用于转矩需求型内燃机的控制单元和控制方法

专利名称：用于转矩需求型内燃机的控制单元和控制方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于内燃机的控制单元和控制方法，该控制单元和
控制方法执行ISC (idle speed control,怠速控制)学习控制，更具体地而 言，本发明涉及对转矩需求型内燃机执行的ISC学习控制。
背景技术：
通常，对发动机执行怠速控制(ISC)。执行怠速控制以将发动机的 怠速转速维持在恒定转速。更具体地，形成空气通过其而旁路绕过发动机 的节气门的空气通道，并且由致动器调节该空气通道的流动通道面积以调 节空气(空气燃料混合物)的流率，由此控制怠速转速。怠速控制单元执 行反馈控制以使怠速转速更接近目标值。因而，发动机转速被维持成大致 恒定。
在反馈控制中将发动机的怠速转速维持在恒定转速所需的空气流率取 决于诸如个体差异和随时间的变化之类的各种因素而变化。因而，执行用 于存储反馈结果的所谓学习控制。通常，将怠速运转时的空气流率的初始 学习值设定为足够高至可靠地避免发动机停机的值。当尚未完成学习控制 时，使用初始值执行怠速控制。
日本专利申请公开No. 2006-177301 (JP-A-2006-177301)描述了一种 用于内燃机的怠速控制单元，其防止在怠速控制中的错误学习。该怠速控 制单元在发动机正在怠速运转时基于ISC校正量来调节进气量，以控制发 动机转速。ISC校正量包括用于将发动机转速调节到目标值的反馈项、当 内燃机是暖态时增大或者减小以将反馈项置于预定范围的ISC学习值、当 发动机较冷时增大或者减小的冷态时校正项、以及当发动机是冷态时和当 发动机是暖态时增大或者减小的冷/暖态时校正项。仅当内燃机是冷态时， 仅对冷态时校正项执行进气密度校正，使得冷态时校正项随着进气密度的减小而增大。
利用这种用于内燃机的怠速控制单元，当内燃机是暖态时，调节ISC 学习值，使得反馈项落在预定范围内。当反馈项落在预定范围内时，完成
了对ISC学习值的确定。当内燃机是暖态时，这样确定的ISC学习值是与 进气的密度(进气密度)相对应的值，并且基于ISC学习值将冷/暖态时校
正项调节到与进气密度相对应的值。此调节补偿了由于进气密度的不同而 造成的进气量与适合值的偏差。当内燃机较冷时，仅对冷时校正项执行进 气密度校正，使得冷时校正项随着进气密度的减小而增大。此校正补偿了 由于进气密度的不同而造成的进气量与适合值的偏差。当内燃机是暖态时 不对冷/暖态时校正项执行进气密度校正。因而，可以在发动机是暖态时避 免对冷/暖态时校正项执行不必要的进气密度校正，并避免在进气密度校正
的同时由于确定isc学习值而引起的对ISC学习值的错误学习。
在ISC学习控制中，对表示"节气门开度和流率"之间的关系并被存 储在发动机ECU (电子控制单元)中的平均特性与表示"由节气门传感器 检测到的节气门开度和由气流计检测到的流率"之间的关系的当前特性之 间的差异进行学习。当前流量特性变化的方式(例如，在个体差异上的变 动)与平均流量特性变化的方式不同。表示当前特性的线平行地偏离表示 平均特性的线。此外，表示当前特性的线的斜率与表示平均特性的线的斜 率不同。因而，偏差取决于节气门开度而变化。因而，优选地在不同的节
气门开度的情况下执行isc学习控制。
然而，在稳定的怠速状态(节气门开度保持不变，因而发动机转速保
持不变)下执行实际isc学习控制。即，(在怠速状态下)仅在相当小的
节气门开度范围内执行学习控制。这是因为如果在稳定的怠速状态下节气
门开度被改变，则发动机转速变化，这使得难以执行isc学习控制。这意
味着只要在此稳定的怠速状态下仅改变节气门开度，则发动机转速度就发 生变化。
然而，JP-A-2006-177301没有描述在稳定的怠速状态下通过有意改变 节气门开度来在更宽的范围内执行对节气门流量特性的学习控制。

发明内容
本发明提供了一种用于转矩需求型内燃机的控制单元和控制方法，其
适于ISC学习控制，使得可以在更宽的节气门开度范围内执行ISC学习控制。
以下描述的用于转矩需求型内燃机的控制单元的示例包括在需要实 现由包括发动机和传动系统在内的整个车辆所需的目标转矩的情况下、由 发动机控制系统实现对发动机所要求的转矩时使用的控制单元。
本发明的第一方面涉及用于转矩需求型内燃机的控制单元。该控制单 元包括学习控制单元，其在所述内燃机的状态满足预定的ISC学习控制 开始条件时执行对节气门的流量特性的学习，所述节气门调节吸入所述内 燃机中的空气量；以及控制单元，其使用在至少所述内燃机的进气效率、 从所述内燃机输出的转矩和发动机转速之间建立的关系来执行转矩需求控 制。所述控制单元包括进气效率控制单元和点火正时控制单元，在所述节 气门的流量特性正被学习时，所述进气效率控制单元改变所述内燃机的所 述进气效率以改变所述节气门的开度，而在所述内燃机的进气效率正被改 变时，所述点火正时控制单元改变所述内燃机的点火正时，由此控制所述 内燃机的点火正时使得所述发动机转速保持不变。
根据本发明的第一方面，例如，当内燃机进入稳定的怠速状态时，判 定为ISC学习控制开始条件得到满足，并且对节气门(其对吸入内燃机中 的空气量进行调节)的流量特性进行学习。此时，以可能的程度有意地改 变节气门开度。然而，如果节气门开度被改变了较大的量，则发动机转速 和从内燃机输出的转矩发生变化。结果，不能执行ISC学习控制。因而， 当节气门开度被改变时(当内燃机的进气效率被改变时)，改变内燃机的 点火正时。例如，当节气门开度增大了较大的量时，延迟点火正时以降低 点火效率。以此方式，即使节气门开度被改变，也可以使发动机转速和从 内燃机输出的转矩保持不变。在用于将节气门开度增大较大量的控制(用 于提高进气效率的控制)和用于延迟点火正时的控制(用于降低点火效率 的控制)中采用转矩需求控制。结果，可以提供适合于ISC学习控制的用 于转矩需求型内燃机的控制单元，这使得可以在更宽的节气门开度范围内执行ISC学习控制。
本发明的第二方面涉及根据本发明第一方面的控制单元，其中，在所 述内燃机的所述进气效率被提高时，所述点火正时控制单元延迟所述点火 正时以降低与所述点火正时相对应的点火效率，直到所述点火效率达到限 制效率。
根据本发明的第二方面，当节气门开度增大了较大量时(当内燃机的 进气效率提高时)，通过执行转矩需求控制来延迟点火正时。因而，点火 效率降低。结果，即使当节气门开度被改变时，发动机转速和从内燃机输 出的转矩也保持不变。
本发明的第三方面涉及根据本发明第一方面的控制单元，其中，在与 所述点火正时相对应的点火效率达到限制效率之后，在所述内燃机的所述
进气效率被降低时，所述点火正时控制单元将所述点火正时提前到isc学
习控制开始时的点火正时以提高所述点火效率。
根据本发明的第三方面，在节气门开度增大了较大的量并且点火效率 达到限制效率之后，在节气门开度被减小时(当内燃机的进气效率降低 时)通过执行转矩需求控制来提前点火正时以提高点火效率。因而，即使 当节气门开度被改变时，发动机转速和从内燃机输出的转矩也保持不变。
本发明的第四方面涉及根据本发明第一至第三方面中任一方面的点火 正时控制单元，其中，所述点火正时控制单元使用实际进气效率来计算所 述点火正时。
根据本发明的第四方面，在通过使用进气效率、从内燃机输出的转矩 和发动机转速之间建立的关系执行转矩需求控制来使点火正时延迟或提前 时，使用实际进气效率来计算点火正时。因而，可以精确地控制点火效 率。
本发明的第五方面涉及用于转矩需求型内燃机的控制方法。根据该控
制方法，在所述内燃机的状态满足预定的isc学习控制开始条件时，执行
对节气门的流量特性的学习，所述节气门调节吸入所述内燃机中的空气
量；并且使用在至少所述内燃机的进气效率、从所述内燃机输出的转矩和 发动机转速之间建立的关系来执行控制。在所述控制中，在所述节气门的流量特性正被学习时，改变所述内燃机的所述进气效率以改变所述节气门 的开度，并在所述内燃机的进气效率正被改变时，改变所述内燃机的点火 正时，由此控制所述内燃机的点火正时使得所述发动机转速保持不变。


参照附图从以下对示例性实施例的详细描述，本发明的前述和其它特 征和优点将变得清楚，其中，相同或者相应的部分将用相同的附图标记表 示，其中
图1是用于设置有根据本发明实施例的控制单元的车辆的控制框图； 图2是用于根据本发明实施例的控制单元的控制框图3是示出由图1中的发动机ECU执行的ISC学习控制的控制例程的 流程图4是示出在ISC学习控制期间的状态的时间图；并且 图5是根据本发明的实施例的修改示例的时间图。
具体实施例方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。在以下描述中，相同的部件 将用相同的附图标记来表示。因为附图标记相同的部件的名称和功能也相 同，所以以下对其详细描述仅仅提供一次。在对发动机执行转矩需求控制 的前提下提供以下描述。
在本发明的实施例中，当对发动机执行转矩需求控制时，在更宽的节 气门开度范围内对节气门的流量特性执行学习控制。因而，以下将描述转 矩需求控制。
在设置有发动机和自动变速器且独立于驾驶员对加速踏板执行的操作 而控制发动机的输出转矩的车辆中，可以执行"驱动动力控制"。在驱动 动力控制中，通过控制发动机转矩和自动变速器的速比来实现目标驱动转 矩，目标驱动转矩取正值或负值，并且是基于驾驶员操作加速踏板的量
(以下在合适处称为"加速踏板操作量")、车辆的运转状况等计算的。 诸如"驱动动力要求控制"、"驱动力需求控制"和"转矩需求控制"之类的控制类似于驱动动力控制。
转矩需求发动机控制单元基于加速踏板操作量、发动机转速和外部负 荷载来计算应该从发动机输出的目标转矩，并基于目标转矩来控制燃料喷 射量和空气供应量。此转矩需求发动机控制单元通过将诸如摩擦转矩之类 的并在发动机和传动系统中损失的损失负荷转矩与要求输出转矩相加来实 际地计算目标产生转矩。然后发动机控制单元控制燃料喷射量和空气供应 量，使得实现目标产生转矩。通过将作为对车辆控制直接施加影响的物理 量的发动机转矩调节到基准值，转矩需求发动机控制单元改善了驱动性 能，例如可以始终维持恒定的驾驶感觉。即，通过控制发动机和自动变速 器(包括锁止离合器)，使由包括发动机和传动系统在内的整个车辆所要 求的转矩和目标转矩彼此一致。
此外，如果仅为发动机采用转矩需求控制方法(即，仅发动机为控制 目标，而自动变速器不是控制目标)，则仅控制发动机使其输出对发动机 要求的目标转矩。
艮P，基于发动机转速NE、进气效率KL (=吸入气缸的空气量(质量 流量)/能够吸入气缸的最大空气量(质量流量))、点火正时SA (以 下，点火正时将在合适处称为"SA"(点火提前))、空燃比A/F (可以 使用理论空燃比)和转矩之间的关系来计算实现目标转矩时的节气门开 度、点火正时和燃料喷射量。即，在以上所述的发动机转矩需求控制中， 发动机ECU (电子控制单元)计算目标发动机转矩，并控制节气门开度、 点火正时和燃料喷射量以实现目标转矩。
如图1所示，设置有根据本发明实施例的控制单元的车辆包括发动机 150、进气系统152、排气系统154和发动机ECU 100。尽管发动机150是 进气口喷射式汽油发动机，但是代替或附加于进气口喷射器，发动机150 可以设置有将燃料直接喷入气缸中的直喷式燃料喷射器。
进气系统152包括进气通道110、空气滤清器118、气流计104、节气 门电动机114、节气门112和节气门位置传感器116。
从空气滤清器118吸入的空气通过进气通道IIO流入发动机150中。 节气门112设置在进气通道IIO的中间部分中。节气门112根据节气门电动机114的操作而开启和关闭。节气门112的开度由节气门位置传感器 116检测。气流计104检测进气量并设置在进气通道中空气滤清器118和 节气门112之间的位置处。气流计104将表示进气量Q的进气量信号传输 到发动机ECUIOO。
发动机150包括冷却剂通道122、气缸体124、喷射器126、活塞 128、曲轴130、冷却剂温度传感器106和曲轴位置传感器132。
预定数量的气缸形成在气缸体124内，并且活塞128设置在各个气缸 中。从喷射器126喷射的燃料与进气的混合物通过进气通道110引入到在 活塞128上方形成的燃烧室中，并被火花塞(未示出)点燃。当进行燃烧 时，活塞128被往下推动。活塞128的往复运动经由曲柄机构被转换成曲 轴130的旋转。发动机ECU IOO基于来自曲轴位置传感器132的信号来检 测发动机150的转速NE。
冷却剂根据水泵(未示出)的操作而通过在气缸体124内形成的冷却 剂通道下表面122进行循环。冷却剂通道122中的冷却剂流到与冷却剂通 道122连接的散热器(未示出)，并被冷却风扇(未示出)冷却。冷却剂 温度传感器106检测冷却通道122中的冷却剂的温度THW (发动机冷却 剂温度THW)，并设置在冷却剂通道122中。冷却剂温度传感器106将 表示检测到的发动机冷却剂温度THW的信号传输到发动机ECU 100。
排气系统154包括排气通道108、第一空燃比传感器102A、第二空燃 比传感器102B、第一三元催化转化器120A和第二三元催化转化器 120B。第一空燃比传感器102A设置在第一三元催化转化器120A上游的 位置处，并且第二空燃比传感器102B设置在第一三元催化转化器120A下 游(第二三元催化转化器120B上游)的位置处。代替设置两个三元催化 转化器，可以仅设置一个三元催化转化器。
排气通道108连接到发动机150的排气口，并连接到第一三元催化转 化器120A和第二三元催化转化器120B。 g卩，由于空气燃料混合物在发动 机150的燃烧室中进行的燃烧而产生的排气首先流入第一三元催化转化器 120A中。引入到第一三元催化转化器120A中的排气所包含的HC和CO 在第一三元催化转化器120A中被氧化。引入到第一三元催化转化器120A中的排气所包含的NOx在第一三元催化转化器120A中被还原。第一三元 催化转化器120A设置在发动机150的附近。即使当发动机150在其较冷 时起动，第一三元催化转化器120A的温度也迅速升高，因而三元催化转 化器120A迅速地实现其催化功能。
然后，排气从第一三元催化转化器120A输送到第二三元催化转化器 120B以除去NOx。第一三元催化转化器120A和第二三元催化转化器 120B基本上具有相同的结构和功能。
设置在第一三元催化转化器120A上游的位置处的第一空燃比传感器 102A以及设置在第一三元催化转化器120A下游和第二三元催化转化器 120B上游的位置处的第二空燃比传感器102B分别检测将流经第一三元催 化转化器120A的排气和将流经第二三元催化转化器120B的排气中的氧浓 度。可以通过检测排气中的氧浓度来检测排气中所包含的燃料和空气之间 的比率。
第一空燃比传感器102A和第二空燃比传感器102B的每个产生其大小 对应于排气中的氧浓度的电流。电流值例如转换成电压值，并且表示该电 压值的信号传输到发动机ECU 100。因而，可以基于从第一空燃比传感器 1Q2A输出的信号来检测第一三元催化转化器120A上游的排气的空燃比。 此外，可以基于从第二空燃比传感器102B输出的信号来检测第二三元催 化转化器120B上游的排气的空燃比。当空燃比高于理论空燃比时，第一 空燃比传感器102A和第二空燃比传感器102B的每个产生例如约0.1V的 电压，当空燃比低于理论空燃比时，第一空燃比传感器102A和第二空燃 比传感器102B的每个产生例如约0.9V的电压。通过将这些值转换成空燃 比而获得的值与空燃比的阈值彼此比较，并且发动机ECU IOO基于比较结 果来控制空燃比。
第一三元催化转化器120A和第二三元催化转化器120B的每个具有当 空燃比大致等于理论空燃比时在氧化HC和CO的同时还原NOx的功能， 即，同时除去HC、 CO和NOx的功能。在第一三元催化转化器120A和第 二催化转化器120B中，当空燃比高于理论空燃比并且排气包含大量氧时 氧化反应活跃，而还原反应变得不活跃，而在空燃比低于理论空燃比并且排气包含少量氧时还原反应变得活跃而氧化反应变得不活跃。因而，不能
适当地同时除去HC、 CO和NOx。
加速踏板操作量传感器160连接到发动机ECU 100，并检测由驾驶员 操作的加速踏板的操作量。
发动机ECU 100对发动机150执行转矩需求控制。发动机ECU 100基 于发动机转速NE、进气效率KL、点火正时SA、空燃比A/F (在此情况 下使用理论空燃比)和转矩之间的关系来计算实现目标转矩时的节气门开 度、点火正时和燃料喷射量。然后，发动机ECU 100控制节气门112的开 度、点火正时和从喷射器126喷射的燃料量(更具体地，在其中在燃料喷 射时段和燃料喷射量之间建立线性关系的区域(燃料喷射量限制区域) 中，发动机ECU100控制燃料喷射时段以控制燃料喷射量)。
在发动机转矩需求控制中，发动机ECU 100计算应该由发动机产生的 目标转矩，并控制节气门开度、点火正时和燃料喷射量以实现目标转矩。 此外，发动机ECU 100基于目标进气效率KL (其是基于目标转矩计算 的)来计算节气门开度，并控制节气门112以实现计算得到的节气门开 度。在此控制下，节气门112的开度被调节，并且进气效率KL变化。检 测当前进气效率KL，并且基于当前进气效率KL来控制点火正时。
根据本发明的实施例，尽管为了在更宽的节气门112的开度范围内执 行ISC学习控制而有意地改变节气门开度，但是通过以可能的程度改变点 火正时来使发动机转速NE和发动机转矩维持恒定。釆用发动机转矩需求 控制来执行此控制。
图2是用于根据本发明实施例的控制单元的控制框图。如图2所示， 控制单元(由发动机ECU 100实现)控制发动机150，使得即使改变节气 门112的开度以实际地执行ISC学习控制，也可以通过改变点火正时来使 从发动机150输出的转矩和发动机150的转速NE保持不变。此时，执行 转矩需求控制。将对即使改变节气门112的开度以执行ISC学习控制也使 从发动机150输出的转矩和发动机150的转速保持不变的转矩需求控制进 行描述。
为了使从发动机150输出的转矩和发动机150的转速NE保持不变而执行以下控制。计算单元IOOO通过将在ISC (怠速控制)中使用的目标转 矩(以下在合适处称为"ISC目标转矩")乘以点火效率(其是由于点火 正时的延迟引起的转矩下降率)来计算转矩(目标转矩)。当节气门112 开启了更大的量时，需要增大目标进气效率(以下在合适处称为"目标 KL")。为了在ISC目标转矩保持恒定的情况下增大目标KL，延迟点火 正时以降低转矩下降率(降低点火效率)。KL计算单元IOIO基于计算得 到的目标转矩、发动机转速NE (当前发动机转速)和MBT (用于最佳转 矩的最小点火提前)来计算目标KL。节气门开度计算单元1030基于目标 KL计算节气门112的开度(以下在合适处称为"节气门开度")。
检测当前进气效率KL (以下称为"当前KL")，并且点火正时计算 单元2000基于发动机转速NE (当前发动机转速)、当前KL和以上所述 的目标转矩来计算点火正时。
根据本发明实施例的控制单元可以由硬件或者软件来实施，硬件主要 由包括数字电路或模拟电路的结构形成，软件主要由包括在发动机ECU 100中的CPU (中央处理单元)和存储器以及从存储器读取并由CPU执行 的程序形成。 一般地，使用硬件实施该控制单元提供了操作速度方面的优 点，而使用软件实施该控制单元提供了设计可变性方面的优点。将以控制 单元由软件来实施为前提提供以下的描述。
图3是示出由用作根据本发明实施例的控制单元的发动机ECU 100执 行的ISC学习控制的控制例程的流程图。该控制例程是以预定的时间间隔 周期性地执行的子例程程序。
在步骤(以下称为"S" ) 1000，发动机ECU 100判断用于开始ISC 学习控制的条件是否得到满足。当发动机150进入稳定怠速状态时(当怠 速状态离开过渡状态并且控制响应延迟被消除时)发动机ECU 100判定用 于开始ISC学习控制的条件得到满足。当判定用于开始ISC学习控制的条 件已经得到满足时(在S1000中为"是")，则执行SIOIO。另一方面， 当判定用于开始ISC学习控制的条件尚未得到满足时(在S1000中为
"否")，则再次执行siooo。因为此例程是子例程程序，所以如果在
S1000中得到否定的判定，则此处理可以返回到主例程。在SIOIO，发动机ECU 100检测发动机转速NE。在S1020,发动机 ECU100检测当前进气效率(当前KL)。
在S1030,发动机ECU 100改变点火效率，使得发动机转速NE和发 动机转矩保持不变。此时，点火效率下降(点火正时延迟)，直到点火效 率达到限制效率。当点火效率达到限制效率时，点火效率升高到原来的点 火效率(点火正时被提前到原来的点火正时)。
在S1040，发动机ECU 100通过将ISC目标转矩乘以点火效率来计算 目标转矩。在S1050，发动机ECU IOO使用变量为目标转矩、发动机转速 NE和MBT的函数来计算目标KL。
在S1060，发动机ECU 100使用变量为目标KL的函数来计算节气门 112的开度。在S1070，发动机ECU IOO使用变量为发动机转速NE、当前 KL和目标转矩的函数来计算目标点火正时(以下在合适处称为"目标 SA").
在S1080，发动机ECU IOO将表示在ISC学习控制期间应该实现的节 气门开度、点火正时和燃料喷射量的命令信号分别传输到用于控制节气门 112的开度的控制器、点火正时控制器和燃料喷射量控制器。利用此处 理，即使当点火正时被改变时，从发动机150输出的转矩和发动机转速仍 保持不变。
此后，将对在由根据本发明实施例的控制单元(ECU)执行的ISC学 习控制期间的发动机150的运转状态进行描述。控制单元具有以上所述的 构造并执行以上所述的流程。
在驾驶员没有下压加速踏板并且车辆处于停顿的情况下，当怠速状态 持续达预定的时间长度时，判定用于开始ISC学习控制的条件已经得到满 足(在S1000中为"是")。在图4中的时刻tl，判定用于开始ISC学习 控制的条件已经得到满足。
为了从时刻tl起在更宽的节气门开度范围内执行ISC学习控制，根据 本发明实施例的控制单元1)增大目标KL以增大节气门开度，2)降低 点火效率，使得即使目标KL增大也使发动机转矩和发动机转速NE保持 不变，并且3)延迟点火正时以降低点火效率。当点火正时达到延迟限制(其中诸如点火失败之类的问题不会发生的点火正时范围的下限)时，提
前点火正时。此时，在减小节气门开度的同时执行isc学习控制。
艮P，如图4所示，当执行ISC学习控制时(在S1000中的"是")， 改变节气门112的开度。当ISC学习控制开始时发动机150处于稳定的怠 速状态。因而，首先，点火效率被改变(降低)，使得即使增大节气门 112的开度，也使发动机转速和发动机转矩保持不变(S1030)。
通过将ISC目标转矩乘以点火效率来计算目标转矩(S1040)，并且 基于目标转矩、发动机转速NE和MBT来计算目标KL (S1050)。此 外，基于目标KL计算节气门112的开度(S1060)，并且基于发动机转 速、当前KL和目标转矩来计算目标SA (S1070)。通过将当前KL乘以 转换系数来计算燃料喷射量。
表示计算得到的节气门开度、点火正时和燃料喷射量的命令信号分别 输出到用于控制节气门112的开度的控制器、点火正时控制器和燃料喷射 量控制器。
从ISC学习控制开始时到点火效率达到其中不会发生点火失败的点火 效率范围的限制效率时周期性地执行此处理。在节气门112被开启更大的 量的情况下执行ISC学习控制。此时，尽管目标KL增大，但是点火正时 延迟，并且点火效率降低。因而，发动机转矩和发动机转速NE保持不 变。
在ISC学习控制开始之后当点火效率达到限制效率时，在节气门112 被控制成关闭时执行ISC学习控制。此时，尽管目标KL减小，但是点火 正时提前并且点火效率提高。因而，发动机转矩和发动机转速NE保持不 变。
如上所述，根据本发明实施例的控制单元在执行ISC学习控制时有意 地改变节气门112的开度。因而，可以在更宽的节气门112的开度范围内 学习节气门112的流量特性。此时，A)在点火效率达到限制效率之前， 在点火正时延迟以降低点火效率的同时，在其中节气门112的开度增大的 状态下执行ISC学习控制，并且B)在点火效率达到限制效率之后，在为 了避免诸如点火失败之类的问题发生而将点火正时提前以提高点火效率的同时，在其中节气门112的开度减小的状态下执行ISC学习控制。
即使当正在执行isc学习控制时，因为点火效率(点火正时)被改
变，所以发动机转矩和发动机转速NE保持不变。结果，可以使发动机转
矩和发动机转速维持恒定，并可以精确地执行ISC学习控制。 第一修改示例
以下，将描述本发明实施例的第一修改示例。第一修改示例除了具有 上述本发明实施例的特征以外还具有以下特征。
在用于开始ISC学习控制的条件得到满足之后，点火正时逐渐延迟到 基于燃烧限制和/或振动限制所确定的点火正时。在点火正时延迟到与限制 效率对应的值之后，点火正时然后逐渐地提前到与原来的点火效率对应的 值以将状态置于原来的稳定怠速状态。
可以以步进的方式延迟/提前点火正时和改变节气门112的开度。此 外，通常以实验或者经验的方式来计算燃烧限制和振动限制。
根据第一修改示例，在更宽的节气门开度范围中安全地(在其中以适 合的方式进行燃烧并避免不期望的振动的状态下)执行ISC学习控制。
第二修改示例
以下将描述本发明实施例的第二修改示例。第二修改示例除了具有以 上所述的本发明的实施例的特征之外还具有以下特征。
在一个行程(从发动机150起动时直到发动机150停止时)期间仅仅 执行以上所述的ISC学习控制一次。以下述方式执行ISC学习控制。在点 火效率达到限制效率之前，点火正时被延迟以降低点火效率，由此在增大 节气门112的开度的过程中发动机转矩保持不变。在点火效率达到限制效 率之后，点火正时被提前以提高点火效率，由此在节气门112的开度减小 到原来的开度的过程中，发动机转矩保持不变。
在发动机是暖态之后发动机第一次进入稳定怠速状态时，执行ISC学 习控制一次。基于例如发动机冷却剂温度是否己经充分地升高来判定是否 是在发动机是暖态之后发动机第一次进入稳定怠速状态。
根据第二修改示例，驾驶员不会容易地认识到正在执行ISC学习控制。第三修改示例
以下，将参照图5描述本发明实施例的第三修改示例。第三修改示例 除了具有上述实施例的特征之外还具有以下特征。
在车辆正在行驶的情况下驾驶员松开加速踏板时，发动机150进入怠 速状态。在将发动机150转变到怠速状态的过程中，在发动机150的转速 达到目标怠速转速之前(紧接在图5中时刻t2之后)，停止节气门112的 关闭，并降低点火效率。以此方式，从发动机150输出的转矩下降。在发 动机150转变到怠速状态之后，点火正时逐渐地改变到原来的点火正时 (点火效率提高)。
根据第三修改示例，驾驶员不会容易地认识到正在执行ISC学习控制。
在说明书中已经公开的本发明实施例在所有方面都被认为是解释性的 而非限制性的。本发明的技术范围由权利要求限定，并且意在将落在权利 要求的意义和等同范围内的所有变化都包括在内。
权利要求
1.一种控制单元，用于转矩需求型的内燃机，所述控制单元的特征在于包括学习控制单元，其在所述内燃机的状态满足预定的ISC学习控制开始条件时执行对节气门的流量特性的学习，所述节气门调节吸入所述内燃机中的空气量；以及控制单元，其使用在至少所述内燃机的进气效率、从所述内燃机输出的转矩和发动机转速之间建立的关系来执行转矩需求控制，其中，所述控制单元包括进气效率控制单元和点火正时控制单元，在所述节气门的流量特性正被学习时，所述进气效率控制单元改变所述内燃机的所述进气效率以改变所述节气门的开度，而在所述内燃机的进气效率正被改变时，所述点火正时控制单元改变所述内燃机的点火正时，由此控制所述内燃机的点火正时使得所述发动机转速保持不变。
2. 根据权利要求1所述的控制单元，其中，在所述内燃机的所述进气 效率被提高时，所述点火正时控制单元延迟所述点火正时以降低与所述点 火正时相对应的点火效率，直到所述点火效率达到限制效率。
3. 根据权利要求2所述的控制单元，其中，在所述内燃机转变到怠速 状态的过程中所述发动机转速达到目标怠速转速之前，所述点火正时控制 单元停止所述节气门的关闭，并延迟所述点火正时，由此使所述发动机转 速保持不变。
4. 根据权利要求2所述的控制单元，其中，在所述ISC学习控制开始 条件得到满足之后，所述点火正时控制单元逐渐地或以步进的方式将所述 点火正时延迟到基于燃烧限制和振动限制中的至少一者所确定的点火正 时。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的控制单元，其中，在与所述点 火正时相对应的点火效率达到限制效率之后，在所述内燃机的所述进气效 率被降低时，所述点火正时控制单元将所述点火正时提前到ISC学习控制 开始时的点火正时以提高所述点火效率。
6. 根据权利要求5所述的控制单元，其中，在所述内燃机转变到怠速 状态之后，所述点火正时控制单元逐渐地提前所述点火正时。
7. 根据权利要求5所述的控制单元，其中，在所述点火正时被延迟到 基于燃烧限制和振动限制中的至少一者所确定的点火正时之后，所述点火 正时控制单元逐渐地或以步进的方式将所述点火正时提前到所述ISC学习 控制开始时的所述点火正时以使所述内燃机转变到稳定的怠速状态。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的控制单元，其中，所述点火正 时控制单元使用实际进气效率来计算所述点火正时。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的控制单元，其中，所述学习控 制单元在从所述内燃机起动时起直到所述内燃机停止时的时间段中仅执行 ISC学习控制一次。
10. 根据权利要求9所述的控制单元，其中，在所述内燃机完全暖态 之后所述内燃机第一次进入稳定的怠速状态时，所述学习控制单元执行所 述ISC学习控制。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的的控制单元，其中，在所述 内燃机已经处于怠速状态达预定的时间长度时，判定为所述预定的ISC学 习控制开始条件已经得到满足。
12. —种控制方法，用于转矩需求型的内燃机，所述控制方法的特征 在于包括以下步骤在所述内燃机的状态满足预定的ISC学习控制开始条件时，执行对节 气门的流量特性的学习，所述节气门调节吸入所述内燃机中的空气量；以 及使用在至少所述内燃机的进气效率、从所述内燃机输出的转矩和发动 机转速之间建立的关系来执行控制，其中，在所述控制中，在所述节气门的流量特性正被学习时，改变所 述内燃机的所述进气效率以改变所述节气门的开度，并在所述内燃机的进 气效率正被改变时，改变所述内燃机的点火正时，由此控制所述内燃机的 点火正时使得所述发动机转速保持不变。
13. 根据权利要求12所述的控制方法，其中，当所述内燃机的所述进气效率被提高时，延迟所述点火正时以降低与所述点火正时相对应的点火 效率，直到所述点火效率达到限制效率。
14. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述内燃机转变到怠 速状态的过程中所述发动机转速达到目标怠速转速之前，停止所述节气门 的关闭，并延迟所述点火正时，由此使所述发动机转速保持不变。
15. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述ISC学习控制开 始条件得到满足之后，逐渐地或以步进的方式将所述点火正时延迟到基于 燃烧限制和振动 限制中的至少一者所确定的点火正时。
16. 根据权利要求12至15中任一项所述的控制方法，其中，在与所 述点火正时相对应的点火效率达到限制效率之后，在所述内燃机的所述进 气效率被降低时，将所述点火正时提前到ISC学习控制开始时的点火正时 以提高所述点火效率。
17. 根据权利要求16所述的控制方法，其中，在所述内燃机转变到怠 速状态之后，逐渐地提前所述点火正时。
18. 根据权利要求16所述的控制方法，其中，在所述点火正时被延迟 到基于燃烧限制和振动限制中的至少一者所确定的点火正时之后，逐渐地 或以步进的方式将所述点火正时提前到所述ISC学习控制开始时的所述点 火正时以使所述内燃机转变到稳定的怠速状态。
19. 根据权利要求12至18中任一项所述的控制方法，其中，使用实 际进气效率来计算所述点火正时。
20. 根据权利要求12至19中任一项所述的控制方法，其中，在从所 述内燃机起动时起直到所述内燃机停止时的时间段中仅执行ISC学习控制 一次。
21. 根据权利要求20所述的控制方法，其中，在所述内燃机完全暖态 之后所述内燃机第一次进入稳定的怠速状态时，执行所述ISC学习控制。
22. 根据权利要求12至21中任一项所述的的控制方法，其中，在所 述内燃机已经处于怠速状态达预定的时间长度时，判定为所述预定的ISC 学习控制开始条件己经得到满足。
全文摘要
ECU执行包括以下步骤的程序在ISC学习控制开始时(在S1000中为“是”)，检测发动机转速NE和当前KL(S1010，S1020)；改变点火效率使得即使在节气门开度变化时NE和输出转矩也保持不变(S1030)；通过将ISC目标转矩乘以点火效率来计算目标转矩(S1040)；基于目标转矩、NE和MBT来计算目标KL(S1050)；基于目标KL来计算节气门开度(S1060)；基于NE、当前KL和目标转矩来计算目标点火正时(S1070)；并且使用计算得到的节气门开度、点火正时和燃料喷射量来控制发动机(S1080)。
文档编号F02P5/14GK101542109SQ200880000743
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月18日 优先权日2007年3月19日
发明者伊藤真洋 申请人:丰田自动车株式会社