, и вводит выпускной газ, выпущенный из цилиндра 10, в канал 42 выпускного газа.
[0040] В канале 42 выпускного газа, турбина 72 турбонагнетателя 7 с приводом от выпускного газа и устройство 43 пост-обработки выпускного газа расположены последовательно с впускной стороны.
[0041] Турбина 72 включает в себя кожух 72а турбины и колесо 72b турбины, которое расположено в кожухе 72а турбины. Колесо 72b турбины, которое вращательно приводится в действие с помощью энергии выпускного газа, текущего в кожух 72а турбины, приводит в действие колесо 71b компрессора, коаксиально прикрепленное к нему.
[0042] Устройство 43 пост-обработки выпускного газа представляет собой устройство, которое очищает и выпускает выпускной газ наружу, и включает в себя различные катализаторы очистки выпускного газа для удаления токсичных веществ или фильтр для сбора токсичных веществ.
[0043] Обходной канал 44 выпускного газа представляет собой канал, который соединен с каналом 42 выпускного газа с впускной стороны турбины 72 и каналом 42 выпускного газа с выпускной стороны турбины 72 для обхода турбины 72.
[0044] Обходной канал 44 выпускного газа оснащен клапаном 45 сброса, который приводится в действие приводом (не показан) сброса и может непрерывно или ступенчато регулировать поперечное сечение обходного канала 44 выпускного газа. Когда клапан 45 сброса открыт, часть или весь выпускной газ, текущий в канале 42 выпускного газа с впускной стороны турбины 72, течет в обходной канал 44 выпускного газа, обходя турбину 72, и выпускается наружу. Соответственно, путем регулировки степени открытия клапана 45 сброса (далее именуемой "степенью открытия клапана сброса"), расход выпускного газа, текущего в турбину 72 может регулироваться для управления скоростью вращения турбины 72. То есть, можно управлять давлением воздуха (давлением турбонагнетания), сжимаемого компрессором 71, путем регулировки степени открытия клапана сброса.
[0045] Передаточный механизм 5 впускного клапана представляет собой устройство, которое открывает и закрывает впускной клапан 50 каждого цилиндра 10 и расположено в двигательном блоке 1. Передаточный механизм 5 впускного клапана в соответствии с этим вариантом осуществления выполнен с возможностью открывания впускного клапана 50 каждого цилиндра 10 на такте впуска. Подробная конфигурация передаточного механизма 5 впускного клапана будет описана ниже со ссылкой на фиг. 3 и фиг. 4.
[0046] Передаточный механизм 6 выпускного клапана представляет собой устройство, которое открывает и закрывает выпускной клапан 60 каждого цилиндра 10 и расположено в двигательном блоке 1. Передаточный механизм 6 выпускного клапана в соответствии с этим вариантом осуществления выполнен с возможностью открывания выпускного клапана 60 каждого цилиндра 10 на такте выпуска и открывания выпускного клапана 60 на такте впуска в случае необходимости. Подробная конфигурация передаточного механизма 6 выпускного клапана будет описана ниже со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6.
[0047] Электронный блок 200 управления образован из цифрового компьютера и включает в себя постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 202, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 203, центральный процессор (ЦП: микропроцессор) 204, входной порт 205 и выходной порт 206, которые соединены друг с другом двунаправленной шиной 201.
[0048] Выходной сигнал датчика 211 давления топлива и т.п. подается на входной порт 205 через соответствующий A/D преобразователь 207. Выходное напряжение датчика 217 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное степени нажатия педали 221 акселератора (далее именуемой «степенью нажатия акселератора») в качестве сигнала для определения нагрузки двигателя, подается на входной порт 205 через соответствующий A/D преобразователь 207. Выходной сигнал датчика 218 угла поворота коленчатого вала, который генерирует выходной импульс, каждый раз, когда коленчатый вал двигательного блока 1 поворачивается, например, на 15 градусов, в качестве сигнала для вычисления скорости вращения двигателя и т.п., подается на входной порт 205. Таким образом, входные сигналы различных датчиков, необходимых для управления двигателем 100 внутреннего сгорания, вводятся через входной порт 205.
[0049] Выходной порт 206 соединен с различными компонентами управления, например, клапаном 20 впрыска топлива, через соответствующие приводные контуры 208.
[0050] Для управления двигателем 100 внутреннего сгорания электронный блок 200 управления выдает сигналы управления, предназначенные для управления различными компонентами управления, из выходного порта 206 на основе выходных сигналов различных датчиков, поступающих на входной порт 205.
[0051] Фиг. 3 представляет собой схематичный перспективный вид передаточного механизма 5 впускного клапана в соответствии с этим вариантом осуществления.
[0052] Передаточный механизм 5 впускного клапана включает в себя впускной кулачковый вал 51, который пролегает в направлении линии цилиндров, механизм 52 привода впускного клапана, который приводит в действие впускной клапан 50, и механизм 53 изменения фазы впуска, который меняет фазу впускного кулачкового вала 51 (далее именуемую «фазой впуска») по отношению к коленчатому валу.
[0053] Впускной кулачковый вал 51 прикреплен к двигательному блоку 1 так, чтобы свободно вращаться относительно двигательного блока 1. Впускной кулачковый вал 51 соединен с коленчатым вал ремнем или цепью через звездочку 55, расположенную на одном его конце, и вращается вокруг своей оси вместе с коленчатым валом. Впускной кулачок 54, который вращается вместе с впускным кулачковым валом 51, жестко прикреплен к впускному кулачковому валу 51 для каждого цилиндра.
[0054] Механизм 52 привода впускного клапана включает в себя впускной опорный вал 521 и Y-образное коромысло 522.
[0055] Впускной опорный вал 521 расположен под впускным кулачковым валом 51 и пролегает в направлении линии цилиндров параллельно впускному кулачковому валу 51, при этом он жестко поддерживается двигательным блоком 1.
[0056] Наконечник Y-образного коромысла 522 раздваивается, а в его базовый конец вставлен впускной опорный вал 521, при этом оно качается (перемещается вверх и вниз) в заданном диапазоне вращения вокруг оси впускного опорного вала 521. Стержневой участок 50а впускного клапана 50 жестко прикреплен к наконечнику Y-образного коромысла 522, который раздваивается. Y-образное коромысло 522 включает в себя игольчатый подшипник 522а, находящийся в скользящем контакте с впускным кулачком 54 на его центральном участке, и, когда впускной кулачковый вал 51 вращается вместе с коленчатым валом, на игольчатый подшипник 522а надавливает впускной кулачок 54. Соответственно, Y-образное коромысло 522 качается в заданном диапазоне вращения вокруг оси впускного опорного вала 521, чтобы открывать впускной клапан 50.
[0057] Механизм 53 изменения фазы впуска расположен на одном конце впускного кулачкового вала 51. Механизм 53 изменения фазы впуска будет описан ниже с дополнительной ссылкой на фиг. 4.
[0058] Фиг. 4 представляет собой схематичный вид в разрезе механизма 53 изменения фазы впуска.
[0059] Как показано на фиг. 4, механизм 53 изменения фазы впуска включает в себя цилиндрический корпус 531, вращающийся вал 532, множество разделительных стенок 533, лопасть 534, камеру 535 опережения давления масла, камеру 536 задержки давления масла и клапан 56 управления подачей гидравлического масла. Цилиндрический корпус 531 вращается вместе со звездочкой 55. Вращающийся вал 532 вращается вместе с впускным кулачковым валом 51 и может вращаться относительно цилиндрического корпуса 531. Множество разделительных стенок 533 пролегают от внутренней окружной поверхности цилиндрического корпуса 531 до наружной окружной поверхности вращающегося вала 532. Лопасть 534 пролегает от наружной окружной поверхности вращающегося вала 532 до внутренней окружной поверхности цилиндрического корпуса 531 между разделительными стенками 533. Камера 535 опережения давления масла и камера 536 задержки давления масла образованы с обеих сторон каждой лопасти 534. Клапан 56 управления подачей гидравлического масла выполняет управление распределением гидравлического масла для камеры 535 опережения давления масла и камеры 536 задержки давления масла.
[0060] Клапан 56 управления подачей гидравлического масла включает в себя отверстие 561 опережения давления масла, которое соединено с камерой 535 опережения давления масла, отверстие 562 задержки давления масла, которое соединено с камерой 536 задержки давления масла, питающее отверстие 563, через которое подается гидравлическим масло, поступающее из гидравлического насоса 57, первое сливное отверстие 564, второе сливное отверстие 565 и золотниковый клапан 566, который выполняет управление прерыванием сообщения между отверстиями (например, отверстием 561 опережения давления масла, отверстием 562 задержки давления масла, питающим отверстием 563, первым сливным отверстием 564 и вторым сливным отверстием 565).
[0061] Когда фаза впуска должна быть опережающей, золотниковый клапан 566 перемещается вправо на фиг. 4, гидравлическое масло, поступающее из питающего отверстия 563, подается в камеру 535 опережения давления масла через отверстие 561 опережения давления масла. Гидравлическое масло, находящееся в камере 536 задержки давления масла, выпускается из второго сливного отверстия 565. В это время, вращающийся вал 532 вращается в направлении стрелки относительно цилиндрического корпуса 531.
[0062] С другой стороны, когда фаза впуска должна быть задержанной, золотниковый клапан 566 движется влево на фиг. 4, и гидравлическое масло, подаваемое из питающего отверстия 563, подается в камеру 536 задержки давления масла через отверстие 562 задержки давления масла. Гидравлическое масло, находящееся в камере 535 опережения давления масла, выпускается из первого сливного отверстия 564. В это время вращающийся вал 532 вращается в противоположном направлении стрелки относительно цилиндрического корпуса 531.
[0063] Когда вращающийся вал 532 поворачивается относительно цилиндрического корпуса 531, и золотниковый клапан 566 возвращается в нейтральное положение на фиг. 4, относительное вращение вращающегося вала 532 останавливается, и вращающийся вал 532 удерживается в данном относительном повернутом положении с этого момента времени. Таким образом, фаза впуска может быть опережающей или задержанной на нужную величину с использованием механизма 53 изменения фазы впуска.
[0064] Фиг. 5 представляет собой схематичный перспективный вид передаточного механизма 6 выпускного клапана в соответствии с этим вариантом осуществления.
[0065] Передаточный механизм 6 выпускного клапана включает в себя выпускной кулачковый вал 61, который пролегает в направлении линии цилиндров, механизм 62 привода выпускного клапана, который приводит в действие выпускной клапан 60, механизм 63 изменения фазы выпуска, который изменяет фазу выпускного кулачкового вала 61 (далее именуемую «фазой выпуска») по отношению к коленчатому валу, и механизм 64 переключения характеристик, который может переключать подъемную характеристику выпускного клапана 60 между первой подъемной характеристикой открывания выпускного клапана 60 на такте выпуска и второй подъемной характеристикой открывания выпускного клапана 60 на такте выпуска и такте впуска.
[0066] Выпускной кулачковый вал 61 прикреплен к двигательному блоку 1 так, чтобы свободно вращаться относительно двигательного блока 1. Выпускной кулачковый вал 61 соединен с коленчатым вал ремнем или цепью через звездочку 67, расположенную на одном его конце, и вращается вокруг своей оси вместе с коленчатым валом.
[0067] Первый выпускной кулачок 65 и второй выпускной кулачок 66, которые вращаются вместе с выпускным кулачковым валом 61 жестко прикреплены к выпускному кулачковому валу 61 для каждого цилиндра. Первый выпускной кулачок 65 представляет собой кулачок, который открывает выпускной клапан 60 каждого цилиндра 10 на такте выпуска. Второй выпускной кулачок 66 представляет собой кулачок, который открывает выпускной клапан 60 каждого цилиндра 10 на такте выпуска и такте впуска. Второй выпускной кулачок 66 включает в себя ребро 66а кулачка, которое открывает выпускной клапан 60 на такте выпуска и ребро 66b кулачка, которое открывает выпускной клапан 60 на такте впуска. Ребро 66а кулачка и ребро 66b кулачка второго выпускного кулачка 66 выполнены так, что степень хода выпускного клапана 60 на такте впуска меньше, чем степень хода выпускного клапана 60 на такте выпуска.
[0068] Механизм 62 привода выпускного клапана включает в себя выпускной опорный вал 621 и Y-образное коромысло 622.
[0069] Выпускной опорный вал 621 расположен под выпускным кулачковым валом 61 и пролегает в направлении линии цилиндров параллельно выпускному кулачковому валу 61, при этом он жестко поддерживается двигательным блоком 1.
[0070] Наконечник Y-образного коромысла 622 раздваивается, и выпускной опорный вал 621 вставлен в его базовый конец так, чтобы оно могло качаться в заданном диапазоне вращения вокруг оси выпускного опорного вала 621. Стержневой участок 60а выпускного клапана 60 жестко прикреплен к наконечнику Y-образного коромысла 622, который раздваивается. Y-образное коромысло 622 включает в себя игольчатый подшипник 622а, находящийся в скользящем контакте либо с первым выпускным кулачком 65, либо со вторым выпускным кулачком 66 в зависимости от состояния переключения механизма 64 переключения характеристик на его центральном участке, и, когда выпускной кулачковый вал 61 вращается вместе с коленчатым валом, на игольчатый подшипник 622а надавливает либо первый выпускной кулачок 65, либо второй выпускной кулачок 66 в зависимости от состояния переключения механизма 64 переключения характеристик. Соответственно, Y-образное коромысло 622 качается в заданном диапазоне вращения вокруг оси выпускного опорного вала 621 для открывания выпускного клапана 60.
[0071] Механизм 63 изменения фазы выпуска расположен на одном конце выпускного кулачкового вала 61. Конфигурация механизма 63 изменения фазы выпуска является такой же, что и у механизма 53 изменения фазы впуска, и, таким образом, ее описание не будет повторяться. Фаза выпуска может сдвигаться в сторону опережения или задерживаться на нужную величину при помощи механизма 63 изменения фазы выпуска.
[0072] Механизм 64 переключения характеристик расположен на другом конце выпускного кулачкового вала 61. Механизм 64 переключения характеристик будет описан ниже с дополнительной ссылкой на фиг. 6.
[0073] Фиг. 6 представляет собой схематичный вид в разрезе механизма 64 переключения характеристик.
[0074] Механизм 64 переключения характеристик включает в себя цилиндрический корпус 641, ползунок 642, электромагнит 643, и винтовую пружину 644.
[0075] Цилиндрический корпус 641 представляет собой корпус, который расположен на другом конце выпускного кулачкового вала 61 и вмещает в себя ползунок 642, электромагнит 643, винтовую пружину 644, и часть выпускного кулачкового вала 61.
[0076] Ползунок 642 расположен на другом конце выпускного кулачкового вала 61 и вращается вместе с выпускным кулачковым валом 61. Ползунок 642 выполнен из магнитного вещества. Ползунок 642 размещен в цилиндрическом корпусе 641 и перемещается в одну сторону (вправо на чертеже) в аксиальном направлении выпускного кулачкового вала 61 вместе с выпускным кулачковым валом 61 против пружинящей силы винтовой пружины 644, когда ток возбуждения течет в электромагните 643.
[0077] Электромагнит 643 расположен вокруг ползунка 642. Ток возбуждения в электромагните 643 управляется с помощью электронного блока 200 управления.
[0078] Винтовая пружина 644 расположена в цилиндрическом корпусе 641 с длиной, которая меньше, чем ее естественная длина, и обычно прижимает ползунок 642 в другую сторону (влево на фигуре) в аксиальном направлении выпускного кулачкового вала 61.
[0079] Ниже описано управление двигателем 100 внутреннего сгорания, которое выполняется с помощью электронного блока 200 управления.
[0080] Электронный блок 200 управления переключает рабочий режим двигательного блока 1 в любой один из рабочего режима с воспламенением от искры (далее именуемый «рабочим режимом SI - spark ignition»), либо рабочего режима с воспламенением от сжатия (далее именуемый «рабочим режимом CI - compression ignition») на основе рабочего состояния двигателя (скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя).
[0081] В частности, электронный блок 200 управления переключает рабочий режим в рабочий режим CI, когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне с воспламенением от сжатия (далее именуемым «рабочим диапазоном ВС»), который окружен сплошной линией на фиг. 7. Электронный блок 200 управления переключает рабочий режим в рабочий режим SI, когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне с воспламенением от искры (далее именуемым «рабочим диапазоном SI»), отличном от рабочего диапазона CI. Электронный блок 200 управления осуществляет управление двигательным блоком 1 на основе рабочих режимов.
[0082] Как показано на фиг. 7, в этом варианте осуществления турбонагнетание выполняется в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки в рабочем диапазоне CI, и турбонагнетание выполняется в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки в рабочем диапазоне SI. В последующем описании, когда диапазон, в котором выполняется турбонагнетание, и диапазон, в котором турбонагнетание не выполняется, должны четко отличаться друг от друга, рабочие диапазоны, в которых турбонагнетание выполняется в рабочем диапазоне CI, и рабочий диапазон SI именуются «рабочим диапазоном CI турбонагнетания», и «рабочим диапазоном SI турбонагнетания», соответственно. Рабочие диапазоны, в которых турбонагнетание не выполняется в рабочем диапазоне CI, и рабочем диапазоне SI, именуются «рабочим диапазоном CI естественного впуска» и «рабочим диапазоном SI естественного впуска», соответственно.
[0083] Когда рабочий режим представляет собой рабочий режим SI, для управления двигательным блоком 1 электронный блок 200 управления образует гомогенную предварительно подготовленную воздушно-топливную смесь со стехиометрическим воздушно-топливным отношением или с воздушно-топливным отношением в областях, прилегающих к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, в камере 11 сгорания путем впрыскивания топлива, главным образом, на такте впуска, воспламеняет предварительно подготовленную воздушно-топливную смесь с использованием свечи 16 зажигания, и сжигает предварительно подготовленную воздушно-топливную смесь посредством сгорания от распространения пламени. То есть, когда рабочий режим представляет собой рабочий режим SI, электронный блок 200 управления выполняет гомогенное сгорание, воспламеняя топливо, которое равномерно распределено в камере 11 сгорания, с использованием свечи 16 зажигания, и сжигает топливо посредством сгорания от распространения пламени.
[0084] Когда рабочий режим представляет собой рабочий режим CI, для управления двигательным блоком 1 электронный блок 200 управления образует предварительно подготовленную воздушно-топливную смесь с воздушно-топливным отношением (например, от 30 до 40), которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, в камере 11 сгорания путем впрыска топлива, главным образом, на такте сжатия, и сжигает предварительно подготовленную воздушно-топливную смесь путем сгорания с воспламенением от сжатия. То есть, сгорание предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия является «воспламенением от сжатия предварительно подготовленной смеси» (PCCI - premixed charge compression ignition).
[0085] Сгорание предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия может выполняться, даже когда воздушно-топливное отношение беднее, чем при сгорании от распространения пламени, и может выполняться, когда степень сжатия выше, чем при сгорании от распространения пламени. Соответственно, путем выполнения сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия, можно повысить топливный КПД и улучшить тепловой КПД. Поскольку сгорание предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия имеет меньшую температуру сгорания, чем сгорание от распространения пламени, можно предотвратить образование NOx. Поскольку вокруг топлива имеется достаточное количество кислорода, можно предотвратить образование несгоревших углеводородов.
[0086] Когда нужно осуществить сгорание предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия, температуру в цилиндре нужно увеличить до температуры, при которой предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь может самовоспламениться, и температура в цилиндре должна быть установлена на более высокую температуру, чем когда предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь сжигается в камере 11 сгорания посредством факельного сгорания, как в рабочем режиме SI.
[0087] Поэтому, в этом варианте осуществления, в рабочем режиме SI, подъемная характеристика выпускного клапана 60 переключается на первую подъемную характеристику механизмом 64 переключения характеристик для открывания выпускного клапана 60 только на такте выпуска, как показано на фиг. 8А.
[0088] Как показано на фиг. 8В, в рабочем режиме CI, подъемная характеристика выпускного клапана 60 переключается на вторую подъемную характеристику механизмом 64 переключения характеристик для открывания выпускного клапана 60 на такте впуска в дополнение к такту выпуска. Путем выполнения операции двойного открывания выпускного клапана при открывании выпускного клапана 60 снова на такте впуска, высокотемпературный выпускной газ, выпущенный из цилиндра на такте выпуска, может всасываться обратно в цилиндр на последующем такте впуска. В рабочем режиме CI, температура в цилиндре увеличивается путем выполнения операции двойного открывания выпускного клапана, а температура в цилиндре каждого цилиндра 10 поддерживается на температуре, при которой может выполняться сгорание предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия. В последующем описании с целью отличия от внешнего газа EGR, выпускной газ, всасываемый обратно в цилиндр при операции двойного открывания выпускного клапана, именуются «внутренним газом EGR».
[0089] Таким образом, в этом варианте осуществления, подъемная характеристика выпускного клапана 60 переключается на первую подъемную характеристику механизмом 64 переключения характеристик в рабочем режиме SI. В рабочем режиме CI, подъемная характеристика выпускного клапана 60 переключается на вторую подъемную характеристику механизмом 64 переключения характеристик.
[0090] В этом варианте осуществления, в рабочем режиме CI, операция двойного открывания выпускного клапана выполняется путем переключения подъемной характеристики выпускного клапана 60 на вторую подъемную характеристику во всех рабочих диапазонах рабочего диапазона CI, однако, когда операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки в рабочем диапазоне CI, температура в цилиндре может избыточно возрастать. В этом случае, операция двойного открывания выпускного клапана может выполняться путем переключения подъемной характеристики выпускного клапана 60 на вторую подъемную характеристику только в частичном рабочем диапазоне на сторонах низкой и средней нагрузок в рабочем диапазоне CI. В последующем описании, рабочий диапазон, в котором выполняется операция двойного открывания выпускного клапана, когда неисправности переключения не возникло (далее именуемый «нормальным состоянием»), именуется «первым рабочим диапазоном», в случае необходимости. С другой стороны, рабочий диапазон, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии, именуется «вторым рабочим диапазоном», в случае необходимости. Соответственно, в этом варианте осуществления, как показано на фиг. 7, весь рабочий диапазон в рабочем диапазоне CI представляет собой первый рабочий диапазон, и весь рабочий диапазон в рабочем диапазоне SI представляет собой второй рабочий диапазон.
[0091] Имеется опасение, что в механизме 64 переключения характеристик возникнет неисправность (далее именуемая «неисправностью переключения»), при которой подъемная характеристика выпускного клапана 60 по какой-либо причине не сможет переключиться на первую подъемную характеристику после переключения на вторую подъемную характеристику, например, когда пружинная сила винтовой пружины 644, которая смещает ползунок 642 в другую сторону в осевом направлении выпускного кулачкового вала 61, ослабевает из-за износа винтовой пружины 644 и т.п., или когда провода закорочены, и ток возбуждения непрерывно течет в электромагните 643.
[0092] Если произошла неисправность переключения, то возникает проблема во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии.
[0093] То есть, когда весь рабочий диапазон в рабочем диапазоне SI представляет собой второй рабочий диапазон, как в данном варианте осуществления, и возникла неисправность переключения в виде операции двойного открывания выпускного клапана в рабочем режиме SI, температура в цилиндре может избыточно возрасти, и имеется опасение, что возникнет калильное зажигание, при котором предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь самовозгорается до зажигания ее свечой 16 зажигания. В рабочем режиме SI, гомогенная предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь образуется во всей камере 11 сгорания и сжигается посредством сгорания от распространения пламени. Соответственно, когда температура в цилиндре избыточно возрастает, несгоревшая предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь (конечный газ), присутствующая вокруг внутренней поверхности стенки цилиндра 10, может быть прижата к поршню 12 или внутренней поверхности стенки цилиндра 10 во время распространения пламени после зажигания свечой 16 зажигания, и имеется опасение, что возникнет детонация, при которой конечный газ самовоспламеняется.
[0094] Когда частичный рабочий диапазон на стороне высокой нагрузки от рабочего диапазона CI в дополнение ко всему рабочему диапазону при работе в SI представляет собой второй рабочий диапазон, температура в цилиндре в частичном рабочем диапазоне на стороне высокой нагрузки от рабочего диапазона CI избыточно возрастает. Соответственно, имеется опасение, что предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь вызовет преждевременное самовоспламенение до момента нормального самовоспламенения.
[0095] Таким образом, когда операция двойного открывания выпускного клапана выполняется во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не должна выполняться в нормальном состоянии, имеется опасение, что нештатное сгорание, например, калильное зажигание, детонация, или преждевременное самовоспламенение будет возникать периодически или непрерывно, и существует опасение, что двигательный блок 1 будет деградировать.
[0096] При возникновении неисправности переключения, и когда операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в рабочем режиме SI, большое количество выпускного газа всасывается обратно в цилиндр 10, и, таким образом, возникает опасение, что гомогенизация предварительно подготовленной воздушно-топливной смеси не будет достигаться, сгорание дестабилизируется, и возникнут пропуски зажигания, например, за счет остановки распространения пламени.
[0097] Поэтому, в данном варианте осуществления, когда возникает неисправность переключения, и когда рабочее состояние двигателя находится во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии, рабочий режим переключается на безаварийный рабочий режим (для безопасного движения). В частности, рабочий режим переключается в рабочий режим со струйно-образованным искровым зажиганием (далее именуемым «рабочим режимом SGSI - spray-guided spark ignitions»).
[0098] Рабочий режим SGSI представляет собой рабочий режим, в котором двигательный блок 1 управляется путем выполнения послойного сгорания, в котором послойная воздушно-топливная смесь образуется в области, прилегающей к электродному участку 16а свечи 16 зажигания, причем послойное сгорание выполняется при помощи так называемого струйного образования, и послойная воздушно-топливная смесь сжигается посредством сгорания от распространения пламени (далее именуемого «струйно-образованным послойным сгоранием»).
[0099] Струйное образование представляет собой способ формирования послойной воздушно-топливной смеси, включающей в себя горючий слой и воздушный слой, и выполнения послойного сгорания, а пристенное образование или воздушное образование в дополнение к струйному образованию известны как способы формирования послойной воздушно-топливной смеси и выполнения послойного сгорания.
[0100] Пристенное образование представляет собой способ впрыскивания топлива в полость, образованную на поверхности головки поршня, направления топлива в область, прилегающую к свече 16 зажигания, с использованием данной полости, и частичного образования горючего слоя в области, прилегающей к свече 16 зажигания, с образованием послойной воздушно-топливной смеси.
[0101] Воздушное образование представляет собой способ направления топлива, впрыснутого из клапана 20 впрыска топлива, в область, прилегающую к свече 16 зажигания, с использованием газового потока впускного воздуха, всасываемого в камеру 11 сгорания, когда впускной клапан 50 открыт, и образования горючего слоя в области, прилегающей к свече 16 зажигания, для образования послойной воздушно-топливной смеси.
[0102] С другой стороны, при струйном образовании без использования полости или газового потока впускного воздуха свеча 16 зажигания расположена так, что электродный участок 16а свечи 16 зажигания находится внутри области R впрыска топлива или области, прилегающей к области R впрыска топлива, клапана 20 впрыска топлива. При этом послойная воздушно-топливная смесь образуется с использованием горючего слоя, который временно образуется в области, прилегающей к электродному участку 16а свечи 16 зажигания, до распределения топлива по всей камере 11 сгорания, путем прямого впрыска топлива в пространство, прилегающее к электродному участку 16а свечи 16 зажигания.
[0103] Когда послойное сгорание выполняется с использованием пристенного образования или воздушного образования, топливо, впрыскиваемое из клапана 20 впрыска топлива, необходимо направлять в область, прилегающую к электродному участку 16а свечи 16 зажигания с использованием полости или газового потока впускного воздуха. Соответственно, требуется заданный промежуток времени, пока не образуется послойная воздушно-топливная смесь после впрыска топлива. Соответственно, необходимо выполнять зажигание по истечении заданного времени после впрыска топлива, и, таким образом, между моментом впрыска топлива и моментом зажигания присутствует заданный промежуток времени. Впрыск топлива следует выполнять, пока поршень 12 находится в заданном положении или пока не будет ослаблен газовый поток впускного воздуха, и, таким образом, момент впрыска топлива ограничен в определенном интервале.
[0104] С другой стороны, при послойном сгорании со струйным образованием, топливо впрыскивается непосредственно в пространство в области, прилегающей к электродному участку 16а свечи 16 зажигания без использования указанной полости или газового потока впускного воздуха. Соответственно, послойное сгорание выполняется путем зажигания горючего слоя (послойной воздушно-топливной смеси), который временно образуется в области, прилегающей к электродному участку 16а свечи 16 зажигания до распределения топлива по всей камере 11 сгорания. Соответственно, поскольку момент впрыска топлива не зависит от положения поршня и т.п., впрыск топлива может выполняться в произвольный момент в диапазоне, в котором может образоваться послойная воздушно-топливная смесь. Поскольку промежуток времени до образования послойной воздушно-топливной смеси после впрыска топлива очень короткий, то можно зажечь послойную воздушно-топливную смесь почти в то же момент, что и момент впрыска топлива.
[0105] То есть, когда выполняется струйно-образованное послойное сгорание, момент впрыска топлива может быть более свободно установлен в диапазоне, в котором может образоваться послойная воздушно-топливная смесь, по сравнению со случаем, в котором послойное сгорание выполняется с использованием пристенного образования или воздушного образования. Временной интервал от момента впрыска топлива до момента зажигания может сократиться.
[0106] При этом, впрыск топлива в камеру 11 сгорания постепенно вызывает различные химические реакции с повышением температуры в цилиндре и давления в цилиндре, и достигает самовоспламенения. Соответственно, требуется определенное время, пока топливо самовоспламенится.
[0107] Соответственно, при возникновении неисправности переключения, период времени с момента впрыска топлива до момента зажигания может быть сокращен путем выполнения струйно-образованного послойного сгорания во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии (рабочий диапазон SI в этом варианте осуществления). В результате, можно осуществить зажигание до самовоспламенения и предотвратить возникновение калильного зажигания.
[0108] Как описано выше, струйно-образованное послойное сгорание должно выполнять послойное сгорание путем зажигания горючего слоя (послойной воздушно-топливной смеси), который временно формируется в области, прилегающей к электродному участку 16а свечи 16 зажигания до того, как топливо распределится по всей камере 11 сгорания. Соответственно, может быть сформирована послойная воздушно-топливная смесь, включающая в себя горючий слой на центральном участке в камере 11 сгорания, и воздушный слой вокруг внутренней поверхности стенки цилиндра 10. В результате, поскольку несгоревшая воздушно-топливная смесь, по существу, не присутствует вокруг внутренней поверхности стенки цилиндра 10, также можно предотвратить возникновение детонации.
[0109] Даже в ситуации, в которой большое количество выпускного газа всасывается обратно в цилиндр 10, гомогенизация предварительно подготовленной воздушно-топливной смеси не достигается, а сгорание от распространения пламени дестабилизировано, можно стабилизировать сгорание, выполняя послойное сгорание путем воспламенения горючего слоя, который частично образуется в камере 11 сгорания. Соответственно, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания.
[0110] Ниже будет описано множество процедур управления, которые выполняются с помощью электронного блока 200 управления.
[0111] Фиг. 9 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление по определению неисправность переключения для определения того, действительно ли возникла неисправность при переключении. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0112] На этапе S1, электронный блок 200 управления считывает скорость вращения двигателя, которую вычисляют на основе выходного сигнала датчика 218 угла поворота коленчатого вала, а также нагрузки двигателя, определяемой датчиком 217 нагрузки, и определяет рабочее состояние двигателя.
[0113] На этапе S2, электронный блок 200 управления определяет, действительно ли рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне SI. Когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне SI, электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S3. С другой стороны, когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне CI, электронный блок 200 управления заканчивает эту программу.
[0114] На этапе S3, электронный блок 200 управления считывает фактическое количество впускного воздуха, который определяется воздухомером 212.
[0115] На этапе S4, электронный блок 200 управления определяет, действительно ли возникла неисправность переключения. В частности, электронный блок 200 управления определяет, что возникла неисправность переключения, когда величина разницы, полученная путем вычитания фактического количества впускного воздуха из целевого количества впускного воздуха, который задается в зависимости от нагрузки двигателя, равна или больше, чем заданная пороговая величина. Причиной того, что возникновение неисправности переключения может быть определено с использованием данного способа, состоит в том, что при возникновении неисправности переключения, фактическое количество впускного воздуха меньше, чем целевое количество впускного воздуха на величину количества выпускного газа, который всасывается обратно на такте впуска при операции двойного открывания выпускного клапана. Электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S5 при возникновении неисправности переключения. С другой стороны, электронный блок 200 управления заканчивает эту программу, когда неисправности переключения не возникло.
[0116] Способ определения того, действительно ли возникла неисправность переключения, не ограничивается вышеупомянутым способом. Например, в случае, в котором предусмотрен датчик детонации или датчик давления в цилиндре, когда детонация возникает в заданный период после того, как рабочее состояние двигателя меняется из рабочего диапазона CI в рабочий диапазон SI, и рабочий режим переключается в рабочий режим SI, может быть определено, что возникла неисправность при переключении.
[0117] На этапе S5, электронный блок 200 управления включает сигнальную лампу двигателя (MIL), чтобы побудить водителя отремонтировать механизм 64 переключения характеристик.
[0118] На этапе S6, электронный блок 200 управления устанавливает индикатор F определения неисправности переключения на 1. Индикатор F определения неисправности переключения представляет собой индикатор, начальное значение которого установлено на 0, и представляет собой индикатор, который устанавливается на 1, когда определяется, что возникла неисправность переключения. Индикатор F определения неисправности переключения сбрасывается на 0, например, когда ремонт механизма 64 переключения характеристик закончен.
[0119] Фиг. 10 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием при возникновении неисправности переключения. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0120] На этапе S11, электронный блок 200 управления определяет, действительно ли индикатор F определения неисправности переключения установлен на 1. Когда индикатор F определения неисправности переключения установлен на 1, электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S12. С другой стороны, когда индикатор F определения неисправности переключения установлен на 0, электронный блок 200 управления заканчивает эту программу.
[0121] На этапе S12, электронный блок 200 управления определяет, действительно ли рабочее состояние двигателя находится в первом рабочем диапазоне, в котором выполняется операция двойного открывания выпускного клапана (в рабочем диапазоне CI в этом варианте осуществления). Электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S13, когда рабочее состояние двигателя находится в первом рабочем диапазоне. С другой стороны, электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S14, когда рабочее состояние двигателя не находится в первом рабочем диапазоне.
[0122] На этапе S13, электронный блок 200 управления переключает рабочий режим в рабочий режим CI и управляет двигательным блоком 1.
[0123] На этапе S14, электронный блок 200 управления переключает рабочий режим в рабочий режим SGSI вместо рабочего режима SI и управляет двигательным блоком 1.
[0124] Согласно вышеупомянутому варианту осуществления, двигатель внутреннего сгорания включает в себя двигательный блок 1, камеру 11 сгорания, клапан 20 впрыска топлива, свечу 16 зажигания, механизм 64 переключения характеристик и электронный блок 200 управления. Клапан 20 впрыска топлива выполнен с возможностью прямого впрыска топлива в камеру 11 сгорания. Электродный участок 16а свечи 16 зажигания расположен либо внутри области впрыска топлива, либо в области, прилегающей к области впрыска топлива. Механизм 64 переключения характеристик выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики между первой подъемной характеристикой и второй подъемной характеристикой. Первая подъемная характеристика представляет собой подъемную характеристику выпускного клапана 60 по открыванию выпускного клапана 60 на такте выпуска. Вторая подъемная характеристика представляет собой подъемную характеристику выпускного клапана 60 по открыванию выпускного клапана 60 на такте выпуска и такте впуска. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью управления клапаном 20 впрыска топлива и свечой 16 зажигания для сжигания топлива либо путем сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия, либо путем сгорания от распространения пламени. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики выпускного клапана 60 на вторую подъемную характеристику с использованием механизма 64 переключения характеристик в заданном первом рабочем диапазоне. Заданный первый рабочий диапазон включает в себя, по меньшей мере, часть рабочего диапазона с воспламенением от сжатия. Рабочий диапазон с воспламенением от сжатия представляет собой диапазон, в котором топливо сгорает посредством сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью переключения подъемной характеристики выпускного клапана 60 на первую подъемную характеристику с использованием механизма 64 переключения характеристик в заданном втором рабочем диапазоне. Заданный второй рабочий диапазон включает в себя, по меньшей мере, рабочий диапазон с воспламенением от пламени. Рабочий диапазон с воспламенением от пламени представляет собой диапазон, в котором топливо сгорает посредством сгорания от распространения пламени. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью определения, действительно ли возникла неисправность переключения. Неисправность переключения представляет собой неисправность, при которой подъемная характеристика выпускного клапана 60 не может переключиться от второй подъемной характеристики на первую подъемную характеристику с использованием механизма 64 переключения характеристик. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью выполнения гомогенного сгорания в рабочем диапазоне с воспламенением от пламени, когда при переключении не возникло неисправности. Гомогенное сгорание представляет собой сгорание, в котором топливо, гомогенно распределенное в камере 11 сгорания, воспламеняется с использованием свечи 16 зажигания и сжигается посредством сгорания от распространения пламени. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью выполнения струйно-образованного послойного сгорания во втором рабочем диапазоне, когда возникла неисправность переключения. Струйно-образованное послойное сгорание представляет собой сгорание, при котором топливо в области впрыска топлива воспламеняется с использованием свечи 16 зажигания и сжигается посредством сгорания от распространения пламени.
[0125] Таким образом, при возникновении неисправности переключения можно сократить временной промежуток с момента впрыска топлива до момента воспламенения путем выполнения струйно-образованного послойного сгорания во втором рабочем диапазоне, в котором подъемная характеристика выпускного клапана 60 должна переключаться на первую подъемную характеристику в нормальном состоянии. Соответственно, можно осуществить воспламенение до возникновения самовоспламенения, и предотвратить возникновение калильного зажигания. Когда второй рабочий диапазон включает в себя рабочий диапазон на стороне высокой нагрузки в рабочем диапазоне CI, можно предотвратить возникновение преждевременного самовоспламенения, в котором предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь самовоспламеняется до момента нормального самовоспламенения.
[0126] Путем выполнения струйно-образованного послойного сгорания, можно образовать послойную воздушно-топливную смесь, включающую в себя горючий слой в центральной части камеры 11 сгорания, при этом может быть сформирован воздушный слой вокруг внутренней поверхности стенки цилиндра 10. Соответственно, поскольку несгоревшая воздушно-топливная смесь в основном отсутствует вокруг внутренней поверхности стенки цилиндра 10, можно предотвратить возникновение детонации.
[0127] Даже в ситуации, в которой большое количество выпускного газа всасывается обратно в цилиндр 10, предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь не гомогенизирована, и сгорание дестабилизировано, поскольку устойчивость сгорания может быть достигнута путем выполнения послойного сгорания, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания.
[0128] Второй вариант осуществления изобретения будет описан ниже. В этом варианте осуществления, при возникновении неисправности переключения, рабочий режим переключается в рабочий режим SGSI во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии, и управление, отличающееся от такового в нормальном состоянии, выполняется на дроссельном клапане 36 и клапане 45 сброса. Основные различия будут описаны ниже.
[0129] В первом варианте осуществления, при возникновении неисправности переключения, нештатное сгорание или возникновение пропусков зажигания предотвращается путем выполнения струйно-образованного послойного сгорания во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии. Однако когда количество внутреннего газа EGR увеличивается, возникает опасение, что нештатное сгорание или возникновение пропусков зажигания может быть предотвращено недостаточно, даже когда выполняется струйно-образованное послойное сгорание.
[0130] Поэтому, в этом варианте осуществления, при возникновении неисправности переключения, во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии (в рабочем диапазоне SI в этом варианте осуществления), выполняется струйно-образованное послойное сгорание, и также выполняется управление по уменьшению количества внутреннего газа EGR (далее именуемое «управлением по уменьшению внутреннего газа EGR»).
[0131] В частности, чтобы уменьшить сопротивление на впуске и повысить эффективность на впуске, управление дроссельным клапаном 36 осуществляется так, чтобы степень открытия дроссельного клапана являлась максимальной степенью открытия независимо от нагрузки двигателя. Соответственно, в рабочем диапазоне SI естественного впуска, в котором степень открытия дроссельного клапана доводится до целевого уровня, который ниже, чем максимальная степень открытия на основе нагрузки двигателя, количество впускаемого воздуха, введенного в качестве нового воздуха в камеру 11 сгорания через впускной проход 14 на такте впуска, может быть увеличено. Соответственно, даже когда выпускной клапан 60 открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI естественного впуска, количество выпускного газа, который всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15, может быть уменьшено на количество, соответствующее увеличению количества впускного воздуха, и, таким образом, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR. Когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, электронный блок 200 управления управляет дроссельным клапаном 36 так, чтобы степень открытия дроссельного клапана являлась максимальной степенью открытия в нормальном состоянии.
[0132] Чтобы уменьшить обратное давление и повысить эффективность на выпуске, управление клапаном 45 сброса выполняется так, чтобы степень открытия клапана сброса являлась максимальной степенью открытия независимо от рабочего состояния двигателя. Соответственно, в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, в котором клапан 45 сброса доводится до целевой степени открытия, которая ниже, чем максимальная степень открытия, основанная на нагрузке двигателя для управления давлением турбонагнетания, отношение выпускного газа, остающегося в выпускном проходе 15 или выпускном коллекторе 41, к выхлопному газу, выпущенному из камеры 11 сгорания на такте выпуска, может быть уменьшено. Соответственно, даже когда выпускной клапан 60 открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, количество выпускного газа, которое всасываются обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15 на такте впуска, может быть уменьшено. В результате, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR. Когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне SI естественного впуска, электронный блок 200 управления управляет клапаном 45 сброса так, чтобы степень открытия клапана сброса являлась максимальной степенью открытия в нормальном состоянии.
[0133] В этом варианте осуществления, давление турбонагнетания управляется путем управления степенью открытия клапана 45 сброса в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, однако, способ управления давлением турбонагнетания этим не ограничивается. Например, расход выпускного газа для привода колеса 72b турбины может быть изменен в кожухе 72а турбины, например, путем размещения сопла переменного сечения в качестве дроссельного клапана наружу от колеса 72b турбины, и изменения степени открытия сопла (степени открытия клапана) у сопла переменного сечения. То есть, скорость вращения колеса 72b турбины можно менять для изменения давления турбонагнетания путем изменения степени открытия сопла переменного сечения. Поскольку расход выпускного газа увеличивается для увеличения скорости вращения колеса 72b турбины, то при уменьшении степени открытия сопла переменного сечения (сужения сопла переменного сечения), можно увеличить давление турбонагнетания. Соответственно, когда давление турбонагнетания управляется соплом переменного сечения, и возникла неисправность переключения, выполняется управление соплом переменного сечения так, чтобы степень открытия сопла являлась максимальной степенью открытия или степенью открытия, которая выше, чем целевой уровень открытия во втором рабочем диапазоне.
[0134] Фиг. 11 представляет собой Блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием в соответствии с этим вариантом осуществления при возникновении неисправности переключения. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0135] Процессы этапов S11-S14 такие же, что и в первом варианте осуществления и, таким образом, их описание опущено.
[0136] На этапе S21, электронный блок 200 управления выполняет управление по уменьшению внутреннего газа EGR. В этом варианте осуществления, электронный блок 200 управления управляет дроссельным клапаном 36 так, что степень открытия дроссельного клапана является максимальной степенью открытия независимо от нагрузки двигателя, и управляет клапаном 45 сброса так, что степень открытия клапана сброса является максимальной степенью открытия независимо от нагрузки двигателя.
[0137] В этом варианте осуществления, управление дроссельным клапаном 36 осуществляется так, что степень открытия дроссельного клапана представляет собой полную степень открытия независимо от нагрузки двигателя, однако управление дроссельным клапаном 36 может осуществляться так, чтобы степень открытия дроссельного клапана представляла собой степень открытия, которая выше, чем целевая степень открытия в нормальном состоянии в зависимости от нагрузки двигателя, по меньшей мере, в рабочем диапазоне SI естественного впуска. Управление клапаном 45 сброса осуществляется так, что степень открытия клапана сброса является максимальной степенью открытия независимо от состояния нагрузки двигателя, однако управление клапаном 45 сброса может осуществляться так, чтобы степень открытия клапана сброса представляла собой степень открытия, которая выше, чем целевая степень открытия в нормальном состоянии в зависимости от состояния нагрузки двигателя, по меньшей мере, в рабочем диапазоне SI турбонагнетания.
[0138] Фиг. 12 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую поведение различных параметров при возникновении неисправности переключения. Сплошные линии на фиг. 12 обозначают поведение различных параметров при возникновении неисправности переключения. С другой стороны, пунктирные линии обозначают поведение различных параметров в нормальном состоянии.
[0139] В момент t1 времени, когда рабочее состояние двигателя меняется от рабочего диапазона CI (более точно, рабочего диапазона CI турбонагнетания) на рабочий диапазон SI (более точно, рабочий диапазон SI естественного впуска), рабочий режим переключается из рабочего режима CI в рабочий режим SI. Соответственно, после момента t1 времени, дроссельный клапан 36, доведенный до максимальной степени открытия в рабочем диапазоне CI турбонагнетания до момента t1 времени, доводится до целевой степени открытия в зависимости от нагрузки двигателя.
[0140] В момент t1 времени, когда рабочее состояние двигателя меняется от рабочего диапазона CI на рабочий диапазон SI, подъемная характеристика переключается от второй подъемной характеристики на первую подъемную характеристику. В это время, при возникновении неисправности переключения, выпускной газ всасывается обратно в цилиндр 10 на такте впуска и, таким образом, фактическое количество впускного воздуха становится меньше, чем целевое количество впускного воздуха на величину количества выпускного газа. Соответственно, при возникновении неисправности переключения, фактическое количество впускного воздуха становится меньше, чем целевое количество впускного воздуха, и выходной крутящий момент становится меньше, чем выходной крутящий момент в нормальном состоянии после момента t1 времени.
[0141] В момент t2 времени, когда величина разницы, полученная путем вычитания фактического количества впускного воздуха из целевого количества впускного воздуха в нормальном состоянии, равна или больше, чем заданная пороговая величина, определяется, что возникла неисправность переключения, и индикатор F определения неисправности переключения устанавливается на 1. Соответственно, после момента t2 времени, рабочий режим переключается из рабочего режима SI в рабочий режим SGSI.
[0142] После момента t2 времени, независимо от нагрузки двигателя, управление дроссельным клапаном 36 производится так, что степень открытия дроссельного клапана является максимальной степенью открытия, и управление клапаном 45 сброса производится так, что степень открытия клапана сброса является максимальной степенью открытия.
[0143] Соответственно, даже когда выпускной клапан 60 открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI естественного впуска до момента t3 времени, в котором в нормальном состоянии степень открытия дроссельного клапана на основе нагрузки двигателя доводится до целевой степени, которая ниже, чем максимальная степень открытия, количество выпускного газа, которое всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15, может быть уменьшено на количество, соответствующее увеличению количества впускного воздуха. В результате, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR.
[0144] Даже когда выпускной клапан 60 открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI турбонагнетания после момента t3 времени, в котором в нормальном состоянии клапан 45 сброса на основе нагрузки двигателя доводится до целевой степени открытия, которая ниже, чем максимальная степень открытия, количество выпускного газа, которое всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15 на такте впуска, может быть уменьшено. В результате, можно уменьшить объем внутреннего газа EGR.
[0145] Электронный блок 200 управления (контроллер) в соответствии с этим вариантом осуществления дополнительно включает в себя блок управления дросселем, который управляет степенью открытия дроссельного клапана 36, расположенным в канале 30 впускного воздуха двигателя 100 внутреннего сгорания, для доведения до целевой степени открытия на основе нагрузки двигателя. Блок управления дросселем выполнен с возможностью управления степенью открытия дроссельного клапана 36 во втором рабочем диапазоне для доведения до максимальной степени открытия или степени открытия, которая выше, чем целевая степень открытия, при возникновении неисправности переключения.
[0146] Соответственно, в рабочем диапазоне SI естественного впуска, в котором степень открытия дроссельного клапана должна быть доведена до определяемой на основе нагрузки двигателя целевой степени, которая ниже, чем максимальная степень открытия, можно увеличить объем впускного воздуха, который вводится в качестве нового воздуха в камеру 11 сгорания через впускной проход 14 на такте впуска. Соответственно, даже когда выпускной клапан 60 открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI естественного впуска, количество выпускного газа, который всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15, может быть уменьшено на количество, соответствующее увеличению количества впускного воздуха, и, таким образом, количество внутреннего газа EGR может быть уменьшено. В результате, поскольку увеличение температуры в цилиндре может быть подавлено, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания. Поскольку количество внутреннего газа EGR уменьшается, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания.
[0147] Электронный блок 200 управления (контроллер) в соответствии с этим вариантом осуществления дополнительно включает в себя блок управления давлением турбонагнетания, который управляет степенью открытия клапана 45 сброса или соплом переменного сечения для регулировки расхода выпускного газа, текущего в турбину 72 турбонагнетателя 7 с приводом от выпускного газа, расположенного в канале 42 выпускного газа двигателя 100 внутреннего сгорания, для доведения до целевой степени открытия на основе нагрузки двигателя. Блок управления давлением турбонагнетания выполнен с возможностью управления степенью открытия клапана 45 сброса или соплом переменного сечения во втором рабочем диапазоне для доведения до максимальной степени открытия или степени открытия, которая выше, чем целевая степень открытия, при возникновении неисправности переключения.
[0148] Соответственно, в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, в котором клапан 45 сброса управляется так, чтобы на основе нагрузки двигателя быть доведенным до целевой степени открытия, которая ниже, чем максимальная степень открытия, можно уменьшить отношение выпускного газа, оставшегося в выпускном проходе 15 или выпускном коллекторе 41, к выпускному газу, выпущенному из камеры 11 сгорания на такте выпуска. Соответственно, даже когда выпускной клапан 60 открыт на такте впуска в рабочем диапазоне SI турбонагнетания, количество выпускного газа, которое всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15 на такте впуска, может быть уменьшено, и, таким образом, количество внутреннего газа EGR может быть уменьшено. В результате, поскольку увеличение температуры в цилиндре может быть предотвращено, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания. Поскольку количество внутреннего газа EGR уменьшается, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания.
[0149] Третий вариант осуществления изобретения будет описан ниже. Этот вариант осуществления отличается от второго варианта осуществления деталями управления по уменьшению внутреннего газа EGR. Основное отличие будет описано ниже.
[0150] Во втором варианте осуществления, дроссельный клапан 36 и клапан 45 сброса управляются так же, как и при управлении по уменьшению внутреннего газа EGR, однако, в этом варианте осуществления осуществляется управление механизмом 63 изменения фазы выпуска. В частности, управление механизмом 63 изменения фазы выпуска осуществляется так, что момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска представляет собой момент, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно уменьшается (момент, в который скорость движения поршня 12 относительно уменьшается).
[0151] Поскольку поршень 12 осуществляет возвратно-поступательное движение в каждом цилиндре 10, скорость движения поршня в каждом рабочем ходе выше на средней стадии, чем на начальной и конечной стадиях каждого рабочего хода. То есть, скорость изменения объема камеры 11 сгорания в каждом рабочем ходе выше на средней стадии, чем на начальной и конечной стадиях каждого рабочего хода.
[0152] На такте впуска, чем выше становится скорость изменения объема камеры 11 сгорания, тем выше становится расход выпускного газа, всасываемого в камеру 11 сгорания в единицу времени. Соответственно, момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается в момент, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно уменьшается. Соответственно, по сравнению со случаем, в котором момент открывания клапана обеспечивается в момент, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно возрастает, можно уменьшить количество выпускного газа, который всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15 на такте впуска, и уменьшить количество внутреннего газа EGR.
[0153] Поэтому в этом варианте осуществления при возникновении неисправности переключения, струйно-образованное послойное сгорание выполняется во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не должна выполняться в нормальном состоянии, и фаза выпуска смещается на опережение или задержку по отношению к опорной фазе при помощи механизма 63 изменения фазы выпуска. Соответственно, момент, в который выпускной клапан 60 открыт на такте впуска, обеспечивается в момент, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно уменьшается.
[0154] Фиг. 13 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую сравнение количество внутреннего газа EGR и температуры конца такта сжатия, когда фаза выпуска смещается на опережение или задержку по отношению к опорной фазе механизмом 63 изменения фазы выпуска, как показано на фиг. 14, и момент, в который выпускной клапан 60 открыт на такте впуска, обеспечивается на начальной стадии, средней стадии, и конечной стадии такта впуска. Как показано на фиг. 14, в этом варианте осуществления, фаза выпуска, в которой выпускной клапан 60 открыт на средней стадии такта впуска, установлена в качестве опорной фазы (фазы выпуска в нормальном состоянии).
[0155] Как показано на фиг. 13, если момент, в который выпускной клапан 60 открыт на такте впуска, обеспечивается на начальной стадии и конечной стадии такта впуска, то можно уменьшить количество внутреннего газа EGR и температуру конца такта сжатия (температуру в цилиндре) по сравнению со случаем, в котором данный момент обеспечивается на средней стадии.
[0156] В то же время, когда момент, в который выпускной клапан 60 открыт на такте впуска, обеспечивается на конечной стадии такта впуска, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR по сравнению со случаем, в котором данный момент обеспечивается на начальной стадии. Это происходит потому, что, когда момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на конечной стадии такта впуска, выпускной газ всасывается обратно в цилиндр после того, как некоторое количество воздуха (нового воздуха) всасывается в цилиндр.
[0157] С другой стороны, когда момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на начальной стадии такта впуска, можно уменьшить температуру конца такта сжатия по сравнению со случаем, в котором данный момент обеспечивается на конечной стадии. Это происходит потому, что, когда момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на начальной стадии такта впуска, количество внутреннего газа EGR увеличивается, однако, период, в котором газ в цилиндре охлаждается посредством теплообмена с внутренней поверхностью стенки цилиндра 10 на такте впуска, также увеличивается, по сравнению с тем, когда данный момент обеспечивается на конечной стадии.
[0158] Соответственно, когда особенно важно предотвратить нештатное сгорание, момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска следует обеспечить до начальной стадии такта впуска. С другой стороны, когда особенно важно предотвратить возникновение пропусков зажигания, момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска следует обеспечить на конечной стадии такта впуска. Какая стадия из начальной стадии и конечной стадии такта впуска должна быть выбрана для обеспечения момента открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска, может быть соответственно определено, исходя из вышеупомянутой точки зрения.
[0159] Фиг. 15 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием в соответствии с этим вариантом осуществления при возникновении неисправности переключения. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0160] Процессы этапов S11-S14 такие же, что и в первом варианте осуществления, и, таким образом, их описание повторяться не будет.
[0161] На этапе S31, электронный блок 200 управления выполняет управление по уменьшению внутреннего газа EGR. В этом варианте осуществления, электронный блок 200 управления осуществляет опережение или задержку фазы выпуска по отношению к опорной фазе с использованием механизма 63 изменения фазы выпуска и обеспечивает момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска в момент, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно уменьшается.
[0162] В то же время, когда фаза выпуска смещается на опережение по отношению к опорной фазе механизмом 63 изменения фазы выпуска, и момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на начальной стадии такта впуска, увеличение температуры в цилиндре может быть эффективно предотвращено, и нештатное сгорание может быть более эффективно предотвращено. С другой стороны, когда фаза выпуска задержана по отношению к опорной фазе механизмом 63 изменения фазы выпуска, и момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на конечной стадии такта впуска, увеличение количества внутреннего газа EGR может быть эффективно предотвращено, и пропуски зажигания могут быть эффективно предотвращены.
[0163] Фиг. 16 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую поведение различных параметров при возникновении неисправности переключения. Сплошные линии на фиг. 16 обозначают поведение различных параметров при возникновении неисправности переключения. С другой стороны, пунктирные линии обозначают поведение различных параметров в нормальном состоянии.
[0164] В момент t2 времени, когда величина разницы, полученная путем вычитания фактического количества впускного воздуха из целевого количества впускного воздуха в нормальном состоянии равна или больше, чем заданная пороговая величина, и определено, что возникла неисправность переключения, индикатор определения неисправности переключения устанавливается на 1. Соответственно, после момента t2 времени, рабочий режим переключается из рабочего режима SI в рабочий режим SGSI.
[0165] Кроме того, момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на моменте, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно уменьшается при помощи механизма 63 изменения фазы выпуска. На этой временной диаграмме фаза выпуска смещается на опережение по отношению к опорной фазе механизмом 63 изменения фазы выпуска, и момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на начальной стадии такта впуска. Таким образом, путем управления доведением момента открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска до момента, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания уменьшается, можно уменьшить количество выпускного газа, который всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15 на такте впуска, по сравнению со случаем, в котором момент открывания клапана доводится до момента, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно возрастает. В результате, можно уменьшить количество внутреннего газа EGR.
[0166] В этом варианте осуществления, при возникновении неисправности переключения, осуществляется управление только механизмом 63 изменения фазы выпуска. Однако, как и во втором варианте осуществления, момент, в который выпускной клапан 60 открыт на такте впуска, может быть доведен механизмом 63 изменения фазы выпуска до момента, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно уменьшается при одновременным таком управлении дроссельным клапаном 36, при котором степень открытия дроссельного клапана является максимальной независимо от нагрузки двигателя, и таком управлении клапаном 45 сброса, при котором степень открытия клапана сброса является максимальной независимо от нагрузки двигателя. Соответственно, можно дополнительно уменьшить количество внутреннего газа EGR.
[0167] Электронный блок 200 управления (контроллер) в соответствии с этим вариантом осуществления дополнительно включает в себя блок управления фазой выпуска, который управляет механизмом 63 изменения фазы выпуска, способным изменять фазу выпуска, представляющую собой фазу выпускного кулачкового вала 61 по отношению к коленчатому валу. При возникновении неисправности переключения, блок управления фазой выпуска выполнен с возможностью изменения фазы выпуска так, что момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска представляет собой момент, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания на такте впуска относительно уменьшается во втором рабочем диапазоне.
[0168] Соответственно, по сравнению со случаем, в котором момент открывания клапана выпускного клапана 60 на такте впуска обеспечивается на моменте, в который скорость изменения объема камеры 11 сгорания относительно возрастает, можно уменьшить объем выпускного газа, который всасывается обратно в камеру 11 сгорания через выпускной проход 15 на такте впуска, и уменьшить количество внутреннего газа EGR. Соответственно, можно предотвратить возникновение пропусков зажигания и предотвратить увеличение температуры в цилиндре, тем самым, предотвращая возникновение нештатного сгорания.
[0169] В то же время, путем изменения фазы выпуска так, что момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска находится на начальной стадии такта впуска, можно увеличить период, в котором газ в цилиндре на такте впуска охлаждается посредством теплообмена с внутренней поверхностью стенки цилиндра 10, и, таким образом, можно эффективно предотвратить увеличение температуры в цилиндре. Соответственно, можно более эффективно предотвратить нештатное сгорание.
[0170] С другой стороны, фаза выпуска может меняться так, что момент открывания клапана выпускного клапана на такте впуска находится на финальной стадии такта впуска. Соответственно, поскольку выпускной газ всасывается обратно после того, как некоторое количество воздуха (нового воздуха) всасывается в цилиндр 10, можно эффективно предотвратить увеличение количества внутреннего газа EGR. В результате, можно эффективно предотвратить пропуски зажигания.
[0171] Четвертый вариант осуществления изобретения будет описан ниже. Этот вариант осуществления отличается от вариантов осуществления с первого по третий тем, что при возникновении неисправности переключения, выполняется управление по уменьшению действительной степени сжатия. Данное отличие будет в основных чертах описано ниже.
[0172] Во втором и третьем вариантах осуществления, при возникновении неисправности переключения, температура в цилиндре уменьшается для предотвращения возникновения нештатного сгорания путем уменьшения количества внутреннего газа EGR во втором рабочем диапазоне. С другой стороны, в этом варианте осуществления, при возникновении неисправности переключения, температура в цилиндре (температура конца такта сжатия) уменьшается для предотвращения возникновения нештатного сгорания путем уменьшения действительной степени сжатия во втором рабочем диапазоне по сравнению с нормальным состоянием.
[0173] В частности, действительная степень сжатия уменьшается путем опережения или задержки фазы впуска с использованием механизма 53 изменения фазы впуска, и опережения или задержки момента закрывания клапана впускного клапана в направлении, в котором данный момент удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска по сравнению с нормальным состоянием. Соответственно, поскольку температура в цилиндре (температура конца такта сжатия) может быть уменьшена по сравнению с нормальным состоянием, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания.
[0174] Фиг. 17 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием в соответствии с этим вариантом осуществления при возникновении неисправности переключения. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0175] Процессы этапов S11-S14 такие же, что и в первом варианте осуществления, и, таким образом, их описание повторяться не будет.
[0176] На этапе S41, электронный блок 200 управления уменьшает действительную степень сжатия путем опережения или задержки фазы впуска с использованием механизма 53 изменения фазы впуска, и опережения или задержки момента закрывания клапана впускного клапана в направлении, в котором данный момент удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска по сравнению с нормальным состоянием.
[0177] Фиг. 18 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую поведение различных параметров при возникновении неисправности переключения. Сплошные линии на фиг. 18 обозначают поведение различных параметров при возникновении неисправности переключения. С другой стороны, пунктирные линии обозначают поведение различных параметров в нормальном состоянии.
[0178] В момент t2 времени, когда величина разницы, полученная путем вычитания фактического количества впускного воздуха из целевого количества впускного воздуха в нормальном состоянии, равна или больше, чем заданная пороговая величина, и определяется, что возникла неисправность переключения, индикатор определения неисправности переключения устанавливается на 1. Соответственно, после момента t2 времени, рабочий режим переключается из рабочего режима SI в рабочий режим SGSI.
[0179] Кроме того, действительная степень сжатия уменьшается путем опережения или задержки фазы впуска с использованием механизма 53 изменения фазы впуска, и опережения или задержки момента закрывания клапана впускного клапана в направлении, в котором данный момент удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска по сравнению с нормальным состоянием. На этой временной диаграмме, момент закрывания клапана впускного клапана задержан в направлении, в котором данный момент удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска, путем задержки фазы впуска по отношению к таковой в нормальном состоянии, с использованием механизма 53 изменения фазы впуска. Поэтому, путем уменьшения действительной степени сжатия данным образом, можно уменьшить температуру в цилиндре (температуру конца такта сжатия) по сравнению с нормальным состоянием, тем самым, предотвращая возникновение нештатного сгорания.
[0180] Как и во втором варианте осуществления, управление фазой впуска может производиться так, что момент закрывания клапана впускного клапана смещается на опережение или задержку по отношению к нижней мертвой точке на такте впуска с использованием механизма 53 изменения фазы впуска при одновременном таком управлении дроссельным клапаном 36, при котором степень открытия дроссельного клапана является максимальной независимо от нагрузки двигателя, и таком управлении клапаном 45 сброса, при котором степень открытия клапана сброса является максимальной независимо от нагрузки двигателя. Соответственно, поскольку температура в цилиндре может быть дополнительно уменьшена, можно дополнительно предотвратить возникновение нештатного сгорания.
[0181] Кроме того, механизм 63 изменения фазы выпуска может управляться как в третьем варианте осуществления. В этом случае, например, как показано на фиг. 19, путем опережения фазы выпуска, насколько это возможно, с использованием механизма 63 изменения фазы выпуска, и задержки фазы впуска, насколько это возможно, с использованием механизма 53 изменения фазы впуска, можно сократить период, в котором впускной клапан и выпускной клапан 60 одновременно открыты на такте впуска. Соответственно, можно дополнительно уменьшить количество внутреннего газа EGR и дополнительно уменьшить температуру в цилиндре, и тем самым, дополнительно предотвратить возникновение нештатного сгорания или пропусков зажигания.
[0182] Электронный блок 200 управления (контроллер) в соответствии с этим вариантом осуществления дополнительно включает в себя блок управления фазой впуска, который управляет механизмом 53 изменения фазы впуска, способным изменить фазу впуска, которая представляет собой фазу впускного кулачкового вала 51 по отношению к коленчатому валу. При возникновении неисправности переключения, блок управления фазой впуска может изменить фазу впуска во втором рабочем диапазоне, и опередить или задержать момент закрывания клапана впускного клапана в направлении, в котором данный момент удаляется от нижней мертвой точки на такте впуска, по сравнению со случаем, в котором неисправности переключения не возникло.
[0183] Соответственно, поскольку действительная степень сжатия может быть уменьшена по сравнению с таковой в нормальном состоянии для уменьшения температуры в цилиндре (температуры конца такта сжатия), можно предотвратить возникновение нештатного сгорания.
[0184] Пятый вариант осуществления изобретения будет описан ниже. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что при возникновении неисправности переключения, и последующем переключении рабочего режима в рабочий режим SGSI, рабочий режим поддерживается в рабочем режиме SGSI независимо от рабочего состояния двигателя. Основное отличие будет описано ниже.
[0185] В вариантах осуществления с первого по четвертый, когда возникла неисправность переключения, и после этого рабочее состояние двигателя изменилось в первый рабочий диапазон, в котором выполняется операция двойного открывания выпускного клапана, рабочий режим переключается из рабочего режима SGSI в рабочий режим CI. Далее, когда рабочий режим переключился в рабочий режим CI, и после этого рабочее состояние двигателя меняется во второй рабочий диапазон, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии, рабочий режим переключается в рабочий режим SGSI.
[0186] Однако, когда рабочий режим переключается, меняется режим сгорания, и, таким образом, возникает опасение, что сгорание будет временно дестабилизировано. Поэтому, в этом варианте осуществления, когда возникла неисправность переключения, и после этого рабочий режим переключился в рабочий режим SGSI, рабочий режим поддерживается в рабочем режиме SGSI независимо от рабочего состояния двигателя. То есть, при возникновении неисправности переключения, струйно-образованное послойное сгорание выполняется во всех рабочих диапазонах для управления двигательным блоком 1. Соответственно, можно предотвратить дестабилизацию сгорания путем переключения рабочего режима.
[0187] Фиг. 20 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием в соответствии с этим вариантом осуществления при возникновении неисправности переключения. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0188] На этапе S51, электронный блок 200 управления определяет, действительно ли индикатор F определения неисправности переключения установлен на 1. Когда индикатор F определения неисправности при переключении установлен на 1, электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S52. С другой стороны, когда индикатор F определения неисправности при переключении установлен на 0, электронный блок 200 управления заканчивает эту программу.
[0189] На этапе S52, электронный блок 200 управления переключает рабочий режим в рабочий режим SGSI независимо от рабочего состояния двигателя и управляет двигательным блоком 1.
[0190] Согласно вышеупомянутому варианту осуществления, блок управления сгоранием электронного блока 200 управления (контроллер) выполнен с возможностью выполнения струйно-образованного послойного сгорания во всех рабочих диапазонах при возникновении неисправности переключения. Соответственно, можно предотвратить дестабилизацию сгорания при переключении рабочего режима.
[0191] Ниже будет описан шестой вариант осуществления изобретения. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что даже когда возникает неисправность переключения, и после этого рабочее состояние двигателя переходит в рабочий диапазон на стороне более высокой нагрузки или на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон, в котором операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в нормальном состоянии, двигательный блок 1 управляется в первом рабочем диапазоне. Данное отличие будет в основных чертах описано ниже.
[0192] В вариантах осуществления с первого по четвертый, при возникновении неисправности переключения, возникновение нештатного сгорания предотвращается путем переключения рабочего режима в рабочий режим SGSI во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии, и управления двигательным блоком 1.
[0193] Однако, даже когда рабочий режим переключается в рабочий режим SGSI, и двигательный блок 1 управляется в ситуации, в которой возникла неисправность переключения, имеется опасение, что нештатное сгорание и т.п. возникнет во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии.
[0194] Поэтому, в данном варианте осуществления, после того, как возникла неисправность переключения, и рабочее состояние двигателя впервые перешло в первый рабочий диапазон, в котором операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в нормальном состоянии, даже когда рабочее состояние двигателя должно перейти в рабочий диапазон на стороне более высокой нагрузки или на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон, двигательный блок 1 управляется в первом рабочем диапазоне.
[0195] То есть, как показано на фиг. 21, если возникла неисправность переключения, и рабочее состояние двигателя впервые переходит в рабочее состояние двигателя Р в первом рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в нормальном состоянии, и затем должно перейти, например, в рабочее состояние двигателя А в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки, чем первый рабочий диапазон, то нагрузка двигателя ограничивается верхней предельной нагрузкой А' в первом рабочем диапазоне, и двигательный блок 1 управляется при рабочем режиме, поддерживаемом в рабочем режиме CI. Если рабочее состояние двигателя впервые переходит в рабочее состояние двигателя Р в первом рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в нормальном состоянии, и затем должно перейти, например, в рабочее состояние двигателя B в рабочем диапазоне на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон, то скорость вращения двигателя ограничивается верхней предельной скоростью В' вращения в первом рабочем диапазоне, и двигательный блок 1 управляется при рабочем режиме, поддерживаемом в рабочем режиме CI.
[0196] Соответственно, если возникла неисправность переключения, и рабочее состояние двигателя впервые переходит в первый рабочий диапазон, в котором выполняется операция двойного открывания выпускного клапана, то выходной крутящий момент ограничен крутящим моментом, который может выдаваться в первом рабочем диапазоне, и двигательный блок 1 может управляться в рабочем режиме, поддерживаемом в рабочем режиме CI. Соответственно, при возникновении неисправности переключения, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания и т.п., вызванного управлением двигательным блоком 1 во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии.
[0197] С другой стороны, как показано на фиг. 21, если рабочее состояние двигателя впервые переходит в рабочее состояние двигателя Р в первом рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в нормальном состоянии, и затем должно перейти, например, в рабочее состояние двигателя C в рабочем диапазоне на стороне меньшей нагрузки, чем первый рабочий диапазон, в котором выполняется операция двойного открывания выпускного клапана, то рабочий режим переключается в рабочий режим SGSI, и производится управление двигательным блоком 1.
[0198] Соответственно, поскольку устойчивость сгорания в области, прилегающей к рабочему диапазону холостого хода, может быть гарантирована, можно удовлетворительным образом выполнять экономное движение.
[0199] Фиг. 22 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление сгоранием в соответствии с этим вариантом осуществления при возникновении неисправности переключения. Электронный блок 200 управления периодически выполняет эту программу с заданным циклом вычислений во время работы двигателя.
[0200] Процессы этапов S11-S14 такие же, что и в первом варианте осуществления и, таким образом, их описание повторяться не будет.
[0201] На этапе S61 электронный блок 200 управления определяет, действительно ли рабочее состояние двигателя впервые перешло в первый рабочий диапазон, в котором операция двойного открывания выпускного клапана выполняется в нормальном состоянии, после того, как было определено, что возникла неисправность переключения. Электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S62, когда рабочее состояние двигателя впервые перешло в первый рабочий диапазон после того, как было определено, что возникла неисправность переключения.
[0202] Электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S14, когда рабочее состояние двигателя не перешло впервые в первый рабочий диапазон после того, как было определено, что возникла неисправность переключения. Причина этого состоит в следующем. В этом варианте осуществления, возникла ли действительно неисправность переключения - определяется во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии (рабочий диапазон SI). Соответственно, если на том этапе, в котором была обнаружена неисправность переключения, выходной крутящий момент должен быть ограничен крутящим моментом, который может выдаваться в первом рабочем диапазоне, то это может вызвать внезапное изменение крутящего момента.
[0203] На этапе S62 электронный блок 200 управления определяет, действительно ли рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки или на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон. Электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S63, когда рабочее состояние двигателя находится в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки или на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон. С другой стороны, электронный блок 200 управления выполняет процесс этапа S14, когда рабочее состояние двигателя не находится в рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки или на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон.
[0204] На этапе S63, электронный блок 200 управления поддерживает рабочий режим CI в первом рабочем диапазоне, ограничивает выходной крутящий момент крутящим моментом, который может выдаваться в первом рабочем диапазоне, и управляет двигательным блоком 1.
[0205] Согласно вышеупомянутому варианту осуществления, блок определения неисправности переключения электронного блока 200 управления (контроллер) выполнен с возможностью определения, действительно ли возникла неисправность переключении в рабочем диапазоне с воспламенением от искры. Когда рабочее состояние двигателя переходит из второго рабочего диапазона в первый рабочий диапазон после возникновения неисправности переключения, блок управления сгоранием может воспретить работу во втором рабочем диапазоне на стороне более высокой нагрузки или на стороне более высокой скорости вращения, чем первый рабочий диапазон, и может осуществлять сгорание топлива в первом рабочем диапазоне путем сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия.
[0206] Соответственно, при возникновении неисправности переключения, можно предотвратить возникновение нештатного сгорания и т.п. которое возникает, когда двигательный блок 1 работает во втором рабочем диапазоне, в котором операция двойного открывания выпускного клапана не выполняется в нормальном состоянии.
[0207] Притом, что варианты осуществления изобретения были описаны выше, вышеупомянутые варианты осуществления описывают только часть сфер применения изобретения и не служат для ограничения технического объема изобретения конкретными конфигурациями вариантов осуществления.
[0208] Например, в вариантах осуществления, наряду со сгоранием предварительно подготовленной воздушно-топливной смеси в камере 11 сгорания путем сгорания с воспламенением от сжатия, может также осуществляться сгорание с самовоспламенением при помощи зажигания, при котором часть топлива может сгорать посредством сгорания от распространения пламени, а другая часть топлива может сгорать путем сгорания предварительно подготовленной смеси с воспламенением от сжатия с использованием тепла, которое образуется в этот момент времени.