專利名稱：內(nèi)燃機的egr率的確定方法以及內(nèi)燃機的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在內(nèi)燃機中根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來確定EGR率的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種控制裝置，該控制裝置基于根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而確定的EGR率來控制EGR率。
背景技術(shù)：
在汽車用內(nèi)燃機中，使廢氣的一部分回流到進氣側(cè)的廢氣回流(EGR)被廣泛采用。通過進行EGR，能夠降低廢氣中的NOx并且能夠提高燃油效率。通過向氣缸內(nèi)導(dǎo)入更多的廢氣再循環(huán)氣體，即通過提高氣缸內(nèi)的EGR率，就能夠 進一步地提高基于EGR的所述效果。但是，相反地越是提高氣缸內(nèi)的EGR率，氣缸間的EGR率就越容易產(chǎn)生偏差，此外也越容易引起燃燒的惡化。為了防止這樣的事態(tài)，需要高精度地確定氣缸內(nèi)的EGR率。并且，需要精密地控制EGR率以便不產(chǎn)生燃燒惡化。但是，氣缸內(nèi)的EGR率不能直接計測得到，只能基于某些信息間接地確定。作為該信息在以往所使用的是熱產(chǎn)生率、燃燒期間。已知氣缸內(nèi)的EGR率與熱產(chǎn)生率、燃燒期間密切相關(guān)。熱產(chǎn)生率、燃燒期間本身無法直接計測得到，但是若為具備氣缸內(nèi)壓力傳感器的內(nèi)燃機，則能夠使用氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來進行計算。例如，日本特開2000 -054889號公報中記載有，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算決定每個曲軸轉(zhuǎn)角的熱產(chǎn)生率，以該熱產(chǎn)生率模式成為預(yù)先決定的波形模式的方式來控制EGR率。但是，內(nèi)燃機的燃燒狀態(tài)受氣缸內(nèi)混合氣體的形成程度、點火狀況所左右，因此即使維持同一運轉(zhuǎn)狀態(tài)，熱產(chǎn)生率、燃燒期間也會在各個循環(huán)發(fā)生偏差。因此，為了根據(jù)熱產(chǎn)生率、燃燒期間來高精度地推定EGR率，需要對所述偏差進行統(tǒng)計處理，因此需要大量的樣本。樣本越多則EGR率的推定精度越高，但是相應(yīng)地將消耗更多的循環(huán)次數(shù)，從而導(dǎo)致EGR率控制的響應(yīng)性變低。另一方面，例如如日本特開平7 - 189815號公報所記載的那樣，已知有使用不依賴于燃燒狀態(tài)的信息來確定EGR率的方法。該公報所述的方法中，作為用于確定EGR率的信息，使用進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號。進氣管壓力根據(jù)EGR率而變化是眾所周知的事實，進氣閥打開的進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力和進氣管壓力之間存在相關(guān)關(guān)系。因此，如果是具備氣缸內(nèi)壓力傳感器的內(nèi)燃機，則通過觀察進氣行程時氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號就能夠間接地確定氣缸內(nèi)的EGR率。對于根據(jù)進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來確定EGR率的已知方法來說，具體而言，能夠使用圖8的流程圖和圖9的氣缸內(nèi)壓力-曲軸轉(zhuǎn)角度線圖來進行說明。在圖9的氣缸內(nèi)壓力-曲軸轉(zhuǎn)角度線圖中比較示出了在存在EGR的情況和不存在EGR的情況下氣缸內(nèi)壓力從進氣行程到排氣行程期間的變化。如圖8的流程圖所示，在已知方法中，讀取氣缸內(nèi)壓力傳感器(CPS)的輸出信號(步驟S11)，讀取到的輸出信號通過乘以規(guī)定增益而從電壓值轉(zhuǎn)換為壓力值(步驟S12)。其中，確定EGR率所需的是氣缸內(nèi)壓力的絕對壓力，但氣缸內(nèi)壓力傳感器以電壓來輸出壓力的變化，因此在從該電壓值轉(zhuǎn)換得到的壓力值中包含氣缸內(nèi)壓力相對于絕對壓力的偏差量。因此，如圖9中的箭頭S13所示，進行從電壓值轉(zhuǎn)換得到的壓力值的絕對壓力的修正(步驟S13)。作為絕對壓力的修正方法，考慮過如下方法。一個示例為，使進氣行程時氣缸內(nèi)壓力等于由進氣管壓力傳感器得到的計測值，以進氣管壓力傳感器的輸出信號為基準來決定絕對壓力修正值的方法。另一個示例是，以將進氣行程之后到來的壓縮行程看作是絕熱壓縮，使PVk=恒定的關(guān)系成立的方式來決定絕對壓力修正值的方法。此外，絕對壓力修正后，如圖9中箭頭S14所示，取得進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力(步驟S14)。更詳細地說，使用絕對壓力修正后的氣缸內(nèi)壓力，計算進氣行程區(qū)間中的指示平均有效壓力。在已知方法中，將如此得到的進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力與沒有EGR的情況下的氣缸內(nèi)壓力進行比較，根據(jù)它們的差來確定氣缸內(nèi)的EGR率(步驟S15)。作為用于·確定EGR率的信息的進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力與熱產(chǎn)生率、燃燒期間等不同，并不依賴于燃燒狀態(tài)。因此認為，與使用熱產(chǎn)生率、燃燒期間的方法相比較，通過使用進氣行程時氣缸內(nèi)壓力的方法，能夠更高精度地確定EGR率。但是，事實上，使用進氣行程時氣缸內(nèi)壓力確定EGR率的方法與使用熱產(chǎn)生率、燃燒期間的情況相同，在確保其精度方面會伴隨著困難。在根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號求出進氣行程時氣缸內(nèi)壓力時，需要修正絕對壓力，但無論使用何種修正方法都無法避免在絕對壓力修正值中含有誤差。并且，該誤差的大小與EGR運行時氣缸內(nèi)壓力的變化是同一數(shù)量級，因此絕對壓力修正的誤差對EGR率的確定精度的影響是極大的。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，能夠通過具有現(xiàn)實性的方法來高精度地確定氣缸內(nèi)的EGR率被定位為在通過活用EGR實現(xiàn)提高廢氣性能及燃油效率性能上的重要課題。鑒于該課題，本發(fā)明目的在于能夠根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號高精度地確定EGR率。在本發(fā)明的EGR率的確定方法中，根據(jù)進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號，計算出與進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)(以下，稱為“第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)”)的值。另外，根據(jù)同一循環(huán)的排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號，計算出與排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)(以下，稱為“第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)”)的值。并且根據(jù)第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)和第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值的差值來確定在同一循環(huán)中供給燃燒的混合氣體的EGR率。如此，通過使用在進氣行程和排氣行程中得到的各氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值的差、即相對值，而并非使用根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號計算出的氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值，就能夠從用于確定EGR率的工序中排除作為誤差因素的絕對壓力修正。并且，進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號和排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號均不是依賴于燃燒狀態(tài)的信息。因此，根據(jù)本發(fā)明的EGR率的確定方法，能夠通過具有以往所沒有的現(xiàn)實性的方法來根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號高精度地確定EGR率。作為氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，優(yōu)選使用各行程中的指示功。這些指示功能夠由轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的氣缸內(nèi)壓力而計算得出。通過取得進氣行程中的指示功和排氣行程中的指示功的差值，能夠計算出泵氣損失。泵氣損失的大小和EGR率之間存在著一定的關(guān)系。
另外，作為氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，也優(yōu)選計算出各行程中的指示平均有效壓力。這些指示平均有效壓力能夠由轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的氣缸內(nèi)壓力而計算得出。通過取得進氣行程中的指示平均有效壓力和排氣行程中的指示平均有效壓力的差值，能夠準確地推定由導(dǎo)入EGR而引起的進氣管壓力的上升度。另外，作為氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，可以使用進氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下的氣缸內(nèi)壓力和排氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下的氣缸內(nèi)壓力。它們均都夠轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到。通過取得進氣行程的氣缸內(nèi)壓力和排氣行程的氣缸內(nèi)壓力的差值，抵消氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號中含有的偏差部分。因此，能夠從氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號僅取出與EGR率相關(guān)的成分。并且，內(nèi)燃機具備EGR閥的情況下，根據(jù)EGR閥前后的壓力差和EGR閥開度推定EGR率的方法是公知的。但是，該公知方法和根據(jù)本發(fā)明的EGR率的確定方法有很大的不同。由該公知方法得到的EGR率終究僅是根據(jù)當前或?qū)淼腅GR閥開度預(yù)測的EGR率。與此相對，本發(fā)明的方法中，使用反映了實際氣缸內(nèi)的氣體狀態(tài)的信息來確定EGR率。S卩，根 據(jù)本發(fā)明的方法，能夠確定當前時刻實際供給燃燒的混合氣體的EGR率而并非EGR率的預(yù)測值。本發(fā)明還提供利用所述EGR率的確定方法的內(nèi)燃機的控制裝置。根據(jù)一個方式，控制裝置構(gòu)成為用于具備能夠使EGR率發(fā)生變化的致動器和氣缸內(nèi)壓力傳感器的內(nèi)燃機。該控制裝置具備運算部件和控制部件。運算部件根據(jù)進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算出第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值，另外，根據(jù)同一循環(huán)的排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算出第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值。并且，運算部件針對I個或多個循環(huán)計算出第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)和第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值之間的差值(以下，稱為“參數(shù)間差值”)?？刂撇考ㄟ^基于運算部件計算出的參數(shù)間差值的致動器的操作來控制EGR率。作為運算部件的功能優(yōu)選的是，作為第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的氣缸內(nèi)壓力來計算出進氣行程中的指示功。另外，作為第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的氣缸內(nèi)壓力來計算出排氣行程中的指示功。另外，優(yōu)選運算部件，作為第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的氣缸內(nèi)壓力來計算出進氣行程中的指示平均有效壓力，作為第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的氣缸內(nèi)壓力來計算出排氣行程中的指示平均有效壓力。此外，優(yōu)選運算部件，計算出轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的進氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下氣缸內(nèi)壓力作為第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)，計算出轉(zhuǎn)換氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的排氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下氣缸內(nèi)壓力作為第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)。作為控制部件的功能優(yōu)選的是，基于針對多個循環(huán)而得到的參數(shù)間差值的統(tǒng)計值來操作致動器。作為統(tǒng)計值，優(yōu)選平均值。但是，也能夠使用中間值、最小值或最大值。另外，優(yōu)選控制部件基于針對某一循環(huán)而得到的參數(shù)間差值來操作致動器。計算出某一循環(huán)中的參數(shù)間差值足夠確定供給燃燒的混合氣體的EGR率。
另外，作為控制部件的功能也優(yōu)選基于預(yù)選準備的數(shù)據(jù)根據(jù)參數(shù)間差值確定EGR率，按照確定的EGR率成為目標EGR率的方式操作致動器。用于確定EGR率的參數(shù)間差值，可以是針對多個循環(huán)得到的參數(shù)間差值的統(tǒng)計值，也可以是針對某一循環(huán)得到的參數(shù)間差值。另外，控制裝置還能夠具備診斷致動器的故障的故障診斷部件。作為故障診斷部件的功能優(yōu)選的是，按照使EGR率變化的方式來操作致動器，基于該操作前后的第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)和第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)值的差值的變化來診斷致動器的故障。


圖I是用于說明本發(fā)明的EGR率的確定方法的實施方式的流程圖。圖2是用于說明本發(fā)明的EGR率的確定方法的實施方式的氣缸內(nèi)壓力-曲軸轉(zhuǎn)角度線圖。 圖3是表示調(diào)查EGR的有無對進氣壓力和排氣壓力之間的關(guān)系的影響的實驗結(jié)
果O圖4是表示利用已知方法和本發(fā)明的方法來比較EGR率的確定精度后的實驗結(jié)
果O圖5是表示本發(fā)明的實施方式的內(nèi)燃機的控制裝置的構(gòu)成的框圖。圖6是表示在本發(fā)明的實施方式中進行的EGR率控制程序的流程圖。圖7是表示在本發(fā)明的實施方式中進行的故障診斷程序的流程圖。圖8是用于說明根據(jù)進氣行程時氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來確定EGR率的已知方法的流程圖。圖9是用于說明根據(jù)進氣行程時氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來確定EGR率的已知方法的氣缸內(nèi)壓力-曲軸轉(zhuǎn)角度線圖。
具體實施例方式首先，使用附圖對本發(fā)明的發(fā)明過程中進行的實驗內(nèi)容和根據(jù)該結(jié)果確認的本發(fā)明的前提事實進行說明。在實驗過程中，改變內(nèi)燃機(以下，稱為“發(fā)動機”)的運轉(zhuǎn)條件的同時，調(diào)查EGR的有無對進氣壓力和排氣壓力之間的關(guān)系的影響。若用圖表來表示其結(jié)果，則如附圖3所示。如該圖所示，分別在EGR被執(zhí)行的情況下和EGR未被執(zhí)行的情況下，認定進氣壓力和排氣壓力存在相關(guān)關(guān)系。這是因為若進氣壓力上升則進氣量增加，若進氣量增加則燃燒氣體增加，若燃燒氣體增加則排氣壓力上升，這樣的因果關(guān)系成立。另一方面，執(zhí)行EGR從而排氣管和進氣管相連接的情況下，進氣壓力會由于高壓廢氣流入到進氣管而上升。其結(jié)果，如圖中箭頭所示，在進氣壓力和排氣壓力之間的關(guān)系中產(chǎn)生變化。由于執(zhí)行EGR，因此排氣壓力和進氣壓力之間的差值比EGR未被執(zhí)行的情況要減少。另外，圖3所示的有EGR時的計測數(shù)據(jù)表示根據(jù)某一定的EGR率的進氣壓力和排氣壓力之間的關(guān)系。若EGR率變化，則進氣壓力和排氣壓力之間的關(guān)系進一步變化，在排氣壓力和進氣壓力之間的差值中也產(chǎn)生變化?；谝陨系氖聦嵃l(fā)明出的發(fā)明是本發(fā)明的EGR率的確定方法。本發(fā)明一個實施方式能夠使用圖I的流程圖和圖2的氣缸內(nèi)壓力-曲軸轉(zhuǎn)角度線圖進行說明。在圖2的氣缸內(nèi)壓力-曲軸轉(zhuǎn)角度線圖中表示，在有EGR的情況和沒有EGR的情況下從進氣行程到排氣行程間的氣缸內(nèi)壓力的變化的比較。圖I的流程圖所示，在本實施方式的EGR率的確定方法中，在步驟SI中，讀取氣缸內(nèi)壓力傳感器(CPS)的輸出信號。并且，在下一步驟S2中，通過將讀取到的輸出信號乘以規(guī)定的增益，從而從電壓值轉(zhuǎn)換為壓力值。此時，若是根據(jù)進氣行程時氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號確定EGR率的已知方法(使用圖8及圖9說明的已知方法)，則需要對從電壓值轉(zhuǎn)換來的壓力值的絕對壓力進行修正。但是，在本實施方式的方法中，通過執(zhí)行以下步驟的處理，能夠從工序中排除作為誤差因素的絕對壓力修正。在步驟S3中，如圖2中箭頭S3所示，取得進氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下氣缸內(nèi)壓力。在下一步驟S4中，如圖2中箭頭S4所示，取得同一循環(huán)的排氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下氣缸內(nèi)壓力。并且，在步驟S5中，圖2中箭頭S5所示，計算出在步驟S4取得的排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力和在步驟S3取得的進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力之間的壓力差。
通過取得進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力和排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力的壓力差，能夠抵消氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號中含有的偏差部分而僅取出與EGR率有關(guān)系的成分。因此，無需如已知方法那樣進行絕對壓力修正。但是，進氣行程時和排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力都不依賴于燃燒狀態(tài)，于是其壓力差也不依賴于燃燒狀態(tài)。因此，作為用于確定EGR率的信息，能夠通過使用在步驟5得到的壓力差，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號高精度地確定EGR率。在本實施方式的方法中，基于沒有EGR時的壓力差，預(yù)先作為實驗數(shù)據(jù)取得進氣行程時和排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力的壓力差是根據(jù)EGR率如何變化的。在步驟S6中，比較在步驟S5中得到的壓力差和沒有EGR時的壓力差。并且，基于所述實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)與沒有EGR時的壓力差相比較的結(jié)果來確定氣缸內(nèi)的EGR率(供給燃燒的混合氣體的EGR率)。作為比較方法，可以是取兩者之比的方法或取兩者之差的方法中的任一種方法。圖4是表示在已知方法和本發(fā)明的方法中比較EGR率的確定精度后的實驗結(jié)果。在圖4的上段圖中表示有實際的EGR率(真實值)和通過已知方法確定的EGR率(檢測值)。在下段圖中表示有實際的EGR率(真實值)和通過本實施方式的方法確定的EGR率(檢測值)。由2個圖的比較可確認到，與已知方法相比根據(jù)本實施方式的方法能夠以非常高的精度來確定氣缸內(nèi)的EGR率。由以上實施方式所示，本發(fā)明的EGR率的確定方法，在用于確定氣缸內(nèi)的EGR率的信息中有一個特征。在所述實施方式中，作為參數(shù)使用根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下氣缸內(nèi)壓力，作為確定EGR率用的信息使用進氣行程時和排氣行程時的各參數(shù)的差值。通過取得各參數(shù)的差值，來抵消氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信息中的偏差部分，不需要在已知方法中需要的絕對壓力修正。但是，在所述實施方式使用的參數(shù)不過是在本發(fā)明的方法中可以使用的參數(shù)的一例。若是與根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號得到的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)(氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù))，則能夠在本發(fā)明的方法中使用。例如，能夠使用各行程中的指示功作為氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)。通過取得進氣行程中的指示功和排氣行程中的指示功的差值，能夠計算出泵氣損失。但是，計算出指示功時的積分區(qū)間是進氣行程和排氣行程相對應(yīng)的積分區(qū)間。出于與排氣壓力和進氣壓力之間的差值和EGR率相關(guān)相同的理由，泵氣損失的大小和EGR率之間也存在一定的關(guān)系。因此，通過預(yù)先通過實驗確認該關(guān)系，能夠根據(jù)泵氣損失值確定EGR率確定。另外，能夠使用各行程中的指示平均有效壓力作為氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)。根據(jù)指示平均有效壓力，與使用指示功時同樣，與使用某一曲軸轉(zhuǎn)角下氣缸內(nèi)壓力的情況相比較，氣缸內(nèi)壓力的變動的影響小。因此，通過取得進氣行程中的指示平均有效壓力和排氣行程中的指示平均有效壓力的差值，能夠更準確地推定由導(dǎo)入EGR引起的進氣管壓力的上升度。即，使用指示平均有效壓力、指示功作為氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)時，能夠以更高精度確定氣缸內(nèi)的EGR率。然后，對適用于本發(fā)明的發(fā)動機控制裝置的實施方式進行說明。在本實施方式中作為控制對象的發(fā)動機是具備EGR系統(tǒng)和氣缸內(nèi)壓力傳感器的4循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機。EGR系統(tǒng)能夠用EGR管連接排氣通路和進氣通路，能夠通過設(shè)置于EGR管的EGR閥來調(diào)整廢氣再循環(huán)氣體的量。優(yōu)選EGR冷卻器被設(shè)置于EGR管，但是在本發(fā)明的實施上并不是必須的。優(yōu)選氣缸內(nèi)壓力傳感器為所有氣缸所具備，但在本發(fā)明的實施上為至少一個氣缸所具備即可。其它發(fā)動機的形式?jīng)]有限定，可以是汽油發(fā)動機所代表的火 花點火式發(fā)動機，也可以是壓縮點火式柴油發(fā)動機。另外，可以是自然進氣的發(fā)動機，也可以是增壓式發(fā)動機。在火花點火式發(fā)動機的情況下，其燃料的噴射方式可以是氣孔噴射式也可以是氣缸內(nèi)直噴式。圖5是表示本發(fā)明的實施方式的發(fā)動機控制裝置2的構(gòu)成的框圖。以下，參考圖5對發(fā)動機控制裝置2的構(gòu)成及其功能進行說明。發(fā)動機控制裝置2通過操作設(shè)置于發(fā)動機的致動器來控制發(fā)動機的運行。發(fā)動機控制裝置2可操作的致動器包括點火裝置，節(jié)氣門，燃料噴射裝置，EGR系統(tǒng)等。但是，在本實施方式中發(fā)動機控制裝置2操作的是EGR系統(tǒng)的EGR閥22，發(fā)動機控制裝置2操作EGR閥22來控制發(fā)動機氣缸內(nèi)的EGR率。另外，在發(fā)動機控制裝置2中，從以氣缸內(nèi)壓力傳感器20為代表的大量傳感器處輸入各種信號。這些信號用于發(fā)動機的控制。特別是在EGR率的控制中，主要使用氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號。發(fā)動機控制裝置2按照其所具有的功能不同，可以分成電壓-壓力轉(zhuǎn)換部4、進氣壓力取得部6、排氣壓力取得部8、壓力差計算出部10、EGR率計算部12、EGR率控制部14及故障診斷部16。這些部件4、6、8、10、12、14、16是在發(fā)動機控制裝置2所具有的各種功能的部件之中，僅特別地在附圖中表示了與用于控制EGR率的EGR閥22的操作相關(guān)的部件、和與EGR閥22的故障診斷相關(guān)的部件。因此，圖5并不是意味著發(fā)動機控制裝置2僅由這些部件4、6、8、10、12、14、16所構(gòu)成的圖。需要說明的是，各部件4、6、8、10、12、14、16各自可以由專用的硬件所構(gòu)成，也可以是共用硬件通過軟件虛擬地構(gòu)成。向電壓-壓力轉(zhuǎn)換部4輸入氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號。電壓-壓力轉(zhuǎn)換部4通過將氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號乘以規(guī)定的增益，從而將電壓值轉(zhuǎn)換為壓力值。進氣壓力取得部6從電壓-壓力轉(zhuǎn)換部4取得氣缸內(nèi)壓力(進氣壓力)值，該氣缸內(nèi)壓力值是安裝有氣缸內(nèi)壓力傳感器20的氣缸在進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力值。排氣壓力取得部8從電壓-壓力轉(zhuǎn)換部4取得氣缸內(nèi)壓力(排氣壓力)值,該氣缸內(nèi)壓力值是同一氣缸在同一循環(huán)的排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力值。壓力差計算出部10計算出取得的排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差，并向EGR率計算部12輸入。
EGR率計算部12比較從壓力差計算出部10輸入的壓力差和沒有EGR的情況下的壓力差。沒有EGR的情況下的壓力差中利用根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、進氣溫度及水溫等信息計算出的值?；蛘呤褂猛ㄟ^事先的學(xué)習(xí)得到的學(xué)習(xí)值。EGR率計算部12通過將所述比較結(jié)果與預(yù)選準備的映射進行對照，計算出排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差所相對應(yīng)的EGR率。用EGR率計算部12計算出的EGR率是當前時刻實際EGR率的推定值。EGR率控制部14將由EGR率計算部12計算出的EGR率作為反饋信息進行EGR率的控制。以下，使用圖6對通過EGR率計算部12控制EGR的內(nèi)容進行說明。圖6是使用流程圖表示在本實施方式中執(zhí)行的EGR控制流程。在圖6的流程圖的最開始的步驟SlOl中，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號來取得進氣壓力。另外，在步驟S102中，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號來取得同一循環(huán)的排氣壓力。并且，在步驟S103中，計算出排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差，在下一步驟S104中，基于與沒有EGR的情況下的壓力差相比較，來計算出當前EGR率(同一循環(huán)中供給燃燒的混合氣體的EGR 率)。在步驟S105中，比較在步驟S104中計算出的當前EGR率和目標EGR率。其比較結(jié)果，在當前EGR率比目標EGR率低的情況下，在步驟S106中EGR閥22被向打開側(cè)操作。相反，在當前EGR率為目標EGR率以上的情況下，在步驟S107中EGR閥22被向關(guān)閉側(cè)操作。本實施方式的發(fā)動機控制裝置2在如以上流程中實施EGR控制。其中進行的EGR率的確定使用根據(jù)本發(fā)明的方法。因此，能夠準確地確定當前EGR率，并且提供比較該準確地確定的當前EGR率和目標EGR率，能夠高精度地控制氣缸內(nèi)的EGR率。另一方面，向故障診斷部16輸入壓力差，該壓力差是根據(jù)壓力差計算出部10計算出的排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差。故障診斷部16觀察該壓力差會由于EGR閥22的開關(guān)而如何地發(fā)生變化，根據(jù)其觀察結(jié)果來診斷EGR閥22的故障。判定為EGR閥22已發(fā)生故障時，故障診斷部16要求EGR率控制部14停止EGR率控制，并且點亮MIUMalfunctionindicator lamp,故障指示燈)24。以下,用圖7對由故障診斷部16診斷出的故障診斷內(nèi)容進行說明。圖7是用流程圖表示在本實施方式中執(zhí)行的故障診斷的流程的圖。在圖7的流程圖中最開始的步驟S201中，根據(jù)EGR閥22為關(guān)閉狀態(tài)時的氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號來取得進氣壓力。另外，在步驟S202中，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器20的輸出信號來取得同一循環(huán)的排氣壓力。并且，在步驟S203中，計算出排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差。在步驟S204中，EGR閥22由關(guān)閉狀態(tài)(OFF)切換到打開狀態(tài)(ON)。并且，在下一步驟S205中，再次進行步驟S201到步驟S203的處理，并再次計算排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差。在步驟S206中，通過將EGR閥22從關(guān)閉狀態(tài)切換到打開狀態(tài)，來判斷壓力差是否有變化。在壓力差中有變化的情況下，該判斷結(jié)果診斷為在步驟S207中EGR閥22是正常的。另一方面，在壓力差中沒有變化的情況下，診斷為在步驟S208中EGR閥22是異常的。并且，停止在步驟S209中的EGR率控制，并且點亮MIL24。本實施方式的發(fā)動機控制裝置2在以上的流程中實施EGR閥22故障診斷。排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差是對EGR率變化而言敏感的參數(shù)，因此通過使用該壓力差作為故障診斷的指標就能夠準確地診斷EGR閥22的故障。以上，對本發(fā)明所適用的發(fā)動機控制裝置的一個實施方式進行說明。但是，這僅僅是一個實施方式，并不意味著本發(fā)明被限定于所述的實施方式。因此，發(fā)動機控制裝置被構(gòu)成為針對多個循環(huán)計算出排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差，并且基于該統(tǒng)計值來進行EGR控制，另外也可以進行故障診斷。能夠使用平均值、中央值、最小值或最大值等作為統(tǒng)計值。另外，發(fā)動機控制裝置可以構(gòu)成為，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力計算出各行程中的指示功，并且計算出進氣行程中的指示功和排氣行程中的指示功的差值作為用于確定EGR率的信息?；蛘咭部梢詷?gòu)成為，根據(jù)氣缸內(nèi)壓力計算出各行程中的指示平均有效壓力，并且計算出進氣行程中的指示平均有效壓力和排氣行程中的指示平均有效壓力的差值，作為用于確定EGR率的信息。另外，發(fā)動機控制裝置可以構(gòu)成為，根據(jù)由本發(fā)明的方法確定的當前EGR率來控制發(fā)動機的運轉(zhuǎn)。例如，為了使使用當前EGR率的燃油效率性能和廢氣性能成為最大，可以調(diào)整點火正時、燃料噴射量、進氣量、配氣相位正時等。
并且，一般認為對于由發(fā)動機控制裝置控制的發(fā)動機的構(gòu)成，存在多種變形例。例如，雖然所述的實施方式的發(fā)動機具備具有EGR閥的EGR系統(tǒng)，但是EGR系統(tǒng)是改變EGR率的致動器之一。若是具備更換進氣門或排氣門的配氣相位正時的可變配氣相位正時機構(gòu)的發(fā)動機，則通過可變配氣相位正時機構(gòu)的操作改變所謂的內(nèi)部EGR，由此就能夠控制氣缸內(nèi)的EGR率。另外，若是具有節(jié)氣門的發(fā)動機，則通過節(jié)氣門改變進氣管壓力，由此也能夠控制氣缸內(nèi)的EGR率。附圖標記說明2…發(fā)動機控制裝置；4···電壓-壓力轉(zhuǎn)換部；6···進氣壓力取得部；8···排氣壓力取得部;10···壓力差計算出部;12. ..EGR率計算出部;14. .. EGR率控制部;16...故障診斷部;20· · ·氣缸內(nèi)壓力傳感器;22. . .EGR閥;24. . .MIL;
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的EGR率的確定方法，其特征在于，包括 根據(jù)進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)(以下為第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù))的值的步驟，其中，該第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)是與所述進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)； 根據(jù)與所述進氣行程為同一循環(huán)的排氣行程時的所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)(以下為第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù))的值的步驟，其中，該第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)是與所述排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)；以及 根據(jù)所述第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)的值和所述第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)的值之間的差值來確定在所述同一循環(huán)中用于燃燒的混合氣體的EGR率的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的EGR率的確定方法，其特征在于 根據(jù)轉(zhuǎn)換所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的氣缸內(nèi)壓力來計算所述進氣行程中的指示功，作為所述第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)， 根據(jù)轉(zhuǎn)換所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的氣缸內(nèi)壓力來計算所述排氣行程中的指示功，作為所述第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的EGR率的確定方法，其特征在于 根據(jù)轉(zhuǎn)換所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的氣缸內(nèi)壓力來計算所述進氣行程中的指示平均有效壓力，作為所述第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)， 根據(jù)轉(zhuǎn)換所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的氣缸內(nèi)壓力來計算所述排氣行程中的指示平均有效壓力，作為所述第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的EGR率的確定方法，其特征在于 計算轉(zhuǎn)換所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的所述進氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下的氣缸內(nèi)壓力，作為所述第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)， 計算轉(zhuǎn)換所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號而得到的所述排氣行程的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角下的氣缸內(nèi)壓力，作為所述第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)。
5.一種內(nèi)燃機的控制裝置，具備能夠使EGR率發(fā)生變化的致動器和氣缸內(nèi)壓力傳感器，該內(nèi)燃機的控制裝置的特征在于，具備 第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)計算單元，其根據(jù)進氣行程時的所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)(以下為第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù))的值，其中，該第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)是與所述進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)； 第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)計算單元，其根據(jù)與所述進氣行程為同一循環(huán)的排氣行程時的所述氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出信號來計算第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)(以下為第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù))的值，其中，該第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)是與所述排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的參數(shù)； 參數(shù)間差值計算單元，其針對一個或多個循環(huán)計算參數(shù)間差值，其中，該參數(shù)間差值是所述第一氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)的值和所述第二氣缸內(nèi)壓力關(guān)聯(lián)參數(shù)的值之間的差值(以下為參數(shù)間差值)；以及 控制單元，其通過基于所述參數(shù)間差值的所述致動器的操作來控制EGR率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述控制單元基于針對多個循環(huán)得到的所述參數(shù)間差值的統(tǒng)計值來操作所述致動器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述控制單元基于針對某一個循環(huán)得到的所述參數(shù)間差值來操作所述致動器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述控制單元基于預(yù)先準備的數(shù)據(jù)并根據(jù)所述參數(shù)間差值來確定EGR率，并且操作所述致動器使確定出的EGR率為目標EGR率。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 還具備故障診斷單元，在操作所述致動器使EGR率發(fā)生變化時，該故障診斷單元基于所述參數(shù)間差值在該操作前后的變化來診斷所述致動器的故障。
全文摘要
能夠根據(jù)氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出值來高精度地確定EGR率。本發(fā)明的內(nèi)燃機的EGR率確定方法首先取得進氣行程時氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出值，根據(jù)取得的傳感器輸出值來計算出與進氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的比較用數(shù)據(jù)。另外，還取得同一循環(huán)的排氣行程時氣缸內(nèi)壓力傳感器的輸出值，根據(jù)取得的傳感器輸出值來計算出與排氣行程時的氣缸內(nèi)壓力相關(guān)的比較用數(shù)據(jù)。然后比較2個比較用數(shù)據(jù)，根據(jù)它們之間的差值來確定用于燃燒的混合氣體的EGR率。
文檔編號F02M25/07GK102893011SQ20108006669
公開日2013年1月23日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者佐野健, 池田慎治, 鈴木裕介, 田中聰一郎 申請人:豐田自動車株式會社