內燃機的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內燃機的控制裝置，該內燃機的控制裝置包括排氣回流量推算單元，所述排氣回流量推算單元對排氣回流閥開口面積計算單元所計算出的排氣回流閥開口面積、與排氣回流閥的開度之間的關系進行學習，并基于學習到的排氣回流閥開口面積與排氣回流閥的開度之間的關系，對內燃機的控制所使用的排氣回流量進行推算。
【專利說明】內燃機的控制裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置，更詳細而言，涉及具有對內燃機的排氣回流量進 行推算的排氣回流量推算裝置在內的內燃機的控制裝置。

【背景技術】
[0002] 為了適當地控制內燃機（以下有時也稱為發(fā)動機)，重要的是高精度地計算出吸入 發(fā)動機氣缸的空氣量、即氣缸流量，并根據氣缸流量來進行燃料控制和點火時期控制。關 于燃料控制，只要能進行反饋控制，使得主要根據氣缸流量噴射出達到目標空燃比的燃料 量，就能獲得大體良好的控制性，而關于點火時期控制，需要在輸出不僅根據發(fā)動機轉速和 吸入氣缸的空氣量，還根據例如發(fā)動機溫度、爆震產生狀況、燃料性狀、以及排氣回流量（以 下稱為EGR量。EGR:Exhaust Gas Recirculation、廢氣再循環(huán)）與氣缸流量之間的比值即 排氣回流率（以下稱為EGR率）等其它主要因素，而變得最大時的點火提前角下（以下稱為 MBT。MBT :Minimum Spark A dvance for Best Torque :最大轉矩的最小點火提前角）進行 控制。
[0003] 在對MBT產生影響的上述主要因素中，例如，發(fā)動機溫度可以利用發(fā)動機冷卻水 溫度傳感器來進行檢測，爆震產生狀況可以由爆震傳感器來進行檢測，并能根據爆震產生 狀況來判斷燃料性狀是普通汽油或是高辛烷值汽油。
[0004] 另外，關于EGR率，存在以下兩種方法：在連結排氣管和進氣管的排氣回流通路 (以下稱為EGR通路）中設置排氣回流閥（以下稱為EGR閥)、并基于該EGR閥的開度對EGR 量進行控制的方法(有時也稱為外部EGR);以及設置使進氣閥和排氣閥的開閉時刻可變的 可變氣門正時機構（以下稱為VVToVVT :Variable Valve Timing、可變氣門正時)、并利用該 VVT的開閉時刻來改變進氣閥和排氣閥同時打開狀態(tài)下的期間、即重疊期間、以對因廢氣殘 留于氣缸內而產生的EGR量進行控制的方法（以下有時也稱為內部EGR)，或者，有時會同時 使用上述兩種方法。關于外部EGR控制法的EGR率，可以根據EGR閥的開度、排氣壓力、以 及進氣管內壓力來大致算出。此外，在以下的說明中，在僅標注為EGR、EGR率的情況下，表 示外部EGR、外部EGR率。
[0005] 近年來，一般以發(fā)動機輸出轉矩為指標來進行發(fā)動機控制，而在對該輸出轉矩進 行推算的情況下，熱效率也會根據氣缸流量和EGR率而發(fā)生變化。因此，為了計算出上述的 MBT，進而為了推算出轉矩、熱效率，均需要高精度地計算出氣缸流量和EGR率。為了高精度 地求出EGR率，需要高精度地計算出EGR流量。
[0006] 在專利文獻1中，揭示了一種EGR率推算裝置，該EGR率推算裝置基于根據EGR閥 的開口面積而求出的廢氣量、以及根據EGR閥的開口面積指令值而求出的廢氣量，來計算 出EGR流量并推算出EGR率。專利文獻1所揭示的裝置能使用預先給定的EGR閥的開度-流 量特性、以及EGR閥開口面積，以簡單的結構計算出EGR流量。
[0007] 現有技術文獻
[0008] 專利文獻1 :日本專利特開平7-279774號公報


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術問題
[0010] 在專利文獻1所揭示的現有裝置的情況下，若EGR閥的開度特性因時間久了而發(fā) 生變化，則預先準備的流量特性與實際的流量特性產生偏差，從而存在推算精度下降的問 題。另外，EGR閥除了理所當然會因產品本身的個體差異而導致開度-流量特性不同以外， 還會因安裝有該EGR閥的發(fā)動機的狀態(tài)而導致開度-流量特性不同。
[0011] 本發(fā)明為了解決現有裝置所存在的上述問題而完成，其目的在于，提供一種內燃 機的控制裝置，該內燃機的控制裝置即使EGR閥的開度-流量特性因時間久了而發(fā)生變化， 也能高精度地推算出EGR流量。
[0012] 解決技術問題所采用的技術方案
[0013] 本發(fā)明所涉及的內燃機的控制裝置的特征在于，包括：
[0014] 吸入空氣量檢測單元，該吸入空氣量檢測單元對通過設置于內燃機進氣管的節(jié)流 閥而吸入所述內燃機的吸入空氣量進行檢測；
[0015] 排氣回流通路，該排氣回流通路連接所述節(jié)流閥下游側的進氣管與所述內燃機的 排氣管；
[0016] 排氣回流閥，該排氣回流閥對所述排氣回流通路進行開閉，以控制流過所述排氣 回流通路的排氣回流量；
[0017] 進氣管壓力檢測單元，該進氣管壓力檢測單元對所述節(jié)流閥下游側的進氣管內部 的壓力進行檢測；
[0018] 體積效率相當值計算單元，該體積效率相當值計算單元對體積效率相當值進行計 算，所述體積效率相當值是表示從所述節(jié)流閥下游側的進氣管流入所述內燃機氣缸內部的 空氣量的指標；
[0019] 氣缸流量計算單元，該氣缸流量計算單元基于所述進氣管內部的壓力和所述體積 效率相當值，對作為從所述節(jié)流閥下游側的進氣管流入所述氣缸內部的空氣量的氣缸流量 進行計算；
[0020] 排氣回流量計算單元，該排氣回流量計算單元基于所述吸入空氣量檢測單元所檢 測出的吸入空氣量、以及所述氣缸流量計算單元所計算出的氣缸流量，對所述排氣回流量 進行計算；
[0021] 排氣回流閥開口面積計算單元，該排氣回流閥開口面積計算單元基于所述排氣回 流量計算單元所求出的排氣回流量，對與所述排氣回流閥的開度相對應的排氣回流閥開口 面積進行計算；以及
[0022] 排氣回流量推算單元，該排氣回流量推算單元對所述排氣回流閥開口面積計算單 元所計算出的所述排氣回流閥開口面積與所述排氣回流閥的開度之間的關系進行學習，并 基于學習到的所述排氣回流閥開口面積與所述排氣回流閥的開度之間的關系，對所述內燃 機的控制所使用的排氣回流量進行推算。
[0023] 技術效果
[0024] 根據本發(fā)明所涉及的內燃機的控制裝置，即使在流量特性因煙灰等堆積物而發(fā)生 變化的情況下，或在EGR閥因老化而無法工作的情況下，仍能對EGR閥開度-開口面積特性 進行學習，因此，能根據學習到的結果來高精度地推算出EGR流量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是簡要表示包含本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置在內的內燃 機的控制系統(tǒng)的結構圖。
[0026] 圖2是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置的結構框圖。
[0027] 圖3是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置中實施EGR閥開度學 習的動作的流程圖。
[0028] 圖4是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置中的體積效率系數映射 圖。
[0029] 圖5是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置中的EGR閥開度-開口面 積映射圖。
[0030] 圖6是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置中的EGR閥開度-學習值 映射圖。
[0031] 圖7是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置中對EGR流量實施濾 波處理的動作的流程圖。
[0032] 圖8是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置中對EGR流量實施了濾波 處理的情況下的曲線圖。

【具體實施方式】
[0033] 實施方式1
[0034] 下面，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置。圖1 是簡要表示包含本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置在內的內燃機的控制系 統(tǒng)的結構圖。在圖1中，在發(fā)動機1的進氣系統(tǒng)的上游側設置有作為測定吸入空氣量的吸 入空氣量檢測單元的空氣流量傳感器（以下稱為AFS。AFS:Air Flow Sensor、空氣流量傳 感器)2。在AFS2下游的發(fā)動機1 一側，設置有能用于對吸入空氣量進行調整而進行電氣控 制的電子控制節(jié)流器4。
[0035] 另外，為了對電子控制節(jié)流器4的開度進行測定，設置有節(jié)流器開度傳感器3。此 夕卜，也可以使用例如基于節(jié)流器開度來推算吸入空氣量等的、其它測定吸入空氣量的單元 來代替AFS2。此外，設置有作為進氣管壓力檢測單元的進氣歧管壓力傳感器（以下簡稱為進 氣歧管壓傳感器）7、以及進氣溫度傳感器8,其中，所述進氣歧管壓力傳感器7對設置于電 子控制節(jié)流器4下游側的氣室5和進氣歧管6內所包含的空間（以下簡稱為進氣歧管)的壓 力、即進氣歧管壓力進行測定，所述進氣溫度傳感器8對進氣歧管內的溫度（以下簡稱為進 氣歧管溫度）進行測定。
[0036] 此外，也可以使用對嚴格來講是不同溫度的外部氣體進行近似測量的溫度傳感 器、例如內置于AFS2的溫度傳感器，從而能根據外部氣體溫度來推算進氣歧管溫度，以代 替設置測量進氣歧管溫度的進氣溫度傳感器8。
[0037] 在進氣歧管6和發(fā)動機1的氣缸內所包含的進氣閥的附近，設置有用于噴射燃料 的噴射器9，另外，還設置有作為氣門正時可變的進氣閥的進氣VVT10、以及作為氣門正時 可變的排氣閥的排氣VVT11。另外，在發(fā)動機1的氣缸蓋上設置有用于對在氣缸內產生火花 的火花塞進行驅動的點火線圈12。在排氣歧管13中，設置有未圖示的作為氧氣檢測單元的 〇2傳感器、催化劑。
[0038] 排氣歧管13和氣室5通過排氣回流通路（以下稱為EGR通路）14相連接。在EGR 通路14中設置有用于控制EGR流量的排氣回流閥（以下稱為EGR閥）16,利用作為排氣回 流閥開度檢測單元的EGR閥開度傳感器15來測定該EGR閥16的開度。此外，雖未進行圖 示，但在圖1所示的內燃機的控制系統(tǒng)中設置有：進氣管側壓力檢測單元，該進氣管側壓力 檢測單元對EGR通路14的進氣管側壓力進行檢測；排氣管側溫度檢測單元，該排氣管側溫 度檢測單元對EGR通路14的排氣管側溫度進行檢測；排氣管側壓力檢測單元，該排氣管側 壓力檢測單元對EGR通路14的排氣管側壓力進行檢測；排氣管側音速計算單元，該排氣管 側音速計算單元基于排氣管側溫度檢測單元所檢測出的排氣管側溫度，對排氣管側音速進 行計算；以及排氣管側密度計算單元，該排氣管側密度計算單元基于排氣管側壓力檢測單 元所檢測出的排氣管側壓力和排氣管側溫度檢測單元所檢測出的排氣管側溫度，對排氣管 側密度進行計算。
[0039] 圖2是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的控制裝置的結構框圖。在圖2中， 將如下數據輸入電子控制單元（以下稱為E⑶。E⑶：Electric Co ntrol Unit、電子控制單 元)20,即AFS2所測得的吸入空氣量Qa、節(jié)流器開度傳感器3所測得的電子控制節(jié)流器4的 開度Θ、進氣歧管壓力傳感器7所測得的進氣歧管壓力Pb、進氣溫度傳感器8所測得的進 氣歧管溫度Tb、EGR閥開度傳感器15所測得的EGR閥16的開度Est以及大氣壓傳感器17 所測得的大氣壓Pa。此外，可以使用對大氣壓進行推算的單元，也可以使用內置于ECU中的 大氣壓傳感器，來代替對大氣壓進行測定的大氣壓傳感器17。另外，將來自除上述以外的各 種傳感器18 (包含油門開度傳感器、曲柄角度傳感器）的測定值也都輸入E⑶20。
[0040] E⑶20包括：體積效率系數計算單元21，該體積效率系數計算單元21對體積效率 系數Kv進行計算；氣缸流量計算單元22,該氣缸流量計算單元22利用體積效率系數Kv和 進氣歧管壓力Pb、進氣歧管溫度Tb，來對氣缸流量Qa_all進行計算；EGR流量計算單元23， 該EGR流量計算單元23利用氣缸流量Qa_all和吸入空氣量Qa，來對EGR流量Qae進行計 算；EGR閥開口面積計算單元24,該EGR閥開口面積計算單元24根據EGR流量Qae和進氣 歧管溫度Tb，來對EGR閥開口面積Segr進行計算；EGR閥基底開口面積計算單元25,該EGR 閥基底開口面積計算單元25根據EGR閥開度Est，來對EGR閥基底開口面積Segr_bse進行 計算；以及EGR閥開口面積學習值計算單元26,該EGR閥開口面積學習值計算單元26利用 EGR閥開口面積Segr和EGR閥基底開口面積Segr_bse，來對EGR閥開口面積學習值Kirn 進行計算。體積效率系數計算單元21相當于體積效率相當值計算單元，即對體積效率相當 值進行計算，所述體積效率相當值是表示從節(jié)流閥下游側的進氣管流入所述發(fā)動機氣缸內 部的空氣量的指標。
[0041] E⑶20還包括：學習值存儲單元27,該學習值存儲單元27根據EGR閥開度Est來 對EGR閥開口面積學習值Kirn進行存儲；控制用EGR閥開口面積計算單元28，該控制用EGR 閥開口面積計算單元28根據儲存于學習值存儲單元27的EGR閥開口面積學習值Kirn和 EGR閥基底開口面積Segr_bse，來對控制用EGR閥開口面積Segr_ctl進行計算；控制用EGR 流量計算單元29,該控制用EGR流量計算單元29根據控制用EGR閥開口面積Segr_ctl，來 對控制用EGR流量Qae_ctl進行計算；EGR率計算單元30,該EGR率計算單元30根據所計 算出的Qae_ctl和吸入空氣量Qa，來對EGR率進行計算；以及控制量計算單元31，該控制量 計算單元31基于所計算出的EGR率，來對噴射器9和點火線圈12等的驅動量進行計算。 [0042] 另外，ECU20基于油門開度等所輸入的各種數據來對發(fā)動機1的目標轉矩進行計 算，并計算出達成該計算出的目標轉矩的目標氣缸吸入空氣量。然后，計算目標節(jié)流器開 度、目標進氣VVT相位角、目標排氣VVT相位角，以達成該目標氣缸吸入空氣量，并將這些計 算結果作為目標值，來對電子控制節(jié)流器4的開度、進氣VVT10和排氣VVT11的相位角進行 控制。此外，也根據需要對其它各種致動器19進行控制。
[0043] 圖3是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機的排氣回流量推算裝置中的、實 施EGR閥開度學習的動作的流程圖，在每個規(guī)定曲柄角度的中斷處理(例如，BTDC75degCA 中斷處理)內實施所述動作。參照圖3所示的流程圖，詳細說明ECU20內所執(zhí)行的到緊接著 體積效率系數計算單元21之后的控制用EGR流量計算單元29為止的處理。
[0044] 在圖3中，首先，在步驟301中，利用圖2所示的體積效率系數計算單元21來計算 出體積效率系數Kv。例如根據圖4所示的映射，基于發(fā)動機轉速Ne、以及大氣壓Pa與進氣 歧管壓力Pb之間的比值，來進行該計算。即，圖4是本發(fā)明的實施方式1所涉及的內燃機 的排氣回流量推算裝置中的體積效率系數映射圖。根據圖4所示的映射，若發(fā)動機轉速Ne =3000 [r/min]，大氣壓Pa與進氣歧管壓力Pb之間的比值Pb/Pa = 0. 6,則體積效率系數 Kv 為 "0· 9"。
[0045] 由于體積效率系數Kv會因氣門正時而發(fā)生變化，因此，通常需要與可變氣門正 時的變化相對應的映射。將進氣閥、排氣閥的變化幅度設為""?" 50 " degCA，若每隔 "10"degCA準備映射，則需要"6X6 = 36"張映射。通常準備與運行條件下的目標氣門正 時相對應的映射、以及可變氣門正時的不動作時的映射這兩張映射。當然，也可以通過計算 而非根據映射圖來求出體積效率系數Kv。
[0046] 接著，前進至步驟302,基于體積效率系數Kv和進氣歧管壓力Pb，利用下式（1)來 計算出氣缸流量Qa_all。利用圖2中的氣缸流量計算單元22來實施該計算。
[0047] 【數學式1】
[0048]

【權利要求】
1. 一種內燃機的控制裝置，其特征在于，包括： 吸入空氣量檢測單元，該吸入空氣量檢測單元對通過設置于內燃機進氣管的節(jié)流閥而 吸入所述內燃機的吸入空氣量進行檢測； 排氣回流通路，該排氣回流通路連接所述節(jié)流閥下游側的進氣管與所述內燃機的排氣 管； 排氣回流閥，該排氣回流閥對所述排氣回流通路進行開閉，以控制流過所述排氣回流 通路的排氣回流量； 進氣管壓力檢測單元，該進氣管壓力檢測單元對所述節(jié)流閥下游側的進氣管內部的壓 力進行檢測； 體積效率相當值計算單元，該體積效率相當值計算單元對體積效率相當值進行計算， 所述體積效率相當值是表示從所述節(jié)流閥下游側的進氣管流入所述內燃機氣缸內部的空 氣量的指標； 氣缸流量計算單元，該氣缸流量計算單元基于所述進氣管內部的壓力和所述體積效率 相當值，對作為從所述節(jié)流閥下游側的進氣管流入所述氣缸內部的空氣量的氣缸流量進行 計算； 排氣回流量計算單元，該排氣回流量計算單元基于所述吸入空氣量檢測單元所檢測出 的吸入空氣量、以及所述氣缸流量計算單元所計算出的氣缸流量，對所述排氣回流量進行 計算； 排氣回流閥開口面積計算單元，該排氣回流閥開口面積計算單元基于所述排氣回流量 計算單元所求出的排氣回流量，對與所述排氣回流閥的開度相對應的排氣回流閥開口面積 進行計算；以及 排氣回流量推算單元，該排氣回流量推算單元對所述排氣回流閥開口面積計算單元所 計算出的所述排氣回流閥開口面積與所述排氣回流閥的開度之間的關系進行學習，并基于 學習到的所述排氣回流閥開口面積與所述排氣回流閥的開度之間的關系，對所述內燃機的 控制所使用的排氣回流量進行推算。
2. 如權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，包括： 進氣管側壓力檢測單元，該進氣管側壓力檢測單元對所述排氣回流通路的進氣管側壓 力進行檢測； 排氣管側溫度檢測單元，該排氣管側溫度檢測單元對所述排氣回流通路的排氣管側溫 度進行檢測； 排氣管側壓力檢測單元，該排氣管側壓力檢測單元對所述排氣回流通路的排氣管側壓 力進行檢測； 排氣管側音速計算單元，該排氣管側音速計算單元基于所述排氣管側溫度檢測單元所 檢測出的所述排氣管側溫度，對排氣管側音速進行計算；以及 排氣管側密度計算單元，該排氣管側密度計算單元基于所述排氣管側壓力檢測單元 所檢測出的所述排氣管側壓力、及所述排氣管側溫度檢測單元所檢測出的所述排氣管側溫 度，對排氣管側密度進行計算， 所述排氣回流閥開口面積計算單元基于所述排氣回流閥的開度、所述進氣管側壓力檢 測單元所檢測出的所述進氣管側壓力、所述排氣管側壓力檢測單元所檢測出的所述排氣管 側壓力、所述排氣管側音速計算單元所計算出的所述排氣管側音速、所述排氣管側密度計 算單元所計算出的所述排氣管側密度、以及所述排氣回流量計算單元所計算出的所述排氣 回流量，對所述排氣回流閥開口面積進行計算。
3. 如權利要求2所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，包括： 排氣回流閥基底開口面積計算單元，該排氣回流閥基底開口面積計算單元基于表示排 氣回流閥基底開口面積與排氣回流閥的開度之間的關系的排氣回流閥開度映射，對與所述 排氣回流閥的開度相對應的所述排氣回流閥基底開口面積進行計算； 排氣回流閥開口面積學習值計算單元，該排氣回流閥開口面積學習值計算單元基于所 述排氣回流閥開口面積和所述排氣回流閥基底開口面積，對排氣回流閥開口面積學習值進 行計算；以及 開口面積校正單元，該開口面積校正單元基于所述排氣回流閥開口面積學習值計算單 元所計算出的所述排氣回流閥開口面積學習值，對所述內燃機的控制所使用的排氣回流閥 開口面積進行校正。
4. 如權利要求1至3的任一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 對所述排氣回流量計算單元所計算出的所述排氣回流量實施濾波處理。
5. 如權利要求4所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 在所述排氣回流閥的開度正在變化的情況下，在所述排氣回流閥的開度變化結束之 后，將所述排氣回流量計算單元所計算出的排氣回流量作為初始值來執(zhí)行所述濾波處理。
6. 如權利要求3所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述內燃機的控制裝置包括學習值存儲單元，該學習值存儲單元根據所述排氣回流閥 的開度來存儲排氣回流閥開口面積學習值， 將所述排氣回流閥開口面積學習值作為與所述排氣回流閥的開度相對應的映射來儲 存于所述學習值存儲單元。
【文檔編號】F02D41/00GK104061091SQ201310567130
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年3月18日
【發(fā)明者】牧野倫和, 葉狩秀樹, 綿貫卓生 申請人:三菱電機株式會社