專利名稱：用于內燃發(fā)動機的控制設備及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于內燃發(fā)動機的控制設備及控制方法，其用于控制能夠 使用在其中混合有例如數種燃料的混合燃料的內燃發(fā)動機。
背景技術：
通常，使用各種燃料的內燃發(fā)動機，包括能夠使用前述種類混合燃料 的內燃發(fā)動機，需要適當的設計以便確保驅動性能。例如，如果在起動完 成之后執(zhí)行怠速運轉且發(fā)動機轉速為低速例如怠速轉速時減少燃料噴射 量，則會出現發(fā)動機轉速降至低于怠速轉速，并會降低驅動性能(例如， 導致稀薄不點火、爆震、由于廢氣溫度升高引起的故障等)。為了應付這 些故障，提出了一種與主要使用例如柴油等常規(guī)燃料的內燃發(fā)動^目關的 技術，在該技術中，在起動時限制最大燃料噴射量，并在起動結束之后，
將噴射量增加至控制量或增加為高于控制量(見日本專利申請公開No. 2006-2706 (JP-A-2006-2706))。根據這種技術，抑制了在發(fā)動機起動時起 動結束之后發(fā)動機轉速的下降。因而，能夠抑制驅動性能的降低。
但是，在日本專利申請公開No. 2006-2706 (JP-A-2006-2706)中公開 的前述技術會遭遇如下問題。即，在日本專利申請公開No. 2006-2706 (JP-A-2006-2706)所公開的技術中，雖然考慮了起動發(fā)動機的時間，但 是卻未考慮發(fā)動機起動之后經過一定時間后出現全負荷的時間。因此，存 在如下不期望情況的可能性。即，在全負荷時，不能確保適當的噴射量， 或者噴射結束正時可能變得滯后，所產生的輸出因此可能變?yōu)榈陀诩俣ㄖ?或者可能變得不穩(wěn)定，因而導致驅動性能變劣或燃燒變劣。因此，為了真 正地確保驅動性能，不僅在起動發(fā)動機時，而且在其它時間都有必要適當 調節(jié)噴射量。此外，在使用除汽油之外的、其中混合有諸如酒精等數種燃 料的混合燃料的情況下，從可替代能源的觀點看目前這種趨勢日益增加， 要如上所述確保驅動性能正變得日益困難。

發(fā)明內容
鑒于前述問題完成本發(fā)明，本發(fā)明提供了 一種用于內燃發(fā)動機的控制 設備及控制方法，即使是在高負荷工作區(qū)域內使用上述混合燃料的情況 下，所述內燃發(fā)動機也能夠適當確保驅動性能。
相應地，提供了一種用于內燃發(fā)動機的控制設備，包括燃料噴射裝 置，其按照在燃燒室內進行燃燒以產生所述內燃發(fā)動機的輸出所需要的所 需噴射量來噴射燃料；燃料特性具體確定裝置，其具體確定所噴射燃料的 燃料特性；以及控制裝置，其執(zhí)行用于控制所述內燃發(fā)動機的至少一部分 的輸出校正過程，以便基于具體確定的燃料特性的差異來校正所產生的輸 出。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于內燃發(fā)動機的控制方法，包
括
按照在燃燒室內進行燃燒以產生所述內燃發(fā)動機的輸出所需要的所 需噴射量來噴射燃料；
具體確定所噴射燃料的燃料特性；以及
執(zhí)行用于控制所述內燃發(fā)動機的至少一部分的輸出校正過程，以使羞 于具體確定的燃料特性的差異來校正所產生的輸出。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法，即使在使用混合燃 料的情況下，因為以下操作，所以能夠適當確保驅動性能。
首先，按照在燃燒室內進行燃燒以產生所述內燃發(fā)動機的輸出所需要 的所需噴射量，將燃料由例如噴射器的燃料噴射裝置噴射至進氣管或者氣 缸內。在此，"所需噴射量"是被認為是必要的、根據內燃發(fā)動機的工作狀 態(tài)等判斷出的噴射量?？蒑，例如基于預先對應于所述工作狀態(tài)設置的 映射由電子控制單元(ECU)規(guī)則地或不規(guī)則地確定所述所需噴射量。
與此^作同時或大致同時地，并且優(yōu)選在緊隨燃料加注之后起動發(fā)動 機時，用例如空燃比傳感器、酒精濃度傳感器等燃料特性具體確定裝置來 具體確定所噴射燃料的燃料特性。在此，"燃料特性"表示能夠影響噴射量 的燃料的物理或化學特性，而且是一種綜合概念，包括例如辛烷值、當量 比等，并且如果混合有多種燃料則還包括燃料的混合比例。
然后，所述控制裝置執(zhí)行用于控制所述內燃發(fā)動機的至少一部分出校正過程，以侵—基于如上所述具體確定的燃料特性的差異來校正所產生 的輸出。在此，"燃料特性的差異"可意指參考特定值來看的燃料特性的絕 對差異，或者可意指在燃料特性因燃料加注等而變化的情況下的燃料特性 的相對差異。因此，通常，通過所述控制裝置將所述燃料特性具體確定裝 置具體確定的燃料特性與其基準值或標準值、或者與先前值進行比較。規(guī) 則或不規(guī)則地監(jiān)控這種"差異"。然后，執(zhí)行基于所述"差異"的輸出校正過 程。
"內燃發(fā)動機的一部分"代表構成內燃發(fā)動機的各種部件中的、特別是 涉及產生或增加/減小輸出的部件。例如，內燃發(fā)動機的一部分是改變進氣 量、燃料噴射量、點火正時等的部件中的至少一個。至于"校正"所產生的 輸出，意指按照在根本不執(zhí)行輸出校正過程的情況下所產生的輸出來校正 所產生的輸出，且包括例如抑制或保持輸出。通常，當燃料特性的差異為 零時，根本不執(zhí)行輸出校正過程。
如果未進行上述輸出校正過程，則在使用例如汽油和乙醇的混合燃料 作為燃料的情況下，存在燃燒或驅動性能變劣的可能性。這是因為，雖然 所需噴射量也會由于具體確定的燃料特性的差異(例如，辛烷值彼此不同 的汽油和乙醇的混合比例的差異或改變)而改變，但是，取決于所需噴射 量大小，所需噴射量超過了能夠適當噴射的噴射量，使得存在輸出將下降 成低于假定值或變得不穩(wěn)定的可能性。此傾向是顯著的，尤其是在可能需 要大燃料噴射量的相對較高負荷的高負荷區(qū)域內。
但是，根據前述用于內燃發(fā)動機的控制設備，即使在使用混合燃料作 為燃料的情況下，也執(zhí)行上述輸出校正過程，以^t基于具體確定的燃料特 性的差異來校正所產生的輸出。例如，在需要的噴射量超過燃料噴射裝置 能夠適當噴射的噴射量范圍的情況下，供應不超過此范圍的噴射量來產生 輸出。因而，即使在高負荷區(qū)域期間，也能適當噴射燃料，因此能夠適當 確保驅動性能。此時，雖然存在輸出或大或小減少至某種程度的可能性， 但是如果采取諸如設置如下所述的補充所述輸出的裝置等對策，則能夠消 除所述減少。
在所述用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法中，同樣優(yōu)選地，如果 所述所需噴射量處于高于所述燃料噴射裝置的極限噴射量的高噴射量區(qū) 域，則預測存在所產生的輸出將下降或變?yōu)椴环€(wěn)定的可能性。
8根據所述用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法，可以通過如下方式 預測需，行輸出校正過程的情況。具體地，判定所需噴射量是否處于高 于所述燃料噴射裝置的極限噴射量的高噴射量區(qū)域。"極限噴射量，，在此是 處于確保所述噴射量的線性的范圍內、且除非超過所述極限噴射量否則能 夠得以適當噴射的值。因此，在所需噴射量處于高噴射量區(qū)域的情況下， 不能確保噴射量的線性，并且由諸如電子控制單元等預測裝置預測存在所 產生的輸出將下降或變得不穩(wěn)定的可能性。由于可以以上述方式適當預測 需#行輸出校正過程的情況，所以能夠有較大余地采M策。
此外，在配裝有所述預測裝置的用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方 法中，優(yōu)選地，如果預測在所述高噴射量區(qū)域期間對應于所述所需噴射量 的輸出將下降，則執(zhí)行所述輸出校正過程，使得對應于所述極限噴射量的 輸出變?yōu)樗a生的輸出的上限。
在所述用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法中，可以通過如下方式 確保噴射量的線性。具體地，在預測出在所述高噴射量區(qū)域內對應于所需 噴射量的輸出將下降的情況下，由所述控制裝置執(zhí)行所述輸出校正過程， 4吏得對應于所述極限噴射量的輸出變?yōu)樗a生的輸出的上限。因此，由于 燃料噴射量未超過所述極限噴射量，所以適當確保了噴射量的線性，并使 輸出穩(wěn)定。
同樣優(yōu)選地，配裝有所述預測裝置的用于內燃發(fā)動機的控制設備進一 步包括輔助裝置，當預測所述輸出下降時，所述輔助裝置至少部分地補償 所述輸出的減小。
根據此用于內燃發(fā)動機的控制設備，可以通過如下方式既確保所需輸 出又穩(wěn)定所述輸出。具體地，當預測所述輸出下降時，由諸如燃料增壓泵 或輸出輔助馬達等輔助裝置至少部分地補償輸出的減小。"補償"輸出的減 小是指或大或小地在一定程度上增加預測要下降的輸出。以此方式，穩(wěn)定 了輸出，且降低了輸出的減小從而能夠確保所需輸出。因此，在實踐中獲 得了極大優(yōu)勢。
在配裝有上述輔助裝置的用于內燃發(fā)動機的控制設備中，同樣優(yōu)選地， 所述輔助裝置通過升高所噴射燃料的燃料壓力來至少部分地補償所述輸 出的減小。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備，可以既確保所需輸出又穩(wěn)定所述輸出。更具體地，通過所述輔助裝置來升高所噴射燃料的燃料壓力而至 少部分地補償輸出的減小。例如，在缸內噴射式內燃發(fā)動機中，如果通過 使用泵等在噴射前壓縮燃料來升高燃料壓力，則能相對地增大輸出。以此 方式，可以既確保所需輸出又穩(wěn)定所述輸出。
此外，在用于內燃發(fā)動機的控制設備中，同樣優(yōu)選地，所述控制設備 進一步包括調節(jié)進氣量的調節(jié)裝置，所述進氣量是吸入所述燃燒室的空氣 量，且所述控制裝置通過控制所述調節(jié)裝置以^更增加或減少所述進氣量來 執(zhí)行所述輸出校正過程。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備，能夠以如下方式穩(wěn)定輸出。更 具體地，由所述調節(jié)裝置調節(jié)作為^所述燃燒室的空氣量的進氣量。在 此應當注意的是，進氣量和所產生的輸出具有被動相關性。因此，為了執(zhí) 行前述輸出校正過程，由所述控制裝置控制所述調節(jié)裝置以便增加或減少 進氣量。例如，對于在所述輸出校正過程中對應于極限噴射量的輸出變?yōu)?所產生的輸出的上限的情況，控制所述調節(jié)裝置使得進氣量相應于所述上 限而降低。以此方式，能夠穩(wěn)定所述輸出。
在配裝有上述調節(jié)裝置的用于內燃發(fā)動機的控制設備中，同樣優(yōu)選地， 所述調節(jié)裝置通過調節(jié)作為吸入空氣通道的進氣管的打開面積來調節(jié)所 述進氣量。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備，所述調節(jié)裝置通常是節(jié)氣門， 且通過調節(jié)作為吸入空氣通道的進氣管的打開面積來調節(jié)進氣量。利用所 述調節(jié)裝置，能夠如上所述穩(wěn)定所述輸出。
在配裝有上述調節(jié)裝置的用于內燃發(fā)動機的控制設備中，同樣優(yōu)選地， 所述控制設備進一步包括對所^V空氣進行增壓的增壓裝置，且所述調節(jié) 裝置通過調節(jié)旁通所述增壓裝置的所吸入空氣的空氣量來調節(jié)所述進氣 量。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備，能夠以如下方式穩(wěn)定輸出。具 體地，由諸如增壓器的增壓裝置對所吸入空氣進行增壓。在此應當注意的 是，在吸入的空氣中，流經所述增壓裝置的空氣受到增壓，而未流經所述 增壓裝置的空氣未受增壓。因此，在吸入的空氣中，旁通所述增壓裝置的 空氣量由諸如空氣旁通閥的調節(jié)裝置調節(jié)，籍此調節(jié)所述進氣量。以此方 式，調節(jié)了進氣量，因此能夠如上所述穩(wěn)定所述輸出。在配裝有上述調節(jié)裝置的用于內燃發(fā)動機的控制設備中，為了解決前 述任務，所述控制設備進一步包括增壓裝置，所述增壓裝置利用與燃燒相 關的廢氣對所吸入空氣進行增壓，且所述調節(jié)裝置通過調節(jié)旁通所述增壓 裝置的所述廢氣的廢氣量來調節(jié)所述進氣量。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備，能夠以如下方式穩(wěn)定輸出。具 體地，通過使用諸如渦輪增壓器的增壓裝置，利用與燃燒相關的廢氣對所 PA^空氣進行增壓。在此應當注意的是，所利用的廢氣量與增壓壓力具有 正相關性。因此，由諸如廢氣閘閥等的調節(jié)裝置調節(jié)廢氣中的旁通所述增 壓裝置的廢氣量，籍此調節(jié)增壓壓力和進氣量。以此方式，調節(jié)了進氣量， 因此能夠如上所述穩(wěn)定所述輸出。
此外，在用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法中，同樣優(yōu)選地，如
果就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所噴射燃料中的多種燃料中 具有高于預定辛烷值閾值的高辛烷值的燃料的混合比例超過預定混合比 例閾值，則在低于預定轉速閾值的低轉速區(qū)域期間執(zhí)行所述輸出校正過 程。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法，能夠以如下方式穩(wěn) 定輸出。具體地，首先，假i殳就所述燃料特性而言具體確定為在混合于 所噴射燃料中的多種燃料中具有高于預定辛烷值閾值的高辛烷值的燃料 的混合比例超過預定混合比例閾值。在此情況下，在低于預定轉速閾值的 低轉速區(qū)域期間由所述控制裝置執(zhí)行上述輸出校正過程。因此，進氣量 (即， 一部分能量)被限制的量特別是對應于因低轉速區(qū)域和高辛烷值燃 料所引起的燃燒效率的改善，因此能夠使由燃燒效率和能量確定的輸出恒 定或穩(wěn)定?？扇〉?，根據實驗、經驗、模擬等，預先將"預定辛烷值閾值" 確定為使燃燒室改善的辛烷值的下限值，燃燒室改善會引起實際不容忽視 的輸出改善。同樣可M,根據實驗、經驗、模擬等，預先將"預定混合比 例閾值，，確定為作為高辛烷值燃料有助于燃燒效率改善的工作區(qū)域的度量 的轉速上限值。
此外，在用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法中，同樣優(yōu)選地，如 果就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所噴射燃料中的多種燃料中 的作為發(fā)熱量低于預定發(fā)熱量的低發(fā)熱量燃料的燃料的混合比例超過預 定混合比例閾值，則在高于預定轉速閾值的高轉速區(qū)域期間執(zhí)行所述輸出 校正過程。根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法，能夠以如下方式穩(wěn)
定輸出。具體地，假設就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所噴射 燃料中的多種燃料中的作為發(fā)熱量低于預定發(fā)熱量的低發(fā)熱量燃料的燃 料的混合比例超過預定混合比例閾值?？扇〉?，根據實驗、經驗、模擬等， 預先將"預定發(fā)熱量，，確定為使燃燒效率改善的發(fā)熱量的上限值，燃燒效率 的改善會引起實際不容忽視的輸出改善。在此情況下，在高于預定轉速閾 值的高轉速區(qū)域期間由所述控制裝置執(zhí)行上述輸出校正過程。因此，進氣 量(即， 一部分能量)受限制的量對應于在高轉速區(qū)域期間可能由低發(fā)熱 量燃料帶來的燃燒效率的改善，因此能夠使由燃燒效率和能量確定的輸出 恒定或穩(wěn)定。
此外，在用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法中，同樣優(yōu)選地，執(zhí)
行所述輸出校正過程，以<更產生對于混合于所噴射燃料中的多種燃料中的 每一種燃料所假設的輸出中的相對較低的輸出。同樣優(yōu)選地，執(zhí)行所述輸
出校正過程，以便產生對于混合于所噴射燃料中的多種燃料中的每一種燃 料所假設的輸出中的最低輸出。
根據用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法，即使在燃料特性未具體 確定且因此燃料特性不確定的情況下，能夠以如下方式穩(wěn)定輸出。具體地， 由所述控制裝置執(zhí)行所述輸出校正過程，以便產生對于混合于所噴射燃料 中的多種燃料中的每一種燃料所假設的輸出中的相對較低的輸出。此外， 執(zhí)行所述輸出校正過程，以便產生對于混合于所噴射燃料中的多種燃料中 的每一種燃料所假設的輸出中的最低輸出?？扇〉?，根據實驗、經驗、模 擬等預先將"所假設的輸出"確定為在預定工作區(qū)域期間對所述多種燃料中 的每一種燃料所假設的輸出。例如，假設所噴射燃料包括混合的燃料1和 燃料2。在一定的轉速區(qū)域期間，在燃料2的假設輸出低于燃料1的假設 輸出的情況下，執(zhí)行所述輸出校正過程以便產生燃料2的假設輸出，即使 燃料2的混合比例低于燃料1的混合比例。相反，在高轉速區(qū)域期間，在 燃料1的假設輸出低于燃料2的假設輸出的情況下，執(zhí)行所述輸出校正過 程以便產生燃料l的假設輸出。因而，由于產生了與所述假設輸出中的相 對較低的輸出或最低的輸出一致的輸出，所以即使在燃料特性不確定的情 況下，例如在混合比例不清楚的情況下，也能夠優(yōu)先確保所述輸出的穩(wěn)定 性。
此外，在用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法中，同樣優(yōu)選地，基于與燃燒相關的廢氣的空燃比來具體確定所述燃料特性。
根據用于內燃發(fā)動機的控制設備和控制方法，適當地具體確定所述燃 料特性，因此能夠如下所述穩(wěn)定輸出。具體地，例如，由例如空燃比傳感 器的燃料特性具體確定裝置以及電子控制單元基于與燃燒相關的廢氣的 空燃比來具體確定所述燃料特性，其中來自所述空燃比傳感器的實測值輸 入所述電子控制單元。例如，根據基于與燃^目關的廢氣的空燃比計算出 的空燃比學習值的偏差，具體確定所噴射燃料中的酒精濃度。利用以這種 方式具體確定的燃料特性，能夠穩(wěn)定所述輸出。
此外，在用于內燃發(fā)動機的控制設備中，同樣優(yōu)選地，基于為儲存燃 料的燃料箱設置的燃料特性傳感器的輸出值來具體確定所述燃料特性。
根據上述用于內燃發(fā)動機的控制設備，適當地具體確定所述燃料特性， 并能夠穩(wěn)定所述輸出。具體地，由諸如為儲存燃料的燃料箱設置的燃料特 性傳感器等燃料特性具體確定裝置來直接或間接地具體確定燃料特性，例 如酒精濃度、混合比例等。利用以這種方式具體確定的燃料特性，能夠穩(wěn) 定所述輸出。


通過閱讀以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式所作的詳細說明，將
更好地理解本發(fā)明的特征、優(yōu)點、以及技術和工業(yè)意義，在所述附圖中
動機的示意性截面圖； 、' '、"
圖2是示出乙醇含量與化學計量空燃比之間關系的特性圖3是示出乙醇含量與基于汽油的噴射量增加比例之間關系的特性圖4是示出乙醇含量與每單位質量的發(fā)熱量之間關系的特性圖5是示出根據第一實施方式的用于內燃發(fā)動機的控制設備的基^^作過 程的流程圖6是示出根據所述實施方式的輸出校正過程的流程圖7是示出節(jié)氣門開度、發(fā)動機轉速以及進氣量之間關系的特性圖8是示出根據第二實施方式的輸出校正過程的流程圖；圖9是示出目標燃料壓力與極限噴射量之間關系的特性圖IO是示出根據第三實施方式的輸出校正過程的流程圖11是示出發(fā)動機轉速和扭矩之間關系的特性圖12是在通過限制節(jié)氣門開度使輸出恒定的情況下(在全性能期間)的節(jié) 氣門開度映射；
圖13是在通過限制增壓壓力使輸出恒定的情況下(在全性能期間)的節(jié)氣 門開度映射。
具體實施例方式
在以下的說明和附圖中，將參考示例性實施方式更加詳細地說明本發(fā)明。
(i )將參考圖i至7說明根據第一實施方式的用于內燃發(fā)動機的控制 設備的構造和操作過程。如以下將詳細說明的，根據此實施方式，即使在 使用混合燃料的情況下，也能夠適當確保驅動性能。特別是，由于按照燃 料特性(在此情況下為酒精濃度)來適當限制進氣量，所以避免了燃料噴 射量相對于進氣量變得不足的情況。因此，可以避免稀薄不點火、爆震、 或者廢氣溫度升高，還可以避免對發(fā)動機的損害等。
(l-l)構造
首先，將參考圖l說明根據本實施方式的用于內燃發(fā)動機的控制設備 的基本構造。圖1是配裝有根據本發(fā)明實施方式的用于內燃發(fā)動機的控制 i殳備的發(fā)動機的示意性截面圖。
在圖1中，作為根據本發(fā)明的內燃發(fā)動機示例的發(fā)動機200配裝有氣 缸201、燃料箱223、燃料噴射閥207、直噴式燃料噴射閥2072、凈化裝置 230、包括進氣管206等在內的進氣系統(tǒng)、包括排氣管210等在內的排氣系 統(tǒng)、渦輪增壓器5、控制裝置100等。具體地，每個這些部件等構造如下。
在氣缸201中，混合氣被火花塞202點燃使得混合氣燃燒。對應于燃 燒爆發(fā)力的活塞203的往復運動經由連桿204轉化成曲軸205的旋轉運動。 由于此旋轉運動，使設置有發(fā)動機200的車輛受到驅動。在氣缸201周圍， 設置有各種傳感器，包括檢測冷卻水溫度的7jc溫傳感器220、能夠通過 檢測曲柄角il^r測發(fā)動機200的轉速的曲柄位置傳感器218、檢測有無爆震或者爆震程度的爆震傳感器219等。各傳感器的輸出都作為相應的檢測 信號提供至控制裝置100。
燃料箱223儲存經由燃料加注口 311供給的燃料。在此，所供給的燃 料可以是通過混合例如汽油與諸如乙醇等酒精基燃料而獲得的混合燃料。 燃料傳感器224檢測儲存的燃料量。所儲存的燃料由泵225適當地抽吸， 并且由通過低壓供給通道2251連接的高壓泵2252增壓至目標噴射壓力，
16。即，高壓泵2252是根據本發(fā)明的"輔助裝置"的一種示例。燃料分配管 16設置有酒精傳感器161和燃料壓力傳感器162。酒精傳感器161基于介 電常數等的變化檢測汽油-酒精混合燃料中的酒精濃度。燃料壓力傳感器 162檢測燃料分配管16中的燃料壓力。
燃料噴射閥207是根據本發(fā)明的"燃料噴射裝置"的一種示例，其根據 控制裝置100的控制將從燃料箱223供應的燃料噴射至進氣管206內。直 噴式燃料噴射閥2072是根據本發(fā)明的"燃料噴射裝置"的一種示例，其直接 將燃料噴射至每個氣缸內。于是，執(zhí)行均勻燃燒(分層燃燒)，在該均勻 燃燒中，通過在火花塞202附近形成一層可燃混合比例來形成均勻混合氣。 通常，在此均勻燃燒中空燃比是稀化學計量空燃比，因此減少了燃料消耗。 更具體地，在所需噴射量小且因此需要將所需燃料量可靠地供應至氣釭 201內的發(fā)動機低負荷工作等期間，經由能夠準確將所需燃料量供應至氣 缸內的直噴式燃料噴射閥2072噴射燃料。在所需噴射量相對較大且因此未 燃燒燃料的排出量趨于增加的發(fā)動機中等負荷工作等期間，經由燃料噴射 閥207噴射燃料，這樣有利于形成良好均勻化的均勻混合氣。當發(fā)動機負 荷變得更高并達到發(fā)動機高負荷工作區(qū)域時，稀薄燃燒不能產生足夠的發(fā) 動機輸出，因此，執(zhí)行化學計量空燃比狀態(tài)下的均勻燃燒。附帶地，雖然 如果設置有燃料噴射閥207和直噴式燃料噴射閥2072中的至少一個就能夠 執(zhí)行燃料噴射，但是從實用的角度，如果需要升高燃料壓力，則優(yōu)選設置 直噴式燃料噴射閥2072。
凈化裝置230設置有過濾罐229、凈化通道228以及凈化控制閥227。 過濾罐229中具有由活性炭制成的吸附劑，并且吸附燃料箱223中產生的 燃料蒸氣(即，凈化氣體)。凈化通道22將燃料箱223、過濾罐229與進 氣管206連通。凈化控制閥227設置于凈化通道228上位于過濾罐229下 游，并在控制裝置100的控制下開啟和關閉。由于凈化控制閥227的和關閉，由過濾罐229中的吸附劑儲存的凈化氣體被適當引入至進氣管206 內。
進氣管206將氣缸201與外部空氣連通，且構造成使得能夠將外部空 氣(空氣)吸入氣缸201。進氣管206的通道設置有清潔進氣的空氣濾清 器211、檢測進氣質量流量(即，進氣量)的空氣流量計212、作為根據本 發(fā)明的"調節(jié)裝置，，的一種示例且調節(jié)吸入氣缸201內的進氣量的節(jié)氣門 214、檢測節(jié)氣門214開度的節(jié)氣門位置傳感器215、檢測加速器操作量即 由駕駛員引起的加速器踏板226的壓下量的加速器位置傳感器216、基于 所述壓下量來驅動節(jié)氣門214的節(jié)氣門馬達217、檢測進氣溫度的進氣溫 度傳感器213、儲存進氣并將空氣分配至多個氣缸中的每一個的穩(wěn)壓罐 2061、檢測穩(wěn)壓罐2061中的進氣管壓力的壓力傳感器2062、以及作為以 下說明的渦輪增壓器5的一部分的壓縮器51。
排氣管210將氣缸201與外部空氣連通，并構造成使得能夠將在氣釭 201內燃燒過的混合氣作為廢氣排出。排氣管210的通道設置有空燃比傳 感器221、催化劑222、以及作為渦輪增壓器5的一部分的渦輪52等?？?燃比傳感器221是根據本發(fā)明的"燃料特性具體確定裝置"的一種示例，由 例如氧化鋯固體電解質等構成，并檢測排氣管210中的廢氣的空燃比 (A/F)，且將檢測信號提供至控制裝置100。基于所述檢測信號，執(zhí)行空 燃比反饋校正以便間接地具體確定燃料中的酒精濃度。催化劑222是例如 三元催化劑，其具有諸如鉑、銠等貴金屬作為活性成分，且設置于例如排 氣管210的通道上。催化劑222具有將氮氧化物(NOx )、 一氧化碳(CO )、 碳氫化合物(HC)等從廢氣中去除的功能。
進氣門208構造成能夠控制氣缸201的內部與進氣管206之間的連通 狀態(tài)。排氣門209構造成能夠控制氣釭201的內部與排氣管210之間的連 通狀態(tài)。這些氣門的開啟正時/關閉正時由可變氣門裝置10調節(jié)，所述可 變氣門裝置10由例如眾所周知的可變氣門正時^N勾(智能可變氣門正時系 統(tǒng)(VVT-i))構成。所述可變氣門裝置10構造成能夠改變氣釭的進氣門 208和排氣門209的氣門特性。足見所述可變氣門裝置能夠控制進氣門和 排氣門的開啟正時/關閉正時。例如，可使用線控凸輪(cam-by-wire)裝 置、電磁驅動氣門等作為可變氣門裝置IO。
渦輪增壓器5是根據本發(fā)明的"增壓裝置"的一種示例，并且設置有 設置于排氣管210的通道上的渦輪52、設置于進氣管206的通道上的壓縮器51、以及;W^耦連渦輪52和壓縮器51的動力傳遞部53。渦輪52接收 廢氣從而旋轉。其旋轉經由動力傳遞部53傳遞至壓縮器51，因此壓縮器 51以預定增壓壓力對進氣進行增壓。此增壓實現了將大量進氣供應至氣缸 201內，并使得有可能將稀薄燃燒范圍擴展至高負荷側。但是，如果增壓 壓力超過設計極限，則各部分可能遭遇故障。因此，渦輪增壓器5進一步 設置有廢氣閘閥12和空氣旁通閥14，以便為設計極限提供增壓壓力余量。 廢氣閘閥12是根據本發(fā)明的"調節(jié)裝置"的一種示例，其調節(jié)用于旁通渦輪 52周圍的排氣管21的廢氣閘道11的開啟面積?？諝馀酝ㄩy14《j艮據本 發(fā)明的"調節(jié)裝置，，的一種示例，其調節(jié)用于旁通壓縮器51周圍的進氣管 206的空氣旁通通道13的開啟面積。這種調節(jié)限制了渦輪增壓器5的過度 旋轉，并適當限制了增壓壓力。
控制裝置100是"燃料特性具體確定裝置"、"控制裝置"以及"預測裝 置，，的一種示例?？刂蒲b置100是構成為邏輯運算電路的電子控制單元 (ECU)，其主要部件是中央處理單元(CPU)、預先存儲有控制程序的只 讀存儲器(ROM)、用于存儲各種數據的隨機讀/寫存儲器(隨樹糾儲 器(RAM))等。控制裝置100經由總線連接至從包括空燃比傳感器221、 曲柄位置傳感器218等在內的各種傳感器接收輸入信號的輸入端口 ，且還 連接至輸出端口，控制信號從該輸出端口發(fā)送至可變氣門裝置IO、燃料噴 射閥207、直噴式燃料噴射閥2072、廢氣閘閥12、空氣旁通閥14等的各 種致動器。
現在，將參考圖2至圖4詳細說明與燃料特性(即，乙醇濃度)的變 化相關的各種燃料特性的變化。圖2是示出乙醇含量與化學計量空燃比之 間關系的特性圖。圖3是示出乙醇含量與基于汽油的噴射量增加比例之間 關系的特性圖。圖4是示出乙醇含量與每單位質量的發(fā)熱量之間關系的特 性圖。
在圖2中，水平軸表示混合燃料中的乙醇含量(％ )，豎直軸表示對應 于乙醇含量的化學計量空燃比(即，空燃比的目標值)。例如，在乙醇含 量為0%的情況下化學計量空燃比為14.7，在乙醇含量為100%的情況下化 學計量空燃比為9。 it^示，如果乙醇含量從0%增加至100%，則化學計 量空燃比在最大值處變濃60 % 。
在圖3中，水平軸表示混合燃料中的乙醇含量(％ )，豎直軸表示對應 于乙醇含量的基于汽油的噴射量增加比例(倍數)。在此應當注意的是，"基于汽油的噴射量增加比例"表示相對于一定的空氣量，所述燃料噴射量是 定義為基準值的僅由汽油組成的燃料(即，其乙醇含量為0%)的噴射量 的多少倍。例如，在乙醇含量為0%的情況下基于汽油的噴射量增加比例 是l(倍)，在乙醇含量為100%的情況下基于汽油的噴射量增加比例是1.6 (倍)。即，圖3的特性圖表示，如果乙醇含量從0%增加至100%,則在 最大值處燃料噴射量需要增加60 % 。
如圖2和圖3所示，如果經過燃料加注口 311供給乙醇(即，酒精的 一種示例)和汽油的混合燃料，則混合燃料中的含氧量隨著乙醇含量的增 加而增加，^吏得化學計量空燃比變化至濃空燃比側。因此，相對于固定空 氣量的燃料噴射量必須大于僅4吏用汽油的情況。即，如圖3所示，基于汽 油的噴射量增加比例相對增大。
在圖4中，水平軸表示混合燃料中的乙醇含量(％ )，豎直軸表示對應 于乙醇含量的每單位質量的發(fā)熱量。
如圖4所示，當乙醇含量升高時，燃料的每單位質量的發(fā)熱量下降。 例如，在乙醇含量為0%的情況下每單位質量的發(fā)熱量是大約44 (兆焦/ 千克)，在乙醇含量為100 %的情況下每單位質量的發(fā)熱量是大約27 (兆焦 /千克)。即，這表示如果乙醇含量從0%增加至100%，則每單位質量的發(fā) 熱量在最大值處下降35 % 。
根據圖2至圖4中所示的條件，例如，如果在直噴式汽油發(fā)動機中使 用汽油與乙醇的混合燃料，則必需增加燃料的噴射量(噴射率)以4更保持 與單獨使用汽油的情況下可比的全負荷輸出。但是，應當避免任意地增加 噴射量(噴射率)以便在噴射量小時確保線性。因此，如果試圖在全負荷 工作期間獲得所需輸出，則相對于進氣量，噴射量有可能不足，由此可能
導致發(fā)生稀薄不點火、爆震、廢氣溫度升高、以;sjc動機損壞。
但是，根據本實施方式，如下所述，在圖l所示構造中，基于諸如燃
料中的酒精濃度等燃料特性對進氣量適當限制；因此，即使在使用混合燃
料的情況下，也避免了燃料噴射量相對于進氣量變得不足，因而能夠適當 確保驅動性能。
(1-2)操作
隨后，將參考圖5至圖7以及圖1至圖4說明根據如上所述構造的實 施方式的用于內燃發(fā)動機的控制設備的操作過程。圖5是示出根據第一實施方式的用于內燃發(fā)動機的控制設備的基本操作過程的流程圖。圖6是示 出根據第一實施方式的輸出校正過程的流程圖。圖7是示出節(jié)氣門開度、 發(fā)動機轉速以及進氣量之間關系的特性圖。
參考圖5，首先，由控制裝置100規(guī)則或不規(guī)則地判定發(fā)動機的起動 是否緊隨燃料加注之后(步驟S1)。能夠例如從燃料傳感器224檢測的燃 料量波動的時間過程歷史記錄來判定發(fā)動機的起動是否緊隨燃料加注之 后。
如果確定當前的發(fā)動機起動是緊隨燃料加注之后的起動(在步驟Sl 中為"是")，則將燃料加注之前發(fā)動機起動時通過空燃比學習過程獲得的 空燃比學習值EFGAF保留作為存儲于控制裝置100的存儲器中的變量 EFGAFOLD (步驟S2 )。
隨后，將凈化切斷請求標記exprginh切換至操作狀態(tài)(步驟S3 )。因 此，凈化控制閥227關閉使得凈化氣體不被引入至進氣管206內。由于凈
不同的燃料，所以凈化氣體可能變成空燃比學習中的外部干擾。
隨后，在用于補償實際空燃比與化學計量空燃比的暫時偏差的空燃比 反饋過程中，將空燃比反饋量FAF具體確定為FAF = F (實際A/F，所需 A/F)(步驟S4)。在此應當注意的是，F(實際A/F，所需A/F)表示F(實 際A/F，所需A/F)與實際A/F和所需A/F具有一定的函數關系。在此應 當注意的是，所述函數關系表示依據給定的實際A/F和給定的所需A/F或 者它們之間的對應性所確定的值。具體地，通過計算或利用映射來確定FAF 的值。實際A/F表示由空燃比傳感器221檢測的實際空燃比。所需A/F表 示為了使空燃比等于化學計量空燃比所需要的空燃比。
隨后，在用于補償實際空燃比相對于化學計量空燃比的穩(wěn)定偏差的空 燃比學習過程中，將當前燃料加注時的空燃比學習值KG具體確定為 KG=F (Ga)(步驟S5 )。在此表達式中，Ga表示由空氣流量計212檢測 的進氣量。空燃比學習值KG的具體確定是指學習為了使空燃比等于化學 計量空燃比所需要的燃料噴射量應當如何按照檢測的進氣量Ga來變化。 學習的具體程序可以與Z/^p的空燃比學習過程中的程序相同，在此不再贅 述。
隨后，基于空燃比反饋量FAF的收斂情況來判定空燃比學習過程是否完成(步驟S51)。此刻，如果由于空燃比反饋量FAF尚未收斂至預定范 圍內而確定空燃比學習過程尚未完成(在步驟S51中為"否，，)，則再次執(zhí) 行空燃比學習過程以便具體確定空燃比反饋量FAF (步驟S4 )。
另 一方面，如果確定空燃比學習過程已經完成(在步驟S51中為"是"), 則采用空燃比學習值作為當前燃料加注時的空燃比學習值。然后，通過控 制裝置100以具體確定的空燃比反饋量FAF為因子將才艮據前一次燃料加注 時與當前燃料加注時獲得的空燃比學習值之間的差所獲得的燃料噴射量
的偏差AQ具體確定為AQ = FAF+KG-EFGAFOLD (步驟S6 )。
隨后，將用于執(zhí)行下述酒精確定的基準噴射量偏差AQb確定為常數 (步驟S7)。更具體地，可取地，根據實驗、經驗、模擬等將基準噴射量 偏差AQb預先確定為噴射量偏差的下限值，其允許評估由于噴射量偏 差AQ已變得比燃料加注之前高，所以燃料中的酒精濃度已變得比燃料加 注之前高。
隨后，由控制裝置100判定噴射量偏差AQ是否大于基準噴射量偏差 △Qb，即，是否AQ〉AQb (步驟S8)。
如果確定AQ〉AQb (在步驟S8中為"是")，則能夠評估，由于噴 射量偏差AQ相對較大，所以存在某種異常的可能性相對較高。作為評估 的標志，高噴射偏差計數器ecalc向上計數(步驟S91 )。
隨后，將酒精確定閾值ECALCB確定為常數(步驟SIO)。更具體地， 可取地，為了消除暫時誤差，預先確定酒精確定閣值ECALCB。更具體地， 可取地，根據實驗、經驗、模擬等預先將酒精確定閾值ECALCB確定為 對應于時長下限值的高噴射偏差計數值，其允許評估由于噴射量偏差AQ 比基準噴射量偏差AQb大的狀態(tài)已持續(xù)片刻，所以存在大偏差并非是因 為存在一些誤差而是因為燃料中的酒精濃度已變得比燃料加注之前高。
隨后，基于由此確定的酒精確定閾值ECALCB，如下執(zhí)行酒精判定。 具體地，由控制裝置100判定高噴射偏差計數器ecalc是否大于酒精確定 閾值ECALCB，即，是否ecalc > ECALCB (步驟Sll )。
如果確定不等式ecalc>ECALCB不成立(在步驟Sll中為"否，，)， 則意味著噴射量偏差AQ比基準噴射量偏差厶Qb大的狀態(tài)尚未持續(xù)前述 時長。即，不能明確地說噴射量偏差AQ比基準噴射量偏差AQb大的原 因是燃料中相對較高的酒精濃度。作為其標志，酒精確定標記exalc切換至關斷狀態(tài)(步驟S12 )，并再次執(zhí)行該過程。此外，如果確定當前起動并 非緊隨燃料加注之后的起動(在步驟S1中為"否")，或者如果未確定AQ > AQb (在步驟S8中為"否")以致清除了高噴射偏差計數器ecalc (步 驟S92)，則再次執(zhí)行該過程。
另一方面，如果確定ecalc〉ECALCB (在步驟Sll中為"是")，則意 味著，如上所述因為燃料中的酒精濃度相對較高，所以噴射量偏差厶Q大 于基準噴射量偏差AQb的狀態(tài)正在持續(xù)。因此，作為其標志，酒精確定 標記exalc切換至操作狀態(tài)(步驟S121 )。在此應當注意的是，酒精確定標
所述預定濃度閾值是例如50%。通常，燃料中的酒精濃度超過預定濃度閾 值表示以下狀態(tài)噴射量偏離至通過空燃比反饋過程不能有效校正該偏差 的程度。因此，如果燃料中的酒精濃度相對較高，則存在噴射量相對于進 氣量變得不足的可能性。
因此，執(zhí)行輸出校正過程(步驟S13)，該輸出校正過程是根據本發(fā)明 的"輸出校正過程"的示例并將參考圖6和圖7詳細說明。根據所述輸出 校正過程，在確定酒精濃度相對較高的情況下，具體確定極限噴射量 Qlimit，并找到對應于所述極限噴射量Qlimit的進氣量GAlimit，其中所 述極限噴射量Qlimit是在確保噴射量的線性時能夠適當噴射的燃料噴射 量范圍內的最大量。由于節(jié)氣門開度受到限制以便不會超過進氣量 GAlimit，所以避免了噴射量相對于進氣量不足的情況，其中所述節(jié)氣門開 度是節(jié)氣門214打開的程度。
具體地，在圖6中，首先，將能夠在不損害所述線性的情況下適當噴 射的極限噴射量Qlimit確定為預定值(步驟S21 )。附帶地，可取地，根 據實驗、經驗、模擬等預先將所述預定值確定為燃料噴射閥207或直噴式 燃料噴射閥2072能夠在不損害所述線性的情況下適當噴射的噴射量的最 大值，或者確定為通過從所述最大值減去小余量所獲得的值。
隨后，將對應于前述極限噴射量Qlimit的噴射量系數具體確定為 ekrich=F(Qlimit, NE)(步驟S22 )。在此表達式中，噴射量系數ekrich是 從增大輸出或保護催化劑的觀點看的用于使空燃比的燃料變濃的系數，NE 是由曲柄位置傳感器218檢測的實際發(fā)動機轉速。
隨后，將前述對應于極限噴射量Qlimit的進氣量具體確定為
21GAlimit=F(Qlimit ， ekrich)(步驟S23 )。簡言之，此進氣量GAlimit是根 據極限噴射量Qlimit和目標空燃比來確定的。但是，為了使空燃比的燃料 變濃，將對應于極限噴射量Qlimit的噴射量系數ekrich作為因子，使得所 述進氣量相對減少。
隨后，將對應于前述極限噴射量Qlimit的節(jié)氣門開度具體確定為 TAlimit=F(GAlimit, NE)(步驟S24 )。此節(jié)氣門開度TAlimit是例如按照 圖7中示出的映射來具體確定的。更具體地，在圖7中，水平軸表示發(fā)動 機轉速NE，豎直軸表示節(jié)氣門開度TA，且繪制有數條固定進氣量曲線。 從所述數條固定進氣量曲線中選擇對應于GAlimit的曲線。在所述固定進 氣量曲線上的對應于當前發(fā)動機轉速NE的節(jié)氣門開度TA給出了期望的 節(jié)氣門開度TAlimit。
返回參考圖6，隨后，將所需節(jié)氣門開度具體確定為TAreq-F(加速器 操作量,NE)(步驟S25 )。在此，加速器操作量是由加速器位置傳感器216 檢測的實際加速器操作量。
然后，由控制裝置100判定上述具體確定的所需節(jié)氣門開度TAreq是 否大于對應于極限噴射量Qlimit的節(jié)氣門開度TAlimit，即，是否TAreq > TAlimit (步驟S26 )。
如果確定所述不等式TAreq > TAlimit不成立(在步驟S26中為"否")， 則推斷與對應所需節(jié)氣門開度TAreq的進氣量相對應的噴射量仍舊處于能 夠適當噴射的范圍內，且因此不特別限制節(jié)氣門開度。換言之，將節(jié)氣門 開度準確調節(jié)至所需節(jié)氣門開度TAreq。
另一方面，如果確定TAreq > TAlimit (在步驟S26中為"是，，)，則推 斷與對應所需節(jié)氣門開度TAreq的進氣量相對應的噴射量將超出能夠適當 噴射的范圍。因此，將所需節(jié)氣門開度P艮制為TAreq=TAlimit(步驟S261 )。 即，無論所需節(jié)氣門開度是多大，都不將節(jié)氣門開度調節(jié)成大于TAlimit。
如上所述，根據第一實施方式，即使在使用混合燃料的情況下，也能 夠適當確保驅動性能。特別地，由于根據燃料中的酒精濃度對進氣量設置 了適當P艮制，所以避免了燃料噴射量相對于進氣量變得不足的情況。因而， 能夠避免稀薄不點火、爆震、或者廢氣溫度升高，并且也避免了發(fā)動機損 壞等。
(2)第二實施方式以下將參考圖8和圖9以及圖1至圖7來說明杉L據第二實施方式的用 于內燃發(fā)動機的控制設備的操作過程。圖8是示出根據第二實施方式的輸 出校正過程的流程圖。圖9是示出目標燃料壓力與極限噴射量之間關系的 特性圖。附帶地，由于第二實施方式的基本構造與圖l所示大體上相同， 且除了輸出校正過程外的基本操作與圖5所示大體上相同，所以將相同的 參考符號賦予相同的構造和步驟，并適當省略其詳細說明。
根據第二實施方式，即使當結合第一實施方式所示限制進氣量時，也 能夠通過如下詳細描述的增大燃料壓力來適當避免輸出的下降。
參考示出了根據第二實施方式的輸出校正過程的圖8，首先，由控制 裝置100將目標燃料壓力映射切換為酒精用映射(步驟S30 )。即，在進氣 量要受到限制的預期下，從目標燃料壓力映射讀取將升高燃料壓力的目標 燃料壓力，并執(zhí)行目標燃料壓力切換使得PRreq=pmreq_alc—map 。
隨后，由控制裝置100將能夠適當噴射的極限噴射量具體確定為 Qlimit = F(PRreq)(步驟S31 )。在此應當注意的是，如圖9所示，如果目 標燃料壓力PRreq從基準值(例如，對應于100%汽油的值)升高，則能 夠適當噴射的極P艮噴射量Qlimit也會增加。
此后，如在圖6所示的前述^作中那樣，具體確定各種值，即，順序 地具體確定對應于極限噴射量Qlimit的噴射量系數ekrich (步驟S22 )、 進氣量GAlimit (步驟S23 )、節(jié)氣門開度TAlimit (步驟S24 )、以及所需 節(jié)氣門開度TAreq (步驟S25 )。然后，由控制裝置100判定是否TAreq > TAlimit (步驟S26)。如果確定所述不等式TAreq > TAlimit不成立(在步 驟S26中為"否")，則推斷與對應所需節(jié)氣門開度TAreq的進氣量相對應 的噴射量仍舊處于能夠適當噴射的范圍內，因此不特別限制節(jié)氣門開度。 另一方面，如果確定TAreq > TAlimit (在步驟S26中為"是")，則推斷與 對應所需節(jié)氣門開度TAreq的進氣量相對應的噴射量將超出能夠適當噴射 的范圍。因此，將所需節(jié)氣門開度限制為TAreq=TAlimit (步驟S261 )。
如上所述，根據第二實施方式，即使在使用混合燃料的情況下也能夠 適當確保驅動性能。特別地，由于允許適當燃料噴射的節(jié)氣門開度TAlimit 會隨著目標燃料壓力PRreq的增大而增大，所以相對減小了確定為TAreq > TAlimit (在步驟S26中為"是，，)的可能性。因此，避免了相對于100% 汽油時所產生輸出的輸出下降，因此在實踐中獲得了大的優(yōu)勢。(3)第三實施方式
接下來,將參考圖10以及圖1至圖7來說明根據第三實施方式的用于 內燃發(fā)動機的控制設備的操作過程。圖10是示出根據第三實施方式的輸出 校正過程的流程圖。附帶地，由于第三實施方式的基本構造與圖l所示大
體上相同，且除了輸出校正過程外的基;WMt與圖5所示大體上相同，所
以將相同的參考符號賦予相同的構造和步驟，并適當省略其詳細說明。 根據第三實施方式，即使在使用混合燃料的情況下也能夠適當確保驅
動性能。此外，因為經由廢氣閘閥12(或空氣旁通閥14)替代在第一實施 方式中使用的節(jié)氣門214來執(zhí)行進氣量限制，所以能夠適當減少節(jié)氣門214 處的泵送損失。
在圖IO所示的根據第三實施方式的輸出校正過程中，如在圖6中的過 程中那樣，將在不損害線性的情況下能夠適當噴射的極限噴射量Qlimit確 定為預定值(步驟S21)，并順序地具體確定對應于極限噴射量Qlimit的 噴射量系數ekrich (步驟S22 )以及進氣量GAlimit (步驟S23 )。
特別地，在第三實施方式中，由控制裝置100具體確定能夠適當噴射 的極限噴射量時的增壓壓力PMlimit=F(GAlimit ， NE ,進氣溫度)(步驟 S44 )。具體地，基于PMlimit與GAlimit呈正相關關系的映射、或者PMlimit 與發(fā)動機轉速NE呈負相關關系的映射、或者PMlimit與進氣溫度呈正相 關關系的映射等來確定增壓壓力。
隨后，由控制裝置100將所需的廢氣閘閥基本開度具體確定為 WGreqb=F(PMlimit)(步驟S45 )。具體地，基于WGreqb與PMlimit呈 負相關關系的映射等來具體確定所需的廢氣閘閥基本開度。
然后，以如下方式判定是否允許退出將當前的增壓壓力收斂至 PMlimit的反饋過程。即，首先由控制裝置100判定當前的增壓壓力是否 大于PMlimit+厶PM (步驟S46)?？扇〉?，根據實驗、經驗、模擬等結合 PMlimit預先確定APM作為實際允許的余量。如果確定當前的增壓壓力 >PMlimit+APM (在步驟S46中為"是")，則意味著當前的增壓壓力過 多地大于PMlimit。因此，為了通it^目對打開廢氣閘閥來降低增壓壓力， 將所需的廢氣閘岡基本開度確定為WGreq=WGreqb+WGfb (步驟S47), 并以反饋方式從步驟S22的過程開始再次執(zhí)行前述過程。
另一方面，如果確定不等式當前的增壓壓力〉PMlimit+APM不成立(在步驟S46中為"否")，則隨后判定當前的增壓壓力是否小于PMlimit-△ PM (步驟S48)。如果確定當前的增壓壓力<PMlimit-APM (在步驟 S48中為"是，，)，則意味著當前的增壓壓力過多地小于PMlimit。因此， 為了通it^目對關閉廢氣閘閥來增大增壓壓力，將所需的廢氣閘閥基本開度 確定為WGreq-WGreqb-WGfb (步驟S49 )，并以^J績方式從步驟S22的 過程開始再次執(zhí)行前述過程。
另一方面，如果確定不等式當前的增壓壓力〈PMlimit-APM不成立 (在步驟S48中為"否")，則意味著當前的增壓壓力已經收斂至PMlimit 的允許范圍內，因此結束目前的輸出校正過程。
附帶地，雖然在上述實施方式中使用廢氣閘閥12，但是也可使用空氣 旁通閥14來代替。
如上所述，根據第三實施方式，即使在使用混合燃料的情況下也能 夠適當確保驅動性能。特別地，由于經由廢氣閘閥12 (或空氣旁通閥14) 替代節(jié)氣門214來執(zhí)行進氣量限制，所以能夠適當減少節(jié)氣門214處的泵 送損失，因此在實踐中獲得了大的優(yōu)勢。
(4)第四實施方式
接下來，將參考圖11至圖13以及圖1至圖10來說明根據第四實施方 式的用于內燃發(fā)動機的控制設備的操作過程。圖11是示出發(fā)動機轉速和扭 矩之間關系的特性圖。圖12是在通過限制節(jié)氣門開度使輸出恒定的情況下 (在全性能時)的節(jié)氣門開度映射。圖13是在通過限制增壓壓力使輸出恒 定的情況下(在全性能時)的節(jié)氣門開度映射。附帶地，由于第四實施方 式的基本構造與圖1所示大體上相同，_§4^*作與圖6、圖8或圖11所 示大體上相同，所以將相同的參考符號賦予相同的構造和步驟，并適當省 略其詳細說明。
第四實施方式涉及在內燃發(fā)動機的節(jié)氣門全開(WOT)時的一種輸 出校正過程(見圖5中的步驟S13 )，所述發(fā)動機使用通過混合多種燃料獲 得的混合燃料。通常，如果混合多種燃料，則燃料的燃料特性(辛烷值、 當量比等)會變化，因此能夠產生的輸出依據燃料的混合比例而不同。這 是因為如果辛烷值變化，則可設定的點火正時也會變化。另外，如果當量 比變化，則會出現如下情況，即，即使燃料噴射閥的動態(tài)范圍設置得很寬 以便實現從具有大當量比的燃料變化到具有小當量比的燃料的燃料噴射量，也必須針對不能由高轉速區(qū)域等所覆蓋的范圍限制噴射量或輸出。如
果出現這種輸出差異，則會影響發(fā)動機200的設計強度、驅動性能的調節(jié) 等，因此可能出現下述伴隨問題。即，如果根據燃料的最大輸出采用強度 提高的設計，則會導致強度大于必要強度，使得摩擦損失增大，因而增大 了招致燃料經濟性降低的可能性。針對為每種燃g設的整體混合比例， 為了調節(jié)變速比、換檔正時、換檔時的扭矩，需要大量的時間和人力。因 此，如圖ll所示，在根據第四實施方式的輸出校正過程中，不論所使用的 燃料的混合比例如何，使節(jié)氣門全開(WOT)時的輸出恒定。
在圖11中，兩種虛線分別表示在單獨使用燃料1或燃料2的情況下 的映射，實線表示在所述實施方式中采用的映射。燃料l是例如辛烷值為 110、發(fā)熱量為7000千卡/千克的乙醇燃料。燃料2是例如辛烷值為91、發(fā) 熱量為11000千卡/千克的汽油燃料。如圖11中的實線所示，在第四實施 方式的前述輸出校正過程(見圖5中的S13)中，將輸出校正成與在如下 狀態(tài)期間所產生的輸出一致，其中在所述狀態(tài)下，在混合燃料中使用的假 設燃料的混合比例中，獲取產生最低性能的混合比例。換言之，對于圖ll 中的發(fā)動機轉速，根據該轉速采用用于產生較小扭矩的燃料1和燃料2中 的一個的映射。例如，在圖11中，在低轉速區(qū)域，采用燃料2的映射。另 一方面，在高轉速區(qū)域，采用燃料l的映射。然后執(zhí)行輸出校正過程以便 產生與所采用的映射一致的輸出。
更具體地，由于輸出性能是由能量(《進氣量+燃料噴射量)和燃燒 效率(《點火正時能夠如何靠近提供最大扭矩的點火正時MBT (用于最 大扭矩的最小提前))確定的。因此，如下所示，根據燃料特性和工作區(qū) 域來適當限制進氣量。由此執(zhí)行輸出校正過程。
首先，在高辛烷值燃料的混合比例大的情況下，在低轉速區(qū)域內限 制進氣量。通常，高辛烷值燃料的混合比例越大，則燃料效率提高越多。 與高轉速區(qū)域相比，此趨勢在趨于發(fā)生爆震(異常燃燒)的低轉速區(qū)域內 更加顯著。因此，在高辛烷值燃料的混合比例大以及低轉速區(qū)域的情況下 限制作為能量的一部分的進氣量，以^更將能量限制對應于燃燒效率改善的 量。這會使輸出恒定。
在低發(fā)熱量燃料的混合比例大的情況下，在高轉速區(qū)域內限制進氣 量。在此應當注意的是，通常，由于低發(fā)熱量燃料需要增大噴射量，所以 會出現以下現象。首先，熱容量升高，且廢氣溫度降低，過多的燃料增加被中斷，且燃燒效率提高。第二，冷卻新鮮空氣的噴射燃料的潛熱效應提 高，因此防止了爆震(即，燃燒效率提高)，同樣，因此減小了新鮮空氣 的體積(即，進氣量增加且能量增加)。第三，在缸內噴射的情況下，由 噴射燃料引起的缸內擾動增加，且因此提高了燃燒效率。特別地，在高轉
速區(qū)域內，第一種現象會自己顯著呈現，燃燒效率提高；因此，輸出傾向 于增大。因此，為了基于第一種現象將能量限制對應于燃燒效率改善的量， 在低發(fā)熱量燃料的混合比例大以及高轉速區(qū)域的情況下限制進氣量。這會 使輸出恒定。
如上所述，通過根據燃料的混合比例和工作區(qū)域來限制進氣量，執(zhí) 行了輸出校正過程，使得即使燃料的混合比例變化，也能夠穩(wěn)定節(jié)氣門全
開(WOT)時的輸出。
通過例如限制節(jié)氣門開度或增壓壓力，能夠實現上述輸出校正過程。
這種輸出校正過程將參考圖12和圖13加以說明。
在圖12中，燃料l的混合比例大的情況下的節(jié)氣門開度的映射和燃 料2的混合比例大的情況下的節(jié)氣門開度的映射分別由兩種曲線，即，點 劃線和虛線來表示。由于燃料1的辛烷值高于燃料2,所以相比在燃料2 的混合比例大的情況下在低轉速區(qū)域期間的節(jié)氣門開度，在燃料l的混合 比例大的情況下在低轉速區(qū)域期間的節(jié)氣門開度被限制較多，即，被限制 為較小的開度。具體地，當在圖6或圖8的步驟S24中對應極限噴射量 Qlimit的節(jié)氣門開度被具體確定為TAlimit二F(GAlimit，NE)時，根據圖12 所示的映射具體確定節(jié)氣門開度TAlimit。
或者，在圖13中，燃料l的混合比例大的情況下的增壓壓力的映射
點S線和虛i來表示。由于^料1的辛烷值高于燃料2，所以相比在燃料2
增壓壓力，在燃料l的混合比例大的情況下在低轉速區(qū)域期間通過控制節(jié) 氣門開度所確定的增壓壓力被限制較多，即，被限制為較小的節(jié)氣門開度。 具體地，當在圖10的步驟S44中對應能夠適當噴射的極限噴射量的增壓 壓力被^控制裝置100具體確定為PMlimit=F(GAlimit ， NE ,進氣溫度)時， 根據圖13所示的映射具體確定增壓壓力PMlimit。
如上所述，根據第四實施方式，由于根據燃料的混合比例和工作區(qū)域來限制進氣量以便能夠使節(jié)氣門全開(WOT)時的輸出恒定，所以，即 使在使用混合燃料的情況下，也能夠適當確保驅動性能。
本發(fā)明并不局限于前述實施方式、示例等。相反，在不違反由所附 權利要求和整個說明書所闡釋的本發(fā)明的要旨或精神的情況下，可對本發(fā) 明進行適當改變。包含這種變化的用于內燃發(fā)動機的控制設備同樣包括在 本發(fā)明的技術范圍之內。
權利要求
1.一種用于內燃發(fā)動機的控制設備，包括燃料噴射裝置，其按照在燃燒室內進行燃燒以產生所述內燃發(fā)動機的輸出所需要的所需噴射量來噴射燃料；燃料特性具體確定裝置，其具體確定所噴射燃料的燃料特性；以及控制裝置，其執(zhí)行用于控制所述內燃發(fā)動機的至少一部分的輸出校正過程，以便基于具體確定的燃料特性的差異來校正所產生的輸出。
2. 如權利要求1所述的控制設備，其特征在于，所述內燃發(fā)動機的所 述一部分是改變進氣量的部件、改變燃料噴射量的部件以及改變點火正時 的部件中的至少一個。
3. 如權利要求1或2所述的控制設備，其特征在于，進一步包括預測裝置，如果所述所需噴射量處于高于所述燃料噴射裝置的極限噴 射量的高噴射量區(qū)域，則所述預測裝置預測存在所產生的輸出將下降或變 為不穩(wěn)定的可能性。
4. 如權利要求3所述的控制設備，其特征在于，如果預測在所述高噴 射量區(qū)域期間對應于所述所需噴射量的輸出將下降，則所述控制裝置執(zhí)行 所述輸出校正過程，使得對應于所述極限噴射量的輸出變?yōu)樗a生的輸出 的上限。
5. 如權利要求3所述的控制設備，其特征在于，進一步包括輔助裝置， 當預測所述輸出下降時，所述輔助裝置至少部分地補償所述輸出的減小。
6. 如權利要求5所述的控制設備，其特征在于，所述輔助裝置通過升 高所噴射燃料的燃料壓力來至少部分地補償所述輸出的減小。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的控制設備，其特征在于，進一步 包括調節(jié)進氣量的調節(jié)裝置，所述進氣量是吸入所述燃燒室的空氣量，其中，所述控制裝置通過控制所述調節(jié)裝置以便增加或減少所述進氣 量來執(zhí)行所述輸出校正過程。
8. 如權利要求7所述的控制設備，其特征在于，所述調節(jié)裝置通過調 節(jié)作為吸入空氣通道的進氣管的打開面積來調節(jié)所述進氣量。
9. 如權利要求7所述的控制設備，其特征在于，進一步包括對所^ 空氣進行增壓的增壓裝置，其中，所述調節(jié)裝置通過調節(jié)旁通所述增壓裝置的所吸入空氣的空氣 量來調節(jié)所述進氣量。
10. 如權利要求7所述的控制設備，其特征在于，進一步包括增壓裝 置，所述增壓裝置利用與燃燒相關的廢氣對所吸入空氣進行增壓，其中，所述調節(jié)裝置通過調節(jié)旁通所述增壓裝置的所述廢氣的廢氣量 來調節(jié)所述進氣量。
11. 如權利要求1至10中任一項所述的控制設備，其特征在于，如果 就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所噴射燃料中的多種燃料中具 有高于預定辛烷值閾值的高辛烷值的燃料的混合比例超過預定混合比例 閾值，則所述控制裝置在低于預定轉速閾值的低轉速區(qū)域期間執(zhí)行所述輸 出校正過程。
12.如權利要求1至10中任一項所述的控制設備，其特征在于，如果 就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所噴射燃料中的多種燃料中的 作為發(fā)熱量低于預定發(fā)熱量的低發(fā)熱量燃料的燃料的混合比例超過預定 混合比例閾值，則所述控制裝置在高于預定轉速閾值的高轉速區(qū)域期間執(zhí) 行所述輸出校正過程。
13.如權利要求1至12中任一項所述的控制設備，其特征在于，所述 控制裝置執(zhí)行所述輸出校正過程，以便產生對于混合于所噴射燃料中的多 種燃料中的每一種燃料所假設的輸出中的相對較低的輸出。
14.如權利要求13所述的控制設備，其特征在于，所述控制裝置執(zhí)行 所述輸出校正過程，以便產生對于混合于所噴射燃料中的多種燃料中的每 一種燃料所^f^i殳的輸出中的最低輸出。
15.如權利要求1至14中任一項所述的控制設備，其特征在于，所述 燃料特性具體確定裝置基于與燃燒相關的廢氣的空燃比來具體確定所述 燃料特性。
16. 如權利要求1至15中任一項所述的控制設備，其特征在于，所述 燃料特性具體確定裝置基于為儲存燃料的燃料箱設置的燃料特性傳感器 的輸出值來具體確定所述燃料特性。
17. —種用于內燃發(fā)動機的控制方法，包括按照在燃燒室內進行燃燒以產生所述內燃發(fā)動機的輸出所需要的所 需噴射量來噴射燃料；具體確定所噴射燃料的燃料特性；以及執(zhí)行用于控制所述內燃發(fā)動機的至少一部分的輸出校正過程，以使羞 于具體確定的燃料特性的差異來校正所產生的輸出。
18. 如權利要求17所述的控制方法，其特征在于，進一步包括如果所述所需噴射量處于高于極限噴射量的高噴射量區(qū)域，則預測存 在所產生的輸出將下降或變?yōu)椴环€(wěn)定的可能性。
19.如權利要求18所述的控制方法，其特征在于，進一步包括如果預測在所述高噴射量區(qū)域期間對應于所述所需噴射量的輸出將 下降，則執(zhí)行所述輸出校正過程，使得對應于所述極限噴射量的輸出變?yōu)?所產生的輸出的上限。
20.如權利要求17至19中任一項所述的控制方法，其特征在于，如 果就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所述噴射燃料中的多種燃料 中具有高于預定辛烷值閾值的高辛烷值的燃料的混合比例超過預定混合 比例閾值，則在低于預定轉速閾值的低轉速區(qū)域期間執(zhí)行所述輸出校正過 程。
21.如權利要求17至20中任一項所述的控制方法，其特征在于，如 果就所述燃料特性而言具體確定為在混合于所述噴射燃料中的多種燃料 中作為發(fā)熱量低于預定發(fā)熱量的低發(fā)熱量燃料的燃料的混合比例超過預 定混合比例閾值，則在高于預定轉速閾值的高轉速區(qū)域期間執(zhí)行所述輸出 校正過程。
22.如權利要求17至21中任一項所述的控制方法，其特征在于，執(zhí) 行所述輸出校正過程，以便產生對于混合于所述噴射燃料中的多種燃料中 的每一種燃料所假設的輸出中的相對較低輸出。
23.如權利要求17至22中任一項所述的控制方法，其特征在于，基 于與燃^目關的廢氣的空燃比來具體確定所述燃料特性。
全文摘要
一種用于內燃發(fā)動機的控制設備，包括燃料噴射裝置(207，2072)，其按照在燃燒室內進行燃燒以產生所述內燃發(fā)動機(200)的輸出所需要的所需噴射量來噴射燃料；以及燃料特性具體確定裝置(100，221)，其具體確定所噴射燃料的燃料特性。所述控制設備進一步包括控制裝置(100)，其執(zhí)行用于控制所述內燃發(fā)動機(200)的至少一部分的輸出校正過程，以便基于具體確定的燃料特性的差異來校正所產生的輸出。根據此控制設備及其控制方法，即使是在內燃發(fā)動機(200)的高負荷區(qū)域期間使用混合燃料的情況下，也能確保驅動性能。
文檔編號F02D19/06GK101558226SQ200780046113
公開日2009年10月14日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權日2006年12月21日
發(fā)明者北東宏之, 宮下茂樹 申請人:豐田自動車株式會社