专利名称：内燃机的燃料控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的燃料控制装置，特别涉及具有增压机、对增压机的压缩机进行旁通的旁通通路以及对旁通通路进行开闭的空气旁通阀的内燃机的燃料控制装置。
背景技术：
在专利文献1中公开了一种内燃机的增压装置，其具有对吸入空气进行加压的压缩机、旁通该压缩机的旁通通路以及对旁通通路进行开闭的空气旁通阀。在该装置中，在节气门关闭时空气旁通阀打开，进气的一部分回流到压缩机的上游侧。由此，压缩机的旋转负荷下降而吸入空气流量增加，防止喘振(surging)。
专利文献1日本特开平8-61073号公报在空气旁通阀打开，通过了压缩机的进气再次回流到压缩机上游侧的状态下，根据节气门进行关闭动作的正时和空气旁通阀与节气门的关闭动作相应地进行打开的正时之间的关系，存在以下可能性，即在上述旁通通路开口于进气通路上的部分的上游侧，由吸入空气流量传感器所检测出的吸入空气流量发生脉动。并且，由于进气回流，因而实际提供给燃烧室内的进气流量与吸入空气流量传感器输出不同。提供给内燃机的燃料量通常根据吸入空气流量传感器输出来计算，然而在空气旁通阀打开、通过了压缩机的进气再次回流到压缩机上游侧的状态下，如果根据吸入空气流量传感器输出计算燃料供给量，则存在燃烧室内的空燃比偏离期望值而使排气特性恶化的可能性。
发明内容
本发明是着眼于这一点而提出的，本发明的目的在于提供一种可高精度地估计具有对增压机的压缩机进行旁通的旁通通路和空气旁通阀的内燃机的吸入空气流量，适当地控制空燃比，维持良好排气特性的内燃机燃料控制装置。
为了达到上述目的，本发明的第一方面是一种内燃机的燃料控制装置，该内燃机具有进气通路(2)；设置在该进气通路内的压缩机(3)；设置在上述进气通路的上述压缩机(3)的下游侧的节气门(5)；连通上述压缩机的上游侧和下游侧的旁通通路(9，10)；以及设置在该旁通通路内的空气旁通阀(7)，其特征在于，该燃料控制装置具有进气压力检测单元(24)，其在上述节气门的下游侧检测进气压力(PBA)；转速检测单元(26)，其检测上述内燃机的转速(NE)；开工作状态判定单元，其判定上述空气旁通阀(7)的开工作状态；吸入空气流量计算单元，其在上述空气旁通阀处于开工作状态时，根据检测出的内燃机转速(NE)和进气压力(PBA)计算上述内燃机的吸入空气流量(GAIRCYLN)；以及燃料量控制单元，其根据计算出的吸入空气流量(GAIRCYLN)控制提供给上述内燃机的燃料量(TOUT)。
本发明的第二方面的特征在于，在第一方面发明所述的内燃机的燃料控制装置中，上述开工作状态判定单元具有增压检测单元(23)，其在上述压缩机(3)的下游侧检测增压(P3TC)；以及大气压检测单元(29)，其检测大气压(PA)，当上述空气旁通阀(7)处于可打开状态且上述增压(P3TC)与大气压(PA)之间的压差大于等于预定压力(PABVCRCG)时，上述开工作状态判定单元判定为上述空气旁通阀(7)处于开工作状态。
本发明的第三方面的特征在于，在第一或第二方面发明所述的内燃机的燃料控制装置中，该燃料控制装置具有吸入空气流量检测单元(22)，该吸入空气流量检测单元在上述旁通通路(10)于上述压缩机(3)的上游侧与上述进气通路(2)连接的连接部的上游侧检测吸入空气流量，当上述空气旁通阀不处于开工作状态时，上述吸入空气流量计算单元根据由上述吸入空气流量检测单元(22)检测出的吸入空气流量(VGAIRX)计算上述内燃机的吸入空气流量(GAIRCYLN)。
优选地，当上述空气旁通阀(7)不处于开工作状态时，上述吸入空气流量计算单元计算第1校正空气流量(GAIR3)和第2校正空气流量(GAIRINVO)，并利用上述第1和第2校正空气流量(GAIR3，GAIRINVO)校正由上述吸入空气流量检测单元(22)检测出的吸入空气流量(VGAIRX)，从而计算上述内燃机的吸入空气流量(GAIRCYLN)，上述第1校正空气流量是填充到上述进气通路(2)的上述压缩机(3)的下游侧、且上述节气门(5)的上游侧的部分内的空气流量，上述第2校正空气流量是填充到上述进气通路(2)的上述节气门(5)的下游侧的部分内的空气流量。
根据第一方面所述的发明，在空气旁通阀的开工作状态时，根据检测出的内燃机转速和进气压力计算内燃机的吸入空气流量，根据该计算出的吸入空气流量来控制提供给内燃机的燃料量。因此，在空气旁通阀的开工作状态下，向内燃机提供与准确的吸入空气流量相应的量的燃料，因而可适当地控制燃烧室内的空燃比而维持良好的排气特性。
根据第二方面所述的发明，当空气旁通阀处于可打开状态且增压与大气压之间的压差大于等于预定压力时判定为空气旁通阀处于开工作状态，因而在空气经由旁通通路可靠回流的状态下，可使用根据内燃机转速和进气压力计算出的吸入空气流量进行控制。即，可准确地检测出检测吸入空气流量不准确的状态，切换到使用基于内燃机转速和进气压力计算出的吸入空气流量的控制。
根据第三方面所述的发明，当空气旁通阀不处于开工作状态时，根据由吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量计算内燃机的吸入空气流量，因而在检测出的吸入空气流量准确的运转状态下，可以直接使用所检测出的吸入空气流量进行准确的空燃比控制。
图1是示出本发明一个实施方式的内燃机及其控制装置的结构的图。
图2是用于对空气旁通阀的工作特性进行说明的图。
图3是根据传感器输出计算在控制中使用的参数的处理的流程图。
图4是示出在图3的处理中所参照的表的图。
图5是判定发动机运转状态的过渡状态的处理的流程图。
图6是判定进行了经由空气旁通阀的空气回流状态的处理的流程图。
图7是示出在图6的处理中所参照的表的图。
图8是对提供给空气旁通阀的压力进行切换的切换阀的控制处理的流程图。
图9是示出在图8的处理中所参照的表的图。
图10是计算节气门通过空气流量(GAIRTH)和进气管填充空气流量(GAIRINVO)的处理的流程图。
图11是示出在图10的处理中所参照的表的图。
图12是计算在进气管填充空气流量的计算中使用的修正系数(KINVO)的处理的流程图。
图13是示出在图12的处理中所参照的表的图。
图14是计算增压空气流量(GAIR3)的处理的流程图。
图15是示出在图14的处理中所参照的表的图。
图16是计算气缸吸入空气流量(GAIRCYLN)的处理的流程图。
图17是用于对急剧关闭节气门时的问题进行说明的时序图。
图18是示出用于把节气门开度(THO)变换成节气门的开口面积比(RTHO)的表的图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出本发明一个实施方式的内燃机及其控制装置的结构的图。内燃机(以下称为“发动机”)1是例如4缸发动机，具有进气管2。在进气管2上，从上游侧开始依次设置有增压机的压缩机3、中间冷却器4、节气门5、以及燃料喷射阀6。压缩机3由未作图示的涡轮机旋转驱动，进行吸入空气的加压。中间冷却器4对加压后的空气进行冷却。节气门5由未作图示的驱动装置根据由发动机1驱动的车辆的油门踏板的踩下量来驱动。燃料喷射阀6与发动机1的各气缸对应设置。燃料喷射阀6与电子控制单元(以下称为“ECU”)21连接，燃料喷射阀6的打开时间由ECU 21控制。
进气管2在中间冷却器4的下游侧且节气门5的上游侧与旁通通路9连接，旁通通路9经由空气旁通阀7与旁通通路10连接。旁通通路10在压缩机3的上游侧与进气管2连接。
空气旁通阀7具有膜片73，安装在膜片73上的阀体72，由膜片73划分的压力室71，以及在关闭方向上对阀体72施力的弹簧74。压力室71经由通路13与切换阀8连接。节气门5的上游侧压力(以下称为“增压”)P3TC经由通路11被提供给切换阀8，节气门5的下游侧压力(以下称为“进气压力”)PBA经由通路12被提供给切换阀8。切换阀8是具有电磁元件的电磁阀，电磁元件与ECU 21连接。切换阀8根据从ECU 21提供的驱动控制信号进行切换工作，以把增压P3TC或进气压力PBA中的任意一方提供给空气旁通阀7的压力室71。在以下的说明中，把提供增压P3TC的状态称为“不可打开状态”，把提供进气压力PBA的状态称为“可打开状态”。
图2是用于对空气旁通阀7的工作进行说明的图，横轴是计示压力P3GA(＝增压P3TC-大气压PA)，纵轴是增压P3TC与进气压力PBA的压差DP3B(＝P3TC-PBA)。进气压力PBA被提供给压力室71，而且当压差DP3B大于与直线L1对应的打开阈值时，空气旁通阀7打开。另外，图2所示的增压P3H是例如107kPa(800mmHg)，压差DP3B0是例如43.9kPa(330mmHg)。在进气压力PBA被提供给压力室71的状态下，空气旁通阀7维持关闭状态。
在进气管2上，在旁通通路10的连接部的上游侧设置有吸入空气流量传感器22，检测信号VGAIR被提供给ECU 21。而且，在进气管2上设置有检测增压P3TC的增压传感器23和检测进气压力PBA的进气压力传感器24。并且，在节气门5内设置有检测其开度THO的节气门开度传感器25。这些传感器的检测信号被提供给ECU 21。
检测发动机1的曲轴(未作图示)的旋转角度的曲轴角度位置传感器26与ECU 21连接，与曲轴的旋转角度对应的信号被提供给ECU 21。曲轴角度位置传感器26由以下传感器构成，即气缸判别传感器，其在发动机1的特定气缸的预定曲轴角度位置输出脉冲(以下称为“CYL脉冲”)；TDC传感器，其对于各气缸的吸入行程开始时的上止点(TDC)，在预定曲轴角度前的曲轴角度位置(在4缸发动机中为每180度曲轴角)输出TDC脉冲；以及CRK传感器，其以比TDC脉冲短的一定的曲轴角周期(例如30度周期)产生1个脉冲(以下称为“CRK脉冲”)，CYL脉冲、TDC脉冲以及CRK脉冲被提供给ECU 21。这些脉冲用于燃料喷射正时、点火正时等的各种定时控制、发动机转速NE的检测。
而且，检测发动机1的进气温度TA的进气温度传感器27、检测由发动机1驱动的车辆的行驶速度(车速)VP的车速传感器28、检测大气压PA的大气压传感器29、以及未作图示的各种传感器(例如发动机冷却水温传感器、空燃比传感器等)与ECU 21连接，这些传感器的检测信号被提供给ECU 21。
ECU 21由以下部分构成具有对来自各种传感器的输入信号波形进行整形、把电压电平修正为预定电平、把模拟信号值转换成数字信号值等的功能的输入电路；中央运算处理单元(以下称为“CPU”)；存储由CPU执行的各种运算程序和运算结果等的存储电路；把驱动信号提供给切换阀8、燃料喷射阀6等的输出电路。ECU 21的CPU如以下说明那样计算吸入到发动机1的各气缸内的空气流量(以下称为“气缸吸入空气流量”)GAIRCYLN，并根据下式(1)计算燃料喷射阀6的打开时间(燃料喷射时间)TOUT。
TOUT＝TIM×KCMD×KAF×K1+K2 (1)TIM是基本燃料喷射量，根据气缸吸入空气流量GAIRCYLN被设定成使空燃比成为理论空燃比。
KCMD是目标空燃比系数，根据发动机转速NE、进气压力PBA、发动机冷却水温等的发动机运转参数来设定。目标空燃比系数KCMD与空燃比A/F的倒数，即燃空比F/A成正比，在理论空燃比时取值1.0，因而也称为目标当量比。
KAF是被计算成使根据空燃比传感器的检测空燃比所计算的检测当量比KACT与目标当量比KCMD一致的空燃比校正系数。
K1和K2分别是根据各种发动机参数信号所运算出的另一校正系数和校正变量，被确定为实现与发动机运转状态对应的燃料效率特性、发动机加速特性等的各种特性的最优化的预定值。
ECU 21的CPU经由输出电路向燃料喷射阀6提供与按上述计算出的燃料喷射时间TOUT对应的、打开燃料喷射阀6的驱动信号。
图3是在用于根据由上述传感器所检测出的参数计算气缸吸入空气流量GAIRCYLN的处理中使用的控制用参数的计算处理的流程图。该处理与CRK脉冲的产生同步，由ECU 21的CPU执行。
在步骤S11中，根据吸入空气流量传感器22的输出电压VGAIR检索图4所示的VGAIRX表，计算吸入空气流量VGAIRX[g/sec]。以下VGAIRX称为“检测吸入空气流量”。
在步骤S12中，进行检测吸入空气流量VGAIRX、增压P3TC以及进气压力PBA的平均化运算(例如计算与CRK脉冲同步地采样的6个数据的平均值)，计算平均吸入空气流量GAIRAVE0、平均增压P3TCAVE以及平均进气压力PBAVE。
图5是判定发动机运转的过渡状态的处理的流程图。该处理与TDC脉冲的产生同步，由ECU 21的CPU执行。
在步骤S21中，利用下式(2)计算进气压力变化量DPBA。
DPBA＝PBA(k)-PBA(k-1)(2)其中，k是以TDC脉冲的产生周期进行了离散化的控制时刻。
在步骤S22中，利用下式(3)计算进气压力变化量的变化量(以下称为“二次变化量”)DDPBA。
DDPBA＝DPBA(k)-DPBA(k-1) (3)在步骤S23中，判别进气压力变化量DPBA是否大于等于第1预定变化量DPBAVE1(例如0.93kPa(7mmHg))。当该回答是肯定(“是”)，即是发动机1的加速中时，进一步判别二次变化量DDPBA是否大于等于第1预定二次变化量DDPBAVE1(例如0.13kPa(1mmHg))(步骤S26)。当该回答是否定(“否”)时，判定为不是过渡状态，把过渡判定标志FAFMAVE设定为“1”(步骤S28)。
在步骤S26中，当DDPBA≥DDPBAVE1时，判定为是过渡状态，把过渡判定标志FAFMAVE设定为“0”(步骤S27)。
当在步骤S23中DPBA＜DPBAVE1时，判别进气压力变化量DPBA是否小于被设定为负值的第2预定变化量DPBAVE2(例如-0.93kPa(7mmHg))(步骤S24)。当步骤S24的回答是肯定(“是”)，即是发动机1的减速中时，进一步判别二次变化量DDPBA是否小于被设定为负值的第2预定二次变化量DDPBAVE2(例如-0.13kPa(1mmHg))(步骤S25)。当步骤S24或步骤S25的回答是否定(“否”)时，判定为不是过渡状态，进到步骤S28。
当步骤S25的回答是肯定(“是”)时，判定为过渡状态，进到上述步骤S27。
当判定为过渡状态时，在后述的处理中使用未平均化的检测值(VGAIRX、PCTC、PBA)，而不是通过平均化运算计算出的平均值(GAIRAVE0，P3TCAVE，PBAVE)。
图6是判定正在经由空气旁通阀7(旁通通路9、10)进行空气回流的状态(以下称为“空气回流状态”)的处理的流程图。每隔预定时间(例如10毫秒)由ECU 21的CPU执行该处理。该“空气回流状态”相当于空气旁通阀7的“开工作状态”。
在步骤S31中，判别切换阀标志FABVSOL是否是“0”。当在后述的图8的处理中把切换阀8控制在可打开状态时，切换阀标志FABVSOL被设定为“0”，当控制在不可打开状态时，被设定为“1”。
当步骤S31的回答是否定(“否”)，即切换阀8被控制在不可打开状态时，不会处于空气回流状态，因而把回流状态标志FABVCRC设定为“0”(步骤S37)。
当步骤S31的回答是肯定(“是”)，即切换阀8被控制在可打开状态时，利用下式(4)计算压差P3TCG10MS(步骤S32)。
P3TCG10MS＝P3TC-PA(4)在步骤S33中，根据压差P3TCG10MS检索图7所示的PABVOPX表，计算判定压力PABVOPX。
在步骤S34中，判别从增压P3TC中减去进气压力PBA后的值是否大于判定压力PABVOPX。当该回答是肯定(“是”)时，判别压差P3TCG10MS是否大于回流开始压力PABVCRCG(例如10.7kPa(80mmHg))(步骤S35)。当步骤S34或S35的回答是否定(“否”)时，判定为不是空气回流状态，进到上述步骤S37。
在步骤S35中，当P3TCG10MS＞PABVCRCG时，判定为是空气回流状态，将回流状态标志FABVCRC设定为“1”(步骤S36)。
图8是进行切换阀8的切换控制的处理的流程图。每隔预定时间(例如10毫秒)由ECU 21的CPU执行该处理。
在步骤S41中，判别起动模式标志FSTMOD是否是“1”。当正在进行发动机1的起动(反冲起动)时，起动模式标志FSTMOD被设定为“1”。当步骤S41的回答是肯定(“是”)时，把递减计数定时器TABV设定为预定时间TMABV(例如0.2秒)来使其起动(步骤S42)。
在步骤S41中，当FSTMOD＝0时，计算体积流量QAIRTC(步骤S43)。体积流量QAIRTC是把检测吸入空气流量VGAIRX[g/sec]换算成体积流量后的结果。
在步骤S44中，利用下式(5)计算流量变化量DQAIRTC。
DQAIRTC＝QAIRTC(i)-QAIRTC(i-1) (5)其中，i是以本处理的执行周期(10毫秒)进行了离散化的控制时刻。
在步骤S45中，利用下式(6)计算节气门开度变化量DTHODL。
DTHODL＝THO(i)-THO(i-DTHODLY) (6)其中，DTHODLY是被设定为例如“5”的预定值。
在步骤S46中，根据体积流量QAIRTC检索图9(a)所示的RCMPAX表，计算下侧压力比阈值RCMPAX。在步骤S47中，根据体积流量QAIRTC检索图9(a)所示的RCMPOVX表，计算上侧压力比阈值RCMPOVX。在步骤S48中，根据体积流量QAIRTC检索图9(b)所示的DTHODAX表，计算开度变化量阈值DTHODAX。
在步骤S49中，判别切换阀标志FABVSOL是否是“0”。当该回答是否定(“否”)，即是不可打开状态时，把递减计数定时器TABV设置为预定时间TMABV来使其起动(步骤S50)。接着判别怠速标志FTHIDLE是否为“0”(步骤S51)。当发动机1处于怠速状态时，怠速标志FTHIDLE被设定为“0”。
当步骤S51的回答是否定(“否”)，即不是怠速状态时，判别压力比RCOMPTC是否大于上侧压力比阈值RCMPOVX(步骤S52)。压力比RCOMPTC是增压P3TC对大气压PA之比(P3TC/PA)。然而，由于增压传感器23配置在中间冷却器4的下游侧，而大气压传感器29配置在未作图示的空气滤清器的上游侧，因而通过使用中间冷却器24的压力损耗DPLI和空气滤清器的压力损耗DPLA，利用下式计算压力比RCOMPTC，可进一步提高精度。另外，压力损耗DPLI和DPLA是根据吸入空气流量VGAIRX参照预先设定的压力损耗表来计算的。压力损耗表设定成，吸入空气流量VGAIRX越增加，压力损耗就越增加。
RCOMPTC＝(P3TC+DPLI)/(PA-DPLA)当步骤S52的回答是否定(“否”)时，判别节气门开度变化量DTHODL是否小于开度变化量阈值DTHODAX(步骤S53)。当步骤S53的回答是否定(“否”)，即节气门开度THO正在增加时，进到步骤S58，把切换阀标志FABVSOL设定为“1”，维持切换阀8的不可打开状态。
当步骤S51～S53中的任意一个回答是肯定(“是”)时，即当发动机1处于怠速状态时，当压力比RCOMPTC超过上侧压力比阈值RMPOVX时，或者当节气门开度THO正在减少或者基本上不增加时，进到步骤S59，把切换阀标志FABVSOL设定为“0”，把切换阀8切换到可打开状态。
在步骤S49中，当FABVSOL＝0，即切换阀8处于可打开状态时，判别定时器TABV的值是否是“0”(步骤S54)。在该回答是否定(“否”)的期间，进到上述步骤S59，维持可打开状态。
在步骤S54中，当TABV＝0时，进到步骤S55，判别体积流量QAIRTC是否大于预定流量QABVTH(例如20升/秒)。当该回答是肯定(“是”)时，判别压力比RCOMPTC是否小于下侧压力比阈值RCMPAX(步骤S56)。当该回答是肯定(“是”)时，判别流量变化量DQAIRTC是否大于预定变化量DQAIRTCA(例如5升/秒)(步骤S57)。当步骤S57的回答是肯定(“是”)，即体积流量QAIRTC正在增加时，进到上述步骤S58，把切换阀8切换到不可打开状态。
当步骤S55～S57中的任意一个的回答是否定(“否”)时，即体积流量QAIRTC小于等于预定流量QABVTH时，当压力比RCOMPTC大于等于下侧压力比阈值RCMPAX时，或者当流量变化量DQAIRTC小于等于预定变化量DQAIRTCA时，进到上述步骤S59，维持切换阀8的可打开状态。
图10是计算节气门通过空气流量GAIRTH和进气管填充空气流量GAIRINVO的处理的流程图。该处理与TDC脉冲的产生同步，由ECU 21的CPU执行。节气门通过空气流量GAIRTH是通过节气门5的空气的流量，进气管填充空气流量GAIRINVO是填充到进气管2的节气门5的下游侧的空气的流量。
在步骤S61中，判别回流状态标志FABVCRC是否是“0”。当该回答是肯定(“是”)，即不是空气回流状态时，根据平均吸入空气流量GAIRAVE0检索图11(a)中所示的KTAAFMGH表、KTAAFMGM表以及KTAAFMGL表，计算第1系数值KTAAFMGH、第2系数值KTAAFMGM以及第3系数值KTAAFMGL(步骤S63)。
在步骤S64中，根据进气温度TA进行插值计算，计算进气温度校正系数KTAAFM。例如，如图11(a)、(b)所示以平均吸入空气流量GAIRAVE0是GA1时为例，当进气温度TA小于等于第1预定进气温度TAAFML(例如-30℃)时，把进气温度校正系数KTAAFM设定为第3系数值KTAAFMGL，当进气温度TA高于第1预定进气温度TAAFML且小于等于第2预定进气温度TAAFMM(例如25℃)时，通过第2系数值KTAAFMGM和第3系数值KTAAFMGL的插值计算，设定进气温度校正系数KTAAFM，当进气温度TA高于第2预定进气温度TAAFMM且小于等于第3预定进气温度TAAFMH(例如80℃)时，通过第2系数值KTAAFMGM和第1系数值KTAAFMGH的插值计算，设定进气温度校正系数KTAAFM，当进气温度TA高于第3预定进气温度TAAFMH时，把进气温度校正系数KTAAFM设定为第1系数值KTAAFMGH。
在步骤S65中，根据平均吸入空气流量GAIRAVE0检索图11(c)所示的KPAAFMG表，计算高原用的系数值KPAAFMG。在步骤S66中，根据大气压PA进行插值计算，计算大气压校正系数KPAAFM。即，如图11(d)所示，当大气压PA小于等于第1压力值PAAFMH(例如60kPa(450mmHg))时，把大气压校正系数KPAAFM设定为在步骤S65中计算出的系数值KPAAFMG，当大气压PA高于第1压力值PAAFMH且小于等于与高度0的大气压相当的第2压力值PAAFML时，通过系数值KPAAFMG与“1.0”之间的插值计算，设定大气压校正系数KPAAFM，当大气压PA高于第2压力值PAAFML时，把大气压校正系数KPAAFM设定为“1.0”。
在步骤S67中，利用下式(7)校正平均吸入空气流量GAIRAVE0，计算校正平均吸入空气流量GAIRAVE。
GAIRAVE＝GAIRAVE0×KTAAFM×KPAAFM (7)另一方面，当步骤S61的回答是否定(“否”)，即是空气回流状态时，根据下式(8)计算校正平均吸入空气流量GAIRAVE(步骤S62)。
GAIRAVE＝GAIRPB×NE/KCV1(8)这里，GAIRPB是根据进气压力PBA在图12的处理中所计算的气缸吸入空气流量(以下称为“PB吸入空气流量”)，KCV1是用于使算式左右的单位一致的换算系数。
在步骤S68中，把检测吸入空气流量VGAIRX和校正系数KTAAFM、KPAAFM应用于下式(9)，计算校正吸入空气流量VGAIRXT。
VGAIRXT＝VGAIRX×KTAAFM×KPAAFM (9)在步骤S69中，判别过渡判定标志FAFMAVE是否是“1”。当是FAFMAVE＝1，即发动机运转状态不是过渡状态时，使用校正平均吸入空气流量GAIRAVE，利用下式(10)计算节气门通过空气流量GAIRTH(步骤S70)。
GAIRTH＝GAIRAVE×KCV1/NE (10)在步骤S69中，当FAFMAVE＝0，即发动机运转状态是过渡状态时，使用校正吸入空气流量VGAIRXT，利用下式(11)计算节气门通过空气流量GAIRTH(步骤S71)。
GAIRTH＝VGAIRXT×KCV1/NE (11)在步骤S72中，根据发动机转速NE检索图11(e)所示的KETCLYX表，计算转速校正系数KETCLYX。在步骤S73中，把增压P3TC、转速校正系数KETCLYX以及进气温度TA代入下式(12)，计算流量上限值GCYLLMT。
GCYLLMT=P3TC×VCYL×KETCYLX(TA+273)×KCV2---(12)]]>其中，VCYL是气缸容积，KCV2是用于使算式左右单位一致的转换系数。
在步骤S74中，执行图12所示的KINVO的计算处理，计算修正系数KINVO。在步骤S75中，把在图12的处理中所计算的修正进气压力变化量DPBAIIR、修正系数KINVO以及进气温度TA代入下式(13)，计算进气管填充空气流量GAIRINVO。
GAIRINVO=DPBAIIR×VINMANI×KINVO(TA+273)×KCV2---(13)]]>其中，VINMANI是进气管2的节气门5的下游侧的容积。
图12和图13是在图10的步骤S74中执行的KINVO计算处理的流程图。
在步骤S81中，根据下式(14)计算平均进气压力变化量DPBAVE。
DPBAVE＝PBAVE(j)-PBAVE(j-1) (14)这里，j是以CRK脉冲的产生周期进行了离散化的控制时刻。
在步骤S82中，判别平均进气压力变化量DPBAVE是否大于等于“0”。当步骤S82的回答是肯定(“是”)，即是加速中或恒速运转中时，把平均系数CDPBAIIR设定为加速用的值CDPBACC(例如0.3)(步骤S83)。当步骤S82的回答是否定(“否”)，即是减速中时，把平均系数CDPBAIIR设定为减速用的值CDPBDEC(例如0.4)(步骤S84)。
在步骤S85中，把平均系数CDPBAIIR和平均进气压力变化量DPBAVE代入下式(15)，计算修正进气压力变化量DPBAIIR。
DPBAIIR＝CDPBAIIR×DPBAVE(1-CDPBAIIR)×DPBAIIR(15)这里，右边的DPBAIIR是前次计算值。
在步骤S86中，判别气门正时标志FVTEC是否是“1”。当发动机的进气门和排气门的开闭正时被设定为适合于发动机的高速旋转运转的高速气门正时时，气门正时标志FVTEC被设定为“1”，当发动机的进气门和排气门的开闭正时被设定为适合于发动机的低速旋转运转的低速气门正时时，气门正时标志FVTEC被设定为“0”。
在步骤S86中，当FVTEC＝1时，根据发动机转速NE和进气压力PBA检索KETCNEPBH映射图，计算高速旋转用的值KETCNEPBH，并把修正系数KETCPB设定为该高速旋转用的值KETCNEPBH(步骤S87)。并且当FVTEC＝0时，根据发动机转速NE和进气压力PBA检索KETCNEPBL映射图，计算低速旋转用的值KETCNEPBL，并把修正系数KETCPB设定为该低速旋转用的值KETCNEPBL(步骤S88)。
在步骤S89中，判别过渡判定标志FAFMAVE是否是“1”。当FAFMAVE＝1，即发动机运转状态不是过渡状态时，利用下式(16)计算PB吸入空气流量GAIRPB(步骤S90)，当FAFMAVE＝0，即发动机运转状态是过渡状态时，利用下式(17)计算PB吸入空气流量GAIRPB(步骤S91)。在过渡状态下，当使用平均进气压力PBAVE时，计算精度下降，因而使用检测进气压力PBA来计算PB吸入空气流量GAIRPB。
GAIRPB=PBAVE×VCYL×KETCPB(TA+273)×KCV2---(16)]]>GAIRPB=PBA×VCYL×KETCPB(TA+273)×KCV2---(17)]]>
在步骤S92中，根据修正进气压力变化量DPBAIIR检索图13所示的KINVOVN表，计算系数值KINVOVN，并把修正系数KINVO设定为该系数值KINVOVN。
图14是计算在进气管2的中间冷却器4的下游侧填充到节气门5的上游侧的部分的空气的流量(以下称为“增压空气流量”)GAIR3的处理的流程图。该处理与TDC脉冲的产生同步，由ECU 21的CPU执行。
在步骤S111中，利用下式(19)计算平均增压变化量DP3AVE。
DP3AVE＝P3TCAVE(j)-P3TCAVE(j-1) (19)在步骤S112中，判别平均增压变化量DP3AVE是否大于等于“0”。当步骤S112的回答是肯定(“是”)，即增压P3TC上升或停滞时，把平均增压变化量DP3AVE代入下式(20)，计算第1平均值DP3AVER1(步骤S113)。
DP3AVER1＝CDP3ACC×DP3AVE+(1-CDP3ACC)×DP3AVER1 (20)其中，CDP3ACC是被设定为0至1之间的值的平均系数，右边的DP3AVER1是前次计算值。
然后，把二次平均增压变化量DP3AVER设定为第1平均值DP3AVER1(步骤S114)。之后进到步骤S117。
当步骤S112的回答是否定(“否”)，即增压P3TC下降时，把平均增压变化量DP3AVE代入下式(21)，计算第2平均值DP3AVER2(步骤S115)。
DP3AVER2＝CDP3DEC×DP3AVE+(1-CDP3DEC)×DP3AVER2 (21)其中，CDP3DEC是被设定为0至1之间的值的平均系数，右边的DP3AVER2是前次计算值。
然后，把二次平均增压变化量DP3AVER设定为第2平均值DP3AVER2(步骤S116)。之后进到步骤S117。
在步骤S117中，判别过渡判定标志FAFMAVE是否是“1”。当FAFMAVE＝1，即发动机运转状态不是过渡状态时，进到步骤S118，根据二次平均增压变化量DP3AVER检索图15(a)所示的KV3TC表，计算系数值KV3TC，并把修正系数KV3TCX设定为系数值KV3TC。之后，进到步骤S120。
在步骤S117中，当FAMFAVE＝0，即发动机运转状态是过渡状态时，根据平均增压变化量DP3AVE检索图15(b)所示的KV3NTC表，计算系数值KV3NTC，并把修正系数KV3TCX设定为系数值KV3NTC(步骤S119)。之后，进到步骤S120。
在步骤S120中，把二次平均增压变化量DP3AVER和修正系数KV3TCX代入下式(22)，计算增压空气流量GAIR3。
GAIR3=DP3AVER×V3TC×KV3TCX(TA+273)×KCV2---(22)]]>其中，V3TC是进气管2的从中间冷却器4到节气门5的部分的容积。
图16是计算气缸吸入空气流量GAIRCYLN的处理的流程图。该处理与TDC脉冲的产生同步，由ECU 21的CPU执行。
在步骤S131中，判别回流状态标志FABVCRC是否是“0”。当FABVCRC＝0，即不是空气回流状态时，把节气门通过空气流量GAIRTH、进气管填充空气流量GAIRINVO以及增压空气流量GAIR3代入下式(23)，计算气缸吸入空气流量GAIRCYLN(步骤S132)。
GAIRCYLN＝GAIRTH-GAIRINVO-GAIR3 (23)通过这样利用进气管填充空气流量GAIRINVO和增压空气流量GAIR3校正根据吸入空气流量传感器22的输出计算出的节气门通过空气流量GAIRTH，可获得准确的气缸吸入空气流量GAIRCYLN。
另一方面，当FABVCRC＝1，即是空气回流状态时，把气缸吸入空气流量GAIRCYLN设定为PB吸入空气流量GAIRPB(步骤S133)。
如以上详述，在本实施方式中，当不是空气回流状态时，即未进行经由空气旁通阀7的空气回流时，从根据吸入空气流量传感器22的输出计算出的节气门通过空气流量GAIRTH中减去进气管填充空气流量GAIRINVO和增压空气流量GAIR3，从而计算气缸吸入空气流量GAIRCYLN。另一方面，在空气回流状态下，如以下说明那样，吸入空气流量传感器输出VGAIR脉动，因而在式(23)中不能获得准确的气缸吸入空气流量GAIRCYLN。因此，把气缸吸入空气流量GAIRCYLN设定为根据进气压力PBA使用式(16)或(17)(图12)计算出的PB吸入空气流量GAIRPB。由此，可排除吸入空气流量传感器输出的脉动影响而获得更准确的气缸吸入空气流量GAIRCYLN。因此，通过提供与气缸吸入空气流量GAIRCYLN对应的量的燃料，可适当地控制燃烧室内的空燃比而维持良好的排气特性。
图17是用于对在压缩机3正在工作的状态下，节气门5急剧关闭时发生的问题进行说明的时序图。该图(a)～(f)分别示出节气门开度THO、回流状态标志FABVCRC、增压P3TC和进气压力PBA、吸入空气流量传感器输出VGAIR、空气旁通阀7的升程量(开度)LABV以及检测当量比KACT的变化。
在时刻t0，节气门5关闭时(该图(a))，进气管内的空气流由于水击而被遮挡，因而吸入空气流量传感器输出VGAIR急剧下降，然后由于水击的收敛而使所遮挡的空气一下子流动而急剧增加(该图(d)，A部)。此外，通过节气门5的关闭，把切换阀8控制在可打开状态，空气旁通阀7的升程量LABV逐渐增加(该图(e))。伴随该升程量LABV的增加，经由空气旁通阀7回流的空气量增加，吸入空气量传感器22附近的空气流速下降，传感器输出VGAIR呈现比实际的吸入空气流量低的值(该图(d)，B部)。结果，燃烧室内的空燃比变得过稀(该图(f)，C部)。之后，由于所回流的空气量减少，因而空燃比逐渐恢复为理论空燃比。
在本实施方式中，当回流状态标志FABVCRC(该图(b))为“1”时，气缸吸入空气流量GAIRCYLN被切换到PB吸入空气流量GAIRPB(图16)。如图17(c)所示，由于进气压力PBA不受水击的影响而平滑减少，因而根据进气压力PBA计算出的PB吸入空气流量GAIRPB同样平滑减少。因此，可防止发生图17(f)所示的空燃比的过稀状态，维持良好的排气特性。
在本实施方式中，增压传感器23、进气压力传感器24、大气压传感器29以及吸入空气流量传感器22分别构成增压检测单元、进气压力检测单元、大气压检测单元以及吸入空气流量检测单元，曲轴角度位置传感器26构成转速检测单元，ECU 21构成吸入空气流量估计单元和燃料量控制单元。具体地说，图3、5、6、8、10、12、13、15和17的处理相当于吸入空气流量估计单元，使用式(1)进行的燃料喷射时间TOUT的运算相当于燃料量控制单元。
另外，本发明不限于上述的实施方式，可进行各种变形。例如，在上述的实施方式中，在通常控制中，通过利用进气管填充空气流量GAIRINVO和增压空气流量GAIR3校正根据吸入空气流量传感器输出VGAIR计算出的检测吸入空气流量VGAIRX，计算气缸吸入空气流量GAIRCYLN，然而本发明也能应用于不进行这种根据进气管填充空气流量GAIRINVO和增压空气流量GAIR3的校正的控制装置。
并且，在图8的步骤S45中，计算节气门开度变化量DTHODL，应用于步骤S53的判别中，然而通过使用节气门开口面积比变化量DRTHODL而取代节气门开度变化量DTHODL，可进一步提高控制精度。另外，在该情况下，在步骤S53中所应用的阈值DTHODAX为-5％(恒定值)。
节气门开口面积比变化量DRTHODL根据下式来计算。
DRTHODL＝RTHO(i)-RTHO(i-DRTHODLY)其中，RTHO是节气门5的开口面积比，通过根据节气门开度THO检索图18所示的RTHO表来计算。此外，DRTHODLY是被设定为例如“5”的预定值。
此外，本发明也能应用于把曲轴作为垂直方向的船外机等的船舶推进机用发动机等的燃料供给控制。
权利要求
1.一种内燃机的燃料控制装置，该内燃机具有进气通路；设置在该进气通路内的压缩机；设置在上述进气通路的上述压缩机的下游侧的节气门；连通上述压缩机的上游侧和下游侧的旁通通路；以及设置在该旁通通路内的空气旁通阀，其特征在于，该燃料控制装置具有进气压力检测单元，其在上述节气门的下游侧检测进气压力；转速检测单元，其检测上述内燃机的转速；开工作状态判定单元，其判定上述空气旁通阀的开工作状态；吸入空气流量计算单元，其在上述空气旁通阀处于开工作状态时，根据检测出的内燃机转速和进气压力计算上述内燃机的吸入空气流量；以及燃料量控制单元，其根据计算出的吸入空气流量控制提供给上述内燃机的燃料量。
2.根据权利要求1所述的内燃机的燃料控制装置，其特征在于，上述开工作状态判定单元具有增压检测单元，其在上述压缩机的下游侧检测增压；以及大气压检测单元，其检测大气压，当上述空气旁通阀处于可打开状态且上述增压与大气压之间的压差大于等于预定压力时，上述开工作状态判定单元判定为上述空气旁通阀处于开工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的燃料控制装置，其特征在于，该燃料控制装置具有吸入空气流量检测单元，该吸入空气流量检测单元在上述旁通通路于上述压缩机的上游侧与上述进气通路连接的连接部的上游侧检测吸入空气流量，当上述空气旁通阀不处于开工作状态时，上述吸入空气流量计算单元根据由上述吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量计算上述内燃机的吸入空气流量。
4.根据权利要求3所述的内燃机的燃料控制装置，其特征在于，当上述空气旁通阀不处于开工作状态时，上述吸入空气流量计算单元计算第1校正空气流量和第2校正空气流量，并利用上述第1和第2校正空气流量校正由上述吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量，从而计算上述内燃机的吸入空气流量，上述第1校正空气流量是填充到上述进气通路的上述压缩机的下游侧、且上述节气门的上游侧的部分内的空气流量，上述第2校正空气流量是填充到上述进气通路的上述节气门的下游侧的部分内的空气流量。
5.根据权利要求1所述的内燃机的燃料控制装置，其特征在于，该燃料控制装置还具有过渡状态判定单元，其判定上述内燃机的过渡状态，当判定为上述内燃机处于过渡状态时，上述吸入空气流量计算单元使用检测出的进气压力，另一方面，当判定为上述内燃机不处于过渡状态时，使用对检测出的进气压力求平均后的平均进气压力。
6.根据权利要求5所述的内燃机的燃料控制装置，其特征在于，上述过渡状态判定单元具有进气压力变化量计算单元，其计算作为上述检测出的进气压力的变化量的进气压力变化量；以及二次变化量计算单元，其计算作为上述进气压力变化量的变化量的二次变化量，上述过渡状态判定单元通过把上述进气压力变化量和二次变化量与相对应的判定阈值进行比较，进行上述过渡状态判定。
7.一种内燃机的燃料控制方法，该内燃机具有进气通路；设置在该进气通路内的压缩机；设置在上述进气通路的上述压缩机的下游侧的节气门；连通上述压缩机的上游侧和下游侧的旁通通路；以及设置在该旁通通路内的空气旁通阀，其特征在于，该燃料控制方法包括下述步骤a)在上述节气门的下游侧检测进气压力；b)检测上述内燃机的转速；c)判定上述空气旁通阀的开工作状态；d)当上述空气旁通阀处于开工作状态时，根据检测出的内燃机转速和进气压力计算上述内燃机的吸入空气流量；以及e)根据计算出的吸入空气流量控制提供给上述内燃机的燃料量。
8.根据权利要求7所述的内燃机的燃料控制方法，其特征在于，上述步骤c)包含i)在上述压缩机的下游侧检测增压的步骤；以及ii)检测大气压的步骤，当上述空气旁通阀处于可打开状态且上述增压与大气压之间的压差大于等于预定压力时，判定为上述空气旁通阀处于开工作状态。
9.根据权利要求7所述的内燃机的燃料控制方法，其特征在于，该燃料控制方法还具有f)在上述旁通通路于上述压缩机的上游侧与上述进气通路连接的连接部的上游侧检测吸入空气流量的步骤，当上述空气旁通阀不处于开工作状态时，根据检测出的吸入空气流量计算上述内燃机的吸入空气流量。
10.根据权利要求9所述的内燃机的燃料控制方法，其特征在于，上述步骤d)还包含i)当上述空气旁通阀不处于开工作状态时，计算第1校正空气流量和第2校正空气流量的步骤；以及ii)利用上述第1和第2校正空气流量校正上述检测吸入空气流量，计算上述内燃机的吸入空气流量的步骤，上述第1校正空气流量是填充到上述进气通路的上述压缩机的下游侧且上述节气门的上游侧的部分内的空气流量，上述第2校正空气流量是填充到上述进气通路的上述节气门的下游侧的部分内的空气流量。
11.根据权利要求7所述的内燃机的燃料控制方法，其特征在于，该燃料控制方法还具有g)判定上述内燃机的过渡状态的步骤，在上述步骤d)中，当判定为上述内燃机处于过渡状态时，使用检测出的进气压力，另一方面，当判定为上述内燃机不处于过渡状态时，使用对检测出的进气压力求平均后的平均进气压力。
12.根据权利要求11所述的内燃机的燃料控制方法，其特征在于，上述步骤g)包含i)计算作为上述检测出的进气压力的变化量的进气压力变化量的步骤；以及ii)计算作为上述进气压力变化量的变化量的二次变化量的步骤，通过把上述进气压力变化量和二次变化量与相对应的判定阈值进行比较，进行上述过渡状态判定。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的燃料控制装置。其课题在于，提供可高精度地估计具有对增压机的压缩机进行旁通的旁通通路和空气旁通阀的内燃机的吸入空气流量，适当地控制空燃比，维持良好的排气特性的内燃机燃料控制装置。作为解决手段，根据增压(P3TC)、进气压力(PBA)以及大气压(PA)判定空气旁通阀(7)是否处于开工作状态，当判定为空气旁通阀(7)处于开工作状态时，根据进气压力(PBA)和发动机转速(NE)计算气缸吸入空气流量(GAIRCYLN)。当空气旁通阀(7)不处于开工作状态时，根据吸入空气量传感器(22)的输出计算气缸吸入空气流量(GAIRCYLN)。根据气缸吸入空气流量(GAIRCYLN)来计算提供给发动机的基本燃料量。
文档编号F02D41/18GK101042066SQ20071008835
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月20日
发明者小森隆史, 尾家直树, 河野龙治, 原裕史 申请人:本田技研工业株式会社