Устройство управления

Устройство управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству управления, которое применяется к системе, имеющей двигатель, сконфигурированный таким образом, что степень сжатия или степень расширения могут быть изменены.

Уровень техники

В системе, использующей двигатель (например, автомобиль и т.п.), определение, т.е. диагностика состояния системы выпуска отработавших газов (датчика выхлопных газов или катализатора очистки выхлопного газа и т.п.), выполняется посредством электронного модуля управления двигателя (далее - ЭБУ). Эта бортовая диагностика (БД) системы выпуска отработавших газов включает в себя оценку температуры катализатора, диагностику сбоев при работе катализатора, диагностику сбоев в работе датчика выхлопных газов, которые поясняются ниже, и т.д.

(1) Например, в этом типе системы катализатор размещается в выпускном канале, чтобы очищать выхлопной газ. В общем, катализатор имеет такое свойство, что степень очистки является высокой только в рамках заданного диапазона температур (например, 400-800°C). Соответственно, различные конструкции традиционно выполнены с возможностью быстрого увеличения температуры катализатора после того, как двигатель запущен (см., например, публикацию не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 2007-231820 и т.д.).

Дополнительно, этот тип катализатора разрушается (ухудшаются характеристики) за счет вредных компонентов (свинец и сера и т.д.) в топливе и тепла. Когда катализатор разрушается, степень очистки выхлопного газа понижается, а выброс отработавших газов увеличивается. Соответственно, традиционно предложены различные виды устройств для определения разрушения катализатора (см., например, публикации не прошедших экспертизу заявок на патент Японии №№ 5-133264 и 2004-28029 и т.д.).

Между тем так называемый трехкомпонентный нейтрализатор широко используется в качестве этого типа катализатора. Трехкомпонентный нейтрализатор имеет функцию, называемую функцией адсорбции кислорода или функцией накопления кислорода. Функция заключается в том, чтобы уменьшать NOx (оксид азота) в выхлопном газе и адсорбировать (накапливать) кислород, удаленный из NOx, когда соотношение "воздух-топливо" воздушно-топливной смеси является обедненным, при одновременном выпуске адсорбированного кислорода для окисления несгоревших компонентов, таких как HC и CO и т.д. в выхлопном газе, когда соотношение "воздух-топливо" воздушно-топливной смеси является обогащенным. Соответственно, когда максимальное значение (в дальнейшем в этом документе называемое "максимальный объем накопления кислорода") объема (в дальнейшем в этом документе называемого "объем накопления кислорода") кислорода, который может накапливаться посредством трехкомпонентного нейтрализатора, является большим, очистительная способность трехкомпонентного нейтрализатора является высокой. Другими словами, состояние разрушения трехкомпонентного нейтрализатора может быть определено посредством максимального объема накопления кислорода.

В устройстве определения разрушения катализатора, раскрытом в публикации не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 5-133264, первый датчик состава смеси "воздух-топливо" размещается до трехкомпонентного нейтрализатора, размещенного в выпускном канале. Дополнительно, второй датчик состава смеси "воздух-топливо" размещается после трехкомпонентного нейтрализатора, размещенного в выпускном канале. В этой конфигурации определение разрушения трехкомпонентного нейтрализатора (вычисление максимального объема накопления кислорода) выполняется следующим образом. Во-первых, состав смеси "воздух-топливо", поданный в цилиндр двигателя, задается как заранее определенный обедненный состав смеси "воздух-топливо" в течение заранее определенного периода времени. Тем самым кислород накапливается в трехкомпонентном нейтрализаторе до верхнего предела своей адсорбционной способности. После этого состав смеси "воздух-топливо" принудительно изменяется на заранее определенный обогащенный состав смеси "воздух-топливо". Затем, состав смеси "воздух-топливо", определяемый посредством второго датчика состава смеси "воздух-топливо", поддерживается как стехиометрический состав смеси "воздух-топливо" в течение постоянного периода Δt времени и после этого изменяется на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". На основе разности Δ(A/F) между стехиометрическим составом смеси "воздух-топливо" и обогащенным составом смеси "воздух-топливо", Δt и объема всасываемого воздуха вычисляется максимальный объем накопления кислорода.

Тем не менее, максимальный объем накопления кислорода изменяется в зависимости от температуры трехкомпонентного нейтрализатора. В частности, когда температура трехкомпонентного нейтрализатора увеличивается, максимальный объем накопления кислорода увеличивается. Следовательно, определение разрушения катализатора, которое выполняется на основе максимального объема накопления кислорода, вычисляемого без учета температуры катализатора, имеет проблему в том, что точность определения не является достаточной. Соответственно, устройство определения разрушения катализатора, раскрытое в публикации не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 2004-28029, выполнено с возможностью корректировать максимальный объем накопления кислорода на основе температуры катализатора в период вычисления максимального объема накопления кислорода.

Как пояснено выше, температура катализатора является важным параметром для бортовой диагностики состояния прогрева и состояния разрушения и т.д. катализатора. Температура катализатора может быть измерена посредством датчика температуры слоя катализатора (см., например, публикацию не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 2005-69218 и т.д.). Альтернативно, температура катализатора может быть оценена на борту посредством использования других параметров двигателя, таких как расход всасываемого воздуха и т.д. (см., например, публикации не прошедших экспертизу заявок на патент Японии №№ 2004-28029 и 2004-197716 и т.д.). С точки зрения быстроты реагирования, точности, затрат и т.д., предпочтительно, чтобы температура катализатора оценивалась на борту, а не измерялась посредством датчика.

(2) Например, чтобы управлять составом смеси "воздух-топливо" двигателя, обычно выполняется так называемое управление с обратной связью составом смеси "воздух-топливо". Управление выполняется на основе выходного сигнала датчика выхлопных газов (датчика состава смеси "воздух-топливо"), размещенного в выпускном канале. Датчиком выхлопных газов, в общем, является кислородный датчик для формирования выходного сигнала, соответствующего концентрации кислорода в выхлопном газе. Датчик (датчики) выхлопных газов предусмотрен (предусмотрены) до и/или после катализатора для очистки выхлопного газа в направлении протекания выхлопного газа.

Датчик выхлопных газов, предусмотренный после катализатора, обычно содержит кислородный датчик с твердым электролитом, который имеет такое свойство выходного сигнала, что выходной сигнал, в общем, является константой при богатом составе смеси "воздух-топливо" относительно стехиометрического состава смеси "воздух-топливо" и при бедном составе смеси "воздух-топливо" относительно стехиометрического состава смеси "воздух-топливо" и быстро изменяется при стехиометрическом составе смеси "воздух-топливо". Датчик выхлопных газов, предусмотренный до катализатора, обычно содержит вышеуказанный кислородный датчик с твердым электролитом или датчик концентрации кислорода на основе предельного тока, который имеет относительно линейное свойство выходного сигнала в рамках широкого диапазона состава смеси "воздух-топливо".

Когда возникает сбой в вышеуказанном датчике выхлопных газов, регулирование состава смеси "воздух-топливо" двигателя не может выполняться надлежащим образом. Соответственно, традиционно предложено устройство для выполнения диагностики сбоя датчика выхлопных газов (см., например, публикации не прошедших экспертизу заявок на патент Японии №№ 2003-254135, 2004-225684, 2007-16712 и т.д.).

Этот тип устройства выполнен с возможностью определения того, имеет или нет датчик выхлопных газов нарушения в работе, на основе состояния реакции датчика выхлопных газов на изменение состава смеси "воздух-топливо". Например, в устройстве, раскрытом в публикации не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 2004-225684, состав смеси "воздух-топливо" должен альтернативно изменяться между заранее определенными обогащенными и обедненными составами смеси "воздух-топливо", и определяется то, имеется или нет сбой датчика, на основе того, корректно соответствует или нет выходной сигнал датчика изменению состава смеси "воздух-топливо".

Краткое описание изобретения

Двигатель, сконфигурированный таким образом, что степень сжатия или степень расширения могут варьироваться, известен в данной области техники (см., например, публикации не прошедших экспертизу заявок на патент Японии №№ 2003-206771, 2004-156541, 2004-169660, 2007-303423, 2008-19799, 2008-157128 и т.д.). Следует отметить, что "степень сжатия", используемая в данном документе, включает в себя "степень механического сжатия" и "степень фактического сжатия".

Степень механического сжатия представляет собой значение, полученное посредством деления суммы свободного объема камеры сгорания (объема камеры сгорания в верхней мертвой точке поршня) и объема, проходимого поршнем за один ход, на свободный объем камеры сгорания, и упоминается как номинальная степень сжатия или геометрическая степень сжатия. Например, степень механического сжатия может быть изменена посредством относительного перемещения картера двигателя, на котором поддерживается с возможностью вращения коленчатый вал, и блока цилиндров, к верхней части которого прикреплена головка блока цилиндров, вдоль центральной оси цилиндра. Альтернативно, в случае, если шатун (элемент для соединения поршня и вышеуказанного коленчатого вала друг с другом) выполнен с возможностью складывания, степень механического сжатия может быть изменена посредством изменения сложенного состояния шатуна.

Степень фактического сжатия представляет собой эффективную степень сжатия относительно объема всасываемого воздуха, и она типично является значением, полученным посредством деления объема камеры сгорания в начале сжатия всасываемого воздуха на объем камеры сгорания в конце сжатия. Степень фактического сжатия может быть изменена наряду с вышеописанным изменением степени механического сжатия. Дополнительно, степень фактического сжатия может быть изменена посредством изменения степени механического сжатия и времени срабатывания впускного клапана и/или выпускного клапана или посредством изменения времени срабатывания впускного клапана и/или выпускного клапана вместо изменения степени механического сжатия.

Степень расширения представляет собой отношение между объемом в конце расширения в ходе расширения и объемом (=свободный объем камеры сгорания) в начале расширения в ходе расширения. Когда степень механического сжатия или степень фактического сжатия изменены, степень расширения может быть изменена. Таким образом, степень расширения может быть изменена посредством изменения степени механического сжатия и/или времени открытия и/или закрытия выпускного клапана. Дополнительно, степень механического сжатия, степень фактического сжатия и степень расширения могут независимо задаваться и изменяться посредством изменения времени открытия и/или закрытия впускного и/или выпускного клапанов (см., например, публикации не прошедших экспертизу заявок на патент Японии №№ 2007-303423, 2008-19799, 2008-157128 и т.д.).

В этом типе двигателя, когда степень сжатия или степень расширения изменены, состояние сгорания смеси "воздух-топливо" и/или температуры выхлопного газа изменяется. Соответственно, изменение степени сжатия или степени расширения влияет на точность бортовой диагностики системы выпуска отработавших газов.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности бортовой диагностики в системе, имеющей двигатель, в котором степень сжатия или степень расширения могут быть изменены.

(A) Устройство управления первого аспекта настоящего изобретения применяется к системе, имеющей двигатель, сконфигурированный таким образом, что степень сжатия или степень расширения могут быть изменены. Например, в систему могут быть включены двигатель, канал для выхлопного газа, выпускаемого из двигателя, и элемент (катализатор, датчик выхлопных газов и т.д.), размещенный в канале.

Признак первого аспекта настоящего изобретения заключается в том, что устройство управления содержит: модуль определения степени сжатия или модуль определения степени расширения и модуль оценки температуры. Следует отметить, что "модуль" может упоминаться "как средство" (например, "средство определения степени сжатия" и т.д.: это применимо далее в этом документе).

Модуль определения степени сжатия выполнен с возможностью определения степени сжатия (термин "определение" включает в себя определение или оценку, это применимо далее в этом документе). Модуль определения степени расширения выполнен с возможностью определения степени расширения.

Модуль оценки температуры выполнен с возможностью оценки температуры выхлопного газа или элемента на основе определяемой степени сжатия или степени расширения.

В частности, например, модуль оценки температуры может быть выполнен с возможностью оценки температуры катализатора на основе степени сжатия, определяемой посредством модуля определения степени сжатия. В этом случае модуль оценки температуры может быть выполнен с возможностью оценки температуры катализатора на основе, по меньшей мере, параметра, относящегося к объему всасываемого воздуха в двигателе и степени сжатия, определяемой посредством модуля определения степени сжатия. В качестве параметров могут использоваться, например, расход всасываемого воздуха, коэффициент нагрузки, степень открытия дроссельного клапана, рабочая величина ускорения и т.д.

Вышеуказанная система дополнительно может состоять из модуля определения. Модуль определения выполнен с возможностью определения состояния вышеуказанного элемента на основе результата оценки температуры посредством модуля оценки температуры. Например, модуль определения разрушения в качестве модуля определения определяет состояние разрушения катализатора на основе температуры катализатора, оцененной посредством модуля оценки температуры.

В устройстве управления настоящего изобретения, имеющем вышеописанную конфигурацию, оцененная температура выхлопного газа или вышеуказанного элемента определяется на основе определяемой степени сжатия или определяемой степени расширения. Например, оцененная температура может определяться посредством определяемой степени сжатия, а вычисленная температура получаться на основе параметра (параметров) с учетом опорной заранее определенной степени сжатия (максимальной или минимальной степени сжатия). Альтернативно, оцененная температура может определяться посредством корректировки вычисленной температуры, полученной на основе параметра (параметров) в зависимости от степени сжатия или расширения. Дополнительно, бортовая диагностика вышеуказанного элемента может выполняться посредством использования оцененной температуры, определяемой, как пояснено выше.

Следовательно, согласно настоящему изобретению точность бортовой диагностики может быть повышена в системе, имеющей двигатель, в котором степень сжатия или степень расширения могут быть изменены.

Модуль определения может быть выполнен с возможностью определения состояния вышеуказанного элемента, когда степень сжатия либо расширения является константой, или ее изменение находится в рамках заранее определенного диапазона.

Согласно вышеописанной конфигурации определение состояния вышеуказанного элемента выполняется, когда степень сжатия либо расширения является константой, или ее изменение находится в рамках заранее определенного диапазона. Тем самым определение состояния вышеуказанного элемента выполняется точно.

Дополнительно, вышеуказанная система дополнительно может состоять из модуля управления степенью сжатия или модуля управления степенью расширения. Модуль управления степенью сжатия выполнен с возможностью управления степенью сжатия (в зависимости от рабочего состояния двигателя). Аналогично, модуль управления степенью расширения выполнен с возможностью управления степенью расширения (в зависимости от рабочего состояния двигателя). В этом случае модуль управления степенью сжатия или модуль управления степенью расширения могут быть выполнены с возможностью управления степенью сжатия или расширения, соответственно, до постоянной степени при определении вышеуказанного состояния, выполняемом посредством модуля определения.

Согласно вышеописанной конфигурации модуль управления степенью сжатия управляет степенью сжатия до постоянной степени сжатия при определении состояния вышеуказанного элемента. Аналогично, модуль управления степенью расширения управляет степенью расширения до постоянной степени расширения при определении состояния вышеуказанного элемента. Дополнительно, модуль определения определяет состояние вышеуказанного элемента при условии, что степень сжатия или расширения является константой, или ее изменение находится в рамках заранее определенного диапазона.

В частности, например, модуль управления степенью сжатия непостоянно управляет степенью сжатия в зависимости от рабочего состояния двигателя, когда определение разрушения катализатора не выполняется, при одновременном запрещении изменения степени сжатия при определении разрушения катализатора. При определении разрушения катализатора оцененная температура катализатора определяется на основе степени сжатия, которая управляется до постоянной степени сжатия посредством модуля управления степенью сжатия. На основе оцененной температуры состояние разрушения катализатора определяется посредством модуля определения разрушения.

Согласно вышеописанной конфигурации изменение температуры вышеуказанного элемента ограничено в максимально возможной степени в ходе определения состояния элемента. Следовательно, определение состояния элемента выполняется точно.

Например, модуль управления степенью сжатия может быть выполнен с возможностью управления степенью сжатия до низкой постоянной степени сжатия, чтобы увеличивать температуру катализатора при определении состояния разрушения катализатора посредством модуля определения разрушения, когда оцененная температура ниже заранее определенной нижней предельной температуры для определения разрушения. Альтернативно, модуль управления степенью сжатия может быть выполнен с возможностью управления степенью сжатия до высокой постоянной степени сжатия, чтобы понижать температуру катализатора при определении состояния разрушения катализатора посредством модуля определения разрушения, когда оцененная температура превышает заранее определенную верхнюю предельную температуру для определения разрушения.

Согласно вышеописанной конфигурации при определении состояния разрушения катализатора посредством модуля определения разрушения температура катализатора, возможно, должна задаваться в рамках диапазона, подходящего для определения разрушения. Следовательно, согласно этой конфигурации определение состояния разрушения катализатора может точно выполняться.

(B) Устройство управления второго аспекта настоящего изобретения применяется к системе, имеющей двигатель, сконфигурированный таким образом, что степень сжатия или степень расширения могут быть изменены. Например, в систему могут быть включены двигатель, канал для выхлопного газа, выпускаемого из двигателя, и элемент (катализатор, датчик выхлопных газов и т.д.), размещенный в канале.

Датчик выхлопных газов выполнен с возможностью формирования выходного сигнала, соответствующий концентрации конкретного компонента (например, концентрации кислорода) в выхлопном газе (датчик выхлопных газов может упоминаться "как датчик состава смеси "воздух-топливо", поскольку он формирует выходной сигнал, соответствующий составу смеси "воздух-топливо"). Датчик выхлопных газов может быть предусмотрен выше и/или ниже катализатора очистки выхлопного газа, размещенного в канале в направлении протекания выхлопного газа.

Устройство управления содержит модуль управления степенью сжатия или модуль управления степенью расширения. Модуль управления степенью сжатия выполнен с возможностью управления степенью сжатия двигателя (в зависимости от рабочего состояния двигателя). Аналогично, модуль управления степенью расширения выполнен с возможностью управления степенью расширения двигателя (в зависимости от рабочего состояния двигателя).

Признак второго аспекта настоящего изобретения заключается в том, что модуль управления степени сжатия или расширения управляет степенью сжатия или расширения до постоянной степени в ходе диагностики сбоев вышеуказанного элемента.

В устройстве управления настоящего изобретения, имеющем вышеописанную конфигурацию, степень сжатия или расширения управляется таким образом, что она является константой в ходе диагностики сбоев указанного элемента (например, в ходе диагностики сбоев датчика выхлопных газов на основе выходного сигнала датчика выхлопных газов). Тем самым состояние сгорания смеси "воздух-топливо" управляется как константа в максимально возможной степени в ходе диагностики сбоев вышеуказанного элемента. Следовательно, согласно настоящему изобретению диагностика сбоя элемента может точно выполняться.

(C) Устройство управления третьего аспекта настоящего изобретения применяется к системе, имеющей двигатель, в котором степень сжатия может быть изменена.

Устройство управления содержит модуль определения степени сжатия, модуль определения и модуль разрешения определения. Модуль определения степени сжатия выполнен с возможностью определения степени сжатия. Модуль определения выполнен с возможностью определения состояния элемента, размещенного в канале для выхлопного газа, выпускаемого из двигателя. Модуль разрешения определения выполнен с возможностью разрешения модулю определения выполнять определение на основе степени сжатия, определяемой посредством модуля определения степени сжатия.

Следует отметить, что устройство управления дополнительно может содержать модуль управления степенью сжатия. Модуль управления степенью сжатия может быть выполнен с возможностью управления степенью сжатия до постоянной степени при определении вышеуказанного состояния посредством модуля определения (в этом случае, модуль определения степени сжатия и/или модуль определения степени расширения могут быть опущены).

Согласно вышеописанной конфигурации например, определение выполняется посредством модуля определения, когда степень сжатия является константой, или ее изменение находится в рамках заранее определенного диапазона. Тем самым, изменение состояния сгорания смеси "воздух-топливо" или изменение температуры выхлопного газа может быть ограничено в максимально возможной степени в ходе определения состояния вышеуказанного элемента. Соответственно, определение (определение разрушения и т.д.) состояния вышеуказанного элемента может точно выполняться.

(D) Устройство управления четвертого аспекта настоящего изобретения применяется к системе, имеющей двигатель, в котором степень расширения может быть изменена.

Устройство управления содержит модуль определения степени расширения, модуль определения и модуль разрешения определения. Модуль определения степени расширения выполнен с возможностью определения степени расширения. Модуль определения выполнен с возможностью определения состояния элемента, размещенного в канале для выхлопного газа, выпускаемого из двигателя. Модуль разрешения определения выполнен с возможностью разрешения модулю определения выполнять определение на основе степени расширения, определяемой посредством модуля определения степени расширения.

Следует отметить, что устройство управления дополнительно может содержать модуль управления степенью расширения. Модуль управления степенью расширения может быть выполнен с возможностью управления степенью расширения до постоянной степени при определении вышеуказанного состояния посредством модуля определения (в этом случае, модуль определения степени расширения и/или модуль разрешения определения могут быть опущены).

Согласно вышеописанной конфигурации, например, определение выполняется посредством модуля определения, когда степень расширения является константой, или ее изменение находится в рамках заранее определенного диапазона. Тем самым изменение состояния сгорания смеси "воздух-топливо" или изменение температуры выхлопного газа может быть ограничено в максимально возможной степени в ходе определения состояния вышеуказанного элемента. Соответственно, определение (определение разрушения и т.д.) состояния элемента может точно выполняться.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематический вид, показывающий общую конфигурацию системы S (транспортного средства и т.д.), к которой применяется настоящее изобретение, включающей в себя рядный многоцилиндровый двигатель и устройство управления по варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2A - график, иллюстрирующий характеристику выходного сигнала расположенного выше по потоку датчика состава смеси "воздух-топливо", показанного на фиг. 1;

Фиг. 2B - график, иллюстрирующий характеристику выходного сигнала расположенного ниже по потоку датчика состава смеси "воздух-топливо", показанного на фиг. 1;

Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию определения условия БД катализатора в первом конкретном примере работы устройства управления по варианту осуществления, показанного на фиг. 1;

Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию задания/управления степенью механического сжатия в первом конкретном примере;

Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию БД катализатора в первом конкретном примере;

Фиг. 6 - график, иллюстрирующий аспект рабочих характеристик БД катализатора, показанной на фиг. 5;

Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию определения оцененной температуры катализатора в первом конкретном примере работы устройства управления по варианту осуществления, показанному на фиг. 1;

Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию определения состояния БД датчика во втором конкретном примере работы устройства управления по варианту осуществления, показанного на фиг. 1;

Фиг. 9 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию БД датчика во втором конкретном примере;

Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию управления степенями сжатия и расширения в третьем конкретном примере работы устройства управления по варианту осуществления, показанного на фиг. 1;

Фиг. 11 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию БД катализатора в третьем конкретном примере;

Фиг. 12 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию БД катализатора в четвертом конкретном примере работы устройства управления по варианту осуществления, показанного на фиг. 1; и

Фиг. 13 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая операцию БД катализатора в пятом конкретном примере работы устройства управления по варианту осуществления, показанного на фиг. 1.

Наилучший способ осуществления изобретения

Ниже поясняется вариант осуществления настоящего изобретения (вариант осуществления, который считается оптимальным на момент подачи этой заявки) со ссылкой на чертежи.

Следует отметить, что последующее описание, относящееся только конкретно к варианту осуществления, описывает только пример, который осуществляет настоящее изобретение до степени, возможной, чтобы удовлетворять требованиям описания (требованию по изложению сущности, требованию по уполномочиванию) для подробного описания, требуемого согласно закону. Соответственно, как поясняется позже, естественно, что настоящее изобретение не ограничено иллюстративным вариантом осуществления, поясненным ниже. Модификации варианта осуществления поясняются совместно в конце этого пояснения, поскольку если пояснения модификаций вставляются в пояснение варианта осуществления, это может приводить к трудности в понимании непротиворечивого пояснения варианта осуществления.

Общая конфигурация системы

Фиг. 1 представляет собой схематический вид, показывающий общую конфигурацию системы S (транспортного средства и т.д.), к которой применяется настоящее изобретение, включающей в себя рядный многоцилиндровый двигатель 1 и устройство управления по варианту осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что вид сбоку в разрезе двигателя 1, который разрезан по лицевой поверхности, ортогональной к направлению набора цилиндров, показывается на фиг. 1.

В этом варианте осуществления двигатель 1 выполнен таким образом, что степень механического сжатия может быть изменена в рамках заранее определенного диапазона (например, от 9 до 26). Дополнительно, двигатель 1 выполнен таким образом, что степень механического сжатия, степень фактического сжатия и степень расширения могут задаваться и изменяться практически независимым способом посредством изменения степени механического сжатия и времен срабатывания впускного или выпускного клапана.

Устройство 2 управления этого варианта осуществления выполнено с возможностью управления работой двигателя 1 и определения (диагностирования) состояния каждого модуля системы S, чтобы, соответственно, указывать результат определения (диагностики) водителю.

Двигатель 1 этого варианта осуществления имеет блок 11 цилиндров, головку 12 блока цилиндров, картер 13 двигателя и механизм 14 регулирования степени сжатия. Дополнительно, впускной канал 15 и выпускной канал 16 соединены с двигателем 1.

Блок цилиндров

Каналы 111 цилиндров, которые являются, в общем, цилиндрическими сквозными отверстиями, формируются в блоке 11 цилиндров. Как пояснено выше, множество каналов 111 цилиндров размещается в линии вдоль направления набора цилиндров в блоке 11 цилиндров. Поршень 112 размещается в каждом канале 111 цилиндра таким образом, что он может возвратно-поступательно проходить вдоль центральной оси (в дальнейшем в этом документе, называемой "центральная ось CCA цилиндра") диаметра 111 цилиндра.

Головка блока цилиндров

Головка 12 блока цилиндров соединена с верхним краем блока 11 цилиндров (краем блока 11 цилиндров на стороне верхней мертвой точки поршня 112). Головка 12 блока цилиндров прикрепляется к верхнему краю блока 11 цилиндров посредством непоказанных болтов и т.д. таким образом, что головка блока цилиндров не перемещается относительно блока 11 цилиндров.

Множество углублений предусмотрено в нижнем крае головки 12 блока цилиндров в положениях, соответствующих верхнему краю каждого диаметра 111 цилиндра. Таким образом, при условии, что головка 12 блока цилиндров соединяется и прикрепляется к блоку 11 цилиндров, камеры CC сгорания формируются посредством пространств в каналах 111 цилиндра в верхней стороне (близкой стороне к головке 12 блока цилиндров) от верхних поверхностей поршней 112 и пространств внутри (в нижней стороне) вышеуказанных углублений. Впускные отверстия 121 и выпускные отверстия 122 формируются в головке 12 блока цилиндров таким образом, что впускные и выпускные отверстия сообщаются с камерами CC сгорания.

Дополнительно, впускные клапаны 123, выпускные клапаны 124, устройство 125 регулирования момента времени срабатывания впускного клапана, устройство 126 регулирования времени срабатывания выпускного клапана и инжекторы 127 предусмотрены в головке 12 блока цилиндров.

Впускные клапаны 123 являются клапанами для управления состояниями сообщения между впускными отверстиями 121 и камерами CC сгорания. Выпускные клапаны 124 являются клапанами для управления состояниями сообщения между выпускными отверстиями 122 и камерами CC сгорания.

Устройства 125 и 126 регулирования времени срабатывания впускного и выпускного клапанов выполнены с возможностью изменять степень фактического сжатия и степень расширения посредством изменения времен открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов 123 и 124. Поскольку иллюстративный вариант осуществления устройств 125 и 126 регулирования времени срабатывания впускного и выпускного клапана известен, их пояснения опускаются.

Инжекторы 127 выполнены с возможностью впрыскивать под давлением во впускные отверстия 121 топливо, которое должно подаваться в камеры CC сгорания.

Картер двигателя

Коленчатый вал 131 размещается параллельно направлению набора цилиндров и поддерживается с возможностью вращения в картере 13 двигателя. Коленчатый вал 131 соединяется с поршнями 112 через шатуны 132 таким образом, что он вращается посредством возвратно-поступательного движения поршней 112 вдоль центральной оси CCA цилиндров.

Механизм регулирования степени сжатия

Механизм 14 регулирования степени сжатия этого варианта осуществления выполнен с возможностью изменять степень механического сжатия в рамках вышеуказанного диапазона посредством перемещения комбинации блока 11 цилиндров и головки 12 блока цилиндров относительно картера 13 двигателя вдоль центральной оси CCA цилиндра, чтобы изменять свободный объем камеры сгорания. Механизм 14 регулирования степени сжатия имеет конфигурацию, аналогичную описанной в публикацях не прошедших экспертизу заявок на патент Японии №№ 2003-206771, 2007-056837 и т.д. Соответственно, в этом описании подробное пояснение механизма опускается, и ниже поясняется только его сущность.

Механизм 14 регулирования степени сжатия имеет соединительный механизм 141 и приводной механизм 142. Соединительный механизм 141 выполнен с возможностью соединения блока 11 цилиндров и картера 13 двигателя друг с другом таким образом, что блок 11 цилиндров и картер 13 двигателя могут перемещаться относительно друг друга вдоль центральной оси CCA цилиндра. Приводной механизм 142 имеет серводвигатель, зубчатую передачу и т.д. и выполнен с возможностью перемещения блока 11 цилиндров и картера 13 двигателя относительно друг друга вдоль центральной оси CCA цилиндра.

Впускные и выпускные каналы

Впускной канал 15, включающий в себя впускной коллектор, сглаживающий ресивер и т.д., соединяется с впускными отверстиями 121. Дроссельный клапан 151 размещается во впускном канале 15. Дроссельный клапан 151 может поворачиваться посредством привода 152 дроссельного клапана, состоящего из электродвигателя постоянного тока.

С другой стороны, выпускной канал 16, включающий в себя выпускной коллектор, соединяется с выпускными отверстиями 122. Выпускной канал 16 представляет собой канал для выхлопного газа, выпускаемого из камер CC сгорания через выпускные отверстия 122. Каталитический нейтрализатор 161 отработавших газов размещается в выпускном канале 16. Каталитический нейтрализатор 161 отработавших газов имеет трехкомпонентный нейтрализатор, имеющий функцию адсорбции кислорода, и выполнен с возможностью очищать HC, CO и NOx в выхлопном газе.

Различные датчики

Различные датчики, такие как датчик 171 температуры охлаждающей жидкости, датчик 172 положения коленчатого вала, датчик 173 положения кулачка впускного клапана, датчик 174 положения кулачка выпускного клапана, датчик 175 расхода воздуха, датчик 176 температуры всасываемого воздуха, датчик 177 положения дроссельной заслонки, расположенный выше по потоку датчик 178a состава смеси "воздух-топливо", расположенный ниже по п