專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法，涉及例如具備流動強(qiáng)化閥進(jìn)行點(diǎn)火時刻和燃料噴射量的控制的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法。
背景技術(shù)：
在具備流動強(qiáng)化閥的內(nèi)燃機(jī)中，公開有如下技術(shù)使流動強(qiáng)化閥在中間開度運(yùn)轉(zhuǎn)時，避免作為比全開時所使用的基本點(diǎn)火時刻更延遲的點(diǎn)火時刻，燃燒室的壓力峰值比最適時間早期化的不良。另外，避免流動強(qiáng)化閥的中間開度越接近全開狀態(tài)，越使點(diǎn)火時刻延遲，壓力峰值比最適合時刻延遲的不良。這樣，根據(jù)流動強(qiáng)化閥的中間開度，修正基本點(diǎn)火時刻，能夠充分提高發(fā)動機(jī)的輸出效率(參照專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)日本特開2008-24684號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明想要解決的問題然而，在使流動強(qiáng)化閥在中間開度運(yùn)轉(zhuǎn)的較高轉(zhuǎn)速且高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)，流動強(qiáng)化閥的開度不僅對流動產(chǎn)生大的影響而且對流量產(chǎn)生大的影響，因此，在流動強(qiáng)化閥的開度過度地變化的情況下，基于由流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時所得到的關(guān)系進(jìn)行點(diǎn)火修正控制時，產(chǎn)生將點(diǎn)火時刻設(shè)定在最優(yōu)點(diǎn)的延遲側(cè)(滯后角側(cè))或提前側(cè)(提前角)的不良。并且，具有如下問題，在使流動強(qiáng)化閥的開度過渡地變化的情況下，充填于氣缸內(nèi)的空氣量受到進(jìn)氣管內(nèi)的流體力學(xué)的影響而過渡地變化，因此產(chǎn)生燃料噴射量與理論空燃比相比設(shè)定在富裕(rich)側(cè)或貧乏(lean)側(cè)的不良。本發(fā)明是鑒于上述點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法，其在具備流動強(qiáng)化閥的內(nèi)燃機(jī)中，在使流動強(qiáng)化閥過渡地變化的情況下，能夠適當(dāng)?shù)乜刂泣c(diǎn)火時刻和/或燃料噴射量。用于解決問題的方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置基本上是具備流動強(qiáng)化閥的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于具備進(jìn)氣量計算單元，其基于由空氣流量傳感器檢測出的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速和流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量；湍流強(qiáng)度計算單元，其基于上述轉(zhuǎn)速、上述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和上述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算上述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度的指標(biāo)；和點(diǎn)火時刻計算單元，其基于上述轉(zhuǎn)速和上述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和上述湍流強(qiáng)度指標(biāo)，計算點(diǎn)火時刻。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在使流動強(qiáng)化閥的開度過渡地變化的情況下，考慮流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)的過度性能，也能夠適當(dāng)?shù)乜刂泣c(diǎn)火時刻。因此，能夠防止流動強(qiáng)化閥的開度過渡地變化時的內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗量、輸出和排氣性能的惡化。


圖1是說明應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的內(nèi)燃機(jī)的整體系統(tǒng)構(gòu)成的圖。圖2是說明使進(jìn)氣門的相位連續(xù)地變化的情況下的進(jìn)氣門和排氣門的重疊期間的變化和進(jìn)氣門關(guān)閉時間(ivc :1ntake Valve Close)的變化的圖。圖3是說明能夠同時使氣門的動作角和升程變化的可變氣門機(jī)構(gòu)的氣門升程圖形的圖；圖4是說明裝載通過使氣門的升程圖形非對稱化而對氣缸內(nèi)流動進(jìn)行強(qiáng)化的流動強(qiáng)化功能的氣門機(jī)構(gòu)的圖。圖5是說明內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管的構(gòu)成和各部的物理量的圖。圖6是說明流動強(qiáng)化閥的控制圖的圖。圖7是說明在氣體交換過程中形成的氣缸內(nèi)流動和湍流(湍流)生成、衰減過程的圖。圖8是說明流動強(qiáng)化閥給壓縮上止點(diǎn)附近的湍流強(qiáng)化帶來影響的機(jī)構(gòu)的圖。圖9是說明流動強(qiáng)化閥和可變氣門的狀態(tài)給氣缸內(nèi)湍流的推移帶來影響的圖。圖10是說明轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管壓力不同的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)A和B的流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系的圖。圖11是說明轉(zhuǎn)速和充填效率不同的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)A和B的流動強(qiáng)化閥開度和湍流燃燒速度的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的關(guān)系的圖。圖12是表示本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的一實施方式的圖，是用于進(jìn)行使流動強(qiáng)化閥變化時的點(diǎn)火時刻控制的控制框圖。圖13是用于進(jìn)行使本發(fā)明的其它實施方式的流動強(qiáng)化閥變化時的燃料噴射量控制的控制框圖。圖14是使用圖12和圖13所示的控制框圖，說明緊急關(guān)閉流動強(qiáng)化閥后的質(zhì)量流量、壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度、點(diǎn)火時刻、燃料噴射量和空燃比的時間推移的圖。圖15是使用圖12和圖13所不的控制框圖,說明緊急關(guān)閉流動強(qiáng)化閥后的質(zhì)量流量、壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度、點(diǎn)火時刻、燃料噴射量和空燃比的時間推移的圖。圖16是說明對轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管壓力不同的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)A和B的流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系帶來的可變氣門的影響的圖。圖17是考慮對本發(fā)明另一實施方式的流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系帶來的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)、可變氣門的交替作用的影響，用于進(jìn)行使流動強(qiáng)化閥變化時的點(diǎn)火時刻控制的控制框圖。圖18是考慮給本發(fā)明的另一實施方式的流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系帶來的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)、可變氣門的交替作用的影響，用于進(jìn)行使流動強(qiáng)化閥變化時的燃料噴射量控制的控制框圖。圖19是使用圖17和圖18所示的控制框圖，說明在延遲側(cè)設(shè)定低轉(zhuǎn)速且進(jìn)氣可變氣門的情況(相當(dāng)于圖16的陰影部分)下緊急關(guān)閉流動強(qiáng)化閥后的質(zhì)量流量、壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度、點(diǎn)火時刻、燃料噴射量和空燃比的時間推移的圖。圖20是使用圖17和圖18所示的控制框圖，說明在延遲側(cè)設(shè)定低轉(zhuǎn)速且進(jìn)氣可變氣門的情況(相當(dāng)于圖16的陰影部分)下，緊急關(guān)閉流動強(qiáng)化閥后的質(zhì)量流量、壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度、點(diǎn)火時刻、燃料噴射量和空燃比的時間推移的圖。圖21是用于進(jìn)行本發(fā)明的另一實施方式的流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的協(xié)調(diào)控制的控制框圖。
具體實施例方式下面，基于

本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的實施方式。圖1是說明應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的一實施方式的內(nèi)燃機(jī)的整體系統(tǒng)構(gòu)成的圖，本實施方式的系統(tǒng)構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)50具備進(jìn)氣流路20和排氣流路21，該流路20、21與氣缸I連通。在進(jìn)氣流路20組裝有兼為空氣流量傳感器的進(jìn)氣溫度傳感器2，并且在該空氣流量傳感器2的下游設(shè)置有節(jié)氣門3，該節(jié)氣門3作為能夠與加速踏板踏量獨(dú)立地控制節(jié)氣門開度的電子控制式節(jié)氣門構(gòu)成。在節(jié)氣門3的下游配置有進(jìn)氣岐管4，在該進(jìn)氣岐管4的下游配置有因進(jìn)氣產(chǎn)生偏流而強(qiáng)化在氣缸I內(nèi)的流動的湍流的流動強(qiáng)化閥5。內(nèi)燃機(jī)50具備使氣門的正時和升程連續(xù)可變的帶可變氣門機(jī)構(gòu)進(jìn)氣門6，在該進(jìn)氣門6的可變氣門機(jī)構(gòu)組裝有用于檢測氣門的正時和最大升程的位置傳感器7。另外，內(nèi)燃機(jī)50具備排氣門10，排氣門10具備使排氣門正時可變的可變氣門機(jī)構(gòu)，組裝有檢測排氣門10的正時的位置傳感器11。在內(nèi)燃機(jī)50的氣缸I內(nèi)組裝有噴射燃料的燃料噴射閥8，并且在氣缸I的頭部Ib組裝有使電極部露出至氣缸I內(nèi)的燃燒室Ia的點(diǎn)火火花塞9。在排氣流路21組裝有空燃比傳感器12，內(nèi)燃機(jī)50基于上述空燃比傳感器12的檢測結(jié)果，進(jìn)行反饋控制，使得由燃料噴射閥8供給的燃料噴射量成為理論空燃比。排氣流路21的中途與排氣凈化催化劑13連通配置，對從內(nèi)燃機(jī)50的氣缸I排出的作為有害排出物的氮氧化物、一氧化碳和未燃碳化氫進(jìn)行凈化。另外，在氣缸I組裝有檢測爆震的產(chǎn)生的爆震傳感器14，在探測出爆震的情況下，使點(diǎn)火時刻延遲，由此避免爆震的產(chǎn)生。在內(nèi)燃機(jī)50的曲柄軸Ic組裝有曲柄角度傳感器15?；趤碜郧嵌葌鞲衅?5的輸出信號,來檢測內(nèi)燃機(jī)50的轉(zhuǎn)速。本實施方式的系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)50具備外部EGR (廢氣再循環(huán))管16，其用于使排氣通路21的排氣的一部分向進(jìn)氣通路20回流；和用于控制外部EGR流量的外部EGR閥17。在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，通過打開外部EGR閥17進(jìn)行EGR，能夠降低泵損失和氮氧化物的排出。在內(nèi)燃機(jī)50的氣缸I組裝有用于檢測該內(nèi)燃機(jī)50的預(yù)熱狀態(tài)(暖機(jī)狀態(tài))的冷卻水溫傳感器18，內(nèi)燃機(jī)50在起動后，基于由冷卻水溫傳感器18檢測的冷卻水溫、起動經(jīng)過時間等，為了使排氣凈化催化劑13盡快升溫至催化劑活性溫度，進(jìn)行點(diǎn)火時刻的延遲修正控制。如圖1所示,本實施方式的系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)50具備EQXElectronic Control Unit 電子控制單元，控制裝置)19。E⑶19與上述的各種傳感器連接，被輸入該各種傳感器的信號，并且連接有節(jié)氣門3、燃料噴射閥8、帶可變氣門機(jī)構(gòu)進(jìn)氣門6、帶可變氣門機(jī)構(gòu)排氣門10等控制致動器，由上述E⑶19控制。另外，內(nèi)燃機(jī)50基于從上述的各種傳感器輸入的信號，檢測運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，根據(jù)該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在由ECU19確定的正時進(jìn)行燃料噴射閥8的燃料噴射，并且進(jìn)行對點(diǎn)火火花塞9的點(diǎn)火控制。圖2是說明使本實施方式的進(jìn)氣門6的相位連續(xù)變化的情況下的進(jìn)氣門6和排氣門10的重疊期間的變化和進(jìn)氣門6關(guān)閉期間(IVC =Intake Valve Close)的變化的圖。隨著使進(jìn)氣門6的相位向提前側(cè)變化，與排氣門10的重疊期間增加?！悖诰邆淇勺儦忾T的內(nèi)燃機(jī)50中，在部分負(fù)荷條件下，以產(chǎn)生上述重疊期間的方式控制可變氣門,將排氣管中的排氣暫時向進(jìn)氣管倒吹，由此生成內(nèi)部EGR。隨著內(nèi)部EGR的增加，能夠降低部分負(fù)荷條件下的泵損失，由于能夠降低燃燒氣體溫度，因此能夠進(jìn)行排氣中的氮氧化物的降低。圖3 (a)是說明能夠同時使氣門的動作角和升程變化的可變氣門機(jī)構(gòu)的氣門升程圖形的圖。在現(xiàn)有的節(jié)氣門作為主體控制充填效率的內(nèi)燃機(jī)中，利用節(jié)氣門縮小進(jìn)氣門的上游壓而產(chǎn)生負(fù)壓，因此泵損失造成的燃料消耗量惡化成為問題。當(dāng)不縮小進(jìn)氣門的上游壓，根據(jù)進(jìn)氣門的開閉時間時，能夠控制進(jìn)氣量，能夠降低上述泵損失，能夠抑制燃料消耗量惡化。圖3 (b)所示的可變氣門的狀態(tài)是使用組合有在進(jìn)氣門使氣門升程連續(xù)可變的升程可變機(jī)構(gòu)和使相位連續(xù)可變的相位可變機(jī)構(gòu)的可變氣門的狀態(tài)，使氣門開時間(IV0)固定，并使氣門閉時間(IVC)變化的狀態(tài)。通過具備這種可變氣門機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)可變氣門作為主體控制充填效率的內(nèi)燃機(jī)。在該升程可變機(jī)構(gòu)中，具有隨著氣門動作角增加，最大升程增加的關(guān)系，在請求扭矩小時，能夠縮小升程量，同時能夠提前IVC，縮小進(jìn)氣量。此時，特征點(diǎn)在于，通過使IVC提前，與活塞膨脹量相比，能夠相對縮小活塞壓縮量，因此，不僅泵損失降低，而且也可以期待米勒循環(huán)效應(yīng)產(chǎn)生的燃料消耗量提高效果。圖4是說明裝載有通過使氣門升程圖形非對稱化而使氣缸內(nèi)流動強(qiáng)化的流動強(qiáng)化功能的氣門機(jī)構(gòu)的圖。使二者中的一氣門低升程化，由此使通過兩氣門的氣體產(chǎn)生偏流。當(dāng)在進(jìn)氣門中應(yīng)用這種氣門機(jī)構(gòu)時，在進(jìn)氣行程在氣缸內(nèi)的流向上能夠形成橫或縱方向的大的渦(將橫方向的渦稱為渦流(swirl)，將縱方向的渦稱為滾流(tumble))。在進(jìn)氣行程中形成的大渦呈現(xiàn)為在壓縮行程中依次潰散成小渦，并立即分散為熱能的湍流能的階式過程(cascade process)的情況。上述潤流或滾流具有抑制瑞流能的分散的作用，因此,其結(jié)果是，能夠增加壓縮行程后期的湍流能。圖5是說明內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管的構(gòu)成和通過該進(jìn)氣管的各部的流體的物理量的圖。在節(jié)氣門3的上游安裝有空氣流量傳感器2，通過內(nèi)置于空氣流量傳感器2的溫度傳感器來檢測大氣溫度。另外，通過節(jié)氣門3的開口部的氣體的流量能夠認(rèn)為與通過空氣流量傳感器2檢測出的空氣流量傳感器部流量大體相同。在本實施方式的系統(tǒng)中，在進(jìn)氣門6的上游設(shè)置有流動強(qiáng)化閥5。通過關(guān)閉流動強(qiáng)化閥5，能夠在進(jìn)氣流產(chǎn)生偏流，能夠強(qiáng)化壓縮行程后期的瑞流。基于節(jié)氣門3的下游的壓力和溫度、轉(zhuǎn)速、可變氣門動作量、流動強(qiáng)化閥的開度，能夠推定流入氣缸I的氣體的流量。圖6是說明流動強(qiáng)化閥5的控制圖的圖，基于以轉(zhuǎn)速和負(fù)荷為軸的控制圖控制流動強(qiáng)化閥5。在圖6(a)中，在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?qū)⒘鲃訌?qiáng)化閥5設(shè)定在關(guān)閉的一側(cè)，在高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?qū)⒘鲃訌?qiáng)化閥5設(shè)定在打開的一側(cè)，在它們之間進(jìn)行切換控制。在采用這樣進(jìn)行流動強(qiáng)化閥5的切換控制的方式的內(nèi)燃機(jī)50中，通常，流動強(qiáng)化閥5的動作區(qū)域限定在流動強(qiáng)化閥5對進(jìn)氣量帶來影響較少的低旋轉(zhuǎn)低負(fù)荷區(qū)域。另一方面，圖6 (b)中，隨著成為低轉(zhuǎn)速且低負(fù)荷，將流動強(qiáng)化閥設(shè)定在進(jìn)一步關(guān)閉的一側(cè)，隨著成為高轉(zhuǎn)速且高負(fù)荷，將流動強(qiáng)化閥5設(shè)定在進(jìn)一步打開一側(cè)。通過使流動強(qiáng)化閥5的開度這樣連續(xù)地變化，與切換控制方式比較，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大使流動強(qiáng)化閥5動作的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。圖7是說明形成于氣缸內(nèi)的氣體交換過程中的氣缸內(nèi)流動和湍流生成、衰減過程的圖。圖7 (a)表不一個循環(huán)間的氣缸內(nèi)氣體的質(zhì)量推移。圖7 (b)表不一個循環(huán)間的氣缸內(nèi)氣體動能和湍流能的推移。圖7 (C)是示意性地表示氣體交換對氣缸內(nèi)湍流帶來影響的機(jī)構(gòu)的圖。如從這些圖7 (a) (C)能夠理解，主要在進(jìn)氣行程產(chǎn)生氣缸內(nèi)氣體的動能，動能的一部分轉(zhuǎn)換為湍流能。在湍流流場中，經(jīng)過從大渦潰散為小渦，大渦具有的湍流能依次轉(zhuǎn)換為小渦成分的階式過程后，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。因此，?nèi)燃機(jī)的渦流流場遵循在進(jìn)氣行程中湍流能顯示最大值后，在壓縮行程中單調(diào)衰減的經(jīng)過。為了實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的燃燒促進(jìn)，需要強(qiáng)化在燃燒期的壓縮上止點(diǎn)附近的湍流，因此，如何抑制壓縮行程中的湍流的衰減作用至為重要。圖8是說明流動強(qiáng)化閥對壓縮上止點(diǎn)附近的湍流流化帶來影響的機(jī)構(gòu)的圖。圖8 (a)表示流動強(qiáng)化閥和滾流比或渦流比的關(guān)系。當(dāng)關(guān)閉流動強(qiáng)化閥時在氣缸內(nèi)產(chǎn)生偏流，形成渦流或滾流。隨著偏流程度增加，作為表示渦流和滾流的強(qiáng)度指標(biāo)的渦流比和滾流比增加。圖8 (b)表示滾流比或渦流比和湍流的比例(規(guī)模)的關(guān)系。隨著滾流比或渦流比增加，大渦成分具有的湍流能量增加，因此氣缸內(nèi)湍流流場的比例增加。圖8 (C)表示湍流比例和湍流能量的衰減率的關(guān)系。湍流比例增大，湍流能的衰減率越小，因此抑制壓縮行程中的湍流能的衰減。其結(jié)果是，如圖8 Cd)所示，使流動強(qiáng)化閥在關(guān)閉側(cè)連續(xù)地變化時，在壓縮上止點(diǎn)的湍流強(qiáng)度連續(xù)地增加。圖9是說明流動強(qiáng)化閥、可變氣門的狀態(tài)對氣缸內(nèi)湍流的推移帶來的影響的圖。圖9(a)是在流動強(qiáng)化閥關(guān)閉的情況和打開的情況下比較湍流強(qiáng)度的推移的結(jié)果，可知在流動強(qiáng)化閥關(guān)閉的情況下，在壓縮上止點(diǎn)附近的湍流強(qiáng)度大。圖9 (b)是在通過節(jié)氣門控制和通過進(jìn)氣門低升程早關(guān)閉控制實現(xiàn)相同轉(zhuǎn)速和充填效率的條件的情況下比較湍流強(qiáng)度的推移的結(jié)果。在進(jìn)氣門低升程早關(guān)閉控制的情況下，可知壓縮行程中的湍流的衰減作用大，在壓縮上止點(diǎn)的湍流強(qiáng)度和節(jié)氣門控制的情況下與之比較，小。圖9 (C)是在通過進(jìn)氣門低升程早關(guān)閉控制和通過僅使二者中一個氣門低升程的進(jìn)氣門非對稱升程控制實現(xiàn)相同轉(zhuǎn)速和充填效率的條件的情況下，比較湍流強(qiáng)度的推移的結(jié)果。在進(jìn)氣門非對稱升程控制的情況下，可知能夠抑制壓縮行程中的湍流的衰減作用，與在壓縮上止點(diǎn)的湍流強(qiáng)度與進(jìn)氣門低升程早關(guān)閉控制情況相比，大。在圖10中，(a)是說明轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管壓力不同的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)A和B的關(guān)系的圖，
(b)、(c)是說明上述動作點(diǎn)A的狀態(tài)(流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系)的圖，(d)、(e)是說明作用點(diǎn)B的狀態(tài)(流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系)的圖。圖10 (b)表示較低流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系，未看到流動強(qiáng)化閥相對開閉狀態(tài)在充填效率上直至大的變化。圖10 (c)表示在較低流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度增加。圖10 (d)表示較大流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和充填效率的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，充填效率減少。圖10 (e)表示較大流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度增加。如上述方式，可知在流動強(qiáng)化閥開度和充填效率之間具有對轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣管壓力的交替作用的影響，但與之相對，在流動強(qiáng)化閥開度和壓縮上止點(diǎn)湍流強(qiáng)度之間幾乎未看到對轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣管壓力的交替作用的影響。在圖11中，(a)是說明轉(zhuǎn)速和充填效率不同的運(yùn)轉(zhuǎn)動作點(diǎn)A和B的關(guān)系的圖，(b)、
(c)是說明上述動作點(diǎn)A的狀態(tài)(流動強(qiáng)化閥開度和湍流燃燒速度的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的關(guān)系)的圖，(d)、(e)是說明作用點(diǎn)B的狀態(tài)(流動強(qiáng)化閥開度和湍流燃燒速度的關(guān)系以及流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的關(guān)系)的圖。圖11 (b)表示在較低流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和湍流燃燒速度的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，湍流燃燒速度增加。這是因為湍流燃燒速度一般與湍流強(qiáng)度成比例。圖11 (C)表示在較低流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，點(diǎn)火時刻延遲。這是因為隨著湍流燃燒速度的增加，燃燒期縮短，因此用于實現(xiàn)最大扭矩的點(diǎn)火時刻的提前請求減少。圖11 (d)表示在較大流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和湍流燃燒速度的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，湍流燃燒速度增加。圖11 (e)表示在較大流量條件下的流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的關(guān)系，隨著關(guān)閉流動強(qiáng)化閥，點(diǎn)火時刻延遲。如上述方式，可知在流動強(qiáng)化閥開度的變化量對點(diǎn)火時刻的變化量帶來的影響上，對轉(zhuǎn)速、充填效率的交替作用的影響幾乎未見。圖12是本實施方式的控制框圖，是對用于進(jìn)行使流動強(qiáng)化閥變化時的點(diǎn)火時刻控制的控制進(jìn)行說明的圖。在圖12中，充填效率計算單元121基于轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣管壓力、大氣壓力、流動強(qiáng)化閥開度和進(jìn)氣管溫度計算充填效率(流入缸內(nèi)空氣量)。質(zhì)量流量換算單元122基于上述計算出的充填效率和轉(zhuǎn)速計算(換算)為氣缸部流量。進(jìn)氣管壓力時間變化率計算單元123基于上述計算的氣缸部流量、大氣溫度、進(jìn)氣管溫度和空氣流量傳感器來檢測流量，根據(jù)下面的式(I)，計算進(jìn)氣管壓力的時間變化率。(數(shù) I)
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)具備流動強(qiáng)化閥，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備 進(jìn)氣量計算單元，其基于由空氣流量傳感器檢測出的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量；湍流強(qiáng)度計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度的指標(biāo)；和點(diǎn)火時刻計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述湍流強(qiáng)度指標(biāo)，計算點(diǎn)火時刻。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于 所述內(nèi)燃機(jī)在進(jìn)氣門具備可變氣門機(jī)構(gòu)， 所述進(jìn)氣量計算單元還基于所述可變氣門機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)，計算所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量，所述湍流強(qiáng)度計算單元還基于所述可變氣門機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)，計算所述湍流強(qiáng)度的指標(biāo)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于 所述控制裝置具備對所述流動強(qiáng)化閥進(jìn)行控制的流動強(qiáng)化閥控制單元；和對所述點(diǎn)火時刻進(jìn)行修正的點(diǎn)火時刻修正單元。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于 所述可變氣門機(jī)構(gòu)使最大升程和相位可變， 所述流動強(qiáng)化閥控制單元通過所述可變氣門機(jī)構(gòu)使最大升程減少或使氣門關(guān)閉時刻提前，由此將所述流動強(qiáng)化閥的開度控制在流動被強(qiáng)化的一側(cè)， 所述湍流強(qiáng)度計算單元基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量、所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)和進(jìn)氣可變氣門機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)，計算缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)， 所述點(diǎn)火時刻修正單元基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，對所述點(diǎn)火時刻進(jìn)行修正。
5.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制裝置具備基于冷卻水溫對內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱狀態(tài)進(jìn)行推定的單元， 所述流動強(qiáng)化閥控制單元在所述內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱狀態(tài)為規(guī)定值以下的冷機(jī)狀態(tài)的情況下，基于所述內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱狀態(tài)將所述流動強(qiáng)化閥的開度控制在流動被強(qiáng)化的一側(cè)， 所述點(diǎn)火時刻修正單元基于所述預(yù)熱狀態(tài)、所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，對所述點(diǎn)火時刻進(jìn)行延遲修正。
6.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制裝置具備基于爆震傳感器來檢測爆震的有無的單元， 所述流動強(qiáng)化閥控制單元，在檢測出所述爆震的情況下，將所述流動強(qiáng)化閥的開度控制在流動被強(qiáng)化的一側(cè)， 所述點(diǎn)火時刻修正單元基于所述爆震傳感器的檢測結(jié)果、所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，對所述點(diǎn)火時刻進(jìn)行修正。
7.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于 所述控制裝置具備基于EGR閥開度對EGR率進(jìn)行推定的單元， 所述流動強(qiáng)化閥控制單元使用所述EGR閥使EGR率增加，由此將所述流動強(qiáng)化閥的開度控制在流動被強(qiáng)化的一側(cè)， 所述點(diǎn)火時刻修正單元基于所述EGR率、所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，對所述點(diǎn)火時刻進(jìn)行修正。
8.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于 所述控制裝置具備基于所述轉(zhuǎn)速的時間變化率對所述內(nèi)燃機(jī)的扭矩進(jìn)行推定的單元， 所述流動強(qiáng)化閥控制單元隨著所述內(nèi)燃機(jī)的扭矩的變動變大，將所述流動強(qiáng)化閥的開度控制在流動被強(qiáng)化的一側(cè)， 所述點(diǎn)火時刻修正單元基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，對所述點(diǎn)火時刻進(jìn)行修正。
9.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)具備流動強(qiáng)化閥，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備 進(jìn)氣量計算單元，其基于由空氣流量傳感器檢測出的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量；湍流強(qiáng)度計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度的指標(biāo)；和燃料噴射量計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和目標(biāo)空燃比，計算燃料噴射量。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)在進(jìn)氣門具備可變氣門機(jī)構(gòu)， 所述流入進(jìn)氣量計算單元還基于所述可變氣門機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)，計算所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量，所述湍流強(qiáng)度計算單元還基于所述可變氣門機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)，計算所述湍流強(qiáng)度的指標(biāo)。
11.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)具備流動強(qiáng)化閥，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備 進(jìn)氣量計算單元，其基于由空氣流量傳感器檢測出的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量；湍流強(qiáng)度計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度的指標(biāo)；點(diǎn)火時刻計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述湍流強(qiáng)度指標(biāo)，計算點(diǎn)火時刻；和燃料噴射量計算單元，其基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和目標(biāo)空燃比，計算燃料噴射量。
12.一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法，該內(nèi)燃機(jī)具備流動強(qiáng)化閥，所述內(nèi)燃機(jī)的控制方法的特征在于 基于由空氣流量傳感器檢測出的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速和流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量，接著，基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)，計算所述缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，還基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和所述湍流強(qiáng)度指標(biāo)，計算點(diǎn)火時刻。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法，其特征在于 還基于所述轉(zhuǎn)速、所述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和目標(biāo)空燃比，計算燃料噴射量。
全文摘要
流動強(qiáng)化閥的開度不僅對流動而且對流量有影響，因此在流動強(qiáng)化閥開度過渡變化的情況下，基于在流動強(qiáng)化閥開度和點(diǎn)火時刻的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時得到的關(guān)系進(jìn)行點(diǎn)火修正控制時，產(chǎn)生將點(diǎn)火時刻設(shè)定于最優(yōu)點(diǎn)的延遲側(cè)或提前側(cè)的不良。在具備流動強(qiáng)化閥的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置中，基于由空氣流量傳感器檢測出的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速和流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)計算流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量，基于轉(zhuǎn)速、上述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和流動強(qiáng)化閥的動作狀態(tài)計算缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度指標(biāo)，基于轉(zhuǎn)速、上述流入缸內(nèi)的進(jìn)氣量和上述湍流強(qiáng)度指標(biāo)計算點(diǎn)火時刻。
文檔編號F02D45/00GK103069155SQ20118004103
公開日2013年4月24日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者鈴木邦彥, 淺野誠二 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社