內(nèi)燃機的控制裝置以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及內(nèi)燃機的控制裝置W及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在能夠變更內(nèi)燃機壓縮比的內(nèi)燃機中，在低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時控制為相對高的壓縮比， 在高負(fù)荷運轉(zhuǎn)時控制為相對低的壓縮比。因此，例如像加速時等那樣在運轉(zhuǎn)狀態(tài)從低負(fù)荷 運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化為高負(fù)荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，隨著負(fù)荷的增加而使內(nèi)燃機壓縮比降低。運樣，在伴隨 著運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化而使內(nèi)燃機壓縮比降低的情況下，如果因壓縮比的響應(yīng)延遲而使得實際 的壓縮比高于目標(biāo)值，則有可能產(chǎn)生爆震。
[0003] 因此，例如在專利文獻1中公開有如下內(nèi)燃機的控制裝置，即，針對根據(jù)當(dāng)前的內(nèi) 燃機負(fù)荷（吸入空氣量）而計算出的第1目標(biāo)壓縮比，進行考慮了由可變壓縮比機構(gòu)引起 的壓縮比的響應(yīng)延遲的相位提前處理，而計算出第2目標(biāo)壓縮比，將壓縮比朝向該第2目標(biāo) 壓縮比進行控制。
[0004] 在運樣的專利文獻1中，在可變壓縮比機構(gòu)的壓縮比的響應(yīng)性優(yōu)于吸入空氣量的 響應(yīng)性的情況下，能夠計算出第2目標(biāo)壓縮比，能夠使實際的壓縮比充分接近本來的壓縮 比即第1目標(biāo)壓縮比。
[0005] 但是，在吸入空氣量的響應(yīng)性優(yōu)于可變壓縮比機構(gòu)的壓縮比的響應(yīng)性運樣的情況 下，第2目標(biāo)壓縮比有可能無法追隨第1目標(biāo)壓縮比。
[0006] 專利文獻1 :日本特開2005 - 163739號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置的特征在于，具有：預(yù)測進氣量計算單元，其基 于內(nèi)燃機的內(nèi)燃機負(fù)荷而對從當(dāng)前起經(jīng)過規(guī)定時間之后的進氣量進行計算；目標(biāo)壓縮比計 算單元，其基于由上述預(yù)測進氣量計算單元計算出的預(yù)測進氣量而對從當(dāng)前起經(jīng)過規(guī)定時 間之后的目標(biāo)壓縮比進行計算；W及控制指令值計算單元，其對使得實際的壓縮比成為上 述目標(biāo)壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)的控制指令值進行計算。
[000引根據(jù)本發(fā)明，即使在過渡時的進氣量的響應(yīng)性優(yōu)于過渡時的壓縮比的響應(yīng)性的情 況下，也能夠使實際的壓縮比高精度地追隨目標(biāo)壓縮比。
【附圖說明】
[0009] 圖1是表示本發(fā)明所設(shè)及的內(nèi)燃機的控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概況的說明圖。
[0010] 圖2是示意性地表示在本發(fā)明所設(shè)及的內(nèi)燃機的控制裝置中應(yīng)用的可變壓縮比 機構(gòu)的說明圖。 W11] 圖3是示意性地表示可變壓縮比機構(gòu)的連桿姿態(tài)的說明圖，（A)表示高壓縮比位 置，度）表示低壓縮比位置。
[0012] 圖4是表示可變壓縮比機構(gòu)的活塞動作的特性圖。
[0013] 圖5是示意性地表示可變壓縮比機構(gòu)中的處于低壓縮比位置和高壓縮比位置的 控制連桿和控制軸等的位置關(guān)系的說明圖。
[0014] 圖6是表示過渡時的填充效率和壓縮比的變化的時序圖。
[0015] 圖7是表示本發(fā)明所設(shè)及的可變壓縮比機構(gòu)的控制流程的概況的框圖。
[0016] 圖8是目標(biāo)壓縮比計算對應(yīng)圖。
[0017] 圖9是表示填充效率ITAC(t)的計算次序的框圖。
[0018] 圖10是表示規(guī)定時間化ct的計算次序的框圖。
[0019] 圖11是表示預(yù)測填充效率ITAC(t+化ct)的計算次序的框圖。
[0020] 圖12是表示預(yù)測進氣量化(t巧act)的計算次序的流程圖。
[0021] 圖13是表示控制指令值（t)的計算次序的框圖。
[0022] 圖14是表示壓縮比響應(yīng)線圖的一個例子的說明圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面，基于附圖對本發(fā)明的一個實施例進行詳細(xì)說明。首先，利用圖1對應(yīng)用了本 發(fā)明的內(nèi)燃機1的基本結(jié)構(gòu)進行說明。該內(nèi)燃機1作為驅(qū)動源而搭載于車輛中，具備：進氣 閥側(cè)動閥機構(gòu)4,其驅(qū)動進氣閥2 ;排氣閥側(cè)動閥機構(gòu)5,其驅(qū)動排氣閥3 及可變壓縮比 機構(gòu)9,其通過變更在氣缸體6的氣缸7內(nèi)往返運動的活塞8的上止點位置而能夠變更內(nèi)燃 機壓縮比。
[0024] 進氣閥側(cè)動閥機構(gòu)4及排氣閥側(cè)動閥機構(gòu)5例如分別是通常的直動式的動閥機 構(gòu)，進氣、排氣閥2、3的升程動作角、升程中屯、角的相位始終恒定。 陽0巧]在經(jīng)由進氣閥2與燃燒室10連接的進氣通路11設(shè)置有：節(jié)氣口13,其對進氣集 氣部12的上游側(cè)進行開閉而調(diào)整吸入空氣量（進氣量）；W及燃料噴射閥14,其位于進氣 集氣部12的下游側(cè)并噴射燃料。節(jié)氣口13是能夠相對于由駕駛者進行的對加速器踏板的 操作而獨立地調(diào)整開度的電控的部件，由未圖示的致動器驅(qū)動。
[00%] 并且，在進氣通路11中，在節(jié)氣口 13的上游側(cè)設(shè)置有增壓器15和空氣流量計16。
[0027]增壓器15對吸入的空氣進行加壓并將其送入到內(nèi)燃機1的燃燒室10中，例如應(yīng) 用由內(nèi)燃機1的曲軸17驅(qū)動的機械式增壓器（機械增壓器）、利用排氣能量的排氣滿輪式 增壓器（滿輪增壓器）。空氣流量計16位于增壓器15的上游側(cè)。
[002引另外，在進氣通路11中，在節(jié)氣口13和增壓器15之間設(shè)置有：進氣壓力傳感器18,其檢測進氣壓力；W及進氣溫度傳感器19,其檢測進氣溫度。
[0029] 在經(jīng)由排氣閥3與燃燒室10連接的排氣通路20中設(shè)置有檢測排氣空燃比的空燃 比傳感器21。
[0030] 發(fā)動機控制單元巧CU) 22為具有CPU、ROM、RAMW及輸入輸出接口的周知的 電子計算機，除了上述空氣流量計16的檢測信號、上述進氣壓力傳感器18的檢測信號 度oost(t))、上述進氣溫度傳感器19的檢測信號（Tm(t))W外，還輸入有來自檢測大氣壓 的大氣壓傳感器23的大氣壓傳感器信號、來自檢測節(jié)氣口 13的開度的節(jié)氣口傳感器24 的節(jié)氣口傳感器信號（TVO(t))、來自檢測進氣集氣部12內(nèi)的壓力的集氣部內(nèi)壓力傳感器 25的集氣部內(nèi)壓力傳感器信號、來自檢測內(nèi)燃機1的冷卻水溫度的水溫傳感器26的水溫 傳感器信號（Tw(t))、來自檢測內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器27的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器信號 (Ne(t))、來自檢測爆震的有無的爆震傳感器28的爆震傳感器信號、來自檢測相當(dāng)于負(fù)荷 (駕駛者的要求負(fù)荷）的加速器踏板的踏入量的加速器開度傳感器29的加速器開度信號 (APO(t))、來自檢測驅(qū)動可變壓縮比機構(gòu)8的電動機31的轉(zhuǎn)角的電動機轉(zhuǎn)角傳感器32的 電動機轉(zhuǎn)角傳感器信號、來自檢測電動機31的溫度的電動機溫度傳感器33的電動機溫度 傳感器信號（Tmo(t))、來自檢測電動機31的電源電壓的電源電壓傳感器34的電源電壓傳 感器信號（VB(t))等各種信號。此外，根據(jù)由電動機轉(zhuǎn)角傳感器32檢測出的電動機31的 轉(zhuǎn)角，可知通過可變壓縮比機構(gòu)9而實現(xiàn)的當(dāng)前的內(nèi)燃機壓縮比即實際壓縮比er(t)。
[0031] 并且，ECU22基于運些輸入信號而向燃料噴射閥14、對燃燒室10內(nèi)的混合氣體進 行點火的火花塞35、節(jié)氣口 13、可變壓縮比機構(gòu)9等輸出控制信號，統(tǒng)一控制燃料噴射量、 燃料噴射定時、點火定時、節(jié)氣口開度、內(nèi)燃機壓縮比等。
[0032] 如圖2及圖3所示，可變壓縮比機構(gòu)9利用由多個連桿將活塞8和曲軸17的曲軸 銷40連結(jié)的多連桿式活塞一曲軸機構(gòu)，具有：下連桿41，其W能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝于曲軸 銷40上；上連桿42,其將該下連桿41和活塞8連結(jié)追制軸43,其設(shè)置有偏屯、軸部44 ;W 及控制連桿45,其將偏屯、軸部44和下連桿41連結(jié)。上連桿42的一端W能夠旋轉(zhuǎn)的方式 安裝于活塞銷46上，另一端通過第1連結(jié)銷47而能夠旋轉(zhuǎn)地與下連桿41連結(jié)?？刂七B桿 45的一端通過第2連結(jié)銷48而能夠旋轉(zhuǎn)地與下連桿41連結(jié)，另一端能夠旋轉(zhuǎn)地安裝于偏 屯、軸部44上。
[0033] 控制軸43配置為與曲軸17平行，且能夠旋轉(zhuǎn)地支撐于氣缸體6。并且，經(jīng)由齒輪 機構(gòu)49而利用電動機31對該控制軸43進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，控制該控制軸43的旋轉(zhuǎn)位置。
[0034] 利用電動機31變更控制軸43的旋轉(zhuǎn)位置，從而還如圖3所示，利用控制連桿45 而使得下連桿41的姿態(tài)變化，伴隨著活塞8的活塞動作（行程特性）即活塞8的上止點位 置及下止點位置的變化，連續(xù)地變更?控制內(nèi)燃機壓縮比。
[0035] 根據(jù)利用了運種多連桿式活塞一曲軸機構(gòu)的可變壓縮比機構(gòu)9,通過與內(nèi)燃機運 轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)地對內(nèi)燃機壓縮比進行優(yōu)化而實現(xiàn)燃料消耗率、輸出的改善，在此基礎(chǔ)上，與 利用一根連桿將活塞和曲軸銷連結(jié)的單連桿機構(gòu)相比，能夠?qū)⒒钊谐烫匦裕▍⒄請D4)本 身優(yōu)化為例如接近單振動的特性。另外，與單連桿機構(gòu)相比，能夠使相對于曲軸行程的活塞 行程變長，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機整體高度的縮短化、高壓縮比化。并且，通過對上連桿42的傾斜 進行優(yōu)化，能夠降低?優(yōu)化作用于活塞8、氣缸7的軸向載荷，能夠?qū)崿F(xiàn)活塞8、氣缸7的輕 量化。
[0036] 另外，如果從高壓縮比側(cè)向低壓縮比側(cè)的變更延遲，則有可能過渡地產(chǎn)生爆震等， 因此如圖5所示，該可變壓縮比機構(gòu)9構(gòu)成為使得高壓縮比側(cè)的壓縮比變更速度比低壓縮 比側(cè)的壓縮比變更