Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам управления двигателем внутреннего сгорания. Устройство (30) управления для двигателя (2) внутреннего сгорания, включающего в себя камеры (6) сгорания, порты (8, 10), соединенные с камерами (6) сгорания, и клапаны (12, 14). Клапаны (12, 14) выполнены с возможностью открывать и закрывать области между камерами (6) сгорания и портами (8, 10). Устройство (30) управления содержит электронный модуль управления, выполненный с возможностью выполнять операцию предотвращения замерзания осуществления управления таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны (12, 14) или заставлять клапаны (12, 14) находиться в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше, в случае если температуры около клапанов (12, 14) понижаются до предварительно определенного диапазона температур, после того как двигатель (2) внутреннего сгорания остановлен, либо в случае если температура наружного воздуха, когда двигатель (2) внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры. Предварительно определенный диапазон температур представляет собой диапазон температур, в котором верхнее предельное значение ниже 10°C. Предварительно определенная температура ниже 5°C. Технический результат заключается в обеспечении предотвращения замерзания в максимально возможной степени конденсированной воды внутри порта в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана для клапана, который открывает и закрывает область между камерой сгорания и портом, соединенным с камерой сгорания, после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.
Уровень техники
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания и, в частности, к устройству управления, подходящему для использования в двигателе внутреннего сгорания, в котором конденсированная вода образуется внутри порта или протекает в порт.
2. Уровень техники
[0002] В публикации не прошедшей экспертизу заявки на патент (Япония) № 2008-088835 (JP 2008-088835 А), описывается такая проблема, что влага, конденсированная около дросселя, замерзает после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, так что дроссель является неподвижным, а также решение проблемы. Тем не менее, замерзание, которое вызывается посредством конденсированной воды, не является проблемой, ограниченной дросселем. Предусмотрен случай, в котором конденсированная вода также достигает клапана, который открывает и закрывает область между камерой сгорания и портом, соединенным с камерой сгорания, т.е. впускного клапана или выпускного клапана. Когда впускной клапан или выпускной клапан открыт с промежуточной степенью открытия, конденсированная вода накапливается между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана под действием поверхностного натяжения конденсированной воды. В случае, если конденсированная вода замерзает, клапан не полностью закрывается во время следующего запуска двигателя внутреннего сгорания, и в силу этого имеется вероятность того, что может возникать пропуск зажигания вследствие недостаточного свежего воздуха или чрезмерного остаточного газа вследствие неисправности при выхлопе.
Сущность изобретения
[0003] Изобретение предоставляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, которое обеспечивает предотвращение замерзания в максимально возможной степени конденсированной воды внутри порта в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана для клапана, который открывает и закрывает область между камерой сгорания и портом, соединенным с камерой сгорания, после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен.
[0004] Аспект изобретения относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя камеры сгорания, порты, соединенные с камерами сгорания, и клапаны, выполненные с возможностью открывать и закрывать области между камерами сгорания и портами. Устройство управления включает в себя электронный модуль управления, выполненный с возможностью выполнять операцию предотвращения замерзания осуществления управления таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны или заставлять клапаны находиться в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше, в случае, если температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, либо в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры. Предварительно определенный диапазон температур представляет собой диапазон температур, в котором верхнее предельное значение ниже 10°C, и предварительно определенная температура ниже 5°C.
[0005] В случае, если клапан является полностью закрытым, зазор не образуется между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, и в силу этого, конденсированная вода не накапливается в зазоре. Дополнительно, в случае, если клапан открыт с высотой подъема в 1 мм или больше, поверхностное натяжение, действующее на конденсированную воду, ослабляется, и в силу этого конденсированная вода капает вниз в цилиндр из промежутка между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. Согласно аспекту изобретения, вышеописанная работа клапана выполняется до того, как температура около клапана около клапана становится равной или ниже 0°C, за счет чего может предотвращаться в максимально возможной степени замерзание конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана.
[0006] Когда температура около клапана становится ниже 10°C после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен вследствие последующего снижения температуры, имеется вероятность того, что температура около клапана может становиться равной или ниже температуры замерзания конденсированной воды. Даже в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, ниже 5°C вследствие последующего снижения температуры наружного воздуха, имеется вероятность того, что температура около клапана может становиться равной или ниже температуры замерзания конденсированной воды. Таким образом, каждый из того факта, что температура около клапана понижена до предварительно определенного диапазона температур после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, и того факта, что температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры, представляет собой условие для определения вероятности того, что температура около клапана принудительно становится равной или ниже температуры замерзания конденсированной воды в будущем.
[0007] В случае, если выполнение операции предотвращения замерзания определяется на основе температуры около клапана после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, в аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если клапаны являются открытыми до того, как температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур. Согласно аспекту изобретения, даже в случае, если капли воды прилипают к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, капли воды могут размещаться посередине и сдавливаться между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. С другой стороны, в аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны с высотой подъема в 1 мм или больше, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если клапаны являются полностью закрытыми до того, как температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур. Согласно аспекту изобретения, можно обеспечивать отвод в виде капель конденсированной воды, накопленной на головке клапана внутри порта, в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, который образуется, когда клапан открыт.
[0008] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрывать клапаны, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если клапаны являются полностью закрытыми до того, как температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур. Согласно аспекту изобретения, посредством временного открытия клапана, которое находится в полностью закрытом состоянии, можно обеспечивать отвод в виде капель конденсированной воды, накопленной на головке клапана внутри порта, в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, который образуется, когда клапан открыт, и посредством полного закрытия открытого клапана снова, можно сдавливать капли воды, прилипающие к седлу клапана и рабочей поверхности клапана.
[0009] В случае, если выполнение операции предотвращения замерзания определяется на основе температуры наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, в аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять операцию предотвращения замерзания в то время, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры. Согласно аспекту изобретения, когда наступает время, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, можно связывать операцию предотвращения замерзания с управлением позицией остановки двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, можно управлять углом поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания при остановке таким образом, что клапан является полностью закрытым или находится в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше.
[0010] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны, в качестве операции предотвращения замерзания, после того, как предварительно определенное время истекло от остановки двигателя внутреннего сгорания, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры, и клапаны являются открытыми, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается. Это обусловлено тем, что конденсированная вода, образующаяся вследствие снижения температуры внутри порта, или конденсированная воде, протекающая в порт посредством свободного падения, также присутствует в значительной степени после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Согласно аспекту изобретения, даже в случае, если капли воды прилипают к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, капли воды могут размещаться посередине и сдавливаться между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. С другой стороны, в аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны с высотой подъема в 1 мм или больше, в качестве операции предотвращения замерзания, после того, как предварительно определенное время истекло от остановки двигателя внутреннего сгорания, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры, и клапаны являются полностью закрытыми, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается. Согласно аспекту изобретения, конденсированная вода, накопленная на головке клапана внутри порта, может отводиться в виде капель в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, который образуется, когда клапан открыт.
[0011] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрывать клапаны, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры, и клапаны являются полностью закрытыми, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается. Согласно аспекту изобретения, посредством временного открытия клапана в полностью закрытом состоянии, можно обеспечивать отвод в виде капель конденсированной воды, накопленной на головке клапана внутри порта, в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, который образуется, когда клапан открыт. Дополнительно, посредством полного закрытия открытого клапана снова, можно сдавливать капли воды, прилипающие к седлу клапана или рабочей поверхности клапана.
[0012] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать количество конденсированной воды, которое присутствует в портах, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, или после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью изменять управление клапанов согласно количеству конденсированной воды, в качестве операции предотвращения замерзания. Например, высота подъема клапана может задаваться большей по мере того, как оцененное количество конденсированной воды становится больше. Согласно аспекту изобретения, можно более надежно обеспечивать отвод в виде капель конденсированной воды из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана.
[0013] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять операцию предотвращения замерзания в случае, если количество конденсированной воды превышает предварительно определенное верхнее предельное количество. Такая проблема, что конденсированная вода замерзает в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, не возникает в случае, если количество конденсированной воды равно или меньше предварительно определенного верхнего предельного количества. Согласно аспекту изобретения, в случае, если количество конденсированной воды равно или меньше верхнего предельного количества, операция предотвращения замерзания не выполняется, за счет чего энергопотребление может подавляться в максимально возможной степени.
[0014] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны или заставлять клапаны находиться в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если количество конденсированной воды превышает верхнее предельное количество и равно или меньше первого опорного количества, которое превышает верхнее предельное количество. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрывать клапаны, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если количество конденсированной воды превышает первое опорное количество. Эффективная работа клапана отличается согласно количеству конденсированной воды, и в силу этого, согласно аспекту изобретения, посредством изменения операции клапана согласно количеству конденсированной воды, как описано выше, можно подавлять энергопотребление для операции предотвращения замерзания в максимально возможной степени.
[0015] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны, в качестве операции предотвращения замерзания, в случае, если количество конденсированной воды равно или меньше первого опорного количества и превышает второе опорное количество, меньшее первого опорного количества. В случае, если количество конденсированной воды увеличивается в некоторой степени, вероятность прилипания конденсированной воды к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, когда клапан открыт, дополнительно увеличивается. Согласно аспекту изобретения, посредством задания второго опорного количества между верхним предельным количеством и первым опорным количеством и полного закрытия клапана, когда количество конденсированной воды становится больше второго опорного количества, может предотвращаться в максимально возможной степени замерзание конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана.
[0016] В аспекте изобретения, двигатель внутреннего сгорания может иметь множество клапанов, имеющих различные углы установки относительно горизонтальной плоскости. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать управление клапанами отличающимся согласно углам установки, в качестве операции предотвращения замерзания. Это обусловлено тем, что простота, с которой капает вниз конденсированная вода, когда клапан открыт, отличается согласно углу установки клапана. Когда высота подъема клапана является идентичной, конденсированная вода более легко капает вниз по мере того, как угол установки клапана становится ближе к горизонтальному, и конденсированной воде становится затруднительным капать вниз по мере того, как угол установки клапана становится ближе к вертикальному. Следовательно, например, высота подъема клапана может задаваться большей по мере того, как угол установки клапана становится ближе к вертикальному. Согласно аспекту изобретения, можно более надежно обеспечивать отвод в виде капель конденсированной воды из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. Дополнительно, работа клапана в операции предотвращения замерзания может задаваться отличающейся согласно количеству конденсированной воды и углу установки.
[0017] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов на основе температуры наружного воздуха. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов на основе температуры двигателя, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, температуры наружного воздуха и истекшего времени после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов на основе вывода температурного датчика, предоставленного в двигателе внутреннего сгорания.
[0018] В аспекте изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью определять вероятность замерзания после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, на основе информации, полученной посредством связи с внешней стороной, и может быть выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, только в случае, если электронный модуль управления определяет то, что имеется вероятность замерзания. Согласно аспекту изобретения, в случае, если отсутствует вероятность замерзания, оценка температуры около клапана не выполняется, за счет чего энергопотребление может подавляться в максимально возможной степени.
[0019] Как описано выше, с помощью устройства управления для двигателя внутреннего сгорания согласно аспекту изобретения, может предотвращаться в максимально возможной степени замерзание конденсированной воды внутри порта в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана для клапана, который открывает и закрывает область между камерой сгорания и портом, соединенным с камерой сгорания, после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен.
Краткое описание чертежей
[0020] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 является схемой, показывающей конфигурацию двигателя внутреннего сгорания по варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 является схемой для описания поведения воды в системе впуска сразу после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен;
Фиг. 3 является графиком, показывающим взаимосвязь между углом установки клапана, количеством конденсированной воды, накопленной на головке клапана, и высотой подъема клапана, необходимой для конденсированной воды, чтобы капать вниз;
Фиг. 4 является схемой, показывающей пример операции предотвращения замерзания;
Фиг. 5 является графиком, показывающим время выполнения операции предотвращения замерзания;
Фиг. 6 является графиком, показывающим изменение температуры двигателя согласно истекшему времени после остановки двигателя внутреннего сгорания относительно соответствующих комбинаций случая, в котором температура двигателя, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, является высокой, и случая, в котором температура двигателя, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, является низкой, и случая, в котором температура наружного воздуха является высокой, и случая, в котором температура наружного воздуха является низкой;
Фиг. 7 является графиком, показывающим взаимосвязь между температурой охлаждающей воды и окружающей температурой клапанов;
Фиг. 8 является графиком, показывающим изображение карты для оценки окружающей температуры клапанов из температуры всасываемого воздуха и температуры охлаждающей воды;
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления при управлении предотвращением замерзания;
Фиг. 10 является схемой, показывающей пример 1 модификации операции предотвращения замерзания;
Фиг. 11 является схемой, показывающей пример 2 модификации операции предотвращения замерзания;
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления при управлении предотвращением замерзания согласно первому примеру модификации; и
Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления при управлении предотвращением замерзания согласно второму примеру модификации.
Подробное описание вариантов осуществления
[0021] Далее описывается вариант осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. Тем не менее, вариант осуществления, описанный ниже, служит для примерной иллюстрации устройства или способа для осуществления технической идеи изобретения, и если не указано иное, отсутствует намерение ограничивать конструкции или расположение составных частей, порядок обработки и т.п. тем, что приводится ниже. Изобретение не ограничено вариантом осуществления, описанным ниже, и различные модификации могут вноситься в пределах объема, который не отступает от сущности изобретения.
1. Конфигурация исходного двигателя внутреннего сгорания
[0022] Фиг. 1 является схемой, показывающей конфигурацию двигателя внутреннего сгорания по варианту осуществления изобретения. Двигатель 2 внутреннего сгорания этого варианта осуществления представляет собой V-образный шестицилиндровый двигатель (в дальнейшем называемый просто "двигателем"). Отсутствует ограничение на систему сгорания двигателя 2, и двигатель 2 может быть сконфигурирован, например, как двигатель с искровым зажиганием или как дизельный двигатель. В этом варианте осуществления, транспортное средство, на котором монтируется двигатель 2, представляет собой транспортное средство с передним расположением двигателя и передним приводом (FF). Двигатель 2 монтируется поперек и должен быть наклонным вперед в переднем участке транспортного средства. Блок, который расположен на передней стороне транспортного средства, из двух блоков 4L, 4R двигателя 2, представляет собой правый блок 4R, и блок, который расположен на задней стороне транспортного средства, представляет собой левый блок 4L. В этом варианте осуществления, угол развала между правым блоком 4R и левым блоком 4L составляет 60 градусов.
[0023] Впускные порты 8L, 8R и выпускные порты 10L, 10R сообщающиеся с камерами 6L, 6R сгорания соответствующих цилиндров, предоставляются для каждого цилиндра в головках блока цилиндров соответствующих блоков 4L, 4R. В соответствующих блоках 4L, 4R, впускные порты 8L, 8R предоставляются внутри двигателя 2, и выпускные порты 10L, 10R предоставляются за пределами двигателя 2. Область между каждой из камер 6L, 6R сгорания и каждым из впускных портов 8L, 8R и область между каждой из камер 6L, 6R сгорания и каждым из выпускных портов 10L, 10R открываются и закрываются посредством клапанов 12L, 12R, 14L, 14R, соответственно. Приводные механизмы 16L, 16R клапана для приведения в действие впускных клапанов 12L, 12R, которые представляют собой клапаны на впускной стороне, и приводные механизмы 18L, 18R клапана для приведения в действие выпускных клапанов 14L, 14R, которые представляют собой клапаны на выхлопной стороне, представляют собой механические приводные механизмы регулируемого клапана, в которые распределяется движущая сила из коленчатого вала двигателя 2. В нижеприведенном описании, относительно частей или участков, которые предоставляются в каждом из правого блока 4R и левого блока 4L, в случае, если не требуется конкретно различать "правый" и "левый", буква L или R ссылки с номером опускается.
[0024] В этом варианте осуществления, транспортное средство, на котором монтируется двигатель 2, представляет собой гибридное транспортное средство, которое использует электромотор 20 вместе с двигателем 2, в качестве силового модуля. В этом гибридном транспортном средстве, двигатель 2 может вращаться посредством электромотора 20 посредством переключения тракта передачи движущей силы между двигателем 2, электромотором 20 и механизмом передачи движущей силы (не показан). Принудительное вращение двигателя 2 посредством электромотора 20 используется не только в случае запуска двигателя 2, но также и при остановке двигателя 2 в случае, если удовлетворяется предварительно определенное условие. Это описывается ниже.
[0025] Управление двигателем 2 выполняется посредством устройства 30 управления. Устройство 30 управления сконфигурировано из электронного модуля управления (ECU), имеющего, по меньшей мере, один процессор и, по меньшей мере, одно запоминающее устройство. Различные типы данных, которые включают в себя различные программы или карты для управления двигателем 2, сохраняются в запоминающем устройстве. Программа, сохраненная в запоминающем устройстве, загружается и выполняется посредством процессора, за счет чего различные функции реализованы в устройстве 30 управления. Устройство 30 управления может состоять из множества ECU.
[0026] Различные типы информации относительно рабочего состояния или рабочего режима двигателя 2 вводятся из различных датчиков, смонтированных на двигателе 2 или транспортном средстве, в устройство 30 управления. Например, информация относительно температуры наружного воздуха вводится из датчика 32 температуры наружного воздуха, смонтированного на участке, который не затрагивается посредством тепла из двигателя 2 транспортного средства. Информация относительно температуры всасываемого воздуха вводится из датчика 34 температуры всасываемого воздуха, смонтированного во впускном отверстии впускного канала или расширительном бачке двигателя 2. Информация относительно температуры охлаждающей воды двигателя 2 вводится из датчика 36 температуры воды. Информация относительно угла поворота коленчатого вала двигателя 2 вводится из датчика 38 угла поворота коленчатого вала. Устройство 30 управления определяет рабочую величину актуатора, связанного с работой двигателя 2, на основе, по меньшей мере, этих типов информации, описанной выше. В дополнение к приводным механизмам 16, 18 регулируемого клапана, устройство впрыска топлива (не показано), дроссель, устройство зажигания и т.п. включены в актуатор. Электромотор 20, допускающий принудительное вращение двигателя 2, также включен в один из актуаторов.
2. Проблемы, вызываемые посредством конденсированной воды
[0027] Одна из проблем в двигателе 2, сконфигурированном так, как описано выше, заключается в конденсированной воде, которая присутствует в портах 8, 10 после того, как двигатель 2 остановлен. В случае выпускного порта 10, поскольку температура поверхности стенок выпускного порта 10 ниже температуры точки росы выхлопного газа в течение некоторого времени после запуска двигателя 2, влага, содержащаяся в выхлопном газе, конденсируется на поверхности стенки выпускного порта 10, так что она становится конденсированной водой. Вследствие вышеуказанного, в случае, если двигатель 2 остановлен до того, как завершается прогрев, конденсированная вода остается прилипшей к выпускному порту 10 и протекает в выпускной клапан 14.
[0028] В случае впускного порта 8, конденсированная вода образуется посредством влаги, содержащейся в EGR-газе или утекающем газе, либо влаги, содержащейся в свежем воздухе. В частности, в случае, если двигатель 2 представляет собой двигатель с нагнетанием, который содержит промежуточный охладитель, конденсированная вода легко образуется в промежуточном охладителе. Фиг. 2 является схемой для описания поведения воды в системе впуска сразу после того, как двигатель 2, содержащий промежуточный охладитель 22, остановлен. Как показано на фиг. 2, после того, как двигатель 2 остановлен, влага, содержащаяся в газе в промежуточном охладителе 22, конденсируется вследствие понижения температуры поверхности стенок промежуточного охладителя 22 таким образом, что образуется конденсированная вода. Конденсированная вода, образующаяся в промежуточном охладителе 22, капает вниз во впускной порт 8. Тем не менее, поскольку впускной порт 8 остается при высокой температуре в течение некоторого времени после того, как двигатель 2 остановлен, конденсированная вода испаряется во впускном порту 8. Испаренная влага конденсируется снова в промежуточном охладителе 22, имеющем низкую температуру, за счет этого становясь конденсированной водой, и конденсированная вода снова протекает во впускной порт 8. Это повторяется до тех пор, пока разность температур между промежуточным охладителем 22 и впускным портом 8 не станет небольшой. После этого, когда температура впускного порта 8 понижается таким образом, что испарение на впускном порту 8 прекращается, конденсированная вода протекает во впускной клапан 12.
[0029] Когда двигатель 2 останавливается, как и следовало ожидать, соответствующие клапаны 12, 14 также останавливаются. Степень открытия каждого из клапанов 12, 14, когда двигатель 2 останавливается, определяется согласно позиции остановки коленчатого вала и отличается согласно цилиндру. Например, также предусмотрен полностью закрытый клапан, также предусмотрен полностью открытый клапан и также предусмотрен клапан, открытый с точной степенью открытия. Когда конденсированная вода протекает в клапаны 12, 14, как описано выше, в полностью закрытом клапане, конденсированная вода накапливается на головке клапана. В клапане с относительно большой степенью открытия, конденсированная вода капает вниз в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. Тем не менее, в зависимости от количества конденсированной воды, предусмотрен случай, в котором конденсированная вода остается в качестве капель воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. В клапане с относительно небольшой степенью открытия, конденсированная вода остается без капания вниз из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. Конденсированная вода, которая остается около каждого из клапанов 12, 14, становится льдом посредством замерзания, когда температура около каждого из клапанов 12, 14 понижается до температуры, равной или ниже температуры замерзания конденсированной воды (здесь, температура замерзания конденсированной воды предположительно составляет 0°C).
[0030] Лед, образующийся посредством замерзания конденсированной воды около клапанов 12, 14, влияет пусковые качества, когда двигатель 2 повторно запускается. Например, в случае, если конденсированная вода замерзает в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, возникает такая неисправность при закрытии, что клапаны 12, 14 не полностью закрываются. Даже в случае, если клапаны 12, 14 полностью закрыты, когда имеется большое количество конденсированной воды, накопленной на головке клапана, канал для газа блокируется вследствие образования куска льда на головке клапана, приводя к ухудшению функции впуска и выпуска. Следовательно, чтобы обеспечивать хорошие пусковые качества двигателя 2 даже в окружении, в котором конденсированная вода замерзает, по меньшей мере, замерзание конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана и замерзание большого количества конденсированной воды на головке клапана должно предотвращаться в максимально возможной степени.
3. Меры против замерзания конденсированной воды
[0031] Авторы изобретения этой заявки провели исследование относительно состояния замерзания конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. В результате исследования, обнаружено, что то, замерзает или нет конденсированная вода в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, определяется посредством взаимосвязи между количеством конденсированной воды, степенью открытия клапана и углом установки клапана относительно горизонтальной плоскости. В дальнейшем в этом документе, описываются факты, которые обнаружены.
[0032] В случае, если клапан является полностью закрытым, естественно, конденсированная вода не замерзает в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана. Проблема возникает, когда клапан является открытым. Фиг. 3 является графиком, показывающим взаимосвязь между углом установки клапана, количеством конденсированной воды, накопленной на головке клапана, и высотой подъема клапана, необходимой для конденсированной воды, чтобы капать вниз, которая статистически получается из результатов эксперимента. Как показано на фиг. 3, в случае, если угол установки клапана является постоянным, обнаружено, что в случае, если количество конденсированной воды является большим, необходимая высота подъема клапана становится большой. Дополнительно, в случае, если количество конденсированной воды является постоянным, обнаружено, что необходимая высота подъема клапана становится большей по мере того, как угол установки клапана становится ближе к 90 градусов. Это обусловлено тем, что конденсированная вода капает вниз более легко по мере того, как угол установки клапана становится ближе к горизонтальному, и конденсированной воде становится затруднительнее протекать вниз по мере того, как угол установки клапана становится ближе к вертикальному.
[0033] Из результатов эксперимента обнаружено, что предусмотрена минимальная высота подъема, которая обеспечивает возможность конденсированной воде протекать вниз. Минимальная высота подъема, статистически полученная из результатов эксперимента, составляет 1 мм. В случае, если высота подъема меньше 1 мм, конденсированная вода стабильно остается между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана вследствие действия поверхностного натяжения, независимо от абсолютной величины угла установки клапана. Следовательно, в случае, если предпринята попытка обеспечивать возможность конденсированной воде протекать вниз посредством открытия клапана, требуется открывать клапан с высотой подъема, по меньшей мере, в 1 мм или больше.
[0034] В случае, если высота подъема клапана становится большой в некоторой степени, конденсированная вода капает вниз в цилиндр без дальнейшего пребывания, и в силу этого также обнаружено, что даже в случае, если количество конденсированной воды увеличивается, не требуется больше увеличивать высоту подъема. Высота подъема в это время также отличается согласно углу установки клапана. В случае, если угол установки клапана является вертикальным, высота подъема составляет 3,5 мм, и необходимая высота подъема становится меньшей по мере того, как угол установки клапана становится ближе к горизонтальному.
[0035] Тем не менее, в случае, если количество конденсированной воды увеличивается, количество конденсированной воды, которое прилипает к седлу клапана или рабочей поверхности клапана в состоянии капель воды, когда клапан открыт, также увеличивается, соответственно. По этой причине, когда количество конденсированной воды становится равным или превышающим определенное количество, невозможно предотвращать пребывание конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана просто посредством открытия клапана. В экспериментах, проведенных авторами изобретения этой заявки, верхний предел количества конденсированной воды, которое является эффективным вследствие открытия клапана, составляет приблизительно 0,1 см3 в расчете на цилиндр (во взаимосвязи с формулой изобретения, количество конденсированной воды, которое составляет 0,1 см3, соответствует второму опорному количеству).
[0036] Авторы изобретения этой заявки провели исследование влияния количества конденсированной воды, остающегося на головке клапана, внутри порта в случае, если клапан является полностью закрытым. В результате исследования, обнаружено, что в случае, если количество конденсированной воды достигает количества, равного или большего определенного количества, ухудшение функции впуска и выпуска становится более значительным вследствие блокирования канала для газа вследствие замерзания конденсированной воды. В экспериментах, проведенных авторами изобретения этой заявки, количество конденсированной воды, при котором замерзание начинает значительно затрагивать функцию впуска и выпуска, составляет приблизительно 1 см3 в расчете на цилиндр (во взаимосвязи с формулой изобретения, количество конденсированной воды, которое составляет 1 см3, соответствует первому опорному количеству). Результат эксперимента, полученный здесь, означает, что в случае, если количество конденсированной воды превышает приблизительно 0,1 см3 в расчете на цилиндр и меньше приблизительно 1 см3, полное закрытие клапана является наиболее эффективным способом обеспечения отсутствия конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана.
[0037] Авторы изобретения этой заявки проанализировали меры в случае, если количество конденсированной воды является чрезмерно большим. В экспериментах, проведенных авторами изобретения этой заявки, чрезмерно большое количество конденсированной воды означает конденсированную воду в количестве, превышающем 1 см3 в расчете на цилиндр. В результате различных экспериментов, обнаружено, что в случае, если количество конденсированной воды является большим, более эффективно временно открывать клапан и затем полностью закрывать клапан снова, вместо поддержания клапана в полностью закрытом состоянии. Вследствие временного открытия клапана, конденсированная вода, накопленная на головке клапана внутри порта, капает вниз в цилиндр. Затем вследствие полного закрытия открытого клапана снова, капли воды, прилипающие к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, могут размещаться посередине и сдавливаться между седлом клапана и рабочей поверхностью клапана.
[0038] Как описано выше, следующие три факта обнаружены из результатов исследования, проведенного авторами изобретения этой заявки. Прежде всего, в случае, если количество конденсированной воды является небольшим, например, в случае, если количество конденсированной воды меньше приблизительно 0,1 см3 в расчете на цилиндр, цель заставлять конденсированную воду не оставаться в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана может достигаться посредством полного закрытия клапана или открытия клапана с высотой подъема, по меньшей мере, в 1 мм или больше. Тем не менее, чтобы заставлять конденсированную воду более надежно отводиться в виде капель из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, лучше увеличивать высоту подъема клапана по мере того, как угол установки клапана становится ближе к вертикальному. Во-вторых, в случае, если количество конденсированной воды является большим, например, в случае, если количество конденсированной воды превышает приблизительно 0,1 см3 в расчете на цилиндр и меньше приблизительно 1 см3, цель заставлять конденсированную воду не оставаться в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана может достигаться посредством полного закрытия клапана. В-третьих, в случае, если количество конденсированной воды является чрезмерно большим, например, в случае, если количество конденсированной воды превышает приблизительно 1 см3 в расчете на цилиндр, цель заставлять конденсированную воду не оставаться в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана при предотвращении блокирования канала для газа посредством замерзавшей конденсированной воды может достигаться посредством временного открытия клапана и затем закрытия клапана снова, вместо поддержания клапана в полностью закрытом состоянии. Операции с клапаном, описанные выше, представляют собой операции для предотвращения замерзания конденсированной воды в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, и в силу этого, в дальнейшем в этом документе, операции с клапаном, описанные выше, совместно упоминаются как операция предотвращения замерзания.
4. Конкретный пример операции предотвращения замерзания
[0039] Программа для выполнения вышеописанной операции предотвращения замерзания в случае, если имеется вероятность того, что конденсированная вода может образовываться около клапанов 12, 14, после того, как двигатель 2 остановлен, включена в устройство 30 управления, показанное на фиг. 1. Программа выполняется посредством процессора, за счет чего устройство 30 управления функционирует в качестве средства выполнения операции предотвращения замерзания. Выше описывается контент операции предотвращения замерзания. Тем не менее, в дальнейшем в этом документе, с использованием примера описывается конкретная работа, когда операция предотвращения замерзания выполняется посредством устройства 30 управления.
[0040] Фиг. 4 является схемой, показывающей пример операции предотвращения замерзания, которая выполняется посредством устройства 30 управления. На фиг. 4, операции впускных клапанов 12 в первом цилиндре #1, втором цилиндре #2 и третьем цилиндре #3 одного из блоков нанесены вдоль временной оси. Разность фаз между цилиндрами составляет 240 градусов. В примере, описанном выше, когда двигатель 2 остановлен, впускной клапан 12 первого цилиндра #1 открыт, и впускные клапаны 12 второго цилиндра #2 и третьего цилиндра #3 закрыты. Высота подъема впускного клапана 12 первого цилиндра #1, который является открытым, составляет, по меньшей мере, 1 мм или больше.
[0041] Сразу после того, как двигатель 2 остановлен, конденсированная вода во впускном порту 8 прилипает к поверхности стенки впускного порта 8. Вскоре, когда впускной порт 8 охлаждается согласно промежутку времени, образование конденсированной воды продолжается, и конденсированная вода капает вниз во впускной клапан 12 вдоль поверхности стенки впускного порта 8. В это время, во впускном клапане 12 первого цилиндра #1, который является открытым, конденсированная вода капает вниз из зазора в цилиндр. Тем не менее, в случае, если количество конденсированной воды является большим, капли воды прилипают к седлу клапана или рабочей поверхности клапана. С другой стороны, во впускных клапанах 12 второго цилиндра #2 и третьего цилиндра #3, которые закрыты, лужица жидкости из конденсированной воды образуется на головке клапана.
[0042] В случае, если температура около впускного клапана 12 опускается ниже точки замерзания в состоянии, как описано выше, конденсированная вода замерзает, и в силу этого в первом цилиндре #1, неисправность при закрытии впускного клапана 12 вызывается посредством льда, образующегося в зазоре между седлом клапана и рабочей поверхностью клапана. Дополнительно, во втором цилиндре #2 и третьем цилиндре #3, в случае, если большое количество конденсированной воды накапливается на головке клапана, канал для всасываемого воздуха блокируется посредством льда. В примере операции предотвращения замерзания, показанном здесь, в случае, если имеется вероятность того, что конденсированная вода может замерзать, двигатель 2 вращается на один цикл, т.е. на 720 градусов посредством электромотора 20. Соответственно, в первом цилиндре #1, капли воды, прилипающие к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, исчезают посредством сдавливания, когда впускной клапан 12 временно закрыт. Во втором цилиндре #2 и третьем цилиндре #3, конденсированная вода, накопленная на головке клапана, капает вниз, когда впускной клапан 12 временно открыт, и в это время, капли воды, прилипающие к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, исчезают посредством сдавливания, когда впускной клапан 12 снова закрывается.
[0043] В случае, если двигатель 2, который останавливается, вращается посредством электромотора 20, анормальный шум формируется из двигателя 2, который остановлен. Имеется вероятность того, что анормальный шум из двигателя 2, который должен быть остановлен, может заставать врасплох окружающих людей. Следовательно, желательно, чтобы частота вращения двигателя в случае, если двигатель 2 вращается посредством электромотора 20, была чрезвычайно низкой (например, приблизительно 100 об/мин). Посредством подавления частоты вращения двигателя до низкой, можно в достаточной степени обеспечивать время для просачивания сжатого газа из цилиндра в сжатом цилиндре и в достаточной степени обеспечивать время притока газа в расширенном цилиндре. Следовательно, посредством уменьшения работы на сжатие и работы на расширение, энергопотребление для операции предотвращения замерзания также может уменьшаться в максимально возможной степени.
[0044] Устройство 30 управления выполняет операцию предотвращения замерзания, как проиллюстрировано выше, до того, как температуры около клапанов 12, 14 опускаются ниже точки замерзания. Фиг. 5 является графиком, показывающим время выполнения операции предотвращения замерзания. Как показано на фиг. 5, после того, как окружающая температура впускного клапана 12 опущена ниже точки замерзания, замерзание уже начинается, и в силу этого, слишком поздно для временного интервала для выполнения операции предотвращения замерзания. С другой стороны, в случае, если истекшее время после остановки двигателя 2 является слишком коротким, конденсированная вода не капает в достаточной степени в клапаны 12, 14, и в силу этого, даже в случае, если операция предотвращения замерзания выполняется, эффект отсутствует. Следовательно, в качестве временного интервала выполнения операции предотвращения замерзания, предпочтительно, если операция предотвращения замерзания выполняется после того, как конденсированная вода не капает в достаточной степени в клапаны 12, 14, и до того, как окружающая температура впускного клапана 12 опускается ниже точки замерзания.
[0045] В случае, если предпринята попытка измерять время выполнения операции предотвращения замерзания на основе окружающей температуры впускного клапана 12, временной интервал, когда окружающие температуры клапанов 12, 14 становятся температурой 0°C+α, может задаваться в качестве времени выполнения. Более конкретно, операция предотвращения замерзания может выполняться после того, как окружающие температуры клапанов 12, 14 понижаются до предварительно определенного диапазона температур ниже 10°C. Температура в 10°C, которая задает предварительно определенный диапазон температур, составляет температуру, определенную с учетом ошибки оценки при оценке окружающих температур клапанов 12, 14 (ниже описывается оценка температуры). Следовательно, в случае, если ошибка оценки является небольшой, верхняя предельная температура предварительно определенного диапазона температур может понижаться. Верхняя предельная температура предварительно определенного диапазона температур предпочтительно представляет собой температуру ниже 5°C, более предпочтительно температуру ниже 3°C. Дополнительно, также можно задавать нижнюю предельную температуру в предварительно определенном диапазоне температур. Нижняя предельная температура предпочтительно представляет собой температуру замерзания (например, 0°C) конденсированной воды.
5. Оценка окружающей температуры клапанов
[0046] В этой связи, температуры около клапанов 12, 14 (в дальнейшем называемые "окружающей температурой клапанов") не могут непосредственно измеряться, если температурный датчик не предоставляется около клапана. Вследствие вышеуказанного, чтобы определять выполнение операции предотвращения замерзания, требуется оценивать окружающую температуру клапанов на основе релевантной информации. Способов оценки окружающей температуры клапанов не один, и предусмотрено несколько способов, как раскрыто ниже. Программа для оценки окружающей температуры клапанов посредством одного из следующих способов включена в устройство 30 управления. Программа выполняется посредством процессора, за счет чего устройство 30 управления функционирует в качестве средства оценки температуры.
[0047] Первый способ представляет собой способ оценки окружающей температуры клапанов из температуры наружного воздуха, которая измеряется посредством датчика 32 температуры наружного воздуха. После того, как двигатель 2 остановлен, двигатель 2 охлаждается посредством наружного воздуха, и за счет этого температура снижается. Вследствие вышеуказанного, окружающая температура клапанов после того, как двигатель 2 остановлен, выше температуры наружного воздуха. В случае, если температура наружного воздуха равна или выше точки замерзания, когда двигатель 2 остановлен, когда окружающая температура клапанов считается температурой выше температуры наружного воздуха на предварительно определенную температуру, когда температура наружного воздуха понижена до температуры около точки замерзания, снижение окружающей температуры клапанов до предварительно определенного диапазона температур может определяться.
[0048] Второй способ представляет собой способ оценки окружающей температуры клапанов из температуры двигателя, когда двигатель остановлен, температуры наружного воздуха, которая измеряется посредством датчика 32 температуры наружного воздуха, и истекшего времени после остановки двигателя 2. Фиг. 6 является графиком, показывающим изменение температуры двигателя согласно истекшему времени после остановки двигателя относительно соответствующих комбинаций случая, в котором температура двигателя, когда двигатель остановлен, является относительно высокой (температура 1 двигателя), и случая, в котором температура двигателя, когда двигатель остановлен, является относительно низкой (температура 2 двигателя), и случая, в котором температура наружного воздуха является относительно высокой (температура 1 наружного воздуха), и случая, в котором температура наружного воздуха является относительно низкой (температура 2 наружного воздуха). В качестве температуры двигателя, когда двигатель остановлен, может использоваться температура охлаждающей воды, когда двигатель остановлен, которая измеряется посредством датчика 36 температуры воды. Температура двигателя после того, как двигатель остановлен, может считаться равной окружающей температуре клапанов. Во втором способе, окружающая температура клапанов оценивается с использованием карты, в которой задаются взаимосвязи, показанные на фиг. 6.
[0049] Взаимосвязь между параметрами, показанными на фиг. 6, также может выражаться посредством следующего простого выражения. Окружающая температура клапанов может оцениваться с использованием следующего выражения вместо карты. Дополнительно, оцененная температура в следующем выражении означает оцененную температуру окружающей температуры клапанов, и постоянная времени в следующем выражении означает постоянную времени в расчете на период вычисления. Оцененная температура, когда n равно 1, т.е. начальная температура составляет температуру двигателя, когда двигатель остановлен.
Оцененная температура (n)=оцененная температура (n-1) -постоянная времени * (оцененная температура (n-1) -температура наружного воздуха)
[0050] Третий способ представляет собой способ оценки окружающей температуры клапанов из температуры охлаждающей воды, которая измеряется посредством датчика 36 температуры воды. Фиг. 7 является графиком, показывающим взаимосвязь между температурой охлаждающей воды, которая измеряется посредством датчика 36 температуры воды, и окружающей температурой клапанов. Как показано на фиг. 7, возникает ошибка между температурой охлаждающей воды и окружающей температурой клапанов, и ошибка становится большей по мере того, как температуры являются более низкими. Тем не менее, посредством использования среднего значения, нижнего предельного значения и т.п. диапазона ошибок, можно оценивать окружающую температуру клапанов из температуры охлаждающей воды. В третьем способе, окружающая температура клапанов оценивается с использованием карты, в которой задается взаимосвязь между температурой охлаждающей воды и окружающей температурой клапанов.
[0051] Четвертый способ представляет собой способ оценки окружающей температуры клапанов на основе температуры охлаждающей воды, которая измеряется посредством датчика 36 температуры воды, и температуры всасываемого воздуха, которая измеряется посредством датчика 34 температуры всасываемого воздуха. Фиг. 8 является графиком, показывающим изображение карты для оценки окружающей температуры клапанов из температуры всасываемого воздуха и температуры охлаждающей воды. Окружающая температура клапанов сохраняется для каждой координаты, которая задается посредством температуры всасываемого воздуха и температуры охлаждающей воды. В четвертом способе, окружающая температура клапанов оценивается с использованием карты, как показано на фиг. 8.
6. Процедура для управления предотвращением замерзания
[0052] Как описано выше, программа для выполнения операции предотвращения замерзания и программа для оценки окружающей температуры клапанов включены в устройство 30 управления. Программы, описанные выше, выполняются в качестве вложенной процедуры управления предотвращением замерзания, которая представляет собой основную процедуру. Управление предотвращением замерзания представляет собой программу, которая выполняется посредством устройства 30 управления с постоянным периодом после того, как двигатель 2 остановлен, и ее последовательность операций управления представляется посредством блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 9.
[0053] Как показано на блок-схеме последовательности операций способа, управление предотвращением замерзания состоит из шести этапов. На этапе S2, выполняется оценка количества конденсированной воды во впускном порту 8 и количества конденсированной воды в выпускном порту 10. При оценке количества конденсированной воды во впускном порту 86, впускной порт 8 разделяется на множество круговых колец в направлении потока всасываемого воздуха, и количество конденсированной воды вычисляется из температуры поверхности стенок и точки росы газа для каждого кругового кольца. Вычисление количества конденсированной воды выполняется в порядке от вышерасположенной части впускного порта 8 к камере 6 сгорания. При оценке количества конденсированной воды в выпускном порту 10, выпускной порт 10 разделяется на множество круговых колец в направлении потока отработанного воздуха, и количество конденсированной воды вычисляется из температуры поверхности стенок и точки росы газа для каждого кругового кольца. Вычисление количества конденсированной воды выполняется в порядке от нижерасположенной части выпускного порта 10 к камере 6 сгорания.
[0054] На этапе S4, определяется то, превышает или нет количество конденсированной воды во впускном порту 8 предварительно определенное верхнее предельное количество. На этапе S6, определяется то, превышает или нет количество конденсированной воды в выпускном порту 10 предварительно определенное верхнее предельное количество. Верхнее предельное количество, которое используется в определениях на этапах S4 и S6, является верхним предельным значением количества конденсированной воды, при котором разрешается отсутствие выполнения операции предотвращения замерзания, и в частности, верхнее предельное количество составляет количество меньше 0,1 см3, которое является вторым опорным количеством. В случае, если как результат определения на этапе S4, так и результат определения на этапе S6 представляют собой "Нет", вся последующая обработка пропускается. Такая проблема, что конденсированная вода замерзает в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, не возникает в случае, если количество конденсированной воды равно или меньше предварительно определенного верхнего предельного количества. Следовательно, в случае, если количество конденсированной воды равно или меньше верхнего предельного количества, операция предотвращения замерзания не выполняется, за счет чего энергопотребление может подавляться в максимально возможной степени.
[0055] В случае, если, по меньшей мере, одно из результата определения на этапе S4 и результата определения на этапе S6 представляет собой "Да", выполняется обработка этапа S8. На этапе S8, окружающая температура клапанов оценивается посредством способа, описанного выше. На этапе S10, определяется то, понижена или нет окружающая температура клапанов, оцененная на этапе S8, до предварительно определенного диапазона температур, который выше 0°C и ниже 10°C. В случае, если результат определения на этапе S10 представляет собой "Нет", не требуется выполнять операцию предотвращения замерзания, и в силу этого, последующая обработка пропускается.
[0056] В случае, если результат определения на этапе S10 представляет собой "Да", операция предотвращения замерзания выполняется на этапе S12. Операция предотвращения замерзания выполняется, по меньшей мере, для впускного клапана 12 в случае, если количество конденсированной воды во впускном порту 8 превышает верхнее предельное количество, и выполняется, по меньшей мере, для выпускного клапана 14 в случае, если количество конденсированной воды в выпускном порту 10 превышает верхнее предельное количество. Операция предотвращения замерзания выполняется, за счет чего в максимально возможной степени предотвращается замерзание конденсированной воды, которая образуется после того, как двигатель 2 остановлен, в зазоре между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана для каждого из клапанов 12, 14.
7. Примеры модификаций операции предотвращения замерзания
[0057] В случае двигателя, который приводится в действие посредством электромотора, аналогично этому варианту осуществления, посредством управления направлением вращением электромотора, можно переключать направление вращения двигателя во время остановки с прямого вращения на обратное вращение или с обратного вращения на прямое вращение. Комбинации переключения направления вращения двигателя с помощью операции предотвращения замерзания представляют собой пример 1 модификации операции предотвращения замерзания, показанный на фиг. 10, и пример 2 модификации операции предотвращения замерзания, показанный на фиг. 11. Тем не менее, двигатель в примерах 1, 2 модификации представляет собой рядный четырехцилиндровый двигатель.
[0058] В примере 1 модификации операции предотвращения замерзания, показанной на фиг. 10, после того, как двигатель вращается в прямом направлении на 420 градусов, двигатель вращается в обратном направлении на 60 градусов. Таким образом, двигатель вращается всего на 480 градусов. С помощью операции, описанной выше, впускной клапан, который открыт, когда двигатель остановлен, временно закрывается и затем снова открывается, и впускной клапан, который закрыт, когда двигатель остановлен, временно открывается и затем снова закрывается. В случае, если идентичная работа впускного клапана реализована исключительно посредством прямого вращения двигателя в примере, показанном на фиг. 10, требуется вращать двигатель, по меньшей мере, на 630 градусов. Следовательно, согласно примеру 1 модификации операции предотвращения замерзания, посредством уменьшения величины вращения двигателя, можно дополнительно подавлять возникновение анормального шума и подавлять энергопотребление в максимально возможной степени.
[0059] В примере 2 модификации операции предотвращения замерзания, показанной на фиг. 11, вследствие операции остановки цилиндра в приводном механизме регулируемого клапана, впускные клапаны второго цилиндра #2 и четвертого цилиндра #4 поддерживаются полностью закрытыми. Затем в состоянии, в котором перемещаются исключительно впускные клапаны первого цилиндра #1 и третьего цилиндра #3, двигатель вращается в прямом направлении на 60 градусов, затем вращается в обратном направлении на 210 градусов и вращается в прямом направлении на 60 градусов. Таким образом, двигатель вращается всего на 330 градусов. С помощью операции, описанной выше, впускные клапаны первого цилиндра #1 и третьего цилиндра #3, которые закрыты, когда двигатель остановлен, временно открываются и затем снова закрываются. В случае, если идентичная работа впускного клапана реализована исключительно посредством прямого вращения двигателя в примере, показанном на фиг. 11, требуется вращать двигатель, по меньшей мере, на 630 градусов. Следовательно, согласно примеру 2 модификации операции предотвращения замерзания, посредством уменьшения величины вращения двигателя, можно дополнительно подавлять возникновение анормального шума и подавлять энергопотребление в максимально возможной степени.
8. Другие варианты осуществления
[0060] Устройство управления может иметь функцию связи с внешней стороной, например, функцию связи с внешним сервером через подключение к Интернету. В случае, описанном выше, в случае, если используется услуга предоставления погодной информации из внешнего сервера, можно получать прогнозирование изменения температуры наружного воздуха после того, как двигатель остановлен. В случае, если можно прогнозировать, как температура наружного воздуха должно изменяться в будущем, можно определять вероятность замерзания после того, как двигатель остановлен, на основе прогнозирования. В случае, если оценка окружающей температуры клапанов после того, как двигатель остановлен, выполняется исключительно в случае, если выполняется определение того, что имеется вероятность замерзания, устройство управления не должно обязательно продолжать выполнять программу оценки после того, как двигатель остановлен, и в силу этого энергопотребление может уменьшаться в максимально возможной степени.
[0061] Дополнительно, вероятность замерзания после того, как двигатель остановлен, может определяться из результата распознавания. Например, в случае, если окружающая температура клапанов после длительной остановки двигателя, предпочтительно, окружающая температура клапанов во время повторного запуска сохраняется, и понижение окружающей температуры клапанов до предварительно определенного диапазона температур продолжается предварительно определенное число раз, может выполняться определение того, что имеется вероятность замерзания, даже когда двигатель остановлен в следующий раз. Альтернативно, рисунок остановки, классифицированный для каждой позиции транспортного средства (например, высота или широта и долгота) каждый раз, когда двигатель остановлен, создается, окружающая температура клапанов после того, как двигатель остановлен, распознается для каждого рисунка остановки, и вероятность замерзания, когда двигатель остановлен в следующий раз, может определяться для каждого рисунка остановки.
[0062] В качестве примера модификации, вероятность замерзания после того, как остановлен двигатель, может определяться исключительно посредством температуры наружного воздуха, когда двигатель остановлен. В частности, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель остановлен, равна или меньше предварительно определенной температуры, может выполняться определение того, что во время последующей остановки двигателя, имеется вероятность того, что окружающая температура клапанов может понижаться до температуры, равной или ниже 0°C. В случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель остановлен, уже равна или ниже 0°C, очевидно, что окружающая температура клапанов также вскоре должна становиться равной или ниже 0°C. Следовательно, предварительно определенная температура, которая является критерием для определения, например, может задаваться равной температуре, равной или ниже 0°C.
[0063] Тем не менее, даже в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель остановлен, выше 0°C, имеется вероятность того, что температура наружного воздуха может становиться равной или ниже 0°C в дальнейшем. Вероятность, описанная выше, увеличивается по мере того, как температура наружного воздуха, когда двигатель остановлен, приближается к 0°C. Следовательно, чтобы не определять ошибочно то, что окружающая температура клапанов становится равной или ниже 0°C после того, как двигатель остановлен, предпочтительно, если предварительно определенная температура, которая является критерием для определения, составляет температуру выше 0°C. С другой стороны, чтобы подавлять энергопотребление вследствие выполнения необязательной операции предотвращения замерзания в максимально возможной степени, предпочтительно, что предварительно определенная температура, которая является критерием для определения, не является слишком высокой, и предварительно определенная температура предпочтительно представляет собой температуру ниже 5°C. Температура в 5°C в случае, описанном выше, является предельным значением предварительно определенной температуры, и в силу этого, например, может определяться то, составляет или нет температура наружного воздуха, когда двигатель остановлен, температуру ниже 5°C. В случае, если точность измерений температурного датчика для измерения температуры наружного воздуха является относительно высокой, температура ниже 3°C может задаваться в качестве предварительно определенной температуры.
[0064] В случае, если вероятность замерзания после того, как двигатель остановлен, определяется только посредством температуры наружного воздуха, когда двигатель остановлен, предпочтительно, если операция предотвращения замерзания выполняется в то время, когда двигатель останавливается, альтернативно, операция предотвращения замерзания выполняется после того, как предварительно определенное время истекло от остановки двигателя. В дальнейшем в этом документе, управление предотвращением замерзания, которое выполняется при условии и во временной интервал первого из означенного, упоминается как управление предотвращением замерзания согласно первому примеру модификации, и управление предотвращением замерзания, которое выполняется при условии и во временной интервал второго из означенного, упоминается как управление предотвращением замерзания согласно второму примеру модификации.
[0065] Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления при управлении предотвращением замерзания согласно первому примеру модификации. Управление предотвращением замерзания, показанное на фиг. 12, выполняется в то время, когда условие запроса на остановку двигателя удовлетворяется, и операция остановки двигателя начинается. Во-первых, на этапе S102, который является первой обработкой, температура наружного воздуха в момент времени, когда операция остановки двигателя начинается, измеряется посредством температурного датчика. Затем определяется то, равна или меньше либо нет измеренная температура наружного воздуха предварительно определенной температуры. Когда температура наружного воздуха выше предварительно определенной температуры, операция предотвращения замерзания не выполняется. Необязательная операция предотвращения замерзания не выполняется, за счет чего энергопотребление может подавляться в максимально возможной степени.
[0066] В случае, если температура наружного воздуха равна или меньше предварительно определенной температуры, выполняется обработка этапа S104. На этапе S104, операция предотвращения замерзания выполняется в течение периода до тех пор, пока не будет завершена остановка двигателя. Здесь, управление позицией остановки двигателя используется для операции предотвращения замерзания. В частности, угол поворота коленчатого вала двигателя при остановке управляется таким образом, что клапан является полностью закрытым или находится в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше. Отсутствует ограничение на способ управления позицией остановки двигателя. Например, угол поворота коленчатого вала при остановке может управляться посредством временного интервала отсечки топлива, или угол поворота коленчатого вала при остановке может управляться посредством управления нагрузкой на вспомогательное оборудование и т.п.
[0067] В случае, если операция предотвращения замерзания выполняется после того, как двигатель остановлен, требуется приводить в действие клапан посредством вращения коленчатого вала с помощью электромотора и т.п. Таким образом, требуется вводить энергию для операции предотвращения замерзания. Тем не менее, согласно управлению предотвращением замерзания согласно первому примеру модификации, операция предотвращения замерзания выполняется посредством управления позицией остановки до того, как двигатель полностью останавливается, за счет чего кинетическая энергия двигателя может использоваться для операции предотвращения замерзания. Дополнительно, соответствующая нагрузка применяется к устройству управления, чтобы точно выполнять управление позицией остановки. Тем не менее, операция предотвращения замерзания посредством управления позицией остановки ограничена случаем, в котором температура наружного воздуха, когда двигатель остановлен, равна или меньше предварительно определенной температуры, и в силу этого, нагрузка устройства управления, ассоциированного с управлением предотвращением замерзания, дополнительно подавляется.
[0068] Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления при управлении предотвращением замерзания согласно второму примеру модификации. Управление предотвращением замерзания, показанное на фиг. 13, также выполняется в то время, когда условие запроса на остановку двигателя удовлетворяется, и операция остановки двигателя начинается. Во-первых, на этапе S202, который является первой обработкой, температура наружного воздуха в момент времени, когда операция остановки двигателя начинается, измеряется посредством температурного датчика. Затем определяется то, равна или меньше либо нет измеренная температура наружного воздуха предварительно определенной температуры. Когда температура наружного воздуха выше предварительно определенной температуры, операция предотвращения замерзания не выполняется.
[0069] В случае, если температура наружного воздуха равна или меньше предварительно определенной температуры, выполняется определение на этапе S204. На этапе S204, определяется то, превышает или нет истекшее время после остановки двигателя предварительно определенное время. Затем до тех пор, пока истекшее время не будет превышать предварительно определенное время, операция предотвращения замерзания не выполняется и переходит в состояние готовности. После того, как двигатель остановлен, конденсированная вода, которая образуется вследствие снижения температуры внутри порта, или конденсированная вода, протекающая в порт вследствие свободного падения, также присутствует в значительной степени. Предварительно определенное время, которое является критерием для определения, представляет собой время (например, один час), требуемое для протекания определенного количества конденсированной воды в периферию клапана.
[0070] В случае, если истекшее время после остановки двигателя превышает предварительно определенное время, выполняется операция предотвращения замерзания посредством приведения в действие клапана посредством вращения коленчатого вала с помощью электромотора и т.п. Здесь, клапан, который открыт, когда двигатель остановлен, является полностью закрытым, и клапан, который полностью закрыт, когда двигатель остановлен, является открытым с высотой подъема в 1 мм или больше. С помощью операции, описанной выше, конденсированная вода, накопленная на головке клапана внутри порта, отводится в виде капель в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, который образуется, когда клапан открыт. Клапан, который является полностью закрытым, когда двигатель остановлен, может открываться, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрываться. Клапан, который находится в полностью закрытом состоянии, временно открывается, за счет чего конденсированная вода, накопленная на головке клапана внутри порта, отводится в виде капель в цилиндр из зазора между рабочей поверхностью клапана и седлом клапана, который образуется, когда клапан открыт. Посредством полного закрытия открытого клапана снова, капли воды, прилипающие к седлу клапана или рабочей поверхности клапана, сдавливаются и удаляются.
[0071] Согласно управлению предотвращением замерзания согласно второму примеру модификации, хотя требуется приводить в действие клапан после того, как двигатель остановлен, можно дополнительно предотвращать накапливание около клапана конденсированной воды, образующейся внутри порта или капающей вниз в порт, после того, как двигатель остановлен. Время, когда операция предотвращения замерзания выполняется, может измеряться с помощью таймера, и в силу этого, по сравнению со случаем, в котором окружающая температура клапанов непрерывно оценивается после того, как двигатель остановлен, аналогично варианту осуществления, описанному выше, нагрузка устройства управления, ассоциированного с управлением предотвращением замерзания, дополнительно подавляется.
[0072] В этой связи, в случае, если транспортное средство представляет собой так называемое гибридное транспортное средство со штепсельным соединением для заряда от внешнего источника, имеется вероятность того, что конденсированная вода может замерзать в остановленном двигателе в случае, если движение за счет электромотора продолжается в течение длительного времени. Изобретение также может применяться к гибридному транспортному средству со штепсельным соединением для заряда от внешнего источника. Тем не менее, предпочтительно, операция предотвращения замерзания двигателя, когда транспортное средство остановлено, запрещается, и операция предотвращения замерзания выполняется во время движения за счет электромотора. Это обусловлено тем, что во время движения за счет электромотора, даже в случае, если анормальный шум формируется из остановленного двигателя вследствие операции предотвращения замерзания, это вряд ли должно заставлять пассажира или окружающих людей нервничать.
[0073] В вариантах осуществления, описанных выше, приводной механизм регулируемого клапана является механическим. Тем не менее, приводной механизм регулируемого клапана может быть электрическим. При условии, что он представляет собой электрический приводной механизм регулируемого клапана, который непосредственно приводит в действие клапан посредством катушки индуктивности или электромотора, можно выполнять операцию открытия и закрытия клапана в операции предотвращения замерзания без вращения двигателя.
1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя камеры сгорания, порты, соединенные с камерами сгорания, и клапаны, выполненные с возможностью открывать и закрывать области между камерами сгорания и портами, причем устройство управления содержит:
- электронный модуль управления, выполненный с возможностью выполнять операцию предотвращения замерзания осуществления управления таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны или заставлять клапаны находиться в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше, в случае, если температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, либо в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры, при этом:
- предварительно определенный диапазон температур представляет собой диапазон температур, в котором верхнее предельное значение ниже 10°C; и
- предварительно определенная температура ниже 5°C.
2. Устройство управления по п. 1, в котором:
- электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если клапаны являются открытыми до того, как температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур; и
- электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны с высотой подъема в 1 мм или больше в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если клапаны являются полностью закрытыми до того, как температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур.
3. Устройство управления по п. 2, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрывать клапаны в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если клапаны являются полностью закрытыми до того, как температуры около клапанов понижаются до предварительно определенного диапазона температур.
4. Устройство управления по п. 1, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять операцию предотвращения замерзания в то время, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры.
5. Устройство управления по п. 1, в котором:
- электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны в качестве операции предотвращения замерзания, после того как предварительно определенное время истекло от остановки двигателя внутреннего сгорания, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры и клапаны являются открытыми, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается; и
- электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны с высотой подъема в 1 мм или больше в качестве операции предотвращения замерзания, после того как предварительно определенное время истекло от остановки двигателя внутреннего сгорания, в случае, если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры и клапаны являются полностью закрытыми, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается.
6. Устройство управления по п. 5, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрывать клапаны в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если температура наружного воздуха, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, равна или меньше предварительно определенной температуры и клапаны являются полностью закрытыми, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается.
7. Устройство управления по любому из пп. 1-6, в котором:
- электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать количество конденсированной воды, которое присутствует в портах, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается или после того как двигатель внутреннего сгорания остановлен; и
- электронный модуль управления выполнен с возможностью изменять управление клапанов согласно количеству конденсированной воды в качестве операции предотвращения замерзания.
8. Устройство управления по п. 7, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять операцию предотвращения замерзания, в случае если количество конденсированной воды превышает предварительно определенное верхнее предельное количество.
9. Устройство управления по п. 8, в котором:
- электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны или заставлять клапаны находиться в состоянии открытия с высотой подъема в 1 мм или больше в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если количество конденсированной воды превышает верхнее предельное количество и равно или меньше первого опорного количества, которое превышает верхнее предельное количество; и
- электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы открывать клапаны, по меньшей мере, один раз и затем полностью закрывать клапаны в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если количество конденсированной воды превышает первое опорное количество.
10. Устройство управления по п. 9, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять управление таким образом, чтобы полностью закрывать клапаны в качестве операции предотвращения замерзания, в случае если количество конденсированной воды равно или меньше первого опорного количества и превышает второе опорное количество, меньшее первого опорного количества.
11. Устройство управления по любому из пп. 1-6, в котором:
- двигатель внутреннего сгорания имеет клапаны, имеющие различные углы установки относительно горизонтальной плоскости; и
- электронный модуль управления выполнен с возможностью задавать управление клапанами отличающимся согласно углам установки в качестве операции предотвращения замерзания.
12. Устройство управления по любому из пп. 1-6, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов на основе температуры наружного воздуха.
13. Устройство управления по любому из пп. 1-6, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов на основе температуры двигателя, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается, температуры наружного воздуха и истекшего времени после остановки двигателя внутреннего сгорания.
14. Устройство управления по любому из пп. 1-6, в котором электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов на основе выводов температурных датчиков, предоставленных в двигателе внутреннего сгорания.
15. Устройство управления по п. 12, в котором:
- электронный модуль управления выполнен с возможностью определять вероятность замерзания после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен, на основе информации, полученной посредством связи с внешней стороной; и
- электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать температуры около клапанов, после того как двигатель внутреннего сгорания остановлен, только в случае если электронный модуль управления определяет то, что имеется вероятность замерзания.
