Устройство управления двигателем

Устройство управления двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству управления двигателем, которое управляет состоянием сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания. Более конкретно, изобретение относится к устройству управления двигателем, которое способно управлять состоянием сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания и уменьшать шум и вибрацию, получающиеся в результате управления.

Уровень техники

[0002] В общем случае, некоторая часть энергии, получаемой в результате сгорания топлива при работе двигателя внутреннего сгорания (далее в данном документе в некоторых случаях просто называемого ''двигателем''), такого как дизельный двигатель, преобразуется в работу вращения коленчатого вала, тогда как остальная часть энергии уходит на потери. Эти потери включают в себя потерю при охлаждении, т.е. происходят, когда тепло формируется в основном блоке двигателя, потерю на выхлоп, которая высвобождается в атмосферу посредством отработавшего газа, потерю на насосе, которая получается в результате всасывания и выпуска воздуха, потерю на механическое сопротивление. Потеря при охлаждении и потеря на выхлоп составляют большие доли от всех потерь. Соответственно, уменьшение потери при охлаждении и потерю на выхлоп является эффективным, когда необходимо повысить топливную экономичность двигателя внутреннего сгорания.

[0003] Однако в общем случае между потерей при охлаждении и потерей на выхлоп имеет место компромиссное соотношение. Другими словами, потеря на выхлоп увеличивается, когда потеря при охлаждении уменьшается, и потеря при охлаждении увеличивается, когда потеря на выхлоп уменьшается. Соответственно, топливная экономичность двигателя улучшается, когда может быть реализовано состояние сгорания, когда сумма потери при охлаждении и выхлопной потери уменьшается.

[0004] Состояние сгорания топлива (воздушно-топливной смеси) в двигателе изменяется в зависимости от ''многих параметров, влияющих на состояние сгорания'', таких как момент впрыска топлива и давление турбонаддува. Далее в данном документе параметр, влияющий на состояние сгорания, будет в некоторых случаях называться просто ''параметром сгорания''. Представляется затруднительным и занимает значительный период времени адаптации достижение значений (комбинаций), подходящих для различных рабочих состояний, полученных заранее посредством эксперимента, моделирования или т.п. в отношении множества параметров сгорания. Соответственно, были разработаны способы для систематического определения параметров сгорания.

[0005] Например, устройство управления согласно уровню техники (далее в данном документе также называемое ''традиционным устройством'') вычисляет ''угол поворота коленчатого вала в момент времени, когда формируется половина общего количества тепла, получающегося в течение одного рабочего такта (далее в данном документе называемый ''углом центра тяжести сгорания'')''. В случае, когда угол центра тяжести сгорания и заданное опорное значение отклоняются друг от друга, традиционное устройство вынуждает угол центра тяжести сгорания соответствовать опорному значению, корректируя момент впрыска топлива или регулируя концентрацию кислорода в камере сгорания (цилиндре) на основании регулировки степени EGR (например, см. PTL 1).

Список источников

Патентные документы

[0006] PTL 1: Публикация заявки на патент Японии № 2011-202629

Раскрытие изобретения

[0007] В дизельном двигателе, например, многоступенчатый впрыск выполняется в некоторых случаях, так что топливо впрыскивается множество раз в течение одного цикла сгорания. Более конкретно, в дизельном двигателе предварительный впрыск выполняется перед основным впрыском, и затем основной впрыск выполняется в некоторых случаях. В некоторых случаях подвпрыск выполняется после основного впрыска.

[0008] Соотношение между углом поворота коленчатого вала и интенсивностью теплообразования, свойственное случаю, когда предварительный впрыск и основной впрыск выполняются, выражается, например, как форма волны, которая иллюстрируется посредством кривой C1 на фиг. 7A. Интенсивность теплообразования является количеством тепла на единицу угла поворота коленчатого вала (единицу величины изменения в угловом положении коленчатого вала), формируемого посредством сгорания воздушно-топливной смеси, т.е., величиной теплообразования на единицу угла поворота коленчатого вала. Эта форма волны также будет называться ''формой волны сгорания'' ниже. Форме волны, которая иллюстрируется на фиг. 7A, позволяют достигать максимального значения Lp посредством предварительного впрыска, который инициируется при угле θ1 поворота коленчатого вала, и достигать максимального значения Lm посредством основного впрыска, который инициируется при угле θ2 поворота коленчатого вала.

[0009] Фиг. 7B иллюстрирует соотношение между углом поворота коленчатого вала и ''отношением объединенного значения количества тепла, формируемого посредством сгорания'', иллюстрированным посредством кривой C1, к общему количеству формируемого тепла ''(процент теплотворной способности)''. В примере, который иллюстрируется на фиг. 7B, угол центра тяжести сгорания, описанный выше (угол поворота коленчатого вала, при котором процент теплотворной способности равен 50%), является углом θ3 поворота коленчатого вала.

[0010] В случае, когда только момент инициирования предварительного впрыска смещается в сторону опережения на Δθ (=θ1-θ0) от угла θ1 поворота коленчатого вала к углу θ0 поворота коленчатого вала, как иллюстрируется посредством сплошной линией C2 на фиг. 8A, угол поворота коленчатого вала, при котором тепло начинает формироваться посредством сгорания топлива предварительного впрыска, смещается в сторону опережения на угол Δθ поворота коленчатого вала. Во время сгорания, которое иллюстрируется на фиг. 7A и 8A, однако, угол центра тяжести сгорания находится после инициирования сгорания топлива основного впрыска (после угла θ2 поворота коленчатого вала), и, таким образом, угол центра тяжести сгорания остается неизменным в угле θ3 поворота коленчатого вала, как очевидно из фиг. 8B, иллюстрирующей процент теплотворной способности сгорания, иллюстрированного посредством кривой C2. Другими словами, угол центра тяжести сгорания не изменяется в некоторых случаях, даже когда форма волны сгорания изменяется посредством смещения момента предварительного впрыска в сторону опережения. Другими словами, угол центра тяжести сгорания при необходимости является значением показателя, которое точно отражает состояние сгорания каждого цикла.

[0011] Автор изобретения фактически измерил ''соотношение между углом центра тяжести сгорания и степенью ухудшения топливной экономичности'' в отношении различных комбинаций ''нагрузок двигателя (требуемых крутящих моментов) и скоростей вращения двигателя''. Результаты измерения иллюстрируются на фиг. 9. Кривые Hb1 по Hb3 на фиг. 9 показывают результаты измерений, свойственные случаю низкой скорости вращения и низкой нагрузки, случаю средней скорости вращения и средней нагрузки и случаю высокой скорости вращения и высокой нагрузки, соответственно. Автор изобретения обнаружил, что угол центра тяжести сгорания, при котором степень ухудшения топливной экономичности минимизируется (угол центра тяжести сгорания идеальной топливной экономичности), варьируется при различных нагрузках и/или скоростях вращения двигателя, как показано на фиг. 9. Другими словами, автор изобретения обнаружил, что степень ухудшения топливной экономичности при необходимости минимизируется, даже когда состояние сгорания управляется так, что угол центра тяжести сгорания соответствует постоянному опорному значению, когда нагрузка и/или скорость вращения двигателя варьируются.

[0012] Автор изобретения сосредоточил внимание на ''положении центра тяжести интенсивности теплообразования'' вместо угла центра тяжести сгорания согласно уровню техники в качестве значения показателя, представляющего состояние сгорания. Положение центра тяжести интенсивности теплообразования определяется по интенсивности теплообразования как количество тепла в единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива и выражается как угловое положение коленчатого вала (т.е. угол поворота коленчатого вала). Хотя определение положения центра тяжести интенсивности теплообразования будет описано подробно позже, можно сказать, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением показателя, более точно отражающим состояние сгорания, чем угол центра тяжести сгорания в качестве значения показателя состояния сгорания из уровня техники. Другими словами, автор изобретения обнаружил, что состояние сгорания двигателя может поддерживаться в конкретном состоянии, и топливная экономичность может быть улучшена, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя. В этом отношении, автор изобретения рассмотрел устройство управления двигателем, которое сохраняет положение центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя.

[0013] Как описано выше, состояние сгорания топлива (воздушно-топливной смеси) в двигателе изменяется в зависимости от многих параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива и давление турбонаддува. Соответственно, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, описанное выше, также изменяется в зависимости от параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува. Другими словами, в случае, когда состояние сгорания двигателя должно поддерживаться в конкретном состоянии для улучшения топливной экономичности с положением центра тяжести интенсивности теплообразования, сохраняемым в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, как описано ранее, параметры сгорания, включающие в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува, могут быть использованы в качестве параметров, которые управляют положением центра тяжести интенсивности теплообразования. Параметры, относящиеся к впрыску топлива, такие как момент впрыска топлива и давление впрыска топлива (параметры системы впрыска), среди этих параметров сгорания являются очень чувствительными во время корректировки, и, таким образом, отклонение (корректирующее отклонение) положения центра тяжести интенсивности теплообразования, получающееся в результате корректировки, легко вычисляется. В этом отношении, желательно, чтобы параметры системы впрыска использовались в качестве параметров, управляющих положением центра тяжести интенсивности теплообразования.

[0014] В случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования управляется с помощью параметров системы впрыска, как описано выше, однако, величина изменения на единицу угла поворота коленчатого вала в давлении внутри камеры сгорания (давлении в цилиндре) увеличивается и влияет на шум и вибрацию, получающиеся в результате сгорания, например, шум сгорания увеличивается. В результате, пользователь (такой как водитель) или т.п. транспортного средства, в котором двигатель установлен в качестве источника мощности, может чувствовать дискомфорт в связи с этим. Соответственно, когда топливная экономичность должна быть улучшена с помощью поддержания состояния сгорания двигателя в конкретном состоянии, желательно, чтобы внимание уделялось пресечению шума и вибрации, которые приводят в результате к дискомфорту пользователя, также как поддержанию положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя.

[0015] Соответственно, в этой технической области, существует потребность в устройстве управления двигателем, которое способно улучшать топливную экономичность посредством поддержания положения центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала, в то же время исключая повышение шума и вибрации, которые приводят к дискомфорту пользователя. Задача изобретения состоит в создании устройства управления двигателем, которое способно улучшать топливную экономичность посредством поддержания положения центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала, в то же время исключая повышение шума и вибрации, которые приводят к дискомфорту пользователя.

[0016] Вышеописанная задача изобретения достигается посредством устройства управления двигателем, снабженным блоком управления сгоранием, задающим параметр сгорания, управляющий состоянием сгорания топлива, поданного в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженного турбонагнетателем, в котором блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между по меньшей мере первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение, в котором блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, а скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и в котором блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0017] Согласно изобретению, параметр, используемый для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования, правильно используется в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель, и, таким образом, топливная экономичность может быть улучшена посредством сохранения положения центра тяжести интенсивности теплообразования в заданном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то время как исключается увеличение шума и вибрации, при которых пользователь ощущает дискомфорт.

[0018] Другие задачи, другие признаки и дополнительные преимущества изобретения будут с легкостью понятны при помощи нижеследующего описания каждого аспекта изобретения с обращением к сопровождающим чертежам.

Краткое описание чертежей

[0019] [Фиг. 1]

Фиг. 1 - это график, показывающий положение центра тяжести интенсивности теплообразования (угол коленчатого вала центра тяжести для интенсивности теплообразования), на котором фиг. 1A иллюстрирует форму волны сгорания, свойственную случаю, когда предварительный впрыск и основной впрыск выполняются в заданный момент, а фиг. 1B иллюстрирует форму волны сгорания, свойственную случаю, когда предварительный впрыск смещается дальше в сторону опережения, чем на фиг. 1A.

[Фиг. 2]

Фиг. 2 - это график, иллюстрирующий соотношение между положением центра тяжести интенсивности теплообразования и степенью ухудшения топливной экономичности для каждой комбинации скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.

[Фиг. 3]

Фиг. 3 - это схематичный чертеж конфигурации устройства управления двигателем согласно первому варианту осуществления и двигателя внутреннего сгорания, к которому устройство управления двигателем применяется.

[Фиг. 4]

Фиг. 4 - это блок-схема, иллюстрирующая процедуру, которая выполняется посредством CPU устройства управления, которое иллюстрировано на фиг. 3.

[Фиг. 5]

Фиг. 5 - это блок-схема, иллюстрирующая процедуру, которая выполняется посредством CPU устройства управления, которое иллюстрировано на фиг. 3.

[Фиг. 6]

Фиг. 6 - это блок-схема, иллюстрирующая часть процедуры, которая выполняется посредством CPU устройства управления, которое иллюстрировано на фиг. 3.

[Фиг. 7]

Фиг. 7 - это график, показывающий угол центра тяжести сгорания.

[Фиг. 8]

Фиг. 8 - это график, показывающий угол центра тяжести сгорания.

[Фиг. 9]

Фиг. 9 - это график, иллюстрирующий соотношение между углом центра тяжести сгорания и степенью ухудшения топливной экономичности для каждой скорости вращения двигателя.

Осуществление изобретения

[0020] Как описано выше, задача изобретения состоит в создании устройства управления двигателем, которое способно улучшать топливную экономичность, сохраняя положение центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала (первом угле поворота коленчатого вала), в то же время исключая повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт.

[0021] В результате интенсивных исследований для решения задачи автор изобретения обнаружил, что топливная экономичность может быть улучшена, когда позиция центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, в то время как повышение шума и вибрации, с которыми пользователь ощущает дискомфорт, пресекается посредством правильного использования параметра, используемого для управления положением центра тяжести интенсивности теплообразования, в зависимости от рабочих ситуаций двигателя и транспортного средства, в котором установлен двигатель. Изобретение было получено на основании этих полученных данных.

[0022] Согласно первому аспекту изобретения предложено устройство управления двигателем, снабженное блоком управления сгоранием, задающим параметр сгорания, управляющий состоянием сгорания топлива, подаваемого в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженного турбонагнетателем, в котором блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение, в котором блок управления сгоранием выполняет повышение давления турбонаддува турбонагнетателя, когда скорость вращения двигателя ниже первой скорости вращения, и скорость транспортного средства, в котором установлен двигатель, ниже первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала, и в котором блок управления сгоранием выполняет одно или оба из повышения давления впрыска топлива и смещения в сторону опережения момента впрыска топлива, когда скорость вращения двигателя равна или выше первой скорости вращения, или скорость транспортного средства равна или выше первой скорости в случае, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится дальше на стороне запаздывания, чем первый угол поворота коленчатого вала.

[0023] Как описано выше, устройство управления двигателем согласно этому аспекту применяется к двигателю внутреннего сгорания, который снабжен турбонагнетателем. Кроме того, устройство управления двигателем согласно этому аспекту снабжается блоком управления сгоранием, который управляет состоянием сгорания топлива, которое подается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания.

[0024] Блок управления сгоранием задает параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования, определенное по интенсивности теплообразования как количество тепла на единицу угла поворота коленчатого вала, формируемого посредством сгорания топлива, соответствует первому углу поворота коленчатого вала, когда нагрузка двигателя находится в конкретном диапазоне нагрузки между по меньшей мере первым пороговым значением и вторым пороговым значением, превышающим первое пороговое значение.

[0025] Первое пороговое значение может быть минимальным значением нагрузки, допустимой для двигателя, или может быть значением, превышающим минимальное значение. Второе пороговое значение может быть максимальным значением нагрузки, допустимой для двигателя, или может быть значением меньше максимального значения. Другими словами, устройство управления двигателем согласно этому аспекту может задавать параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала по всему диапазону нагрузки, допустимому для двигателя, или может задавать параметр сгорания так, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования соответствует первому углу поворота коленчатого вала только в конкретном диапазоне нагрузки. Кроме того, управление состоянием сгорания практически синонимично заданию параметра нагрузки (т.е., заданию соответствующего значения и изменению на соответствующее значение в соответствии с рабочим состоянием двигателя посредством управления с прямой связью и/или управления с обратной связью для параметра сгорания). Параметр сгорания будет описан подробно позже.

[0026] Согласно устройству управления двигателем этого аспекта положение центра тяжести интенсивности теплообразования поддерживается при первом угле поворота коленчатого вала, когда по меньшей мере нагрузка двигателя находится в рамках конкретного диапазона нагрузки. Соответственно, эксплуатационные затраты двигателя могут быть эффективно уменьшены, когда первый угол поворота коленчатого вала задается, например, в угол поворота коленчатого вала оптимальной топливной экономичности. Кроме того, итоговые эксплуатационные затраты двигателя могут быть эффективно уменьшены, например, посредством задания первого угла поворота коленчатого вала в заданный угол поворота коленчатого вала, такой как угол поворота коленчатого вала, при котором итоговые эксплуатационные затраты (затраты, фактические требуемые для движения транспортного средства, в котором установлен двигатель), также включающие в себя эксплуатационные затраты, неассоциированные с топливной экономичностью, минимизируются.

[0027] Целевое положение центра тяжести (первый угол поворота коленчатого вала) в качестве целевого значения управления для положения центра тяжести интенсивности теплообразования, которая позволяет повысить топливной экономичности двигателя, позволяет уменьшить общие эксплуатационные затраты и т.п. может быть получена заранее посредством предшествующего эксперимента или т.п. Кроме того, комбинация различных параметров сгорания, которая позволяет достигать целевого положения центра тяжести (первого угла поворота коленчатого вала), может быть получена заранее посредством предшествующего эксперимента или т.п. Полученное целевое положение центра тяжести (первый угол поворота коленчатого вала) и комбинация параметров сгорания, соответствующих целевого положения центра тяжести (первому углу поворота коленчатого вала), могут быть, например, сохранены в средстве хранения данных (таком как ROM) электронного блока управления (ECU) двигателя, описанного позже, считаны в соответствии с фактическим рабочим состоянием двигателя и использованы во время управления, чтобы позволять положению центра тяжести интенсивности теплообразования соответствовать целевому положению центра тяжести (первому углу поворота коленчатого вала).

[0028] Положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть определена посредством различных способов, как изложено ниже.

<<Определение 1>>

Как иллюстрировано на фиг. 1A, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является углом поворота коленчатого вала (θ3 на фиг. 1A), соответствующим геометрическому центру G тяжести области, окруженной формой волны интенсивности теплообразования, отображённой в ''системе (графике) координат, в которой угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан по горизонтальной оси (первой оси), а интенсивность теплообразования (количество теплообразования на единицу угла поворота коленчатого вала) задана по вертикальной оси (другой оси, ортогональной первой оси)'', и горизонтальной осью (первой осью).

[0029] <<Определение 2>>

Положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала, при котором площади двух областей, разделенных друг от друга конкретным углом поворота коленчатого вала, равны друг другу, когда область, окруженная формой волны интенсивности теплообразования, отображённой в ''системе (графике) координат, в которой угол поворота коленчатого вала одного рабочего такта задан по горизонтальной оси (первой оси), а интенсивность теплообразования (количество теплообразования на единицу угла поворота коленчатого вала) задана по вертикальной оси (другой оси, ортогональной первой оси)'', и горизонтальной осью (первой осью), разделена конкретным углом поворота коленчатого вала.

[0030] <<Определение 3>>

В качестве альтернативы, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является углом Gc поворота коленчатого вала, который удовлетворяет уравнению (1). В уравнении (1) CAs - это угол поворота коленчатого вала, при котором сгорание топлива начинается, CAe - это угол поворота коленчатого вала, при котором сгорание завершается, θ - это произвольный угол поворота коленчатого вала, и dQ(θ) - это интенсивность теплообразования при угле θ поворота коленчатого вала. Другими словами, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования произведения ''величины разности между произвольным первым углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и конкретным углом поворота коленчатого вала и конкретным углом поворота коленчатого вала'' и ''интенсивности теплообразования при произвольном первом угле поворота коленчатого вала'' относительно угла поворота коленчатого вала от начала сгорания до конкретного угла поворота коленчатого вала, равно значению, полученному посредством интегрирования произведения ''величины разности между произвольным вторым углом поворота коленчатого вала между конкретным углом поворота коленчатого вала и завершением сгорания и конкретным углом поворота коленчатого вала'' и ''интенсивности теплообразования при произвольном втором угле поворота коленчатого вала'' относительно угла поворота коленчатого вала от конкретного угла поворота коленчатого вала до завершения сгорания.

[0031]

[0032] <<Определение 3'>>

Следующее уравнение (2) получается, когда вышеописанное уравнение (1) модифицируется.

[0033]

[0034] Соответственно, чтобы выразить Определение 3 другим способом, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования является конкретным углом поворота коленчатого вала между инициированием сгорания и завершением сгорания одного рабочего такта, при котором значение, полученное посредством интегрирования значения, соответствующего произведению значения, полученного посредством вычитания конкретного угла поворота коленчатого вала из произвольного угла поворота коленчатого вала, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала относительно угла поворота коленчатого вала от инициирования сгорания до завершения сгорания, становится ''0''.

[0035] <<Определение 4>>

На основании определений 1-3' положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования определяется как значение, полученное посредством сложения угла поворота коленчатого вала при инициировании сгорания (CAs), со значением, полученным посредством деления значения интеграла произведения значения, полученного посредством вычитания угла поворота коленчатого вала при инициировании сгорания (CAs) из произвольного угла поворота коленчатого вала одного рабочего такта, и интенсивности теплообразования при произвольном угле поворота коленчатого вала, на площадь области, определенной формой волны интенсивности теплообразования относительно угла поворота коленчатого вала.

[0036] <<Определение 5>>

Другими словами, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования определяется как угол поворота коленчатого вала, полученный посредством вычисления на основании следующего уравнения (3).

[0037]

[0038] Положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования, которая определяется различными способами, как описано выше, является углом θ3 поворота коленчатого вала в примере, который иллюстрируется на фиг. 1A. Когда положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования задается в угол θ0 поворота коленчатого вала с моментом начала предварительно впрыска, смещённым в сторону опережения на интервал Δθp от угла θ1 поворота коленчатого вала, как иллюстрировано на фиг. 1B, положение Gc центра тяжести интенсивности теплообразования становится углом θ3' поворота коленчатого вала после смещения в сторону опережения на интервал угла Δθg поворота коленчатого вала. Как видно в данном документе, можно сказать, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением показателя, более точно отражающим состояние сгорания, чем угол центра тяжести сгорания в качестве значения показателя для состояния сгорания согласно уровню техники. Фактическое положение центра тяжести интенсивности теплообразования может быть оценено на основании давления в цилиндре, которое измеряется средством определения давления в цилиндре, таким как датчик давления в камере сгорания.

[0039] Автор изобретения измерил ''соотношение между положением центра тяжести интенсивности теплообразования и степенью ухудшения топливной экономичности'' относительно различных комбинаций между ''нагрузкой двигателя (требуемым крутящим моментом) и скоростью вращения двигателя''. Результаты измерения иллюстрируются на фиг. 2. Кривые Gc1 по Gc3 на фиг. 2 показывают результаты измерений, свойственные случаю низкой скорости вращения и низкой нагрузки, случаю средней скорости вращения и средней нагрузки и случаю высокой скорости вращения и высокой нагрузки, соответственно. Как показано на фиг. 2, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, в которой степень ухудшения топливной экономичности минимизируется, является конкретным (фиксированным) углом θa поворота коленчатого вала (7° после верхней мертвой точки в примере, иллюстрированном на фиг. 2) даже в случае, когда скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя варьируются. Кроме того, было обнаружено, что степень ухудшения топливной экономичности становится практически фиксированным значением рядом с минимальным значением, даже когда нагрузка двигателя и/или скорость вращения двигателя изменяются, поскольку положение центра тяжести интенсивности теплообразования находится ближе к углу θa поворота коленчатого вала, чем угол центра тяжести сгорания, иллюстрированный на фиг. 9.

[0040] На основании вышесказанного, автор изобретения обнаружил, что положение центра тяжести интенсивности теплообразования является значением показателя, которое соответствующим образом показывает состояние сгорания, и, таким образом, состояние сгорания двигателя может поддерживаться в конкретном состоянии, и топливная экономичность двигателя может быть улучшена, когда положение центра тяжести интенсивности теплообразования сохраняется в заданном фиксированном значении (таком как значение рядом с углом θa поворота коленчатого вала) независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя. В этом отношении, автор изобретения рассмотрел устройстве управления двигателем, которое сохраняет положение центра тяжести интенсивности теплообразования на фиксированном угле поворота коленчатого вала (первом угле поворота коленчатого вала) независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя.

[0041] Как описано выше, состояние сгорания топлива (воздушно-топливной смеси) в двигателе изменяется в зависимости от множества параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива и давление турбонаддува. Соответственно, положение центра тяжести интенсивности теплообразования, описанная выше, также изменяется в зависимости от параметров сгорания, включающих в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува. Другими словами, в случае, когда состояние сгорания двигателя должно поддерживаться в конкретном состоянии для улучшения топливной экономичности с положением центра тяжести интенсивности теплообразования, сохраняемым в заданном фиксированном значении независимо от нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя, как описано ранее, параметры сгорания, включающие в себя момент впрыска топлива, давление впрыска топлива, количество топлива, впрыснутого посредством предварительного впрыска, и давление турбонаддува, могут быть использованы в качестве параметров, которые управляют положением центра тяжести интенсивности теплообразования. Одно или более следующих значений могут быть приняты в качестве параметра сгорания.

[0042] (1) Момент основного впрыска

(2) Давление впрыска топлива в качестве давления во время впрыска топлива из клапана для впрыска топлива

(3) Количество впрыска для предварительного впрыска в качестве впрыска топлива, выполняемого дальше в сторону опережения, чем основной впрыск

(4) Число предварительных впрысков

(5) Момент предварительного впрыска

(6) Количество впрыска топлива для предварительного впрыска

(7) Количество впрыска для подвпрыска в качестве впрыска топлива, выполняемого дальше в сторону запаздывания, чем основной впрыск

(8) Давление турбонаддува турбонагнетателя

(9) Эффективность охлаждения (характеристика охлаждения) промежуточного охладителя

(10) Степень EGR в качестве отношения EGR-газа к всасываемому воздуху (или количество EGR-газа)

(11) Отношение количества EGR-газа высокого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройства высокого давления, к количеству EGR-газа низкого давления, которому позволяют течь назад посредством EGR-устройства низкого давления (степень EGR высокого/низкого давления)

(12) Эффективность охлаждения (характеристика охлаждения) EGR-охладителя

(13) Интенсивность закрученного потока в цилиндре (такая как степень открытия клапана управления завихрением)

[0043] Эффективность охлаждения промежуточного охладителя и эффективность охлаждения EGR-охладителя существуют для управления температурой на впуске двигателя в конечном счете, и, таким образом, можно сказать, что температура на впуске двигателя является одним из параметров сгорани