專利名稱：發(fā)動機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機控制裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)動機中通常進行冷卻。另外，發(fā)動機有時在缸內(nèi)生成翻轉(zhuǎn)流。關(guān)于這一點，例如專利文獻I中公開了使缸內(nèi)生成的翻轉(zhuǎn)流可變的技術(shù)。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本專利文獻特開2005-180247號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題發(fā)動機的冷卻例如是為了抑制爆震的發(fā)生而進行的。但是，如果過度冷卻，冷卻損失就會增大。結(jié)果會導(dǎo)致熱效率下降，即導(dǎo)致燃油效率惡化。因此當(dāng)冷卻發(fā)動機時，最好根據(jù)需要進行冷卻，由此極力抑制冷卻損失的產(chǎn)生,并確保發(fā)動機的冷卻性能。關(guān)于這一點，產(chǎn)生的冷卻損失的大小根據(jù)從缸內(nèi)放熱的形態(tài)而不同。此外，翻轉(zhuǎn)流對從缸內(nèi)放熱的形態(tài)也有影響。因此，為了抑制冷卻損失的產(chǎn)生，最好不僅考慮發(fā)動機的冷卻形態(tài)，也結(jié)合考慮由于翻轉(zhuǎn)流而從缸內(nèi)放熱的形態(tài)。本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種發(fā)動機控制裝置，該控制裝置通過結(jié)合考慮由于翻轉(zhuǎn)流而從缸內(nèi)放熱的形態(tài)可適當(dāng)?shù)匾种评鋮s損失的產(chǎn)生并確保發(fā)動機的冷卻性能。用于解決問題的手段本發(fā)明是一種發(fā)動機控制裝置，其包括控制部，所述控制部基于能夠指示流過所述缸內(nèi)的氣流的流速的參數(shù)來對所述翻轉(zhuǎn)流可變部進行反饋控制，從而當(dāng)在所述缸內(nèi)沿所述缸蓋以及所述活塞中的一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快于沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速時，使得沿所述缸蓋側(cè)的表面流動的氣流的流速比沿所述活塞側(cè)的表面流動的氣流的流速快。本發(fā)明可如下構(gòu)成:火花塞以面向所述缸內(nèi)的方式被設(shè)置于所述缸蓋，并且所述控制部基于所述火花塞的放電被在所述缸內(nèi)生成的翻轉(zhuǎn)流初次吹滅時的放電電壓，來對所述翻轉(zhuǎn)流可變部進行反饋控制。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過結(jié)合考慮由于翻轉(zhuǎn)流而從缸內(nèi)放熱的形態(tài)，能夠適當(dāng)?shù)匾种评鋮s損失的產(chǎn)生并確保發(fā)動機的冷卻性能。


圖1是發(fā)動機的冷卻裝置的概要構(gòu)成圖2是發(fā)動機的概要構(gòu)成圖；圖3是示出火花塞的放電電壓的變化的一個例子的圖；圖4是E⑶的概要構(gòu)成圖；圖5是模式化地示出發(fā)動機運行狀態(tài)的分類的圖；圖6是示出翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)的圖；圖7是以流程圖示出冷卻水的流動控制的圖；圖8是以流程圖示出TCV的控制的圖；圖9是示出燃燒室的傳熱系數(shù)及表面積比例的圖；圖10是示出翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速的分散情形的圖。
具體實施例方式使用附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。圖1所示的發(fā)動機的冷卻裝置(以下稱作冷卻裝置)I被安裝在沒有圖示的車輛中，并包括水泵(以下稱作W/P) 11、散熱器12、溫度調(diào)節(jié)器(thermostat) 13、流量調(diào)節(jié)閥14、發(fā)動機50、以及第一至第四局部流量調(diào)節(jié)閥61至64。W/P11為冷卻介質(zhì)壓送部，并且是壓送作為冷卻介質(zhì)的冷卻水、并且使壓送的冷卻水的流量可變的可變W/P。由W/P11壓送的冷卻水被供應(yīng)給發(fā)動機50。發(fā)動機50包括缸體51及缸蓋52。在缸體51中形成有作為第一冷卻介質(zhì)通路的體側(cè)水套(以下稱作體側(cè)W/J)511。體側(cè)W/J511在缸體51中形成一個系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)。另一方面，在缸蓋52中形成有作為第二冷卻介質(zhì)通路的蓋側(cè)水套(以下稱作蓋側(cè)W/J)521。蓋側(cè)W/J521在缸蓋52中形成多個(在此為四個)不同的冷卻系統(tǒng)。由W/P11壓送的冷卻水具體地說是被供應(yīng)給體側(cè)W/J511及蓋側(cè)W/J521。在冷卻裝置I中形成有多個冷卻水循環(huán)路徑。作為冷卻水循環(huán)路徑，例如有體側(cè)循環(huán)路徑Cl，該體側(cè)循環(huán)路徑Cl是編入有體側(cè)W/J511的循環(huán)路徑。在該體側(cè)循環(huán)路徑Cl中流動的冷卻水從W/P11排出后流過體側(cè)W/J511，再經(jīng)由溫度調(diào)節(jié)器13或者經(jīng)由散熱器12和溫度調(diào)節(jié)器13返回到W/P11。另外，作為冷卻水循環(huán)路徑，例如有蓋側(cè)循環(huán)路徑C2，該蓋側(cè)循環(huán)路徑C2是編入有蓋側(cè)W/J521的循環(huán)路徑。在該蓋側(cè)循環(huán)路徑C2中流動的冷卻水在從W/P11排出后流過流量調(diào)節(jié)閥14、第一至第四局部流量調(diào)節(jié)閥61至64中的至少一者、以及蓋側(cè)W/J521所形成的四個系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)中的至少一者，再經(jīng)由溫度調(diào)節(jié)器13或者經(jīng)由散熱器12和溫度調(diào)節(jié)器13返回到W/P11。散熱器12為熱交換器，通過在流通的冷卻水與空氣之間進行熱交換來對冷卻水進行冷卻。溫度調(diào)節(jié)器13對從入口側(cè)與W/P11連通的流通路徑進行切換。具體地說，當(dāng)冷卻水的水溫小于預(yù)定值時，溫度調(diào)節(jié)器13使繞過散熱器12的流通路徑處于連通狀態(tài)，當(dāng)冷卻水的水溫大于或等于預(yù)定值時，溫度調(diào)節(jié)器13使流經(jīng)散熱器12的流通路徑處于連通狀態(tài)。流量調(diào)節(jié)閥14被設(shè)置在蓋側(cè)循環(huán)路徑C2中的循環(huán)路徑C1、C2分岔后的部分中比缸蓋52更靠上游側(cè)的部分，更具體地說，流量調(diào)節(jié)閥14被設(shè)置在比第一至第四局部流量調(diào)節(jié)閥61至64更靠上游側(cè)的部分。
流量調(diào)節(jié)閥14是可調(diào)節(jié)缸蓋52的冷卻能力的冷卻能力調(diào)節(jié)部。關(guān)于這一點，流量調(diào)節(jié)閥14具體地說是通過總體上調(diào)節(jié)流經(jīng)蓋側(cè)W/J521的冷卻水的流量可總體上調(diào)節(jié)缸蓋52的冷卻能力的冷卻能力調(diào)節(jié)部。另外，如此設(shè)置的流量調(diào)節(jié)閥14是能夠在確保缸體51的冷卻的同時抑制缸蓋52的冷卻能力的冷卻能力調(diào)節(jié)部。具體地說，流量調(diào)節(jié)閥14是可在不抑制缸體51的冷卻能力的情況下抑制缸蓋52的冷卻能力的冷卻能力調(diào)節(jié)部。關(guān)于這一點，流量調(diào)節(jié)閥14是如下的冷卻能力調(diào)節(jié)部:例如在存在使冷卻水同時流過缸體51及缸蓋52的高旋轉(zhuǎn)高負荷時的缸體51的冷卻能力及缸蓋52的冷卻能力時，對于這些冷卻能力，所述流量調(diào)節(jié)閥14能夠在不抑制缸體51的冷卻能力的情況下，對缸蓋52的冷卻能力進行抑制。此外，如此設(shè)置的流量調(diào)節(jié)閥14是如下的冷卻能力調(diào)節(jié)部:當(dāng)對流過蓋側(cè)W/J521的冷卻水的流量進行調(diào)節(jié)以抑制缸蓋52的冷卻能力時，能夠?qū)α鬟^體側(cè)W/J511的冷卻水的流量進行調(diào)節(jié)以提高缸體51的冷卻能力。第一至第四局部流量調(diào)節(jié)閥61至64與蓋側(cè)W/J521所形成的四個系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)相對應(yīng)地被設(shè)置在蓋側(cè)循環(huán)路徑C2中的位于流量調(diào)節(jié)閥14和缸蓋52之間的部分。這些局部流量調(diào)節(jié)閥61至64是可調(diào)節(jié)缸蓋52的冷卻能力的冷卻能力調(diào)節(jié)部，更具體地說，這些局部流量調(diào)節(jié)閥61至64是通過對流過蓋側(cè)W/J521的冷卻水的流量進行局部調(diào)節(jié)可局部調(diào)節(jié)缸蓋52的冷卻能力的冷卻能力調(diào)節(jié)部。在冷卻裝置I中，在體側(cè)循環(huán)路徑Cl中流通的冷卻水在被W/P11壓送后，在一個循環(huán)內(nèi)不流過蓋側(cè)W/J521。另外，在冷卻裝置I中，在蓋側(cè)循環(huán)路徑C2中流通的冷卻水在被W/P11壓送后，在一個循環(huán)內(nèi)不流過體側(cè)W/J511。即在冷卻裝置I中，體側(cè)W/J511和蓋側(cè)W/J521被編入相互不同的冷卻介質(zhì)循環(huán)路徑。接下來對發(fā)動機50進行更加具體的說明。如圖2所示，在缸體51中形成有氣缸51a。在氣缸51a中設(shè)置有活塞53。缸蓋52經(jīng)由絕熱性高的墊圈54被固定在缸體51上。墊圈54利用高絕熱性抑制從缸體51到缸蓋52的熱傳遞。氣缸51a、缸蓋52以及活塞53形成燃燒室55。在缸蓋52中形成有進氣口 52a和排氣口 52b，進氣口 52a向燃燒室55引導(dǎo)進氣，所述排氣口 52b從燃燒室55排出燃氣。在缸蓋52上設(shè)置有火花塞56，所述火花塞56面向燃燒室55的上部的大致中央。體側(cè)W/J511具體地說包括作為第一部分冷卻介質(zhì)通路的局部W/J511。局部W/J511具體被設(shè)置在氣缸51a的周邊部。并且局部W/J511的上游部P與氣缸51a的壁面的被流入缸內(nèi)(燃燒室55)的進氣撞擊的部分相對應(yīng)地設(shè)置。關(guān)于這一點，發(fā)動機50是在缸內(nèi)生成翻轉(zhuǎn)流的發(fā)動機，被流入缸內(nèi)的進氣撞擊的部分更具體地說是氣缸51a的壁面上部中靠近排氣側(cè)的部分。蓋側(cè)W/J521具體地說包括作為第二部分冷卻介質(zhì)通路的多個局部W/J521a、局部W/J521b、局部W/J521C以及局部W/J521d。局部W/J521a設(shè)置在進氣口 52a的周邊部，局部W/J521b設(shè)置在排氣口 52b的周邊部，局部W/J521C設(shè)置在火花塞56的周邊部。另外，局部W/J521d被設(shè)置用于對進排氣閥52a、52b之間以及其他部分進行冷卻。局部W/J521a至局部W/J524d被分別編入蓋側(cè)W/J521所形成的四個系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)中。并且，第一局部流量調(diào)節(jié)閥61與局部W/J521a相對應(yīng)地設(shè)置，第二局部流量調(diào)節(jié)閥62與局部W/J521b相對應(yīng)地設(shè)置，第三局部流量調(diào)節(jié)閥63與局部W/J521c相對應(yīng)地設(shè)置，第四局部流量調(diào)節(jié)閥64與局部W/J521d相對應(yīng)地設(shè)置。發(fā)動機50還包括TCV (tumble control valve，翻滾控制閥)57。TCV57被設(shè)置在進氣口 52a中。TCV57可使流入缸內(nèi)的進氣的氣流改變。并由此使在缸內(nèi)生成的翻轉(zhuǎn)流可變。具體地說，TCV57通過向關(guān)閉進氣口 52a的方向動作來提高進氣的流速，并由此加強翻轉(zhuǎn)流。相反地，TCV57通過向打開進氣口 52a的方向動作來降低進氣的流速，并由此減弱翻轉(zhuǎn)流。TCV57相當(dāng)于翻轉(zhuǎn)流可變部。發(fā)動機50還包括放電電壓檢測部58。放電電壓檢測部58例如是電子電路，對火花塞56的放電電壓進行檢測。圖3是不出火花塞56的放電電壓的變化的一個例子的圖。縱軸表不放電電壓，橫軸表不時間。當(dāng)向火花塞56的電極之間施加了引起絕緣擊穿的一定的高電壓時，發(fā)生放電。此時發(fā)生的放電為電容性放電，在電容性放電的放電過程中，由于電流在電極之間流過，放電電壓急劇減小。另外，當(dāng)電極之間變?yōu)榻^緣狀態(tài)時放電電壓再次上升。結(jié)果，進入感應(yīng)放電的放電過程。在缸內(nèi)生成翻轉(zhuǎn)流的發(fā)動機50中，在感應(yīng)放電的放電過程中放電有時會被翻轉(zhuǎn)流吹滅。并由此，電極之間變?yōu)榻^緣狀態(tài)、并且放電電壓再次上升的過程被反復(fù)進行。放電電壓檢測部58對如此變化的放電電壓進行檢測，并檢測出初次吹滅電壓Vi，該初次吹滅電壓Vi是在感應(yīng)放電的放電過程中如箭頭所示那樣進行的放電初次被翻轉(zhuǎn)流吹滅時的放電電壓。冷卻裝置I還包括圖4所示的E⑶70。E⑶70是相當(dāng)于發(fā)動機的控制裝置的電子控制裝置，包括由CPU71、R0M72、RAM73等構(gòu)成的微計算機、以及輸入/輸出電路75、76。這些構(gòu)成彼此經(jīng)由總線74連接。E⑶70與用于檢測發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速的曲軸角傳感器81、用于測量吸入空氣量的空氣流量計82、用于檢測加速器開度的加速器開度傳感器83、檢測冷卻水的溫度的水溫傳感器84、放電電壓檢測部58等各種傳感器、開關(guān)類電連接。關(guān)于這一點，ECU70基于空氣流量計82和加速器開度傳感器83的輸出來檢測出發(fā)動機50的負荷。另外，ECU70與W/P11、流量調(diào)節(jié)閥14、第一至第四局部流量調(diào)節(jié)閥61至64、TCV57等各種控制對象電連接。R0M72是用于對描述了由CPU71執(zhí)行的各種處理的程序和映射數(shù)據(jù)等進行保存的構(gòu)成。CPU71基于保存在R0M72中的程序，根據(jù)需要，利用RAM73的暫時存儲區(qū)域執(zhí)行處理，由此在E⑶70中實現(xiàn)各種功能部。關(guān)于這一點，在E⑶70中在功能上實現(xiàn)例如以下所示的第一至第三控制部。第一至第三控制部例如也可以在相互不同的電子控制裝置中分別實現(xiàn)。第一控制部進行用于抑制缸蓋52的冷卻能力的控制。具體地說，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)為高負荷時，第一控制部進行用于抑制缸蓋52的冷卻能力的控制。更具體地說，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)為低旋轉(zhuǎn)高負荷時，第一控制部通過控制流量調(diào)節(jié)閥14，來進行用于抑制基于蓋側(cè)W/J521發(fā)揮的冷卻能力的控制。第一控制部根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)進行用于使發(fā)動機50運行的控制。具體地說，根據(jù)發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速及負荷、發(fā)動機50是否處于冷運行狀態(tài)、或者是否處于發(fā)動機啟動狀態(tài)，發(fā)動機運行狀態(tài)被分類為圖5所示的六個區(qū)間Dl至D6。關(guān)于這一點，在冷卻裝置I中，考慮整體控制的一致性及簡單化等，第一控制部對于W/P11，基本上根據(jù)發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速來進行用于驅(qū)動W/P11的控制，以使得轉(zhuǎn)速越快，排出量就越多，而對于各局部流量調(diào)節(jié)閥61至64，則進行用于使其基本全開的控制。另一方面，對于流量調(diào)節(jié)閥14，更具體地進行以下所述的控制。即，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)處于與區(qū)間Dl對應(yīng)的怠速狀態(tài)時、與區(qū)間D2對應(yīng)的低負荷狀態(tài)時、與區(qū)間D5對應(yīng)的發(fā)動機冷運行時、以及與區(qū)間D6對應(yīng)的發(fā)動機冷運行時，第一控制部進行用于關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥14的控制。另外，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)為與區(qū)間D3對應(yīng)的低旋轉(zhuǎn)高負荷時，第一控制部進行用于關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥14的控制，或者用于以在抑制流過缸蓋52的冷卻水的同時可抑制缸蓋52中的冷卻水的沸騰的形態(tài)(以下稱為沸騰抑制形態(tài))打開流量調(diào)節(jié)閥14的控制。另外，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)為與區(qū)間D4對應(yīng)的高旋轉(zhuǎn)/高負荷時，第一控制部進行用于使流量調(diào)節(jié)閥14全開的控制。當(dāng)進行用于以沸騰抑制形態(tài)打開流量調(diào)節(jié)閥14的控制時，具體地，第一控制部例如能夠以可在一切條件下抑制冷卻水的沸騰的必要最小開度打開流量調(diào)節(jié)閥14，或者檢測或估計流過缸蓋52的冷卻水的溫度并基于該冷卻水的溫度來間歇地打開流量調(diào)節(jié)閥14，或者在轉(zhuǎn)速大于或等于預(yù)定轉(zhuǎn)速時打開流量調(diào)節(jié)閥14。由此在抑制缸蓋52的冷卻能力時，能夠在抑制冷卻水的沸騰的同時抑制流量調(diào)節(jié)閥14被打開必要以上。在冷卻裝置I中，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)為低旋轉(zhuǎn)高負荷時，流量調(diào)節(jié)閥14如上述降低流過缸蓋52的冷卻水的流量，由此局部降低流過發(fā)動機50的冷卻水的流量。從而，在冷卻裝置I中，在流量調(diào)節(jié)閥14未全開的情況下，通過抑制流過缸蓋52的冷卻水來抑制缸蓋52的冷卻能力。關(guān)于這一點，更具體地說，在冷卻裝置I中，當(dāng)流量調(diào)節(jié)閥14被關(guān)閉或者流量調(diào)節(jié)閥14以沸騰抑制形態(tài)被打開時，抑制缸蓋52的冷卻能力。第二控制部根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)來控制TCV57。具體地說，第二控制部根據(jù)發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速及負荷來控制TCV57。關(guān)于這一點，E⑶70將根據(jù)發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速及負荷事先設(shè)定了 TCV57的開度的開度映射數(shù)據(jù)保存在R0M72中。在開度映射數(shù)據(jù)中，針對根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)而設(shè)置的多個區(qū)間中的每個區(qū)間，設(shè)定了 TCV57的開度。在開度映射數(shù)據(jù)中，例如能夠針對區(qū)間Dl至D4中的每一個來設(shè)定TCV57的開度。例如還能夠針對區(qū)間D5、D6來設(shè)定TCV57的開度。在此情況下，第二控制部還能夠根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)是否處于與區(qū)間D5對應(yīng)的發(fā)動機冷運行時以及是否處于與區(qū)間D6對應(yīng)的發(fā)動機啟動時來控制TCV57。當(dāng)根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)進行控制時，發(fā)動機運行狀態(tài)的區(qū)間也可以在第一控制部與第二控制部之間相互不同。第三控制部基于可指示流過缸內(nèi)的氣流的流速的參數(shù)來對TCV57進行反饋控制，從而當(dāng)在缸內(nèi)沿缸蓋52以及活塞53中的一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快于沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速時，使得沿缸蓋52側(cè)的表面流動的氣流的流速比沿活塞53側(cè)的表面流動的氣流的流速快。圖6是翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)的說明圖。圖6示出了發(fā)動機50的壓縮沖程上止點附近的翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)。圖6(a)、(b)示出了第一流動形態(tài)。圖6(c)、(d)示出了第二流動形態(tài)。圖6(a)、(c)以俯視圖示出了流過缸蓋52側(cè)的翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)。圖6(b)、(d)以俯視圖示出了流過活塞53側(cè)的翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)。在壓縮沖程上止點附近的翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)中，例如存在如下情況:如圖6(a)所示，沿表面流動的氣流存在于缸蓋52側(cè)并形成干流，并且如圖6(b)所示，沿周緣流動的氣流存在于活塞53側(cè)并形成干流。另外，有如下情況:如圖6(c)所示，沿周緣流動的氣流存在于缸蓋52側(cè)并形成干流，并且如圖6(d)所示，沿表面流動的氣流存在于活塞53側(cè)并形成干流。關(guān)于這一點，沿缸蓋52及活塞53中的一者側(cè)的表面流動的氣流的流速比沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快的情況具體是在缸蓋52及活塞53中的一者側(cè)產(chǎn)生沿表面流動的干流并在沿另一者側(cè)產(chǎn)生沿周邊流動的干流的情況。關(guān)于這一點，沿缸蓋52及活塞53中的一者側(cè)的表面流動的干流比沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快。壓縮沖程上止點附近的翻轉(zhuǎn)流的流動形態(tài)根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)而有時會在這些情況之間極大地改變。這是因為:根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)，例如吸入空氣量發(fā)生改變，從而流入缸內(nèi)的進氣的狀態(tài)發(fā)生改變，結(jié)果導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。關(guān)于這一點，在沿表面流動的干流存在于活塞53側(cè)的情況下，流速相對快的氣流沿缸蓋52及活塞53中的活塞53的表面流動。因此，火花塞56的放電難以被吹滅。結(jié)果，初次吹滅電壓Vi相對變小。另一方面，在沿表面流動的干流存在于缸蓋52側(cè)的情況下，流速相對快的氣流沿缸蓋52及活塞53中的缸蓋52的表面流動。因此，火花塞56的放電容易被吹滅。結(jié)果，初次吹滅電壓Vi相對變大。從而,初次吹滅電壓Vi的大小與沿表面流動的流速相對快的氣流是否存在于缸蓋52和活塞53中的缸蓋52側(cè)之間存在相關(guān)關(guān)系。另一方面，關(guān)于沿表面流動的流速相對快的氣流是否存在于缸蓋52和活塞53中的缸蓋52側(cè)，受到翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速的影響。對此，可通過TCV57來改變翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速。因此，第三控制部基于可指示流過缸內(nèi)的氣流的流速的參數(shù)、具體基于初次吹滅電壓Vi，來對TCV57進行反饋控制。另外，當(dāng)對TCV57進行反饋控制時，第三控制部對TCV57進行反饋控制，以使初次吹滅電壓Vi大于第一預(yù)定值Vil、且小于第二預(yù)定值Vi2。關(guān)于這一點，當(dāng)初次吹滅電壓Vi小于或等于第一預(yù)定值Vil時，第三控制部以使TCV57的開度變大的方式(向關(guān)閉進氣口 52a的方向)控制TCV57。并由此以使流入缸內(nèi)的進氣的流速變快的方式控制TCV57。在此情況下，翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速變快，由此能夠使得流速快的氣流存在于缸蓋52側(cè)。另外，當(dāng)初次吹滅電壓Vi大于或等于第二預(yù)定值Vi2時，第三控制部以使TCV57的開度減小的方式(向打開進氣口 52a的方向)控制TCV57。并由此以使流入缸內(nèi)的進氣的流速變慢的方式控制TCV57。在此情況下，翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速變慢，由此能夠使得流速快的氣流存在于缸蓋52側(cè)，并減小翻轉(zhuǎn)流的分散。接下來，使用圖7、圖8所示的流程圖對ECU70的動作進行說明。圖7是用流程圖示出冷卻水的流動控制的圖，圖8是用流程圖示出TCV57的控制的圖。如圖7所示，ECU70判定是否處于發(fā)動機啟動時(步驟SI)。如果判定結(jié)果為肯定，則ECU70開始驅(qū)動W/P11 (步驟S3)，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥14(步驟S21)。另一方面，如果在步驟SI中判定結(jié)果為否定，則ECU70判定是否處于發(fā)動機冷運行時(步驟S5)。例如可根據(jù)冷卻水的溫度是否小于或等于預(yù)定值(例如75°C )來判定是否處于發(fā)動機冷運行時。如果在步驟S5中判定結(jié)果為肯定，則前進到步驟S21。另一方面，如果在步驟S5中判定結(jié)果為否定，則ECU70檢測發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速及負荷(步驟Sll)。
接下來，E⑶70判定與檢測出的轉(zhuǎn)速及負荷對應(yīng)的區(qū)間(步驟S12至S14)。具體地說，如果對應(yīng)的區(qū)間為區(qū)間D1，則從步驟S12的肯定判定前進到步驟S21，如果對應(yīng)的區(qū)間為區(qū)間D2，則從步驟S13的肯定判定前進到步驟S21。另一方面，如果對應(yīng)的區(qū)間為區(qū)間D3，則從步驟S14的肯定判定前進到步驟S22。此時，ECU70關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥14，或者以沸騰抑制形態(tài)打開流量調(diào)節(jié)閥14。另外，如果對應(yīng)的區(qū)間為區(qū)間D4，則從步驟S14的否定判定前進到步驟S23。此時，E⑶70完全打開流量調(diào)節(jié)閥14。如圖8所示，E⑶70檢測發(fā)動機運行狀態(tài)(步驟S31)。在步驟S31中，E⑶70具體檢測發(fā)動機50的轉(zhuǎn)速及負荷。接下來，ECU70基于檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)并參考開度映射數(shù)據(jù)，來判定包含檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)的區(qū)間是否發(fā)生了變化(步驟S32)。如果判定結(jié)果為肯定，則ECU70基于檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)，從開度映射數(shù)據(jù)中讀入對應(yīng)的開度(步驟S33)。另外，控制TCV57，以使其開度達到讀入的開度(步驟S34)。此外，通過基于檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)參考開度映射數(shù)據(jù)而在啟動ECU70后第一次明確了包含有檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)的區(qū)間的情況，也被包括在區(qū)間發(fā)生了變化的情況。接在步 驟S32的否定判定或步驟S34之后，E⑶70檢測初次吹滅電壓Vi (步驟S35)。并且，判定檢測出的初次吹滅電壓Vi是否大于第一預(yù)定值Vil (步驟S36)。如果判定結(jié)果為否定，則E⑶70控制TCV57，以使其開度增大(步驟S38)。在步驟S38中，E⑶7 可以控制TCV57，以使其開度增大預(yù)定程度。如果在步驟S36中判定結(jié)果為肯定，則ECU70判定初次吹滅電壓Vi是否小于第二預(yù)定值Vi2 (步驟S37)。如果判定結(jié)果為否定，則ECU70控制TCV57，以使其開度減小(步驟S39)。在步驟S39中，E⑶70可以控制TCV57，以使其開度減小預(yù)定程度。在步驟S37的肯定判定后，或者步驟S38或步驟S39之后，本流程暫時結(jié)束。在下一個例程及其以后，直到在步驟S32中做出肯定判定為止，對TCV57進行反饋控制，使得初次吹滅電壓Vi大于第一預(yù)定值Vil且小于第二預(yù)定值Vi2。另外，當(dāng)在步驟S32中做出了肯定判定時，在開度被控制到與此時的區(qū)間對應(yīng)的開度之后，TCV57被反饋控制。E⑶70也可以在包含檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)的區(qū)間為預(yù)定區(qū)間(例如高負荷)的情況下對TCV57進行反饋控制。在此情況下，也可以接在步驟S32的否定判定或步驟S34之后，判定包含檢測出的發(fā)動機運行狀態(tài)的區(qū)間是否為預(yù)定區(qū)間，并在做出肯定判定時前進到步驟S35，在做出否定判定時暫時結(jié)束本流程。接下來對ECU70的作用效果進行說明。在此，與發(fā)動機50的曲軸角對應(yīng)的燃燒室55的傳熱系數(shù)及表面積比例如圖9所示。如圖9所示，傳熱系數(shù)在壓縮沖程上止點附近變高。此外，關(guān)于表面積比例，可知缸蓋52和活塞53的表面積比例在壓縮沖程上止點附近變大。因此可知，對于冷卻損失，缸蓋52的溫度的影響較大。另一方面可知:爆震依賴于壓縮端溫度，并且氣缸51a的表面積比例在對壓縮端溫度產(chǎn)生影響的進氣壓縮沖程中較大。因此可知,對于爆震,氣缸51a的溫度的影響較大。對此，基于上述的知識，在冷卻裝置I中，當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)為低旋轉(zhuǎn)高負荷時，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥14或以沸騰抑制形態(tài)打開流量調(diào)節(jié)閥14。并由此來限制流過蓋側(cè)W/J521的冷卻水的流量，由此能夠抑制缸蓋52的冷卻能力，從而能能夠減少冷卻損失。
另一方面，在此情況下，可能會發(fā)生爆震。對此，在冷卻裝置I中，通過控制流量調(diào)節(jié)閥14來限制流過蓋側(cè)W/J521的冷卻水的流量，該流量調(diào)節(jié)閥14可在確保缸體51的冷卻的同時，甚至在不抑制缸體51的冷卻能力的情況下抑制缸蓋52的冷卻能力。因此，在冷卻裝置I中，由此能夠維持氣缸51a的冷卻，從而還可以抑制爆震的發(fā)生。S卩，在冷卻裝置I中，通過以基于上述知識的合理的方式局部地改變熱傳遞的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)缸蓋52的絕熱(冷卻損失的減少)，同時通過實現(xiàn)缸體51的冷卻，還能夠抑制爆震的發(fā)生。并且，通過如此同時兼顧冷卻損失的減少和爆震性能，能夠在抑制冷卻損失的產(chǎn)生的同時確保發(fā)動機50的冷卻性能。其結(jié)果，能夠提高熱效率。編入所述冷卻裝置I中的發(fā)動機50被構(gòu)成為能夠在確保缸體51的冷卻的同時抑制缸蓋52中的冷卻損失的產(chǎn)生。對此，E⑶70通過考慮由于有翻轉(zhuǎn)流而從缸內(nèi)放熱的形態(tài)，能夠進一步通過如下來適當(dāng)?shù)匾种评鋮s損失的產(chǎn)生。圖10是示出翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速的分散情形的圖。在圖10中，TCV57不被反饋控制的情況作為E⑶70X也被同時示出。在E⑶70X的情況下，由于TCV57不被反饋控制，因此翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)而發(fā)生很大改變。因此可知:在E⑶70X的情況下，翻轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速橫跨區(qū)域Rl至區(qū)域R2而變化，區(qū)域Rl是指在缸蓋52和 活塞53中的缸蓋52側(cè)存在沿表面流動的流速相對快的氣流的區(qū)域，區(qū)域R2是指在缸蓋52和活塞53中的活塞53側(cè)存在沿表面流動的流速相對快的氣流的區(qū)域。對此，E⑶70對TCV57進行反饋控制，從而當(dāng)沿缸蓋52以及活塞53中的一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快于沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速時，使得沿缸蓋52側(cè)的表面流動的氣流的流速比沿活塞53側(cè)的表面流動的氣流的流速快。其結(jié)果是，能夠?qū)⒎D(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)速的分散抑制在區(qū)域Rl的范圍內(nèi)。其結(jié)果是，通過使得流速相對快的氣流存在于缸蓋52和活塞53中可降低冷卻損失的缸蓋52側(cè)，能夠抑制從缸內(nèi)向活塞53的放熱。即，E⑶70通過使熱傳遞係數(shù)相對高的流速快的氣流存在于缸蓋52和活塞53中通過減少冷卻損失而使得來自缸內(nèi)的放熱難以發(fā)生的缸蓋52側(cè)，能夠抑制由于向活塞53放熱而導(dǎo)致的冷卻損失的產(chǎn)生。并由此，通過極力抑制冷卻損失的產(chǎn)生，能夠適當(dāng)?shù)匾种评鋮s損失的產(chǎn)生。E⑶70基于初次吹滅電壓Vi對TCV57進行反饋控制，由此能夠適當(dāng)?shù)貙CV57進行反饋控制，初次吹滅電壓Vi與沿表面流動的流速相對快的氣流是否存在于缸蓋52和活塞53中的缸蓋52側(cè)存在相關(guān)關(guān)系。即，具體地說，E⑶70由此適當(dāng)?shù)匾种评鋮s損失的產(chǎn)生。關(guān)于這一點，更具體地說，E⑶70對TCV57進行反饋控制，以使初次吹滅電壓Vi大于第一預(yù)定值Vil且小于第二預(yù)定值Vi2，由此能夠適當(dāng)?shù)貙CV57進行反饋控制。S卩，更具體地說，ECU70由此能夠適當(dāng)?shù)匾种评鋮s損失的產(chǎn)生。以上，對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但本發(fā)明并不限定于上述特定的實施例，可在權(quán)利要求書所記載的本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)進行各種變小和改變。例如在上述的實施例中，對被編入包括流量調(diào)節(jié)閥14和E⑶70 (相當(dāng)于第一控制部)的冷卻裝置I中的發(fā)動機50是被構(gòu)成為本發(fā)明中的能夠在確保缸體的冷卻的同時抑制缸蓋中冷卻損失的產(chǎn)生的發(fā)動機，其中，流量調(diào)節(jié)閥14能夠在確保缸體51的冷卻的同時抑制缸蓋52的冷卻能力，ECU70通過控制流量調(diào)節(jié)閥14來進行用于抑制缸蓋52的冷卻能力的控制。但是，本發(fā)明并非限定于此，被構(gòu)成為能夠在確保缸體的冷卻的同時抑制缸蓋中冷卻損失的產(chǎn)生的發(fā)動機也，也可以例如是可抑制來自缸內(nèi)的放熱的絕熱部件(例如陶瓷)被設(shè)置在缸體和缸蓋中的缸蓋、并且被設(shè)置在缸蓋中暴露到缸內(nèi)的部分的發(fā)動機。另夕卜，所述發(fā)動機優(yōu)選例如在缸體與缸蓋之間還具有絕熱性高的墊圈(例如在表面上覆蓋有橡膠的墊圈)。在上述的實施例中，對如下情況進行了說明:編入了發(fā)動機50的冷卻裝置I在缸體51中形成體側(cè)W/J511(相當(dāng)于第一冷卻介質(zhì)通路)，并且在缸蓋52中形成蓋側(cè)W/J521 (相當(dāng)于第二冷卻介質(zhì)通路)，該蓋側(cè)W/J521被編入與編入有體側(cè)W/J511的冷卻介質(zhì)循環(huán)路徑不同的冷卻介質(zhì)循環(huán)路徑，流量調(diào)節(jié)閥14(相當(dāng)于冷卻能力調(diào)節(jié)部)通過調(diào)節(jié)流過蓋側(cè)W/J521的冷卻介質(zhì)的流量來調(diào)節(jié)缸蓋52的冷卻能力，ECU70(相當(dāng)于第一控制部)在發(fā)動機50的運行狀態(tài)為低旋轉(zhuǎn)高負荷時通過控制流量調(diào)節(jié)閥14，來進行用于抑制缸蓋52的冷卻能力的控制。但是，本發(fā)明并非限定于此，冷卻裝置例如也可以具有以下所示的構(gòu)成。S卩，冷卻裝置可具有以下構(gòu)成:在缸體和缸蓋的排氣側(cè)的部分形成使冷卻介質(zhì)以缸體、缸蓋的順序流動的第一冷卻介質(zhì)通路，在缸體和缸蓋的進氣側(cè)的部分形成使冷卻介質(zhì)以缸體、缸蓋的順序流動的第二冷卻介質(zhì)通路，并且該第二冷卻介質(zhì)通路被編入與編入有第一冷卻介質(zhì)通路的冷卻介質(zhì)循環(huán)路徑不同的冷卻介質(zhì)循環(huán)路徑，冷卻能力調(diào)節(jié)部通過調(diào)節(jié)流過第二冷卻介質(zhì)通路的冷卻介質(zhì)的流量來調(diào)節(jié)缸蓋的冷卻能力，第一控制部在發(fā)動機運行狀態(tài)為低旋轉(zhuǎn)高負荷時通過控制冷卻能力調(diào)節(jié)部，來進行用于抑制缸蓋的冷卻能力的控制。

在此情況下，也能夠構(gòu)成發(fā)動機，使得能夠在確保缸體的冷卻的同時抑制缸蓋中冷卻損失的產(chǎn)生。另外，在此情況下，通過將第一冷卻介質(zhì)通路和第二冷卻介質(zhì)通路中的第一冷卻介質(zhì)通路形成在缸蓋中的火花塞周邊部，還能夠提高發(fā)動機的可靠性。附圖標記說明1:冷卻裝置；14:流量調(diào)節(jié)閥；50:發(fā)動機；51:缸體；52:缸蓋；56:火花塞；57:TCV ；70、70X:ECU。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機控制裝置，被安裝于發(fā)動機，所述發(fā)動機包括缸體、缸蓋、活塞、以及使在缸內(nèi)生成的翻轉(zhuǎn)流可變的翻轉(zhuǎn)流可變部，并且所述發(fā)動機被構(gòu)成為能夠在確保所述缸體的冷卻的同時抑制所述缸蓋中的冷卻損失的產(chǎn)生， 所述發(fā)動機控制裝置包括控制部，所述控制部基于能夠指示流過所述缸內(nèi)的氣流的流速的參數(shù)來對所述翻轉(zhuǎn)流可變部進行反饋控制，從而當(dāng)在所述缸內(nèi)沿所述缸蓋以及所述活塞中的一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快于沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速時，使得沿所述缸蓋側(cè)的表面流動的氣流的流速比沿所述活塞側(cè)的表面流動的氣流的流速快。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制裝置，其中， 火花塞以面向所述缸內(nèi)的方式設(shè)置至所述缸蓋，并且 所述控制部基于所述火花塞的放電被在所述缸內(nèi)生成的翻轉(zhuǎn)流初次吹滅時的放電電壓，來對所述翻轉(zhuǎn)流可變部進行反饋控制。
全文摘要
ECU(70)被安裝于發(fā)動機(50)，該發(fā)動機(50)包括使在缸內(nèi)生成的翻轉(zhuǎn)流可變的TCV(57)，并且該發(fā)動機50被構(gòu)成為能夠在確保缸體(51)的冷卻的同時抑制缸蓋(52)中的冷卻損失的產(chǎn)生。ECU(70)包括控制部，該控制部基于初次吹滅電壓(Vi)來對TCV(57)進行反饋控制，從而當(dāng)在缸內(nèi)沿缸蓋(52)以及活塞(53)中的一者側(cè)的表面流動的氣流的流速快于沿另一者側(cè)的表面流動的氣流的流速時，使得沿缸蓋(52)側(cè)的表面流動的氣流的流速比沿活塞(53)側(cè)的表面流動的氣流的流速快。
文檔編號F02D41/02GK103221664SQ20118000293
公開日2013年7月24日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者大村哲生 申請人:豐田自動車株式會社