CN104141544A - 内燃机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
内燃机的控制装置,使得在压缩冲程时燃烧室内的空气不被推压到进气门上游侧,使内燃机以阿特精森循环运转,其具备负荷状态检测单元、冲程判断单元、空气量控制单元,在检测出是高负荷状态的情况下,当冲程判断单元确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,空气量控制单元关闭确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。在另一内燃机的控制装置中,具备负荷状态检测单元、转速检测单元、冲程判断单元、空气量控制单元,在检测出是高负荷状态且检测出内燃机的转速是设定值以上的情况下,当冲程判断单元确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,空气量控制单元关闭确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置,特别涉及具备使气门关闭正时(也称为“IVC”。)延迟的IVC延迟关闭机构(一般称为“阿特精森循环”或者“延迟关闭镜像循环”。)、能通过抑制由高负荷下的进气反吹造成的空气量降低来增大转矩的内燃机的控制装置。
背景技术
为了实现内燃机的低耗油量,使作为进气的气门关闭正时的IVC产生滞后角而降低泵气损失、或者作为还能应对控制实现高压缩比的内燃机的高负荷异常燃烧的系统而使用了阿特精森循环。
作为参照进行描述的话,一般内燃机的活塞在气缸内上下运动,在该气缸内的举动用吸气、压缩、燃烧、膨胀、排气的一连串循环来表现。
作为以往已知的燃烧循环,可以举出被称为奥托循环的循环。
在该奥托循环中,将气缸内的容积(v)和气缸内的压力(p)的关系表示为p-v线图(参照下述专利文献1的图7。)。
此外,该奥托循环在膨胀比和压缩比处于大致相等的关系方面具有特征。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开平9-166030号公报
专利文献2:特开2002-213244号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,在上述奥托循环中,在要提高热效率的情况下,可以考虑提高压缩比(≈膨胀比),但仅提高压缩比的话,存在发生爆燃问题的缺陷。
因此,仅提高压缩比也存在极限。
另外,针对上述具有缺点的奥托循环,例如在SAE TechnicalPaper Series No.910451等中,公开了被称为阿特精森循环的技术(根据情况也称为“镜像循环”。)。
在该阿特精森循环中,通过较大地取得膨胀比并改变进气门的关闭定时来降低实际压缩比。
通常通过使进气门的关闭定时迟于进气下死点来降低实际压缩比(当然在提前关闭的情况下也降低实际压缩比)。
在该延迟关闭类型的阿特精森循环中,气缸内的容积(v)和气缸内的压力(p)的关系能表示为p-v线图(参照上述专利文献1的图8。)。
但是,在上述现有技术的阿特精森循环中,虽然能控制实际压缩比(不是规格上的机械压缩比而是考虑了作为进气的气门关闭正时的IVC的实际压缩比),但阿特精森循环存在如下缺陷:由于IVC出现在压缩冲程的中~后半,因此一度吸入到燃烧室内的空气被向进气门上游侧挤压,单位排气量下的节气门全开(也称为“WOT”、“Wide-Open Throttle”。)转矩降低。
本发明的目的在于在处于压缩冲程时,一度吸入到燃烧室内的空气不会被向进气门上游侧挤压地使内燃机以阿特精森循环运转。
用于解决问题的方案
因此,为了消除上述缺陷,本发明是具有利用阿特精森循环的多个气缸的内燃机的控制装置,上述内燃机的控制装置的特征在于,具备:负荷状态检测单元,其检测上述内燃机的负荷状态;冲程判断单元,其判断上述循环的冲程;以及空气量控制单元,其根据上述内燃机的运转状态,通过打开关闭位于进气门上游侧的流路对流入气缸的空气量进行控制,在由上述负荷状态检测单元检测出上述内燃机的负荷状态是高负荷状态的情况下,当上述冲程判断单元确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,上述空气量控制单元关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
另外,在具有利用阿特精森循环的多个气缸的内燃机的控制装置中,具备:负荷状态检测单元,其检测上述内燃机的负荷状态;转速检测单元,其检测上述内燃机的转速;冲程判断单元,其判断上述循环的冲程;以及空气量控制单元,其根据上述内燃机的运转状态,通过打开关闭位于进气门上游侧的流路对流入气缸的空气量进行控制,在由上述负荷状态检测单元检测出上述内燃机的负荷状态是高负荷状态、且由上述转速检测单元检测出上述内燃机的转速是设定值以上的情况下,当上述冲程判断单元确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,上述空气量控制单元关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
发明效果
根据该发明,在高负荷运转时,由空气量控制单元关闭处于压缩冲程的气缸的进气上游侧,因此一度吸入到燃烧室内的空气不会被推压到进气门上游侧。
由此,在高负荷运转时也能使内燃机以阿特精森循环运转。
另外,在高负荷高转速运转时,由空气量控制单元关闭处于压缩冲程的气缸的进气上游侧,因此一度吸入到燃烧室内的空气不会被推压到进气门上游侧。
由此,在高负荷高转速运转时也能使内燃机以阿特精森循环运转。
附图说明
图1是内燃机的控制装置的控制用流程图。(实施例1)
图2是内燃机的控制装置的构成图。(实施例1)
图3是内燃机的控制装置的框图。(实施例1)
图4是内燃机的控制装置的控制用时序图。(实施例1)
图5是内燃机的控制装置的控制用流程图。(实施例2)
图6是内燃机的控制装置的构成图。(实施例2)
图7是内燃机的控制装置的框图。(实施例2)
附图标记说明
1 内燃机
2 内燃机的控制装置
3 进气歧管
4 排气歧管
6 节气门
7 空气质量流量传感器
8 进气温度传感器
10 空气量控制单元
11 曲柄角传感器
12 凸轮角传感器
13 水温传感器
14 可变气门正时机构(也称为“VVT”。)
15 催化器
16 消声器
17 上游侧第1排气传感器
18 下游侧第2排气传感器
19 负荷状态检测单元
20 冲程判断单元
21 控制单元(也称为“ECU”。)
具体实施方式
以下基于附图详细地说明本发明的实施例。
实施例1
图1~图4示出本发明的实施例。
在图2和图3中,1是内燃机,2是内燃机1的控制装置。
如图2所示,该内燃机1在进气侧配设有进气歧管3,并且在排气侧配设有排气歧管4。
并且,在上述进气歧管3上游侧的进气系统从上游侧起配设有空气滤清器5和节气门6,在该空气滤清器5和节气门6之间的进气系统配设有空气质量流量传感器7、进气温度传感器8。
另外,在上述进气歧管3的分支管9的部分配设空气量控制单元10。
该空气量控制单元10包括TCV(滚流控制阀)、SCV(涡流控制阀)等气体流动控制阀,根据上述内燃机1的运转状态,通过打开关闭作为位于未图示的进气门上游侧的流路的上述分支管9的未图示的通路对流入气缸的空气量进行控制。
在上述内燃机1中配设有:检测未图示的曲轴的角度的曲柄角传感器11、检测未图示的凸轮轴的角度的凸轮角传感器12、检测冷却水的温度的水温传感器13、可变气门正时机构(也称为“VVT”。)14。
而且,在上述内燃机1的排气侧配设的上述排气歧管4的下游侧,从上游侧起依次配设有催化器15和消声器16。
此时,在上述催化器15上配设有上游侧第1排气传感器17和下游侧第2排气传感器18。
另外,上述内燃机1的控制装置2采用具有使用阿特精森循环的多个气缸例如4气缸的构成。
此时,上述内燃机1的控制装置2采用如下构成,具备:负荷状态检测单元19,其检测上述内燃机1的负荷状态;冲程判断单元20,其判断上述循环的冲程;以及上述空气量控制单元10,还具备控制单元(也称为“ECU”。)21,其在由上述负荷状态检测单元19检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态的情况下,当上述冲程判断单元20确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,上述空气量控制单元10关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
详述的话,上述负荷状态检测单元19检测上述内燃机1的负荷状态,将检测出的信号输出到上述控制单元21。
另外,上述冲程判断单元20能通过使用上述曲柄角传感器11的检测信号和上述凸轮角传感器12的检测信号来判断冲程。
此外,如果使用该曲柄角传感器11的检测信号和凸轮角传感器12的检测信号,则还能进行气缸判断。
而且,如图3所示,上述控制单元21在输入侧连接着上述负荷状态检测单元19、上述冲程判断单元20、上述空气量控制单元10,由上述负荷状态检测单元19判断上述内燃机1的负荷状态。
并且,在检测出内燃机1的负荷状态是高负荷状态的情况下,上述控制单元21由上述冲程判断单元20确定下一冲程是压缩冲程的气缸。
进一步描述该气缸的话,则如图4所示,在为4气缸的情况下,压缩冲程的气缸顺序是“第1气缸(#1)”、“第3气缸(#3)”、“第4气缸(#4)”、“第2气缸(#2)”。
之后,上述控制单元21由上述空气量控制单元10关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
如果进一步描述的话,上述内燃机1的控制装置2设有包括可按各气缸独立动作、或者可按每组气缸动作的气体流动控制阀的上述空气量控制单元10,在高负荷状态下,为了防止空气量降低,在下一燃烧的气缸到达进气下死点或者接近下死点时,将该气缸的进气侧(也可称为“进气歧管”或者“进气口”。)的流路关闭。
这样的话,通过上述内燃机1实现阿特精森循环,能防止新的空气向进气侧反吹,如图4的时序图所示,能防止由空气量的降低造成的转矩降低。
根据该构成,在上述内燃机1的控制装置2中,在高负荷运转时,关闭上述流路,因此在处于压缩冲程时,一度吸入到上述内燃机1的燃烧室(未图示)内的空气不会被推压到进气门上游侧。
由此,在高负荷运转时也能使内燃机以阿特精森循环运转。
下面,沿着图1的上述内燃机1的控制装置2的控制用流程图说明其作用。
在启动该内燃机1的控制装置2的控制用程序时(101),转移到进行上述内燃机1的负荷状态是否为高负荷状态的高负荷判定的判断(102)。
在该判断(102)中,上述控制单元21根据来自上述负荷状态检测单元19的信号判断上述内燃机1的负荷状态。
并且,在进行上述内燃机1的负荷状态是否为高负荷状态的高负荷判定的判断(102)为“否”的情况下,反复进行判断(102),直到该判断(102)为“是”为止。
在该判断(102)为“是”的情况下,检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态,因此转移到将包括气体流动控制阀的上述空气量控制单元10的“关闭标志”设为“1”的处理(103)(关于气缸顺序参照图4。)。
在该处理(103)之后,转移到上述控制单元21根据来自上述冲程判断单元20的信号确定下一冲程是压缩冲程的气缸的处理(104)。
并且,在该处理(104)之后,转移到使上述流路进行关闭动作的处理(105)。
在该处理(105)中,上述控制单元21利用包括气体流动控制阀的上述空气量控制单元10关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
此时,上述控制单元21使包括气体流动控制阀的上述空气量控制单元10按各气缸独立地或者按每组气缸进行动作。
在上述的使上述流路进行关闭动作的处理(105)之后,转移到进行上述内燃机1的负荷状态是否为高负荷状态的高负荷判定的判断(106)。
并且,在该判断(106)为“是”的情况下,检测为上述的上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态,因此返回将包括气体流动控制阀的上述空气量控制单元10的“关闭标志”设为“1”的处理(103)。
在判断(106)为“否”的情况下,转移到将包括气体流动控制阀的上述空气量控制单元10的“关闭标志”设为“0”的处理(107),之后,转移到上述内燃机1的控制装置2的控制用程序的结束(108)。
实施例2
图5~图7示出本发明的第2实施例。
在该第2实施例中,对实现与上述第1实施例相同的功能的部位标注同一附图标记进行说明。
该第2实施例的特征在于,构成为,上述内燃机1的控制装置2的控制单元31所使用的判断条件是考虑上述内燃机1的负荷状态和上述内燃机的转速。
即上述内燃机1的控制装置2如图7所示,具备包括空气量控制阀的空气量控制单元32,空气量控制阀代替气体流动控制阀。
并且,上述内燃机1的控制装置2构成为,具备:负荷状态检测单元19,其检测上述内燃机1的负荷状态;转速检测单元33,其检测上述内燃机1的转速;冲程判断单元20,其判断上述循环的冲程;以及上述空气量控制单元32,其根据上述内燃机1的运转状态打开关闭位于进气门上游侧的流路对流入气缸的空气量进行控制,还具备:上述控制单元31,其在由上述负荷状态检测单元19检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态且由上述转速检测单元33检测出上述内燃机1的转速是设定值以上的情况下,当上述冲程判断单元20确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,上述空气量控制单元32关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
详述的话,上述负荷状态检测单元19检测上述内燃机1的负荷状态,将检测出的信号输出到上述控制单元31。
另外,上述冲程判断单元20能通过使用上述曲柄角传感器11的检测信号和上述凸轮角传感器12的检测信号来判断冲程。
此外,如果使用该曲柄角传感器11的检测信号和凸轮角传感器12的检测信号,则还能辨别气缸。
而且,上述转速检测单元33包括上述曲柄角传感器11。
另外,如图7所示,上述控制单元31的输入侧连接着上述负荷状态检测单元19、上述冲程判断单元20、上述转速检测单元33、上述空气量控制单元32,由上述负荷状态检测单元19判断上述内燃机1的负荷状态,另一方面,由上述转速检测单元33判断上述内燃机1的转速。
并且,在检测出内燃机1的负荷状态是高负荷状态且由上述转速检测单元33检测出上述内燃机1的转速是设定值以上的情况下,上述控制单元31利用上述冲程判断单元20确定下一冲程是压缩冲程的气缸。
之后,上述控制单元31利用上述空气量控制单元32关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
如果进一步描述的话,上述内燃机1的控制装置2设有包括可按各气缸独立动作、或者可按每组气缸动作的空气量控制阀的上述空气量控制单元32,在一定转速和以上,为了防止空气量降低,在下一燃烧的气缸到达进气下死点或者接近下死点时,将在该气缸的进气侧的流路关闭。
这样的话,通过实现上述内燃机1的阿特精森循环,能防止新的空气向进气侧反吹,能防止由空气量的降低造成的转矩降低(参照图4的时序图。)。
根据该构成,在上述内燃机1的控制装置2中,在高负荷高转速运转时,上述流路被关闭,因此在处于压缩冲程时,一度吸入到上述内燃机1的燃烧室(未图示)内的空气不会被推压到进气门上游侧。
由此,在处于高负荷高转速运转时也能使内燃机以阿特精森循环运转。
下面,沿着图5的内燃机1的控制装置2的控制用流程图说明其作用。
在启动该内燃机1的控制装置2的控制用程序(201)时,转移到进行是否检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态且上述内燃机1的转速为设定值以上的判断(202)。
在该判断(202)中,上述控制单元31根据来自上述负荷状态检测单元19的信号判断上述内燃机1的负荷状态,另一方面,由上述转速检测单元33判断上述内燃机1的转速。
并且,在是否检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态且上述内燃机1的转速为设定值以上的判断(202)为“否”的情况下,反复进行判断(202),直到该判断(202)成为“是”为止。
在该判断(202)是“是”的情况下,检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态且检测出上述内燃机1的转速是设定值以上,因此转移到将包括空气量控制阀的上述空气量控制单元32的“关闭标志”设为“1”的处理(203)(关于气缸顺序参照图4。)。
在该处理(203)之后,转移到上述控制单元31根据来自上述冲程判断单元20的信号确定下一冲程是压缩冲程的气缸的处理(204)。
并且,在该处理(204)之后,转移到使上述流路进行关闭动作的处理(205)。
在该处理(205)中,上述控制单元31利用包括空气量控制阀的上述空气量控制单元32关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
此时,上述控制单元31使包括空气量控制阀的上述空气量控制单元32按各气缸独立地或者按每组气缸进行动作。
在上述的使上述流路进行关闭动作的处理(205)之后,转移到是否检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态且上述内燃机1的转速为设定值以上的判断(206)。
并且,在该判断(206)为“是”的情况下,检测出上述内燃机1的负荷状态是高负荷状态且检测出上述内燃机1的转速是设定值以上,因此返回将包括空气量控制阀的上述空气量控制单元32的“关闭标志”设为“1”的处理(203)。
在判断(206)为“否”的情况下,转移到将包括空气量控制阀的上述空气量控制单元32的“关闭标志”设为“0”的处理(207),之后,转移到上述内燃机1的控制装置2的控制用程序的结束(208)。
Claims (2)
1.一种内燃机的控制装置,上述内燃机具有利用阿特精森循环的多个气缸,上述内燃机的控制装置的特征在于,
具备:负荷状态检测单元,其检测上述内燃机的负荷状态;冲程判断单元,其判断上述循环的冲程;以及空气量控制单元,其根据上述内燃机的运转状态,通过打开关闭位于进气门上游侧的流路对流入气缸的空气量进行控制,在由上述负荷状态检测单元检测出上述内燃机的负荷状态是高负荷状态的情况下,当上述冲程判断单元确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,上述空气量控制单元关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
2.一种内燃机的控制装置,上述内燃机具有利用阿特精森循环的多个气缸,上述内燃机的控制装置的特征在于,
具备:负荷状态检测单元,其检测上述内燃机的负荷状态;转速检测单元,其检测上述内燃机的转速;冲程判断单元,其判断上述循环的冲程;以及空气量控制单元,其根据上述内燃机的运转状态,通过打开关闭位于进气门上游侧的流路对流入气缸的空气量进行控制,在由上述负荷状态检测单元检测出上述内燃机的负荷状态是高负荷状态、且由上述转速检测单元检测出上述内燃机的转速是设定值以上的情况下,当上述冲程判断单元确定下一冲程是压缩冲程的气缸时,上述空气量控制单元关闭上述确定为下一冲程是压缩冲程的气缸的并且位于进气门上游侧的流路。
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