专利名称：发动机的控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机的控制装置及控制方法，特别是，涉及一种可以通过设在进气通道内的进气控制阀增加流入气缸内的空气量的发动机的控制装置及控制方法。
背景技术：
公知的技术有在进气阀的上游侧的进气通道中设置可以关闭该进气通道内部且可以与该进气阀的开闭同步地进行开闭的进气控制阀，在进气行程中途瞬间使该进气控制阀打开，利用惯性增压作用和进气的压力脉动，将更大量的进气填充到气缸(cylinder)中(例如参照特开2000-248946号公报)。由于在1个进气行程内进气控制阀可以开闭，因此可以与踏入加速踏板同时开始该增压，比等待涡轮机上升的涡轮增压的响应性优越，适用于例如消除车辆的加速延迟。另外，与自然吸气的情况相比能够增加吸入空气量，因此能够提高发动机产生的扭矩。
但是，在发动机控制中，有时在每个气缸周期中推测流入气缸内的空气量，基于该推测出的空气量进行燃料喷射量、燃料喷射时刻、点火时刻等的设置。在这种情况下，基于空气流量计检测出的吸入空气流量的检测值或进气压传感器的检测值，推测空气量。
但是，在采用了上述进气控制阀的情况下，由于按照进气控制阀的动作定时，每个进气周期的流入空气量变化，因此在利用空气流量计或进气压传感器的检测值的方法中，无法跟随每个进气周期的空气量的变化，其结果，不能准确测量空气量。换言之，在利用空气流量计或进气压传感器的检测值的方法中，仅能推测流入气缸内的平均空气量，不能以进气周期为单位推测空气量有变化时的变化量。并且，在利用空气流量计或进气压传感器的检测值的方法中，也不能够跟随进气控制阀从非动作状态向动作状态变化或从动作状态向非动作状态变化时的平均流量的变化。
另外，在可以任意设置进气阀的开闭定时的可变阀动系统中，如果可以推测各气缸的进气阀关闭时刻的阀口压力，则可以推测空气量。但是，在利用上述进气控制阀的系统中，阀口部变为亚音速，压力急剧变化，并且伴随着吸入空气的温度变化，因此很难利用空气流量计等推测进气阀关闭时刻的阀口压力，即使能够推测出，也不得不说作为结果所得到的空气量是不正确的。
另一方面，在发动机控制中，有时基于表示发动机旋转速度或油门开度等发动机运转状态的参数，决定作为流入气缸内的空气量的目标值的目标空气量，对空气量进行控制以使该已被决定的目标空气量与实际的空气量一致，且基于该目标空气量设置燃料喷射量、燃料喷射时刻、点火时刻等。一般来说，通过控制控制进气节气阀的开度，使实际的空气量与目标空气量一致。
在采用这种进气控制阀的情况下，通过控制进气控制阀的开闭定时来控制空气量。因此，要得到希望的空气量时，需要在适当的定时开闭进气控制阀。
发明内容
本发明是鉴于以上问题而提出的发明。本发明的一个目的是提供一种发动机的控制装置及控制方法，能够准确地推测进气控制阀动作时流入气缸内的空气量。
并且，本发明的另一目的是提供一种发动机的控制装置及控制方法，能够使进气控制阀以适当的定时开闭。
本发明的第一方式的发动机的控制装置的特征在于，具有进气控制阀，设在进气阀上游侧的进气通道中，可以关闭该进气通道内部且可以与上述进气阀的开闭同步地进行开闭；进气控制阀控制单元，在进气行程中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；以及空气量推测单元，基于上述进气控制阀的打开时刻、上述进气控制阀的关闭时刻或打开期间、以及上述进气控制阀打开时上述进气控制阀下游侧的压力，推测上述进气控制阀打开后流入气缸内的空气量。
本发明的发明者们经过锐意研究发现基于进气控制阀的打开时刻、进气控制阀的关闭时刻或打开期间、以及进气控制阀打开时上述进气控制阀下游侧的压力，能够推测上述进气控制阀打开时流入气缸内的空气量。总的来说，希望流入空气量变多时，降低进气控制阀下游侧的压力(进气控制阀上下游侧的压差变大，打开时的流速变大)，或随之使打开时刻延迟(同样的理由)，或选择适当的打开期间(在空气倒流之前关闭)是有效的。本发明的第一方式是基于上述发明者们的发现而提出的，通过基于这三个参数来推测空气量，可以准确地推测流入气缸内的空气量。
在此，上述空气量推测单元基于发动机的运转状态决定上述进气控制阀的打开时刻、上述进气控制阀的关闭时刻或打开期间。
优选的是，上述空气量推测单元根据以上述打开时刻、上述打开期间、以及上述压力为参数的映射，推测上述空气量。
优选的是，还具有压力检测单元，检测上述进气控制阀下游侧的压力，上述空气量推测单元将在上述进气控制阀打开时由上述压力检测单元检测出的压力值、或者由检测出的压力值推测的压力值作为上述压力。
优选的是，还具有控制量决定单元，基于由上述空气量推测单元推测的空气量决定控制量。该控制量是例如燃料喷射量、燃料喷射时刻以及点火时刻中的至少一个。
优选的是，上述进气控制阀控制单元关闭上述进气控制阀，使得从进气行程的末期开始到下一次进气行程为止，上述进气控制阀和上述进气阀之间的上述进气通道中保持与上述进气控制阀上游侧的平均压力不同的压力，或者保持与上述进气控制阀上游侧的平均压力相等的压力。
由此，在进气阀和排气阀的打开期间设置气门重叠(overlap)时，利用该被保持的压力，降低缸内残留气体的倒流，或将缸内残留气体清理到至排气系统，能够一并增加气缸内的空气量。
并且，优选的是，还具有打开前空气量推测单元，基于上述保持的压力、和上述进气阀打开后且上述进气控制阀打开时或此前的预定时刻的上述进气控制阀下游侧的压力，推测在上述进气控制阀打开前流入气缸内的打开前空气量。
进气控制阀打开前从进气控制阀下游侧的进气通道流入气缸内的空气量与从该下游侧进气通道减少的空气量相等。下游侧进气通道的容积可以由几何学确定，是已知的定值，因此通过从进气阀打开前开始至进气控制阀打开前的下游侧进气通道内的空气密度变化，能够推测上述打开前空气量。变化前后的空气密度比与上述两个压力的压力比为相关关系。因此，基于上述两个压力能够推测打开前空气量。
优选的是，还具有压力检测单元，其检测上述进气控制阀下游侧的压力，上述打开前空气量推测单元将在上述进气阀打开前的预定时刻由上述压力检测单元检测出的压力值作为上述保持压力，将在上述进气阀打开后且上述进气控制阀打开时或此前的预定时刻由上述压力检测单元检测出的压力值作为上述下游侧的压力。另外，上述保持压力不限于保持上次进气行程的压力的控制。
优选的是，基于由上述空气量推测单元推测的空气量与由上述打开前空气量推测单元推测的打开前空气量之和，来决定控制量。
本发明的第二方式的发动机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤在进气阀上游侧的进气通道中，设置可以关闭该进气通道内部且可与上述进气阀的开闭同步地进行开闭的进气控制阀的步骤；在进气行程的中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀的步骤；以及基于上述进气控制阀的打开时刻、上述进气控制阀的关闭时刻或打开期间、以及上述进气控制阀的打开时上述进气控制阀下游侧的压力，推测上述进气控制阀打开后流入气缸内的空气量的步骤。
优选的是，在上述关闭进气控制阀的步骤中，关闭上述进气控制阀，使得从进气行程的末期开始到下一次进气行程为止，上述进气控制阀和上述进气阀之间的上述进气通道中保持比上述进气控制阀上游侧的平均压力大的压力，还具有基于上述保持的压力、和上述进气阀打开后且上述进气控制阀打开时或此前的预定时刻的上述进气控制阀下游侧的压力，推测在上述进气控制阀打开前流入气缸内的打开前空气量的步骤。
优选的是，还具有检测上述进气控制阀下游侧的压力的步骤。
本发明的第三实施方式的发动机的控制装置，其特征在于，具有进气控制阀，设在进气阀上游侧的进气通道中，可以关闭该进气通道内部且可以与上述进气阀的开闭同步地进行开闭；进气控制阀控制单元，在进气行程中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；目标空气量决定单元，基于发动机的运转状态，决定上述进气控制阀打开后流入气缸内的打开后空气量的目标值；压力检测单元，检测上述进气控制阀下游侧的压力；压力推测单元，基于上述进气控制阀打开前由上述压力检测单元检测出的上述下游侧压力，推测该检测时以后的下游侧压力；以及目标打开时刻决定单元，基于由该压力推测单元推测的上述下游侧压力和上述打开后空气量的目标值，决定上述进气控制阀打开时刻的目标值。
本发明的发明者经过锐意研究发现进气控制阀的打开时刻、进气控制阀的打开期间、以及进气控制阀的打开时刻的进气控制阀下游侧的压力与进气控制阀打开时流入气缸内的空气量(即打开后空气量)之间有密切的关系。总的来说，希望流入空气量变多时，降低进气控制阀下游侧的压力(进气控制阀上下游侧的压差变大，打开时的流速变大)，或随之使打开时刻延迟(同样的理由)，或选择适当的打开期间(在空气倒流之前关闭)是有效的。本发明的第三方式是基于上述发明者们的发现而提出的。通过例如取各打开期间的空气量的最大值，能够将上述四者的关系替换成除了打开期间之外的三者的关系。这样，基于进气控制阀下游侧压力和打开后空气量的目标值，可以决定打开时刻的目标值。
优选的是，其特征在于，上述压力推测单元基于在上述进气控制阀打开前由上述压力检测单元检测出的至少1点的下游侧压力，推测其最终检测时以后的上述进气控制阀的下游侧压力。
优选的是，其特征在于，还具有下游侧压力决定单元，基于上述打开后空气量的目标值和上述打开时刻的目标值，决定该打开时刻的目标值下的上述下游侧压力。
优选的是，其特征在于，还具有目标打开期间决定单元，基于上述打开时刻的目标值、该打开时刻的目标值下的上述下游侧压力、以及上述打开后空气量的目标值，决定上述进气控制阀打开期间的目标值。
优选的是，其特征在于，上述目标打开时刻决定单元和上述目标打开期间决定单元，基于预先确定了上述打开后空气量、上述下游侧压力、上述打开时刻以及上述打开期间的关系的映射，分别决定上述打开时刻和上述打开期间的目标值。
优选的是，其特征在于还具有打开检测单元，检测上述进气控制阀的实际打开；和目标关闭时刻决定单元，基于上述打开检测单元检测出阀实际打开的时刻、和上述打开期间的目标值，决定上述进气控制阀的关闭时刻的目标值。
在目标打开时刻及目标关闭时刻与实际的打开时刻及关闭时刻之间有时间滞后(time lag)，该时间滞后因各种各样的原因而出现偏差。该偏差是吸入空气量产生偏差的原因。根据上述结构，由实际的打开时刻算出目标关闭时刻，因此能够忽略从目标打开时刻开始至实际的打开时刻的时间滞后的偏差，可以减少偏差的原因来抑制空气量偏差。
优选的是，其特征在于还具有关闭检测单元，检测上述进气控制阀控制单元在由上述目标关闭时刻决定单元决定的上述关闭时刻的目标值中关闭上述进气控制阀时阀的实际关闭；实际打开期间决定单元，基于上述关闭检测单元检测出阀实际关闭的时刻、和上述检测出实际打开的时刻，决定上述进气控制阀实际的打开期间；以及实际空气量推测单元，基于由上述实际打开期间决定单元决定的上述实际的打开期间、上述检测出实际打开的时刻、以及在检测出该实际打开时由上述压力检测单元检测出的上述下游侧压力，推测实际的空气量。
优选的是，其特征在于还具有控制量决定单元，基于由上述实际空气量推测单元推测的实际空气量决定控制量。
该控制量是例如燃料喷射量、燃料喷射时刻以及点火时刻中的至少一个。
另外，本发明的第四方式的发动机的控制装置，其特征在于，具有进气控制阀，设置在进气阀上游侧的进气通道中，可以关闭该进气通道内部且可以与上述进气阀的开闭同步地进行开闭；进气控制阀控制单元，在进气行程中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；目标空气量决定单元，基于发动机的运转状态，决定上述进气控制阀打开后流入气缸内的打开后空气量的目标值；压力检测单元，检测上述进气控制阀下游侧的压力；压力推测单元，基于上述进气控制阀打开前由上述压力检测单元检测出的上述下游侧压力，推测该检测时以后的上述下游侧压力；目标打开时刻决定单元，基于由该压力推测单元推测的上述下游侧压力和上述打开后空气量的目标值，决定上述进气控制阀打开时刻的目标值；目标打开期间决定单元，基于由上述目标打开时刻单元决定的上述打开时刻的目标值、该打开时刻的目标值下的上述下游侧压力、以及上述打开后空气量的目标值，决定上述进气控制阀的打开期间的目标值；打开检测单元，检测上述打开时刻的目标值中由上述进气控制阀控制单元打开上述进气控制阀时的上述进气控制阀的实际打开；以及目标关闭时刻决定单元，基于上述打开检测单元检测出阀实际打开的时刻、和上述打开期间的目标值，决定上述进气控制阀的关闭时刻的目标值。
优选的是，其特征在于，上述目标空气量决定单元，基于发动机运转状态决定空气量的目标值，并从该空气量的目标值中减去上述进气控制阀打开前流入气缸内的打开前空气量的推测值，以决定上述打开后空气量的目标值。
优选的是，其特征在于，上述目标空气量决定单元，基于上述进气控制阀打开前由上述压力检测单元检测出的至少2点的下游侧压力，推测上述打开前空气量。
优选的是，其特征在于，上述至少2点下游侧压力中的至少1点下游侧压力是在上述进气阀打开前由上述压力检测单元检测出的下游侧压力。
根据本发明，能够发挥如下优异效果能够准确推测进气控制阀动作时流入气缸内的空气量。
并且，根据本发明，能够发挥如下优异效果使进气控制阀在适当的定时开闭。
图1是概略表示本发明的一个实施方式的发动机的控制装置的结构的系统图。
图2是表示进气控制阀动作时的压力和空气流量变化的状态的时间图。
图3是表示图3A和图3B的关系的图。
图3A和图3B是发动机控制的第一方式的主程序的流程图。
图4是目标空气量映射。
图5是进气控制阀的动作区域映射。
图6是点火时刻映射。
图7是关于打开前空气量的推测的辅助性时间图。
图8是漏气量映射。
图9是控制11的程序的流程图。
图10是关于控制11的辅助性时间图。
图11是第二压力检测时刻映射。
图12是打开后空气量映射。
图13是某一定打开期间的打开后空气量映射。
图14是打开后最大空气量映射。
图15是用于说明目标打开时刻和该目标打开时刻的阀口压力的决定方法的图。
图16是表示打开时刻和空气量的关系的图表。
图17是表示打开时刻和打开期间的关系的图表。
图18是用于说明打开时刻的设置方法的图。
图19是用于说明打开时刻的设置方法的图。
图20是表示进气控制阀开闭动作时的进气控制阀的开度变化的图表。
图21是表示打开时刻的偏差对空气量的影响的图表。
图22是表示打开期间的偏差对空气量的影响的图表。
图23是表示图23A和图23B的关系的图。
图23A和图23B是发动机控制的第二方式的主程序的流程图。
图24是进气控制阀的打开时刻映射。
图25是进气控制阀的打开期间映射。
图26是基本点火时刻映射。
图27点火时刻修正量映射。
图28是控制21的程序的流程图。
图29是关于控制21的辅助性时间图。
图30是漏气量映射。
图31是检测时刻映射。
图32表示发动机旋转速度Ne＝N1时的检测时刻映射上的关系。
图33是控制22的程序的流程图。
图34是关于控制22的辅助性时间图。
图35是打开后空气量映射。
图36是某一定打开期间CA_Pw_n的打开后空气量映射。
具体实施例方式
下面参照附图对实施本发明的最佳方式进行说明。
图1概略表示本实施方式的发动机的控制装置的结构。在本实施方式中，发动机1是车辆用多气缸汽油发动机(图中只表示1个气缸)，其结构是将由汽油构成的燃料从喷射器10直接喷射到气缸12内的燃烧室13中，由火花塞14点燃这样形成的混合气体，通过排气通道17将废气排出。
这种发动机是所谓直喷式发动机，可以实施下述分层燃烧。即，燃料面向设在活塞24顶面部的凹部40，在活塞24上升中从喷射器10喷射出，在沿着该凹部40的内面生成卷绕上升滚转状的燃料喷雾的气流的过程中，燃料和空气混合，在火花塞14附近形成较浓的混合气体层，在该浓的混合气体层周围形成较稀的混合气体层。这样混合气体分层，能够实现分层燃烧。根据分层燃烧，虽然燃烧室整体的空燃比比理论空燃比稀很多，但能够确保切实的点火燃烧，大幅度改善燃费。另外，发动机也可以实施例如使燃烧室整体的空燃比大致为理论空燃比的理想配比燃烧等的稀薄燃烧以外的燃烧。
进气通道11如周知那样，由从上游侧开始顺次连接的进气管47、进气歧管43以及进气口15区分形成。进气歧管43具有作为各个气缸共用的汇合部的缓冲罐48和各个气缸的支管49。进气口15的出口由进气阀16开闭。进气通道17如周知那样，由从上游侧开始顺次连接的排气口19、进气歧管50、催化剂18以及排气管51划分形成。排气口19的入口由排气阀20开闭。在本实施方式中，进气阀16和排气阀20由凸轮轴(未图示)以一定周期机械性地开闭，其中上述凸轮轴由曲轴26以其(1/2)倍的周期旋转驱动，但也可以由可变气门定时机构或致动器等根据发动机运转状态控制打开时刻和打开期间。在本实施方式中，在进气阀16和排气阀20的打开期间设置气门重叠，但也可以不设置。催化剂18设在排气管中途，去除废气中的CO、HC、NOX等有害物质。
在进气通道11中，从上游侧开始顺次设有空气流量计21、进气节气阀22以及进气控制阀23。空气流量计21将与通过其的空气流量对应的信号输出到作为控制单元的电子控制单元(以下称为ECU)100。ECU100基于该空气流量计21的检测值，算出作为实际流入气缸内的推测值的空气量。另外，也可以基于由进气压传感器41检测出的进气压算出流入空气量。进气节气阀22是可以控制的，在本实施方式中是电动式，其开度由ECU100控制。关于进气控制阀23在下文中详述。这样，在进气阀16上游侧设有进气控制阀23，在进气控制阀23上游侧设有进气节气阀22。另外，在进气控制阀23下游侧设有喷射器10。
在气缸12内可往复运动地容纳有活塞24。活塞24通过连杆25与曲轴26连接。
对上述发动机的控制装置的电结构进行描述。ECU100上除了上述喷射器10、火花塞14、空气流量计21、进气节气阀22和进气控制阀23以外，还连接有曲轴角传感器28、氧气浓度传感器29、油门开度传感器30、制动器开关31、进气压传感器41、进气温度传感器42和压力传感器55。
喷射器10基于从ECU100输出的接通断开信号被开闭，由此执行/停止燃料喷射。火花塞14基于从ECU100输出的点火信号放出火花。进气节气阀22是蝶阀形式，具有设在进气通道11内的阀体37、驱动阀体37的旋转螺线管等电动致动器38、和检测阀体37的开度的传感器39。油门开度传感器30将与驾驶员对油门踏板的操作量(踏入量)对应的信号输出到ECU100。
曲轴角传感器28以曲轴26的预定角度间隔将脉冲信号输出到ECU100。ECU100根据该脉冲信号检测出曲轴角角度，并计算发动机旋转速度。氧气浓度传感器29将与废气中的氧气浓度对应的信号输出到ECU100。制动器开关31将与驾驶员对制动器踏板44的操作对应的接通断开信号输出到ECU100。制动器动作时为接通。
进气压传感器41设在进气节气阀22下游侧且设在进气控制阀23上游侧的位置上的进气通道11(以下将其称为“进气歧管通道11a”)，将与该位置的压力(以下将其称为“进气歧管压力”)对应的信号输出到ECU100。进气温度传感器42将与吸入空气温度对应的信号输出到ECU100。压力传感器55设在进气控制阀23下游侧且进气阀16上游侧的位置中的进气通道11(以下将其称为“阀口通道”11b)，将与该位置的压力(以下称为“阀口压力”)对应的信号输出到ECU100。压力传感器55使用高响应的传感器。在本实施方式中，在缓冲罐48中分别各设有一个进气压传感器41和进气温度传感器42，每个气缸内，更具体地说，每个气缸的支管49中设有压力传感器55。
进气控制阀23设在压力传感器55上游侧位置的各气缸的每个支管49中。进气控制阀23具有设在进气通道11(更具体地说是支管49)内的阀体33、和驱动阀体33的旋转螺线圈等电动致动器34。并且进气控制阀23具有检测阀体33的开度的开度传感器54。开度传感器54优选为非接触式。进气控制阀23的结构可以关闭进气通道11内部，尤其与进气节气阀22不同，其完全关闭时能够将进气通道11内部气密性地关闭，隔断进气的通过。与此相对地，进气节气阀22在其完全关闭时仅能最大限度地对进气通道11节流，容许进气的通过。并且，进气控制阀23的电动致动器34与进气节气阀22的电动致动器38相比，能够以相当高的速度动作，响应性高，能够在例如2～3毫秒以内，以曲轴角为单位，以发动机旋转2000rpm下的10°CA左右的指令开闭阀体33。由此，可以与进气阀16的开闭同步地开闭进气控制阀23。在本实施方式中，进气阀23为蝶阀形式，也可以是例如闸门阀等其他形式。
该进气控制阀23按照从ECU100输出到电动致动器34的开度信号，从完全打开开始至完全关闭为止，控制其开度。并且，该进气控制阀23设在每个气缸中，在各气缸具有多个进气通道11(支管49)时，在每个该进气通道11中设置进气控制阀23。这种多个设置的进气控制阀23可以对各个气缸、各个进气通道11分别进行控制。
在本实施方式中，以各个气缸为单位被进气控制阀23控制，并且仅将其开度控制为完全打开或完全关闭。在本实施方式中，说到进气控制阀23的“打开”、“关闭”时，含义是进气控制阀23的“完全打开”、“完全关闭”。并且，所谓“完全打开”、“完全关闭”并不一定是指机械性的完全打开、完全关闭，其表示对通过的空气的节流程度，例如，所谓“全开”时，即使不是机械性的完全打开，如果通过空气流量没有减少，则为完全打开状态。另外，在本实施方式中，说到进气控制阀23的“动作”时，含义是进气控制阀23在一个气缸周期中开闭，说到进气控制阀23的“非动作”时，含义是进气控制阀23保持完全打开。
参照图2说明使进气控制阀23以进行上述惯性增压的方式动作时的进气行程中压力和空气流量的变化的概要。图中表示曲轴角度前进时的进气控制阀23的开度、进气控制阀下游侧的阀口压力、进气控制阀上游侧的进气歧管压力的平均值(平均进气歧管压力)、以及流入某特定气缸内的空气流量(g/s)的推移。CA_Po、CA_Pc、CA_P_w分别表示进气控制阀23的打开时刻、关闭时刻以及打开期间，该打开时刻以及关闭时刻分别表示ECU100向进气控制阀23输出打开信号和关闭信号的定时(目标值)。它们之间具有CA_Pc＝CA_Po+CA_Pw的关系。
如图所示，在进气控制阀23打开前，随着活塞24的下降，阀口压力逐渐降低。并且到达打开时刻CA_Po而进气控制阀23瞬时打开时，由于之前形成的进气控制阀上游侧和下游侧的压差，空气一下子流入气缸内，实行惯性增压(参照(Ga2)的部分)。此时阀口压力与平均进气歧管压力相比为高压，在该状态下关闭进气控制阀23和进气阀16时，阀口通道11b中保持该高压。在下一个进气行程中打开进气阀16时，由于该高压、以及活塞24下降引起的负压化，阀口通道11b内部的空气流入气缸内(参照(Ga1)的部分)。在如本实施方式这种存在气门重叠的情况下，该流入空气将残留在缸内的废气(残留气体)清除至排气通道17，并有一部分漏气到排气通道17中。在没有气门重叠的情况下则不能产生这种作用。
其中，基于进气行程后期进气控制阀打开后进行的主要空气流入的吸入空气量为Ga2，基于进气行程初期进气控制阀打开前进行的空气流入的吸入空气量为Ga1。下文分别将该Ga2、Ga1称作“打开后空气量”、“打开前空气量”。后期的空气流入是利用原来目的为增加空气量的惯性增压。并且，前期的空气流入的目的是，利用由上次的进气行程被保持的阀口压力，将缸内残留气体清除至排气系统，并且增加缸内的空气量。该初始流入量能够达到整体的2成左右，因此高精度地对其进行推测尤为重要。
关于初始空气流入，进气阀打开之前的阀口压力受到(i)上次进气行程后期的进气控制阀及进气阀关闭时的阀口压力；(ii)从上次进气行程开始至本次进气阀打开之前的空气的泄漏量；(iii)进气阀打开时的缸内压力等的影响。(i)、(ii)很难测量或推测经时变化，无法用通常的传感器进行测量。关于(iii)，本次进气阀打开时的缸内压力受到排气阀打开期间的排气脉动的强烈影响，在进气阀和排气阀同样打开的状态、即存在气门重叠的情况下，影响更大。因此，受到其他气缸燃烧状态的影响，每个周期的变动非常大，即使能够推测出正常状态下的平均值，也很难高精度地推测每个周期的缸内压力。本实施方式提供一种方法，能够高精度地推测出这种以往难以推测的初始的流入空气量。
(发动机控制的第一方式)以下说明本实施方式的发动机控制的第一方式。该第一方式尤其在进气控制阀23的打开时刻和打开期间的设定上有特点。另外，后述的各映射为经过实验、解析等后预先制作出来，存储在ECU100中的映射。
图3A和图3B表示发动机控制的第一方式的主程序。该主程序通过ECU100在每个气缸且按每预定曲轴角度执行。
首先，在最初的步骤S1101中，算出作为应供给到某一个气缸的空气量的目标值的目标空气量Ca_trg。在此，首先基于曲轴角传感器28和油门开度传感器30的输出信号，取得分别计算出及检测出的发动机旋转速度Ne和油门开度Ac。接着，基于该油门开度Ac，决定发动机中要求的扭矩即目标扭矩Tt。当然，油门开度Ac越大，目标扭矩Tt越大。接着，基于发动机旋转速度Ne和目标扭矩Tt，使用图4所示目标空气量映射，算出目标空气量Ga_trg。另外，目标空气量Ga_trg、打开前空气量Ga1以及打开后空气量Ga2等作为发动机1个气缸1次进气行程中进入的空气量(g/气缸)。
接着，在步骤S1102中，基于表示发动机运转状态的参数、即目标空气量Ga_trg以及发动机旋转速度Ne，判断是否处于进气控制阀23的动作区域。该判断使用图5所示的动作区域映射来进行。在该映射中，整个区域被分为动作区域A和非动作区域B。动作区域A存在于发动机的低旋转侧且中高负载侧。发动机运转状态位于动作区域A时，使上述进气控制阀23动作，增加空气量。发动机运转状态位于非动作区域B时，进气控制阀23为非动作。动作区域A和非动作区域B的边界线上是进气控制阀在非动作状态下能够得到最大空气量的区域。
当目标空气量Ga_trg和发动机旋转速度Ne的值处于动作区域A时，前进至步骤S1103，动作标志被置为有效。另一方面，不处于动作区域A时(即处于非动作区域B时)，前进至步骤S1104，动作标志被置为无效。这样，基于发动机运转状态判断有无进气控制阀动作要求。
接着，前进至步骤S1105，判断动作标志是否有效。无效时前进至步骤S1119，进气控制阀23打开，在步骤S1120基于空气流量计21的检测值计算出流入该气缸的空气量Ga后，前进至步骤S1118。另一方面，有效时前进至步骤S1106，推测打开前空气量Ga1。对于该打开前空气量Ga1的推测在后文进行说明。另外，该主程序按照每个气缸顺次进行，因此在进气控制阀23的动作开始时和结束时，一部分气缸进行以动作状态为前提的空气量推测(步骤S1106～S1117)，其余的气缸进行以非动作状态为前提的空气量推测(步骤S1120)。
步骤S1106之后，转移至步骤S1107，可以由式Ga2_trg＝Ga_trg-Ga1算出打开后空气量的目标值(目标打开后空气量)。
接着，前进至步骤S1108，进行后述的控制11，由此分别算出进气控制阀23的打开时刻的目标值(目标打开时刻)CA_Po以及打开期间的目标值(目标打开期间)CA_Pw。
接着，在步骤S1109中，判断由曲轴角传感器28检测出的实际的曲轴角度是否是目标打开时刻CA_Po。
当曲轴角度是目标打开时刻CA_Po时，在步骤S1110中，进气控制阀23打开。即，打开信号从ECU100输出到进气控制阀23。并且在步骤S1111中检测出进气控制阀23的实际的打开时刻(实际打开时刻)CA_Popen，暂时存储在ECU100的存储器中。同时，该实际打开时刻CA_Popen时的阀口压力由压力传感器55检测出，作为P4被暂时存储在ECU100的存储器中。之后移至步骤S1112。另一方面，在步骤S1109中判断出曲轴角度不是目标打开时刻CA_Po时，跳过步骤S1110、S1111，前进到步骤S1112。
在步骤S1112中，通过执行后述的控制12，算出进气控制阀23的关闭时刻的目标值(目标关闭时刻)CA_Pc。
在接下来的步骤S1113中，判断由曲轴角传感器28检测出的实际的曲轴角度是否是目标关闭时刻CA_Pc。
曲轴角度是目标关闭时刻CA_Pc时，在步骤S1114中，进气控制阀23被关闭。即从ECU100向进气控制阀23输出关闭信号。并且，在步骤S1115中，检测出进气控制阀23的实际的关闭时刻(实际关闭时刻)CA_Pclose，暂时存储在ECU100的存储器中。这样，移至步骤S1116。另一方面，在步骤S1113中判断出曲轴角度不是目标关闭时刻CA_Pc时，跳过步骤S1114、S1115，前进到步骤S1116。
在步骤S1116中，由式CA_Pwidth＝CA_Pclose-CA_Popen算出实际打开期间CA_Pwidth，并且基于实际打开时刻CA_Popen、实际打开期间CA_Pwidth、及其实际打开时刻CA_Popen的阀口压力P4，计算出打开后空气量Ga2。对此在下文叙述。
这样求出打开前空气量Ga1和打开后空气量Ga2时，前进至步骤S1117，由式Ga＝Ga1+Ga2算出实际值及作为推测值的空气量Ga。
接着，在步骤S1118中，基于空气量Ga，参照图6的点火时刻映射决定点火时刻Tigb。到此本程序结束。在此作为控制量的一个例子仅说明了点火时刻的情况，但利用同样的方法，也能够决定燃料喷射量和燃烧喷射时刻等其他控制量。ECU100基于这些控制量控制各气缸的火花塞14及喷射器10等。
接着，以下说明各主程序的详细内容。
首先，对步骤S1106的打开前空气量Ga1的推测进行说明。打开前空气量Ga1可以通过进气阀打开前后定时的阀口压力的变化来推测。在此，为简单起见假定为没有气门重叠，进气控制阀打开前从阀口通道11b流入气缸内的空气量与从阀口通道11b减少了的空气量相等。由于阀口通道11b的容积可以由几何学确定，是已知的定值，因此通过从进气阀16打开前开始至进气控制阀23打开前的阀口通道11b内的空气密度变化，能够推测打开前空气量Ga1。
空气从阀口通道11b流入缸内时的阀口压力的减少可以看作绝热变化，由压力传感器55检测出进气阀打开前的压力P10和进气阀打开后且进气控制阀打开前的压力P11(参照图7)，并由下式求出密度的变化ρ11/ρ10＝(P10/P11)^(-1/k)……(1)在此，ρ10、ρ11分别是P10、P11检测时的空气密度。分别称为进气阀打开前密度、进气控制阀打开前密度。k为预定的常数。另外，符号“^”的意思为乘方，右边的(P10/P11)^(-1/k)的意思是(P10/P11)的(-1/k)次方(下同)。
因此，流入气缸内的打开前空气量Ga1可以由下式算出Ga1＝V×(ρ10-ρ11)＝V×ρ10×(1-(P10/P11)^(-1/k))…2在此，V为阀口通道11b的容积。
进气阀打开前密度ρ10由吸入空气温度以及进气歧管压力算出。在本实施方式中，分别将进气温度传感器42和进气压传感器41检测出的值用作吸入空气温度和进气歧管压力。
因此，由进气温度、进气压、进气阀打开前压力P10以及进气控制阀打开前压力P11，按照(2)式，能够计算出打开前空气量Ga1。在本实施方式中，ECU100进行这种计算，计算出打开前空气量Ga1。
在本实施方式中，由于有气门重叠，因此进行考虑到了气门重叠期间的进气向排气系统漏气的校正。即，基于打开前空气量Ga1，利用图8的漏气量映射，计算出漏气量Ga_ex，用打开前空气量Ga1减去该漏气量Ga_ex，计算出校正后的打开前空气量Ga1(＝Ga1-Ga_ex)。另外，在映射中，Ga1max是基于气门重叠时(这可以大致看作是进气上止点)的气缸容积的打开前空气量的最大值。在没有气门重叠时，不产生进气的漏气，因此可以省略该校正。
接着，基于图9，对用于计算目标打开时刻CA_Po和目标打开期间CA_Pw的控制11进行说明。另外，在图10中示出了与该控制11相关联的各定时等，以作参考。
首先，在步骤S1201中，判断由曲轴角传感器28检测出的实际的曲轴角度是否是第1压力检测时刻CA_1。该第1压力检测时刻CA_1设置成进气阀打开后且排气阀关闭后的时刻，例如为40°ATDC。
曲轴角度是第1压力检测时刻CA_1时，在步骤S1202中，由压力传感器55检测出该时刻CA_1的阀口压力，作为P1暂时存储在ECU100的存储器中。这样移至步骤S1203。另一方面，在步骤S1201中判断出曲轴角度不是第1压力检测时刻CA_1时，跳过步骤S1202前进至步骤S1203。
在步骤S1203中，基于发动机旋转速度Ne，参照图11的第2压力检测时刻映射，计算出第2压力检测时刻CA_2。
接着，在步骤S1204中，判断由曲轴角传感器28检测出的实际曲轴角度是否是第2压力检测时刻CA_2。
曲轴角度是第2压力检测时刻CA_2时，在步骤S1205中，由压力传感器55检测出该时刻CA_2的阀口压力，作为P2暂时存储在ECU100的存储器中。这样移至步骤S1206。另一方面，在步骤S1204中判断出曲轴角度不是第2压力检测时刻CA_2时，跳过步骤S1205前进至步骤S1206。
在步骤S1206中，基于该阀口压力P1、P2推测最终的第2压力检测时刻CA_2以后的阀口压力P3。关于这一点在后文详述。
并且，接着，在步骤S1207中，基于在图3A和图3B的步骤S1107中求出的目标打开后空气量Ga2_trg及阀口压力P3，计算出目标打开时刻CA_Po以及目标打开期间CA_Pw。到此本程序结束。
总的来说，在该控制11中执行以下处理检测进气控制阀打开前的2点的阀口压力，推测该最终检测时以后的阀口压力P3，基于该推测出的阀口压力P3和目标打开后空气量Ga2_trg，计算出目标打开时刻CA_Po及目标打开期间CA_Pw。
由于排气阀关闭后的气缸容积变化可以看作绝热变化，因此如果检测出2点的阀口压力，则能够推测出其后的阀口压力。在此关于步骤S1201，将第1压力检测时刻CA_1作为进气阀打开后的原因在于，需要阀口通道11b的压力达到与缸内压力大致相等的时间。并且，将第1压力检测时刻CA_1作为排气阀关闭后的原因在于，阀口通道11b或气缸12与排气通道17连通时，受到排气压力的影响阀口压力变化。
关于步骤S1203，在图11的映射中，发动机旋转速度Ne越高，第2压力检测时刻CA_2越早。这是因为发动机旋转速度Ne越高，进气控制阀的打开时刻越早。
关于步骤S1206，可以利用以下方法推测阀口压力P3。
首先，由绝热变化式P2/P1＝(V1/V2)^k计算出k。在此，V1是第1压力检测时刻CA_1的阀口通道11b和气缸内容积之和，V2是第2压力检测时刻CA_2的阀口通道11b和气缸内容积之和。气缸内容积是曲轴角度的函数，因此知道各时刻CA_1、CA_2即可计算出各个气缸内容积。
接着，由P3＝P2(V2/V3)^k计算出P3。V3是想要计算出P3的时刻的阀口通道11b和气缸内容积之和。
由此，可以推测第2压力检测时刻CA_2以后的各曲轴角度的阀口压力P3。设定k为通过实验等预先求出的常数，则可以仅检测阀口压力P1、P2中的任意一方来推测阀口压力P3。例如，仅基于阀口压力P1，能够由P3＝P1(V1/V3)^k推测阀口压力P3。
接着，对步骤S1207中目标打开时刻CA_Po以及目标打开期间CA_Pw的计算进行说明。
在此，使用图12所示的打开后空气量映射。该打开后空气量映射是由阀口压力P3、目标打开时刻CA_Po以及目标打开期间CA_Pw这三个参数能够计算出目标打开后空气量Ga2_trg的三维映射。例如，如果抽出某一定的打开期间CA_Pw_n的映射，则如图13所示。另外，TDC是进气上止点，BDC是进气下止点。下文将进行说明，该映射也可以用于由作为实际值的阀口压力P4、打开时刻CA_Popen以及打开期间CA_Pwidth计算出打开后空气量Ga2。如图所示，一般来说，打开时刻越晚空气量越增加，在某区域达到峰值后打开时刻从该区域开始延迟时，空气量变少。这是因为从进气控制阀23打开至进气阀16关闭为止的期间变短。另外图12和图13所示的是发动机旋转速度为某一定值时的状态。
本发明的发明者们经过锐意研究发现上述三个参数(即打开时阀口压力、打开时刻以及打开期间)与进气控制阀23打开时流入气缸内的空气量之间相互关联。特别是，进气控制阀23打开后的空气流量很大程度取决于进气控制阀23的打开定时以及该时刻的阀口压力。上述打开后空气量映射是基于这种见解，反复经过实验、解析的过程而制作的。一般来说，希望吸入空气量变多时，以下措施是有效的降低打开时阀口压力P2(进气控制阀上下游侧的压差变大，打开时的流速提高)、或者使打开时刻延迟(基于同样理由，并且在缸内容积变大的阶段压入空气)、或者延长打开期间(使空气流入时间变长)。但是，对于打开时刻，从映射中存在空气量峰值可知，在打开时阀口压力、缸内容积、以及打开后的打开期间(或者进气阀关闭时刻)等的关系中存在最优定时。
利用该映射，能够从上述3个参数推测打开后空气量。但是，在本实施方式中，已知打开时阀口压力和打开后空气量的情况下，利用映射来计算打开时刻和打开期间。
在此，在图12的打开后空气量映射中，通过取各目标打开期间CA_Pw中的目标打开后空气量Ga2_trg的最大值，进行将打开后空气量映射并入图14所示二维映射(称为打开后最大空气量映射)的操作或处理。如果对其进行更简单的说明，首先，假定图12的三维映射如图所示由各个目标打开期间CA_Pw的多个二维映射构成，将该各个二维映射向目标打开期间CA_Pw的轴方向(箭头方向)进行透视。简言之，为如下图形从箭头方向穿起无数个由目标打开时刻CA_Po以及阀口压力P3的两轴规定的平面。并且对于各目标打开时刻CA_Po以及阀口压力P3，如果从多个映射中抽出目标打开后空气量Ga2_trg最大的点并描画曲线，则可以得到图14所示的二维映射。这种操作或处理在本实施方式中由ECU100的内部处理进行，也可以预先制作该二维映射，存储在ECU100中。在该二维映射中，顶点与进气歧管压力重合的等空气量曲线4(粗线)的内侧是相比没有进气控制阀23时能够增加空气量的区域，曲线4的左侧(打开时刻早的一侧)是仅能够得到与没有进气控制阀23时等量的空气量的区域，该曲线4的右侧(打开时刻晚的一侧)是仅能得到比没有进气控制阀23时少的空气量的区域。
对于这样得到二维映射，将在图9的步骤S1206中得到的推测值、即阀口压力P3进行图15所示的重叠处理。另外，在图中为了方便，也表示了第2压力检测时刻CA_2以前的阀口压力。并且，这样求出随着曲轴角度前进而向减少方向推移的阀口压力P3的曲线与映射中具有目标打开后空气量Ga_trg＝S的值的等空气量曲线(粗线)的交点，决定其中最早1点所对应的曲轴角度作为应求出的目标打开时刻CA_Po＝X。并且，决定与该1点对应的阀口压力P3作为应求出的阀口压力P3＝Y。
如果这样决定了唯一的目标打开时刻CA_Po＝X和阀口压力P3＝Y，接着，抽出已得到这些量的映射中的1个。即，图12的三维映射可以看作是每个目标打开期间CA_Pw中具有多个映射，但应该存在1个与其目标打开时刻CA_Po＝X、阀口压力P3＝Y、以及目标打开后空气量Ga2_trg＝S对应的映射。因此，将该1个映射从图12的三维映射中抽出，将目标打开时刻CA_Po＝X、阀口压力P3＝Y、以及目标打开后空气量Ga2_trg＝S应用于该1个映射中，决定应求的目标打开期间CA_Pw＝Z。由ECU100进行上述处理，计算图9的步骤S1207的目标打开时刻CA_Po以及目标打开期间CA_Pw。
在此，通过图16和17对所述打开时刻X和打开期间Z加以说明。图16是表示使打开时刻变化时能够得到多少空气量的图表。另外，在此以打开期间设为最优为前提。打开时刻为X时实际空气量与目标空气量相等。比此时提前打开时刻时，实际空气量比目标空气量少，在许多区域中，与进气控制阀非动作时的空气量相等。这是由于打开时刻过早时，打开时气缸内容积小，进气控制阀上下游侧的压差也小。该区域与图14的曲线4的左侧区域相对应。并且，打开时刻比X晚时，实际空气量逐渐增加，但其后减少，不久变得比目标空气量小。这种山形部分是能够得到进气控制阀23引起的增压效果的部分，即与图14的曲线4内侧区域对应的部分，并且，实际空气量低于进气控制阀非动作时的空气量的区域与图14的曲线4右侧区域对应。实际空气量低于进气控制阀非动作时的空气量的原因在于，单纯地缩短从进气控制阀23打开开始到进气阀16关闭为止的期间，不能确保充分的空气流入时间。
图17表示使打开时刻变化时的打开期间的变化状态。另外，在此表示要得到最大空气量时的关系。如虚线所示，在进气阀关闭的同时使进气控制阀关闭的情况下，打开期间相对于打开时刻的关系为反比例，进气阀关闭时打开期间为零。对此，如实线所示的本实施方式的情况下，打开时刻为X或其后时，打开期间Z比虚线短，进气控制阀比进气阀早关闭。这是由于暂时流入气缸内变为增压状态的空气被关闭在气缸内，防止其倒流和漏压。
图18是与图15同样的图，表示打开时刻、阀口压力以及空气量的关系。在要得到上述目标空气量S的情况下，打开时刻可以是目标空气量S与阀口压力P3的两个交点的时刻A、B之间的任意时刻。但是，在本实施方式中，采用最早时刻A＝X。其理由是尽早打开进气控制阀则泵气损失(pumping loss)变小，气缸内的温度上升降低，并且，像这样选择端点的时刻，则能够减少空气量对于关闭时刻的偏差产生的变化。
在此，对第3个理由进行说明。图19表示关闭时刻和空气量的关系。图中3个山形分别表示使打开时刻为A、B、C的关闭时刻变化时的曲线。在打开时刻为最早打开时刻A及最晚打开时刻B时，在山峰能够得到目标空气量S，即使关闭时刻偏移，空气量的变化也很小。与此相对，在打开时刻为中间的打开时刻C时，能够得到目标空气量S的关闭时刻为Cc1、Cc2，均处于山的坡度中间，因此关闭时刻偏移时的空气量变化变大。这是不采用中间的打开时刻C而采用处于端点的打开时刻A的理由。
接着对步骤S1111、S1115中的实际打开时刻CA_Popen和实际关闭时刻CA_Pclose的检测进行说明。
图20表示进气控制阀23的开闭动作时的进气控制阀23的开度变化。如果实际的曲轴角达到目标打开时刻CA_Po时，与此同时打开信号从ECU100发送到进气控制阀23，由此进气控制阀23的电动致动器34动作至打开侧，进气控制阀23被完全打开(开度100％)。其后，如果实际的曲轴角达到目标关闭时刻CA_Pc时，与此同时关闭信号从ECU100发送到进气控制阀23，由此进气控制阀23的电动致动器34动作至关闭侧，使进气控制阀23完全关闭(开度0％)。
该开闭动作时，从打开信号或关闭信号被传送来开始至进气控制阀23实际开始动作为止的期间产生时间滞后。因此，考虑到该时间滞后，将由进气控制阀23的开度传感器54检测出进气控制阀开度实际变化的定时分别作为实际打开时刻CA_Popen以及实际关闭时刻CA_Pclose来检测。另外该检测使用曲轴角传感器28。
具体来说，进气控制阀23的开度传感器54的检测值超过比相当于开度0％的值稍微偏向打开侧的预定值V1时，即进气控制阀23开始打开时，ECU100判断进气控制阀23的实际打开，将此时的曲轴角作为实际打开时刻CA_Popen存储。并且，进气控制阀23的开度传感器54的检测值低于比相当于开度100％的值稍微偏向关闭侧的预定值V2时，即进气控制阀23开始关闭时，ECU100判断进气控制阀23的实际关闭，将此时的曲轴角作为实际关闭时刻CA_Pclose存储。这样，用ECU100和开度传感器54检测出进气控制阀23的实际打开和关闭。
另外，在此，在进气控制阀23开始打开和开始关闭时检测出进气控制阀23的实际打开和关闭，但对于打开，在从进气控制阀23开始打开至打开结束的任意时刻；对于关闭，在从进气控制阀23开始关闭至关闭结束的任意时刻，可以分别检测出进气控制阀23的实际打开和关闭。例如可以在30％、50％或70％这些中间开度(例如图中的V1’、V2’)检测出实际打开或关闭。因此，在开度传感器54的特性上，有时很难检测进气控制阀23开始打开或开始关闭，这种情况下，在进气控制阀23的动作速度大的中间开度V1’、V2’检测出即可。
并且，考虑到进气控制阀23实际打开和关闭需要的动作时间Δt，也可以将从目标打开时刻CA_Po和目标关闭时刻CA_Pc减去了该动作时间Δt后的时刻作为新的目标打开时刻CA_Po’和目标关闭时刻CA_Pc’，控制进气控制阀23。
接着对图3A和图3B的步骤S1112的控制12，即目标关闭时刻CA_Pc的计算进行说明。
在此，ECU100基于下式进行计算，计算目标关闭时刻CA_Pc。
CA_Pc＝CA_Popen+CA_Pw……(3)即，不是在目标打开时刻CA_Po上，而是在实际打开时刻CA_Popen上加上目标打开期间CA_Pw，计算出目标关闭时刻CA_Pc。这是基于如下理由。
在利用上述进气控制阀23的系统中，根据进气控制阀23的打开/关闭时刻控制空气量，因此准确地控制该打开/关闭时刻是很重要的。在此，作为思路，有如下一种方法在目标打开时刻CA_Po上加上目标打开期间CA_Pw，计算出目标关闭时刻CA_Pc。但是，向目标打开时刻CA_Po和目标关闭时刻CA_Pc分别发送打开和关闭信号，直到进气控制阀23开始动作之前，具有上述时间滞后，并且该时间滞后在例如电池电压不能达到一定值以上或进气控制阀的轴承劣化时等长期存在。这样，即使在正确的时刻发送打开和关闭信号，实际的打开和关闭时刻也产生偏差，其结果是该偏差造成了吸入空气量的偏差。
在此，假设不是由实际打开时刻CA_Popen，而是由目标打开时刻CA_Po计算目标关闭时刻CA_Pc，由于从目标打开时刻CA_Po开始至实际打开时刻为止的时间滞后偏差和从目标关闭时刻CA_Pc开始至实际关闭时刻为止的时间滞后偏差，偏差变为双重。
与此相对，使目标关闭时刻CA_Pc由实际打开时刻CA_Popen算出时，从目标打开时刻CA_Po至实际打开时刻的时间滞后偏差被忽略，仅有从目标关闭时刻CA_Pc至实际关闭时刻的时间滞后偏差成为偏差的主要原因。即，与前者相比，减少了偏差的原因，具有抑制空气量偏差的优点。
在此，使打开期间一定并改变打开时刻的情况与使打开时刻一定并改变打开期间的情况相比较的实验结果分别如图21和图22所示。
首先，如图21所示，在使打开期间一定，改变打开时刻的情况下，为了将空气量的偏差抑制在3％以下而允许43CA(曲轴角度)打开时刻的偏差。对此，如图22所示，在使打开时刻一定，改变打开期间的情况下，为了同样将空气量的偏差抑制在3％以下而仅仅允许9CA(曲轴角度)打开时刻的偏差。从该结果可以理解，打开期间的偏差与进气控制阀打开/关闭时刻的偏差相比，可以产生5倍左右的空气量偏差。因此，与独立控制打开/关闭时刻相比，追随打开时刻的偏差而错开关闭时刻，在抑制空气量偏差上很重要。这样，根据本实施方式，可以根据从目标关闭时刻CA_Pc至实际打开时刻CA_Popen的偏差量，错开目标关闭时刻CA_Pc，因此可以将空气量偏差限制在最小限度。
另外，例如在利用机械性改变进气阀的打开定时的可变气门定时机构的现有技术的空气量控制中，与本实施方式这种高速空气引起的惯性增压的情况相比，空气流动得较缓慢。因此，由进气阀关闭时的缸内压和气缸容积决定吸入空气量，即使打开时刻错开也基本不会对吸入空气量造成影响。
在此，进一步地为了提高精度可以采用如下方法。即，由于进气控制阀23的实际打开时刻越从目标打开时刻延迟，在打开期间相同时，吸入空气量越增加，因此相应地将关闭时刻提前，缩短打开期间。即，根据下式计算新的目标关闭时刻CA_Pc’。
CA_Pc’＝CA_Popen+CA_Pw-α×(CA_Popen-CA_Po)……(4)其中，α是由实验等求出的常数。
接着，对图3A和图3B的步骤S1116的打开后空气量Ga2的计算进行说明。在该阶段，求出已作为实际值的实际打开时刻CA_Popen、实际打开期间CA_Pwidth、以及该实际打开时刻CA_Popen的阀口压力P4。因此，基于该3个值，使用图12的打开后空气量映射，计算出既作为实际值又作为推测值的打开后空气量Ga2。由此，能够求出比目标打开后空气量Ga2_trg更接近真实值的打开后空气量Ga2，并且利用该值，求出总空气量Ga(步骤S1117)，用于发动机控制。
另外，在本实施方式中，保持阀口压力进行进气行程初始的空气流入，但是也可以不保持上次进气行程的高阀口压力，而使初始的空气流入为大致的一定值。在这种情况下，使作为初始流入空气量的打开前空气量Ga1为一定值，或使打开前空气量Ga1计算的处理简略化等，决定作为后期流入空气量的打开后空气量的目标值Ga2_trg即可。
在该第一方式中，本发明所述的进气控制阀控制单元、目标空气量决定单元、压力推测单元、目标打开时刻决定单元、下游侧压力决定单元、目标打开期间决定单元、目标关闭时刻决定单元、实际打开期间决定单元、实际空气量推测单元以及控制量决定单元由ECU100构成，压力检测单元由压力传感器55构成，打开检测单元和关闭检测单元由ECU100和开度传感器54构成。
(发动机控制的第二方式)以下说明本实施方式的发动机控制的第二实施方式。该第二方式尤其在吸入空气量的推测上有特点。另外，后述各映射为经过实验、解析等后预先制作并存储在ECU100中的映射。
图23A和图23B表示发动机控制的第二方式的主程序。该主程序通过ECU100对每个气缸且按每个预定曲轴角度执行。
首先，在最初的步骤S2101中，算出作为应供给到某一个气缸的空气量的目标值的目标空气量Ca_trg。在此，首先基于曲轴角传感器28和油门开度传感器30的输出信号，分别取得计算出及检测出的发动机旋转速度Ne和油门开度Ac。接着，基于该油门开度Ac，决定发动机中要求的扭矩即目标扭矩Tt。当然，油门开度Ac越大，目标扭矩Tt越大。接着，基于发动机旋转速度Ne和目标扭矩Tt，使用图4所示目标空气量映射，算出目标空气量Ga_trg。另外，目标空气量Ga_trg、打开前空气量Ga1以及打开后空气量Ga2等是发动机1个气缸1次进气行程中的空气量(g/气缸)。
接着，在步骤S2102中，基于表示发动机运转状态的参数、即目标空气量Ga_trg以及发动机旋转速度Ne，判断是否处于进气控制阀23的动作区域。该判断使用图5所示的动作区域映射来进行。在该映射中，整个区域被分为动作区域A和非动作区域B。动作区域A存在于发动机的低旋转侧且中高负载侧。发动机运转状态处于动作区域A时，使上述进气控制阀23动作，增加空气量。发动机运转状态处于非动作区域B时，进气控制阀23为非动作。动作区域A和非动作区域B的边界线上是进气控制阀在非动作状态下能够得到最大空气量的区域。
当目标空气量Ga_trg和发动机旋转速度Ne的值处于动作区域A时，前进至步骤S2103，动作标志被置为有效。另一方面，不处于动作区域A时(即处于非动作区域B时)，前进至步骤S2104，动作标志被置为无效。这样，基于发动机运转状态判断有无进气控制阀动作要求。
接着，前进至步骤S2105，判断动作标志是否有效。无效时前进至步骤S2112，基于空气流量计21的检测值推测流入该气缸内的空气量Ga后，前进至步骤S2113。另一方面，有效时前进至步骤S2106，通过执行后述的控制21，推测打开前空气量Ga1。另外，该主程序按照每个气缸顺次进行，因此在进气控制阀23的动作开始时和结束时，一部分气缸进行以动作状态为前提的空气量推测(步骤S2106～S2111)，其余的气缸进行以非动作状态为前提的空气量推测(步骤S2112)。
步骤S2106之后，转移至步骤S2107，可以由式Ga2_trg＝Ga_trg-Ga1算出打开后空气量的目标值Ga2_trg。
接着，前进至步骤S2108，基于发动机旋转速度Ne和打开后空气量目标值Ga2_trg，参照图24的打开时刻映射决定进气控制阀23的打开时刻CA_Po。
接着，在步骤S2109中，基于发动机旋转速度Ne，利用从图25的打开期间映射得到的打开期间的值CA_Pw，计算并决定进气控制阀23的关闭时刻CA_Pc。
在接下来的步骤S2110中，执行后述的控制22，在步骤S2108、S2109决定的打开时刻CA_Po、关闭时刻CA_Pc的定时，进气控制阀23开闭动作，并且推测打开后空气量Ga2。
这样通过推测求出打开前空气量Ga1和打开后空气量Ga2时，前进至步骤S2111，由式Ga＝Ga1+Ga2算出作为推测值的空气量Ga。
接着，在步骤S2113中，基于发动机旋转速度Ne和目标空气量Ga_trg，参照图26的基本点火时刻映射决定基本点火时刻Tigb。
在其后的步骤S2114中，进行点火时刻的校正，计算出最终点火时刻Tig。即，基于推测空气量Ga和目标空气量Ga_trg的差(＝Ga-Ga_trg)参照图27的点火时刻校正量映射决定点火时刻校正量ΔTig(BCA)。接着，将该点火时刻校正量Δtig加到基本点火时刻Tigb上，计算出最终点火时刻Tig。到此本程序结束。在此，推测空气量比目标空气量多时，延迟点火时刻，扭矩降低，相反地，推测空气量比目标空气量少时，提前点火时刻，抑制扭矩的降低。由此能够抑制气缸间的空气量偏差造成的扭矩变动。
另外，在柴油机中能够达到同样的目的，例如推测空气量比目标空气量大时，延迟燃料喷射时刻等，减少燃料喷射量。
在此作为控制量的一个例子仅说明了点火时刻的情况，但利用同样的逻辑，也能够决定燃料喷射量和燃烧喷射时刻等其他控制量。这种情况下，目标点火时刻与目标燃料喷射量和燃料喷射时刻置换，点火时刻校正量与燃料喷射校正量和燃料喷射时刻校正量置换，最终点火时刻与最终燃料喷射量和燃料喷射时刻置换。进行本实施方式这种稀薄燃烧时，也可以基于推测空气量和目标空燃比决定燃料喷射量。ECU100基于这些控制量控制各气缸的火花塞14及喷射器10等。
接着，基于图28对用于推测打开前空气量Ga1的控制21进行说明。另外，在图29中示出了与该控制21相关联的各定时等，以作参考。
首先，在步骤S2201中，判断由曲轴角传感器28检测出的实际的曲轴角度是否是预定角度CA_Iob。该预定角度CA_Iob是进气阀16打开前的角度，换言之是进气阀16的打开时刻CA_Io达到预定角度前的角度，例如为进气阀16打开时刻的5°CA之前的角度。
曲轴角度是预定角度CA_Iob时，在步骤S2202中，由压力传感器55检测出该预定角度CA_Iob的阀口压力，作为初始阀口压力P0暂时存储在ECU100的存储器中。下文对这种初始阀口压力P0被检测、存储的理由进行说明。
在步骤S2202之后前进至步骤S2203。另一方面，在步骤S2201中判断出曲轴角度不是预定角度CA_Iob时，跳过步骤S2202前进至步骤S2203。在步骤S2203中，计算出进气控制阀23的暂定打开时刻CA_Po0。在此，决定用于计算打开前空气量Ga1的定时，因此由图24的打开时刻映射，基于发动机旋转速度Ne和空气量目标值Ga_trg，暂时决定进气控制阀23的暂定打开时刻CA_Po0。
接着，在步骤S2204中，判断实际的曲轴角度是否是比进气控制阀23的暂定打开时刻CA_Po0提前预定角度ΔCA的时刻CA_P1。在本实施方式中，预定角度ΔCA设置为30°CA。如果判断为实际的曲轴角度是比暂定打开时刻CA_Po0提前预定角度ΔCA的时刻CA_P1时，前进至步骤S2205，由压力传感器55检测出该时刻CA_P1的阀口压力，作为P1暂时存储在ECU100得存储器中。并且，其后移至步骤S2206。另一方面，判断为实际的曲轴角度不是时刻CA_P1时，跳过步骤S2205，移至步骤S2206。
在步骤S2206中，基于初始阀口压力P0和阀口压力P1，用后述方法计算出作为基本值的打开前空气量Ga1’。并且其后在步骤S2207中，进行考虑到了气门重叠期间的进气向排气系统漏气的校正，计算最终校正后的打开前空气量Ga1，本程序结束。在此，基于打开前空气量的基本值Ga1’，利用图30的漏气量映射，计算出漏气量Ga_ex，用打开前空气量的基本值Ga1’减去该漏气量Ga_ex，计算出最终校正后的打开前空气量Ga1(＝Ga1’-Ga_ex)。另外，在映射中，Ga1’max是基于气门重叠时(这可以看作是进气上止点)的气缸容积的打开前空气量的最大值。在没有气门重叠时，不产生进气的漏气，因此可以省略该校正。
对该控制21加以如下说明。首先，此处进行的控制概要为分别检测出进气阀16打开前后的定时的阀口压力P0、P1，基于该阀口压力计算出作为基本值的打开前空气量Ga1’。
关于步骤S2206中打开前空气量Ga1’的推测，进气控制阀23打开前从阀口通道11b流入气缸内的空气量与从阀口通道11b减少了的空气量相等。由于阀口通道11b的容积可以由几何学确定，是已知的一定值，因此通过从进气阀16打开前开始至进气控制阀23打开前为止在阀口通道11b内的空气密度变化，能够推测打开前空气量Ga1’。
空气从阀口通道11b流入缸内时的阀口压力的减少可以看作绝热变化，由进气阀打开前的压力P0和进气控制阀打开前的压力P1，并根据下式求出密度的变化ρ1/ρ0＝(P0/P1)^(-1/k)……(1)在此，ρ0、ρ1分别是P0、P1检测出时的空气密度。分别称为进气阀打开前密度、进气控制阀打开前密度。k为预定的常数。另外，符号“^”的意思为乘方，右边的(P0/P1)^(-1/k)的意思是(P0/P1)的(-1/k)次方(下同)。
因此，流入气缸内的打开前空气量Ga1’可以由下式算出Ga1’＝V×(ρ0-ρ1)＝V×ρ0×(1-(P0/P1)^(-1/k))…(2)在此，V为阀口通道11b的容积。
进气阀打开前密度ρ0由吸入空气温度以及进气歧管压力算出。在本实施方式中，分别将进气温度传感器42和进气压传感器41检测出的值作为吸入空气温度和进气歧管压力。
因此，由进气温度、进气压、进气阀打开前压力P0以及进气控制阀打开前压力P1，按照(2)式，能够计算出打开前空气量Ga1’。在本实施方式中，ECU100进行这种计算，计算出打开前空气量Ga1’。
在此，为了进一步提高精度，优选考虑空气从进气系统和气缸盖受到的受热量。考虑到该受热影响的进气温度的上升量C可由下式算出C＝A×log10Ne+B在此，A、B是由实验等求出的一定值。
接着，关于步骤S2204、S2205，说明使阀口压力P1的检测时刻CA_P1比进气控制阀23的暂定打开时刻CA_Po0提前预定角度ΔCA的理由。
在打开前空气量Ga1为正值时(如果有来自排气系统的倒流则有可能为负值)，Ga2_trg＜Ga_trg，与由当初的目标空气量Ga_trg推想的进气控制阀打开时刻相比，基于打开后空气量目标值Ga2_trg的进气控制阀打开时刻较早。考虑到该进气控制阀打开时刻的偏差，为了使阀口压力P1的检测定时可靠地比进气控制阀打开时刻早，使阀口压力P1的检测定时(即打开前空气量Ga1的计算定时)比进气控制阀23的暂定打开时刻CA_Po0提前预定角度ΔCA。即，设置阀口压力P1的检测时刻CA_P1，使其满足下述关系CA_P1＜CA_Po＜CA_Po0……(3)在此，也可以利用图31所示的检测时刻映射，基于发动机旋转速度Ne和目标空气量Ga_trg决定阀口压力P1的检测时刻CA_P1(°ATDC)。另外发动机旋转速度Ne＝N1时在映射上的关系如图32所示。
接着，关于步骤S2207，以下说明提高气门重叠中的漏气校正精度的方法。
首先，将打开前空气量Ga1的测量分割为(1)进气阀打开时～进气阀关闭时，(2)排气阀关闭时～进气控制阀打开时两个期间。而且，(1)中的空气量(为Ga(1))直接使用上述程序所示的计算逻辑。即，对基本打开前空气量Ga(1)’进行漏气校正，求出Ga(1)。另一方面，(2)中的空气量(为Ga(2))使用从上述程序所示的计算逻辑中除去漏气校正后的逻辑。而且最后，将Ga(1)和Ga(2)的合计作为最终的打开前空气量Ga1。
接着，关于步骤S2204、S2205，说明用于减少阀口压力P1的检测定时和进气控制阀打开时刻的偏差的校正、以及利用在新的检测定时检测出的阀口压力P1的打开前空气量Ga1的计算。
优选的是，在进气阀上升到一定值以上，保持在阀口通道11b中的高压空气充分流入缸内，阀口压力和缸内压力的压差变得充分小的定时检测出阀口压力P1。因此，优选阀口压力P1的检测定时尽量靠近进气控制阀23的打开时刻，理想的是在进气控制阀23的打开时刻，也就是在虽然已从ECU100向进气控制阀23发送打开信号，但进气控制阀23本身还没有开始打开的定时进行检测。但是，在上述控制21中，为了确实地避免进气控制阀23打开后的阀口压力P1的检测，在比该打开时刻早的定时进行检测。
因此，为了减少该偏差，更优选的是采用如下方法。首先，第一方法是计算出打开后空气量的目标值Ga2_trg(图23A和图23B的步骤S2107)后，推测进气控制阀23的打开时刻CA_Po的阀口压力P1，再次计算打开前空气量Ga1。由进气行程中的气缸容积变化和相对于该变化的阀口压力变化求出该阀口压力P1。气缸容积是曲轴角度的函数，因此可由曲轴角传感器28的检测值求出气缸容积变化。更具体地说，在关闭的系统中，如果知道某时刻的容积和压力，则可由下式计算出容积发生变化后的压力。
P2＝p1(v1/v2)^k……(4)其中，p为压力，v为容积，k为预定系数，标号1和标号2的意思分别是初始状态和容积变化后。
因此，如果利用该式(4)，则可推测出进气控制阀23打开时刻CA_Po的阀口压力P1。换言之，打开时刻CA_Po的阀口压力P1即使不直接检测出，如果检测出此前2个时刻的压力，则可以推测。
另外，第二方法是由压力传感器55直接检测进气控制阀23的打开时刻CA_Po的阀口压力P1，并基于该检测值计算打开前空气量Ga1。
接着，基于图33，对用于推测打开后空气量Ga2的控制22进行说明。另外，在图34中示出了与该控制22相关联的各定时等，以作参考。
首先，在步骤S2301中，判断由曲轴角传感器28检测出的实际的曲轴角度是否是在图23A和图23B的步骤S2108中求出的进气控制阀23的打开时刻CA_Po。
曲轴角度是打开时刻CA_Po时，在步骤S2302中，进气控制阀23打开。即，打开信号从ECU100输出到进气控制阀23。并且，同时地由压力传感器55检测出此时的阀口压力，作为打开时阀口压力P2暂时存储在ECU100的存储器中。这样移至步骤S2303。另一方面，在步骤S2301中判断出曲轴角度不是打开时刻CA_Po时，跳过步骤S2302前进至步骤S2303。
在步骤S2303中，判断由曲轴角传感器28检测的实际曲轴角度是否是在图23A和图23B的步骤S2109中求出的进气控制阀23的关闭时刻CA_Pc。
曲轴角度是关闭时刻CA_Pc时，在步骤S2304中，进气控制阀23关闭。即，从ECU100向进气控制阀23输出关闭信号。这样，移至步骤S2305。另一方面，在步骤S2303中判断出曲轴角度不是关闭时刻CA_Pc时，跳过步骤S2304前进至步骤S2305。
在步骤S2305中，可由式CA_Pw＝CA_Pc-CA_Po计算出进气控制阀23的打开期间CA_Pw，并且基于打开时阀口压力P2、打开时刻CA_Po以及打开期间CA_Pw，参照图35的打开后空气量映射，计算出作为基本值的打开后空气量Ga2’。对于这一点在后文详述。
接着，在步骤S2306中，对打开后空气量进行基于平均进气歧管压力的校正，计算出最终的校正后的打开后空气量Ga2，本程序结束。通过下式进行校正。
Ga2＝Ga2’×(平均进气歧管压力)/(基准进气歧管压力)……(5)在此使用由进气压传感器41检测出的压力值作为平均进气歧管压力。
并且，基准进气歧管压力是预先存储在ECU100中的定值，更具体来说，是制作图35的打开后空气量映射时的进气歧管压力。
关于步骤S2305的打开后空气量Ga2’的计算进行说明时，图35的打开后空气量映射被制作成如下三维映射由打开时阀口压力P2、打开时刻CA_Po以及打开期间CA_Pw这3个参数，计算出打开后空气量Ga2’。例如，如果抽出某一定的打开期间CA_Pw_n的映射，则如图36所示。另外，TDC为进气上止点，BDC为进气下止点。如图所示，在进气下止点BDC附近，打开时刻CA_Po越晚，打开后空气量Ga2’越少，这是由于从进气控制阀23打开开始至进气阀16关闭为止的期间变短，进入缸内的空气量变少。另外，该映射以进气控制阀23的关闭与进气阀16的关闭同时进行为前提。这样其结果是，通过使用该打开后空气量映射，求出打开后空气量(更具体地说，是其基本值Ga2’)本发明的发明者们经过锐意研究发现由上述三个参数能够推测进气控制阀23打开时流入气缸内的空气量。特别是，进气控制阀23打开后的空气流量很大程度取决于进气控制阀23的打开定时以及该时刻的阀口压力。上述打开后空气量映射是基于这种见解，反复经过实验、解析的过程而制作的。一般来说，要使吸入空气量变多时，以下措施是有效的降低打开时阀口压力P2(进气控制阀上下游侧的压差变大，打开时的流速提高)、或者使打开时刻CA_Po延迟(基于同样理由，并且在缸内容积变大期间吸入空气)、或者适当控制打开期间CA_Pw(在产生空气倒流之前关闭)。但是，对于打开时刻CA_Po，在打开时阀口压力P2、缸内容积、以及打开后的打开期间CA_Pw(或者进气阀关闭时刻)等的关系中具有最优定时。总之，通过基于该3个参数推测打开后空气量，能够准确地推测进气控制阀23动作时流入气缸内的空气量。
在此，在上述实施方式中，采用打开期间CA_Pw作为其中一个参数，但也可以将其置换成关闭时刻CA_Pc。这是因为由CA_Pc＝CA_Po+CA_Pw的关系可知，二者具有求出其一即可求出另一个的关系。因此，在图33的步骤S2305和图35的打开后空气量映射中，可以将打开期间CA_Pw置换成关闭时刻CA_Pc。
在该第二方式中，本发明中所谓进气控制阀控制单元、空气量推测单元、控制量决定单元以及打开前空气量推测单元由ECU100构成，压力检测单元由压力传感器55构成。
本发明也可以应用于汽油发动机以外的其他任何形式的发动机。用于汽油发动机时，不限于上述直喷式或缸内喷射式发动机，也可以应用于进气通道喷射式发动机，或既可进行进气通道喷射又可进行缸内喷射的所谓双喷射式发动机。另外，也可以应用于柴油机、或使用乙醇、液化天然气等替代燃料的发动机。本发明可应用于增压式发动机，尤其在这种情况下相比自然吸气，进气歧管压力变高，因此可使进气控制阀上下游侧的压差变大，能够进一步提高惯性增压效果。上述实施方式中所示映射也可以置换成计算式。
本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，而且，发明内容所限定的本发明的主旨中包含的所有变形例或应用例、等同物等均包括在本发明中。因此，本发明不能限定性地进行解释，其可以应用于属于本发明的主旨范围的其他任意技术。
工业实用性本发明可以应用于在进气通道上设有进气控制阀的发动机中。
权利要求
1.一种发动机的控制装置，其特征在于，具有进气控制阀，设在进气阀上游侧的进气通道中，可以关闭该进气通道内部且可以与所述进气阀的开闭同步地进行开闭；进气控制阀控制单元，在进气行程中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；以及空气量推测单元，基于所述进气控制阀的打开时刻、所述进气控制阀的关闭时刻或打开期间、以及所述进气控制阀打开时所述进气控制阀下游侧的压力，推测所述进气控制阀打开后流入气缸内的空气量。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空气量推测单元基于发动机的运转状态决定所述进气控制阀的打开时刻、所述进气控制阀的关闭时刻或打开期间。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空气量推测单元根据以所述打开时刻、所述打开期间、以及所述压力为参数的映射，推测所述空气量。
4.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有压力检测单元，检测所述进气控制阀下游侧的压力，所述空气量推测单元将在所述进气控制阀打开时由所述压力检测单元检测出的压力值、或者由检测出的压力值推测的压力值作为所述压力。
5.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有控制量决定单元，基于由所述空气量推测单元推测的空气量决定控制量。
6.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述进气控制阀控制单元关闭所述进气控制阀，使得从进气行程的末期开始到下一次进气行程为止，所述进气控制阀和所述进气阀之间的所述进气通道中保持与所述进气控制阀上游侧的平均压力不同的压力，或者保持与所述进气控制阀上游侧的平均压力相等的压力。
7.根据权利要求6所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有打开前空气量推测单元，基于所述保持的压力、和所述进气阀打开后且所述进气控制阀打开时或此前的预定时刻的所述进气控制阀下游侧的压力，推测在所述进气控制阀打开前流入气缸内的打开前空气量。
8.根据权利要求7所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有压力检测单元，检测所述进气控制阀下游侧的压力，所述打开前空气量推测单元将在所述进气阀打开前的预定时刻由所述压力检测单元检测出的压力值作为所述保持压力，将在所述进气阀打开后且所述进气控制阀打开时或此前的预定时刻由所述压力检测单元检测出的压力值作为所述下游侧的压力。
9.根据权利要求7所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有控制量决定单元，基于由所述空气量推测单元推测的空气量与由所述打开前空气量推测单元推测的打开前空气量之和，来决定控制量。
10.一种发动机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤在进气阀上游侧的进气通道中，设置可以关闭该进气通道内部且可与所述进气阀的开闭同步地进行开闭的进气控制阀的步骤；在进气行程的中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀的步骤；以及基于所述进气控制阀的打开时刻、所述进气控制阀的关闭时刻或打开期间、以及所述进气控制阀的打开时所述进气控制阀下游侧的压力，推测所述进气控制阀打开后流入气缸内的空气量的步骤。
11.根据权利要求10所述的发动机的控制方法，其特征在于，在所述关闭进气控制阀的步骤中，关闭所述进气控制阀，使得从进气行程的末期开始到下一次进气行程为止，所述进气控制阀和所述进气阀之间的所述进气通道中保持比所述进气控制阀上游侧的平均压力大的压力，所述发动机的控制方法，还具有基于所述保持的压力、和所述进气阀打开后且所述进气控制阀打开时或此前的预定时刻的所述进气控制阀下游侧的压力，推测在所述进气控制阀打开前流入气缸内的打开前空气量的步骤。
12.根据权利要求10或11所述的发动机的控制方法，其特征在于，还具有检测所述进气控制阀下游侧的压力的步骤。
13.一种发动机的控制装置，其特征在于，具有进气控制阀，设在进气阀上游侧的进气通道中，可以关闭该进气通道内部且可以与所述进气阀的开闭同步地进行开闭；进气控制阀控制单元，在进气行程中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；目标空气量决定单元，基于发动机的运转状态，决定所述进气控制阀打开后流入气缸内的打开后空气量的目标值；压力检测单元，检测所述进气控制阀下游侧的压力；压力推测单元，基于所述进气控制阀打开前由所述压力检测单元检测出的所述下游侧压力，推测该检测时以后的下游侧压力；以及目标打开时刻决定单元，基于由该压力推测单元推测的所述下游侧压力和所述打开后空气量的目标值，决定所述进气控制阀打开时刻的目标值。
14.根据权利要求13所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述压力推测单元基于在所述进气控制阀打开前由所述压力检测单元检测出的至少1点的下游侧压力，推测其最终检测时以后的所述进气控制阀的下游侧压力。
15.根据权利要求13或14所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有下游侧压力决定单元，基于所述打开后空气量的目标值和所述打开时刻的目标值，决定该打开时刻的目标值下的所述下游侧压力。
16.根据权利要求13所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有目标打开期间决定单元，基于所述打开时刻的目标值、该打开时刻的目标值下的所述下游侧压力、以及所述打开后空气量的目标值，决定所述进气控制阀打开期间的目标值。
17.根据权利要求16所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述目标打开时刻决定单元和所述目标打开期间决定单元，基于预先确定了所述打开后空气量、所述下游侧压力、所述打开时刻以及所述打开期间的关系的映射，分别决定所述打开时刻和所述打开期间的目标值。
18.根据权利要求16所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有打开检测单元，检测所述进气控制阀的实际打开；和目标关闭时刻决定单元，基于所述打开检测单元检测出阀实际打开的时刻、和所述打开期间的目标值，决定所述进气控制阀的关闭时刻的目标值。
19.根据权利要求18所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有关闭检测单元，检测所述进气控制阀控制单元在由所述目标关闭时刻决定单元决定的所述关闭时刻的目标值中关闭所述进气控制阀时阀的实际关闭；实际打开期间决定单元，基于所述关闭检测单元检测出阀实际关闭的时刻、和所述检测出实际打开的时刻，决定所述进气控制阀实际的打开期间；以及实际空气量推测单元，基于由所述实际打开期间决定单元决定的所述实际的打开期间、所述检测出实际打开的时刻、以及在检测出该实际打开时由所述压力检测单元检测出的所述下游侧压力，推测实际的空气量。
20.根据权利要求19所述发动机的控制装置，其特征在于，还具有控制量决定单元，基于由所述实际空气量推测单元推测的实际空气量决定控制量。
21.一种发动机的控制装置，其特征在于，具有进气控制阀，设置在进气阀上游侧的进气通道中，可以关闭该进气通道内部且可以与所述进气阀的开闭同步地进行开闭；进气控制阀控制单元，在进气行程中途打开该进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；目标空气量决定单元，基于发动机的运转状态，决定所述进气控制阀打开后流入气缸内的打开后空气量的目标值；压力检测单元，检测所述进气控制阀下游侧的压力；压力推测单元，基于所述进气控制阀打开前由所述压力检测单元检测出的所述下游侧压力，推测该检测时以后的所述下游侧压力；目标打开时刻决定单元，基于由该压力推测单元推测的所述下游侧压力和所述打开后空气量的目标值，决定所述进气控制阀打开时刻的目标值；目标打开期间决定单元，基于由所述目标打开时刻单元决定的所述打开时刻的目标值、该打开时刻的目标值下的所述下游侧压力、以及所述打开后空气量的目标值，决定所述进气控制阀的打开期间的目标值；打开检测单元，检测所述打开时刻的目标值中由所述进气控制阀控制单元打开所述进气控制阀时的所述进气控制阀的实际打开；以及目标关闭时刻决定单元，基于所述打开检测单元检测出阀实际打开的时刻、和所述打开期间的目标值，决定所述进气控制阀的关闭时刻的目标值。
22.根据权利要求13或21所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述目标空气量决定单元，基于发动机运转状态决定空气量的目标值，并从该空气量的目标值中减去所述进气控制阀打开前流入气缸内的打开前空气量的推测值，以决定所述打开后空气量的目标值。
23.根据权利要求22所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述目标空气量决定单元，基于所述进气控制阀打开前由所述压力检测单元检测出的至少2点的下游侧压力，推测所述打开前空气量。
24.根据权利要求23所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述至少2点下游侧压力中的至少1点下游侧压力是在所述进气阀打开前由所述压力检测单元检测出的下游侧压力。
全文摘要
为了准确地推测进气控制阀动作时流入气缸内的空气量，本发明的发动机的控制装置具有进气控制阀(23)，可以与进气阀(16)的开闭同步地开闭进气通道(11)；进气控制阀控制单元(100)，在进气行程中途打开进气控制阀，其后关闭该进气控制阀；以及空气量推测单元(100)，基于进气控制阀的打开时刻、进气控制阀的关闭时刻或打开期间、以及进气控制阀打开时进气控制阀下游侧的压力，推测进气控制阀打开后流入气缸(12)内的空气量。
文档编号F02D13/02GK1989332SQ200680000110
公开日2007年6月27日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者田畑正和, 金子智洋 申请人:丰田自动车株式会社