发动机的控制装置的制作方法

专利名称：发动机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机，具有设置在进气阀上游侧的进气通路上 并开闭该进气路径的进气控制阀，特别涉及一种考虑了进气控制阀的 动作状态的适当化的技术。
背景技术：
尝试着在内燃机的进气通路上的进气阀的上游侧设置响应性良好 的进气控制阀，由此进行增压。在这种发动机中，进气控制阀控制成 迟于进气阀的打开时间打开，并在进气阀的关闭时间的附近关闭。其 结果，在发动机的进气冲程的末期成为负压状态的燃烧器内，位于进 气控制的上游侧的进气通路内的空气急剧流入，由于一种惯性增压效 果，可以将大量的空气填充在燃烧室内。这种增压称为脉冲增压(pulse charge)或者冲击增压(impulse charge)，比涡轮增压方式的控制响应 性优良，可以消除所谓的车辆的加速延迟。与这种脉冲增压相关的技 术，例如在2003年的法兰克福马达展(7，>夕7^卜乇一夕一>3 一 )，由Siemens VDO Automotive AG在9月9日发表的"Impulses for Greater Driving Fun"中详述。非专利文献1:Siemens VDO Automotive AG发行的小册子 "Impulses for Greater Driving Fun" (2003年9月9日发行)然而，在脉冲增压中，尽管进气控制阀的打开正时的微小变化导 致吸入空气量产生大的变化，以往从不考虑具有多个气缸的发动机中 的气缸间的特性的平衡。因此，本发明的目的在于，提供一种装置，在可以执行脉冲增压
的发动机中，可以抑制多个气缸间的特性的不均。

发明内容
本发明是一种发动机的控制装置，具有进气控制阀，设置在各 气缸的进气阀的上游侧的进气通路上，单独开闭该进气通路；致动器， 进行该进气控制阀的开闭；和控制单元，控制上述致动器的动作，上 述控制单元控制上述致动器，通过使上述进气控制阀迟于进气阀打开 来执行增压，其特征在于，还具有增压修正单元，修正上述致动器的 动作正时，以抑制上述发动机在上述气缸间的增压空气量的不均。
在本发明中，控制单元控制致动器，执行利用进气控制阀的增压， 增压修正单元修正致动器的动作正时，以抑制发动机的运转状态的变 动。因此在本发明中，在可以执行脉冲增压的发动机中，可以抑制多 个气缸间特性的不均。
本发明的增压修正单元，优选根据发动机的运转状态的变动修正 动作正时。并且该运转状态可以是发动机的旋转速度。
本发明的运转状态可以是发动机的进气路径内的空气量。该空气 量可以根据在进气控制阀的下游侧且在进气阀的上游侧的进气路径内 的压力来检测。并且，也可以根据进气控制阀的上游侧的进气路径内 的进气流量或者压力来检测。而且，运转状态可以是空燃比。
本发明的控制单元，可以在运转状态的变动大于规定值时，在全 闭状态下停止进气控制阀。
对于还具有修正发动机的燃料喷射量的喷射量修正单元的内燃 机，具有修正指示单元，其对增压修正单元和喷射量修正单元指示修 正的执行，优选的是，修正指示单元，在增压修正单元和喷射量修正 单元的执行条件都成立的情况下，使喷射量修正单元优先执行。在没
有修正气缸间的燃料喷射量的偏差的状态下，修正进气控制阀的动作 的偏差时，由于进行进气控制阀的修正以补偿燃料喷射量的偏差，因 而作为其后进行燃料喷射量的偏差修正的结果，需要再次进行进气控 制阀的动作的偏差修正。因此，通过使喷射量修正单元优先执行，则 不需要再次进行进气控制阀的修正。
在使喷射量修正单元优先执行的发动机中，即使在增压修正单元 和喷射量修正单元的执行条件都成立的情况下，在发动机的所需空气 量大于第一基准值时，也使增压修正单元优先执行。在所需空气量大 的区域，与燃料喷射量的偏差相比，增压的空气量的偏差在给予发动 机性能的影响中处于支配地位，因而在这种情况下即使在喷射量的修 正之前使增压修正单元执行，也可以进行具有相当程度的精度的增压 修正。
在使喷射量修正单元优先执行的发动机中，即使在增压修正单元 和喷射量修正单元的执行条件都成立的情况下，在发动机的所需空气 量大于第二基准值时，也使增压修正单元和喷射量修正单元都不执行， 而执行增压。在这种情况下，可以根据增压的必要性较早地进行增压， 可以通过抑制加速延迟提高驾驶性。
而且，修正指示单元，即使在上述增压修正单元和上述喷射量修 正单元的执行条件都成立的情况下，在上述发动机的空燃比小于第三
基准值时，也使上述增压修正单元优先执行。在发动机的空燃比(A/F) 小的区域、也就是浓燃的区域，与燃料喷射量的偏差相比，增压的空 气量的偏差在给予发动机性能的影响中处于支配地位，因而在这种情 况下即使在喷射量的修正之前使增压修正单元执行，也可以进行具有 相当程度的精度的增压修正。
而且，修正指示单元，即使在上述增压修正单元和上述喷射量修 正单元的执行条件都成立的情况下，在上述发动机的所需空气量大于
第四基准值时，也使上述增压修正单元和上述喷射量修正单元都不执 行，而执行上述增压。在这种情况下，可以根据增压的必要性较早地 进行增压，可以通过抑制加速延迟提高驾驶性。第四基准值可以与上 述第二基准值相同，也可以不同。


图1是将本发明的进气控制装置适用于直喷形式的汽油发动机中 的一个实施方式的概念图。
图2是表示在发动机的进气冲程中改变进气控制阀的打开时间时 的吸入空气量的变化的图表。
图3是表示进气阀、排气阀以及进气控制阀的开闭时间的一例的 正时图。
图4是表示压縮冲程打开正时映射所设定的压縮冲程打开的执行
区域的图表。
图5是表示本发明的第一实施方式的修正处理的流程图。
图6是表示本发明的第一实施方式的增压修正处理的流程图。
图7是表示曲轴的旋转速度的变动和增压修正量的关系的正时图。
图8是表示用于增压修正处理的增压修正量映射的设定例的图表。
图9是第二实施方式的增压修正处理的流程图。 图IO是表示曲柄角加速度的脉动的时间表。
图11是表示第二实施方式的吸入空气量的修正和燃料喷射量的 修正的各区域的概念图。
图12是表示第三实施方式的机械构成的概念图。
图13是表示第三实施方式的增压修正量映射的设定例的图表。
图14是表示第三实施方式的增压修正处理的流程图。
图15是表示第四实施方式的增压修正量映射的设定例的图表。
图16是表示第四实施方式的增压修正处理的流程图。
具体实施方式
以下参照附图对将本发明的进气控制装置应用于直喷形式的汽油 发动机的实施方式进行详细说明。但是，需要注意的是，本发明不仅 限于这种实施方式，记载在权利要求书中的本发明的概念中所包含的 所有变更和修正都是可能的，因此，当然也可以应用于属于本发明精 神的其他任意技术。在图1表示第一实施方式的发动机系统的概念。本实施方式的发 动机10，是将作为燃料的汽油从燃料喷射阀11向燃烧室12内直接喷 射，通过火花塞13使其着火的火花点火式的发动机，也可以将酒精或者LPG (液化天然气)等作为燃料使用。而且，也可以是压縮时着火 式的发动机。在分别形成有面对燃烧室12的进气口 14和排气口 15的气缸盖 16中，组装入开闭进气口 14的进气阀17和开闭排气口 15的排气阀 18;驱动这些进气阀17和排气阀1S的气门传动机构VM;和使燃烧室 12内的混合气体着火的火花塞13。在该火花塞13上搭载用于产生火 花的点火线圈19。气门传动机构VM,是可以单独并以任意的开度和正时控制进气 阀17和排气阀18的机构，包含分别对应进气阔17和排气阀18设置 的螺线管。而且，代替这种构成，作为气门传动机构VM例如也可以 使用可变气门正时机构，其利用油压切换2种凸轮来任意地改变气门 正时和凸轮轮廓。在进气管21的上游端侧设置有除去大气中含有的尘埃等并引导 至进气通路20中的空气滤清器22，其中，所述进气管20以与进气口 14连通的方式连接于气缸盖16上，并与进气口 14一起划分出进气通 路20。在位于在该空气滤清器22下游侧的进气管21的部分，组装入 节流阀24，其根据被驾驶员操作的未图示的加速踏板的踏入量并通过
油门调节器23来调整开度。在本实施方式中，虽然将加速踏板的踏入 动作和节流阀24的开闭动作分离而进行电子控制，但是也可以机械连 接这些加速踏板和节流阀24。
在位于该节流阀24下游侧的进气通路20的部分，组装入进气控 制阀26，其在与进气阀17的开闭时间对应的规定的正时通过致动器 25开闭进气通路20。在发动机10分别具有与气缸对应的多个进气口 14的情况下，对应各进气口 14独立设置进气控制阀26，可以单独开 闭各进气口 14，但是也可以将每个气缸作为单位开闭进气控制闽26。 这些进气控制阀26及其致动器25具有极高的控制响应性，以根据进 气阀17的开闭时间准确地在规正时间开闭进气控制阀26。
本实施方式的进气控制阀26如图3所示，根据控制装置27的指 令，由致动器25控制，在迟于进气阀17的打开时间打开，并在进气 阀17的关闭时间的附近关闭。其结果，位于进气控制阀26上游侧的 进气通路20内的空气急剧地流入在发动机10的进气冲程的末期成为 负压状态的燃烧室12内，由于一种惯性增压效果将大量的空气填充在 燃烧室12内(脉冲增压)。换言之，在使用该进气控制阔26的脉冲 增压中，利用进气的惯性和进气控制阀26下游侧发生的负压从控制开 始之后马上进行实质性的增压。
在进气冲程中活塞34的上止点(TDC)至下止点(BDC)的任意 曲柄角相位打开进气控制阀26，在BDC处打开时的进气控制阀26的 打开时间和吸入空气量的关系表示于图2。进气控制阀26的打开时间 由横轴的曲柄角相位表示，可以理解，通过改变进气控制阀26的打开 时间，吸入空气量也变化。因此，在该吸入空气量变为最大的点附近， 通过打开进气控制阀26可以使大量的空气填充入燃烧室12内。
再次在图1中，在中途形成有缓冲罐28的进气管21中，安装有 检测进气通路20内流动的进气温度并将其输出到控制装置27的进气
温度传感器29、和检测进气通路20内的进气压力并将其输出到控制装 置27的进气压力传感器30。在排气管32的中途，组装入用于净化来自燃烧室12的排气的三 元催化剂33，其中，该排气管32以与排气口 15连通的方式与气缸盖 16连接，并与排气口 15—起划分出排气通路31。将该三元催化剂33 沿着排气通路31串联地组装入多个也是有效的。因此，通过空气滤清器22从进气管21供给燃烧室12内的进气， 与从燃料喷射阀11喷射入燃烧室12内的燃料一同形成混合气体，通 过火花塞13的火花着火燃烧，由此生成的排气通过三元催化剂33从 排气管32向大气中排出。在活塞34往复运动的气缸体35中，安装有水温传感器37,检 测形成于该气缸体35上的水套36内的冷却水的温度并将其输出到控 制装置27;和曲柄角传感器40，检测通过连杆38连接活塞34的曲轴 39的旋转相位、即曲柄角并将其输入到控制装置27。在本实施方式中， 将该曲柄角传感器40作为发动机转速传感器利用。控制装置27根据来自这些传感器29、 30、 37、 40等的检测信号， 控制燃料喷射阀11、点火线圈19、油门调节器23、致动器25等的动 作，以根据预先设定的程序顺利地进行发动机10的运转。控制装置27，根据未图示的空气流量计的检测值计算吸入空气量， 并根据曲柄角传感器40的检测值计算发动机转速。而且，控制装置27 根据吸入空气量和发动机转速，计算燃料的基本喷射量。控制装置27对于算出的基本喷射量进行各种修正，计算燃料喷射 量。对于基本喷射量进行的各种修正，除了基于进气温度、发动机水 温、排气温度、空燃比等的修正处理，还包括为了抑制气缸间的燃料
喷射量的不均而单独修正各燃料喷射阀11的打开时间的平均化处理。 在平均化处理中，根据曲柄角传感器40的信号，求出特定的气缸
的旋转速度(或者规定曲柄角(例如3(T CA)的旋转需要的时间)与
与全部气缸的平均旋转速度的偏差，根据该偏差并参照规定的喷射修 正量映射，从而以减小该偏差的方式对应每个气缸设定燃料喷射量的
修正量(系数)。控制装置27通过将设定的修正量与基于进气温度等 的其他修正量一起乘到基本喷射量上，来修正燃料喷射量。该平均化 处理，除在车辆出厂时外，在适于该修正的规定正时下执行。
控制装置27具有确定了与进气阀17的开闭正时对应的进气控制 阀26的开闭正时的进气控制阀正时映射，通过控制装置27，致动器 25根据该进气控制阀正时映射而被控制。而且，控制装置27具有确定 了根据发动机转速和要求负荷使增压控制阀26动作的区域的增压控制 执行区域映射。增压控制执行区域映射的特性大致如图4所示，在图4 中打阴影的区域，使增压控制阀26动作而进行增压控制。
本实施方式的控制装置27，还为了抑制气缸间的增压空气量的不 均而进行对应每个气缸修正致动器25的打开时间的增压修正处理。该 增压修正处理，除了车辆出厂时外，在适于该修正的规定正时下执行。 因此，在控制装置27中存储预定的增压修正量映射。增压修正量映射 是表形式的数据文件，确定了特定气缸的旋转速度(或者规定曲柄角 (例如旋转30° CA)所需要的时间)和全部气缸的平均旋转速度的偏 差、以及与该偏差对应的增压正时的修正量。通过参照该增压修正量 映射，以减小该偏差的方式，对应于每个气缸设定进气控制阀26的动 作正时的修正量(系数)。
说明本实施方式的动作，在图5中，首先在控制装置27中，判断 进气控制阀26的修正时间(S10)。该判断根据以下因素来进行例 如根据上次修正后的经过时间和行驶距离，即是否处于会产生气缸间
各致动器25的增压空气量的不均的车辆状态、以及转速和负荷的值及 其时间变化是否处于适合该修正的状态(例如转速或负荷过低则不适 于修正，而且在急加速等转速和负荷的时间变化较大时不适于修正) 等。
在处于进气控制阀26的修正时间的情况下，接着判断现在的发动 机10的运转状态是否是进气控制阀26的使用区域(S20)。该判断如 上所述参照控制装置27的存储区域中存储的进气控制执行区域映射来 进行。在步骤S10或S20中为否定的情况下返回处理。
在为进气控制阀26的使用区域的情况下，接着判断所需空气量 Gtrg是否在预定基准值Gp以下(S30)。所需空气量Gtrg根据发动机 转速以及要求负荷并利用规定的所需空气量映射计算。基准值Gp可以 为预定的固定值，也可以由NOx界限或者冒烟界限(尽管所需空气量 高于该值也进行脉冲增压时，由于吸入空气量的不足，NOx排出量或 者烟排出量超过规定值的所需空气量的阈值)等，与行驶区域(发动 机转速和要求负荷)对应地参照规定的映射动态地确定。
在所需空气量Gtrg在基准值Gp以下时，接着判断燃料喷射量的 修正时间(S40)。该判断根据例如上次的喷射量修正后的经过时间和 行驶距离，即是否处于在气缸间产生燃料喷射量的不均的车辆状态、 以及转速和负荷的值及其时间变化是否处于与该修正相适应的状态 (例如转速或者负荷过低则不适于修正，在急加速等转速和负荷的时 间变化较大时不适于修正)等进行。
在处于燃料喷射量的修正时间的情况下，接着将进气控制阀动作 停止标志置为"1" (S50)，由此禁止进气控制阀26的动作。然后执 行燃料喷射量的修正(S80)。该燃料喷射量的修正，由于包括上述平 均化处理，因而可以通过喷射量修正来使气缸间的燃料喷射量平均化。
将燃料喷射量的修正结束作为条件(S70)，将进气控制阀停止标志置为"0" (S80)，由此允许进气控制阀26的动作。接着，执行增压修正处理(S90)。该增压修正处理，如上所述， 对致动器25的打开时间单独进行修正，以抑制气缸间的增压空气量的 不均，其顺序的一例表示于图6的流程图。在图6中，首次通过控制装置27驱动致动器25，由此使进气控 制阀26动作(S110)。然后读取曲柄角传感器40的检测值(S120)。 按照与各气缸对应的每个曲柄角计算旋转速度(S130)。该旋转速度 可以视作曲轴39的轴扭矩，而且作为曲轴39旋转规定曲柄角需要的 时间而算出(图7)。这些步骤S110至S130的动作，直至结束预定次 数的检测(S140)重复执行。在结束预定次数的检测后，根据在步骤S130中算出的各气缸的旋 转速度，计算全部气缸的平均速度(旋转规定曲柄角所需要的时间的 全部气缸的平均值(S150)。接着，对各气缸计算全部气缸的平均速 度与各气缸的旋转速度的偏差(S160)。在算出的偏差对于所有气缸 都在规定的容许范围内时，跳出图6的程序(S170)。在S170中，在偏差在至少任意一个气缸中处于规定的容许范围外 的情况下，对每个气缸设定与偏差对应的修正量(S180)。该修正量 的设定，根据偏差的值并通过参照上述的增压修正量映射来进行，计 算并设定与偏差对应的增压修正量(图7)。而且，根据设定的修正量 对应每个气缸修正进气控制阀26的打开时间(S190)。这些步骤S110-S190的动作，直至全部气缸中的偏差处于规定范 围内反复执行(S170)。以偏差对于全部气缸处于规定范围内为条件， 跳出本程序。作为上述处理的结果，修正进气控制阀26的增压空气量 的偏差，以使各气缸的平均速度距全部气缸的平均速度处于规定范围内。如上详述，在本实施方式中，控制装置27控制致动器25，利用 进气控制阀26进行增压，而且通过增压修正处理，修正致动器25的 动作正时，以抑制发动机10的运转状态的变动。因此，在本实施方式 中，在可执行脉冲增压的发动机中，可以抑制多个气缸间的特性的不 均。而且，在本实施方式中，在增压修正处理中，根据发动机10的运 转状态的变动，修正打开正时，该运转状态由于为发动机的旋转速度， 因而可以以简单的构成得到本发明期待的效果。而且，在没有修正气缸间的燃料喷射量的偏差的状态下，修正进 气控制阀26的动作的偏差的话，进气控制阀26的修正会补偿燃料喷 射量的偏差，因此作为其后进行燃料喷射量的偏差修正的结果，需要 再次进行进气控制阀26的动作偏差的修正。与此对照，在本实施方式 中，在进行修正发动机的燃料喷射量的喷射量修正处理的发动机10中， 在增压修正处理和喷射量修正处理的执行条件都成立的情况下，优先 使喷射量修正处理执行(即在先执行喷射量修正处理的同时禁止增压 修正处理，以喷射量修正处理的结束为条件执行增压修正处理)，因 而不会以在喷射量的平均化处理的结束后进行增压修正处理来修正气 缸间的喷射量偏差的方式进行增压修正处理，因而不需要在喷射量修 正处理后再次进行进气控制阀26的修正。而且，在本实施方式中，即使在增压修正处理和喷射量修正处理 的执行条件都成立的情况下，在发动机的所需空气量大于规定值时， 优先执行增压修正处理(S30)。在所需空气量大的区域，脉冲增压导 致空气量的偏差，相比于燃料喷射量的偏差，在给予发动机性能的影 响中处于支配地位。因此，本实施方式的装置在这种情况下通过在喷 射量的修正之前执行增压修正处理，从而可以进行具有相对程度精度 的增压修正。在本实施方式中，在增压修正处理和喷射量修正处理的执行条件 都成立且发动机的所需空气量大于第一基准值的情况下，优先执行增 压修正处理，但是除了这种处理之外，或者代替这种处理，控制装置27在增压修正处理和喷射量修正处理的执行条件都成立且所需空气量大于第二基准值的情况下，增压修正处理和喷射量修正处理都不执行， 执行增压即可。此时，可以根据增压的必要性较早进行增压，可以通 过抑制加速延迟来提高驾驶性。此时的第二基准值可以是与上述第一 基准值不同的值，也可以是相同的值。如果使第二基准值为与第一基 准值不同的值，则可以根据所需空气量的程度，执行增压修正处理和 增压中的任意一种。而且，控制装置27，即使在增压修正处理和喷射量修正处理的执 行条件都成立的情况下，在发动机的空燃比小于第三基准值的情况下， 也优先执行增压修正处理。在发动机的空燃比(A/F)较小、即浓燃的 区域，增压的空气量的偏差相比于燃料喷射量的偏差，在给予发动机 性能的影响中处于支配地位，因而在这种情况下即使在喷射量的修正 之前进行增压修正处理，也可以进行具有相对程度的精度的增压修正。而且，控制装置27即使在增压修正处理和喷射量修正处理的执行 修正都成立的情况下，在发动机的所需空气量大于第四基准值的情况 下，增压修正处理和喷射量修正处理都不执行，而执行增压。在这种 情况下，可以根据增压的必要性较早进行增压，可以通过抑制加速延 迟来提高驾驶性。在此，第四基准值可以与上述第二基准值相同，也 可以不同。而且，在上述实施方式中，根据由曲柄角传感器40检测出的发动 机的旋转速度的变动来检测用于增压修正处理和喷射量的平均化处理 的气缸间的增压空气量的不均，但是本发明的增压空气量的不均也可
以通过其他手段检测。例如对应每个气缸在排气路径上设置A/F (空燃比)传感器，可以根据这些A/F传感器的检测值，检测气缸间的增压 空气量的不均。此时，根据A/F传感器的检测值检测出来的气缸间的 空气量的不均，可以用于增压修正处理和喷射量的平均化处理中的一 方，也可以用于双方。接着，说明本发明的第二实施方式。第二实施方式是上述第一实 施方式的增压修正处理的变形例。第二实施方式的机械构成与上述第 一方式相同，因而省略其详细的说明。在本实施方式中，用于增压修正处理的增压修正量映射，如图8 所示，将偏差A (d"/dt)与目标增压修正量AGai (g/s)相互建立关 联地存储。偏差A (dw/dt)是曲柄角加速度变化的各气缸的值与最小 值的差。如图8所示，目标增压修正量AGai (g/s)是0或者负值，设 定成偏差A (d"/dt)越大其绝对值越大。说明第二实施方式的动作。在图9中，首先通过控制装置27驱动 致动器25，由此使进气控制阀26动作(S210)然后读取曲柄角传感器 40的检测值(S220)。按照与各气缸对应的曲柄角计算曲柄角加速度 变化(d"/dt) (S230)。曲柄角加速度变化(dw/dt)在如图10所示 脉动的曲柄角加速度中，是各最小点和与其连接的最大点的偏差。将计算出全部气缸的曲柄角加速度变化(d"/dt)结束为条件，控 制装置27从这些计算出的值中，分别算出最大曲柄角加速度变化(d w/dt) max (S240)和最小曲柄角加速度变化(d"/dt) min。接着，控制装置27从最大曲柄角加速度变化(d"/dt) max中减 去最小曲柄角加速度变化(d"/dt) min，计算出偏差A (d"/dt) max (S260)。
接着，控制装置27判断偏差A (dco/dt) max是否在规定值以上 (S270)。如果偏差不到规定值，控制装置27将气缸计数复位为1 (S2卯)， 存储上次使用的目标空气量修正量(AGaOi=AGai、 S300)。接着控 制装置27从各气缸的曲柄角加速度变化(d"/dt) i中减去最小曲柄角 加速度变化(d"/dt)min，由此算出各气缸的偏差A (d"/dt) i (S310)， 控制装置27通过根据偏差A (dco/dt) i并参照增压修正量映射，计算 出目标增压修正量AGai (S320)。接着，控制装置27在规定的基值Ga—trg—basei上，加上上次使用 的目标增压修正量AGa0i和在步骤S320算出的目标增压修正量AGai， 由此修正各气缸的目标空气量Gajrgi (S330)。然后根据修正后的目 标空气量Ga—trgi决定各气缸的进气控制阀26的控制值、及目标打开 时间、目标打开期间和目标关闭时间(S340)。从步骤S300至S340的各处理，以对于全部气缸结束为条件(S350、 S360),控制装置27根据各气缸的控制值，对各气缸的致动器25进 行控制输出。另一方面，在步骤S270中，如果偏差A (d"/dt) max在规定值 以上，则控制装置27将进气控制阀26的控制值设定为与全开的停止 位置相当的值(S270),向各气缸的致动器25进行控制输出(S370)。作为以上处理的结果，修正进气控制阀26的增压空气量的偏差， 以使各气缸的曲柄角加速度距全部气缸中的最小值处于规定范围内。如上所述，在本实施方式中，通过增压修正处理，修正致动器25 的动作正时，以抑制作为发动机IO的运转状态的旋转加速度的变动。 因此在本实施方式中，在可以进行脉冲增压的发动机中，可以抑制多
个气缸间的特性的不均。而且在本实施方式中，控制装置27在运转状态的变动大于规定值的情况下，在全开的状态下停止进气控制阀。因此，在进气控制阀26或 者进行其开闭的致动器25异常的可能性高的情况下，可以进入不使用 进气控制阀26的运转。其结果，在本实施方式中，如图11所示，在 比理论空燃比大致靠近浓燃侧的区域中，不进行燃料喷射量的修正而 进行吸入空气量的修正。因此，可以迅速且高精度地进行修正。接着，对本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式是上述 第一实施方式的增压修正处理的变形例，代替发动机10的旋转速度的 变动，使用发动机10的进气路径内的空气量在气缸间的偏差。具体而 言，通过在进气控制阀26下游侧且在进气阀17上游侧的进气路径内 的压力检测空气量的偏差。如图12所示，第三实施方式的机械构成，除了具有进气压力传感 器41、压力传感器42和A/F (空燃比)传感器43之外，与上述第一 实施方式相同。进气压力传感器41设置在节流阀24的下游侧且进气 控制阀26的上游侧的位置处的进气通路20中，将与该位置的压力(以 下将其称为进气歧管压力)对应的信号输出到控制装置27。压力传感 器42设置在进气控制阀26的下游侧且在进气阀17的上游侧位置处的 进气通路20中，将与该位置的压力(以下将其称为端口压力)对应的 信号输出到控制装置27。进气压力传感器41在缓冲罐28中设置一个， 压力传感器42对应各气缸，更详细而言，对应各气缸的支管设置。A/F 传感器43设置在排气通路31上，将与空燃比对应的信号输出到控制 装置27。 A/F传感器43可以对应每个排气通路31上的支管设置，也 可以在各支管集合部的下游侧设置一个，在后者的情况下，每个气缸 的A/F根据曲柄角传感器的检测值、各气缸的排气阔18的打开时间和 打开期间、以及规定的延迟时间，由控制装置27算出。
在本实施方式中，用于增压修正处理的增压修正量映射，如图13所示，将空气量的偏差AGai、目标增压修正量AGa—newi(g/s)相互建立 关联而存储。空气量的偏差A Gai是各气缸的吸入空气量和平均值的差 值。如图13所示，目标增压修正量AGa一newi(g/s)可以取正或负的值， 且其绝对值设定为空气量的偏差△ Gai的绝对值越大则其越大。说明第三实施方式的动作。在图14中，首先通过控制装置27驱 动致动器25，由此使进气控制阀26动作(S410)。然后根据压力传感 器42的检测值，读取每个气缸的压力值(S420)。将全部气缸的压力值的检测结束为条件，控制装置27从这些检测 出的值中，分别算出最大压力Pmax(S440)和最小压力Pmin(S450)。接着，控制装置27从最大压力Pmax中减去最小压力Pmin，算出 压力的偏差APmax (S460)。接着，控制装置27判断压力的偏差APmax是否在规定值以上 (S470)。如果偏差APmax不到规定值，控制装置27将气缸计数i复位为1 (S490)，存储上次使用的目标空气量修正量(AGaOi=AGai， S500)。 接着控制装置27计算偏差A pi。该偏差A pi从各气缸的压力Pi减去压 力的平均值Pave，针对各气缸而算出(S510)。在此，虽然算出各气 缸的压力Pi与压力的平均值Pave的差，但是也可以将各气缸的压力 Pi与最小压力Pmin之差作为偏差△ Pi。然后，控制装置27由压力的偏差APi，通过参照增压修正量映射， 计算出目标增压修正量AGa—newi (S520)。接着，控制装置27，通过在规定的基值Ga_trg—basei上，加上上
次使用的目标增压修正量△ GaOi、和在步骤S520计算出的目标增压修 正量AGa—newi，由此修正各气缸的目标空气量Ga_trgi (S530)。此 处的目标增压修正量AGaOi和目标增压修正量AGa—newi之和作为目 标增压修正量AGai，在下一循环的步骤500中存储。接着，控制装置27根据修正后的目标空气量Ga_trgi决定各气缸 的进气控制阀26的各控制值，也就是目标打开时间、目标打开期间以 及目标关闭时间(S540)。此处的控制值的决定如下进行。首先，根 据基于曲柄角而在进气控制阀26的打开前的规定检测时间检测出的端 口压力Pl、和在进气控制阀26的打开前且在检测端口压力Pl时起经 过与发动机转速对应的延迟时间后检测出的端口压力P2，利用规定的 函数推测进气控制阀26关闭后的规定正时下的端口压力P3。接着，根 据该端口压力P3并利用其他规定函数计算目标打开时间、目标打开期 间以及目标关闭时间。目标打开时间通过在实际打开时间上加上目标 打开期间来算出。从步骤S500至S540的各处理以对全部气缸结束为条件(S550， S560)，控制装置27根据各气缸的控制值，对各气缸的致动器25进 行控制输出(S570)。另一方面，在步骤S470中，如果偏差APmax在规定值以上，则 控制装置27将进气控制阀26的控制值设定在与全闭的停止位置相当 的值(S480)，并对各气缸的致动器25进行控制输出。作为以上处理的结果，修正进气控制阀26的增压空气量的偏差， 以使各气缸的压力距全部气缸中的平均值处于规定范围内。如上所述，在第三实施方式中，根据空气量的气缸间偏差，修正 进气控制阀26增压空气量的偏差，因此可以不等待点火冲程而进行修 正。
在第三实施方式中，利用在进气控制阀26的下游侧且在进气阀17的上游侧的进气路径内的压力传感器43检测空气量的气缸管偏差， 但是也可以根据迸气控制阀26的上游侧的进气路径内的进气流量或者 压力检测空气量的气缸管偏差。作为检测进气控制阀的上游侧的进气 流量的手段而使用热线式的空气流量计时，由于有时因吸气脉动的影 响，测定值比实际值小，因而优选根据进气控制阀26的打幵时间、发 动机的转速并利用规定的函数计算修正系数，通过乘上该修正系数来 对空气流量计的检测值进行修正。接着，说明本发明的第四实施方式。第四实施方式是上述第三实 施方式的增压修正处理的变形例，代替发动机10的旋转速度的变动， 使用发动机IO的排气的空燃比(A/F)的变动，具体而言，A/F的变动 通过A/F传感器43检测。在本实施方式中，用于增压修正处理的增压修正量映射，如图15 所示，将A/F偏差的偏差A ( △ (A/F) )i和目标增压修正量AGai(g/s) 相互建立关联地存储。A/F偏差的偏差A (A (A/F) ) i是各气缸的 A/F偏差与平均值的差。如图15所示，目标增压修正量AGai (g/s)可 以取正值或者负值，而且其绝对值设定成，A/F偏差的偏差A( A(A/F)) i的绝对值越大其越大。说明第四实施方式的动作。在图16中，首先利用控制装置27驱 动致动器25，由此使进气控制阀26动作(S610)。然后根据A/F传感 器43和曲柄角传感器40的检测值，读取每个气缸的排气A/F(S620)， 计算每个气缸的A/F偏差A (A/F) i (i=l， 2， 3， 4) (S630)。以全部气缸的A/F偏差A (A/F) i的计算结束为条件，控制装置 27从这些算出的值中分别计算最大A/F偏差A (A/F) max (S640)、 最小A/F偏差A (A/F) min (S650)。
接着，控制装置27从最大A/F偏差A (A/F) max中减去最小A/F 偏差A (A/F) min，算出A/F偏差的偏差A (AA/F) max (S660)。接着，控制装置判断A/F偏差的偏差A ( AA/F) max是否在规定 值以上(S670)。如果偏差△ ( A A/F) max不到规定值，则控制装置27将气缸计 数i复位为1 (S690)，存储上次使用的目标空气量修正量(AGaOi= AGai， S700)。接着控制装置27计算A/F偏差的偏差△ (AA/F) i。 该A/F偏差的偏差A (AA/F) i，通过从各气缸的A/F偏差A (A/F) i减去A/F偏差的平均值A (A/F) ave，而针对各气缸计算出。然后，控制装置27根据A/F偏差的偏差A (AA/F)i并参照增压 修正量映射，计算目标增压修正量AGa—newi (S720)。接着，控制装置27在规定的基值Ga—trg—basei上，加上上次使用 的目标增压修正量AGaOi和在步骤S720算出的目标增压修正量A Ga_newi，由此修正各气缸的目标空气量Ga_trgi (S730)。此处的目 标增压修正量AGaOi和目标增压修正量AGa一newi之和，作为目标空 气量修正量Gai，在下一循环的步骤700中存储。接着，控制装置27根据修正后的目标空气量Ga—trgi，决定各气 缸的进气控制阀26的各控制值，也就是目标打开时间、目标打开期间 以及目标关闭时间(S740)。此处的控制值的决定如下进行。首先， 根据基于曲柄角而在进气控制阀26的打开前的规定检测时间检测出的 端口压力Pl、和在进气控制阀26的打开前且在检测端口压力Pl时起 经过与发动机转速对应的延迟时间后检测出的端口压力P2，利用规定 的函数推测进气控制阀26关闭后的规定正时下的端口压力P3。接着， 根据该端口压力P3利用其他规定函数计算目标打开时间、目标打开期 间以及目标关闭时间。目标打开时间可以通过在实际打开时间上加上 目标打开期间来算出。从步骤S700至S740的各处理在以对全部气缸结束为条件(S750， S760)，控制装置27根据各气缸的控制值，对各气缸的致动器25进 行控制输出(S770)。另一方面，在步骤S670中，如果偏差A (A/F) max在规定值以 上，则控制装置27将进气控制阀26的控制值设定为与全闭的停止位 置相当的值(S680)，并对各气缸的致动器25进行控制输出(S770)。作为以上处理的结果，修正进气控制阀26的增压空气量的偏差， 以使各气缸的A/F距全部气缸的平均值处于规定范围内。在上述的各实施方式中，对于将本发明应用于所谓缸内直喷形式 的汽油发动机的情况进行了说明，但是不言而喻，本发明对于向进气 口内喷射燃料的端口喷射形式的发动机、不使用火花塞的柴油发动机 等其他形式的发动机也有效，可以得到与缸内直喷形式的汽油发动机 的情况相同的效果。而且，本发明可以适用于车辆用以外的发动机， 相关构成属于本发明的范围。
权利要求
1.一种发动机的控制装置，具有进气控制阀，设置在各气缸的进气阀上游侧的进气通路上，单独开闭该进气通路；致动器，进行该进气控制阀的开闭；和控制单元，控制所述致动器的动作，所述控制单元，控制所述致动器，通过使所述进气控制阀迟于所述进气阀打开来执行增压，其特征在于，还具有增压修正单元，修正所述致动器的动作正时，以抑制所述发动机的所述气缸间的增压空气量的不均。
2. 如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述增压修正单元根据所述发动机的运转状态的变动修正所述动作正时。
3. 如权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述运转状态是所述发动机的旋转速度。
4. 如权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述运转状态是所述发动机的旋转加速度。
5. 如权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述运转状态是所述发动机的进气路径内的空气量。
6. 如权利要求5所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述空气量是根据处于所述进气控制阀下游侧且处于所述进气阀上游侧的进气路径内的压力检测出的。
7. 如权利要求5所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述空气量是根据所述进气控制阀上游侧的进气路径内的进气流 量或者压力检测出的。
8. 如权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述运转状态是所述发动机的空燃比。
9. 如权利要求2所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述控制单元，在所述运转状态的变动大于规定值时，使所述进气控制阀以全开状态停止。
10. 如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有喷射量修正单元，修正所述发动机的燃料喷射量；和 修正指示单元，指示所述增压修正单元和所述喷射量修正单元执 行修正，所述修正指示单元，在所述增压修正单元和所述喷射量修正单元 的执行条件都成立时，使所述喷射量修正单元优先执行。
11. 如权利要求IO所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述修正指示单元，在所述发动机的所需空气量大于第一基准值时，即使所述增压修正单元和所述喷射量修正单元的执行条件都成立， 也使所述增压修正单元优先执行。
12. 如权利要求IO所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述修正指示单元，在所述发动机的所需空气量大于第二基准值时，即使所述增压修正单元和所述喷射量修正单元的执行条件都成立， 也使所述增压修正单元和所述喷射量修正单元都不执行，而是执行所 述增压。
13. 如权利要求IO所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述修正指示单元，在所述发动机的空燃比小于第三基准值时， 即使所述增压修正单元和所述喷射量修正单元的执行条件都成立，也 使所述增压修正单元优先执行。
14.如权利要求13所述的发动机的控制装置，其特征在于， 所述修正指示单元，在所述发动机的所需空气量大于第四基准值 时，即使所述增压修正单元和所述喷射量修正单元的执行条件都成立， 也使所述增压修正单元和所述喷射量修正单元都不执行，而是执行所 述增压。
全文摘要
发动机具有进气控制阀(26)，设置在各气缸的进气阀(17)的上游侧的进气通路上，单独开闭该进气通路；致动器(25)，进行该进气控制阀的开闭；和控制装置(27)，控制所述致动器(25)的动作，所述控制装置(27)控制所述致动器(25)，通过使所述进气控制阀(26)的打开迟于所述进气阀(17)的打开来执行增压，其中，进而执行增压修正处理，修正所述致动器(25)的动作正时，以抑制所述发动机在所述气缸间的增压空气量的不均。
文档编号F02B29/08GK101151443SQ200680009918
公开日2008年3月26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