专利名称：内燃机控制装置和控制方法
技术领域：
本发明涉及内燃机控制装置和控制方法。
背景技术：
装在汽车之类车辆中的发动机是公知的，它有一改变进气阀(进气门)和排气阀(排气门)至少之一的气阀特性的气阀特性改变机构。在该发动机中，通过根据发动机运转状态即发动机转速和发动机负荷驱动该气阀特性改变机构来调节进气阀和排气阀的气阀重叠量，以获得适合于发动机运转状态的内部EGR(整体式排气再循环)量。也即，通过调节气阀重叠量，能够根据发动机运转状态把内部EGR量调节到例如优先考虑发动机输出的一值或优先考虑排气排放和燃料效率的一值。
此外，在装在车辆中的火花点火发动机中，基于一根据是否存在爆燃(爆震)增加或减小的校正量(修正量)延迟校正(修正)点火正时(定时)。延迟校正的点火正时可禁止燃烧室温度上升，从而抑制爆燃。此时，通过延迟校正点火正时能抑制燃烧室温度上升，因为当点火正时被延迟时，燃烧室中混合气燃烧的正时被延迟，使得一部分混合气仍处于燃烧高温下时作为排气排出到排气通道中。因此，混合气燃烧过程中传给燃烧室壁的热量减少一个被排出的混合气的热量。
但是，如果为了抑制爆燃延迟校正点火正时，根据发动机运转状态，气阀重叠量(内部EGR量)的最佳值会按照该延迟量减小。例如，当发动机处于例如应优先考虑排气排放和燃料效率的运转状态时，如果为抑制爆燃而延迟校正点火正时，该最佳值就会发生这种改变。在此运转状态，为改善排气排放和燃料效率把实际内部EGR量调节到最大值，但随着点火正时被延迟，该最大值减小。因此，需要减小作为控制内部EGR量的参数的气阀重叠量，使得气阀重叠量的最佳值在有点火正时的延迟校正时减小。
如果这样减小气阀重叠量的最佳值，气阀重叠量会比最佳值高。结果，发动机中的内部EGR量会变得过量，而给燃料效率和转矩波动带来不利影响。JP(A)11-125126提出的技术根据点火正时的延迟校正中使用的校正量减小气阀重叠量，以抑制由内部EGR的过量造成的不利影响。此时把气阀重叠量的减小量设定成随着按照发动机转速和燃料喷射量确定的各运转范围的不同而不同的值。
如此减小气阀重叠量可抑制随着为抑制爆燃而做的点火正时的延迟校正由内部EGR过量而造成的对燃料效率和转矩波动的不利影响。但是，当点火正时只延迟校正一个与为抑制爆燃的校正量对应的量时，根据发动机运转状态，气阀重叠量最佳值会改变得不多。此时如要减小气阀重叠量，内部EGR量就会比必要的减小得多。
例如，当发动机处于应优先考虑发动机输出的运转状态时，把一比获得该发动机运转状态的最大内部EGR量的值小的值设为气阀重叠量的最佳值。这是因为对燃烧没有贡献、但燃烧过程中在燃烧室中的(排气)气体量随着内部EGR量的增加而增加。因此如果把该内部EGR量设为最大值，发动机输出可能下降。此外，当发动机处于应优先考虑发动机输出的运转状态时，特别是，当节气门接近全打开时，优先考虑尽可能增加进气量而不是获得给定的内部EGR量。因此，把能获得最大进气量的一值设为气阀重叠量的最佳值。此时气阀重叠量的最佳值为一个比借以获得最大内部EGR量的值小的值。
当如此把气阀重叠量调节到最佳值时，即使进行点火正时的延迟校正，实际内部EGR量的值也已小于最大值，从而内部EGR量不会随着延迟校正而过量。因此，作为控制内部EGR量的参数的气阀重叠量无需减小，从而气阀重叠量的最佳值不随着点火正时的延迟校正而改变。
此时，如果基于点火正时的延迟校正中使用的校正量来减小气阀重叠量，气阀重叠量会变得比最佳值小得多。结果，内部EGR量会比必要的减小得多。在JP(A)11-125126中，此时把气阀重叠量的减小量设为因运转范围而异的值。但是，由于气阀重叠量仍被减小的情况保持不变，因此内部EGR量必然减小得比必要的多(即减小得超过必要的程度)。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种内燃机控制装置和控制方法，它能在为抑制爆燃而进行点火正时的延迟校正时抑制内部EGR量变得过量，同时抑制气阀重叠量减小得比必要的多。
本发明的第一方面涉及一种内燃机控制装置，它通过基于根据是否存在爆燃而增加或减小的校正量延迟校正点火正时来抑制爆燃，同时把进气阀和排气阀的气阀重叠量控制在适合于发动机运转状态的值上。该控制装置具备利用根据该校正量和该发动机运转状态的上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的上限保护的保护装置。
根据发动机运转状态，把例如优先考虑发动机输出的一值或优先考虑排气排放和燃料效率的一值作为最佳值，然后把气阀重叠量调整到该最佳值。因此，根据发动机运转状态，在将点火正时延迟校正一个对应于用来抑制爆燃的校正量的量时，会出现气阀重叠量的最佳值随着延迟校正大大减小的情况，或出现该最佳值随着延迟校正减小不多的情况。按照这一构成，根据该校正量和发动机运转状态设定用来限制气阀重叠量的上限保护值。结果，上限保护值可取这样一值，该值能把气阀重叠量的值限制在等于或小于这样一值上，在该值上，内部EGR量在进行点火正时的延迟校正时不变得过量。如果发动机运转状态使得气阀重叠量的最佳值随着点火正时的延迟校正大大减小，此时气阀重叠量会大于最佳值，则气阀重叠量在延迟校正时将大于如上设定的上限保护值。这种发动机运转状态的一个例子为应优先考虑排气排放和燃料效率时的发动机运转状态。此时，施加上限保护，使用该上限保护值限制气阀重叠量以抑制内部EGR变得过量。另一方面，如发动机运转状态使得气阀重叠量的最佳值随着点火正时的延迟校正改变不大，造成气阀重叠量与最佳值偏离不大，则即使进行延迟校正其值接近最佳值的气阀重叠量也会小于如上设定的上限保护值。这种发动机运转状态的一个例子为应优先考虑发动机输出时的发动机运转状态。此时，由于气阀重叠量不被该上限保护值减小，因此气阀重叠量不比为抑制内部EGR量变得过量所需的小。
保护装置也可把上限保护值设定成随着校正量变成一愈加(越来越)延迟点火正时的值而变小。
因此，可根据点火正时的延迟校正的校正量连续改变上限保护值。此外，在如上所述改变上限保护值并同时使用上限保护值施加用以限制气阀重叠量的上限保护时，可平滑地改变气阀重叠量。
保护装置也可不使用上限保护值施加用以限制气阀重叠量的上限保护，直到校正量变成将点火正时延迟校正一预定量或该预定量以上的值。
当用以抑制爆燃的点火正时的延迟校正小时，由点火正时的延迟校正造成的气阀重叠量与最佳值的偏离也小，因此此时气阀重叠量与最佳值的偏离不造成问题。按照这一构成，此时不使用上限保护值施加用以限制气阀重叠量的上限保护。因此，气阀重叠量不会不必要地由上限保护减小，从而可禁止内部EGR量减小得比必要的多。
保护装置也可根据发动机运转状态设定上限保护值的最小值。
按照这一构成，由于根据发动机运转状态设定上限保护值的最小值，因此上限保护值不会减小得低于所必要的。因此，在使用上限保护值施加用以限制气阀重叠量的上限保护时，可禁止气阀重叠量减小到比所必要的小。
保护装置也可在发动机运转在优先考虑发动机输出的高负荷下时不使用上限保护值施加用以限制气阀重叠量的上限保护。
在优先考虑发动机输出的发动机高负荷运转范围中，内燃机所需的进气量大，因此把气阀重叠量调整成获得该所需进的气量。如果此时使用上限保护值施加上限保护以把气阀重叠量限制在小值上，就无法获得所需的进气量，此时发动机输出性能就会下降。此外，当内燃机进气量如上所述大时，由气阀重叠量造成的内部EGR量小，从而无需为抑制内部EGR量随着点火正时的延迟校正变得过量而用上限保护值把气阀重叠量限制在小值上。按照这一构成，由于在发动机处于优先考虑发动机输出的高负荷运转状态下时不施加用以限制气阀重叠量的上限保护，因此可禁止气阀重叠量被不必要地减小而限制到一小值，从而禁止内燃机输出性能下降。
此外，保护装置在使用上限保护值施加用以限制气阀重叠量的上限保护时，可通过延迟进气阀和提前排气阀来减小气阀重叠量，并根据发动机运转状态改变进气阀的延迟量与排气阀的提前量的比率。
按照这一构成，当气阀重叠量由上限保护限制在一小值上时，可根据发动机运转状态适当设定实现减小气阀重叠量所需的进气阀的延迟量与排气阀的提前量之比率。因此，可根据发动机运转状态适当地进行气阀重叠量的减小，并可把伴随着该减小而产生的燃料效率和转矩波动的恶化抑制在最小程度上。
在用上限保护值减小气阀重叠量时，保护装置也可根据发动机运转状态来改变气阀重叠量的减小速率。
因此，当气阀重叠量由上限保护限制在小值上时，可根据发动机运转状态适当设定气阀重叠量的减小速率。因此，可根据发动机运转状态适当地进行气阀重叠量的减小。
保护装置也可根据发动机负荷和校正量参照一图来设定上限保护值。
通过把该图设定成使上限保护值为在发动机运转在高负荷下时与适合于该发动机运转状态的气阀重叠量对应的值，可在发动机运转在高负荷下时不施加用以限制气阀重叠量的上限保护。此外，通过把该图设定成使上限保护值变成与适合于该发动机运转状态的气阀重叠量对应的值，可不施加用以限制气阀重叠量的上限保护，直到该校正量变成将点火正时延迟校正一预定量或该预定量以上的值。此外，通过把该图设定成使上限保护值随着校正量变成一愈加延迟点火正时的值而变小，可对应于校正量的改变连续改变上限保护值。因此，通过把该图设定成根据发动机负荷和校正量获得上述上限保护值，可只使用一个图来获得适合于上述各状态的上限保护值。
本发明的第二方面涉及一种内燃机控制方法，它包括下列步骤通过基于根据是否存在爆燃增加或减小的校正量延迟校正点火正时来抑制爆燃；把进气阀和排气阀的气阀重叠量控制在适合于发动机运转状态的值上；以及利用根据该校正量和该发动机运转状态的上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的上限保护。
从以下结合附图对本发明优选实施例的详细说明中可更好理解本发明的上述实施例和其他实施例、目的、特征、优点、技术和工业意义，附图中图1为可应用根据本发明例示性实施例的控制装置的发动机的示意图；图2A和2B示出在发动机高负荷运转和轻(低)负荷运转过程中上限保护值对应于KCS学习值变化的曲线图；图3为用来计算上限保护值的图；以及图4为用于计算目标位移角(变位角)的流程图。
具体实施例方式
下面结合图1-4详细说明根据本发明的一种用于要装在车辆中的发动机的控制装置的一例示性实施例。
在图1所示发动机1中，来自进气通道2的空气与从燃料喷射阀4喷射的燃料的混合气填充燃烧室3，在此用火花塞5点火。混合气在燃烧室3中点火燃烧时，此时生成的燃烧能往复推动活塞6。活塞6的这一往复运动然后由连杆8转换成一用作发动机1的输出轴的曲轴9的转动。同时，燃烧后的混合气作为排气从燃烧室3排入排气通道7中。
在发动机1中，进气阀20打开/关闭而容许/中断进气通道2与燃烧室3之间的气流，排气阀21打开/关闭而容许/中断燃烧室3与排气通道7之间的气流。随着进气阀凸轮轴22由曲轴9转动，进气阀20由装在进气阀凸轮轴22上的进气阀凸轮打开和关闭；而随着排气阀凸轮轴23由曲轴9转动，排气阀21由装在排气阀凸轮轴23上的排气阀凸轮打开和关闭。
进气阀凸轮轴22上装有一进气侧气阀正时改变机构25，它通过改变进气阀凸轮轴22相对曲轴29转动的相对转动相位来改变作为进气阀20的气阀特性的气阀正时(配气正时，打开/关闭正时)。通过操纵该进气侧气阀正时改变机构25以提前或延迟进气阀20的打开正时来改变进气阀20的打开和关闭正时。
同样，排气阀凸轮轴23上装有一排气侧气阀正时改变机构31，它通过改变排气阀凸轮轴23相对曲轴29转动的相对转动相位来改变作为排气阀21的气阀特性的气阀正时(配气正时，打开/关闭正时)。通过操纵该排气侧气阀正时改变机构31以提前或延迟排气阀21的打开正时来改变排气阀21的打开和关闭正时。
当进气阀20和排气阀21的气阀正时改变时，气阀重叠量改变，从而改变发动机1中的内部EGR量。控制进气侧气阀正时改变机构25和排气侧气阀正时改变机构31，使得气阀重叠量(内部EGR量)变成适合于发动机运转状态的值。结果，可把气阀重叠量(内部EGR量)调节到例如一个优先考虑发动机输出的值或一个优先考虑排气排放和燃料效率的值。
下面说明发动机1的控制装置的电气结构。在发动机1中，用该车辆中的用来控制发动机1的运转的电子控制单元35控制火花塞5的点火正时和进气侧气阀正时改变机构25以及排气侧气阀正时改变机构31的操作。各种检测信号从以下各种传感器输入该电子控制单元35中。
-输出表示曲轴9的转动位置的信号的曲轴位置传感器10。
-检测进气阀凸轮轴22的转动位置的进气侧凸轮轴位置传感器24。
-检测排气阀凸轮轴23的转动位置的排气侧凸轮轴位置传感器32。
-检测由该车辆的驾驶员操纵的加速器踏板13的踩下量(加速器踩下量)的加速器踏板位置传感器14。
-装进气通道2中检测为改变进气通道2的气流面积而打开和关闭的节气门11的开度的节气门位置传感器15。
-检测进气通道2中节气门11下游压力(进气压力)的真空传感器12。
-输出表示发动机1中是否存在爆燃的信号的爆燃传感器36。
下面分别详细说明都由电子控制单元35进行的点火正时控制以及进气阀20和排气阀21的气阀正时控制。
电子控制单元35基于点火正时指令值ST控制发动机1的点火正时。该点火正时指令值ST的计算如下面表达式1所示。
ST＝SR+F+AG...(1)其中，ST点火正时指令值SR最大延迟点火正时F反馈校正值AGKCS学习值在表达式1中，最大延迟点火正时SR为一已从一已提前到发生爆燃的点(即爆燃界限)的点火正时延迟一预定量的点火正时。该最大延迟点火正时SR的值随发动机运转状态即随发动机转速和发动机负荷而变。
根据从曲轴位置传感器10输出的检测信号获得发动机转速，从发动机转速和一与发动机1进气量对应的参数计算发动机负荷。与进气量对应的参数的例子包括根据从真空传感器12输出的检测信号获得的进气压力、根据从节气门位置传感器15输出的检测信号获得的节气门开度和根据从加速器踏板位置传感器14输出的检测信号获得的加速器踩下量。这里，可用一空气流量计取代真空传感器12，用该空气流量计直接检测发动机1的进气量，并将其用作该参数。
此外在表达式1中，反馈校正值F和KCS学习值AG为在发生爆燃时为抑制爆燃而用来延迟校正点火正时的校正值。这些值F和AG按照爆燃的恶化状态(是否存在)增加或减小。
改变反馈校正值F，以使得点火正时指令值ST在发生爆燃时向延迟侧移动，在不发生爆燃时向提前侧移动。
另一方面，改变KCS学习值AG，以使得反馈校正值F处于一预定范围内。作为KCS学习值AG，可使用一值，该值为一增加或减小以使反馈校正值F在发动机1全部负荷范围上处于该预定范围内的爆燃校正学习值和一增加或减小以使反馈校正值F在发动机1的轻负荷范围中处于该预定范围中的轻负荷学习值的组合。
如果反馈校正值F超出该预定范围到延迟点火正时指令值ST一侧，则改变KCS学习值AG，以使得点火正时指令值ST向延迟侧移动。同样，如果反馈校正值F超出该预定范围到提前点火正时指令值ST一侧，则改变KCS学习值AG，以使得点火正时指令值ST向提前侧移动。KCS学习值AG的这种改变是由在发动机1的轻负荷范围中的爆燃校正学习值和轻负荷学习值两者的增加或减小和由在发动机其他运转范围内的只是爆燃校正学习值的增加或减小造成的。
根据进气阀凸轮轴22的实际转动位置和进气阀20的气阀正时的目标位移角VTTin驱动进气侧气阀正时改变机构25，来控制进气阀20的气阀正时。根据从进气侧凸轮轴位置传感器24输出的检测信号获得进气阀凸轮轴22的转动位置，并按照发动机运转状态即发动机转速和发动机负荷计算目标位移角VTTin。
同样，根据排气阀凸轮轴23的实际转动位置和排气阀21的气阀正时的目标位移角VTTex驱动排气侧气阀正时改变机构31，来控制排气阀21的气阀正时。根据从排气侧凸轮轴位置传感器32输出的检测信号获得排气阀凸轮轴23的转动位置，并按照进气阀20的气阀正时的实际位移角和气阀重叠量的所需值计算目标位移角VTTex。
通过根据目标位移角VTTin和VTTex等等控制进气阀20和排气阀21的气阀正时，可使得各自的气阀正时适合于发动机的运转状态。该气阀正时控制还把进气阀和排气阀的气阀重叠量(即内部EGR量)控制到一适合于发动机运转状态的值(即所需值)。
气阀重叠量(即内部EGR量)根据发动机运转状态调节成例如优先考虑发动机输出或排气排放和燃料效率的最佳值。因此，当为抑制爆燃延迟校正该点火正时时，气阀重叠量的最佳值可根据发动机运转状态大大减小或改变不多。下面分别说明该最佳值大大减小(下文称为“发动机运转状态1”)和该最佳值改变不多(下文称为“发动机运转状态2”)的情况。
这种发动机运转状态的一个例子是这样的发动机运转状态，在此发动机运转状态中，应优先考虑排气排放和燃料效率。这一发动机运转状态例如出现在发动机1的轻负荷运转范围中。在应优先考虑排气排放和燃料效率的发动机运转状态中，为改善排气排放和燃料效率将实际内部EGR量调节到最大值，但是该最大值随着为抑制爆燃延迟校正该点火正时而减小。因此，必须减小作为控制内部EGR量的参数的气阀重叠量，从而气阀重叠量的最佳值随着该点火正时的延迟校正而减小。如果如此改变该最佳值，气阀重叠量会大于该最佳值，这造成内部EGR过量，从而对燃料效率和转矩波动带来不利影响。
这种发动机运转状态的一个例子是这样的发动机运转状态，在此发动机运转状态中，应优先考虑发动机输出。这一发动机运转状态例如出现在发动机1的高负荷运转范围中。在应优先考虑发动机输出的发动机运转状态中，气阀重叠量的最佳值为一比获得此时该发动机运转状态的最大内部EGR量的值小的值。这是因为对燃烧没有贡献、但燃烧过程中在燃烧室3中的气体(排气)的量随着内部EGR量的增加而增加，因此如果把该内部EGR量设为最大值，发动机输出可能会下降。此外，当发动机处于应优先考虑发动机输出的运转状态时，特别是，当节气门11接近全打开时，优先考虑尽可能增加进气量而不是获得给定的内部EGR量，因此，把能获得最大进气量的值设为气阀重叠量最佳值。此时气阀重叠量最佳值为一比借以获得最大内部EGR量的值小的值。
当如此把气阀重叠量调节到最佳值时，即使进行点火正时的延迟校正，实际内部EGR量的值也已小于最大值，从而内部EGR量不会因延迟量而过量。因此，作为控制内部EGR量的参数的气阀重叠量无需减小，从而气阀重叠量最佳值伴随着点火正时的延迟校正改变不多。
如上节[发动机运转状态1]所述，当为抑制爆燃进行点火正时的延迟校正时，气阀重叠量最终大于最佳值，这会导致发动机1中内部EGR过量。因此此时应减小延迟校正该点火正时的校正量，例如根据KCS学习值AG减小气阀重叠量。在发动机运转状态1的情况下，这种做法可禁止内部EGR随着点火正时的延迟校正变得过量，从而能抑制对燃料效率和转矩波动的不利影响。但是，在发动机运转状态2的情况下，这种做法会造成气阀重叠量减小到最佳值以下，从而造成内部EGR量减小得比必要的多。
因此，在该例示性实施例中，用一根据KCS学习值AG和发动机负荷设定的上限保护值G限制气阀重叠量。由于该上限保护值根据KCS学习值AG和发动机负荷设定，因此可把气阀重叠量限制在一等于或小于这样一值的值上，利用该值内部EGR量在点火正时被延迟校正时不变得过量。
如此设定的上限保护值G例如按照在发动机1的可能为发动机运转状态1的轻负荷运转范围中的KCS学习值AG如图2B所示变动。从该图显然可看出，发动机运转状态1的上限保护值G为随KCS学习值AG而变的较小值。此外，如此设定的上限保护值G例如按照在发动机1的可能为发动机运转状态2的高负荷运转范围中的KCS学习值AG如图2A所示推移。从该图显然可看出，发动机运转状态2的上限保护值G为与KCS学习值AG无关的较大值。
因此，在发动机运转状态1中，如KCS学习值AG随着爆燃的发生变成一预定值，并且减小气阀重叠量的最佳值使得气阀重叠量最终大于该最佳值，则气阀重叠量会大于上限保护值G。此时，即使气阀重叠量的最佳值随着点火正时的延迟校正而减小，也使用上限保护值G施加上限保护以减小气阀重叠量，从而能使发动机1中内部EGR量随着延迟校正的过量得到抑制。
另一方面，在发动机运转状态2中，即使KCS学习值AG随着爆燃发生而改变，气阀重叠量的最佳值也改变不多，从而气阀重叠量在该最佳值改变后最终不大于该最佳值。此时，气阀重叠量可低于按照KCS学习值AG如上设定的上限保护值G。这样，气阀重叠量不会由上限保护值G减小。因此，气阀重叠量不会不必要地减小到比为抑制内部EGR量变得过量所需的值低的值。
下面结合示出一目标位移角计算程序的图4流程图说明用来控制气阀重叠量的目标位移角VTTin和VTTex的计算程序。曲轴每转动例如预定度数电子控制单元35进行该目标位移角计算程序。
在目标位移角计算程序中，进气阀20的目标位移角VTTin由下式2计算(S107)。
VTTin＝VTinb-(ORT-ORG)×K+A...(2)其中VTTin进气阀的气阀正时的目标位移角VTinb基值ORT目标气阀重叠量ORG保护后的重叠量K分配系数A另一校正值在式2中，在步骤S101根据发动机转速和发动机负荷计算基值VTinb。在步骤S102根据发动机转速和发动机负荷计算目标气阀重叠量ORT。目标气阀重叠量ORT为在爆燃不恶化时按照发动机运转状态即发动机转速和发动机负荷的气阀重叠量的最佳值(即所需值)。该目标气阀重叠量ORT为一根据发动机运转状态优先考虑发动机输出或排气排放和燃料效率的值。
此外，式2中保护后的重叠量ORG为一可通过选择目标气阀重叠量ORT和上限保护值G中较小者得出的值。该上限保护值G为在步骤S103中参照图3所示的图根据KCS学习值AG和发动机负荷计算的值。然后在步骤S104中防止该值低于一根据发动机运转状态即发动机转速和发动机负荷可变地设定的最小值。然后在步骤S105中把目标气阀重叠量ORT和该上限保护值G中较小者设为保护后的重叠量ORG。
如果上限保护值G小于目标气阀重叠量ORT，则上限保护值G被当成保护后的重叠量ORG，从而在式2中计算的目标位移角VTTin为小一个(ORT-ORG)×K量的值(在提前侧上)。此时，按照目标位移角VTTin控制的进气阀20的气阀正时被提前，从而气阀重叠量变小。因此，此时气阀重叠量被上限保护值G减小。
如果上限保护值G大于目标气阀重叠量ORT，则目标气阀重叠量ORT被当成保护后的重叠量ORG，从而式2中的(ORT-ORG)×K为“0”。此时，按照目标位移角VTTin控制的进气阀20的气阀正时不象上述那样被提前。因此，此时不施加上限保护，从而气阀重叠量不被上限保护值G减小。
在(ORT-ORG)×K中，分配系数K为“0”与“1”之间的值，在气阀重叠量减小时用来确定进气阀20的延迟与排气阀21的提前之间应为什么分布。在步骤S106中根据发动机运转状态即发动机转速和发动机负荷把该分配系数K设为“0”与“1”之间的值。分配系数K越接近“1.0”，在该最佳值被上限保护值G减小时，赋予进气阀20的气阀正时提前的份量越大，而赋予排气阀21的气阀正时延迟的份量越小。
在下式3中计算用来控制排气阀21的气阀正时的排气阀21的目标位移角VTTex(S108)。
VTTex＝ORG-(VTin+X)+B...(3)其中VTTex排气阀的气阀正时的目标位移角ORG保护后的重叠量VTin进气阀的气阀正时的实际位移角X该结构的气阀重叠量的最小值B另一校正值在式3中，根据从曲轴位置传感器10和进气侧凸轮轴位置传感器24输出的检测信号得出实际位移角VTin。从该式可清楚看出，目标位移角VTTex为一用于校正排气阀21的气阀正时以获得进气阀20的气阀正时的实际位移角VTin的保护后的重叠量ORG的值。
下面结合图3说明用来在步骤S103中计算上限保护值G的该图。该图设定成在范围E1中上限保护值G计算成一等于目标气阀重叠量ORT的值，在该范围E1中KCS学习值AG为预定值a的不延迟点火正时一侧(该侧与爆燃恶化一侧相反)上的一值。当上限保护值G如此变得等于目标气阀重叠量ORT时，保护后的重叠量ORG变成等于目标气阀重叠量ORT。因此，直到KCS学习值AG变成一用于延迟校正点火正时一预定量或更多之前，即直到KCS学习值AG变成预定值a的爆燃恶化一侧上的一值前，式2中的(ORT-ORG)×K始终为“0”，从而不给气阀重叠量施加上限保护。
此外，即使在发动机负荷大于一预定值b的范围E3中，该图设定成上限保护值G计算成一等于目标气阀重叠量ORT的值。因此，在发动机负荷大于该预定值b的发动机的高负荷运转过程中，式2中的(ORT-ORG)×K始终为“0”，从而与上述情况一样，不给气阀重叠量施加上限保护。
此外在范围E2中，该图设定成上限保护值G计算成一随着KCS学习值AG变成一愈加延迟点火正时的值(远在爆燃恶化侧的值)而减小的值。因此，在范围E2中，上限保护值G可按照KCS学习值AG连续改变。
从以上详述的例示性实施例可获得如下效果。
(1)可用按照KCS学习值AG和发动机负荷设定的上限保护值保护气阀重叠量。由于该上限保护值按照KCS学习值AG和发动机负荷来设定，因此可使它为这样一个值，用它可把气阀重叠量限制在一等于或小于这样一值的值上——在该值上，内部EGR量在为抑制爆燃对点火正时延迟校正时不变得过量。通过如此设定上限保护值，气阀重叠量随着在发动机运转状态1下点火正时的延迟校正变得大于上限保护值G。此时，气阀重叠量被上限保护值G减小。因此，即使气阀重叠量随着点火正时的延迟校正大于最佳值，该偏差也会受到抑制，从而能抑制内部EGR量变得过量。另一方面，在发动机运转状态2下，即使进行点火正时的延迟校正，气阀重叠量可仍小于上限保护值G。此时，气阀重叠量不被上限保护值G减小。因此，当随着点火正时的延迟校正而抑制内部EGR量变得过量时，可通过上限保护制止气阀重叠量减小得比所必要的小。
(2)当发动机运转状态图3的处于图中的范围E2中时，上限保护值计算成随着KCS学习值AG变成一愈加延迟点火正时的值(在爆燃恶化侧上更远的值)而减小的值。此时，在范围E2中，上限保护值G可按照KCS学习值AG连续改变。此外，当气阀重叠量由上限保护值G保护时，可通过如上所述改变上限保护值平滑改变气阀重叠量。
(3)当发动机运转状态处于该图中范围E1中时，即当为抑制爆燃的点火正时的延迟校正小时，由点火正时的延迟校正造成的气阀重叠量与最佳值的偏离小，从而此时气阀重叠量与最佳值的偏离不造成问题。在这些状况下，上限保护值设定成一等于目标气阀重叠量ORT的值，从而式2中的(ORT-ORG)×K始终为“0”。因此不施加上限保护，从而气阀重叠量不会不必要地减小。结果，可制止内部EGR量减小得比必要的多。
(4)由于参照该图算出的上限保护值G受设定成按照发动机运转状态变动的最小值的保护，因此上限保护值G设定成按照发动机运转状态变动。因此上限保护值决不会变得比必要的小，从而可在使用上限保护值G施加上限保护时制止气阀重叠量变得小于所必要的。
(5)当发动机运转状态处于该图中范围E3中时，即当发动机运转在高负荷下时，发动机1所需的进气量加大，因而气阀重叠量设为一较大值，以便获得所需的进气量。如果此时施加上限保护以便用上限保护值G把气阀重叠量限制在一小值上，则无法获得所需的进气量，这造成发动机1输出性能下降。此外，当发动机1的进气量大时，由气阀重叠量造成的内部EGR量小，因而无需抑制内部EGR量变得过量。当发动机工作在高负荷下时，例如当发动机运转状态处于范围E3中时，上限保护值设定成一等于目标气阀重叠量ORT的值，从而式2中的(ORT-ORG)×K始终为“0”。因此不施加上限保护，从而气阀重叠量不会不必要地由上限保护值G限制在一小值上。结果能抑制发动机1的输出性能下降。
(6)当使用上限保护值G施加上限保护以把气阀重叠量限制在一小值上时，能由进气阀20的气阀正时提前和排气阀21的气阀正时延迟减小气阀重叠量。此时使进气阀20的气阀正时提前量与排气阀21的气阀正时延迟量之比随按照发动机运转状态设定的分配系数K而变。因此可使得该比适合于发动机运转状态，从而按照发动机运转状态适当减小气阀重叠量。
(7)通过使用用于计算该上限保护值G的图，可只使用一个图来获得适合于范围E1、E2和E3的上限保护值G。
可如下变正该例示性实施例。
可对参照该图根据发动机负荷和爆燃的点火正时的延迟校正量算出的上限保护值G作出根据发动机转速或另外的发动机运转状态的附加的校正/调整。
可使用一计算公式代替参照该图计算上限保护值G。
当气阀重叠量由上限保护值G减小时，可使减小速率随发动机运转状态即发动机转速和发动机负荷而变。此时，可把减小速率设定成使气阀重叠量以该速率减小到与发动机运转状态对应的最佳值上，从而使得气阀重叠量能按照发动机运转状态适当减小。
在上述例示性实施例中，气阀重叠量由上限保护值G的减小是由进气阀20的气阀正时提前和排气阀21的气阀正时延迟来实现的。但也可只使用这两者之一来实现该减小。
本发明也可应用于其中只装有进气侧气阀正时改变机构25和排气侧气阀正时改变机构31之一的发动机上。在只装有进气侧气阀正时改变机构25的情况下，可只用进气阀20的气阀正时控制来调整气阀重叠量。同样，在只装有排气侧气阀正时改变机构31的情况下，可只用排气阀21的气阀正时控制来调整气阀重叠量。
此外，在上述例示性实施例中，当发动机运转状态处于该图上范围E2中时，上限保护值G根据KCS学习值AG连续改变。但上限保护值G也可根据KCS学习值AG一步步地(阶段性地)改变。
尽管以上结合例示性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于例示性实施例或结构。相反，本发明覆盖各种变更和等同结构。此外，尽管以各种例示性组合和构型示出了例示性实施例的各种要件，但包括更多和更少要件或只包括一个要件的其他组合或构型也落在本发明精神和范围内。
权利要求
1.一种内燃机控制装置，该控制装置通过基于根据是否存在爆燃而增加或减小的校正量延迟校正点火正时来抑制爆燃，并把进气阀(20)和排气阀(21)的气阀重叠量控制在适合于发动机运转状态的值上，其特征在于包括利用根据该校正量和该发动机运转状态的上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的上限保护的保护装置。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，该保护装置把该上限保护值设定成随着该校正量变成一愈加延迟该点火正时的值而变小。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，该保护装置利用该上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的该上限保护，直到该校正量变成一将该点火正时延迟校正一预定量或该预定量以上的值。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，该保护装置根据该发动机运转状态设定该上限保护值的最小值。
5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，该保护装置在该发动机运转在优先考虑发动机输出的高负荷下时不利用该上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的该上限保护。
6.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，在利用该上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的该上限保护时，该保护装置通过延迟该进气阀(20)和提前该气阀排(21)来减小该气阀重叠量，并根据该发动机运转状态改变该进气阀(20)的延迟量与该排气阀(21)的提前量的比率。
7.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，该保护装置在用该上限保护值减小该气阀重叠量时，根据该发动机运转状态改变该气阀重叠量的减小速率。
8.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，该保护装置基于发动机负荷和该校正量参照一图设定该上限保护值。
9.一种内燃机控制方法，包括下列步骤通过基于根据是否存在爆燃增加或减小的校正量延迟校正点火正时来抑制爆燃；把进气阀(20)和排气阀(21)的气阀重叠量控制在适合于发动机运转状态的值上；以及利用根据该校正量和该发动机运转状态的上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的上限保护。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，把该上限保护值设定成随着该校正量变成一愈加延迟该点火正时的值而变小。
11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，不利用该上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的该上限保护，直到该校正量变成一将该点火正时延迟校正一预定量或该预定量以上的值。
12.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，根据该发动机运转状态设定该上限保护值的最小值。
13.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，在该发动机运转在优先考虑发动机输出的高负荷下时，不利用该上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的该上限保护。
14.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，在利用该上限保护值施加用以限制该气阀重叠量的该上限保护时，通过延迟该进气阀(20)和提前该排气阀(21)来减小该气阀重叠量，并根据该发动机运转状态改变该进气阀(20)的延迟量与该排气阀(21)的提前量的比率。
15.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，在用该上限保护值减小该气阀重叠量时，根据该发动机运转状态改变气阀重叠量的减小速率。
16.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，根据发动机负荷和该校正量参照一图设定该上限保护值。
全文摘要
本发明涉及内燃机控制装置和控制方法。根据用来延迟校正点火正时以抑制爆燃的KCS学习值和发动机负荷设定气阀重叠量的上限保护值。结果，可使得上限保护值成为一能把气阀重叠量的值限制在等于或小于这样一值的值，气阀重叠量在该值上时，内部EGR量在点火正时的延迟校正过程中不变得过量。通过利用上限保护值给气阀重叠量施加上限保护，可抑制气阀重叠量随着点火正时的延迟校正从最佳值增加，以及在气阀重叠量不偏离最佳值并低于上限保护值时抑制气阀重叠量的减小。
文档编号F02D41/14GK1526944SQ20041003950
公开日2004年9月8日 申请日期2004年2月3日 优先权日2003年2月5日
发明者种井克敏, 人, 岸宏尚, 史, 高木功, 金子理人, 吉见政史 申请人:丰田自动车株式会社