Контроллер двигателя

Контроллер двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к контроллеру двигателя, применяемому к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя клапан непосредственного впрыска топлива.

Уровень техники

[0002] Традиционно, двигатели внутреннего сгорания, включающие в себя клапан для впрыска топлива, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр (далее в данном документе также называемый "клапаном прямого впрыска"), были широко доступны. Такой двигатель также называется "двигателем внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндр", "двигателем с прямым (непосредственным) впрыском топлива" или "двигателем с впрыском в цилиндр". В двигателе с прямым впрыском топлива детонация может быть вызвана большой нагрузкой на двигатель. Когда детонация возникает, традиционный контроллер двигателя задерживает момент зажигания и момент открытия впускного клапана, чтобы управлять возникновением детонации (см., например, публикацию японской патентной заявки № 2011-111921 (JP 2011-111921 A)).

Раскрытие изобретения

[0003] К несчастью, топливная экономичность может в значительной степени ухудшаться, когда момент зажигания задерживается. Таким образом, изобретение предоставляет контроллер двигателя, который может управлять детонацией в двигателе с прямым впрыском топлива без значительного ухудшения топливной экономичности. Чтобы добиваться этого, контроллер двигателя дополнительно выполняет впрыск топлива с регулируемым диапазоном перемещения корпуса клапана, который, как правило, является игольчатым клапаном (величина подъема корпуса клапана, которая является, как правило, величиной подъема иглы), для клапана для впрыска топлива.

[0004] Контроллер двигателя изобретения (далее в данном документе также называемый "обладающим признаками изобретения устройством") применяется к двигателю внутреннего сгорания (двигателю с прямым впрыском топлива, например), включающему в себя цилиндр, определяющий "камеру сгорания, в которой клапан впрыска топлива располагается таким образом, что отверстие для впрыска (отверстие для впрыска топлива) клапана впрыска топлива выставлено, и которая открывается и закрывается впускным клапаном и выпускным клапаном". Клапан впрыска топлива включает в себя корпус клапана. Корпус клапана в позицию посадки закрывает отверстие для впрыска топлива, так что впрыск топлива прекращается. Величина перемещения (т.е. величина подъема) корпуса клапана из позиции посадки является изменяемой в диапазоне вплоть до максимальной величины подъема (величины полного подъема).

[0005] Обладающее признаками изобретения устройство включает в себя контроллер, который изменяет величину подъема корпуса клапана, чтобы выполнять впрыск топлива из клапана впрыска топлива перед моментом зажигания.

[0006] Контроллер определяет, действителен ли запрос на управление детонацией (противодетонационный запрос). При определении, что запрос действителен, контроллер выполняет впрыск топлива в предварительно определенный момент времени, близкий к моменту зажигания, после впрыска топлива, выполненного перед моментом зажигания. Впрыск топлива выполняется с величиной подъема, изменяемой в диапазоне вплоть до "величины частичного подъема меньше максимальной величины подъема". Такой впрыск топлива (выполняемый с величиной подъема, изменяемой в диапазоне вплоть до величины частичного подъема) называется "впрыском топлива с частичным подъемом" или "впрыском с частичным подъемом". Впрыск топлива, выполняемый с величиной подъема, изменяемой в диапазоне вплоть до максимальной величины подъема, также называется "впрыском топлива с полным подъемом, впрыском с полным подъемом или впрыском с максимальным подъемом".

[0007] Детонация вызывается самовозгоранием несгоревшего газа (воздушно-топливной смеси), сжатого газообразным продуктом горения. Таким образом, детонация вероятно должна возникать в фрагменте, в камере сгорания, когда скорость сгорания несгоревшего газа является низкой. Максимальное расстояние движения струи впрыскиваемого топлива короче с впрыском топлива с частичным подъемом, чем с впрыском топлива с полным подъемом. Другими словами, сила проникновения струи топлива, сформированной посредством впрыска топлива с частичным подъемом, является небольшой. Таким образом, впрыск топлива с частичным подъемом выполняется в подходящий момент, близкий к моменту зажигания (близкий к верхней мертвой точке, например), струя топлива может быть сформирована в предварительно определенном фрагменте (фрагменте, в котором скорость сгорания является низкой) в камере сгорания. В фрагменте, где струя топлива формируется, скорость распространения пламени является высокой. В результате, несгоревший газ, который вызывает детонацию, быстро сгорает и, таким образом, имеет меньшую вероятность стать сжатым посредством газообразных продуктов горения. Кроме того, сгораемое топливо, впрыснутое в момент, близкий к моменту зажигания, способствует формированию крутящего момента. В результате, детонация может эффективно управляться без значительного ухудшения топливной экономичности. Впрыск топлива с частичным подъемом, который может быть выполнен после момента зажигания, может быть эффективным, чтобы управлять детонацией также когда он выполняется перед моментом зажигания.

[0008] В аспекте обладающего признаками изобретения устройства контроллер конфигурируется, чтобы последовательно выполнять впрыск топлива с частичным подъемом множество раз при определении, что запрос (противодетонационный запрос) действителен.

[0009] Таким образом, последовательно выполняя впрыск топлива с частичным подъемом множество раз, струя топлива может непрерывно формироваться в целевой позиции. Таким образом, аспект, описанный выше, может более эффективно управлять детонацией посредством впрыска топлива с частичным подъемом.

[0010] В аспекте обладающего признаками изобретения устройства контроллер включает в себя устройство обнаружения детонации, которое обнаруживает детонацию. Контроллер конфигурируется, чтобы определять, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда устройство обнаружения детонации обнаруживает детонацию.

[0011] Устройство обнаружения детонации может включать в себя, по меньшей мере, один из датчиков, включающих в себя датчик детонации (датчик детонационного сгорания топлива), датчик давления в цилиндре и ионный зонд, например.

[0012] Как правило, температура внутри камеры сгорания выше в области рядом с выпускным клапаном (далее в данном документе также называемой "стороной выпускного клапана"), в которой горячий отработавший газ проходит, чем в области рядом с впускным клапаном (далее в данном документе также называемой "стороной впускного клапана"), через которую протекает холодный воздух. Когда "переворачивающий поток со стороны впускного клапана в сторону выпускного клапана" формируется посредством всасывания воздуха, пламя сначала достигает стороны выпускного клапана в камере сгорания. Таким образом, несгоревший газ на стороне впускного клапана, вероятно, должен сжиматься газообразным продуктом горения (пламенем). Учитывая все обстоятельства, как правило, детонация вероятно должна возникать на стороне впускного клапана в камере сгорания. Однако, в зависимости от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя может быть сформирован "переворачивающий поток, движущийся со стороны выпускного клапана в сторону впускного клапана вдоль плоскости головки поршня". Когда такой переворачивающий поток формируется, пламя сначала достигает стороны впускного клапана. Таким образом, несгоревший газ на стороне выпускного клапана рядом с плоскостью головки поршня сжимается. В результате, детонация может возникать в таком фрагменте (в частности, на стороне выпускного клапана в камере сгорания).

[0013] Максимальное расстояние движения струи короче с впрыском топлива с частичным подъемом с относительно небольшой величиной частичного подъема (далее в данном документе также называемым "впрыском топлива с первым частичным подъемом" или "впрыском топлива с частичным подъемом на стороне впускного клапана"), чем с впрыском топлива с частичным подъемом с относительно большой величиной подъема (далее в данном документе также называемым "впрыском топлива со вторым частичным подъемом" или "впрыском топлива с частичным подъемом на стороне выпускного клапана").

[0014] Таким образом, в конфигурации, когда клапан впрыска топлива впрыскивает топливо по направлению к стороне выпускного клапана со стороны впускного клапана в камере сгорания, струя топлива может быть сформирована на впускном клапане с впрыском топлива с первым частичным подъемом и может быть сформирована на стороне выпускного клапана с впрыском топлива со вторым частичным подъемом. Струя топлива, сформированная на впускном клапане, увеличивает скорость сгорания несгоревшего газа на стороне впускного клапана и, таким образом, может эффективно управлять детонацией, возникающей на стороне впускного клапана. Струя топлива, сформированная на выпускном клапане, увеличивает скорость сгорания несгоревшего газа на стороне выпускного клапана и, таким образом, может эффективно управлять детонацией, возникающей на стороне выпускного клапана.

[0015] Таким образом, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства включает в себя устройство обнаружения детонации, и контроллер конфигурируется, чтобы выполнять следующие операции при обнаружении, что запрос (противодетонационный запрос) активен (т.е. когда устройство обнаружения детонации обнаруживает детонацию). Первое, (1) контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема, чтобы формировать струю топлива на стороне впускного клапана в камере сгорания. Затем, (2) когда детонация все еще обнаруживается устройством обнаружения детонации, даже когда выполняется впрыск топлива с первым частичным подъемом, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной "второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема", чтобы формировать струю топлива на стороне выпускного клапана в камере сгорания. Вторая величина подъема меньше максимальной величины подъема.

[0016] Как описано выше, когда детонация обнаруживается, впрыск топлива с первым частичным подъемом сначала выполняется, чтобы управлять детонацией на стороне впускного клапана, где детонация имеет более высокую вероятность возникновения. Затем, когда детонация все еще обнаруживается, когда выполняется впрыск топлива с первым частичным подъемом, детонация вероятно должна возникать на стороне выпускного клапана. Таким образом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом выполняется, чтобы управлять детонацией, возникающей на стороне выпускного клапана. Учитывая все обстоятельства, выборочно используя впрыск топлива с первым частичным подъемом и впрыск топлива со вторым частичным подъемом, детонация может эффективно управляться, без идентификации того, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере сгорания.

[0017] Когда клапан впрыска топлива конфигурируется, чтобы впрыскивать топливо в сторону выпускного клапана со стороны впускного клапана в камере сгорания, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства включает в себя блок идентификации детонации, который определяет, возникает ли детонация, и дополнительно идентифицирует, возникает ли детонация на стороне впускного клапана или на стороне выпускного клапана в камере сгорания. В этой конфигурации (1) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда блок идентификации детонации идентифицирует, что детонация возникает на стороне впускного клапана в камере сгорания. Затем, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной "первой величине подъема", чтобы формировать струю топлива на стороне впускного клапана в камере сгорания. Кроме того, (2) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда блок идентификации детонации идентифицирует, что детонация возникает на стороне выпускного клапана в камере сгорания. Затем, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной "второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема", чтобы формировать струю топлива на стороне выпускного клапана в камере сгорания.

[0018] Согласно этому аспекту, детонация, возникающая на стороне впускного клапана, может непосредственно управляться впрыском топлива с первым частичным подъемом, а детонация, возникающая на стороне выпускного клапана, может непосредственно управляться впрыском топлива со вторым частичным подъемом. То, происходит ли детонация на стороне впускного клапана или стороне выпускного клапана, может быть легко идентифицировано на основе сигналов от датчика давления в цилиндре или ионного зонда, расположенного на каждой из стороны впускного клапана и стороны выпускного клапана.

[0019] Контроллер, в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства, конфигурируется, чтобы определять, что запрос (противодетонационный запрос) действителен, когда рабочее состояние двигателя является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться". Определение не требует обработки, такой как установка флага определения, например. В частности, в этом аспекте, впрыск топлива с частичным подъемом выполняется, когда рабочее состояние двигателя является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться". Предварительно определенное рабочее состояние включает в себя, например, состояние, когда нагрузка двигателя равна или больше "постоянной или переменной пороговой нагрузки", и состояние, когда рабочее состояние, определенное нагрузкой двигателя и скоростью вращения двигателя, находится в предварительно определенной рабочей области.

[0020] В этой конфигурации детонация может управляться посредством впрыска топлива с частичным подъемом.

[0021] Когда клапан впрыска топлива конфигурируется, чтобы впрыскивать топливо в сторону выпускного клапана со стороны впускного клапана в камере сгорания, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства выполняет следующие операции. В частности, (1) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) является действительным, когда рабочее состояние двигателя является первым определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться. Затем, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива с первым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной первой величине подъема, чтобы формировать струю топлива на стороне впускного клапана в камере сгорания. Кроме того, (2) контроллер определяет, что запрос (противодетонационный запрос) является действительным, когда рабочее состояние двигателя является вторым предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться на стороне выпускного клапана в камере сгорания. Кроме того, контроллер выполняет, в качестве впрыска топлива с частичным подъемом, впрыск топлива со вторым частичным подъемом с величиной частичного подъема, заданной равной второй величине подъема, большей, чем первая величина подъема, чтобы формировать струю топлива на стороне выпускного клапана в камере сгорания.

[0022] Согласно этому аспекту, возникновение детонации может управляться на стороне впускного клапана посредством впрыска топлива с первым частичным подъемом и может управляться на стороне выпускного клапана посредством впрыска топлива со вторым частичным подъемом без идентификации позиции возникновения детонации. В этом случае также определение о том, является ли противодетонационный запрос действительным, не требует обработки, такой как установка флага определения, например. В частности, в этом аспекте, когда рабочее состояние двигателя является "предварительно определенным рабочим состоянием, когда детонация должна управляться на стороне впускного клапана и стороне выпускного клапана в камере сгорания", впрыск топлива с частичным подъемом соответствующего типа выполняется.

[0023] Детонация имеет более высокую вероятность возникновения с более высоким соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси (с обедненной воздушно-топливной смесью).

[0024] Таким образом, контроллер в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства конфигурируется, чтобы увеличивать число раз, которое впрыск топлива с частичным подъемом выполняется в момент, близкий к моменту зажигания, когда соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси, подаваемой в двигатель, увеличивается.

[0025] Таким образом, детонация может эффективно управляться без выполнения впрыска топлива с частичным подъемом более чем необходимо, даже когда соотношение воздух-топливо воздушно-топливной смеси колеблется.

[0026] В одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства клапан впрыска топлива конфигурируется таким образом, что центральная ось струи топлива, сформированной посредством впрыска топлива из отверстия для впрыска топлива, практически соответствует центральной линии между двумя впускными клапанами, сформированными на поверхности верхней стенки цилиндра, в виде сверху цилиндра.

[0027] Кроме того, клапан для впрыска топлива в одном аспекте обладающего признаками изобретения устройства может быть сконфигурирован таким образом, что отверстие для впрыска топлива задано в форме щели, и геометрическая площадь отверстия для впрыска топлива больше в части ближе к стороне выпуска топлива и дальше от стороны впуска топлива. Клапан для впрыска топлива может быть расположен таким образом, что отверстие для впрыска топлива выставлено в фрагменте наружной окружности поверхности верхней стенки цилиндра, продольная сторона отверстия для впрыска параллельна с плоскостью, ортогональной центральной оси цилиндра, и топливо впрыскивается в направлении от поверхности верхней стенки цилиндра. Другими словами, клапан для впрыска топлива может быть клапаном, который известен как "клапан впрыска топлива с щелевым соплом".

[0028] Другие цели, признаки и получаемые полезные результаты будут легко поняты из примерных вариантов осуществления изобретения, описанных ниже со ссылкой на чертежи.

Краткое описание чертежей

[0029] Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1 – это частичный схематичный вид в разрезе двигателя внутреннего сгорания, к которому контроллер двигателя (первое устройство) согласно первому варианту осуществления изобретения применяется;

Фиг. 2 – это вид сверху цилиндра (камеры сгорания), показанного на фиг. 1;

Фиг. 3A и 3B – это укрупненные виды в разрезе фрагмента вокруг отверстия для впрыска топлива клапана впрыска топлива, показанного на фиг. 1;

Фиг. 4 – это временная диаграмма, показывающая соотношение между сигналом возбуждения клапана впрыска и величиной подъема корпуса клапана для клапана впрыска топлива;

Фиг. 5 – это график, показывающий максимальные расстояния движения струи топлива в случаях, когда впрыск топлива с полным подъемом и впрыск топлива с частичным подъемом выполняются;

Фиг. 6 – это схематичный вид состояний распространения пламени в камере сгорания в момент, когда предварительно определенный период времени прошел после впрыска топлива;

Фиг. 7 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством центрального процессора (CPU) электронного блока управления (контроллера), показанного на фиг. 1;

Фиг. 8 – это временная диаграмма, показывающая соотношение между временем и величиной подъема корпуса клапана для клапана впрыска топлива в случае, когда противодетонационное управление выполняется;

Фиг. 9 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU электронного блока управления, показанного на фиг. 1;

Фиг. 10 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (второго устройства) согласно второму варианту осуществления изобретения;

Фиг. 11 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU во втором устройстве;

Фиг. 12 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (третьего устройства) согласно третьему варианту осуществления изобретения;

Фиг. 13A, 13B и 13C – это графики, показывающие формы волны сигнала "датчика давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчика давления в цилиндре на стороне выпускного клапана", показанных на фиг. 1;

Фиг. 14 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (четвертого устройства) согласно четвертому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 15 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру, выполняемую посредством CPU контроллера двигателя (пятого устройства) согласно пятому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 16 – это график, показывающий карту рабочего диапазона, к которой обращается CPU пятого устройства;

Фиг. 17 – это график, показывающий взаимосвязь между соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси и скоростью распространения пламени; и

Фиг. 18A и 18B – это временные диаграммы, показывающие взаимосвязь между величиной подъема корпуса клапана для клапана впрыска топлива, управляемого посредством контроллера двигателя согласно модификации изобретения, и временем, на которых фиг. 18A показывает случай, когда воздушно-топливная смесь является богатой, а фиг. 18B показывает случай, когда воздушно-топливная смесь является обедненной.

Осуществление изобретения

[0030] Контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "обладающим признаками изобретения устройством") согласно вариантам осуществления этого изобретения будет описан ниже со ссылкой на чертежи.

[0031] (Первый вариант осуществления)

(Конфигурация)

Фиг. 1 – это схематичный частичный вид в разрезе цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания, к которому контроллер двигателя (далее в данном документе также называемый "первым устройством") согласно первому варианту осуществления изобретения применяется. Двигатель 10 является многоцилиндровым бензиновым двигателем с возвратно-поступательным движением поршня, прямым впрыском, искровым зажиганием. Каждый цилиндр формирует камеру CC сгорания. Фиг. 2 – это частичный схематичный вид сверху любого цилиндра двигателя 10. Более конкретно, фиг. 2 показывает камеру CC сгорания, которая рассматривается с позиции на центральной оси CL отверстия цилиндра и над камерой CC сгорания.

[0032] Как показано на фиг. 1, камера CC сгорания является практически цилиндрическим пространством, определенным поверхностью стенки отверстия цилиндра (поверхностью боковой стенки цилиндра) 11, нижней поверхностью 12 стенки головки блока цилиндров (поверхностью верхней стенки камеры сгорания) и плоскостью 13 головки поршня.

[0033] Впускное отверстие 14 и выпускное отверстие 15, оба из которых находятся в сообщении с камерой CC сгорания, формируются в фрагменте головки блока цилиндров. Фрагмент головки блока цилиндров дополнительно снабжается впускным клапаном 16 и выпускным клапаном 17. Впускной клапан 16 открывает и закрывает "соединительный фрагмент между впускным отверстием 14 и камерой CC сгорания" с помощью кулачка неиллюстрированного впускного кулачкового вала. Выпускной клапан 17 открывает и закрывает "соединительный фрагмент между выпускным отверстием 15 и камерой CC сгорания" с помощью кулачка неиллюстрированного выпускного кулачкового вала. Таким образом, камера CC сгорания открывается и закрывается посредством впускного клапана 16 и выпускного клапана 17.

[0034] Фактически, как иллюстрировано на фиг. 2, пара впускных отверстий 14 предусматривается для одной камеры CC сгорания. Каждый из пары впускных клапанов 16 открывает и закрывает "контактный фрагмент между соответствующим одним из впускных отверстий 14 и камерой CC сгорания". Пара впускных клапанов 16 имеют одинаковую форму и располагаются в позициях, симметричных относительно первой плоскости PL1, проходящей через центральную ось CL отверстия цилиндра. Пара впускных клапанов 16 располагаются в одной из двух областей (на левой стороне в плоскости бумаги на фиг. 2), полученных делением камеры CC сгорания надвое "второй плоскостью PL2, которая проходит через центральную ось CL отверстия цилиндра и является ортогональной первой плоскости PL1". Эта область камеры CC сгорания называется соседней областью впускного клапана 16 или может просто называться областью на стороне впускного клапана.

[0035] Аналогично, пара выпускных отверстий 15 предусматривается для одной камеры CC сгорания. Каждый из пары выпускных клапанов 17 открывает и закрывает "контактный фрагмент между соответствующим одним из выпускных отверстий 15 и камерой CC сгорания". Пара выпускных клапанов 17 имеют одинаковую форму и располагаются в позициях, симметричных относительно первой плоскости PL1. Пара выпускных клапанов 17 располагается в другой области из двух областей (с правой стороны в плоскости бумаги на фиг. 2), полученных делением камеры CC сгорания надвое второй плоскостью PL2. Эта область камеры CC сгорания называется соседней областью выпускного клапана 17 или может просто называться областью на стороне выпускного клапана.

[0036] Впускное отверстие 14 имеет форму, предназначенную, чтобы формировать "переворачивающий поток, который протекает вдоль поверхности 12 нижней стенки головки блока цилиндров (поверхности верхней стенки камеры CC сгорания) от соседнего фрагмента впускного клапана 16 к соседнему фрагменту выпускного клапана 17, затем вдоль поверхности 11 боковой стенки камеры CC сгорания, обращенной к впускному отверстию 14 (т.е. стороне выпускного клапана) по направлению к плоскости 13 головки поршня и затем вдоль плоскости 13 головки поршня в сторону впускного клапана со стороны выпускного клапана" в камере CC сгорания, как указано прерывистой линией со стрелкой TF на фиг. 1.

[0037] Блок формирования искры свечи 18 зажигания располагается на поверхности 12 нижней стенки головки блока цилиндров и в центре камеры CC сгорания.

[0038] Двигатель 10 включает в себя клапан 20 впрыска топлива. Клапан 20 впрыска топлива прикрепляется к фрагменту головки блока цилиндров таким образом, что отверстие 21 для впрыска топлива выставляется в камеру CC сгорания, в фрагменте на поверхности 12 нижней стенки головки блока цилиндров и рядом с окружностью на стороне впускного клапана камеры CC сгорания. Другими словами, отверстие 21 для впрыска топлива выставляется в камеру CC сгорания в позиции во внешнем периферийном фрагменте цилиндра, находящемся между парой впускных клапанов 16.

[0039] Клапан 20 впрыска топлива включает в себя традиционный игольчатый клапан (далее в данном документе может называться "корпусом клапана"), как иллюстрировано на фиг. 3A и 3B, которые являются частично укрупненными видами в разрезе фрагмента вокруг отверстия 21 для впрыска топлива. Корпус 22 клапана включает в себя фрагмент 22a основания, фрагмент 22b уменьшенного диаметра и дальний крайний фрагмент 22c. Фрагмент 22a основания имеет цилиндрическую форму. Фрагмент 22b уменьшенного диаметра продолжается от фрагмента 22a основания. Диаметр фрагмента 22b уменьшенного диаметра уменьшается, когда он становится ближе к дальнему краю корпуса 22 клапана. Дальний крайний фрагмент 22c продолжается от фрагмента 22b уменьшенного диаметра и имеет коническую форму.

[0040] Корпус 22 клапана может двигаться взад и вперед в направлении центральной оси CF корпуса 22 клапана, из позиции посадки (также называемой первой позицией, первоначальной позицией или минимально поднятой позицией) в позицию максимального подъема (вторую позицию). Фиг. 3A показывает состояние, когда корпус 22 клапана находится в максимально поднятой позиции. Фиг. 3B показывает состояние, когда корпус 22 клапана находится в позиции посадки. Величина подъема корпуса 22 клапана в позиции посадки является минимальной величиной подъема (т.е. 0). Величина подъема корпуса 22 клапана в максимально поднятой позиции является максимальной величиной подъема (т.е. "величиной полного подъема"). В частности, величина подъема корпуса 22 клапана является расстоянием между какой-либо позицией, в которую корпус 22 клапана перемещается, и позицией посадки.

[0041] Отверстие 21 для впрыска топлива формируется в фрагменте 23 впрыска в качестве дальнего крайнего фрагмента клапана 20 впрыска топлива. Как показано на фиг. 3B, фрагмент 22b уменьшенного диаметра корпуса 22 клапана находится в соприкосновении с внутренней поверхностью стенки фрагмента 23 впрыска, когда корпус 22 клапана находится в позиции посадки. Таким образом, отверстие 21 для впрыска топлива закрывается, в связи с чем, топливо не впрыскивается. Когда корпус 22 клапана находится в "позиции, отличной от позиции посадки", как показано на фиг. 3A, фрагмент 23 впрыска фрагмента 22b уменьшенного диаметра корпуса 22 клапана отделяется от внутренней поверхности стенки фрагмента 23 впрыска. Таким образом, отверстие 21 для впрыска топлива открывается, в связи с чем, топливо в фрагменте 23 впрыска впрыскивается через отверстие 21 для впрыска топлива.

[0042] Отверстие 21 для впрыска топлива является "отверстием для впрыска в форме щели". В частности, форма поперечного сечения отверстия 21 для впрыска топлива, взятого вдоль плоскости, ортогональной центральной оси CF корпуса 22 клапана, является прямоугольной формой. Таким образом, клапан 20 для впрыска топлива является клапаном впрыска топлива с щелевым соплом. Площадь поперечного сечения отверстия 21 для впрыска топлива, взятого вдоль плоскости, ортогональной центральной оси CF, также называется геометрической площадью. Геометрическая площадь отверстия 21 для впрыска топлива увеличивается, когда она становится ближе к дальнему краю отверстия 21 для впрыска топлива вдоль центральной оси CF корпуса 22 клапана (т.е. когда она становится ближе к стороне выпуска топлива от стороны впуска топлива (стороны корпуса 22 клапана) отверстия 21 для впрыска топлива). В частности, продольная сторона D2 длиннее продольной стороны D1 на фиг. 3A. Отверстие 21 для впрыска топлива имеет единообразную высоту H. Таким образом, отверстие 21 для впрыска топлива может рассматриваться как имеющее клиновидную форму с толщиной H и предварительно определенным центральным углом (углом впрыска) θf.

[0043] Клапан 20 впрыска топлива включает в себя традиционный электромагнитный механизм и традиционный пружинный механизм (оба из которых не иллюстрированы). Когда электромагнитный механизм не снабжается энергией (когда электромагнитный механизм находится в неснабжаемом энергией состоянии), пружинный механизм перемещает корпус 22 клапана в позицию посадки, в связи с чем, топливо не впрыскивается. Когда электромагнитный механизм снабжается энергией (когда электромагнитный механизм находится в снабжаемом энергией состоянии), корпус 22 клапана перемещается по направлению к максимальной поднятой позиции из позиции посадки, против усилия, прикладываемого пружинным механизмом. Тогда топливо впрыскивается через отверстие 21 для впрыска топлива, когда корпус 22 клапана находится в позиции, отличной от позиции посадки.

[0044] Электронный блок управления (контроллер) 30, показанный на фиг. 1, включает в себя традиционный "микрокомпьютер, имеющий CPU, постоянное запоминающее устройство (ROM) и оперативное запоминающее устройство (RAM)". Электронный блок 30 управления принимает сигналы обнаружения от множества датчиков, описанных ниже.

[0045] В частности, датчики включают в себя расходомер 41 воздуха, который обнаруживает объем Ga всасываемого воздуха (массовый расход воздуха) двигателя 10, датчик 42 положения коленчатого вала, который генерирует импульс каждый раз, когда неиллюстрированный коленчатый вал поворачивается на предварительно определенный угол, датчик 43 положения кулачка, который генерирует импульс каждый раз, когда неиллюстрированный кулачковый вал поворачивается на предварительно определенный угол, и датчик 44 действия нажатия педали акселератора, который определяет величину Accp нажатия неиллюстрированной педали акселератора.

[0046] Датчики дополнительно включают в себя датчик 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана, сформированный на стороне впускного клапана камеры CC сгорания, и который определяет давление в камере CC сгорания (т.е. давление CPIn в цилиндре на стороне впускного клапана), датчик 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана, сформированный на стороне выпускного клапана камеры CC сгорания, и который определяет давление в камере CC сгорания (т.е. давление CPEx в цилиндре на стороне выпускного клапана), и датчик 47 детонации, который прикрепляется на поверхности стенки отверстия цилиндра двигателя 10 и обнаруживает вибрацию, формируемую в двигателе 10.

[0047] Электронный блок 30 управления получает абсолютный угол CA поворота коленчатого вала для каждого цилиндра на основе сигналов от датчика 42 положения коленчатого вала и датчика 43 положения кулачка. Электронный блок 30 управления получает скорость NE вращения двигателя на основе сигнала от датчика 42 положения коленчатого вала. Электронный блок 30 управления определяет, возникает ли детонация, на основе сигнала от датчика 47 детонации посредством традиционного способа. Электронный блок 30 управления передает сигнал зажигания неиллюстрированному воспламенителю, чтобы формировать искру при формировании искры свечи 18 зажигания. Первое устройство может не включать в себя датчик 45 давления в цилиндре на стороне впускного клапана и датчик 46 давления в цилиндре на стороне выпускного клапана.

[0048] Электронный блок 30 управления передает сигнал возбуждения клапана впрыска электромагнитному механизму клапана 20 впрыска топлива. Электромагнитный механизм находится в неснабжаемом энергией состоянии, когда сигнал возбуждения клапана впрыска находится на 0, и находится в снабжаемом энергией состоянии, когда сигнал возбуждения клапана впрыска задается с предварительно определенным напряжением Vinj.

[0049] Впрыск топлива, выполняемый с максимальной величиной подъема, являющейся максимальным значением величины подъема корпуса 22 клапана для клапана 20 впрыска топлива, также называется "впрыском с максимальным подъемом, впрыском топлива с полным подъемом или впрыском с полным подъемом" для удобства. В частности, впрыск топлива с полным подъемом выполняется с величиной подъема игольчатого клапана (корпуса 22 клапана), переключаемой в диапазоне между минимальной величиной подъема (0) и максимальной величиной подъема.

[0050] Впрыск топлива с полным подъемом выполняется следующим образом. В частности, как показано на фиг. 4, когда сигнал возбуждения клапана впрыска переключается с 0 на предварительно определенное напряжение Vinj (т.е. когда электромагнитный механизм начинает снабжаться энергией) в момент t0 времени, и время τd недействительного впрыска проходит, корпус 22 клапана начинает перемещаться в момент t1 времени. Затем, величина подъема корпуса 22 клапана достигает максимальной величины подъема в момент t4 времени, и перемещение корпуса 22 клапана ограничивается неиллюстрированным стопором клапана 20 впрыска топлива. Таким образом, величина подъема ко