內(nèi)燃機(jī)的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題為一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其通過(guò)由節(jié)氣門而實(shí)施的空氣量的控制來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，并使過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的要求轉(zhuǎn)矩的實(shí)現(xiàn)精度提高。因此，本控制裝置對(duì)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣量的目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算，且根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)泵損失進(jìn)行計(jì)算。而且，通過(guò)在對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩上加上預(yù)測(cè)泵損失，從而對(duì)在壓縮、膨脹行程中應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的360°圖示要求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。而且，將用于實(shí)現(xiàn)360°圖示要求轉(zhuǎn)矩的空氣量作為目標(biāo)空氣量而進(jìn)行計(jì)算，且根據(jù)目標(biāo)空氣量來(lái)決定節(jié)氣門的開(kāi)度。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過(guò)由節(jié)氣門來(lái)實(shí)施的空氣量的控制，從而對(duì)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在一直以來(lái)所提出的汽車用內(nèi)燃機(jī)中，詳細(xì)而言，在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩要求控制中，根據(jù)由駕駛員實(shí)施的加速操作量來(lái)決定對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩。而且，將用于實(shí)現(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩的空氣量決定為目標(biāo)空氣量，且依據(jù)目標(biāo)空氣量來(lái)決定節(jié)氣門開(kāi)度。
[0003]但是，通過(guò)節(jié)氣門而被控制的空氣量，對(duì)于通過(guò)燃料在從壓縮行程至膨脹行程中進(jìn)行燃燒從而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的大小具有影響。但是，內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確來(lái)講并不僅由燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來(lái)決定。從燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩中減去泵損失而得到的值成為內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩、即內(nèi)燃機(jī)的圖示轉(zhuǎn)矩。由此，為了準(zhǔn)確地對(duì)要求轉(zhuǎn)矩的實(shí)現(xiàn)所需的的目標(biāo)空氣量進(jìn)行計(jì)算，希望將從排氣行程至進(jìn)氣行程中所產(chǎn)生的泵損失納入到考慮范圍內(nèi)。
[0004]關(guān)于在轉(zhuǎn)矩需求控制中于目標(biāo)空氣量的計(jì)算中使用泵損失的技術(shù)，例如在日本特開(kāi)2006-291803號(hào)公報(bào)中進(jìn)行了公開(kāi)。根據(jù)該公報(bào)中所公開(kāi)的技術(shù)，基于大氣壓與進(jìn)氣管之間的壓力差、和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而計(jì)算出泵損失。而且，通過(guò)在要求轉(zhuǎn)矩上加上泵損失從而計(jì)算出要求圖示轉(zhuǎn)矩，且根據(jù)要求圖示轉(zhuǎn)矩而計(jì)算出目標(biāo)空氣量。
[0005]但是，在上述公報(bào)所公開(kāi)的技術(shù)中存在問(wèn)題。上述公報(bào)中所公開(kāi)的技術(shù)為，根據(jù)由進(jìn)氣管壓力傳感器獲得的進(jìn)氣管壓力的實(shí)測(cè)值來(lái)對(duì)泵損失的實(shí)際值進(jìn)行計(jì)算，且將其用于目標(biāo)空氣量的計(jì)算中。由于進(jìn)氣管壓力會(huì)根據(jù)節(jié)氣門的動(dòng)作而發(fā)生變化，因此在節(jié)氣門進(jìn)行著動(dòng)作的過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因進(jìn)氣管壓力的變化而使泵損失也發(fā)生變化。即，由于節(jié)氣門進(jìn)行工作，從而在目標(biāo)空氣量的計(jì)算中所使用的泵損失的值會(huì)發(fā)生變化。因此，在上述公報(bào)中所公開(kāi)的技術(shù)中存在如下可能性，即，在過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)氣門的動(dòng)作產(chǎn)生調(diào)速不勻的情況，從而無(wú)法迅速地控制為能夠?qū)崿F(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩的空氣量。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006-291803號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011-094595號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2007-127035號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2011-149405號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明所要解決的課題
[0013]本發(fā)明為鑒于上述的問(wèn)題而被完成的發(fā)明，其課題在于，在通過(guò)由節(jié)氣門實(shí)施的空氣量的控制來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置中，使過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的要求轉(zhuǎn)矩的實(shí)現(xiàn)精度提高。而且，為了實(shí)現(xiàn)這樣的課題，本發(fā)明提供一種被構(gòu)成為以如下的方式進(jìn)行動(dòng)作的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
[0014]本發(fā)明所提供的控制裝置利用例如將空氣量與進(jìn)氣管壓力之間所成立的關(guān)系模型化而得到的結(jié)果，從而對(duì)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣量的目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算。而且，根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)泵損失、即在實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的情況下所預(yù)測(cè)出的進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算。本控制裝置通過(guò)在對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩上加上預(yù)測(cè)泵損失，從而對(duì)360°圖示要求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。360°圖示要求轉(zhuǎn)矩是指，通過(guò)燃料的燃燒而在壓縮以及膨脹行程中應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。本控制裝置將用于實(shí)現(xiàn)360°圖示要求轉(zhuǎn)矩的空氣量作為目標(biāo)空氣量而進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)目標(biāo)空氣量來(lái)決定節(jié)氣門的開(kāi)度。
[0015]如上所述，本控制裝置將根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣量的目標(biāo)進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的預(yù)測(cè)泵損失用于目標(biāo)空氣量的計(jì)算中，而不使用根據(jù)實(shí)際的進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的泵損失。在這樣的情況下，如果目標(biāo)空氣量變化，則因目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的變化而用于目標(biāo)空氣量的計(jì)算中的預(yù)測(cè)泵損失的值也會(huì)發(fā)生變化。但是，這些處理全部在控制裝置內(nèi)的運(yùn)算中被實(shí)施而不會(huì)受到節(jié)氣門的動(dòng)作的影響。此外，該運(yùn)算的速度與相對(duì)于節(jié)氣門的動(dòng)作的空氣的響應(yīng)速度相比足夠快。由此，根據(jù)本控制裝置，即使在過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)氣門的動(dòng)作也不會(huì)產(chǎn)生調(diào)速不勻，且能夠快速地控制為能夠?qū)崿F(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩的空氣量。
[0016]也可以采用如下方式，S卩，成為控制對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)可以具有與節(jié)氣門協(xié)同動(dòng)作而使空氣量變化的一個(gè)或多個(gè)作動(dòng)器。在這樣的作動(dòng)器包括:可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)、EGR裝置、附帶廢氣旁通閥的渦輪增壓器等。在這樣的情況下，本發(fā)明所提供的控制裝置能夠具備如下功能，即，根據(jù)目標(biāo)空氣量而對(duì)這些作動(dòng)器的目標(biāo)作動(dòng)器值進(jìn)行計(jì)算，且根據(jù)目標(biāo)作動(dòng)器值而對(duì)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行補(bǔ)正。作為目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的補(bǔ)正的方法可以采用如下方法，例如，利用將在進(jìn)氣管壓力、空氣量以及各個(gè)作動(dòng)器值之間成立的關(guān)系模型化而得到的結(jié)果，并根據(jù)目標(biāo)空氣量和目標(biāo)作動(dòng)器值來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算。
[0017]此外，在本發(fā)明所提供的控制裝置中，還可以與由節(jié)氣門等實(shí)施的空氣量的控制協(xié)同動(dòng)作而進(jìn)行點(diǎn)火正時(shí)的控制。在該點(diǎn)火正時(shí)控制中，本控制裝置例如根據(jù)能夠通過(guò)進(jìn)氣管壓力傳感器而計(jì)測(cè)出的實(shí)際進(jìn)氣管壓力來(lái)對(duì)實(shí)際泵損失進(jìn)行計(jì)算。而且，通過(guò)在要求轉(zhuǎn)矩上加上實(shí)際泵損失從而對(duì)第二 360°圖示要求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算，并且根據(jù)節(jié)氣門的實(shí)際開(kāi)度來(lái)對(duì)最佳點(diǎn)火正時(shí)的條件下所實(shí)現(xiàn)的推斷轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。本控制裝置將相對(duì)于推斷轉(zhuǎn)矩的第二 360°圖示要求轉(zhuǎn)矩之比作為目標(biāo)效率，并根據(jù)目標(biāo)效率而對(duì)點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行控制。
[0018]如上所述，本控制裝置將在點(diǎn)火正時(shí)控制中根據(jù)實(shí)際的進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的實(shí)際泵損失使用于計(jì)算中，而不使用根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的泵損失。由于點(diǎn)火正時(shí)不會(huì)對(duì)進(jìn)氣管壓力造成影響，因此，即使使用了實(shí)際泵損失也不會(huì)產(chǎn)生如空氣量控制時(shí)的這種調(diào)速不勻的情況。另一方面，由于通過(guò)點(diǎn)火正時(shí)而實(shí)施的轉(zhuǎn)矩控制與通過(guò)空氣量而實(shí)施的轉(zhuǎn)矩控制相比在轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性方面非常優(yōu)異，因此對(duì)于使用實(shí)際泵損失的情況較有意義。即，通過(guò)將實(shí)際泵損失使用于點(diǎn)火正時(shí)控制中，從而能夠?qū)c(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的控制以便在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的泵損失的條件下使內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩成為要求轉(zhuǎn)矩。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0021]在本發(fā)明的實(shí)施方式中被設(shè)為控制對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)(以下，稱為發(fā)動(dòng)機(jī))為，火花點(diǎn)火式的四循環(huán)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)?？刂蒲b置通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中所具備的作動(dòng)器進(jìn)行操作，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。本實(shí)施方式的控制裝置能夠操作的作動(dòng)器中包括:節(jié)氣門、點(diǎn)火裝置、可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)、EGR裝置、以及渦輪增壓器的廢氣旁通閥。本控制裝置對(duì)這些作動(dòng)器進(jìn)行操作而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。
[0022]圖1的框圖圖示了本實(shí)施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)。在圖1中構(gòu)成控制裝置100的各個(gè)要素為，特別通過(guò)圖而對(duì)控制裝置100所具有的各種功能的要素中的、與用于轉(zhuǎn)矩控制的空氣量控制和點(diǎn)火正時(shí)控制相關(guān)的要素進(jìn)行圖示的要素。因此，圖1并不是指控制裝置100僅由這些要素構(gòu)成的含義。另外，控制裝置100為汽車用的計(jì)算機(jī)，且各個(gè)要素在通過(guò)CPU來(lái)執(zhí)行被儲(chǔ)存于存儲(chǔ)器中的專用軟件時(shí)而被虛擬地實(shí)現(xiàn)。
[0023]以下，以圖1所示的各個(gè)要素的功能為中心對(duì)控制裝置100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0024]控制裝置100作為與要求轉(zhuǎn)矩的運(yùn)算相關(guān)的要素而具備運(yùn)算單元10、12、14以及調(diào)節(jié)單元16。運(yùn)算單元10將摩擦量的轉(zhuǎn)矩、空調(diào)器的驅(qū)動(dòng)用轉(zhuǎn)矩、交流發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)用轉(zhuǎn)矩加在PTM要求轉(zhuǎn)矩上，并輸出這些值的總計(jì)值。PTM要求轉(zhuǎn)矩為，由對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體進(jìn)行綜合控制的傳力系管理器發(fā)出的要求轉(zhuǎn)矩。PTM要求轉(zhuǎn)矩根據(jù)由駕駛員實(shí)施的加速踏板的操作量、或來(lái)自VSC或ECT等車輛的控制設(shè)備的信號(hào)而被決定。另外，由運(yùn)算單元10計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩的值為，一個(gè)循環(huán)、即每曲軸轉(zhuǎn)角720°的圖示轉(zhuǎn)矩的要求值。
[0025]運(yùn)算單元12將相當(dāng)于摩擦量的轉(zhuǎn)矩、空調(diào)器的驅(qū)動(dòng)用轉(zhuǎn)矩、交流發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)用轉(zhuǎn)矩、以及由自動(dòng)變速機(jī)消耗的轉(zhuǎn)矩相加，并輸出這些值的總計(jì)值。由運(yùn)算單元12計(jì)算出的運(yùn)算值為表示用于維持怠速轉(zhuǎn)速所需的轉(zhuǎn)矩的值。在運(yùn)算單元14中，對(duì)由運(yùn)算單元12輸出的運(yùn)算值實(shí)施根據(jù)環(huán)境條件等而進(jìn)行的各種補(bǔ)正。通過(guò)運(yùn)算單元12、14而運(yùn)算出的轉(zhuǎn)矩的值與由運(yùn)算單元10運(yùn)算出的運(yùn)算值同樣地，為每曲軸轉(zhuǎn)角720°的圖示轉(zhuǎn)矩的要求值。
[0026]由運(yùn)算單元10進(jìn)行的運(yùn)算和由運(yùn)算單元12、14進(jìn)行的運(yùn)算都是始終進(jìn)行的。控制裝置100將由這些運(yùn)算單元運(yùn)算出的兩個(gè)運(yùn)算值輸入至調(diào)節(jié)單元16。調(diào)節(jié)單元16對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于怠速狀態(tài)進(jìn)行判斷，并根據(jù)該判斷結(jié)果來(lái)選擇兩個(gè)運(yùn)算值中的某一方。在控制裝置100中，由調(diào)節(jié)單元16選擇的運(yùn)算值作為對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩而被使用。由于從調(diào)節(jié)單元16被輸出的要求轉(zhuǎn)矩為每曲軸轉(zhuǎn)角720°的圖示轉(zhuǎn)矩的要求值，因此，以下將其稱為720°圖示要求轉(zhuǎn)矩。
[0027]控制裝置100將從調(diào)節(jié)單元16被輸出的720°圖示要求轉(zhuǎn)矩輸入至運(yùn)算單元18。在運(yùn)算單元18中，在720°圖示要求轉(zhuǎn)矩上加上預(yù)測(cè)泵損失。預(yù)測(cè)泵損失為，從進(jìn)氣行程至排氣行程中所產(chǎn)生的泵損失的預(yù)測(cè)值。通過(guò)在作為一個(gè)循環(huán)量的要求轉(zhuǎn)矩的720°圖示要求轉(zhuǎn)矩上加上預(yù)測(cè)泵損失，從而可計(jì)算出因燃料的燃燒而從壓縮行程至膨脹行程中所產(chǎn)生的圖示轉(zhuǎn)矩的要求值。以下，將其稱為360°圖示要求轉(zhuǎn)矩。此外，由于由運(yùn)算單元18計(jì)算出的360°圖示要求轉(zhuǎn)矩被用于空氣量的控制，因此為了與用于后述的點(diǎn)火正時(shí)的控制進(jìn)行區(qū)分，亦稱為空氣量控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩。
[0028]控制裝置100通過(guò)運(yùn)算單元30來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)泵損失進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)算單元30根據(jù)由曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(實(shí)際NE)和目標(biāo)進(jìn)氣管壓力(目標(biāo)PM)來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)泵損失、即計(jì)算在實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)進(jìn)氣管壓力時(shí)所預(yù)測(cè)出的進(jìn)氣管壓力。在預(yù)測(cè)泵損失的計(jì)算中，使用，將包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)作為關(guān)鍵而關(guān)連了進(jìn)氣管壓力和泵損失的映射圖。
[0029]控制裝置100通過(guò)運(yùn)算單元32來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算。目標(biāo)進(jìn)氣管壓力為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣量所需的進(jìn)氣管壓力，且該值根據(jù)氣門正時(shí)、EGR率以及增壓而發(fā)生變化。運(yùn)算單元32根據(jù)目標(biāo)空氣量、目標(biāo)氣門正時(shí)、目標(biāo)EGR率以及目標(biāo)增壓來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算。在目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的計(jì)算中使用逆進(jìn)氣閥模型。在逆進(jìn)氣閥模型中，由一次函數(shù)表示空氣量與進(jìn)氣管壓力之間的關(guān)系，且該一次函數(shù)中所包含的各個(gè)系數(shù)由以氣門正時(shí)、EGR率以及增壓為軸的映射圖來(lái)決定。
[0030]由運(yùn)算單元18計(jì)算出的360°圖示要求轉(zhuǎn)矩被輸入至運(yùn)算單元20。在運(yùn)算單元20中，360°圖示要求轉(zhuǎn)矩通過(guò)除以要求效率而提高。要求效率為點(diǎn)火正時(shí)控制用的參數(shù)且被設(shè)定為小于等于I的值。通過(guò)將要求效率設(shè)為1，從而使點(diǎn)火正時(shí)被控制在最佳點(diǎn)火正時(shí)，并通過(guò)將要求效率設(shè)為小于I的值從而使點(diǎn)火正時(shí)與最佳點(diǎn)火正時(shí)相比而被滯后。
[0031]運(yùn)算單元20中被用于計(jì)算的要求效率由調(diào)節(jié)單元26發(fā)送。調(diào)節(jié)單元26輸入有用于催化劑預(yù)熱的要求效率和用于抑制催化劑的劣化的要求效率。各個(gè)要求效率的值被設(shè)定為不同的值。調(diào)節(jié)單元26中在僅被輸入了其中一個(gè)要求效率的情況下，將該被輸入的要求效率的值向運(yùn)算單元20輸出。在雙方都被輸入的情況下，調(diào)節(jié)單元26根據(jù)被預(yù)先設(shè)定的規(guī)則來(lái)選擇某一方，并將所選擇的要求效率的值向運(yùn)算單元20輸出。而且，在哪一方都未被輸入的情況下，調(diào)節(jié)單元26將成為最大值的I作為要求效率的值而向運(yùn)算單元20輸出。
[0032]由運(yùn)算單元20處理后的360°圖示要求轉(zhuǎn)矩被輸入至運(yùn)算單元22。運(yùn)算單元22利用空氣量映射圖而將360°圖示要求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為目標(biāo)空氣量。此處所說(shuō)的空氣量是指，被吸入至缸內(nèi)的空氣量(亦能夠代替其而使用將其無(wú)因次化的填充效率或者負(fù)載率)?？諝饬坑成鋱D為，以點(diǎn)火正時(shí)為最佳點(diǎn)火正時(shí)(MBT和輕微爆震點(diǎn)火正時(shí)中的、更靠滯后側(cè)的點(diǎn)火正時(shí))的情況為前提，將轉(zhuǎn)矩和空氣量以包含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及空燃比在內(nèi)的各種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)量為關(guān)鍵字而關(guān)聯(lián)起來(lái)的映射圖。
[0033]由運(yùn)算單元22計(jì)算出的目標(biāo)空氣量被輸入至運(yùn)算單元24。運(yùn)算單元24利用空氣模型的逆模型而將目標(biāo)空氣量轉(zhuǎn)換為節(jié)氣門開(kāi)度。由于空氣模型為將相對(duì)于節(jié)氣門2的動(dòng)作的空氣量的響應(yīng)特性模型化而得的物理模型，因此能夠通過(guò)利用該逆模型從而對(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣量所需的節(jié)氣門開(kāi)度進(jìn)行逆運(yùn)算?？刂蒲b置100根據(jù)由運(yùn)算單元24計(jì)算出的節(jié)氣門開(kāi)度(TA)來(lái)實(shí)施節(jié)氣門2的操作。
[0034]此外，與目標(biāo)空氣量被輸入至運(yùn)算單元24并行地，目標(biāo)空氣量也被輸入至運(yùn)算單元34、36、38。運(yùn)算單元34利用通過(guò)試驗(yàn)而被適合化的映射圖，并根據(jù)目標(biāo)空氣量來(lái)對(duì)目標(biāo)增壓進(jìn)行計(jì)算。目標(biāo)增壓為廢氣旁通閥的目標(biāo)作動(dòng)器值。運(yùn)算單元36利用通過(guò)試驗(yàn)而得到的適當(dāng)?shù)挠成鋱D，并根據(jù)目標(biāo)空氣量來(lái)對(duì)目標(biāo)EGR率進(jìn)行計(jì)算。目標(biāo)EGR率為EGR裝置的目標(biāo)作動(dòng)器值。而且，運(yùn)算單元36使用通過(guò)試驗(yàn)而得到適當(dāng)?shù)挠成鋱D，并根據(jù)目標(biāo)空氣量來(lái)對(duì)目標(biāo)氣門正時(shí)進(jìn)行計(jì)算。目標(biāo)氣門正時(shí)為可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的目標(biāo)作動(dòng)器值?？刂蒲b置100根據(jù)由這些運(yùn)算單元34、36、38計(jì)算出的目標(biāo)作動(dòng)器值來(lái)實(shí)施各個(gè)作動(dòng)器的操作，并向所述的運(yùn)算單元32輸入目標(biāo)作動(dòng)器值。
[0035]與用于上述的空氣量控制的處理并行地，控制裝置100執(zhí)行下文中進(jìn)行說(shuō)明的用于點(diǎn)火正時(shí)控制的處理。
[0036]在用于點(diǎn)火正時(shí)控制的處理中，實(shí)際泵損失由運(yùn)算單元40計(jì)算出。運(yùn)算單元40根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(實(shí)際NE)和實(shí)際進(jìn)氣管壓力(實(shí)際PM)來(lái)對(duì)實(shí)際泵損失、即當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)處所產(chǎn)生的泵損失進(jìn)行計(jì)算，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)而被計(jì)算出，所述實(shí)際進(jìn)氣管壓力根據(jù)進(jìn)氣管壓力傳感器的信號(hào)而被計(jì)算出。在實(shí)際泵損失的計(jì)算中，使用與預(yù)測(cè)泵損失的計(jì)算中所使用的映射圖相同的映射圖。
[0037]控制裝置100將由運(yùn)算單元40計(jì)算出的實(shí)際泵損失輸入至運(yùn)算單元42。在運(yùn)算單元42中，720°圖示要求轉(zhuǎn)矩和實(shí)際泵損失進(jìn)行相加。被輸入至運(yùn)算單元42的720°圖示要求轉(zhuǎn)矩與被輸入至運(yùn)算單元18的值為相同的值。通過(guò)在720°圖示要求轉(zhuǎn)矩上加上實(shí)際泵損失，從而計(jì)算出通過(guò)燃料的燃燒而在從壓縮行程至膨脹行程中所產(chǎn)生的圖示轉(zhuǎn)矩的要求值。以下，將由運(yùn)算單元42計(jì)算出的第二 360°圖示要求轉(zhuǎn)矩稱為點(diǎn)火正時(shí)控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩。點(diǎn)火正時(shí)控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與所述的空氣量控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩一致。但是，在過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，以實(shí)際進(jìn)氣管壓力相對(duì)于目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的響應(yīng)延遲的量，而在兩個(gè)360°圖示要求轉(zhuǎn)矩之間產(chǎn)生差別。
[0038]控制裝置100將由運(yùn)算單元42計(jì)算出的點(diǎn)火正時(shí)控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩輸入至運(yùn)算單元46。在運(yùn)算單元46中，對(duì)點(diǎn)火正時(shí)控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩與推斷轉(zhuǎn)矩的比進(jìn)行計(jì)算。推斷轉(zhuǎn)矩為，在當(dāng)前的節(jié)氣門開(kāi)度的條件下將點(diǎn)火正時(shí)控制在最佳點(diǎn)火正時(shí)時(shí)所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。由運(yùn)算單元46計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩比，被作為用于決定點(diǎn)火正時(shí)的目標(biāo)效率而使用。
[0039]運(yùn)算單元46中被用于計(jì)算的推斷轉(zhuǎn)矩從運(yùn)算單元44被發(fā)送。運(yùn)算單元44利用前文所述的空氣模型的正模型，而將通過(guò)節(jié)氣門開(kāi)度傳感器而被計(jì)測(cè)出的實(shí)際節(jié)氣門開(kāi)度轉(zhuǎn)換為推斷空氣量。接下來(lái)，利用轉(zhuǎn)矩映射圖來(lái)將推斷空氣量轉(zhuǎn)換為推斷轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩映射圖為所述的空氣量映射圖的逆映射圖，且以點(diǎn)火正時(shí)處于最佳點(diǎn)火正時(shí)作為前提，使空氣量和轉(zhuǎn)矩以各種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)量為關(guān)鍵詞而關(guān)聯(lián)起來(lái)的映射圖。
[0040]由運(yùn)算單元46計(jì)算出的目標(biāo)效率被輸入至運(yùn)算單元48。運(yùn)算單元48根據(jù)所輸入的目標(biāo)效率來(lái)對(duì)點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行計(jì)算。詳細(xì)而言，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣量、空燃比等發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)量來(lái)對(duì)最佳點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行計(jì)算，并且根據(jù)所輸入的目標(biāo)效率來(lái)對(duì)相對(duì)于最佳點(diǎn)火正時(shí)的滯后量進(jìn)行計(jì)算。若目標(biāo)效率為I則滯后量被設(shè)為零，且目標(biāo)效率與I相比越小則滯后量被設(shè)定得越大。而且，將滯后量補(bǔ)足為最佳點(diǎn)火正時(shí)的值被作為最終的點(diǎn)火正時(shí)而計(jì)算出。在最佳點(diǎn)火正時(shí)的計(jì)算中，例如能夠使用將最佳點(diǎn)火正時(shí)與各種的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)量關(guān)聯(lián)起來(lái)的映射圖。在滯后量的計(jì)算中，例如能夠使用將滯后量與效率以及各種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)量關(guān)聯(lián)起來(lái)的映射圖?？刂蒲b置100根據(jù)由運(yùn)算單元48而計(jì)算出的點(diǎn)火正時(shí)(SA)來(lái)實(shí)施點(diǎn)火裝置4的操作。
[0041]以上為對(duì)于本實(shí)施方式的控制裝置100的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。根據(jù)本實(shí)施方式，控制裝置100將根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的預(yù)測(cè)泵損失使用于目標(biāo)空氣量的計(jì)算中，而不使用根據(jù)實(shí)際進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的泵損失。由于目標(biāo)進(jìn)氣管壓力是根據(jù)目標(biāo)空氣量而計(jì)算出的，因此如果目標(biāo)空氣量發(fā)生變化，則由于目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的變化從而在目標(biāo)空氣量的計(jì)算中所使用的預(yù)測(cè)泵損失的值也將發(fā)生變化。但是，這些處理全部由控制裝置100內(nèi)的運(yùn)算而實(shí)施，從而不會(huì)受到節(jié)氣門2的動(dòng)作的影響。此外，由于該運(yùn)算在一個(gè)控制周期(例如8msec)內(nèi)實(shí)施，因此與對(duì)于節(jié)氣門2的動(dòng)作的空氣的響應(yīng)速度相比足夠快。由此，根據(jù)控制裝置100，即使在過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)氣門2的動(dòng)作也不會(huì)產(chǎn)生調(diào)速不勻的情況，從而能夠迅速地控制成能夠?qū)崿F(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩(720°圖示要求轉(zhuǎn)矩)的空氣量。
[0042]而且，根據(jù)本實(shí)施方式，控制裝置100在點(diǎn)火正時(shí)控制中使用根據(jù)實(shí)際進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的實(shí)際泵損失，而不使用根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力而計(jì)算出的泵損失。由于點(diǎn)火正時(shí)不會(huì)對(duì)進(jìn)氣管壓力造成影響，因此即使使用實(shí)際泵損失也不會(huì)引起如空氣量控制時(shí)的這種調(diào)速不勻。另一方面，由于通過(guò)點(diǎn)火正時(shí)而實(shí)施的轉(zhuǎn)矩控制與通過(guò)空氣量而實(shí)施的轉(zhuǎn)矩控制相比而在轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性方面非常優(yōu)異，因此通過(guò)將實(shí)際泵損失使用于點(diǎn)火正時(shí)控制中，從而能夠準(zhǔn)確地對(duì)點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行控制，以便在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的泵損失的條件下使發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩成為要求轉(zhuǎn)矩(720°圖示要求轉(zhuǎn)矩)。
[0043]另外，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改變而實(shí)施。
[0044]符號(hào)說(shuō)明
[0045]2 節(jié)氣門
[0046]4 點(diǎn)火裝置
[0047]18空氣量控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0048]22目標(biāo)空氣量的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0049]24節(jié)氣門開(kāi)度的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0050]30預(yù)測(cè)泵損失的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0051]32目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0052]40實(shí)際泵損失的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0053]42點(diǎn)火正時(shí)控制用360°圖示要求轉(zhuǎn)矩的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0054]48點(diǎn)火正時(shí)的計(jì)算用的運(yùn)算單元
[0055]100控制裝置
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其通過(guò)由節(jié)氣門實(shí)施的空氣量的控制來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備: 對(duì)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣量的目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行計(jì)算的單元； 根據(jù)所述目標(biāo)進(jìn)氣管壓力來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)泵損失進(jìn)行計(jì)算的單元； 通過(guò)在對(duì)于所述內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩上加上所述預(yù)測(cè)泵損失，從而對(duì)作為在壓縮以及膨脹行程中應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩的360°圖示要求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算的單元； 將用于實(shí)現(xiàn)所述360°圖示要求轉(zhuǎn)矩的空氣量作為所述目標(biāo)空氣量而進(jìn)行計(jì)算的單元; 根據(jù)所述目標(biāo)空氣量來(lái)決定所述節(jié)氣門的開(kāi)度的單元。
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)具有與所述節(jié)氣門協(xié)同動(dòng)作而使空氣量變化的一個(gè)或多個(gè)作動(dòng)器， 所述控制裝置還具備: 根據(jù)所述目標(biāo)空氣量而對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)作動(dòng)器的目標(biāo)作動(dòng)器值進(jìn)行計(jì)算的單元； 根據(jù)所述目標(biāo)作動(dòng)器值而對(duì)所述目標(biāo)進(jìn)氣管壓力進(jìn)行補(bǔ)正的單元。
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， 所述控制裝置還具備: 根據(jù)實(shí)際進(jìn)氣管壓力而對(duì)實(shí)際泵損失進(jìn)行計(jì)算的單元； 通過(guò)在所述要求轉(zhuǎn)矩上加上所述實(shí)際泵損失從而對(duì)第二 360°圖示要求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算的單元； 根據(jù)所述節(jié)氣門的實(shí)際開(kāi)度而對(duì)在最佳點(diǎn)火正時(shí)的條件下所實(shí)現(xiàn)的推斷轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算的單元； 將所述第二 360°圖示要求轉(zhuǎn)矩相對(duì)于所述推斷轉(zhuǎn)矩的比作為目標(biāo)效率而決定點(diǎn)火正時(shí)的單元。
【文檔編號(hào)】F02D9/02GK103975153SQ201180075319
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月8日
【發(fā)明者】伊藤之一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社