內燃機的控制裝置製造方法
2023-07-31 15:08:46 1
內燃機的控制裝置製造方法
【專利摘要】內燃機的控制裝置，使得在壓縮衝程時燃燒室內的空氣不被推壓到進氣門上遊側，使內燃機以阿特精森循環運轉，其具備負荷狀態檢測單元、衝程判斷單元、空氣量控制單元，在檢測出是高負荷狀態的情況下，當衝程判斷單元確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，空氣量控制單元關閉確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。在另一內燃機的控制裝置中，具備負荷狀態檢測單元、轉速檢測單元、衝程判斷單元、空氣量控制單元，在檢測出是高負荷狀態且檢測出內燃機的轉速是設定值以上的情況下，當衝程判斷單元確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，空氣量控制單元關閉確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
【專利說明】內燃機的控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及內燃機的控制裝置，特別涉及具備使氣門關閉正時(也稱為「IVC」。)延遲的IVC延遲關閉機構(一般稱為「阿特精森循環」或者「延遲關閉鏡像循環」。)、能通過抑制由高負荷下的進氣反吹造成的空氣量降低來增大轉矩的內燃機的控制裝置。
【背景技術】
[0002]為了實現內燃機的低耗油量，使作為進氣的氣門關閉正時的IVC產生滯后角而降低泵氣損失、或者作為還能應對控制實現高壓縮比的內燃機的高負荷異常燃燒的系統而使用了阿特精森循環。
[0003]作為參照進行描述的話，一般內燃機的活塞在氣缸內上下運動，在該氣缸內的舉動用吸氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣的一連串循環來表現。
[0004]作為以往已知的燃燒循環，可以舉出被稱為奧託循環的循環。
[0005]在該奧託循環中，將氣缸內的容積(V)和氣缸內的壓力(P)的關係表示為P-V線圖(參照下述專利文獻I的圖7。)。
[0006]此外，該奧託循環在膨脹比和壓縮比處於大致相等的關係方面具有特徵。
_7] 現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:特開平9 — 166030號公報
[0010]專利文獻2:特開2002 — 213244號公報
【發明內容】
[0011]發明要解決的問題
[0012]但是，在上述奧託循環中，在要提高熱效率的情況下，可以考慮提高壓縮比(?膨脹比)，但僅提高壓縮比的話，存在發生爆燃問題的缺陷。
[0013]因此，僅提高壓縮比也存在極限。
[0014]另外,針對上述具有缺點的奧託循環，例如在SAE Technical Paper SeriesN0.910451等中，公開了被稱為阿特精森循環的技術(根據情況也稱為「鏡像循環」。)。
[0015]在該阿特精森循環中，通過較大地取得膨脹比並改變進氣門的關閉定時來降低實際壓縮比。
[0016]通常通過使進氣門的關閉定時遲於進氣下死點來降低實際壓縮比(當然在提前關閉的情況下也降低實際壓縮比)。
[0017]在該延遲關閉類型的阿特精森循環中，氣缸內的容積(V)和氣缸內的壓力(P)的關係能表示為P-V線圖(參照上述專利文獻I的圖8。)。
[0018]但是，在上述現有技術的阿特精森循環中，雖然能控制實際壓縮比(不是規格上的機械壓縮比而是考慮了作為進氣的氣門關閉正時的IVC的實際壓縮比)，但阿特精森循環存在如下缺陷:由於IVC出現在壓縮衝程的中?後半，因此一度吸入到燃燒室內的空氣被向進氣門上遊側擠壓，單位排氣量下的節氣門全開(也稱為「WOT」、「Wide-OpenThrottle」。)轉矩降低。
[0019]本發明的目的在於在處於壓縮衝程時，一度吸入到燃燒室內的空氣不會被向進氣門上遊側擠壓地使內燃機以阿特精森循環運轉。
[0020]用於解決問題的方案
[0021]因此，為了消除上述缺陷，本發明是具有利用阿特精森循環的多個氣缸的內燃機的控制裝置，上述內燃機的控制裝置的特徵在於，具備:負荷狀態檢測單元，其檢測上述內燃機的負荷狀態；衝程判斷單元，其判斷上述循環的衝程；以及空氣量控制單元，其根據上述內燃機的運轉狀態，通過打開關閉位於進氣門上遊側的流路對流入氣缸的空氣量進行控制，在由上述負荷狀態檢測單元檢測出上述內燃機的負荷狀態是高負荷狀態的情況下，當上述衝程判斷單元確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，上述空氣量控制單元關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0022]另外，在具有利用阿特精森循環的多個氣缸的內燃機的控制裝置中，具備:負荷狀態檢測單元，其檢測上述內燃機的負荷狀態；轉速檢測單元，其檢測上述內燃機的轉速；衝程判斷單元，其判斷上述循環的衝程；以及空氣量控制單元，其根據上述內燃機的運轉狀態，通過打開關閉位於進氣門上遊側的流路對流入氣缸的空氣量進行控制，在由上述負荷狀態檢測單元檢測出上述內燃機的負荷狀態是高負荷狀態、且由上述轉速檢測單元檢測出上述內燃機的轉速是設定值以上的情況下，當上述衝程判斷單元確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，上述空氣量控制單元關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0023]發明效果
[0024]根據該發明，在高負荷運轉時，由空氣量控制單元關閉處於壓縮衝程的氣缸的進氣上遊側，因此一度吸入到燃燒室內的空氣不會被推壓到進氣門上遊側。
[0025]由此，在高負荷運轉時也能使內燃機以阿特精森循環運轉。
[0026]另外，在高負荷高轉速運轉時，由空氣量控制單元關閉處於壓縮衝程的氣缸的進氣上遊側，因此一度吸入到燃燒室內的空氣不會被推壓到進氣門上遊側。
[0027]由此，在高負荷高轉速運轉時也能使內燃機以阿特精森循環運轉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是內燃機的控制裝置的控制用流程圖。(實施例1)
[0029]圖2是內燃機的控制裝置的構成圖。(實施例1)
[0030]圖3是內燃機的控制裝置的框圖。(實施例1)
[0031]圖4是內燃機的控制裝置的控制用時序圖。(實施例1)
[0032]圖5是內燃機的控制裝置的控制用流程圖。(實施例2)
[0033]圖6是內燃機的控制裝置的構成圖。(實施例2)
[0034]圖7是內燃機的控制裝置的框圖。(實施例2)
[0035]附圖標記說明
[0036]I內燃機
[0037]2內燃機的控制裝置
[0038]3進氣歧管
[0039]4排氣歧管
[0040]6節氣門
[0041]7空氣品質流量傳感器
[0042]8進氣溫度傳感器
[0043]10空氣量控制單元
[0044]11曲柄角傳感器
[0045]12凸輪角傳感器
[0046]13水溫傳感器
[0047]14可變氣門正時機構(也稱為「VVT」。)
[0048]15催化器
[0049]16消聲器
[0050]17上遊側第I排氣傳感器
[0051]18下遊側第2排氣傳感器
[0052]19負荷狀態檢測單元
[0053]20衝程判斷單元
[0054]21控制單元(也稱為「ECU」。)
【具體實施方式】
[0055]以下基於附圖詳細地說明本發明的實施例。
[0056]實施例1
[0057]圖1?圖4示出本發明的實施例。
[0058]在圖2和圖3中，I是內燃機，2是內燃機I的控制裝置。
[0059]如圖2所示，該內燃機I在進氣側配設有進氣歧管3，並且在排氣側配設有排氣歧管4。
[0060]並且，在上述進氣歧管3上遊側的進氣系統從上遊側起配設有空氣濾清器5和節氣門6，在該空氣濾清器5和節氣門6之間的進氣系統配設有空氣品質流量傳感器7、進氣溫度傳感器8。
[0061]另外，在上述進氣歧管3的分支管9的部分配設空氣量控制單元10。
[0062]該空氣量控制單元10包括TCV (滾流控制閥)、SCV (渦流控制閥)等氣體流動控制閥，根據上述內燃機I的運轉狀態，通過打開關閉作為位於未圖示的進氣門上遊側的流路的上述分支管9的未圖示的通路對流入氣缸的空氣量進行控制。
[0063]在上述內燃機I中配設有:檢測未圖示的曲軸的角度的曲柄角傳感器11、檢測未圖示的凸輪軸的角度的凸輪角傳感器12、檢測冷卻水的溫度的水溫傳感器13、可變氣門正時機構(也稱為「VVT」。)14。
[0064]而且，在上述內燃機I的排氣側配設的上述排氣歧管4的下遊側，從上遊側起依次配設有催化器15和消聲器16。
[0065]此時，在上述催化器15上配設有上遊側第I排氣傳感器17和下遊側第2排氣傳感器18。
[0066]另外，上述內燃機I的控制裝置2採用具有使用阿特精森循環的多個氣缸例如4氣缸的構成。
[0067]此時，上述內燃機I的控制裝置2採用如下構成，具備:負荷狀態檢測單元19，其檢測上述內燃機I的負荷狀態；衝程判斷單元20，其判斷上述循環的衝程；以及上述空氣量控制單元10，還具備控制單元(也稱為「ECU」。)21，其在由上述負荷狀態檢測單元19檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態的情況下，當上述衝程判斷單元20確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，上述空氣量控制單元10關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0068]詳述的話，上述負荷狀態檢測單元19檢測上述內燃機I的負荷狀態，將檢測出的信號輸出到上述控制單元21。
[0069]另外，上述衝程判斷單元20能通過使用上述曲柄角傳感器11的檢測信號和上述凸輪角傳感器12的檢測信號來判斷衝程。
[0070]此外，如果使用該曲柄角傳感器11的檢測信號和凸輪角傳感器12的檢測信號，則還能進行氣缸判斷。
[0071]而且，如圖3所示，上述控制單元21在輸入側連接著上述負荷狀態檢測單元19、上述衝程判斷單元20、上述空氣量控制單元10，由上述負荷狀態檢測單元19判斷上述內燃機I的負荷狀態。
[0072]並且，在檢測出內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態的情況下，上述控制單元21由上述衝程判斷單元20確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸。
[0073]進一步描述該氣缸的話，則如圖4所示，在為4氣缸的情況下，壓縮衝程的氣缸順序是「第I氣缸(#1) 」、「第3氣缸(#3) 」、「第4氣缸(#4) 」、「第2氣缸(#2) 」。
[0074]之後，上述控制單元21由上述空氣量控制單元10關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0075]如果進一步描述的話，上述內燃機I的控制裝置2設有包括可按各氣缸獨立動作、或者可按每組氣缸動作的氣體流動控制閥的上述空氣量控制單元10，在高負荷狀態下，為了防止空氣量降低，在下一燃燒的氣缸到達進氣下死點或者接近下死點時，將該氣缸的進氣側(也可稱為「進氣歧管」或者「進氣口」。)的流路關閉。
[0076]這樣的話，通過上述內燃機I實現阿特精森循環，能防止新的空氣向進氣側反吹，如圖4的時序圖所示，能防止由空氣量的降低造成的轉矩降低。
[0077]根據該構成，在上述內燃機I的控制裝置2中，在高負荷運轉時，關閉上述流路，因此在處於壓縮衝程時，一度吸入到上述內燃機I的燃燒室(未圖示)內的空氣不會被推壓到進氣門上遊側。
[0078]由此，在高負荷運轉時也能使內燃機以阿特精森循環運轉。
[0079]下面，沿著圖1的上述內燃機I的控制裝置2的控制用流程圖說明其作用。
[0080]在啟動該內燃機I的控制裝置2的控制用程序時(101)，轉移到進行上述內燃機I的負荷狀態是否為高負荷狀態的高負荷判定的判斷(102)。
[0081]在該判斷(102)中，上述控制單元21根據來自上述負荷狀態檢測單元19的信號判斷上述內燃機I的負荷狀態。
[0082]並且，在進行上述內燃機I的負荷狀態是否為高負荷狀態的高負荷判定的判斷(102)為「否」的情況下，反覆進行判斷(102)，直到該判斷(102)為「是」為止。
[0083]在該判斷(102)為「是」的情況下，檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態，因此轉移到將包括氣體流動控制閥的上述空氣量控制單元10的「關閉標誌」設為「I」的處理(103)(關於氣缸順序參照圖4。)。
[0084]在該處理(103)之後，轉移到上述控制單元21根據來自上述衝程判斷單元20的信號確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸的處理(104)。
[0085]並且，在該處理(104)之後，轉移到使上述流路進行關閉動作的處理(105)。
[0086]在該處理(105)中，上述控制單元21利用包括氣體流動控制閥的上述空氣量控制單元10關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0087]此時,上述控制單元21使包括氣體流動控制閥的上述空氣量控制單元10按各氣缸獨立地或者按每組氣缸進行動作。
[0088]在上述的使上述流路進行關閉動作的處理(105)之後，轉移到進行上述內燃機I的負荷狀態是否為高負荷狀態的高負荷判定的判斷(106)。
[0089]並且，在該判斷(106)為「是」的情況下，檢測為上述的上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態，因此返回將包括氣體流動控制閥的上述空氣量控制單元10的「關閉標誌」設為「I」的處理(103)。
[0090]在判斷(106)為「否」的情況下，轉移到將包括氣體流動控制閥的上述空氣量控制單元10的「關閉標誌」設為「O」的處理(107)，之後，轉移到上述內燃機I的控制裝置2的控制用程序的結束(108)。
[0091]實施例2
[0092]圖5?圖7示出本發明的第2實施例。
[0093]在該第2實施例中，對實現與上述第I實施例相同的功能的部位標註同一附圖標記進行說明。
[0094]該第2實施例的特徵在於，構成為，上述內燃機I的控制裝置2的控制單元31所使用的判斷條件是考慮上述內燃機I的負荷狀態和上述內燃機的轉速。
[0095]即上述內燃機I的控制裝置2如圖7所示，具備包括空氣量控制閥的空氣量控制單元32,空氣量控制閥代替氣體流動控制閥。
[0096]並且，上述內燃機I的控制裝置2構成為，具備:負荷狀態檢測單元19，其檢測上述內燃機I的負荷狀態；轉速檢測單元33，其檢測上述內燃機I的轉速；衝程判斷單元20，其判斷上述循環的衝程；以及上述空氣量控制單元32，其根據上述內燃機I的運轉狀態打開關閉位於進氣門上遊側的流路對流入氣缸的空氣量進行控制，還具備:上述控制單元31，其在由上述負荷狀態檢測單元19檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且由上述轉速檢測單元33檢測出上述內燃機I的轉速是設定值以上的情況下，當上述衝程判斷單元20確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，上述空氣量控制單元32關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0097]詳述的話，上述負荷狀態檢測單元19檢測上述內燃機I的負荷狀態，將檢測出的信號輸出到上述控制單元31。
[0098]另外，上述衝程判斷單元20能通過使用上述曲柄角傳感器11的檢測信號和上述凸輪角傳感器12的檢測信號來判斷衝程。
[0099]此外，如果使用該曲柄角傳感器11的檢測信號和凸輪角傳感器12的檢測信號，則還能辨彆氣缸。
[0100]而且，上述轉速檢測單元33包括上述曲柄角傳感器11。
[0101]另外，如圖7所示，上述控制單元31的輸入側連接著上述負荷狀態檢測單元19、上述衝程判斷單元20、上述轉速檢測單元33、上述空氣量控制單元32，由上述負荷狀態檢測單元19判斷上述內燃機I的負荷狀態，另一方面，由上述轉速檢測單元33判斷上述內燃機I的轉速。
[0102]並且，在檢測出內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且由上述轉速檢測單元33檢測出上述內燃機I的轉速是設定值以上的情況下，上述控制單元31利用上述衝程判斷單元20確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸。
[0103]之後，上述控制單元31利用上述空氣量控制單元32關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0104]如果進一步描述的話，上述內燃機I的控制裝置2設有包括可按各氣缸獨立動作、或者可按每組氣缸動作的空氣量控制閥的上述空氣量控制單元32，在一定轉速和以上，為了防止空氣量降低，在下一燃燒的氣缸到達進氣下死點或者接近下死點時，將在該氣缸的進氣側的流路關閉。
[0105]這樣的話，通過實現上述內燃機I的阿特精森循環，能防止新的空氣向進氣側反吹，能防止由空氣量的降低造成的轉矩降低(參照圖4的時序圖。)。
[0106]根據該構成，在上述內燃機I的控制裝置2中，在高負荷高轉速運轉時，上述流路被關閉，因此在處於壓縮衝程時，一度吸入到上述內燃機I的燃燒室(未圖示)內的空氣不會被推壓到進氣門上遊側。
[0107]由此，在處於高負荷高轉速運轉時也能使內燃機以阿特精森循環運轉。
[0108]下面，沿著圖5的內燃機I的控制裝置2的控制用流程圖說明其作用。
[0109]在啟動該內燃機I的控制裝置2的控制用程序(201)時，轉移到進行是否檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且上述內燃機I的轉速為設定值以上的判斷(202)。
[0110]在該判斷(202)中，上述控制單元31根據來自上述負荷狀態檢測單元19的信號判斷上述內燃機I的負荷狀態，另一方面，由上述轉速檢測單元33判斷上述內燃機I的轉速。
[0111]並且，在是否檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且上述內燃機I的轉速為設定值以上的判斷(202)為「否」的情況下，反覆進行判斷(202)，直到該判斷(202)成為「是」為止。
[0112]在該判斷(202)是「是」的情況下，檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且檢測出上述內燃機I的轉速是設定值以上，因此轉移到將包括空氣量控制閥的上述空氣量控制單元32的「關閉標誌」設為「I」的處理(203)(關於氣缸順序參照圖4。)。
[0113]在該處理(203)之後，轉移到上述控制單元31根據來自上述衝程判斷單元20的信號確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸的處理(204)。
[0114]並且，在該處理(204)之後，轉移到使上述流路進行關閉動作的處理(205)。
[0115]在該處理(205)中，上述控制單元31利用包括空氣量控制閥的上述空氣量控制單元32關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
[0116]此時，上述控制單元31使包括空氣量控制閥的上述空氣量控制單元32按各氣缸獨立地或者按每組氣缸進行動作。
[0117]在上述的使上述流路進行關閉動作的處理(205)之後，轉移到是否檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且上述內燃機I的轉速為設定值以上的判斷(206)。
[0118]並且，在該判斷(206)為「是」的情況下，檢測出上述內燃機I的負荷狀態是高負荷狀態且檢測出上述內燃機I的轉速是設定值以上，因此返回將包括空氣量控制閥的上述空氣量控制單元32的「關閉標誌」設為「I」的處理(203)。
[0119]在判斷(206)為「否」的情況下，轉移到將包括空氣量控制閥的上述空氣量控制單元32的「關閉標誌」設為「O」的處理(207)，之後，轉移到上述內燃機I的控制裝置2的控制用程序的結束(208)。
【權利要求】
1.一種內燃機的控制裝置，上述內燃機具有利用阿特精森循環的多個氣缸，上述內燃機的控制裝置的特徵在於， 具備:負荷狀態檢測單元，其檢測上述內燃機的負荷狀態；衝程判斷單元，其判斷上述循環的衝程；以及空氣量控制單元，其根據上述內燃機的運轉狀態，通過打開關閉位於進氣門上遊側的流路對流入氣缸的空氣量進行控制，在由上述負荷狀態檢測單元檢測出上述內燃機的負荷狀態是高負荷狀態的情況下，當上述衝程判斷單元確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，上述空氣量控制單元關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
2.一種內燃機的控制裝置，上述內燃機具有利用阿特精森循環的多個氣缸，上述內燃機的控制裝置的特徵在於， 具備:負荷狀態檢測單元，其檢測上述內燃機的負荷狀態；轉速檢測單元，其檢測上述內燃機的轉速；衝程判斷單元，其判斷上述循環的衝程；以及空氣量控制單元，其根據上述內燃機的運轉狀態，通過打開關閉位於進氣門上遊側的流路對流入氣缸的空氣量進行控制，在由上述負荷狀態檢測單元檢測出上述內燃機的負荷狀態是高負荷狀態、且由上述轉速檢測單元檢測出上述內燃機的轉速是設定值以上的情況下，當上述衝程判斷單元確定下一衝程是壓縮衝程的氣缸時，上述空氣量控制單元關閉上述確定為下一衝程是壓縮衝程的氣缸的並且位於進氣門上遊側的流路。
【文檔編號】F02D9/02GK104141544SQ201410194328
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2013年5月10日
【發明者】山名俊輔 申請人:鈴木株式會社