专利名称：发动机控制装置以及发动机控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于输出轴连接到自动变速器(或带有自动离合器的手动变速器)的发动机的控制装置和控制方法。更具体地，本发明涉及一种为了抑止换档冲击而在换档过程中执行转矩下降控制的控制装置和控制方法。虽然根据本发明的发动机控制装置和发动机控制方法优选用于控制车辆例如汽车的发动机，但应当理解它们也可以用于控制除车辆外的各种类型的机器和装置的发动机。
背景技术：
众所周知，当连接到发动机的输出轴的自动变速器的档位改变时(即，在换档过程中)，变速器的输出转矩会发生瞬时突然波动，即换档冲击。简而言之，在档位变换过程中当发动机的速度变化加到发动机的输出转矩(即，由燃料的燃烧产生的转矩)上并且所产生的合转矩随后被传递到变速器的输入轴上时，换档冲击主要由发动机的转动惯性力矩产生。已经提出的避免换档冲击的一个想法是通过响应驾驶员的变换档位的请求或响应来自变速器控制装置的变换档位的自动请求而暂时减小发动机的输出转矩，以抵偿发动机转动惯性的影响。以这种方式减小发动机的输出转矩的控制被称为“换档过程中的转矩下降控制”。例如，通过延迟(即推迟)发动机的点火正时(见日本专利公报No.4-67058，日本专利申请公报No.JP-A-7-293682，以及日本专利申请公报No.JP-A-2002-188476)，或通过减小节气门的开度(见日本专利申请公报No.JP-A-9-125998)来减小发动机的输出转矩。
当通过延迟点火正时执行转矩下降控制时，已知如果发动机的MBT(最大转矩时的最小点火提前角)点火正时(即，在当前发动机工作状态产生最大转矩的点火正时)被确定，则转矩下降率(即在延迟后减小了的转矩与在MBT点火正时在发动机中产生的转矩(即能够产生的最大转矩量)的比值)主要由从MBT点火正时测量出的延迟量决定，而不考虑其它工作状态(见图4A)，如在日本专利申请公报No.JP-A-2002-188476中所说明的。因此，如果提供了MBT点火正时和所需的转矩下降率(或目标转矩下降率)，就能够得到可实现所需的转矩下降率的延迟量，这使得能够确定目标点火正时。在发动机的实际工作过程中，MBT点火正时根据发动机的工作状态而变化。因此，在该控制过程中，预先通过实验获得提供当有不同MBT点火正时(曲柄转角)时的不同转矩下降率的延迟量，并且预先准备以MBT点火正时和转矩下降率作为参数的延迟量的二维数据图或表格。提供所需的转矩下降率(即，避免换档冲击所需的转矩下降率)的目标延迟量通过使用该预先准备的二维数据表格(目标点火正时被设定为与目标延迟量相对应的时刻)来确定。也就是说，即使发动机的工作状态改变，只要提供了当前发动机工作状态的MBT点火正时，则用于实现所需的转矩下降率的目标延迟量，即适当的点火正时，就能够从预先通过实验获得的转矩下降率与延迟量之间的关系确定，这样就能够精确地控制发动机的转矩输出量。
日本专利申请公报No.JP-2002-188476还指出，为了更加精确地执行转矩下降控制，应该考虑由于发动机的结构元件之间的摩擦产生的转矩损耗(即，摩擦转矩)。当为了避免换档冲击而有必要调整从发动机的输出轴传递到变速器的转矩(即，发动机净转矩)时，由发动机中的燃料燃烧产生的转矩能够通过控制点火正时或节气门的开度而进行调整。在实际的发动机中，由燃料燃烧产生的所有转动能量的一部分由于发动机的结构元件之间的摩擦而损耗，使得发动机净转矩小于由燃料燃烧产生的转矩。因此，在该控制中，在考虑摩擦转矩量的情况下确定所需的转矩下降率或目标转矩下降率。在日本专利申请公报No.JP-A-2003-120801中公开的计算发动机的摩擦转矩的方法的一个例子是从发动机进气压力和发动机转速估计摩擦转矩。在日本专利申请公报No.JP-A-2005-30252中公开的另一种方法是从发动机冷却剂温度估计摩擦转矩的值。此外，与换档过程中发动机的转矩下降控制相关，日本专利申请公报No.JP-A-2004-84820说明了一种技术，其中通过参考实际的发动机输出转矩与发动机输出转矩的目标值之间的差值来执行变速器自身的换档控制。日本专利申请公报No.JP-A-2005-30252还说明了一种技术，该技术使用变速器中的液压流体的液压和温度来计算由于变速器中结构元件之间的摩擦而导致的转矩分量以执行换档控制。
如上所述，当通过延迟点火正时执行转矩下降控制时，当MBT点火正时在给定的曲柄转角时转矩下降率主要通过延迟量确定。因此，如图4B所示，通过使用以MBT点火正时和所需的转矩下降率作为两个变量的具有有限个预先通过实验获得的延迟量数据的二维数据表格来确定目标延迟量。众所周知，在该二维数据表格中，由两个变量(即MBT点火正时和所需的转矩下降率)提供在预定的时间间隔所指定的状态，即在某一数据点的数据(延迟量)。在实际控制过程中，如果当前的MBT点火正时和所需的转矩下降率的值与预先获得的延迟量数据各自的变量值不匹配(这是经常的情况)，即如图4C所示，在二维数据表格中由实际的MBT点火正时和所需的转矩下降率指定的数据点a与预先获得的延迟量数据的数据点b0至b3中的任意一个都不匹配，则或者选择在表格中提供的在最接近的数据点的延迟量数据(例如b0)，或者通过使用在多个接近的格点b0至b3的延迟量数据进行插值来确定目标延迟量。
然而，为了精确地确定目标延迟量，如图4B所示，要存储到以MBT点火正时和所需的转矩下降率作为变量的延迟量的二维数据表格中的延迟量数据的量非常大。并且因为这样，为了准备表格将会在实验上花费大量的劳动。如果将与由当前MBT点火正时和所需的转矩下降率指定的数据点最接近的数据点的延迟量数据作为目标数据量，则需要非常大量的延迟量数据以减小误差。此外，即使通过对延迟量数据进行插值来确定目标值，但是提供给定的所需的转矩下降率的延迟量的变化相对于MBT点火正时的变化是非线性的，如图5A所示(即延迟量上下变化)。因此，为了通过对延迟量数据进行线性插值来精确确定目标延迟量，当准备表格时有必要获得在认为相邻数据点之间的延迟量数据的变化是大致线性的水平下MBT点火正时的详细的延迟量数据。即，同样在这种情况下，有必要预先通过实验获得非常大量的延迟量数据。由于需要预先通过实验来获得的数据的量增加，因此存储这些数据的存储器的成本，或构造存储器的成本，包括用于获得数据的实验的花费也会增加。
同样，如上所述，当在换档过程中执行转矩下降控制时，点火正时和进气量等改变，这导致发动机的其它工作状态，例如发动机转速、MBT点火正时、空燃比、发动机排气温度等的波动。为了更精确和适当地控制发动机输出转矩，优选在转矩下降控制过程中发动机控制装置也能够适当地(比上述相关现有技术中公开的装置更适当地)处理发动机工作状态的变化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种发动机控制装置和发动机控制方法，所述发动机控制装置和发动机控制方法在换档过程中执行转矩下降控制并且构造成能够精确执行用于减小发动机转矩的点火正时控制，同时还能大大减少制造用于所述控制的必要结构等所需的劳动量。
在研究转矩下降率和点火正时之间关系的过程中，发明人发现相对于MBT点火正时的变化，提供给定转矩下降率的延迟率，即延迟量/MBT点火正时(曲柄转角)[MBT点火正时的延迟量除以在从曲轴的上死点测量的MBT点火正时的曲柄转角的商]，大致线性地变化(或延迟率相对于MBT点火正时单调减小)，如图5B所示。此外，当延迟率恒定时，转矩下降率相对于MBT点火正时的变化大致线性地变化。
因此本发明提供一种新型的发动机控制装置，所述控制装置在换档过程中使用延迟率相对于MBT点火正时而变化的新发现的特性执行转矩下降控制。根据本发明的第一方面的发动机控制装置控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机的输出转矩，并且当所述变速器的档位改变时减小所述输出转矩，并且所述控制装置包括用于基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时的装置；用于确定目标转矩下降率的装置，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；用于基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时的装置；以及用于在所述目标点火正时执行点火的点火控制装置。所述用于确定目标点火正时的装置确定将实现所述目标转矩下降率的从所述MBT点火正时的目标延迟率，并且基于所述目标延迟率确定所述目标点火正时。
在根据上述第一方面的发动机控制装置中，从MBT点火正时和目标转矩下降率确定目标延迟率而不是目标延迟量，然后确定对应于所述目标延迟率的目标点火正时。如以上已经说明的，当试图获得给定的转矩下降率时，当MBT点火正时改变时在换档过程中在先前的和现在的转矩下降控制中所使用的延迟量非线性地变化。因此，为了精确地(准确地)获得目标延迟量，必须预先准备大量的实验数据。与此相反，当从MBT点火正时和目标转矩下降率获得目标延迟率时，已知目标延迟率大致线性地(或单调地)变化，所以即使MBT点火正时改变，目标延迟率仍然能够很容易精确地获得，从而能够确定适当的目标点火正时。
在上述发动机控制装置中，所述目标延迟率可以使用以MBT点火正时和目标转矩下降率作为变量的二维数据表格来确定。在这种情况下，二维数据表格中的数据值是延迟率。
在以前和现在的延迟量的二维数据表格中，由给定的延迟量提供的转矩下降率的变化相对于MBT点火正时是非线性的。在预先收集用于数据表格的实验数据的过程中，该转矩下降率的上升和下降使得很难预测当MBT点火正时改变时提供给定转矩下降率的延迟量将会如何变化。因此，在控制装置中寻找提供所需的延迟量数据的试验条件并不容易。然而，由于现在已获知目标延迟率相对于MBT点火正时的变化大致线性地变化，并且如上所述，在给定的延迟率下转矩下降率也相对于MBT点火正时大致线性地变化，所以本发明使得能够非常容易地寻找到控制装置所需的试验条件从而能够有效地准备具有所需精度的表格。
此外，在根据本发明的控制装置中，所述目标延迟率可以通过对所述二维数据表格中的延迟率的值进行线性插值来提供。如上所述，二维数据表格中的数据的数量是有限的。因此，为了获得比由二维数据表格中的MBT点火正时和目标转矩下降率指定的数据点提供的数据值更精确的目标值，目标值通过对由与在实际控制中获得的MBT点火正时和目标转矩下降率相接近的值指定的多个点的数据值进行插值来确定。在对数据值进行插值时，如果数据值的变化方式不明显，则将成为目标的数据值通常通过线性插值确定。在这种情况下，如上所述，为了通过具有适当精度的线性插值来获得其中表格中的数据值相对于MBT点火正时非线性地变化的延迟量的目标值，必须为表格中的MBT点火正时准备非常详细的数据。然而，根据本发明的第一方面，表格中的值是延迟率，表格中的数据值相对于MBT点火正时大致线性地变化。因此，与相关的现有技术相比，即使表格中没有大量的数据，也可能通过线性插值更精确地确定目标值。换句话说，与使用延迟量相比，使用延迟率执行控制使得要预先准备的数据的量大大减少。
在上述根据本发明第一方面的发动机控制装置中，所述用于确定目标转矩下降率的装置可以包括用于估计在所述MBT点火正时由燃料的燃烧获得的最大转矩的装置；用于估计所述发动机的摩擦转矩的装置；以及用于基于所述最大转矩、当所述变速器的档位改变时转矩减小控制的目标转矩(控制执行后减小了的转矩的目标值)以及所述摩擦转矩确定所述目标转矩下降率的装置。关于这点，为了精确地估计摩擦转矩，摩擦转矩可以基于本发明中的发动机的润滑油的温度进行修正。摩擦转矩是指，通过燃烧燃料获得的转矩中由发动机的各个部件的元件之间的摩擦消耗掉的转矩的量。发动机的各个部件的元件的摩擦力受到这些部件的温度的影响。因此，由摩擦转矩估计装置估计的摩擦转矩(摩擦转矩通常可以从发动机转速和进气量估计出)能够通过参照摩擦在元件之间产生的各个部件的润滑油的温度进行更精确的修正，而不是如现有技术中那样参照发动机冷却剂温度进行修正。
此外，根据本发明的上述发动机控制装置还可设有用于确定是否执行燃料增加控制以避免设置在所述发动机的排气通道中的催化剂由于所述发动机中排气的温度升高而造成的熔化损失的装置，以及用于控制所述发动机的进气节气门的开度的节气门控制装置。同样，当确定应当执行所述燃料增加控制时，可以禁止由所述点火控制装置根据所述目标点火正时而执行的点火控制，并且所述节气门控制装置可以通过控制所述进气节气门的开度减小所述发动机的输出转矩。
当点火正时的延迟控制执行时，发动机排气的温度通常升高。在这种情况下，如果设置在发动机排气通道中的催化剂的温度继续上升到熔化损失可能发生的点时，执行燃料增加控制(即OT(过热温度)燃料增加控制；使得空燃比浓的控制)以降低排气的温度。当执行该燃料增加控制时，转矩下降率开始上升。实际上，通过由本发明的发明人进行的试验可明显看出，如图5C所示，在能够执行OT燃料增加控制的条件下当延迟率增加时转矩下降率不会降低。因此，当在换档过程中执行转矩下降控制时当确定应当执行OT燃料增加控制时，优选禁止点火控制。相反地，节气门控制装置优选通过控制进气节气门的开度而减小发动机的输出转矩。
在上述发明中，以MBT点火正时和目标转矩下降率作为变量的二维数据表格中的数据是延迟率。然而，应当理解，基于提供给定的恒定转矩下降率的延迟率相对于MBT点火正时的变化大致线性地变化的认知，只要在二维数据表格中的数据有插值，数据值也可以用延迟量实现。即，即使二维数据表格中的数据是延迟量，只要目标点火正时是基于通过对将二维数据表格中的多个延迟量的值除以各自的相应MBT点火正时的曲柄转角而获得的值进行线性插值所提供的值来确定的，则仍然可以在精度与当目标点火正时基于目标延迟率来确定时所获得的精度相当的情况下执行点火控制。因此，应当理解，这种情况也包含在本发明的范围内。
根据本发明的第二方面的发动机控制方法是这样的发动机控制方法，该控制方法控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机的输出转矩，并且当所述变速器的档位改变时减小所述输出转矩，该控制方法包括以下步骤基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时；确定目标转矩下降率，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时；以及在所述目标点火正时执行点火。在确定目标点火正时的过程中，确定将实现所述目标转矩下降率的从所述MBT点火正时的目标延迟率并且基于所述目标延迟率确定所述目标点火正时。
在上述发明的结构的步骤中主要基于这一发现提供给定的恒定转矩下降率的延迟率的变化相对于MBT点火正时的变化是大致线性的，并且如果延迟率恒定，则转矩下降率相对于MBT点火正时的变化大致线性地变化(延迟率的变化相对于MBT点火正时的变化是大致线性的，而提供给定的恒定转矩下降率的延迟量的变化相对于MBT点火正时的变化是非线性的，其原因被认为是由于燃烧率的差异反映在延迟率中)。MBT点火正时、转矩下降率以及延迟率之间的关系已变得很清楚，因此通过基于延迟率而不是延迟量来控制点火正时，使得延迟率变化的方式比延迟量的变化方式更容易预测。因此，发动机控制装置的设计或构造非常简单，这大大减小了完成发动机控制装置所需的时间、劳动以及成本。同样，因为数据更容易收集，可以想象，还将会提高收集到的数据的质量和精度。
更具体地，当使用二维数据表格时，因为每个发动机的特性，例如排量和类型不同，所以必须为每个单独的发动机准备表格。因此，准备表格花费大量的时间，需要大量的劳动并且成本非常高。然而，基于上述发现而构造的根据本发明的发动机控制装置有望进一步减少在准备表格上所花费的时间、劳动以及成本。此外，即使二维表格中的值通过预定的参数由查表法得到，由于可进行数据的线性插值，表格中的数据的数量与现有技术相比也可大大减少。这样，存储数据的存储器的成本，或构造存储器的成本，包括用于获得数据的试验的花费也能够减少。
从下面对本发明的优选实施例的说明中可容易看出本发明的其它目的和优点。
图1是示出结合有根据本发明的一个示例性实施例的发动机控制装置的自动变速器和发动机的控制装置的典型视图；图2是根据本发明的示例性实施例的在换档过程中转矩下降控制的流程图；图3A是用以估计图2的步骤S20中的催化剂温度、图2的步骤S30中的MBT点火正时以及图2的步骤S40中的MBT和摩擦转矩的二维数据表格；图3B是用以在步骤S40中确定摩擦转矩的温度修正项的一维数据表格；图3C是用以在步骤S50中确定目标延迟率的二维数据表格；图3D是示出用于通过使用表格中的多个数据值进行插值来确定目标值的方法的视图；图3E是用于在步骤S80中确定目标节气门开度的二维数据表格；图4A是示出在给定MBT点火正时下的转矩下降率与从该MBT点火正时的延迟量之间的关系的图表；图4B是以转矩下降率和MBT点火正时作为变量的延迟量的二维数据表格；图4C是示出由图4B的表格提供的数据与实际控制所需的数据之间的关系的视图；图5A是示出当转矩下降率恒定时延迟量与MBT点火正时之间的关系的图表；图5B是示出当转矩下降率恒定时延迟量与MBT点火正时之间的关系的图表；图表中的点是实际测量值并且实线是示意性地示出数据的变化的线；图5C是示出当执行OT燃料增加控制时在给定的MBT点火正时下转矩下降率的变化的图表。
具体实施例方式
下面将参照附图结合几个优选实施例对本发明进行更详细的说明。在附图中，相同的附图标记表示相同的部分。
图1是示出安装在车辆中的发动机驱动系统的典型视图，所述车辆包括结合有根据本发明的一示例性优选实施例的发动机控制装置相结合的电子控制单元10，由该电子控制单元10控制的发动机12，连接到发动机12的输出轴并且也由电子控制单元10控制的自动变速器14，以及其它相关设备。
在图1中，发动机12可以是本领域公知的任何类型的多缸汽油机。发动机的每个气缸都设有火花塞16和操作火花塞16的点火装置16a。在进气歧管17中设有节气门18。更具体地，在该示例性实施例中，节气门18是每个气缸中都设有一个的独立的节气门，但是应当理解本发明并不限于此。除了将在下文中详细说明的当执行根据本发明在换档过程中的转矩下降控制时，在正常模式中通过电子控制单元10控制点火装置16a和火花塞16的点火正时以及节气门18(节气门18由节气门驱动单元18a操作)的开度。来自气缸的排气通过布置在排气系统19中的中间位置的正常排气控制催化转换器20。为了润滑发动机12中的运动元件，发动机12还设有某些类型的润滑系统，所述润滑系统未示出。
自动变速器14是已知类型的有级变速器，其中自动变速器14的输出轴的转动经由差速器单元传递到车辆的从动轮的车轴，所述车轴未示出。在正常模式中，电子控制单元10响应于例如车速和发动机负载(节气门开度)而操作液压控制单元14a以执行齿轮改变，即变换档位。变速器14还可以是半自动离合器类型变速器，即带有自动离合器的手动变速器，其中驾驶员能够选择档位。
电子控制单元10既可执行控制发动机的工作-包括根据本发明在换档过程中进行转矩下降控制-的发动机控制单元的功能，又可执行控制自动变速器14的工作的变速器控制单元的功能。然而，可替换地，也可以单独提供发动机控制单元和变速器控制单元，但是二者能够彼此连通。更具体地，尽管未示出，电子控制单元10可以包括例如驱动电路和典型结构的微型计算机，所述微型计算机具有通过双向公共总线连接在一起的CPU、ROM、RAM以及输入/输出端口装置。电子控制单元10接收各种信号，例如来自发动机12的曲柄转角传感器22的曲柄转角信号，来自进气量传感器24的进气量信号，来自节气门位置传感器26的节气门开度信号，来自润滑系统的润滑油温度传感器28的油温信号，来自车速传感器30的车速信号，来自变速杆位置传感器32的变速杆位置信号，以及来自控制发动机和变速器所需要的各种其它传感器的其它信号。发动机转速从曲柄转角信号计算出。同样，进气量也可以从发动机转速和节气门开度等间接地计算出，而不是从来自进气量传感器24的信号来计算。此外，车速也可以从车辆的每个车轮的车轮转速计算出。
如上所述，当基于指示发动机转速和发动机负载，或变速杆位置信号的数据确定出变速器应当变换档位时，电子控制单元10通过执行换档过程中的转矩下降控制而不是正常发动机输出转矩控制来进行响应。更具体地，在该示例性实施例中，换档过程中的转矩下降控制的执行是通过基于以MBT点火正时和目标转矩下降率作为变量确定的目标延迟率的点火正时的延迟控制来完成的。然而，如果催化剂温度很高并且OT燃料增加控制可能通过执行点火正时的延迟控制而执行，或者如果OT燃料增加控制已经被执行，则通过控制节气门开度来执行转矩下降控制。
图2是示出根据本发明的该示例性实施例的换档过程中的转矩下降控制的例子的流程图。如图所示，换档过程中的转矩下降控制响应于变速器的换档决定而被开始执行(步骤S10)。首先，估计催化转换器20的温度并且判断是否可能执行OT燃料增加控制以及是否已经正在执行OT燃料增加控制(步骤S20)。
催化转换器20的温度可以通过已知的方法例如查表法估计出，所述查表法使用例如通过实验预先准备的以发动机转速和进气量作为变量的催化转换器温度的二维数据表格(图3A所示格式的表格)。或者，OT燃料增加控制是否正在执行或OT燃料增加控制被执行的可能性也可以使用发动机转速和进气量作为参数来直接确定(不需要计算催化转换器温度的估计值)。如果OT燃料增加控制将要执行的可能性非常高或如果OT燃料增加控制已经在执行，则通过节气门开度控制执行转矩下降控制。另一方面，如果OT燃料增加控制将要执行的可能性不是很高或如果OT燃料增加控制没有在执行，则通过点火正时延迟控制执行转矩下降控制。
当要通过点火正时延迟控制来减小转矩时，确定MBT点火正时(步骤S30)和目标转矩下降率(步骤S40)。
MBT点火正时可以通过查表法确定，所述查表法使用如图3A所示格式的MBT点火正时(单位曲柄转角)的二维数据表格，该表格以发动机转速和进气量作为参数并且通过实验预先准备。应当理解，当确定MBT点火正时的值时，如果在表格中没有由当前的发动机转速和进气量所指定的数据，则可以使用数据表格中的适当值通过插值来确定MBT点火正时的值。
目标转矩下降率由以下公式确定。
目标转矩下降率＝(目标净转矩+摩擦转矩)/MBT这里，在上述公式中的分母“MBT”是当点火发生在MBT点火正时时应当由燃料的燃烧在发动机中产生的转矩。在上述公式中的分子是应当由燃料的燃烧在发动机中产生的转矩，该转矩已经通过转矩下降控制而减小，即为目标转矩。然而，通常在换档过程中的转矩下降控制中，提供在执行转矩下降控制后要从发动机的输出轴传递到变速器的转矩的目标值即目标净转矩，该转矩没有包括由发动机的各个部件的元件之间的摩擦所消耗的转矩的量即摩擦转矩。因此，如上所述，由目标净转矩+摩擦转矩来提供目标转矩。
在上述目标转矩下降率的公式中，与MBT点火正时一样(可使用在图3A中示出的二维表格)，MBT可以基于发动机转速和进气量估计出。目标净转矩基于指示在换档前后的发动机转速、节气门开度以及变速器档位的信息由适当方法确定，以消除换档前后发动机的转动惯性力矩的影响。
摩擦转矩通常通过查表法估计，所述查表法使用图3A所示格式的二维数据表格，该表格以发动机转速和进气量作为变量并且通过实验预先准备。然而，在实际的发动机中元件之间的摩擦受发动机内部温度的影响。因此，在该示例性实施例中，摩擦转矩通过在由二维数据表格确定的转矩值中加入温度修正分量来进行修正，在所述温度修正分量中发动机的润滑油的温度是参数。也就是说，摩擦转矩由表格数据值+温度修正项给出。摩擦转矩的温度修正项可以由如图3B所示的表格来确定，在所述表格中以来自油温传感器28的测量值作为参数；当当前的油温值不在表格中时，也可以使用表格中的适当数据通过插值来获得摩擦转矩的温度修正项。
MBT可以由当前的发动机净转矩+从当前的MBT减小的转矩量+摩擦转矩提供。因此，MBT可以使用由布置在发动机输出轴上的适当的转矩传感器(未示出)测量出的当前的发动机净转矩、由当前的点火正时与MBT点火正时之间的差值和指示发动机的另一工作状态的参数通过任意方法获得的当前的转矩下降量以及经过温度修正的摩擦转矩来间接获得，而不是从发动机转速和进气量直接估计(更具体地，是在当执行除该示例性实施例中的转矩下降控制以外的发动机控制并且MBT不能够从发动机转速和进气量以足够的精度获得时)。
当确定了MBT点火正时和目标转矩下降率后，使用如图3C所示格式的延迟率的二维数据表格通过查表法来确定目标延迟率(步骤S50)，所述二维数据表格以已确定的MBT点火正时和目标转矩下降率作为变量并且预先通过实验准备。如上所述，实现给定的目标转矩下降率的延迟率相对于MBT点火正时大致线性地变化(即沿图中箭头A的方向线性地变化)。因此，应当理解，即使数据表中MBT点火正时值之间的间隔比通常情况时大，也可以通过线性插值来确定更精确的目标延迟率。
采用数据的线性插值，参照图3D，例如，当表格中提供了点Z11至Z22的数据并且由当前的MBT点火正时和目标转矩下降率的值所指定的数据点为点X时，点X的延迟率ZX由以下公式给出ZX＝w1w2Z22+(1-w1)w2Z21+w1(1-w2)Z12+(1-w1)(1-w2)Z11在该公式中，Z11至Z22是延迟率单位(％)的数据值，w1是从点Z11至点X的转矩下降率的差值与点Z11和点Z12之间的转矩下降率的差值的比率，w2是从点Z11至点X的MBT点火正时的差值与点Z11和点Z12之间的MBT点火正时的差值的比率。
因此，如果提供了目标延迟率，则从MBT点火正时的目标延迟量能够通过将目标延迟率乘以MBT点火正时的值而获得。然后使用对应于该目标延迟量的点火正时作为目标点火正时来执行点火装置16的点火(步骤S60)。
在步骤S50中，即使图3C中的数据是延迟量，应当理解，目标延迟量能够使用提供给定的转矩下降率的延迟率相对于MBT点火正时大致线性地改变这一特性通过插值精确地确定，这时将插值方法修正如下。
αZX＝w1w2Z22/γ+(1-w1)w2Z21/γ+w1(1-w2)Z12/β+(1-w1)(1-w2)Z11/β在该公式中，Z11至Z22是延迟量单位的数据值，α是当前的MBT点火正时，β是点Z11的MBT点火正时的值，γ是点Z21的MBT点火正时的值。
重复执行以上的步骤S30至S60直到满足步骤S70中的结束控制的预定条件。在本发明的该示例性实施例中，通过延迟点火正时的转矩下降控制可以在发动机转速到达在换档命令过程中通过任意方法确定的目标值时结束。该转矩下降控制也可以在目标净转矩大致变为0时结束。
再次参照图2，如果在步骤S20中选择通过节气门开度控制执行转矩下降控制，则在步骤S80中通过查表法确定目标节气门开度，所述查表法使用节气门开度的二维数据表格(即如图3E所示格式的表格)，该表格以发动机转速和目标转矩作为变量并通过实验预先准备。基于此，然后执行节气门开度控制(步骤S90)。例如，如同在点火延迟控制的情况下一样，目标转矩可以通过目标净转矩+摩擦转矩被适当地确定以抑制换档冲击。重复执行步骤S80和S90中的控制直到在步骤100中满足与在步骤70中的结束点火延迟控制的条件相类似的条件。关于根据节气门开度的转矩下降控制，在该示例性实施例中，节气门是独立的节气门，每个气缸都配备一个，并且对于来自节气门开度控制的输出的响应性很好，这是有利的，因为转矩下降执行得很快。
顺便提及，在图3A、3B、3C、3D以及3E中的每个表格中的数据值都是在每个将要使用的发动机中用实验方法确定的。
尽管在此参照特定的实施例说明了本发明，但从中本领域的技术人员容易做出许多修改和变型。因此，应当理解，本发明并不只限于以上说明的示例性实施例，而是可以应用到各种装置中而不背离本发明的精神。
权利要求
1.一种发动机控制装置，所述发动机控制装置控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机的输出转矩，并且当所述变速器的档位改变时减小所述输出转矩，所述发动机控制装置的特征在于包括用于基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时的装置；用于确定目标转矩下降率的装置，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；用于基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时的装置；以及用于在所述目标点火正时执行点火的点火控制装置，其中所述用于确定目标点火正时的装置确定将实现所述目标转矩下降率的从所述MBT点火正时的目标延迟率，并且基于所述目标延迟率确定所述目标点火正时。
2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，所述用于确定目标点火正时的装置使用以所述MBT点火正时和所述目标转矩下降率作为变量的延迟率的二维数据表格确定所述目标延迟率。
3.根据权利要求2所述的发动机控制装置，其特征在于，所述目标延迟率通过对所述二维数据表格中的延迟率的值进行线性插值来提供。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机控制装置，其特征在于，所述用于确定目标转矩下降率的装置包括用于估计在所述MBT点火正时由燃料的燃烧获得的最大转矩的装置；用于估计所述发动机的摩擦转矩的装置；以及用于基于所述最大转矩、当所述变速器的档位改变时要从所述发动机传递到所述变速器的目标净转矩以及所述摩擦转矩确定所述目标转矩下降率的装置，其中所述用于估计所述发动机的摩擦转矩的装置基于所述发动机的润滑油的温度修正所述摩擦转矩。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机控制装置，其特征在于，所述发动机控制装置还包括用于确定是否执行燃料增加控制以避免设置在所述发动机的排气通道中的催化剂由于所述发动机中排气的温度升高而造成的熔化损失的装置；以及用于控制所述发动机的进气节气门的开度的节气门控制装置，其中当确定应当执行所述燃料增加控制时，由所述点火控制装置根据所述目标点火正时而执行的点火控制被禁止，并且所述节气门控制装置通过控制所述进气节气门的开度减小所述发动机的输出转矩。
6.一种发动机控制装置，所述发动机控制装置控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机的输出转矩，并且当所述变速器的档位改变时减小所述输出转矩，所述发动机控制装置的特征在于包括用于基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时的装置；用于确定目标转矩下降率的装置，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；用于基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时的装置；以及用于在所述目标点火正时执行点火的点火控制装置，其中所述用于确定目标点火正时的装置具有以所述MBT点火正时和所述目标转矩下降率作为变量的从所述MBT点火正时的延迟量的二维数据表格，并且基于通过对将所述二维数据表格中的多个延迟量的值除以各自的相应MBT点火正时的曲柄转角而获得的值进行线性插值所提供的值来确定所述目标点火正时。
7.一种发动机控制方法，所述发动机控制方法控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机的输出转矩，并且当所述变速器的档位改变时减小所述输出转矩，所述发动机控制方法的特征在于包括以下步骤基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时；确定目标转矩下降率，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时；以及在所述目标点火正时执行点火，其中在确定目标点火正时的过程中，确定将实现所述目标转矩下降率的从所述MBT点火正时的目标延迟率并且基于所述目标延迟率确定所述目标点火正时。
8.根据权利要求7所述的发动机控制方法，其特征在于，在确定目标点火正时的过程中，使用以所述MBT点火正时和所述目标转矩下降率作为变量的延迟率的二维数据表格确定目标延迟率。
9.根据权利要求8所述的发动机控制方法，其特征在于，所述目标延迟率通过对所述二维数据表格中的延迟率的值进行线性插值来提供。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的发动机控制方法，其特征在于，在确定目标转矩下降率的过程中，估计在所述MBT点火正时由燃料的燃烧获得的最大转矩，估计所述发动机的摩擦转矩，并且基于所述最大转矩、当所述变速器的档位改变时要从所述发动机传递到所述变速器的目标净转矩以及所述摩擦转矩确定所述目标转矩下降率，并且在估计摩擦转矩的过程中，基于所述发动机的润滑油的温度修正所述摩擦转矩。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的发动机控制方法，其特征在于，所述发动机控制方法还包括以下步骤确定是否执行燃料增加控制以避免设置在所述发动机的排气通道中的催化剂由于所述发动机中排气的温度升高而造成的熔化损失；以及控制所述发动机的进气节气门的开度，其中当确定应当执行所述燃料增加控制时，禁止根据所述目标点火正时而执行的点火控制，并且通过控制所述进气节气门的开度减小所述发动机的输出转矩。
12.一种发动机控制方法，所述发动机控制方法控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机的输出转矩，并且当所述变速器的档位改变时减小所述输出转矩，所述发动机控制方法的特征在于包括以下步骤基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时；确定目标转矩下降率，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时；以及在所述目标点火正时执行点火，其中在确定目标点火正时的过程中，基于通过对将多个延迟量的值除以各自的相应MBT点火正时的曲柄转角而获得的值进行线性插值而提供的值来确定所述目标点火正时，所述延迟量是以所述MBT点火正时和所述目标转矩下降率作为变量的从所述MBT点火正时的延迟量的二维数据表格中的数据。
13.一种发动机控制装置，所述发动机控制装置控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机，所述发动机控制装置包括MBT点火正时确定部分，所述MBT点火正时确定部分基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时；目标转矩下降率确定部分，所述目标转矩下降率确定部分确定目标转矩下降率，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；目标点火正时确定部分，所述目标点火正时确定部分基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时；以及点火控制部分，所述点火控制部分在所述目标点火正时执行点火，其中所述目标点火正时确定部分确定将实现所述目标转矩下降率的从所述MBT点火正时的目标延迟率并且基于所述目标延迟率确定目标点火正时。
14.一种发动机控制装置，所述发动机控制装置控制输出轴连接到自动变速器或带有自动离合器的手动变速器的发动机，所述发动机控制装置包括MBT点火正时确定部分，所述MBT点火正时确定部分基于所述发动机的工作状态确定在所述发动机的所述工作状态下产生最大转矩的MBT点火正时；目标转矩下降率确定部分，所述目标转矩下降率确定部分确定目标转矩下降率，所述目标转矩下降率是当所述变速器的档位改变时所述发动机的目标转矩与所述最大转矩的比率；目标点火正时确定部分，所述目标点火正时确定部分基于所述MBT点火正时确定用于实现所述目标转矩下降率的目标点火正时；以及点火控制部分，所述点火控制部分在所述目标点火正时执行点火，其中所述目标点火正时确定部分具有以所述MBT点火正时和所述目标转矩下降率作为变量的从所述MBT点火正时的延迟量的二维数据表格，并且基于通过对将所述二维数据表格中的多个延迟量的值除以各自的相应MBT点火正时的曲柄转角而获得的值进行线性插值而提供的值来确定所述目标点火正时。
全文摘要
本发明涉及一种在换档过程中执行转矩下降控制的发动机控制装置，所述发动机控制装置构造为确定将实现目标转矩下降率的从MBT点火正时的延迟率，并且基于该延迟率确定目标点火正时。实现给定转矩下降率的延迟率相对于MBT点火正时大致线性地变化，从而该变化很容易预测。因此，发动机控制装置的结构和构造等被简化。
文档编号F02D37/02GK1954140SQ200680000225
公开日2007年4月25日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月10日
发明者永井正胜 申请人:丰田自动车株式会社