用于內(nèi)燃機的控制器的制造方法
【專利摘要】一種用于內(nèi)燃機的控制器包括曲軸轉(zhuǎn)角檢測器和ECU。所述ECU被配置為：(a)計算已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)；(b)取得當(dāng)已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時由所述曲軸轉(zhuǎn)角檢測器檢測到的曲軸轉(zhuǎn)角，作為特定的曲軸轉(zhuǎn)角；以及(c)基于第一差控制燃料噴射量、進(jìn)氣量、或點火能量中的至少一種。所述第一差為第一參數(shù)和第二參數(shù)之間的差。所述第一參數(shù)為從點火時間到特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角時期或曲軸轉(zhuǎn)角時期的相關(guān)值。所述第二差為曲軸轉(zhuǎn)角時期的目標(biāo)值或所述相關(guān)值的目標(biāo)值。
【專利說明】
用于內(nèi)燃機的控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，例如在公開號為9-317522的日本專利申請(JP9-317522 A)中公開 了一種用于執(zhí)行稀燃操作的內(nèi)燃機的控制器。在現(xiàn)有技術(shù)的控制器中，為了在減少廢氣排 放的同時實現(xiàn)稀燃操作，在達(dá)到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時檢測實際的曲軸轉(zhuǎn)角，然后基于檢 測的曲軸轉(zhuǎn)角與目標(biāo)曲軸轉(zhuǎn)角的比較結(jié)果調(diào)整供給的燃料量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 如JP 9-317522 A中描述的控制方法，通過僅使用達(dá)到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的 曲軸轉(zhuǎn)角作為用于控制燃料噴射量的參數(shù)，空燃比不能由該參數(shù)恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)。因此，可能將 難以恰當(dāng)?shù)乜刂苾?nèi)燃機的燃燒。
[0004] 本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)燃機的控制器，其能夠使用在已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到預(yù)定的 已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的曲軸轉(zhuǎn)角來恰當(dāng)?shù)乜刂迫紵?br>[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于內(nèi)燃機的控制器，其包括曲軸轉(zhuǎn)角檢測 器和電子控制單元(ECU)。所述曲軸轉(zhuǎn)角檢測器被配置為檢測曲軸轉(zhuǎn)角。所述ECU被配置為： (a)計算已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（b)取得當(dāng)已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時由曲軸轉(zhuǎn)角檢 測器檢測到的曲軸轉(zhuǎn)角，作為特定的曲軸轉(zhuǎn)角；以及(c)基于第一差控制燃料噴射量、進(jìn)氣 量、或點火能量中的至少一種。所述第一差為第一參數(shù)和第二參數(shù)之間的差。所述第一參數(shù) 為從點火時間到特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角時期或曲軸轉(zhuǎn)角時期的相關(guān)值。所述第二差為 曲軸轉(zhuǎn)角時期的目標(biāo)值或所述相關(guān)值的目標(biāo)值。
[0006] 根據(jù)該配置，除了預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)被取得時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角還使用點火時 間的、被指定為從所述點火時間到所述特定的曲軸轉(zhuǎn)角的時期的曲軸轉(zhuǎn)角時期及其相關(guān)值 具有與空燃比的高相關(guān)性。相應(yīng)地，根據(jù)該方面，能夠基于曲軸轉(zhuǎn)角時期或其相關(guān)值與曲軸 轉(zhuǎn)角時期等的目標(biāo)值之間的第一差，通過調(diào)整燃料噴射量、進(jìn)氣量、或點火能量中的至少一 種來適當(dāng)?shù)乜刂迫紵?。?dāng)燃料噴射量和進(jìn)氣量中的一種或兩種被調(diào)整時，能夠適當(dāng)?shù)乜刂?空燃比。
[0007] 在該方面中，所述ECU可以被配置為當(dāng)汽缸內(nèi)的燃料空氣混合物的空燃比被控制 在稀燃極限附近時，基于所述第一差控制所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣量、或所述點火能量中 的至少一種。
[0008] 根據(jù)該配置，能夠?qū)⑵變?nèi)的燃料空氣混合物的空燃比適當(dāng)?shù)乜刂圃谙∪紭O限附 近。
[0009] 在該方面中，所述ECU可以被配置為基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速來設(shè)置所述目標(biāo)值。
[0010]根據(jù)該配置，能夠考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置曲軸轉(zhuǎn)角時期或其相關(guān)值 的目標(biāo)值。
[0011] 在該方面中，所述ECU可以被配置為基于發(fā)動機載荷因數(shù)來設(shè)置所述目標(biāo)值。
[0012] 根據(jù)該配置，能夠考慮發(fā)動機載荷因數(shù)的影響而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置曲軸轉(zhuǎn)角時期或其相 關(guān)值的目標(biāo)值。
[0013] 在該方面，所述ECU可以被配置為基于目標(biāo)點火時間從最佳點火時間的分離度來 設(shè)置所述目標(biāo)值。所述ECU可以被配置為隨著所述點火時間相對于所述最佳點火時間的延 遲度變得越大而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越小。所述ECU可以被配置為隨著所述點火時間相對 于所述最佳點火時間的提前度變得越大而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越大。
[0014] 根據(jù)該配置，能夠考慮基于調(diào)整手段的調(diào)整的空燃比的變化引起的最佳點火時間 的變化而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置曲軸轉(zhuǎn)角時期或其相關(guān)值的目標(biāo)值。
[0015] 在該方面中，所述ECU可以被配置為：（d)基于所述已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算燃燒重心位 置；以及(e)控制點火時間以使得所述燃燒重心位置與目標(biāo)燃燒重心位置之間的第二差為 零。
[0016] 根據(jù)該配置，基于通過使用不太會被空燃比的變化影響的燃燒重心位置的調(diào)整手 段的調(diào)整，能夠適當(dāng)?shù)匦拚捎诳杖急鹊淖兓鸬狞c火時間從目標(biāo)點火時間的分離度。 [0017]在該方面中，所述ECU可以被配置為：⑴取得燃燒時期中使得缸內(nèi)壓力最大的最 大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角；以及(g)控制點火時間以使得所述最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角與目標(biāo)最 大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角之間的第三差為零。
[0018]根據(jù)該配置，基于通過使用不太會被空燃比的變化影響的最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角 的調(diào)整手段對燃料噴射量等的調(diào)整，能夠適當(dāng)?shù)匦拚捎诳杖急鹊淖兓鸬狞c火時間從 目標(biāo)點火時間的分離度。
[0019]在該方面中，所述ECU可以被配置為當(dāng)所述第二差通過所述點火時間的控制而等 于或小于預(yù)定值時，基于所述第一差控制所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣量、或所述點火能量中 的至少一種。所述ECU可以被配置為當(dāng)所述第三差通過所述點火時間的控制而等于或小于 預(yù)定值時，基于所述第一差控制所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣量、或所述點火能量中的至少一 種。
[0020] 根據(jù)該配置，在點火時間通過由點火時間調(diào)整手段的調(diào)整收斂到適當(dāng)?shù)闹档臓顟B(tài) 下，通過使得調(diào)整手段來調(diào)整燃料噴射量等，能夠通過由上述調(diào)整手段的燃料噴射量等的 調(diào)整而進(jìn)一步適當(dāng)?shù)乜刂瓶杖急取?br>[0021] 在該方面中，所述ECU可以被配置為控制所述點火時間的控制的響應(yīng)速度以便高 于燃料噴射量、進(jìn)氣量、或點火能量的響應(yīng)速度中的至少一種的響應(yīng)速度。
[0022] 根據(jù)該配置，在點火時間通過由點火時間調(diào)整手段的調(diào)整而收斂于適當(dāng)?shù)闹档那?況下，通過使用上述調(diào)整手段能夠保證更多機會來調(diào)整燃料噴射量等。
[0023]在該方面中，所述預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以為10%。
[0024]根據(jù)該配置，考慮到抗噪和減少步驟數(shù)，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)置特定的曲軸轉(zhuǎn)角用于指 定曲軸轉(zhuǎn)角時期。
[0025]在該方面中，所述ECU可以被配置為：（h)基于已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)取得主燃燒時期；以及 (i)根據(jù)所述主燃燒時期的長度改變所述目標(biāo)值。
[0026]根據(jù)該配置，通過根據(jù)主燃燒時期的長度改變目標(biāo)值，能夠在考慮老化惡化等引 起的主燃燒時期(主燃燒速度)的變化的情況下適當(dāng)?shù)卦O(shè)置稀燃極限。
[0027] 在該方面中，所述ECU可以被配置為隨著所述主燃燒時期變得越長而將所述目標(biāo) 值設(shè)置得越小。
[0028] 根據(jù)該配置，通過隨著主燃燒時期變得越長而將目標(biāo)值改變?yōu)樵叫〉闹?，能夠?考慮老化惡化等引起的主燃燒時期(主燃燒速度)的變化的情況下適當(dāng)?shù)卦O(shè)置稀燃極限。
[0029] 在該方面中，所述ECU可以被配置為當(dāng)所述主燃燒時期短于預(yù)定值時隨著所述點 火時間延遲更多而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越大。
[0030] 根據(jù)該配置，在主燃燒時期短（即，主燃燒速度高）的情況下，注意到點火極限隨著 點火時間的延遲而提高的趨勢，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)置稀燃極限。
[0031] 在該方面中，所述ECU可以被配置為當(dāng)所述主燃燒時期短于預(yù)定值時，基于主燃燒 時期，在不大于氣缸內(nèi)的燃料空氣混合物的點火極限處的值的范圍內(nèi)將所述目標(biāo)值設(shè)置為 更大。
[0032] 根據(jù)該配置，在主燃燒時期短（即，主燃燒速度高）的情況下，能夠在不大于點火極 限的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)值。
[0033] 在該方面中，所述ECU可以被配置為當(dāng)所述第二差通過所述點火時間的控制而等 于或小于預(yù)定值時，根據(jù)所述主燃燒時期的長度改變所述目標(biāo)值。所述ECU可以被配置為當(dāng) 所述第三差通過所述點火時間的控制等于或小于預(yù)定值時，根據(jù)所述主燃燒時期的長度改 變所述目標(biāo)值。
[0034]根據(jù)該配置，當(dāng)?shù)诙罨虻谌钔ㄟ^點火時間調(diào)整手段的調(diào)整而等于或小于預(yù)定 值時，通過根據(jù)主燃燒時期的長度改變目標(biāo)值，能夠在不受基于調(diào)整手段的調(diào)整的空燃比 的變化引起的點火時間從目標(biāo)點火時間的位移的影響的情況下，根據(jù)主燃燒時期的長度進(jìn) 一步適當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)值。
[0035] 在該方面中，所述ECU可以被配置為當(dāng)所述第一差等于或小于預(yù)定值時，根據(jù)所述 主燃燒時期的長度，改變所述目標(biāo)值。
[0036] 根據(jù)該配置，當(dāng)?shù)谝徊钔ㄟ^調(diào)整手段的調(diào)整而等于或小于預(yù)定值時，通過根據(jù)主 燃燒時期的長度改變目標(biāo)值，能夠消除調(diào)整手段的調(diào)整不足對主燃燒時期的影響，以及基 于取得的主燃燒時期的值，能夠準(zhǔn)確地把握老化惡化等導(dǎo)致的主燃燒時期的長度。相應(yīng)地， 能夠基于主燃燒時期的長度更合適地設(shè)置目標(biāo)值。
【附圖說明】
[0037] 下文將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點、以及技術(shù)和工業(yè)意義， 其中相同的標(biāo)號表示相同的元件，并且其中：
[0038]圖1為示出了本發(fā)明的實施例1中的內(nèi)燃機的系統(tǒng)配置的圖示；
[0039] 圖2為示出了點火時間和已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的波形的圖示；
[0040] 圖3為示出了NOx的排放量、燃料里程(mileage)、轉(zhuǎn)矩波動、以及SA-CA10中的每個 與空燃比(A/F)之間的關(guān)系的圖示；
[0041] 圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例1的利用SA-CA10進(jìn)行燃料噴射量的反饋控制的 概要的框圖；
[0042] 圖5為示出了本發(fā)明的實施例1中執(zhí)行的程序的流程圖；
[0043]圖6為示出了關(guān)于在稀薄極限附近的空燃比的、MBT和在MBT控制中的燃燒重心位 置(CA50，其為50 %燃燒點）的關(guān)系的圖示；
[0044] 圖7為示出了在稀薄極限時的空燃比與點火時間之間的關(guān)系的圖示；
[0045] 圖8為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例2的利用SA-CA10的反饋控制和利用CA50的反饋 控制的概要的框圖；
[0046] 圖9為示出了本發(fā)明的實施例2中執(zhí)行的程序的流程圖；
[0047] 圖10為示出了燃料里程、轉(zhuǎn)矩波動、以及SA-CA10中的每個與空燃比(A/F)之間的 關(guān)系的圖示，其用來闡述由于老化損壞等的影響導(dǎo)致的稀薄極限的變化；
[0048] 圖11為示出了轉(zhuǎn)矩波動與CA10-90之間的關(guān)系的圖示；
[0049]圖12為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例3的各種反饋控制的概要的框圖；
[0050]圖13為示出了本發(fā)明的實施例3中執(zhí)行的程序的流程圖；
[0051]圖14為示出了本發(fā)明的實施例3中執(zhí)行的主程序的流程圖；
[0052]圖15為示出了本發(fā)明的實施例3中執(zhí)行的子程序的流程圖；
[0053]圖16為示出了利用MBT附近的CA50、轉(zhuǎn)矩波動極限另外還考慮到點火極限的目標(biāo) SA-CA10的設(shè)置的圖示；
[0054]圖17為示出了本發(fā)明的實施例4中執(zhí)行的主程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0055]圖1為示出了本發(fā)明的實施例1中的內(nèi)燃機10的系統(tǒng)配置的圖示。圖1中示出的系 統(tǒng)包括火花點火式內(nèi)燃機1 〇?；钊?2布置在內(nèi)燃機10的汽缸中。燃燒室14形成在汽缸中的 活塞12的上側(cè)。燃燒室14與進(jìn)氣通道16和排氣通道18相通。
[0056] 進(jìn)氣通道16的進(jìn)氣口設(shè)置有進(jìn)氣門20,其打開和關(guān)閉進(jìn)氣口，并且排氣通道18的 排氣口設(shè)置有排氣門22,其打開和關(guān)閉排氣口。進(jìn)氣通道16設(shè)置有電子控制的節(jié)氣門24。
[0057]內(nèi)燃機10的每個汽缸設(shè)置有直接噴射燃料到燃燒室14 (汽缸）中的燃料噴射閥26 和點燃燃料空氣混合物的火花塞28。每個汽缸設(shè)置有檢測缸內(nèi)壓力的缸內(nèi)壓力傳感器30。 [0058]根據(jù)該實施例的系統(tǒng)包括電子控制單元(E⑶MOiCU 40的輸入部連接到用于獲 得內(nèi)燃機10的操作狀態(tài)的多種傳感器，諸如除缸內(nèi)壓力傳感器30之外的用于獲得發(fā)動機轉(zhuǎn) 速的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42和用于測量進(jìn)氣量的空氣流量計44ACU 40的輸出部連接到用于控 制內(nèi)燃機10的操作的多種執(zhí)行器，諸如節(jié)氣門24、燃料噴射閥26、以及火花塞28ACU 40基 于傳感器的輸出和預(yù)定的程序通過驅(qū)動多種執(zhí)行器來執(zhí)行預(yù)定的發(fā)動機控制，諸如燃料噴 射控制和點火控制。ECU 40具有將缸內(nèi)壓力傳感器30的輸出信號與曲軸轉(zhuǎn)角同步地ADR 換、以及取得結(jié)果所得的輸出信號的功能。相應(yīng)地，能夠在AD轉(zhuǎn)換的可允許分解 (resolution)范圍內(nèi)檢測任意的曲軸轉(zhuǎn)角時間的缸內(nèi)壓力。ECU 40具有根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角計算 缸內(nèi)容積的值的功能，該缸內(nèi)容積的值根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角的位置確定。
[0059]圖2為示出了點火時間和已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的波形的圖示。在根據(jù)該實施例的包括缸 內(nèi)壓力傳感器30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42的系統(tǒng)中，能夠在內(nèi)燃機10的每個循環(huán)中基于曲軸轉(zhuǎn) 角（CA)獲得缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)(缸內(nèi)壓力波形）。于是，能夠利用已使用已知方法進(jìn)行絕對壓力 修正的缸內(nèi)壓力波形計算具有與圖2所示相同波形的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以下，被稱為"MFB"）。 更具體地，在曲軸轉(zhuǎn)角Θ處的缸內(nèi)熱值Q可以使用缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)利用表達(dá)式(1)來計算。在曲 軸轉(zhuǎn)角Θ處的MFB可以使用計算的缸內(nèi)熱值Q的數(shù)據(jù)利用表達(dá)式(2)來計算。相應(yīng)地，當(dāng)MFB等
[0060] 于預(yù)定比α ( % )時的曲軸轉(zhuǎn)角（以下，被稱為"CAa"）可以伸用表達(dá)式（2)獲得。
[0061]
[0062] 在表達(dá)式（1)中，P表示缸內(nèi)壓力，V表示缸內(nèi)容積，并且k表示汽缸內(nèi)氣體的比熱 比。Po和Vo分別表示在計算開始點θ〇處（以相對于假定的燃燒開始點的裕量確定的壓縮沖程 中（進(jìn)氣門20關(guān)閉后)特定的曲軸轉(zhuǎn)角Θ處）的缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)容積。在表達(dá)式⑵中，0 Sta表 示燃燒開始點(CA0)并且0f^表示燃燒結(jié)束點(CA100)。
[0063] 此處，代表性的曲軸轉(zhuǎn)角CAa將參考圖2在下文進(jìn)行描述。在燃料空氣混合物于點 火時間被點燃之后，汽缸內(nèi)的燃燒以點火延遲開始。該燃燒開始點，即指示MFB開始的點，被 稱為CA0。從CA0到MFB為10 %時的曲軸轉(zhuǎn)角CA10的曲軸轉(zhuǎn)角時期(CA0到CA10)相當(dāng)于初始燃 燒時期，而從CA10到MFB為90%時的曲軸轉(zhuǎn)角CA90的曲軸轉(zhuǎn)角時期(CA10到CA90)相當(dāng)于主 燃燒時期。MFB為50 %時的曲軸轉(zhuǎn)角CA50相當(dāng)于燃燒重心位置。
[0064] 圖3為示出了 NOx的排放量、燃料里程、轉(zhuǎn)矩波動、以及SA-CA10中的每個與空燃比 (A/F)之間的關(guān)系的圖示。作為內(nèi)燃機的低燃料里程技術(shù)，可以有效地使用在低于理論空燃 比的空燃比處執(zhí)行的稀燃操作?？杖急茸兊迷降?，則燃料里程變得越好并且NOx的排放量變 得越小。然而，當(dāng)空燃比過低時，燃燒惡化，并因此燃料里程惡化。另一方面，轉(zhuǎn)矩波動隨著 空燃比變稀而緩慢增大，并且隨著空燃比變稀到超過某個值而快速增大。此處，轉(zhuǎn)矩波動意 味著對于時間序列轉(zhuǎn)矩值的變化值。更具體地，在時間序列轉(zhuǎn)矩值的特定頻帶上執(zhí)行濾波 處理之后，轉(zhuǎn)矩波動可以作為經(jīng)歷濾波處理的時間序列轉(zhuǎn)矩值的振幅、標(biāo)準(zhǔn)偏差、或者絕對 值的平均值被獲得。下文中，燃料空氣混合物的稀燃極限處的空燃比，更具體地，當(dāng)轉(zhuǎn)矩波 動值達(dá)到從內(nèi)燃機10的駕駛性能的角度作為極限的閾值時的空燃比，稱為"稀薄極限"。
[0065] 為了實現(xiàn)低燃料里程和低NOx排放，從圖3可以說優(yōu)選的是:監(jiān)控內(nèi)燃機10的狀態(tài) 并且在駕駛性能不劣化的范圍內(nèi)將空燃比控制得盡量稀薄，即空燃比被控制在稀薄極限附 近。以下，該空燃比控制被稱為"稀薄極限控制"。
[0066]在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的稀薄極限控制中，在操作過程中的轉(zhuǎn)矩波動通過統(tǒng)計學(xué)處理轉(zhuǎn) 矩(或轉(zhuǎn)矩對應(yīng)值)來檢測，并且空燃比基于檢測到的轉(zhuǎn)矩波動而被控制在稀薄極限附近。 然而，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)中，不能實施快速稀薄極限控制(存在這種空燃比控制不能被 執(zhí)行的時間段）。原因在于轉(zhuǎn)矩波動是基于統(tǒng)計學(xué)處理的參數(shù)，并因此不能進(jìn)行計算，直到 發(fā)生預(yù)定的燃燒次數(shù)(例如，100次）。因為轉(zhuǎn)矩波動是基于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩在正常操作期間的波 動的值，那么由于各種因素(諸如車輛的加速踏板的操作和空氣或EGR氣體的響應(yīng)延遲)而 難以將轉(zhuǎn)矩波動與轉(zhuǎn)矩的瞬時(transient)變化區(qū)別開。為了增加控制時機的數(shù)量，有必要 允許瞬時變化而因此降低了轉(zhuǎn)矩波動的計算精度。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)中，內(nèi)燃機的振 動噪聲的劣化不可避免。原因在于轉(zhuǎn)矩波動以統(tǒng)計學(xué)來處理，并因此不能應(yīng)對突然發(fā)生的 燃燒劣化。例如，當(dāng)100次燃燒中的99次燃燒為正常而只有一次燃燒為異常時，這種突然的 燃燒劣化不出現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩波動的計算值中，但是這種燃燒劣化可能發(fā)生在稀薄極限附近。難 以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在除所有汽缸被均一地控制的模式外的模式下執(zhí)行稀薄極限控制。原因在 于處理自整個發(fā)動機而非自每個汽缸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。如果使用每個汽缸的燃燒轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩 波動，則上述問題會變得明顯。即，如果所有的汽缸被均一地控制并且通過統(tǒng)計學(xué)處理計算 轉(zhuǎn)矩波動需要的預(yù)定的燃燒次數(shù)為100,則執(zhí)行對每個汽缸的統(tǒng)計學(xué)處理需要的燃燒次數(shù) 為100 X汽缸數(shù)量。相應(yīng)地，當(dāng)對每個汽缸計算轉(zhuǎn)矩波動時，相比于為所有汽缸均一地計算 轉(zhuǎn)矩波動的情況，計算轉(zhuǎn)矩波動需要的時間段根據(jù)汽缸的數(shù)量成倍增加。
[0067] 如上所述，在使用基于統(tǒng)計學(xué)處理的轉(zhuǎn)矩波動的技術(shù)中，因為要求長的時間并且 該技術(shù)未建立在瞬時操作中，故該技術(shù)的實用性低。因此，在該實施例中，作為一種用于解 決該問題的不依賴統(tǒng)計學(xué)處理的稀薄極限控制方法，對每個汽缸執(zhí)行基于從點火時間（SA) 到為10 %燃燒點的CA10的曲軸轉(zhuǎn)角時期(SA-CA10)的燃料噴射量的反饋控制。更具體地，該 反饋控制為基于稀薄極限附近的預(yù)定的目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差來調(diào)整燃料 噴射量(更具體地，為了使得差為零）。此處，實際SA-CA10是被計算為從點火時間到CA10的 曲軸轉(zhuǎn)角時期的值，CA10通過從缸內(nèi)壓力傳感器(CPS)30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42獲取缸內(nèi)壓 力數(shù)據(jù)并且分析該缸內(nèi)數(shù)據(jù)來獲得。
[0068] 將SA-CA10用作用于根據(jù)該實施例的稀薄極限控制的參數(shù)的優(yōu)點將在下文進(jìn)行描 述。SA-CA10為表示點火延遲的參數(shù)。如圖3所示，SA-CA10與空燃比具有高的相關(guān)性，并且在 稀薄極限附近相對于空燃比保持良好的線性。相應(yīng)地，容易利用SA-CA10在稀薄極限附近反 饋控制空燃比。
[0069] SA-CA10可以出于以下原因而被說成在稀薄極限的代表性上比空燃比更高。即，已 經(jīng)由本發(fā)明人等的實驗證實，作為稀薄極限的空燃比根據(jù)操作條件(例如，發(fā)動機的冷卻液 溫度)變化，但SA-CA10根據(jù)操作條件不比空燃比更好地變化。換言之，由于作為稀薄極限的 空燃比極大地依賴于燃料空氣混合物的點火因數(shù)，代表點火延遲的SA-CA10比空燃比更少 地受操作條件等影響。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，每單位曲軸轉(zhuǎn)角的時間變化并因此優(yōu)選的是 作為SA-CA10的目標(biāo)值的目標(biāo)SA-CA10根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速來設(shè)置。更優(yōu)選地，由于SA-CA10也根 據(jù)發(fā)動機載荷因數(shù)變化，目標(biāo)SA-CA10只需要根據(jù)發(fā)動機載荷因數(shù)而不是發(fā)動機轉(zhuǎn)速來設(shè) 置或者只需要除發(fā)動機轉(zhuǎn)速外根據(jù)發(fā)動機載荷因數(shù)來設(shè)置。
[0070]下面將描述原因：用作用以相對于點火時間指定作為根據(jù)該實施例的稀薄極限控 制的指標(biāo)的曲軸轉(zhuǎn)角時期的燃燒點（當(dāng)MFB為預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角）， CA10相比于其他燃燒點更優(yōu)選。該特定的曲軸轉(zhuǎn)角不限于CA10,但是能夠使用另一任意的 燃燒點。當(dāng)使用另一任意的燃燒點時，所得到的曲軸轉(zhuǎn)角時期基本上具有以下優(yōu)點：與空燃 比的相關(guān)性高并且稀薄極限的代表性高。然而，當(dāng)使用在CA10之后的主燃燒時期（CA10-CA90)中的燃燒點時，所得到的曲軸轉(zhuǎn)角時期受到當(dāng)火焰擴散時對燃燒具有影響的參數(shù)(諸 如EGR率、進(jìn)氣溫度、和滾流比）極大地影響。即，所得到的曲軸轉(zhuǎn)角時期不純粹地關(guān)注空燃 比，而是被擾亂弱化。為了排除擾亂的影響，用于根據(jù)上述參數(shù)修正曲軸轉(zhuǎn)角時期的配置導(dǎo) 致處理步驟以合適數(shù)目增加。相反地，當(dāng)使用初始燃燒時期(CA0-CA10)中的燃燒點時，所得 到的曲軸轉(zhuǎn)角時期不那么受上述參數(shù)影響并且良好地反映了影響點火的因數(shù)的影響。結(jié)果 是，其可控性得到改善。另一方面，由于與由ECU 40從缸內(nèi)壓力傳感器30取得的輸出信號重 疊的噪聲的影響，燃燒開始點（CA0)或燃燒結(jié)束點（CA100)很可能導(dǎo)致誤差。隨著燃燒點離 燃燒開始點(CA0)或燃燒結(jié)束點(CA100)越遠(yuǎn)，噪聲的影響變得越小。相應(yīng)地，從抗噪和合適 的處理步驟數(shù)目的減少(合適的響應(yīng)可能性）的角度考慮，如在該實施例中，CA10可以被極 好地用作特定的曲軸轉(zhuǎn)角。
[0071] 圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例1的利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的概 要的框圖。使用對應(yīng)于根據(jù)該實施例的稀薄極限控制的SA-CA10的反饋控制為基于稀薄極 限附近的目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差調(diào)整燃料噴射量（更具體地，以使該差為 零)。
[0072] 在該反饋控制中，如圖4所示，設(shè)置依賴于發(fā)動機操作狀態(tài)(具體地，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和 發(fā)動機載荷因數(shù))的目標(biāo)SA-CA10。此處，實際的SA-CA10是被計算為從點火時間到CA10的曲 軸轉(zhuǎn)角時期的值，CA10通過從缸內(nèi)壓力傳感器(CPS)30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42取得缸內(nèi)壓力 數(shù)據(jù)和分析缸內(nèi)數(shù)據(jù)來得到。實際SA-CA10是對于各個汽缸為每個循環(huán)所計算的。
[0073] 在反饋控制中，為了調(diào)整燃料噴射量以使目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差為 零，使用PI控制作為實例。在PI控制中，與目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差對應(yīng)的噴射 燃料修正值及其積分值的大小，使用該差和預(yù)定的PI增益（比例增益和積分項增益)進(jìn)行計 算。為各個汽缸計算的噴射燃料修正值被反映在對應(yīng)汽缸的燃料噴射量中。相應(yīng)地，供給至 內(nèi)燃機(ENG)IO的各個汽缸的燃料噴射量通過反饋控制進(jìn)行調(diào)整(修正）。
[0074]圖5為示出了由ECU40執(zhí)行以便在本發(fā)明的實施例1中采用SA-CA10實施稀薄極限 控制的控制程序的流程圖。該程序在各個汽缸中燃燒結(jié)束后的預(yù)定的時間，被每個循環(huán)地 重復(fù)執(zhí)行。
[0075]在圖5所示的程序中，ECU 40首先確定是否正在執(zhí)行稀燃操作（步驟100)。內(nèi)燃機 10在預(yù)定的操作區(qū)域內(nèi)以低于理論空燃比的空燃比執(zhí)行稀燃操作。此處，確定當(dāng)前操作是 否對應(yīng)于執(zhí)行稀燃操作的操作區(qū)域。
[0076]當(dāng)在步驟100中確定稀燃操作正在執(zhí)行時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)使用曲 軸轉(zhuǎn)角傳感器42和空氣流量計44取得(步驟102)。發(fā)動機載荷因數(shù)可以基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和 進(jìn)氣量來計算。
[0077] 然后，ECU 40計算目標(biāo)SA-CA10(步驟104) ACU 40存儲映射圖表表（未示出），其 中，基于實驗結(jié)果等與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)關(guān)聯(lián)地預(yù)先確定目標(biāo)SA-CA10。在步驟 S104中，目標(biāo)SA-CA10基于步驟102中取得的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)參考該映射圖表 表取得。
[0078]然后，E⑶40取得使用缸內(nèi)壓力傳感器30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42在燃燒時間測量的 缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)(步驟S106)。然后，E⑶40取得點火時間（步驟108) i⑶40存儲映射圖表(未 示出）并在步驟S108中參考該映射圖表取得點火時間，在該映射圖表中目標(biāo)(要求的）點火 時間（基本上，最佳的點火時間（下文稱為"MBT"））與發(fā)動機載荷因數(shù)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)地 來確定。
[0079] 然后，ECU 40計算實際SA-CA10(步驟110)。實際SA-CA10被計算作為從步驟108中 取得的點火時間到作為在步驟106中取得的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果得到的CA10的曲軸轉(zhuǎn) 角時期。由于利用該方法取得的實際SA-CA10包括預(yù)定的不規(guī)律性(必然發(fā)生的燃燒波動）， 原始值可以被使用，但后文將描述的噴射燃料修正值在該情況下不穩(wěn)定。相應(yīng)地，在通過對 實際SA-CA10執(zhí)行預(yù)定的退火處理移除燃燒波動后得到的值被用于燃料噴射量的反饋控 制。例如，進(jìn)行包括當(dāng)前計算值的彼此最接近的實際SA-CA10的預(yù)定數(shù)目的計算值的時間序 列移動平均的方法，可以被用作退火處理。替代該退火處理，基于假定的燃燒波動的實際 SA-CA10的計算值的不規(guī)則幅度等效可以被設(shè)置為控制死區(qū)。即，當(dāng)后文將描述的目標(biāo)SA- CA10與實際SA-CA10之間的差等于或小于不規(guī)則幅度等效時，燃料噴射量不能被修正。
[0080] 然后，ECU 40計算在步驟104和步驟110中計算的目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間 的差(步驟112)。然后，E⑶40基于計算的目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差和其積分值 并使用該差和預(yù)定的PI增益(比例增益和積分項增益），來計算噴射燃料修正值(步驟114)。 ECU 40基于計算的噴射燃料修正值來修正燃料噴射量以供后續(xù)循環(huán)中使用（步驟116)。具 體地，例如，當(dāng)實際SA-CA10大于目標(biāo)SA-CA10時，從圖3所示的關(guān)系中看出，空燃比比目標(biāo)值 更傾向稀側(cè)，并因此燃料噴射量從燃料噴射量的基本值增加，以將空燃比修正到濃側(cè)。
[0081] 根據(jù)圖5所示的上述程序，執(zhí)行反饋控制以將目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的 差變?yōu)榱?。如上所述，SA-CA10甚至在稀薄極限附近具有相對于空燃比的線性。不同于根據(jù) 該實施例的方法，當(dāng)只利用達(dá)到預(yù)定已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角來調(diào)整燃料噴射量 以使得所述特定的曲軸轉(zhuǎn)角等于目標(biāo)值時，會產(chǎn)生如下問題。即，當(dāng)點火時間變化時，在獲 得預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角相應(yīng)地變化。相反地，甚至在點火時間變化時， 從點火時間到特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角時期幾乎不變化。相應(yīng)地，通過將曲軸轉(zhuǎn)角時期 (在該實施例中為SA-CA10)用作調(diào)整燃料噴射量的指標(biāo)，與只使用特定的曲軸轉(zhuǎn)角時期的 情況相比，能夠排除點火時間的影響并且合適地理解與空燃比的關(guān)系。在要求精確燃燒控 制的諸如稀燃操作或引入大量EGR氣體的EGR操作中，存在的問題在于難以通過使用空燃比 傳感器的當(dāng)前的空燃比控制來在稀薄極限附近精確控制空燃比。因此，通過使用根據(jù)該實 施例的方法基于目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差來調(diào)整燃料噴射量，能夠在稀燃操作 中將空燃比合適地控制在稀薄極限附近。
[0082] 由于根據(jù)該實施例的方法未像根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述方法那樣使用統(tǒng)計學(xué)處理，故 能夠使用該實施例的方法執(zhí)行快速反饋控制。相應(yīng)地，能夠?qū)⒏鶕?jù)該實施例的方法應(yīng)用到 瞬時操作。因此，根據(jù)依據(jù)該實施例的方法，能夠在寬泛操作條件下實施稀薄極限控制并因 此能夠展示燃料里程性能和廢氣排放性能。還能夠針對每個汽缸執(zhí)行控制。
[0083]在根據(jù)該實施例的方法中，目標(biāo)SA-CA10基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)設(shè)置。 相應(yīng)地，能夠考慮到發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)中的變化的影響來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10〇
[0084] 在實施例1中，燃料噴射量使用反饋控制來調(diào)整以在使用SA-CA10的稀薄極限控制 中使得目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差為零。然而，在本發(fā)明中，基于從點火時間到得 到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角時期與作為曲軸轉(zhuǎn)角時期的目標(biāo) 值的目標(biāo)曲軸轉(zhuǎn)角時期之間的第一差的調(diào)整，可以對進(jìn)氣量或點火能量而非燃料噴射量執(zhí) 行。燃料噴射量、進(jìn)氣量、或點火能量中的兩種或更多可以進(jìn)行調(diào)整。具體地，當(dāng)實際SA-CA10大于目標(biāo)SA-CA10時，在進(jìn)氣量的調(diào)整中減少進(jìn)氣量以將空燃比修正到濃側(cè)，或者在點 火能量的調(diào)整中增加點火能量以縮短點火延遲。此處，例如，進(jìn)氣量的調(diào)整優(yōu)選地使用已知 的可變進(jìn)氣門來執(zhí)行，該已知的可變進(jìn)氣門能夠以高的響應(yīng)速度來控制各個循環(huán)中引入汽 缸的空氣量。例如，點火能量的調(diào)整可以通過為火花塞28配備多個點火線圈以及如果必要 的話改變用于放電的點火線圈的數(shù)量來實現(xiàn)。當(dāng)燃料噴射量或進(jìn)氣量經(jīng)歷調(diào)整時，空燃比 直接被該控制所控制。
[0085] 在實施例1中，CA10對應(yīng)于"特定的曲軸轉(zhuǎn)角"，實際SA-CA10對應(yīng)于"第一參數(shù)"，目 標(biāo)SA-CA10對應(yīng)于"第二參數(shù)"，并且目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差對應(yīng)于"第一差"。
[0086]本發(fā)明的實施例2將在下文參考圖6至9進(jìn)行描述。根據(jù)該實施例的系統(tǒng)可以通過 采用圖1所示的硬件配置以及致使ECU 40執(zhí)行后文將描述的圖9所示的程序而非圖5所示的 程序來實施。
[0087]圖6為示出了在關(guān)于稀薄極限附近的空燃比的MBT控制中MBT和燃燒重心位置(為 50%燃燒點的CA50)的關(guān)系的圖示。圖7為示出了稀薄極限處的空燃比與點火時間之間的關(guān) 系的圖示。
[0088]如圖6所示，作為MBT的點火時間根據(jù)空燃比變化。這是因為燃燒速度隨著空燃比 的變化而變化。更具體地，當(dāng)空燃比為稀時，燃燒被延遲。結(jié)果，由于需要更快地點火，MBT變 化到提前側(cè)時間。特別地，在稀薄極限附近的稀的空燃比區(qū)域中，最佳點火時間隨著空燃比 中的微小變化而變化。另一方面，如圖6所示，達(dá)到MBT時的CA50在稀薄極限附近的空燃比區(qū) 域中幾乎是恒定的。
[0089] 當(dāng)在實施例1中利用SA-CA10通過燃料噴射量的反饋控制將燃料噴射量調(diào)整到使 得目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差為零時，空燃比變化（當(dāng)調(diào)整進(jìn)氣量時也同樣如 此）。更具體地，當(dāng)執(zhí)行反饋控制時，如圖6所示，空燃比關(guān)于與某個目標(biāo)SA-CA10對應(yīng)的空燃 比以某個振幅變化。結(jié)果是，MBT也以預(yù)定的振幅變化。另一方面，如圖7所示，稀薄極限處的 空燃比由于點火時間的影響而變化。相應(yīng)地，當(dāng)MBT由于利用SA-CA10的燃料噴射量的控制 而隨著空燃比的變化而變化但點火時間固定為變化之前的MBT時，點火時間偏離與當(dāng)前空 燃比對應(yīng)的實際MBT。例如，通過圖7所示的關(guān)系，當(dāng)MBT變化到提前側(cè)但點火時間固定為變 化之前的MBT時，當(dāng)前點火時間相對于實際MBT延遲，并且稀薄極限處的空燃比高于當(dāng)點火 時間被控制為實際MBT時的空燃比。結(jié)果，當(dāng)空燃比通過利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋 控制而傾向于稀側(cè)值時，可能發(fā)生失火。
[0090] 相應(yīng)地，當(dāng)執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制時（當(dāng)執(zhí)行進(jìn)氣量的反饋控 制時也同樣如此），優(yōu)選的是針對各個汽缸執(zhí)行用于去除由于基于該反饋控制的空燃比變 化引起的MBT的變化的影響的點火時間控制。相應(yīng)地，在該實施例中，協(xié)同執(zhí)行利用SA-CA10 的燃料噴射量的反饋控制和用于移除MBT的變化的影響的利用CA50的點火時間的反饋控 制。
[0091] 如上參考圖6所述的，獲得MBT時的CA50相對于稀薄極限附近的空燃比幾乎不變 化。相應(yīng)地，通過設(shè)置獲得MBT時的CA50為目標(biāo)CA50并且修正點火時間以使得可以作為缸內(nèi) 壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果來得到的CA50(以下稱為"實際CA50"）與目標(biāo)SA-CA10之間的差為零， 能夠?qū)Ⅻc火時間調(diào)整為MBT而不受空燃比變化的影響。通過這種方式，CA50的使用適于在這 種情況下控制點火時間。利用CA50的點火時間的控制不限于為了獲得MBT的控制。即，利用 CA50的點火時間的控制也可以通過根據(jù)后文將描述的點火效率設(shè)置目標(biāo)CA50來被使用，甚 至在MBT以外的點火時間諸如延遲燃燒被設(shè)置為目標(biāo)點火時間時。
[0092] 在該實施例中，取代自由地執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制，而是在目 標(biāo)CA50與實際CA50之間的差通過利用CA50的點火時間的反饋控制而變得等于或小于預(yù)定 值的情況下，執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。
[0093] 在該實施例中，上述控制被配置以使得利用CA50的點火時間的反饋控制的響應(yīng)速 度高于利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的響應(yīng)速度。
[0094]如圖7所示，稀薄極限處的空燃比根據(jù)點火時間是否設(shè)置為MBT或者M(jìn)BT的提前時 間或延遲時間而變化。然而，當(dāng)目標(biāo)SA-CA10被均一地設(shè)置而不管目標(biāo)點火時間是否為MBT 或者與MBT分離的點火時間時，可產(chǎn)生如下問題。即，例如，在如圖7所示假定稀薄極限處的 空燃比對應(yīng)于MBT而設(shè)置目標(biāo)SA-CA10的情況下，當(dāng)目標(biāo)點火時間被認(rèn)為是MBT的延遲時間 時，由于目標(biāo)點火時間的延遲，稀薄極限處的空燃比高于MBT控制時的空燃比。結(jié)果是，在目 標(biāo)SA-CA10被設(shè)置的情況下，當(dāng)空燃比傾向于稀側(cè)時，該空燃比低于稀薄極限處的空燃比， 并可能發(fā)生失火。
[0095] 因此，在該實施例中，目標(biāo)SA-CA10基于目標(biāo)點火時間從MBT的分離度來設(shè)置。在如 下的描述中，目標(biāo)點火效率被用作當(dāng)點火時間為MBT時指示最大值以及指示目標(biāo)點火時間 從MBT的分離度的指標(biāo)。換言之，目標(biāo)SA-CA10基于目標(biāo)點火效率而設(shè)置。
[0096] 圖8為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例2的利用SA-CA10的反饋控制和利用CA50的反饋 控制的概要的框圖。在圖8中，用于利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的配置與在實施 例1中于圖4中所示的配置相同。利用CA50的反饋控制是基于目標(biāo)CA50和實際CA50之間的差 來調(diào)整點火時間（更具體地，以使得差為零）。
[0097]為了修正點火時間以使得目標(biāo)CA50和實際CA50之間的差為零，例如，PI控制可以 用作利用CA50的反饋控制。在PI控制中，與目標(biāo)CA50和實際CA50之間的差及其積分值的大 小對應(yīng)的點火時間修正值使用該差和預(yù)定的PI增益（比例增益和積分項增益)進(jìn)行計算。針 對各個汽缸計算的點火時間修正值反映在對應(yīng)的汽缸的點火時間中。相應(yīng)地，用于內(nèi)燃機 (ENG) 10的各個汽缸的點火時間通過反饋控制進(jìn)行調(diào)整(修正）。在實際CA50的計算中，出于 如上所述的用于實際SA-CA10的相同原因，執(zhí)行預(yù)定的退火處理。
[0098]在該實施例中，為PI增益和用于反饋控制的退火處理進(jìn)行如下考慮以使得利用 CA50的點火時間的反饋控制的響應(yīng)速度高于利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的響應(yīng) 速度。即，用在利用CA50的反饋控制中使用的PI增益設(shè)置為大于用在利用SA-CA10的反饋控 制中使用的PI增益。例如，當(dāng)使用移動平均的上述方法被用于退火處理時，利用CA50的反饋 控制中用于移動平均的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)片的數(shù)量少于利用SA-CA10的反饋控制中用于移動平 均的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)片的數(shù)量。
[0099] 圖9為示出了本發(fā)明的實施例2中由ECU 40執(zhí)行的用來實施利用SA-CA10的反饋控 制和利用CA50的反饋控制的控制程序的流程圖。在圖9中，與實施例1中于圖5中所示相同的 步驟將以相同的參考標(biāo)記進(jìn)行參考，并且其描述將不被重復(fù)或?qū)⒆龊唵蚊枋觥?br>[0100] 在圖9所示的程序中，ECU 40在步驟102中取得發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)之后 取得目標(biāo)點火效率(步驟200)。ECU 40存儲映射圖表(未示出）并在步驟200中參考該映射圖 表取得目標(biāo)點火效率，在映射圖表中，目標(biāo)點火效率根據(jù)內(nèi)燃機10的操作條件來確定。
[0101] 然后，ECU 40計算目標(biāo)CA50(步驟202)。目標(biāo)CA50基于步驟200中取得的目標(biāo)點火 效率以及步驟102中取得的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)來設(shè)置。更具體地，當(dāng)目標(biāo)點火效 率為1時，即，當(dāng)MBT設(shè)置為目標(biāo)點火時間時，獲得MBT時的CA50用作目標(biāo)CA50。當(dāng)目標(biāo)點火時 間為小于1的預(yù)定值時，即，當(dāng)目標(biāo)點火時間為在MBT的提前側(cè)或延遲側(cè)的預(yù)定時間時，獲得 預(yù)定時間時的CA50用作目標(biāo)CA50。
[0102]然后，在步驟106中取得缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)之后，E⑶40使用取得的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分 析結(jié)果計算實際CA50(步驟204)。在實際CA50的計算中，出于與上面描述的用于實施例1中 的實際SA-CA10相同的原因，執(zhí)行預(yù)定的退火處理。對該退火處理采用參考圖8描述的考慮。 ECU 40計算在步驟202和204中計算的目標(biāo)CA50與實際CA50之間的差(步驟206)。
[0103]然后，E⑶40計算與步驟206中計算的差對應(yīng)的點火時間修正值以及使用該差和 預(yù)定的PI增益（比例增益和積分項增益)計算其積分值的大小(步驟208)。如上所述，用在利 用CA50的反饋控制中的PI增益設(shè)置為大于用在利用SA-CA10的反饋控制中的PI增益。EOT 40基于計算的點火時間修正值來修正用在后續(xù)循環(huán)中的點火時間（步驟210)。具體地，CA50 和點火時間幾乎是一一對應(yīng)的，并且當(dāng)實際CA50大于目標(biāo)CA50時（即，當(dāng)實際CA50自目標(biāo) CA50延遲時），點火時間移動到提前側(cè)以提前燃燒。
[0104]然后，E⑶40確定目標(biāo)CA50與實際CA50之間的差(絕對值)是否等于或小于預(yù)定值 (步驟212)。結(jié)果是，當(dāng)確定該差大于預(yù)定值時，即，當(dāng)確定實際CA50通過利用CA50的點火時 間的反饋控制沒有充分收斂在目標(biāo)CA50附近時，ECU 40使程序返回到步驟102并在后續(xù)循 環(huán)中再次執(zhí)行步驟102后的程序。即，在步驟212的確定結(jié)果是否定的循環(huán)中，不執(zhí)行由步驟 214和216的處理指定的利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。
[0105] 另一方面，當(dāng)步驟212的確定結(jié)果為肯定時，即，當(dāng)確定實際CA50通過利用CA50的 點火時間的反饋控制充分收斂在目標(biāo)CA50附近時，ECU 40將程序移動到步驟214以執(zhí)行利 用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制并計算目標(biāo)SA-CA10。在該程序中，與圖5所示的程序不 同，目標(biāo)SA-CA10設(shè)置為基于步驟200中得到的目標(biāo)點火效率以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷 因數(shù)的值。更具體地，目標(biāo)SA-CA10的參考值設(shè)置為假定基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù) 設(shè)置的MBT時的值。最終的目標(biāo)SA-CA10根據(jù)目標(biāo)點火效率（即，根據(jù)目標(biāo)點火時間從MBT的 分離度）來設(shè)置。更具體地，隨著點火時間相對于MBT的延遲度變得越大，最終的目標(biāo)SA-CA10設(shè)置為小于參考值;并且隨著點火時間相對于MBT的提前度變得越大，最終的目標(biāo)SA-CA10設(shè)置為大于參考值。然后，E⑶40執(zhí)行步驟216的處理。步驟216-般地包括圖5所示的 程序中的步驟108到116。
[0106] 根據(jù)圖9所示的上述程序，執(zhí)行利用SA-CA10的燃油噴射量的反饋控制和利用CA50 的點火時間的反饋控制。根據(jù)點火時間的反饋控制，當(dāng)MBT隨著通過利用SA-CA10的控制的 空燃比的變化而變化時，利用其在獲得MBT時的值在稀薄極限附近幾乎不根據(jù)空燃比變化 的CA50 (即，對于點火時間控制不考慮MBT和空燃比之間的關(guān)系），能夠?qū)Ⅻc火時間適當(dāng)?shù)乜?制到實際MBT。換言之，通過利用SA-CA10的控制的空燃比的變化引起的MBT的位移，能夠利 用不容易被基于利用SA-CA10的控制的空燃比的變化所影響的CA50來修正。通過這種方式， 由于燃料噴射量(空燃比)和點火時間兩者的反饋控制能夠協(xié)同執(zhí)行，也總是能夠?qū)崿F(xiàn)最佳 的燃燒。目標(biāo)CA50根據(jù)目標(biāo)點火效率來設(shè)置。相應(yīng)地，在預(yù)定的點火效率下甚至當(dāng)MBT以外 的點火時間被用作目標(biāo)點火時間時，因由于上述因素導(dǎo)致的MBT的位移引起的點火時間從 目標(biāo)點火時間的位移可以被類似地修正。
[0107]根據(jù)該程序，只有當(dāng)目標(biāo)CA50與實際CA50之間的差通過利用CA50的點火時間的反 饋控制等于或小于預(yù)定值時，才執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。如上所述，MBT 隨著由于利用SA-CA10的控制引起的空燃比的變化而變化(見圖6)，并且稀薄極限處的空燃 比受點火時間的影響（見圖7)。然而，當(dāng)利用SA-CA10的反饋控制和利用CA50的反饋控制被 獨立自由地執(zhí)行時，存在反饋控制互相干擾的可能性，并且難以執(zhí)行穩(wěn)定的反饋控制（例 如，在當(dāng)空燃比將被控制為低于稀薄極限的空燃比時的時刻處存在這種可能性）。為了實現(xiàn) 兩種反饋控制的協(xié)作，優(yōu)選的是:在利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制前，在諸如MBT的 目標(biāo)點火時間附近穩(wěn)定地控制點火時間。至于點火時間的調(diào)整，關(guān)于燃烷基本不發(fā)生延遲， 但至于燃料噴射量的調(diào)整(特別是在口噴射的情況下），存在時間差，直到燃料在噴射后被 用于燃燒。相應(yīng)地，在可控性上優(yōu)選的是:燃料噴射量的反饋控制基于點火時間的反饋控制 足夠收斂的情況而執(zhí)行。如上所述，通過順序執(zhí)行由該程序?qū)嵤┑膬煞N反饋控制可以進(jìn)一 步穩(wěn)定地執(zhí)行兩種反饋控制，并且，與單獨執(zhí)行利用SA-CA10的反饋控制的情況相比，通過 使用這兩種反饋控制，能夠在稀薄極限附近進(jìn)一步適當(dāng)?shù)乜刂瓶杖急取?br>[0108] 根據(jù)該程序，利用CA50的點火時間的反饋控制的響應(yīng)速度高于利用SA-CA10的燃 料噴射量的反饋控制的響應(yīng)速度。當(dāng)點火時間的反饋控制的響應(yīng)性不好時，難以穩(wěn)定地建 立步驟212的判斷并且難以繼續(xù)執(zhí)行利用SA-CA10的反饋控制。相反地，根據(jù)上述程序，由于 點火時間的反饋控制容易快速地收斂，因此容易穩(wěn)定地建立步驟212的判斷。相應(yīng)地，由于 用于執(zhí)行兩個反饋控制的循環(huán)容易連續(xù)地建立，因此在點火時間收斂在適當(dāng)值的狀態(tài)下能 夠確保很多時機來執(zhí)行利用SA-CA10的反饋控制。
[0109] 根據(jù)上述程序，目標(biāo)SA-CA10根據(jù)目標(biāo)點火效率，即根據(jù)目標(biāo)點火時間從MBT的分 離度來設(shè)置。如上所述，稀薄極限處的空燃比受點火時間影響(見圖7)。相應(yīng)地，通過根據(jù)目 標(biāo)點火效率設(shè)定目標(biāo)SA-CA10,能夠考慮到基于利用SA-CA10的反饋控制的空燃比的變化引 起的MBT的變化，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10。因此，能夠根據(jù)目標(biāo)點火時間（MBT或者相對于 MBT提前或延遲的時間）設(shè)置稀薄極限并盡可能多地展示內(nèi)燃機10的潛能(potential)。
[0110] 在實施例2中，利用CA50的點火時間的反饋控制被執(zhí)行。然而，本發(fā)明中的點火時 間調(diào)整手段可以使用最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角（9 Pmax)來調(diào)整點火時間而非使用燃燒重心位 置(CA50)來調(diào)整點火時間。即，在燃燒時期中缸內(nèi)壓力最大時的曲軸轉(zhuǎn)角0 Pmax具有在稀薄 極限附近幾乎不隨著空燃比變化的特性，與參考圖6描述的CA50的特性相似。相應(yīng)地，點火 時間的反饋控制可以使用具有該特性的9 Pmax，例如，通過使用與實施例2中描述的相同的方 法執(zhí)行以使得目標(biāo)θρ_和實際0Pmax之間的差為零。0 Pmax可以使用缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)取得，缸內(nèi)壓 力數(shù)據(jù)使用缸內(nèi)壓力傳感器30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42取得。
[0111] 在實施例2中，目標(biāo)CA50和實際CA50之間的差對應(yīng)"第二差"。目標(biāo)9Pmax和實際0 Pmax 之間的差對應(yīng)"第三差"。
[0112] 本發(fā)明的實施例3將在下文參考圖10至15被描述。根據(jù)該實施例的系統(tǒng)可以通過 采用圖1所示的硬件配置并使得ECU 40執(zhí)行圖13至15所示的程序來實施。
[0113]圖10為示出了燃料里程、轉(zhuǎn)矩波動、以及SA-CA10中的每個與空燃比(A/F)之間的 關(guān)系的圖，其用來闡述由于老化惡化等的影響引起的稀薄極限的變化。圖11為示出了轉(zhuǎn)矩 波動與CA10-90之間的關(guān)系的圖示。
[0114] 主燃燒速度(主燃燒時期(CA10-90)的長度)會因為內(nèi)燃機10的老化惡化而改變。 主燃燒速度的變化導(dǎo)致了稀薄極限的變化。此處，老化惡化的示例為以下情況：由于基于汽 缸壁表面的沉積物的滾流的變化，導(dǎo)致主燃燒速度相對于初始發(fā)動機狀態(tài)變慢。如圖10所 示，當(dāng)主燃燒速度減慢時，相同空燃比下的轉(zhuǎn)矩波動增大，因此作為當(dāng)轉(zhuǎn)矩波動達(dá)到極限時 的空燃比的稀燃極限變化到濃側(cè)值。相應(yīng)地，如圖10所示，燃料里程從點A的值降低到點B的 值，并且NOx排放量也增加，其在這里未示出。
[0115] 當(dāng)假定稀燃極限的變化并且稀燃極限控制的目標(biāo)值（在該實施例中的目標(biāo)SA-CA10)被設(shè)置有裕量，燃料里程損失了點A的值與點B的值之間的差并且初次允許NOx的排放 量的增加。為了避免這個問題，有必要理解發(fā)動機狀態(tài)并改變目標(biāo)值。但是，使用根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)的上述方法進(jìn)行轉(zhuǎn)矩波動的方向檢測存在很多問題。因此，在該實施例中，轉(zhuǎn)矩波動在 使用下述方法的操作期間被檢測，并且目標(biāo)SA-CA10被設(shè)置以使得空燃比盡量接近稀薄極 限。
[0116] 如圖11所示，主燃燒時期(本文通過CA10-90定義)與轉(zhuǎn)矩波動存在關(guān)聯(lián)。具體地， CA10-90變得越大，則轉(zhuǎn)矩波動也變得越大。相應(yīng)地，根據(jù)使用基于缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的MFB的計 算結(jié)果獲得的CA10-90(以下稱為"實際CA10-90"），能夠理解當(dāng)前的轉(zhuǎn)矩波動的度。因此，在 該實施例中，目標(biāo)SA-CA10基于通過從實際CA10-90中減去預(yù)定的目標(biāo)CA10-90而得到的差 (△CA10-90)改變。雖然細(xì)節(jié)將會在后文參考圖8來描述，但在圖6所示的情況下，即，在實際 CA10-90(轉(zhuǎn)矩波動）由于老化惡化而增加的情況下，目標(biāo)SA-CA10降低，從而向濃側(cè)值相對 地改變會在稀薄極限附近被控制的空燃比。
[0117] 為了在使用圖11所示的關(guān)系進(jìn)行操作的過程中準(zhǔn)確地檢測來自CA10-90的轉(zhuǎn)矩波 動而不進(jìn)行任何特殊的修正，優(yōu)選的是點火時間被穩(wěn)定地控制到目標(biāo)時間。在圖10中，當(dāng) SA-CA10的值變化時，轉(zhuǎn)矩波動也變化。因此，在該實施例中，在當(dāng)目標(biāo)CA50與實際CA50之間 的差通過利用CA50的點火時間的反饋控制而等于或小于預(yù)定值CA thdt，以及在當(dāng)目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差通過利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制而等于或小于預(yù) 定值CAthi時，目標(biāo)SA-CA10基于Δ CA10-90被改變。以執(zhí)行利用CA50的反饋控制和利用SA-CA10的反饋控制的順序，而不是自由地執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制，在當(dāng)目 標(biāo)CA50與實際CA50之間的差通過利用CA50的點火時間的反饋控制而等于或小于預(yù)定值 CAthdt，執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。
[0118] 圖12為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例3的各種反饋控制的概要的框圖。首先，在利用 SA-CA10的反饋控制中，基于發(fā)動機操作狀態(tài)(具體地，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷因數(shù)、以及 目標(biāo)點火效率）的目標(biāo)SA-CA10被如圖12所示地設(shè)置?；诟變?nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對各 個汽缸的各個循環(huán)計算實際SA-CA10。
[0119] 在反饋控制中，例如，PI控制用于調(diào)整燃料噴射量以使得目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差為零。在PI控制中，與目標(biāo)SA-CA10和實際SA-CA10之間的差對應(yīng)的噴射燃料 修正值以及其積分值的大小，使用該差和預(yù)定的PI增益（比例增益和積分項增益）進(jìn)行計 算。對各個汽缸計算的噴射燃料修正值反映在對應(yīng)的汽缸燃料噴射量中。相應(yīng)地，供給至內(nèi) 燃機(ENG) 10的各個汽缸的燃料噴射量通過反饋控制被調(diào)整(修正）。
[0120] 由于如上所述基于對缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果得到的實際SA-CA10包括預(yù)定的不 規(guī)則性(必然發(fā)生的燃燒波動），原始值可以被使用，但噴射燃料修正值在該情況是不穩(wěn)定 的。相應(yīng)地，通過對實際SA-CA10執(zhí)行預(yù)定的退火處理將移除燃燒波動后獲得的值用于燃料 噴射量的反饋控制。例如，對包括當(dāng)前計算值的最互相接近的實際SA-CA10的預(yù)定數(shù)目的計 算值進(jìn)行時間序列移動平均的方法，可以被用作退火處理。替代該退火處理，基于假定的燃 燒波動的實際SA-CA10的計算值的不規(guī)則幅度等效可以被設(shè)置為控制死區(qū)。即，當(dāng)后文將描 述的目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差等于或小于不規(guī)則幅度等效時，燃料噴射量不能 被修正。
[0121] CA50的反饋控制將在下文被描述。如上所述，該反饋控制基于目標(biāo)CA50和實際 CA50之間的差來調(diào)整點火時間（更具體地，使得差為零）。為了修正點火時間以使得目標(biāo) CA50和實際CA50之間的差為零，例如，PI控制可以用于利用CA50的反饋控制。在PI控制中， 與目標(biāo)CA50和實際CA50之間的差對應(yīng)的點火時間修正值以及其積分值的大小，使用該差和 預(yù)定的PI增益（比例增益和積分項增益)進(jìn)行計算。對各個汽缸計算的點火時間修正值反映 在對應(yīng)的汽缸的點火時間中。相應(yīng)地，對內(nèi)燃機(ENG) 10的各個汽缸的點火時間通過反饋控 制被調(diào)整(修正）。在實際CA50的計算中，出于如上所述的與實際SA-CA10相同的原因，執(zhí)行 預(yù)定的退火處理。
[0122] 如圖12所示，目標(biāo)SA-CA10可以根據(jù)ACA10-90而被改變。更具體地，目標(biāo)SA-CA10 依據(jù)△ CA10-90是否小于或大于預(yù)定值CAth2相對于基于發(fā)動機操作狀態(tài)設(shè)置的值來改變， ACA10-90是基于缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果的實際CA10-90與設(shè)置到基于發(fā)動機操作狀態(tài) 的值的目標(biāo)CA10-90的差。
[0123] 當(dāng)ACA10-90小于預(yù)定值CAth2時，即，當(dāng)實際CA10-90相對小且主燃燒速度足夠高 時，利用SA-CA10的控制具有用于稀薄極限的裕量。因此，在該情況下，預(yù)定值α加到根據(jù)發(fā) 動機操作狀態(tài)設(shè)置的目標(biāo)SA-CA10以使得實際SA-CA10變得更接近稀薄極限。當(dāng)利用SA-CA10的控制被執(zhí)行以調(diào)整燃料噴射量或進(jìn)氣量時，實際SA-CA10變得更接近稀薄極限意味 著空燃比變得更接近稀薄極限。
[0124] 另一方面，當(dāng)Δ CA10-90大于預(yù)定值CAth2時，即，當(dāng)實際CA10-90大(轉(zhuǎn)矩波動大因 為燃燒速度低)時，利用SA-CA10的控制具有用于稀薄極限的大的裕量。因此，在該情況下， 從根據(jù)發(fā)動機操作狀態(tài)設(shè)置的目標(biāo)SA-CA10的值中減去預(yù)定值α以使得實際SA-CA10偏離稀 薄極限。相應(yīng)地，當(dāng)利用SA-CA10的控制被執(zhí)行用于調(diào)整燃料噴射量或進(jìn)氣量時，空燃比被 控制到濃側(cè)值。
[0125] 至于基于Δ CA10-90的目標(biāo)SA-CA10的改變，主要假設(shè)CA10-90的變化像老化惡化 一樣緩慢地改變。因此，目標(biāo)SA-CA10的改變可以如圖13所示的程序中的處理那樣被頻繁地 執(zhí)行，但只需要基本上由比上述處理緩慢得多的處理執(zhí)行。也就是說，例如，用于改變目標(biāo) SA-CA10的預(yù)定值(α或-α)可以被作為通過在比兩個反饋控制長得多的跨距(span)中執(zhí)行 的學(xué)習(xí)處理得到的學(xué)習(xí)值而存儲，該學(xué)習(xí)值可以反映在根據(jù)發(fā)動機操作狀態(tài)來設(shè)置目標(biāo) SA-CA10時的目標(biāo)SA-CA10中。在實際CA10-90的計算中，出于如上面描述的用于實際SA-CA10等的相同原因，執(zhí)行預(yù)定的退火處理。當(dāng)使用移動平均的上述方法用于退火處理時，用 于利用CA10-90的反饋控制中的移動平均的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)片的數(shù)量比用于計算實際SA- CA1〇和實際CA5〇的移動平均的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)片的數(shù)量大得多。
[0126] 圖13為示出了由ECU 40執(zhí)行以便實施根據(jù)本發(fā)明的實施例3的稀薄極限的主程序 的流程圖。圖14為示出了規(guī)定利用CA50進(jìn)行點火時間的反饋控制的處理的子程序的流程 圖。圖15為示出了規(guī)定利用SA-CA10進(jìn)行燃料噴射量的反饋控制的處理的子程序的流程圖。 圖13示出的程序在各個汽缸中燃燒結(jié)束后的預(yù)定時間每個循環(huán)地重復(fù)執(zhí)行。
[0127] 在圖13所示的主程序中，E⑶40首先確定稀燃操作是否正在執(zhí)行(步驟100)。內(nèi)燃 機10在預(yù)定的操作區(qū)域中以低于理論空燃比的空燃比執(zhí)行稀燃操作。此處，確定當(dāng)前的操 作區(qū)域是否對應(yīng)于執(zhí)行稀燃操作的操作區(qū)。
[0128] 當(dāng)在步驟100中確定稀燃操作正在執(zhí)行時，E⑶40移動程序到步驟300并執(zhí)行圖14 中示出的子程序中的一系列處理。即，ECU 40使用曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42和空氣流量計44來取 得發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載荷因數(shù)以及取得目標(biāo)點火效率(步驟400)。發(fā)動機載荷因數(shù)可以 基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣量來計算。ECU 40存儲映射圖表(未示出）并在步驟400中參考映射 圖表得到目標(biāo)點火效率，在映射圖表中，目標(biāo)點火效率根據(jù)內(nèi)燃機10的操作條件來確定。
[0129] 然后，ECU 40計算目標(biāo)CA50(步驟202)。目標(biāo)CA50基于步驟400中得到的發(fā)動機轉(zhuǎn) 速、發(fā)動機載荷因數(shù)以及目標(biāo)點火效率來設(shè)置。更具體地，當(dāng)目標(biāo)點火效率為1時，即當(dāng)MBT 設(shè)置為目標(biāo)點火時間時，獲得MBT時的CA50用作目標(biāo)CA50。當(dāng)目標(biāo)點火時間為小于1的預(yù)定 值時，即，當(dāng)目標(biāo)點火時間為在MBT的提前側(cè)或延遲側(cè)的預(yù)定時間時，獲得預(yù)定時間時的 CA50用作目標(biāo)CA50。
[0130]接下來，ECU 40取得使用缸內(nèi)壓力傳感器30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42測量的缸內(nèi)壓力 數(shù)據(jù)（步驟106)。然后，ECU 40使用取得的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果計算實際CA50(步驟 204)。在實際CA50的計算中，執(zhí)行納入?yún)⒖紙D8上述的考慮的預(yù)定的退火處理。
[0131] ECU 40計算在步驟202和204中計算的目標(biāo)CA50與實際CA50之間的差(步驟206)。 然后，ECU 40計算與步驟206中計算的差對應(yīng)的點火時間修正值以及使用該差和預(yù)定的PI 增益（比例增益和積分項增益)計算其積分值的大小(步驟208)。如上所述，用在利用CA50的 反饋控制中的PI增益設(shè)置為大于用在利用SA-CA10的反饋控制中的PI增益。E⑶40基于計 算的點火時間修正值來修正用在接下來的循環(huán)中的點火時間（步驟210)。具體地，CA50和點 火時間幾乎是--對應(yīng)的，并且當(dāng)實際CA50大于目標(biāo)CA50時（即當(dāng)實際CA50比目標(biāo)CA50延 遲時），點火時間移動到提前側(cè)以提前燃燒。
[0132] 然后，在執(zhí)行圖13所示的主程序中的步驟300的處理之后，E⑶40確定目標(biāo)CA50與 實際CA50之間的差(絕對值)是否等于或小于預(yù)定值CA thl(步驟302)。結(jié)果是，當(dāng)確定該差大 于預(yù)定值CAthl時，即，當(dāng)確定實際CA50通過利用CA50的點火時間的反饋控制沒有充分收斂 在目標(biāo)CA50附近時，E⑶40迅速結(jié)束當(dāng)前循環(huán)中的處理。結(jié)果是，假定建立了步驟100,步驟 300或其后續(xù)步驟的處理在相同的汽缸中于后續(xù)循環(huán)中再次執(zhí)行。即，在步驟302的確定結(jié) 果為否定的循環(huán)中，由步驟304的處理指定的利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的后續(xù) 處理就不執(zhí)行。
[0133] 另一方面，當(dāng)步驟302的確定結(jié)果為肯定時，即，當(dāng)通過利用CA50的點火時間的反 饋控制確定實際CA50充分收斂在目標(biāo)CA50附近時，ECU 40將程序移動到步驟304以執(zhí)行利 用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。
[0134] 在步驟304中，圖15所示的子程序的一系列處理被執(zhí)行。即，ECU40首先計算目標(biāo) 5八-0410(步驟500)<^〇]40存儲映射圖表(未示出），在其中基于經(jīng)驗結(jié)果等與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、 發(fā)動機載荷因數(shù)、以及目標(biāo)點火效率相關(guān)地提前確定目標(biāo)SA-CA10。在步驟S500中，目標(biāo)SA-CA10基于步驟500中取得的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷因數(shù)、和目標(biāo)點火效率參考該映射圖表 得到。關(guān)于與目標(biāo)點火時間的關(guān)聯(lián)性，依賴于目標(biāo)點火效率(即，依賴于目標(biāo)點火時間從MBT 的分離度），隨著點火時間相對于MBT的延遲度變得越大時，目標(biāo)SA-CA10設(shè)置為小于參考 值;并且隨著點火時間相對于MBT的提前度變得越大時，目標(biāo)SA-CA10設(shè)置為大于參考值。
[0135] 然后，ECU 40取得點火時間（步驟502) ACU 40存儲映射圖表（未示出）并在步驟 S502中參考該映射圖表獲得點火時間，在該映射圖表中，目標(biāo)(要求的）點火時間（基本上， 最佳的點火時間（下文稱為"MBT"））被與發(fā)動機載荷因數(shù)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速相關(guān)地確定。
[0136] 然后，ECU 40計算實際SA-CA10(步驟504)。實際SA-CA10被計算為從步驟502中得 到的點火時間到作為在步驟504中取得的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果獲得的CA10的曲軸轉(zhuǎn)角 時期。
[0137] 然后，ECU 40計算在步驟500和504中計算的目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差 (步驟506)。然后，ECU 40基于目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的計算差和其積分值、使用 該差和預(yù)定的PI增益（比例增益和積分項增益），來計算噴射燃料修正值(步驟508) i⑶40 基于計算的噴射燃料修正值來修正燃料噴射量以用在后續(xù)循環(huán)中（步驟510)。具體地，例 如，當(dāng)實際SA-CA10大于目標(biāo)SA-CA10時，從圖3所示的關(guān)系中看出，空燃比比目標(biāo)值傾向稀 側(cè)，并因此燃料噴射量從燃料噴射量的基本值增加，以將空燃比修正到濃側(cè)。
[0138] 然后，在圖13所示的主程序中執(zhí)行完步驟304的處理之后，E⑶40確定目標(biāo)SA-CA10 與實際SA-CA10之間的差(絕對值)是否等于或小于預(yù)定值CAP th(步驟306)。因此，當(dāng)確定該 差大于預(yù)定值CAPth時，即，當(dāng)確定通過利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的實際SA-CA10沒有充分收斂在目標(biāo)SA-CA10附近時，E⑶40迅速結(jié)束當(dāng)前循環(huán)中的處理。結(jié)果是，假 設(shè)建立了步驟100,步驟300或后續(xù)步驟的處理將在同一個汽缸中于后續(xù)循環(huán)中再次執(zhí)行。 即，在步驟306的確定結(jié)果為否定的循環(huán)中，步驟308和后續(xù)步驟的處理就不執(zhí)行。
[0139] 另一方面，當(dāng)步驟306的確定結(jié)果為肯定時，即，當(dāng)確定通過利用SA-CA10的燃料噴 射量的反饋控制的實際SA-CA10充分收斂在目標(biāo)SA-CA10附近時，ECU 40將程序移動到步驟 308以執(zhí)行利用CA10-90來修正目標(biāo)SA-CA10的處理。
[0140] 在步驟308中，ECU 40計算目標(biāo)CA10-90。與目標(biāo)CA50類似，目標(biāo)CA10-90基于步驟 400中得到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷因數(shù)、以及目標(biāo)點火效率來設(shè)置。更具體地，當(dāng)目標(biāo)點 火效率為1時，即當(dāng)MBT設(shè)置為目標(biāo)點火時間時，獲得MBT時的CA10-90用作目標(biāo)CA10-90。當(dāng) 目標(biāo)點火時間為小于1的預(yù)定值時，即，當(dāng)目標(biāo)點火時間為在MBT的提前側(cè)或延遲側(cè)的預(yù)定 時間時，獲得預(yù)定時間時的CA10-90用作目標(biāo)CA10-90。
[0141] 然后，E⑶40使用步驟106中取得的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果計算實際CA10-90 (步驟310)。在實際CA10-90的計算中，參考圖8上述的考慮被納入的預(yù)定的退火處理被執(zhí) 行。
[0142] 然后，ECU 40計算ACA10-90,其為在步驟308和310中計算的目標(biāo)CA10-90與實際 CA10-90之間的差(步驟312)。然后，ECU 40確定計算的ACA10-90是否小于預(yù)定值CAth2(步 驟314)。預(yù)定值CAth2為提前設(shè)置的值，作為用于確定實際CA10-90相對于根據(jù)發(fā)動機的操作 狀態(tài)(這里指發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、發(fā)動機的載荷因數(shù)、以及目標(biāo)點火效率)的目標(biāo)CA10-90的大小 (主燃燒速度的大?。┑拈撝?。
[0143] 當(dāng)步驟314的確定結(jié)果為肯定時，即當(dāng)實際CA10-90相對小且主燃燒速度可以說足 夠高時，ECU 40在步驟500中計算出的目標(biāo)SA-CA10上加上預(yù)定值α(步驟316)。
[0144] 另一方面，步驟314的確定結(jié)果為否定時，Ε⑶40確定ACA10-90是否大于預(yù)定值 CAth2(步驟318)。結(jié)果，當(dāng)步驟318的確定結(jié)果為肯定時，即當(dāng)實際CA10-90大（主燃燒速度 低)時，ECU 40從步驟500中計算出的目標(biāo)SA-CA10的值減去預(yù)定值α(步驟320)。
[0145] 上述基于圖13至15所示的程序的處理的稀薄極限控制的優(yōu)點將在下文被描述。
[0146] 根據(jù)上述圖15所示的作為根據(jù)該實施例的稀薄極限控制的主要部分的程序的處 理，執(zhí)行反饋控制以使得目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差為零。如上所述，即使在稀薄 極限附近，SA-CA10相對于空燃比具有線性。與根據(jù)該實施例的方法不同，當(dāng)只使用達(dá)到預(yù) 定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角來調(diào)整燃料噴射量以使得特定的曲軸轉(zhuǎn)角等于目 標(biāo)值時，會產(chǎn)生以下問題。即，當(dāng)點火時間改變時，獲得預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲 軸轉(zhuǎn)角也相應(yīng)地改變。相反地，即使點火時間變化時，從點火時間到特定曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn) 角時期幾乎不變。相應(yīng)地，通過使用曲軸轉(zhuǎn)角時期(在該實施例中為SA-CA10)作為調(diào)整燃料 噴射量的指標(biāo)，相比于只使用特定曲軸轉(zhuǎn)角時期的情況，能夠排除點火時間的影響以及適 當(dāng)?shù)乩斫馀c空燃比的關(guān)聯(lián)性。在要求精確燃燒控制的操作中，例如稀燃操作或引入大量EGR 氣體的EGR操作，存在如下問題:通過使用空燃比傳感器的當(dāng)前空燃比控制，難以準(zhǔn)確控制 稀薄極限附近的空燃比。因此，通過使用根據(jù)該實施例的方法基于目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差來調(diào)整燃料噴射量，能夠在稀燃操作中將空燃比適當(dāng)?shù)乜刂圃谙”O限附 近。
[0147] 由于根據(jù)該實施例的方法不使用類似根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述方法中的統(tǒng)計學(xué)處理， 故能夠使用根據(jù)該實施例的方法執(zhí)行快速反饋控制。相應(yīng)地，能夠?qū)⒏鶕?jù)該實施例的方法 應(yīng)用到瞬時操作。因此，根據(jù)該實施例的方法，能夠在寬泛操作條件下實施稀薄極限控制并 因此能夠展示燃料里程性能和排氣排放性能。還能夠針對各個汽缸執(zhí)行控制。
[0148] 在根據(jù)該實施例的方法中，目標(biāo)SA-CA10基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷因數(shù)、以及 目標(biāo)點火效率來設(shè)置。相應(yīng)地，可以考慮到發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷因數(shù)、以及目標(biāo)點火效 率的變化的影響，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10。如上所述，稀薄極限處的空燃比受點火時間的 影響（見圖7)。相應(yīng)地，通過設(shè)置目標(biāo)SA-CA10，特別地，依賴目標(biāo)點火效率（即，依賴目標(biāo)點 火時間相對于MBT的分離度），可以考慮到基于利用SA-CA10的反饋控制的空燃比的變化引 起的MBT的變化，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10。結(jié)果是，能夠依賴于目標(biāo)點火時間（MBT或者比 MBT提前或延遲的時間)設(shè)置稀薄極限并盡可能多地展示內(nèi)燃機10的潛能。
[0149] 根據(jù)圖13所示的主程序的處理，目標(biāo)SA-CA10根據(jù)ACA10-90是否小于或大于預(yù)定 值CAth2(g卩，依賴于實際CA10-90的大小)來修正。更具體地，隨著Δ CA10-90變小(實際CA10-90變小）目標(biāo)SA-CA10變?yōu)檩^大的值(作為空燃比更接近稀側(cè)的值），隨著Δ CA10-90變大(實 際CA10-90變大）目標(biāo)SA-CA10變?yōu)檩^小的值(作為空燃比更接近濃側(cè)的值）。相應(yīng)地，即使主 燃燒時期(CA10-90)由于老化惡化等變化并因此轉(zhuǎn)矩波動極限變化，能夠根據(jù)主燃燒時期 的變化選擇恰當(dāng)?shù)南”O限。特別地，如在現(xiàn)有技術(shù)中一樣，不必假定轉(zhuǎn)矩波動由于老化惡 化的增長并且不必為目標(biāo)SA-CA10提供裕量。因此，能夠根據(jù)初始狀態(tài)設(shè)置恰當(dāng)?shù)南”O限 并防止由于初始狀態(tài)下的裕量的燃料里程的損失和NOx排放量的增加。甚至當(dāng)點火如設(shè)計 的被執(zhí)行但主燃燒時期由于老化惡化而擴展時，通過利用CA10-90來修正目標(biāo)SA-CA10,能 夠在不使轉(zhuǎn)矩波動惡化的情況下選擇恰當(dāng)?shù)南”O限。
[0150] 根據(jù)上述圖14所示的子程序的過程，執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制 和利用CA50的點火時間的反饋控制。根據(jù)點火時間的反饋控制，當(dāng)MBT隨著通過利用SA-CA10的控制的空燃比的變化而變化時，利用在獲得MBT時的值在稀薄極限附近幾乎不根據(jù) 空燃比變化的CA50(即，針對點火時間控制不考慮MBT和空燃比之間的關(guān)系），能夠?qū)Ⅻc火時 間適當(dāng)?shù)乜刂频綄嶋HMBT。換言之，MBT由于通過利用SA-CA10的控制的空燃比變化引起的位 移能夠利用CA50來修正，CA50不容易被基于利用SA-CA10的控制的空燃比的變化所影響。通 過這種方式，由于燃料噴射量(空燃比）和點火時間兩者的反饋控制能夠協(xié)同執(zhí)行，也總是 能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的燃燒。目標(biāo)CA50根據(jù)目標(biāo)點火效率來設(shè)置。相應(yīng)地，在預(yù)定的點火效率下， 甚至當(dāng)MBT以外的點火時間被用作目標(biāo)點火時間時，由于上述因素導(dǎo)致的MBT的位移引起的 點火時間相對于目標(biāo)點火時間的位移可以被類似地修正。
[0151] 根據(jù)圖13所示的主程序，只有在目標(biāo)CA50與實際CA50之間的差通過利用CA50的點 火時間的反饋控制而等于或小于預(yù)定值時，才執(zhí)行利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。 如上所述，MBT隨著由于利用SA-CA10的控制引起的空燃比的變化而變化(見圖6)，并且稀薄 極限處的空燃比受點火時間的影響（見圖7)。然而，當(dāng)利用SA-CA10的反饋控制和利用CA50 的反饋控制被獨立自由執(zhí)行時，存在兩種反饋控制互相干擾的可能性，并且將難以實現(xiàn)穩(wěn) 定的反饋控制（例如，當(dāng)空燃比將被控制為低于稀薄極限的空燃比的時刻時存在這種可能 性）。為了實現(xiàn)兩種反饋控制的協(xié)作，優(yōu)選的是在利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制前， 將點火時間穩(wěn)定地控制在諸如MBT的目標(biāo)點火時間附近。至于點火時間的調(diào)整，關(guān)于燃燒的 延遲基本不發(fā)生，但至于燃料噴射量的調(diào)整(特別是對于進(jìn)氣口噴射），存在時間差，直到燃 料被噴射之后被用于燃燒。相應(yīng)地，在可控性方面優(yōu)選的是:燃料噴射量的反饋控制基于點 火時間的反饋控制足夠收斂的狀態(tài)而執(zhí)行。如上所述，通過順序執(zhí)行由該程序?qū)嵤┑膬煞N 反饋控制可以進(jìn)一步可靠地執(zhí)行兩種反饋控制，并且，與單獨執(zhí)行利用SA-CA10的反饋控制 的情況相比，通過使用這兩種反饋控制，能夠進(jìn)一步適當(dāng)?shù)乜刂葡”O限附近的空燃比。
[0152] 根據(jù)該實施例的技術(shù)中，利用CA50的點火時間的反饋控制的響應(yīng)速度高于利用 SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制的響應(yīng)速度。當(dāng)點火時間的反饋控制的響應(yīng)性不好時，難 以可靠地建立步驟302的判斷并因此繼續(xù)執(zhí)行利用SA-CA10的反饋控制。相反地，根據(jù)上述 程序，由于點火時間的反饋控制容易快速地收斂，故容易可靠地建立步驟302的判斷。相應(yīng) 地，由于用于執(zhí)行兩個反饋控制的循環(huán)容易連續(xù)地建立，故當(dāng)點火時間收斂在適當(dāng)值時的 狀態(tài)下能夠確保很多時機來執(zhí)行利用SA-CA10的反饋控制。
[0153]根據(jù)圖13所示的主程序，僅當(dāng)步驟302和306這兩者的確定結(jié)果均為肯定時，基于 CA10-90的目標(biāo)SA-CA10的修正才在步驟314或318的確定結(jié)果為肯定的情況下執(zhí)行。
[0154] 如上所述，MBT隨著基于利用SA-CA10的控制引起的空燃比變化而變化(見圖6)，并 且稀薄極限處的空燃比受點火時間的影響（見圖7)。相應(yīng)地，通過在步驟302的確定結(jié)果為 肯定的情況下基于CA10-90改變目標(biāo)SA-CA10(即，在通過利用CA50的點火時間的反饋控制 使得點火時間收斂到合適的值的狀態(tài)下），能夠進(jìn)一步基于CA10-90恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10而不受MBT由于利用SA-CA10的控制的空燃比變化引起的位移的影響。
[0155] 當(dāng)通過反饋控制而實際SA-CA10沒有充分收斂在目標(biāo)SA-CA10附近時，存在由此導(dǎo) 致的點火延遲的變化會影響主燃燒時期的可能。相應(yīng)地，通過在步驟306的確定結(jié)果為肯定 的狀態(tài)下基于CA10-90改變目標(biāo)SA-CA10(即，在SA-CA10通過利用SA-CA10的燃料噴射量的 反饋控制收斂到合適的值的狀態(tài)下），能夠去除由于利用SA-CA10的不充分的反饋控制的影 響并因此能夠進(jìn)一步準(zhǔn)確地理解基于A CA10-90的老化惡化導(dǎo)致的主燃燒時期的長度。相 應(yīng)地，能夠進(jìn)一步基于CA10-90恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10。
[0156] 在實施例3中，在利用SA-CA10的稀薄極限的控制中，使用反饋控制來調(diào)整燃料噴 射量，以使得目標(biāo)SA-CA10與實際SA-CA10之間的差為零。然而，在本發(fā)明中，基于從點火時 間到得到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角時期與作為曲軸轉(zhuǎn)角時期 的目標(biāo)值的目標(biāo)曲軸轉(zhuǎn)角時期之間的第一差的調(diào)整，可以用進(jìn)氣量或點火能量代替燃料噴 射量來執(zhí)行。燃料噴射量、進(jìn)氣量、或點火能量中的兩種或更多種可以經(jīng)歷調(diào)整。具體地，當(dāng) 實際SA-CA10大于目標(biāo)SA-CA10時，在進(jìn)氣量調(diào)整中減少進(jìn)氣量以將空燃比修正到濃側(cè)，或 者在點火能量的調(diào)整中增加點火能量以縮短點火延遲。此處，例如，進(jìn)氣量的調(diào)整優(yōu)選地使 用已知的可變進(jìn)氣門來實現(xiàn)，其能夠以高的響應(yīng)速度來控制每個循環(huán)引入汽缸的空氣量。 例如，點火能量的調(diào)整可以通過為火花塞28配備多個點火線圈以及如果必要的話改變用于 放電的點火線圈的數(shù)量來實現(xiàn)。當(dāng)燃料噴射量或進(jìn)氣量經(jīng)歷調(diào)整時，空燃比直接被該控制 所控制。
[0157] 在實施例3中，利用CA50的點火時間的反饋控制被執(zhí)行。然而，本發(fā)明中的點火時 間調(diào)整手段可以使用最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角（9 Pmax)來調(diào)整點火時間來代替使用燃燒重心 位置(CA50)來調(diào)整點火時間。即，當(dāng)在燃燒時期中缸內(nèi)壓力最大時的曲軸轉(zhuǎn)角0 Pmax具有在 稀薄極限附近幾乎不隨著空燃比變化的特性，與參考圖6描述的CA50的特性相似。相應(yīng)地， 點火時間的反饋控制可以例如通過使用與圖3中所示相同的方法來執(zhí)行以通過使用具有該 特性的9 Pmax來使得目標(biāo)0Pmax和實際0Pmax之間的差為零。0Pmax能夠使用缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)得到，缸 內(nèi)壓力數(shù)據(jù)使用缸內(nèi)壓力傳感器30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42取得。
[0158] 在實施例3中，目標(biāo)SA-CA10根據(jù)Δ CA10-90是否小于或大于預(yù)定值CAth2來設(shè)置。然 而，基于本發(fā)明中的主燃燒時期的長度的曲軸轉(zhuǎn)角時期的目標(biāo)值或其相關(guān)值不限于根據(jù)A CA10-90的大小改變。即，目標(biāo)值可以基于實際CA10-90與預(yù)定值的比較結(jié)果，只要它根據(jù)主 燃燒時期的長度而改變。預(yù)定值優(yōu)選地設(shè)置為基于發(fā)動機操作狀態(tài)(例如，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā) 動機載荷因數(shù)、或目標(biāo)點火效率)的值。
[0159] 本發(fā)明的實施例4將在下文參考圖16和17被描述。根據(jù)該實施例的系統(tǒng)可以采用 圖1所示的硬件配置并使得ECU 40執(zhí)行圖17所示的程序來實施。
[0160] 在實施例3中，目標(biāo)SA-CA10基于CA10-90而改變。相反地，在該實施例中，在根據(jù)實 施例3的稀薄極限控制以相同方式執(zhí)行之后，點火極限進(jìn)一步被考慮以用作基于CA10-90改 變目標(biāo)SA-CA10。
[0161] 圖16為與MBT附近的CA50相關(guān)地示出了當(dāng)轉(zhuǎn)矩波動極限另外還考慮到點火極限時 的目標(biāo)SA-CA10的設(shè)置的圖。如實施例1所述，目標(biāo)SA-CA10為具有重要意義的值，其用作控 制稀薄極限（當(dāng)轉(zhuǎn)矩波動為從內(nèi)燃機10的駕駛性的角度看來的極限時的空燃比）附近的空 燃比的指標(biāo)。當(dāng)通過特定操作條件使用兩者的反饋控制使得CA50和SA-CA10均收斂在各自 的目標(biāo)值時，如圖16所示，等效的轉(zhuǎn)矩波動線(細(xì)虛線），在其中轉(zhuǎn)矩波動為恒定的，具有如 下趨勢：隨著CA50越延遲(換言之，點火時間越延遲），目標(biāo)SA-CA10越減小。
[0162] 此處，"初始狀態(tài)A"和"狀態(tài)B"假定為內(nèi)燃機10的狀態(tài)。在初始狀態(tài)A中的目標(biāo)SA-CA10，如圖12中的白色圓形指示的，在初始狀態(tài)A中的超過轉(zhuǎn)矩波動極限線(粗實線）的范圍 內(nèi)，具有在MBT附近當(dāng)CA50(點火時間）越延遲目標(biāo)SA-CA10越減小的趨勢(參見實施例3中基 于目標(biāo)點火效率的目標(biāo)SA-CA10的設(shè)置）。狀態(tài)B假定為與初始狀態(tài)A相關(guān)的、在內(nèi)燃機10中 用于穩(wěn)定燃燒的變化(主燃燒速度增長的變化)發(fā)生之后的狀態(tài)(例如，沉積物形成在汽缸 的壁表面上從而增強了滾流）。導(dǎo)致用于穩(wěn)定燃燒的變化的因素包括，除了老化惡化之外， 例如，清潔發(fā)動機的內(nèi)部以去除沉積物而執(zhí)行的保養(yǎng)。
[0163 ]當(dāng)內(nèi)燃機10的狀態(tài)從初始狀態(tài)A改變(汽缸內(nèi)環(huán)境改變等)為狀態(tài)B時，轉(zhuǎn)矩波動極 限線由粗實線表示的線改變?yōu)橛纱痔摼€表示的線。根據(jù)實施例1中基于CA10-90的目標(biāo)SA-CA10的改變，當(dāng)這種改變發(fā)生時，即當(dāng)Δ CA10-90小于預(yù)定值CAth2并且由此主燃燒速度為高 時，在由圖16中的從白色圓形到黑色三角形的箭頭表示的改變之后，目標(biāo)SA-CA10在不超過 轉(zhuǎn)矩波動極限線(粗虛線)的范圍內(nèi)增大。
[0164] 另一方面，當(dāng)點火時間在MBT附近延遲時，主燃燒速度被降低，但汽缸內(nèi)的氣體在 其溫度和壓力升高時被點燃。結(jié)果，在MBT附近，隨著點火時間被延遲，作為汽缸內(nèi)的燃料空 氣混合物的點火極限的空燃比增加。相應(yīng)地，甚至在主燃燒速度如步驟B中足夠高但轉(zhuǎn)矩波 動由于主燃燒速度的降低而不發(fā)生的狀態(tài)下點火時間被延遲時，能夠在點火極限升高時在 稀側(cè)執(zhí)行穩(wěn)定的操作。相應(yīng)地，如圖16所示，點火極限處的目標(biāo)SA-CA10隨著CA50(點火時 間）的延遲而增大。
[0165] 然而，當(dāng)如圖16所示的點火極限線的趨勢不被考慮用于基于CA10-90的目標(biāo)SA-CA10的改變時，主燃燒速度足夠高(CA10-90?。?，并因此存在如下可能：在意圖將目標(biāo)SA-CA10從白色圓形增加到黑色三角形(對應(yīng)于圖16中虛線表示的三角形）時，根據(jù)CA50(點火 時間)將超過點火極限。
[0166] 因此，在該實施例中，當(dāng)Δ CA10-90小于預(yù)定值CAth2(實際CA10-90小)時，在不超過 氣缸內(nèi)的燃料空氣混合物的點火極限的值的范圍內(nèi)，目標(biāo)SA-CA10基于CA10-90增大?；?該理念的目標(biāo)SA-CA10的改變，可以說是，在某個點火時間范圍（包括從圖16的左端起四個 黑色三角形的CA50范圍）內(nèi)，在Δ CA10-90小于預(yù)定值CAth2的情況(實際CA10-90小的情況） 下，隨著點火時間(CA50)的延遲目標(biāo)SA-CA10向更大值的改變。
[0167] 圖17為示出了ECU 40執(zhí)行的主程序以實施根據(jù)本發(fā)明的實施例4的稀薄極限控制 的流程圖。在圖17中，與實施例1至3中描述的步驟相同的步驟將以相同的參考標(biāo)記被提及， 對其的描述將不再重復(fù)或會做簡單描述。
[0168] 在圖17所示的程序中，當(dāng)在步驟314中確定了 ACA10-90小于預(yù)定值CAth2之后，E⑶ 40在步驟316中在目標(biāo)SA-CA10上加上預(yù)定值α，然后將程序移動到步驟400。
[0169] 在步驟400中，Ε⑶40確定在步驟316的處理中加過之后的目標(biāo)SA-CA10是否小于 點火極限處的值。ECU 40存儲映射圖表，并且在步驟400中參考該映射圖表，得到了對應(yīng)于 當(dāng)前的CA50(點火時間）的點火極限處的目標(biāo)SA-CA10的值，在映射圖表中，利用圖16所示的 點火極限線的關(guān)系，也就是與CA50(或點火時間）的關(guān)系的關(guān)聯(lián)性，確定點火極限處的目標(biāo) SA-CA10的值(更嚴(yán)格地，相對于點火極限處的值具有預(yù)定裕量區(qū)的值）。
[0170] 當(dāng)步驟400的確定結(jié)果為肯定時，即，當(dāng)確定為加過之后的目標(biāo)SA-CA10相對于點 火時間處的值具有裕量時，對目標(biāo)SA-CA10的修正將不重新執(zhí)行。相反地，當(dāng)步驟400的確定 結(jié)果為否定時，即當(dāng)加過之后的目標(biāo)SA-CA10等于或大于點火時間處的值，則ECU 40改變目 標(biāo)SA-CA10的值，即將加過之后的值改為點火極限處的值，以防止目標(biāo)SA-CA10超過點火極 限處的值地改變(步驟402)。
[0171]根據(jù)上述圖17示出的主程序中的過程，除了實施例3中描述的優(yōu)點外還可以獲得 如下優(yōu)點。即，當(dāng)Δ CA10-90小于預(yù)定值CAth2(實際CA10-90小)時，目標(biāo)SA-CA10在不超過汽 缸內(nèi)的燃料空氣混合物的點火極限處的值的范圍內(nèi)基于CA10-90增加。相應(yīng)地，在實際 CA10-90小并因而主燃燒速度足夠高的情況下，能夠通過在不超過點火極限的范圍內(nèi)將空 燃比盡可能地控制到稀側(cè)來充分地擴大稀薄極限。此外，通過注意圖16所示的點火極限線 與轉(zhuǎn)矩波動極限線具有不同趨勢的點，能夠基于CA10-90來恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置目標(biāo)SA-CA10。
[0172]實施例3和4描述了利用SA-CA10的燃料噴射量的反饋控制。然而，本發(fā)明不限于直 接使用從點火時間到獲得預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時的特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角時期，例如 SA-CA10,而是相關(guān)值可以被使用以代替曲軸轉(zhuǎn)角時期。
[0173] 在實施例3和4中，用缸內(nèi)壓力傳感器30和曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42獲得的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù) 的分析結(jié)果被用于計算已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)(MFB)。但是，本發(fā)明的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算不限于使 用缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)。即，例如，通過離子傳感器檢測燃燒產(chǎn)生的離子電流并使用檢測的離子電 流可以計算已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù);或者，當(dāng)缸內(nèi)溫度可以被測量時，使用缸內(nèi)溫度的歷史數(shù)據(jù)也可 以計算已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0174] 實施例1至4描述了以下示例，其中，執(zhí)行在稀薄極限附近控制氣缸內(nèi)的燃料空氣 混合物的空燃比的稀燃操作。然而，用于本發(fā)明的操作的空燃比不限于低于理論空燃比的 空燃比，還可以是理論空燃比或高于理論空燃比的空燃比。
【主權(quán)項】
1. 一種用于內(nèi)燃機的控制器，所述控制器包括： 曲軸轉(zhuǎn)角檢測器，其配置為檢測曲軸轉(zhuǎn)角；以及 E⑶，其配置為： (a) 計算已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)； (b) 取得當(dāng)所述已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)時由所述曲軸轉(zhuǎn)角檢測器檢測 到的所述曲軸轉(zhuǎn)角，作為特定的曲軸轉(zhuǎn)角；以及 (c) 基于第一差控制燃料噴射量、進(jìn)氣量、或點火能量中的至少一種，所述第一差為第 一參數(shù)和第二參數(shù)之間的差，所述第一參數(shù)為從點火時間到所述特定的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn) 角時期或所述曲軸轉(zhuǎn)角時期的相關(guān)值，所述第二參數(shù)為所述曲軸轉(zhuǎn)角時期的目標(biāo)值或所述 相關(guān)值的目標(biāo)值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)汽缸內(nèi)的燃料空氣混合物 的空燃比被控制在稀燃極限附近時，基于所述第一差控制所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣量、或 所述點火能量中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制器，其中，所述ECU被配置為基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速來設(shè)置所 述目標(biāo)值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的控制器，其中，所述ECU被配置為基于發(fā)動機載荷 因數(shù)來設(shè)置所述目標(biāo)值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的控制器，其中，所述ECU被配置為基于目標(biāo)點火時 間從最佳點火時間的分離度來設(shè)置所述目標(biāo)值。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，其中，所述ECU被配置為隨著所述點火時間相對于所 述最佳點火時間的延遲度變得越大而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越小。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制器，其中，所述ECU被配置為隨著所述點火時間相對于 所述最佳點火時間的提前度變得越大而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越大。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的控制器，其中，所述E⑶被配置為： (d) 基于所述已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算燃燒重心位置；以及 (e) 控制所述點火時間以使得所述燃燒重心位置與目標(biāo)燃燒重心位置之間的第二差為 零。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的控制器，其中，所述E⑶被配置為： (f) 取得燃燒時期中使得缸內(nèi)壓力最大的最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角；以及 (g) 控制所述點火時間以使得所述最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角與目標(biāo)最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn) 角之間的第二差為零。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述第二差通過所述點火 時間的所述控制而等于或小于預(yù)定值時基于所述第一差控制所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣 量、或所述點火能量中的至少一種。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述第三差通過所述點火 時間的所述控制而等于或小于預(yù)定值時基于所述第一差控制所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣 量、或所述點火能量中的至少一種。12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的控制器，其中，所述ECU被配置為控制所述點火時間的 所述控制的響應(yīng)速度以便高于所述燃料噴射量、所述進(jìn)氣量、或所述點火能量的至少一種 的響應(yīng)速度。13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的控制器，其中，所述預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%〇14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述ECU被配置為： (h) 基于所述已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)取得主燃燒時期；以及 (i) 根據(jù)所述主燃燒時期的長度改變所述目標(biāo)值。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，其中，所述ECU被配置為隨著所述主燃燒時期變得 越長而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越小。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述主燃燒時期短于預(yù) 定值時隨著所述點火時間延遲更多而將所述目標(biāo)值設(shè)置得越大。17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述主燃燒時期短于預(yù) 定值時基于所述主燃燒時期而將所述目標(biāo)值在不大于氣缸內(nèi)的燃料空氣混合物的點火極 限處的值的范圍內(nèi)設(shè)置得越大。18. 根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項所述的控制器，其中，所述E⑶被配置為： (j) 基于所述已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算燃燒重心位置；以及 (k) 控制所述點火時間以使得所述燃燒重心位置與目標(biāo)燃燒重心位置之間的第二差為 零。19. 根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項所述的控制器，其中，所述E⑶被配置為： (l) 取得在燃燒時期中使得所述缸內(nèi)壓力為最大的最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角；以及 (m) 控制所述點火時間以使得所述最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn)角與目標(biāo)最大缸內(nèi)壓力曲軸轉(zhuǎn) 角之間的第二差為零。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述第二差通過所述點 火時間的所述控制而等于或小于預(yù)定值時根據(jù)所述主燃燒時期的所述長度改變所述目標(biāo) 值。21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述第三差通過所述點 火時間的所述控制而等于或小于預(yù)定值時根據(jù)所述主燃燒時期的所述長度改變所述目標(biāo) 值。22. 根據(jù)權(quán)利要求14至21中任一項所述的控制器，其中，所述ECU被配置為當(dāng)所述第一 差等于或小于預(yù)定值時根據(jù)所述主燃燒時期的所述長度改變所述目標(biāo)值。23. 根據(jù)權(quán)利要求14至22中任一項所述的控制器，其中，所述預(yù)定的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%〇
【文檔編號】F02D37/02GK105874190SQ201480062418
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月10日
【發(fā)明人】浦野繁幸, 永井正勝, 坂柳佳宏
【申請人】豐田自動車株式會社