内燃机的控制装置的制作方法

专利名称：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的控制装置，详细来说涉及设置有缸内压力传感器的火花点火 式内燃机的控制装置。
背景技术：
作为使用了缸内压力传感器的点火正时的调整方法，在日本特开2006-170183号 公报中公开的方法已为公众所知。根据该文献中公开的方法，基于缸内压力传感器的输出 值计算出在预定(规定)的正时(定时，timing)的燃烧比例，以使该计算值与目标值一致 的方式调整燃烧室的燃烧开始正时、即点火正时。具体来说，进行点火正时的调整以使得曲 轴转角为上止点后8°时的燃烧比例变为50%。在点火正时为MBT时在上止点后10°附近 燃烧比例变为50%已为公众所知。在上述文献中公开的方法为用于根据缸内压力传感器的 输出值的反馈实现在MBT的点火的方法。作为反馈的具体方法公开了如下方法计算根据 缸内压力传感器的输出值计算出的燃烧比例和其目标值的偏差，将计算出的偏差输入比例 积分电路，由此计算出点火正时。然而，缸内的燃烧状态即使点火正时相同也会随着内燃机的运行(运转)条件、特 别是转速的变化变动。因此，即使在某点火正时燃烧比例与目标值一致了，而在运行条件变 化了的情况下，因燃烧状态的变化而根据缸内压力传感器的输出值计算出的燃烧比例也变 化，与目标值之间产生偏差。根据上述文献中公开的方法，以消除该偏差的方式由比例积分 电路修正点火正时，但从运行条件变化到点火正时再次被最优化的期间，燃烧状态从最优 状态偏离。即，在上述文献公开的方法中，燃烧状态的控制性详细来说在运行条件可能变化 的状况下的控制性存在改善的余地。

发明内容
本发明是为了解决如上述的问题而做成的，其目的在于提供一种在运行条件可能 变化的状况下也可容易地将燃烧状态控制为最优的内燃机的控制装置。本发明涉及的控制装置是具有缸内压力传感器的火花点火式内燃机的控制装置。 根据本发明的第1实施方式，本发明涉及的控制装置具有用于点火正时的前馈控制的2个 运算单元、根据由那些运算单元计算出的点火正时操作内燃机的点火装置的单元、以及、用 于点火正时的反馈控制的单元。2个运算单元由以预定的燃烧相关参数为控制值运算点火正时的第1运算单元、 和根据与转矩相关的目标值运算该控制值的第2运算单元构成。在第1运算单元中所使用 的燃烧相关参数是根据由缸内压力相对于曲轴转角的变化的方式唯一地决定其值的燃烧 相关参数。50%燃烧点相对于预定曲轴转角(例如上止点后10° )的延迟量作为那样的燃 烧相关参数是合适的。第1运算单元将那样的燃烧相关参数作为控制值，按照根据内燃机 现在的或作为目标的运行条件所决定的运算规则运算点火正时。在运算规则方面也可包含 映射图的使用。例如，可以具有以内燃机的运行条件为关键字将燃烧相关参数和点火正时关联起来的映射图，使用该映射图根据现在的或作为目标的运行条件和控制值决定点火正时。另外，作为根据本发明的运行条件详细来说是对燃烧相关参数和点火正时的关系产生 影响的运行条件，例如内燃机的内燃机转速等被包含在其中，第2运算单元根据预定的运算规则进行控制值的运算。在控制值的运算中所使用 的目标值使用与内燃机的转矩相关的预定物理量的目标值。在运算规则方面也可包含映射 图的使用。例如，可以具有将燃烧相关参数与上述预定物理量关联起来的映射图，使用该 映射图将预定物理量的目标值转换为燃烧相关参数的值。预定物理量是指可由点火正时控 制的物理量，优选是在与燃烧相关参数的关系上不受上述运行条件的影响的物理量。例 如，可以将用内燃机产生的转矩与若点火正时为MBT可实现的推定转矩的比表示的转矩效 率作为预定物理量。在这种情况下，用内燃机被要求的要求转矩和推定转矩的比表示的目 标转矩效率成为用于控制值的运算的目标值。在本发明涉及的反馈控制中，反馈缸内压力传感器的输出值，不是直接进行点火 正时的修正，而是进行上述控制值的修正。在上述的第1运算单元中，按照根据运行条件决 定的运算规则运算与控制值对应的点火正时。因此，在运行条件变化了的情况下，根据与其 相应的前馈控制，点火正时也被改变，因此，从运行条件变化到点火正时再度被最优化不会 产生时间延迟。而且，运行条件对点火正时所产生的影响在有关第1运算单元的运算处理 中被加以考虑，因此，具有没有必要在每次反馈修正值的算出时考虑运行条件这样的优点。 从这样的情况出发，若根据本发明涉及的控制装置，则不限于运行条件恒定的情况，在运行 条件可能变化的状态下也可容易地将燃烧状态控制为最优。作为将缸内压力传感器的输出值反馈到控制值的单元存在如下的优选方式。其优 选方式之一为具有根据缸内压力传感器的输出值计算出燃烧相关参数的实际值的单元、 根据将上述物理量的目标值转换为燃烧相关参数后所得的值和燃烧相关参数的实际值的 差算出反馈修正值的单元、根据该反馈修正值修正控制值的单元。在该方式中，更为优选是 做成如下结构根据将物理量的前次的目标值转换为燃烧相关参数后所得的值和燃烧相关 参数的本次的实际值的差算出反馈修正值。另外，另一优选方式为具有根据缸内压力传感器的输出值计算出上述物理量或 转矩的实际值的单元、根据上述物理量或转矩的目标值和实际值的差算出反馈修正值的单 元、根据该反馈修正值修正控制值的单元。在该方式中，更为优选是做成如下结构根据对 节气门的操作的吸入空气量的响应延迟，延迟处理上述物理量或转矩的目标值，使用延迟 处理后的目标值计算出反馈修正值。再一优选方式为具有根据缸内压力传感器的输出值计算出上述物理量的实际值 的单元、使用将燃烧相关参数与上述物理量关联起来的映射图将上述物理量的实际值转换 为燃烧相关参数的值的单元、根据将上述物理量的目标值转换为燃烧相关参数后所得的值 和将上述物理量的实际值转换为燃烧相关参数后所得的值的差算出反馈修正值的单元、根 据该反馈修正值修正控制值的单元。另外，根据本发明的第2方式，本发明涉及的控制装置具有用于点火正时的前馈 控制的运算单元、和按照由运算单元计算出的点火正时操作内燃机的点火装置的单元。运 算单元以预定的燃烧相关参数为控制值运算点火正时。运算单元中所使用的燃烧相关参数 是根据由缸内压力相对于曲轴转角的变化的方式唯一地决定其值的燃烧相关参数。运算单元将那样的燃烧相关参数作为控制值，按照根据内燃机现在的或作为目标的运行条件所 决定的运算规则运算点火正时。在运算规则方面也可包含映射图的使用。例如，可以具有 以内燃机的运行条件为关键字将燃烧相关参数和点火正时关联起来的映射图，使用该映射 图根据现在的或作为目标的运行条件和控制值决定点火正时。另外，若根据本发明的第2 方式，则控制装置具有用于点火正时的反馈控制的单元。该单元包括根据缸内压力传感器 的输出值计算出燃烧相关参数的实际值的单元、和基于燃烧相关参数的目标值和实际值的 差(差分)修正控制值的单元。


图1是表示作为本发明的实施方式1的内燃机的控制装置的构成的框图。图2是合并表示缸内压力相对于曲轴转角的变化和与其对应的热释放系数(热释 放率，熱発生率)的变化的图。图3是表示作为本发明的实施方式2的内燃机的控制装置的构成的框图。图4是表示作为本发明的实施方式3的内燃机的控制装置的构成的框图。图5是表示作为本发明的实施方式4的内燃机的控制装置的构成的框图。图6是表示作为本发明的实施方式5的内燃机的控制装置的构成的框图。附图标记说明2 内燃机；4 缸内压力传感器；24 使用效率映射图的运算部；26 使用主映射图的运算部；32 反馈控制器。
具体实施例方式参照图1和图2对本发明的实施方式1进行说明。图1是表示作为本发明的实施方式1的内燃机的控制装置的构成的框图。本实施 方式的控制装置适用于火花点火式内燃机，构成为控制作为火花点火式内燃机的致动器的 节气门和点火装置的各动作的控制装置。本实施方式的控制装置从设置在控制系统的上位的动力(传动系)管理系统 (power train manager)(图示省略)取得要求转矩和要求效率，以实现这些要求的方式进 行内燃机的控制详细来说进行吸入空气量的控制和点火正时的控制。在此所说的效率是指 总功相对于可从内燃机取出的功的比率，要求效率是指想取出的功相对于可取出的功的比 率。因此，要求效率的最大值为1。首先，对在本实施方式中进行的吸入空气量的控制进行说明。控制装置将取得的 要求转矩和要求效率输入除法器8，计算出用要求转矩除以要求效率的值。因为要求效率为 1以下的值，因此，自除法器8计算出的转矩的值变为与要求转矩相比被增大了的值。接着，控制装置在空气量转换部10将用除法器8计算出的增大转矩转换为空气量 (KL)。由该转换处理得到的空气量成为内燃机的目标空气量。另外，在此所说的空气量是 指每1 环的缸内吸入空气量，也可将其替换为无因次化(无量纲化)了的填充效率(负 载率)。在转换处理中可使用将转矩和空气量关联起来了的映射图(map)。在该映射图以 内燃机转速、空燃比等对转矩和空气量的关系产生影响的各种运行条件为关键字(* 一)。 但是，就点火正时来说以点火正时为MBT为前提。
接着，控制装置在节气门开度设定部12根据目标空气量计算出节气门开度。在节 气门开度的计算中可使用空气模型(air model)的逆向模型(逆*7>)。空气模型是进 气系统的物理模型，基于流体力学等对对节气门的动作的空气量的响应进行建模。控制装 置将根据目标空气量转换出的节气门开度设定为节气门6的操作量，按照设定的节气门开 度操作节气门6。接着，对点火正时的控制进行说明。在本实施方式中，用于点火正时的控制的目标 值为转矩效率。转矩效率被定义为要求转矩相对于内燃机的推定转矩的比。基于节气门开 度计算出用于转矩效率的计算的推定转矩。每当推定转矩的计算时，控制装置首先根据节气门开度传感器 的输出值、节气门 电动机的旋转量等取得节气门6的实际开度。而且，在推定空气量算出部14计算出用取得 的节气门开度可实现的、所推定的空气量。在推定空气量的计算中可使用上述的空气模型 的顺向模型(順Sf^ )。接着，控制装置在转矩转换部16将根据节气门开度推定的空气量转换为转矩。由 该转换处理得到的转矩为上述的推定转矩。在转换处理中可使用将空气量和转矩关联起来 的映射图。在该映射图中，将内燃机转速、空气比等对转矩和空气量的关系产生影响的各种 运行条件作为关键字。但是，就点火正时来说以点火正时为MBT为前提。因此，推定转矩是 指若点火正时为MBT时可实现的转矩即用现在的吸入空气量可实现的最大转矩。控制装置将取得的要求转矩和推定转矩输入除法器20，计算出用要求转矩除以推 定转矩的值。这样计算出的值为转矩效率。控制装置在效率转换部22将转矩效率转换为 KL效率。在转换处理中可使用转换式或映射图。KL效率是指为了实现要求转矩所要求的 空气量相对于用现在的节气门开度可实现的推定空气量的比率。在本实施方式中，该KL效 率用于点火正时控制。控制装置以实现上述KL效率的方式进行点火正时的控制。在本实施方式中进行 的点火正时的控制方法可说明为组合了前馈控制和反馈控制的方法。在前馈控制中，基于KL效率的目标值决定预定燃烧相关参数的值，将该燃烧相关 参数的值作为控制值设定点火正时。在本实施方式中使用的燃烧相关参数为50%燃烧点相 对于上止点后10度的曲轴转角(以下记作ATDC10。)的延迟量。50%燃烧点是指热释放 系数(燃烧率)变为50%的曲轴转角。在图2中合并示出了 在某正时点火了的情况下的 相对于曲轴转角的缸内压力的变化、和与其对应的热释放系数的变化。在各曲轴转角的热 释放系数和缸内压力的波形之间存在关联(相关)，在各曲轴转角的热释放系数可根据缸 内压力的波形计算。内燃机的转矩变为最大是在ATDC10。的附近存在50%燃烧点时，此时 的点火正时为所谓的MBT。50%燃烧点位于ATDC10。时内燃机的效率变为最大值1，50%燃 烧点相对于ATDC10。的延迟量(以下简称为50%燃烧点延迟量)越大则内燃机的效率越 低。50%燃烧点延迟量与内燃机的效率是一对一的关系，该关系不受内燃机转速等运行条 件的影响。因此，通过以50%燃烧点延迟量作为控制值进行点火正时控制，可以将内燃机的 燃烧状态控制为期望的状态。控制装置在运算部24运算与KL效率的目标值对应的50%燃烧点延迟量。在运算 部24具备将KL效率和50%燃烧点延迟量关联起来的映射图。该映射图基于通过实验得到 的统计数据制成。以下，将该映射图称为效率映射图。运算部24使用该效率映射图将KL效率的目标值转换为50%燃烧点延迟量。由该转换处理得到的50%燃烧点的延迟量的值作 为50%燃烧点的延迟量的目标值，同时成为决定点火正时的控制值的基值(basevalue)。控制装置进而在运算部26根据作为控制值的50%燃烧点延迟量决定点火正时。 在运算部26具备将50%燃烧点延迟量与点火正时关联起来的映射图。以下称该映射图为 主映射图。主映射图的特征在于以内燃机的运行条件为关键字将50%燃烧点延迟量和点火 正时关联起来。作为关键字的运行条件至少含有内燃机转速(NE)。在目标空燃比可变的情 况下，目标空燃比也包含在运行条件中。另外，在气门正时(配气相位，valve timing)可 变的情况下，气门正时也包含在运行条件中。若这些运行条件变化，则即使点火正时相同， 相对于曲轴转角的缸内压力的波形也会变得不同，其结果，50%燃烧点延迟量也会变为不 同的量。主映射图是将作为关键字的运行条件进行各种变更地进行实验、并基于由此得到 的统计数据制成。在此为了简化说明，将在主映射图中考虑的运行条件仅设为内燃机转速。 运算部26使用该主映射图根据现在的内燃机转速和控制值决定点火正时。控制装置用由 运算部26计算出的点火正时操作内燃机2的点火装置。以上为由前馈控制对点火正时的控制，但由于内燃机2的个体差别、主映射图的 匹配精度(compatible accuracy)的影响，仅由前馈控制未必能将内燃机的燃烧状态控制 为期望的状态。因此，组合以下说明的反馈控制。在反馈控制中使用缸内压力传感器(CPS)4的输出值。缸内压力传感器4被安装 在内燃机的一部分的气缸或全部的气缸。控制装置在运算部28根据缸内压力传感器4的 输出值计算出50%燃烧点延迟量的实际值。50%燃烧点延迟量为根据由缸内压力相对于曲 轴转角的变化的方式唯一地决定其值的燃烧相关参数。因此，通过根据预定的计算规则处 理缸内压力传感器4的输出值，可唯一计算出50%燃烧点延迟量的值。另外，在各气缸安装 有缸内压力传感器4的情况下，对每个气缸计算出50%燃烧点延迟量。仅在一个气缸安装 有缸内压力传感器4的情况下，由对该气缸计算出的50%燃烧点延迟量代表其他的气缸的 50%燃烧点延迟量。控制装置将在运算部24计算出的50%燃烧点延迟量(目标值)和在在运算部26 计算出的50%燃烧点延迟量(实际值)输入减法器30，计算出两者的偏差。而且，控制装 置将50%燃烧点延迟量的偏差输入反馈控制器32由此计算出反馈修正值。在此计算出的 反馈修正值的因次(量纲，dimension)与50%燃烧点延迟量的因次一致。另外，在图中作 为反馈控制器3使用了 PID电路，但也可以使用其他的控制器。接着，控制装置将由反馈控制器32计算出的反馈修正值和50%燃烧点延迟量的 控制值输入加法器34，通过对两者进行加法运算修正50%燃烧点延迟量的控制值。在下一 步骤中，基于根据反馈修正值修正了的50%燃烧点延迟量的控制值进行由运算部26进行 的运算。反馈控制器32的增益以由反馈控制器32计算出的反馈修正值向减小50%燃烧点 延迟量的目标值和实际值的偏差的方向作用的方式设定。在本实施方式中，将如以上的反馈控制与前馈控制组合。在本实施方式中实施的 反馈控制如上述在以50%燃烧点延迟量为控制值将缸内压力传感器4的输出值反馈于该 控制值上存在一特征。即，不是以直接反馈到点火正时的设定值的方式进行。这是因为如 从主映射图的构成可知，点火正时与50%燃烧点延迟量的关系、若更为广义地理解 、点火正 时和缸内压力传感器4的输出值的关系，是随着包含内燃机转速的运行条件变化。在将缸内压力传感器4的输出值直接反馈到点火正时的设定值的情况下，随着内燃机转速的变化 导致在50%燃烧点延迟量上产生偏移，燃烧状态从最优状态偏离。与此相对，若根据本实 施方式，则在主映射图以现在的内燃机转速为关键字决定与50%燃烧点延迟量的控制量相 对应的点火正时。因此，在内燃机转速改变了的情况下，由与其相对应的前馈控制使得点火 正时也被改变，因此，从运行条件改变到点火正时再次被最优化为止不会产生时间延迟。而 且，内燃机转速等运行条件对点火正时所产生的影响在主映射图中被加以考虑，因此，不需 要在每次反馈修正值的算出时考虑内燃机转速等运行条件。因此，根据本实施方式的控制 装置，不限于运行条件恒定的情况、在运行条件可能变化的情况下将燃烧状态控制为最优 也变得容易。以上，对作为本发明的实施方式的控制装置进行了说明。本实施方式和本发明的对应关系如下。在图1所示的构成中，运算部26相当于本发明的“第1运算单元”，其具有 的主映射图相当于本发明的“第1映射图”。另外，运算部24相当于本发明的“第2运算单 元”，其具有的效率映射图相当于本发明的“第2映射图”。而且，由运算部28、减法器30、反 馈控制器32和加法器34构成本发明的“反馈修正单元”。实施方式2接着，参照图3对本发明的实施方式2进行说明。图3是表示作为本发明的实施方式2的内燃机的控制装置的构成的框图。在图3 中对与实施方式1共同的要素标注相同的附图标记。以下，对与实施方式1共同的构成和 功能的说明省略或简略化，对与实施方式1不同的构成和功能进行重点说明。与实施方式1相比较的情况下的本实施方式的特征在于在从运算部24向减法器 30的信号传递通路上设置有延迟器36。延迟器36使在运算部24计算出的50%燃烧点延 迟量的目标值延迟相当于1个取样时间地输入减法器30。1个取样时间被与每个气缸的点 火周期相匹配，因此，被输入到减法器30的50%燃烧点延迟量的目标值为在前一步骤用于 设定点火正时的目标值。在运算部28根据缸内压力传感器4的输出值计算出50%燃烧点延迟量的实际值， 但在该计算中所使用的缸内压力为由在前一步骤的燃烧产生了的缸内压力。因此，由运算 部28计算出的50%燃烧点延迟量是指在前一步骤的50%燃烧点延迟量的实际值。根据本 实施方式的控制装置，则可对照在前一步骤被设定了的50%燃烧点延迟量的目标值和基于 该目标值被实现了的50%燃烧点延迟量的实际值，可实现更高精度的反馈控制。实施方式3接着，参照图4对本发明的实施方式3进行说明。图4是表示作为本发明的实施方式3的内燃机的控制装置的构成的框图。在图 4中对与已述的实施方式共同的要素标注相同的附图标记。以下，对与已述的实施方式共 同的构成和功能的说明省略或简略化，对与已述的实施方式不同的构成和功能进行重点说 明。在已述的实施方式中，以50%燃烧点的延迟量作为控制值进行前馈控制和反馈控 制为其特征之一。然而，在内燃机2中的转矩和/或效率与50%燃烧点的延迟量的关系、点 火正时与50%燃烧点的延迟量的关系、以及内燃机转速等运行条件与50%燃烧点的延迟 量的关系中的任何一种都是非线性的。因此，由反馈控制器32的设计在运行条件和/或要求转矩变化了的情况下实现实际值对目标值的快速随动性(跟踪性)有可能变得困难。因此，在本实施方式中，为了减轻50%燃烧点的延迟量的非线性对点火正时的控制性产生的 影响，做成采用如以下说明的控制装置的构成。与已述的实施方式相比较的情况下的本实施方式的特征在于根据缸内压力传感 器4的输出值计算出内燃机实际产生的转矩，基于该实际转矩计算出50%燃烧点延迟量的 实际值。另外，作为用于计算出50%燃烧点延迟量的实际值的电路使用与用于计算出50% 燃烧点延迟量的目标值的电路相同构成的电路也是本实施方式的一个特征。本实施方式的控制装置在运算部40根据缸内压力传感器4的输出值计算出内燃 机产生的转矩。接着，控制装置将计算出的实际转矩和推定转矩输入除法器42，计算出用实 际转矩除以推定转矩的值。推定转矩是如在实施方式1中说明了的在现在的吸入空气量下 可实现的最大转矩。由除法器20计算出的值为转矩效率的目标值，与此相对，由除法器42 计算出的值表示实际的转矩效率。接着，控制装置在效率转换部44将实际转矩效率转换为KL效率。在转换处理中 使用与在效率转换部22所使用的转换式或映射图相同的转换式或映射图。由效率转换部 22计算出的值为KL效率的目标值，与此相对，由效率转换部42计算出的值表示实际的KL 效率。控制装置在运算部46运算与KL效率的实际值对应的50%燃烧点延迟量。在运 算部46具备将KL效率与50%燃烧点延迟量关联起来的映射图。该映射图与在运算部24 具备的效率映射图为同一映射图。运算部46使用该效率映射图将KL效率的实际值转换为 50%燃烧点的延迟量，计算出50%燃烧点的延迟量的实际值。在本实施方式中，基于以如以上的方式计算出的50%燃烧点延迟量的实际值和在 运算部24计算出的50%燃烧点延迟量的目标值的偏差，进行反馈控制。由此，不仅在前馈 控制而且在反馈控制中也可考虑50%燃烧点延迟量的非线性，因此，可以提高对运行条件 和/或要求转矩的变化的快速响应性、鲁棒性(可靠性，robust)。实施方式4接着，参照图5对本发明的实施方式4进行说明。图5是表示作为本发明的实施方式4的内燃机的控制装置的构成的框图。在图 5中对与已述的实施方式共同的要素标注相同的附图标记。以下，对与已述的实施方式共 同的构成和功能的说明省略或简略化，对与已述的实施方式不同的构成和功能进行重点说 明。与已述的实施方式相比较的情况下的本实施方式的特征在于作为在前馈控制中 的控制值使用50%燃烧点延迟量，并且，作为反馈控制中的目标值使用要求转矩。在前馈控 制中使用将KL效率的目标值转换为50%燃烧点延迟量的效率映射图。效率映射图基于通 过实验得到的统计数据制成，但是因数据的误差的影响和/或内燃机2的个体差别的影响 有可能与现实之间存在偏差。因此，即使可将50%燃烧点延迟量的实际值控制为目标值，由 此得到的实际转矩与要求转矩之间也有可能产生偏差。因此，在本实施方式，为了使实际转 矩向要求转矩的正确控制成为可能，做成采用如以下说明的控制装置的构成。本实施方式的控制装置在运算部40根据缸内压力传感器4的输出值计算出内燃 机产生的转矩。接着，控制装置将要求转矩和在运算部40计算出的实际转矩输入减法器50，计算出两者的偏差。而且，控制装置通过将转矩的偏差输入到反馈控制器52计算出反 馈修正值。在反馈控制器52以使计算出的反馈修正值的因次与50%燃烧点延迟量的因次 一致的方式进行增益的设定。另外，反馈控制器52的增益以由反馈控制器52计算出的反 馈修正值向减小50%燃烧点延迟量的目标值和实际值的偏差方向作用的方式设定。通过如以上将要求转矩和实际转矩的偏差反馈到50%燃烧点延迟量的控制值，使 得可实现实际转矩向要求转矩的正确控制。另外，在采用图5所示的构成的情况下，不需要 在每次反馈修正值的算出时考虑内燃机转速等运行条件。这是因为与已述的实施方式同 样地，内燃机转速等运行条件对点火正时产生的影响在主映射图中被加以考虑。因此，根据 本实施方式的控制装置，不限于运行条件恒定的情况，在运行条件可能变化的情况下也可 容易地以使实际转矩变为要求转矩的方式将燃烧状态控制为最优。实施方式5最后，参照图6对本发明的实施方式5进行说明。图6是表示作为本发明的实施方式5的内燃机的控制装置的构成的框图。在图6 中对与已述的实施方式共同的要素(元件)标注相同的附图标记。以下，对与已述的实施 方式共同的构成和功能的说明省略或简略化，对与已述的实施方式不同的构成和功能进行 重点说明。本实施方式相当于对实施方式4的进一步改良。实施方式4进行基于要求转矩和 实际转矩的偏差的反馈控制，但是，在要求转矩和实际转矩之间存在时间轴上的偏差。从要 求转矩被输入控制装置到基于此控制内燃机2而其控制结果表现为实际产生的转矩，存在 不少时间的延迟。因此，例如在要求转矩阶跃式(逐步)地急剧增大的情况下，要求转矩和 实际转矩之间产生大的偏差，对应于该偏差有可能使点火正时提前过多。本实施方式的控制装置在向减法器30的要求转矩的传递通路上设置有延迟器 54。延迟器54将要求转矩延迟相当于吸入空气量对节气门的操作的响应延迟量而输入到 减法器50。这是因为要求转矩和实际转矩之间产生的时间延迟的主要原因是对节气门的 操作的吸入空气量的响应延迟。延迟器54既可以是单纯的1次延迟要素、也可以是如上述 的空气模型那样的物理模型。通过对要求转矩进行由延迟器54进行的处理，修正要求转矩和实际转矩之间的 时间轴上的偏差。由此，使得可对照要求转矩和基于该要求转矩实现的实际转矩，可提高对 要求转矩的变化的反馈控制的精度。其他以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式。本发明 在不脱离其要旨的范围内可以从上述实施方式进行各种变形来实施。例如，还可对上述的 实施方式进行如下变形来实施。在上述的实施方式中，使用50%燃烧点延迟量进行点火正时控制，但是可以使用 其他燃烧相关参数。例如，可以根据缸内压力传感器输出的压力波形得到燃烧相关参数。具 体来说，为缸内压力的峰值、预定曲轴转角范围的压力波形或其面积、预定曲轴转角范围的 压力倾向(变化趋势)等。另外，也可使用热释放系数、热释 放量、燃烧比例、或释放热的 变化率这样的由缸内压力传感器的输出值计算出的燃烧相关参数。总之，只要是可由缸内 压力相对于曲轴转角的变化方式唯一确定值的燃烧相关参数，就可以用于代替50%燃烧点延迟量。在上述的实施方式中，根据映射图将KL效率转换为50%燃烧点延迟量，但是，也 可以将与内燃机的转矩相关的其他的物理量作为目标值得到50%燃烧点延迟量。例如，也 可以使用转矩效率、转矩下降率(量)、或要求转矩等。但是，作为在映射图中使用的物理量 优选是其值与50%燃烧点延迟量的关系与运行条件不相关的无因次化了的物理量。另外，在上述的实施方式中使用的 效率映射图也可以置换为近似了 KL效率或转 矩效率与50%燃烧点延迟量的关系的数学公式。就主映射图来说也可同样地置换为近似了 内燃机转速等运行条件与点火正时与50%燃烧点延迟量的关系的数学公式。或者，也可为 每个运行条件准备近似了点火正时与50%燃烧点延迟量的关系的数学公式。
权利要求
一种内燃机的控制装置，是具有缸内压力传感器的火花点火式内燃机的控制装置，其特征在于，具有第1运算单元，该第1运算单元以由缸内压力相对于曲轴转角的变化方式唯一地决定其值的预定燃烧相关参数为控制值，按照根据所述内燃机的现在的或作为目标的运行条件所决定的运算规则、基于所述控制值运算点火正时；第2运算单元，该第2运算单元按照预定的运算规则、基于与所述内燃机的转矩相关的预定物理量的目标值运算所述控制值；操作单元，该操作单元按照由所述第1运算单元算出的点火正时操作所述内燃机的点火装置；和反馈修正单元，该反馈修正单元反馈所述缸内压力传感器的输出值以修正所述控制值。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述第1运算单元具有 以所述内燃机的运行条件为关键字将所述燃烧相关参数和点火正时关联起来的第1映射图；和使用所述第1映射图根据现在的或作为目标的运行条件和所述控制值决定点火正时 的单元。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述第2运算单元具有将所述燃烧相关参数与所述物理量关联起来的第2映射图；和使用所述第2映射图将所述物理量的目标值转换为所述燃烧相关参数的值的单元。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述反馈修 正单元具有根据所述缸内压力传感器的输出值算出所述燃烧相关参数的实际值的单元； 根据将所述物理量的目标值转换为所述燃烧相关参数后所得的值和所述燃烧相关参 数的实际值的差算出反馈修正值的单元；和根据所述反馈修正值修正所述控制值的单元。
5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述反馈修正值算出单元， 根据将所述物理量的前次的目标值转换为所述燃烧相关参数后所得的值与所述燃烧相关 参数的本次的实际值的差，算出反馈修正值。
6.根据权利要求1 3中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述反馈修 正单元具有根据所述缸内压力传感器的输出值算出所述物理量或转矩的实际值的单元； 根据所述物理量或转矩的目标值和实际值的差算出反馈修正值的单元；和 根据所述反馈修正值修正所述控制值的单元。
7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述反馈修正值算出单元， 包含根据吸入空气量相对于节气门的操作的响应延迟来延迟处理所述物理量或转矩的目 标值的单元，并使用延迟处理后的目标值算出所述反馈修正值。
8.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述反馈修正值算出单元 具有根据所述缸内压力传感器的输出值算出所述物理量的实际值的单元； 使用所述第2映射图将所述物理量的实际值转换为所述燃烧相关参数的值的单元； 根据将所述物理量的目标值转换为所述燃烧相关参数后所得的值和将所述物理量的 实际值转换为所述燃烧相关参数后所得的值的差算出反馈修正值的单元；和 根据所述反馈修正值修正所述控制值的单元。
9.根据权利要求1 8中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述燃烧相 关参数为50%燃烧点的延迟量。
10.根据权利要求1 9中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述运行 条件至少包含内燃机转速。
11.根据权利要求1 10中任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述物理 量为用所述内燃机产生的转矩和若点火正时为MBT而实现的推定转矩的比所表示的转矩 效率，所述物理量的目标值是用所述内燃机所被要求的要求转矩和所述推定转矩的比所表 示的目标转矩效率。
12.一种内燃机的控制装置，是具有缸内压力传感器的火花点火式内燃机的控制装置， 其特征在于，具有运算单元，该运算单元以由缸内压力相对于曲轴转角的变化方式唯一地决定其值的预 定燃烧相关参数为控制值，按照根据所述内燃机的现在的或作为目标的运行条件所决定的 运算规则，基于所述控制值运算点火正时；操作单元，该操作单元按照由所述运算单元算出的点火正时操作所述内燃机的点火装置；目标值设定单元，该目标值设定单元设定所述燃烧相关参数的目标值； 实际值算出单元，该实际值算出单元根据所述缸内压力传感器的输出值算出所述燃烧 相关参数的实际值；和控制值修正单元，该控制值修正单元基于所述燃烧相关参数的目标值和实际值的差修 正所述控制值。
13.根据权利要求12所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述运算单元具有 以所述内燃机的运行条件为关键字将所述燃烧相关参数和点火正时关联起来的映射图；和使用所述映射图根据现在的或作为目标的运行条件和所述控制值决定点火正时的单元。
全文摘要
本发明涉及设置有缸内压力传感器的火花点火式内燃机的控制装置，使得在运行条件可能变化的状况下也容易地将燃烧状态控制为最优。以由缸内压力相对于曲轴转角的变化方式唯一地决定其值的预定的燃烧相关参数为控制值，按照根据内燃机的现在的或作为目标的运行条件所决定的运算规则，基于上述控制值运算点火正时。上述控制值以按照预定的运算规则基于与内燃机的转矩相关的预定物理量的目标值运算出的值为基值，并通过反馈缸内压力传感器的输出值进行修正。
文档编号F02P5/15GK101861460SQ20098010011
公开日2010年10月13日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者副岛慎一, 加藤直人, 高桥清德 申请人:丰田自动车株式会社