用于內(nèi)燃機的控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的控制器，更特別地，涉及用于火花點火型內(nèi)燃機的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]公開號為2012-021501的日本專利申請(JP 2012-021501A)公開一種用于這樣的內(nèi)燃機的控制器:該內(nèi)燃機配備有在缸體內(nèi)產(chǎn)生滾流的滾流控制閥。在這種傳統(tǒng)控制器中，基于設(shè)置在節(jié)流閥上游的第一空氣流量計的檢測值和直接設(shè)置在滾流控制閥(TCV)下方的第二空氣流量計的檢測值計算推定滾流比。對TCV的開度執(zhí)行反饋控制，以使所計算的推定滾流比遵循目標(biāo)滾流比。目標(biāo)滾流比被設(shè)定為處于允許的控制范圍內(nèi)，以避免啞火和燃耗不穩(wěn)定性。
[0003]盡管滾流比(滾流的流速與引擎轉(zhuǎn)速的比)被控制在固定范圍內(nèi)，但是當(dāng)引擎轉(zhuǎn)速改變時，滾流的速度也改變。在空氣-燃料混合物中的燃料濃度低的情況下執(zhí)行的稀薄燃燒工作(例如，以高于理論配比的空氣-燃料比(A/F)執(zhí)行的操作，或者其中包含大量EGR氣體的空氣被燃燒的排氣再循環(huán)(EGR)工作)期間，點火時的火花塞(sparkplug)周圍的氣體流速或者太高或者太低，并且難以實現(xiàn)穩(wěn)定的點火。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]考慮到上述問題，本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機的控制器，該控制器有助于改善在空氣-燃料混合物中的燃料濃度低的條件下執(zhí)行的稀薄燃燒工作期間的空氣-燃料混合物的點火。
[0005]本發(fā)明的一方面提供一種用于內(nèi)燃機的控制器，該內(nèi)燃機包括燃燒室和火花塞。所述火花塞被布置在所述燃燒室的上壁面的中心部附近，并且用于點燃空氣-燃料混合物。對于所述內(nèi)燃機，在稀薄燃燒工作期間，在所述燃燒室的缸體內(nèi)產(chǎn)生滾流。所述用于內(nèi)燃機的控制器配備電子控制單元。所述電子控制單元被配置為根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在第一滾動形狀與第二滾動形狀之間改變所述滾流的形狀，所述第一滾動形狀被設(shè)置為，使得在所述內(nèi)燃機點火時，所述火花塞周圍的氣體的流動方向在壓縮行程的后半段中是從進氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè)的方向，以及所述第二滾動形狀被設(shè)置為，使得在缸內(nèi)氣體在所述壓縮行程中被壓縮的過程中，由于改變?yōu)閺乃鋈紵疑戏接^察時具有旋轉(zhuǎn)方向彼此相反的兩個旋流成分的所述滾流，所述氣體的流動方向在所述壓縮行程的后半段中自從所述進氣閥側(cè)朝向所述排氣閥側(cè)的方向反轉(zhuǎn)為從所述排氣閥側(cè)朝向所述進氣閥側(cè)的方向。
[0006]當(dāng)產(chǎn)生具有所述第二滾動形狀的所述滾流時，與產(chǎn)生具有所述第一滾動形狀的所述滾流的情況相比，所述火花塞周圍的氣體流速在所述壓縮行程中在更早的時間開始減小，并且所述氣體流動的方向不久反轉(zhuǎn)。因此，通過具有上述配置的控制器，點火時的所述火花塞周圍的氣體流速可通過根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在所述第一滾動形狀與所述第二滾動形狀之間改變所述滾流的形狀而被控制，所述第一滾動形狀使得所述火花塞周圍的氣體流動方向在壓縮行程的后半段中不反轉(zhuǎn)，所述第二滾動形狀使得所述氣體流動方向反轉(zhuǎn)。因此，可以提供一種用于內(nèi)燃機的控制器，該控制器提高在空氣-燃料混合物中的燃料濃度低的條件下執(zhí)行的稀薄燃燒工作期間的空氣-燃料混合物的點火能力。
[0007]在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，通過根據(jù)所述引擎轉(zhuǎn)速在所述第一滾動形狀與所述第二滾動形狀之間改變所述滾流的形狀，將點火時的所述火花塞周圍的氣體流速控制在預(yù)定流速范圍內(nèi)。
[0008]通過具有上述配置的控制器，點火時的所述火花塞周圍的氣體流速可被控制在適合于點火的范圍內(nèi)，而不管所述引擎轉(zhuǎn)速如何。
[0009]在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，在第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅谝粷L動形狀，以及所述電子控制單元可被配置為，在第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動形狀，所述第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域是高于所述第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域的引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域。
[0010]流入缸體的氣體的流速與所述引擎轉(zhuǎn)速成比例。因此，當(dāng)不對點火時的所述火花塞周圍的氣體流速執(zhí)行任何控制時，所述氣體流速與所述引擎轉(zhuǎn)速成比例地單調(diào)遞增。因此，通過具有上述配置的控制器，在所述第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域中，通過選擇所述第一滾動形狀以及抑制產(chǎn)生具有所述第二滾動形狀的流，可以抑制點火時的所述火花塞周圍的氣體流速減小，而在位于高旋轉(zhuǎn)側(cè)的所述第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域中，通過選擇所述第二滾動形狀，可以抑制點火時的所述火花塞周圍的氣體流速的減小。
[0011]進一步地，在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，通過以下方式將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動形狀:即，增大在所述內(nèi)燃機的所述壓縮行程的后半段中在進氣-排氣方向上穿過所述燃燒室的缸徑中心的剖面附近的滾流的渦心相對于所述燃燒室的容積中心的偏移。
[0012]進一步地，在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，當(dāng)在所述第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生所述第二滾動形狀時，在所述引擎轉(zhuǎn)速高的情況下增大相對于所述燃燒室的容積中心的偏移。
[0013]通過具有上述配置的控制器，具有所述第二滾動形狀的所述滾流可通過以下方式產(chǎn)生:即，增大在所述壓縮行程的后半段中在進氣-排氣方向上穿過所述缸徑中心的剖面附近的所述滾流的渦心相對于所述燃燒室的容積中心的偏移。
[0014]進一步地，在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，通過以下方式將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動形狀:即，增大在所述內(nèi)燃機的進氣行程中流入所述燃燒室的進氣的流量中從進氣端口朝向所述燃燒室的中心部的進氣的流量的比例。
[0015]通過具有上述配置的控制器，具有所述第二滾動形狀的所述滾流可通過以下方式產(chǎn)生:即，增大在所述進氣行程中流入所述燃燒室的進氣的流量中從進氣端口朝向所述燃燒室的中心部的進氣的流量的比例。
[0016]在所述控制器中，所述內(nèi)燃機可配備進氣可變閥裝置，所述進氣可變閥裝置改變所述進氣閥的升程量。除了所述燃燒室的中心側(cè)的區(qū)域之外，可在所述燃燒室的壁面上設(shè)置突出物，以圍繞所述進氣端口的出口。所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，所述進氣閥的升程量與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的所述進氣閥的升程量相比較小。
[0017]在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，所述進氣閥的升程量是與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的所述進氣閥的升程量相比較小的預(yù)定升程量。進一步地，所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，隨著所述引擎轉(zhuǎn)速增加，所述進氣閥的升程量持續(xù)減小到與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的所述進氣閥的升程量相比較小的升程量。
[0018]當(dāng)所述進氣閥的升程量小時，與升程量大的情況相比，通過所述突出物便利所述進氣朝著所述燃燒室的中心流動。因此，便利產(chǎn)生具有所述第二滾動形狀的所述滾流。因此，通過上述控制器，當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速低時，通過抑制具有所述第二滾動形狀的所述滾流的產(chǎn)生，可阻止點火時的所述火花塞周圍的氣體流速的減小。同時，當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，可以控制點火時的所述火花塞周圍的氣體流速。因此，點火時的所述火花塞周圍的氣體流速可被控制在適合于點火的范圍內(nèi)，而不管所述引擎轉(zhuǎn)速如何。
[0019]進一步地，在所述控制器中，所述內(nèi)燃機可配備進氣可變閥裝置，所述進氣可變閥裝置改變所述進氣閥的升程量。在所述燃燒室的中心側(cè)的區(qū)域中，可以在所述燃燒室的壁面上設(shè)置突出物，以圍繞所述進氣端口的出口。所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，所述進氣閥的升程量與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的所述進氣閥的升程量相比較大。
[0020]在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，所述進氣閥的升程量是與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的所述進氣閥的升程量相比較大的預(yù)定升程量。進一步地，在所述控制器中，所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，隨著所述引擎轉(zhuǎn)速增加，所述進氣閥的升程量持續(xù)增加到與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的所述進氣閥的升程量相比較大的升程量。
[0021]通過上述控制器，當(dāng)所述進氣閥的升程量大時，與升程量小的情況相比，通過所述突出物便利所述進氣朝著所述燃燒室的中心流動。因此，便利產(chǎn)生具有所述第二滾動形狀的所述滾流。因此，通過上述控制器，當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速低時，通過抑制具有所述第二滾動形狀的所述滾流的產(chǎn)生，可阻止點火時的所述火花塞周圍的氣體流速的減小。同時，當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，通過產(chǎn)生具有所述第二滾動形狀的所述滾流，可阻止點火時的所述火花塞周圍的氣體流速的增加。因此，點火時的所述火花塞周圍的氣體流速可被控制在適合于點火的范圍內(nèi)，而不管所述引擎轉(zhuǎn)速如何。
[0022]在所述控制器中，當(dāng)所述氣體流動方向的反轉(zhuǎn)時間在所述火花塞的點火時間之后時，產(chǎn)生所述第二滾動形狀。所述內(nèi)燃機可配備進氣可變閥裝置。所述進氣可變閥裝置可被配置為，改變具有所述進氣閥的閥升程量當(dāng)中的最大閥升程的時間段。所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，具有所述最大閥升程的時間段與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的具有所述最大閥升程的時間段相比較短。
[0023]在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，具有所述最大閥升程的時間段是與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的具有所述最大閥升程的時間段相比較短的預(yù)定時間段。進一步地，在所述控制器中，所述電子控制單元可被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，隨著所述引擎轉(zhuǎn)速增加，具有所述最大閥升程的時間段持續(xù)減小到與所述引擎轉(zhuǎn)速低時的具有所述最大閥升程的時間段相比較短的時間段。
[0024]當(dāng)具有所述進氣閥的最大閥升程的時間段延長時，所述進氣易于以分散的狀態(tài)流入所述缸體內(nèi)，而不會形成團。同時，當(dāng)具有所述進氣閥的最大閥升程的時間段縮短時，所述進氣易于作為聚集的團流入所述缸體內(nèi)。當(dāng)所述進氣作為聚集的團流入缸體內(nèi)時，很容易產(chǎn)生具有所述第二滾動形狀的所述滾流。因此，通過上述控制器，當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速低時，抑制具有所述第二滾動形狀的所述滾流的產(chǎn)生，從而可以抑制點火時的所述火花塞周圍的氣體流速的減小，在該引擎轉(zhuǎn)速，具有所述最大閥升程的時間段被控制為相對長的值。同時，當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時，抑制具有所述第二滾動形狀的所述滾流的產(chǎn)生，從而可以抑制點火時的所述火花塞周圍的氣體流速的增加，在該引擎轉(zhuǎn)速，具有所述最大閥升程的時間段被控制為相對小的值。因此，點火時的所述火花塞周圍的氣體流速可被控制在適合于點火的范圍內(nèi)，而不管所述引擎轉(zhuǎn)速如何。
【附圖說明】
[0025]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點和技術(shù)及工業(yè)意義，在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的要素，其中:
[0026]圖1是用于解釋本發(fā)明的實施例1的內(nèi)燃機的系統(tǒng)配置的示意圖；
[0027]圖2表示空氣-燃料混合物的點火延遲、火花塞周圍的氣體流速以及空氣-燃料混合物的燃料濃度之間的關(guān)系；
[0028]圖3按時間順序示出在內(nèi)燃機中出現(xiàn)放電中斷的情況下，放電時間段內(nèi)的放電火花的行為；
[0029 ]圖4A、4B和4C用于解釋當(dāng)缸體內(nèi)產(chǎn)生的滾流在內(nèi)燃機中具有通常滾動形狀時實現(xiàn)的具體特征；
[0030]圖5A、5B和5C用于解釋當(dāng)缸體內(nèi)產(chǎn)生的滾流在內(nèi)燃機中具有ω滾動形狀時實現(xiàn)的具體特征；
[0031 ]圖6Α和6Β表示當(dāng)產(chǎn)生具有ω滾動形狀的滾流時，在壓縮行程的后半段中缸體內(nèi)的氣體流速的變化；
[0032]圖7Α和7Β用于解釋適合于產(chǎn)生具有ω滾動形狀的滾流的條件；
[0033]圖8用于針對通常滾動形狀和ω滾動形狀比較和解釋在壓縮行程后半段中塞附近流速的變化；
[0034]圖9用于解釋本發(fā)明的實施例1的點火時的塞附近流速的特定控制；
[0035]圖10Α、1B和1C用于解釋本發(fā)明的實施例1中用于通過以下方式控制點火時的塞附近流速的方法:即，通過使用TCV調(diào)整滾流比來控制具有ω滾動形狀的滾流的產(chǎn)生和不產(chǎn)生;
[0036]圖11是在實施例1中執(zhí)彳丁的例程的流程圖；
[0037]圖12Α、12Β和12C用于解釋本發(fā)明的實施例2中用于通過以下方式控制點火時的塞附近流速的方法:即，通過使用TCV改變滾流比來控制具有ω滾動形狀的滾流的產(chǎn)生和不產(chǎn)生;
[0038]圖13是在實施例2中執(zhí)彳丁的例程的流程圖；
[0039]