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：
本发明涉及一种具备可以改变吸气阀及/或排气阀的相位的可变动阀(VVT =可 变阀定时)机构的发动机的控制装置，尤其涉及一种能够消除在加减速时等过渡时，由于 可变动阀机构的机械性响应延迟或过冲(overshoot)而引起的燃烧性恶化、转矩减小等的 发动机的控制装置。
背景技术：
以往，例如从下述专利文献1中也可以看出，为了使从吸气阀的开时期到排气阀 的关时期的交叠(overlap)量按照发动机的运转状态发生变化，将吸气阀及/或排气阀 (以下有时简称为“吸排气阀”)的相位可变的机构，作为动阀机构使用。在具有该可变动阀机构的发动机中，通常若增大所述交叠量，则内部EGR量增加， 填充效率降低；相反，若减小所述交叠量，则内部EGR量减少，填充效率增大。即，该内部EGR 量和填充效率与发动机的输出转矩、燃烧性、排气性能(排气释放特性)等密切相关。而且，在所述可变动阀机构中，由于使用液压式、电动式等的执行元件改变阀相 位，所以在过渡时的阀相位(至少吸气阀的开时期及/或排气阀的关时期)的变更中，会发 生机械性响应延迟(追随延迟)与过冲。与此相对，在进行吸排气阀的相位变更的过渡时的点火时期被设定为吸排气阀的 相位达到了目标相位的时期，并发生了所述追随延迟、过冲的情况下，错过了最佳点火时 期，会引起转矩减小或燃烧性恶化等(发生爆震等)。为了解决这样的问题，例如在下述专利文献2中公开了一种对于过渡时的点火时 期的修正，参考了伴随吸气阀的相位变更的燃烧室内的温度、压力的变化，来对点火时期进 行修正的技术。专利文献1 日本特开平8-261026号公报专利文献2 日本特开2006-090198号公报但是，在上述专利文献2中，想要将燃烧室内的温度、压力作为内部状态变量，根 据吸排气阀的目标相位时的燃烧室内的温度、压力与当前的燃烧室内的温度、压力间的偏 差，对点火时期进行修正，燃烧室内温度及压力是基于燃烧这一化学变化的物理量，在将其 作为内部状态变量时，存在计算复杂并且误差也大的问题。

发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，提供一种为了消除在加减速时等的过 渡时，由于可变动阀机构的机械性响应延迟等而引起的燃烧性恶化等，能够在不导致计算 模型的复杂化、大规模化的情况下准确地求出点火时期的过渡修正所使用的修正系数的发 动机的控制装置。为了实现上述目的，本发明涉及的发动机的控制装置，基本上具备能够改变吸气 阀及/或排气阀的相位的可变动阀机构，求出所述吸排气阀的当前的实际相位、与根据吸
3入空气量等的相当于发动机负荷的量而设定的目标相位的角度差，并且求出使用吸气管内 压力计算出的所述吸排气阀的相位达到了所述目标相位时的吸入空气量理论值、与当前的 实际吸入空气量之间的偏差量或其相关值，进而求出用于将该偏差量或其相关值设成与所 述角度差对应的值的修正系数，并使用该修正系数进行点火时期的过渡修正。在优选方式中，求出使用发动机转速、发动机排气量、气体常数、及吸气温度和理 想气体的状态方程式而计算出的吸入空气量理论值与实际吸入空气量间之比，作为所述偏 差量或其相关值。在另一优选方式中，求出使用发动机转速、发动机排气量、气体常数、及固定为规 定温度的吸气温度和理想气体的状态方程式而计算出的吸入空气量理论值与实际吸入空 气量之比，作为所述偏差量或其相关值。该情况下，在优选方式中，求出按每个运转区域表示所述吸排气阀的相位与吸入 空气量的关系的近似曲线，预先将该近似曲线的系数按每个运转区域进行存储，然后使用 该被存储的系数，求出所述目标相位时的吸入空气量理论值与当前的实际吸入空气量之 比。在又一优选方式中，当所述吸入空气量理论值相对所述实际吸入空气量的比为 1. 0以上时，将过渡时的点火时期向滞后角侧修正；当所述比小于1. 0时，向超前角侧修正。在另一优选方式中，在点火时期的过渡修正时，以与吸入空气量对应的灵敏度对 点火时期进行修正。在其他优选方式中，在点火时期的过渡修正时，以与吸入空气量对应的转移宽度 及转移间隔对点火时期进行修正。在本发明涉及的发动机的控制装置中，可求出吸入空气量理论值与当前的实际吸 入空气量的偏差量或者其相关值，并且求出根据实际相位与目标相位的角度差对该偏差量 或其相关值进行修正的修正系数，使用该修正系数进行点火时期的过渡修正。该情况下，所 述修正系数的变化表示发动机的填充效率发生了变化，填充效率的变化表示内部EGR量发 生了变化。因此，如果针对该内部EGR量的变化而修正点火时期，则可以防止过渡时因吸排 气阀的过超前角引起的燃烧性恶化(爆震的发生)或因过滞后角引起的转矩减小等。进而， 能够将转矩控制为最佳，有望提高每公升燃料行驶的公里数。而且，通过在所述修正系数的计算过程中简易地使用近似式，可以避免计算模型 的复杂化、大规模化，并且能够根据实际的数据决定变量，还会减小误差。并且，通过针对所述点火时期的修正系数，设定与吸入空气量等运转状态(表示 运转状态的参数)对应的灵敏度或转移宽度、间隔等，能够进一步减小误差并且提高燃烧 性。


图1是将本发明涉及的控制装置的一个实施方式与应用其的车载用发动机的一 个例子一起表示的简要结构图。图2是表示图1所示的控制单元的内部结构的简要图。图3是表示由控制单元执行的控制概要等的功能框图。图4是表示发动机的吸气系统的物理模型的一个例子的图。
图5是表示求出缸体流入空气量的处理过程的一个例子的框线图。图6是表示吸气阀的相位与吸入空气量比率的关系的一个例子的图。图7是表示将吸气阀的相位与吸入空气量比率的关系置换为近似曲线的例子的 图。图8是表示吸气阀的当前实际相位和目标相位、排气阀的当前实际相位和目标相 位、吸入空气量比率的当前值和目标值的一个例子的图。图9是表示求出吸气效率修正系数的处理过程的一个例子的框线图。图10是表示求出吸入空气量比率的框线图的一个例子的图。图11是表示使用吸气效率修正系数V对点火时期进行修正时的处理过程的一个 例子的框线图。图12是表示点火时期修正值的修正量的基值转移处理的时序图的一个例子的13是表示发动机的填充效率与内部EGR率之间的关系的一个例子的特性图。图14是表示进行了点火时期的过渡修正时的时序图的一个例子的图。图15是表示以控制单元执行的点火时期过渡修正为中心的控制程序的一个例子 的流程图。图16是表示缸体流入空气量(吸入空气量理论值)的计算步骤的一个例子的流 程图。图17是表示吸气效率修正系数的计算步骤的一个例子的流程图。图18是表示吸入空气量比率的计算步骤的一个例子的流程图。图19是表示求出吸入空气量比率的处理过程的一个例子的框线图。图中20-吸气通道；25-节流阀(throttle) ；30-燃料喷射阀；35-火花塞；52-吸 气温度传感器；53-气流传感器；41-吸气阀液压执行元件；42-排气阀液压执行元件； 61-吸气阀相位传感器；62-排气阀相位传感器；100-控制单元；102-吸入空气量计算机 构；105-吸排气阀目标相位计算机构；106-吸气效率修正机构；110-点火时期修正机构。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是将本发明涉及的控制装置的一个实施方式(第1实施例)，与应用其的车载 用发动机的一个例子一同表示的简要结构图。在图1中，应用了本实施例的控制装置1的发动机10，例如是具有4个气缸#1、#2、 #3、#4 (图中以#1为代表进行表示)的火花点火式的多缸汽油发动机，并具有由气缸盖及气 缸柱构成的缸体12、和滑动自如地嵌插在该缸体12的各气缸#1、#2、#3、#4内的活塞15， 活塞15通过连杆14与曲轴13连接。在活塞15上方，形成了具有规定形状的燃烧室(顶 棚或顶部)的燃烧工作室17，面向各气缸#1、#2、#3、#4的燃烧工作室17设置有与由点火 线圈34等构成的点火单元连接的火花塞35。用于燃料的燃烧而被供给的空气从空气清洁器(未图示)，通过由配置有热电阻 线式等的气流传感器53、电控节流阀25的管状通道部分(节流阀体)、收集器27、吸气分流 器(manifold:多岐管)28、吸气口 29等构成的吸气通道20，并经由配置在其下游端(吸气 口 29端部)的吸气阀21，被吸入到各气缸#1、#2、#3、#4的燃烧工作室17。而且，面向吸气通道20的下游部分(吸气分流器28)，按每个气缸(#1、#2、#3、#4)设置有向吸气口 29 喷射燃料的燃料喷射阀30，并且在收集器27中配置有吸气温度传感器52。被吸入到燃烧工作室17的空气与从燃料喷射阀30喷射出的燃料的混合气，通过 火花塞35的火花点火被点燃，其燃烧废气(排放气)从燃烧工作室17经过排气阀22，并通 过由设置有排气口、排气分流器、排气净化用催化剂(例如三元催化剂)的排气管等构成的 排气通道40，被向外部(大气中)排出。在比排气通道40中的催化剂靠上游侧配置有氧浓 度传感器(空燃比传感器)57。而且，燃料箱内的燃料(汽油等)被具备燃料泵、燃压调节器等的燃料供给机构60 调压成规定燃压后，提供给按各气缸(#1、#2、#3、#4)的每一个而配备的燃料喷射阀30，燃 料喷射阀30被从后述的发动机控制单元(ECU) 100供给的、具有与此时的运转状态对应的 脉冲宽度(相当于开阀时间)的开阀脉冲信号进行开阀驱动，将与该开阀时间对应的量的 燃料向吸气口 29喷射。在上述的基础上，为了在本例的发动机1中改变吸气阀21及排气阀22的相位，更 详细而言，为了主要使从吸气阀21的开时期到排气阀22的关时期的交叠量根据发动机的 运转状态发生变化，对吸排气凸轮轴23、24分别添设了作为可变动阀(VVT =可变阀定时) 机构的吸气阀液压执行元件41、排气阀液压执行元件42，并且分别添设了用于检测吸排气 阀21、22的相位(凸轮轴23、24的相位)的吸气阀相位传感器61及排气阀相位传感器62。本例中，在加减速时等过渡时，由后述的控制单元100控制上述吸排气阀液压执 行元件41、42，将吸气阀21的相位和排气阀22的相位例如分别以相同角度向反方向变化 (吸排气阀21、22同时向使所述交叠量增大的方向、或减小的方向中的任意一方移动)。而且，为了进行空转转速的控制，在吸气通道20中设置了绕过节流阀25的旁路通 道，并且在该通道中设有ISC阀45。另外，在本例中，虽然空转转速通过对ISC阀45实施开 闭控制来进行，但空转转速还可以通过对上述节流阀25的开度实施控制来进行。另一方面，为了进行上述发动机10的各种控制、即所述燃料喷射阀30的燃料 喷射控制、所述火花塞35的点火时期控制等，具有内藏微型计算机的发动机控制单元 (ECU)100。控制单元100基本上如图2所示，其自身是公知的部件，由CPU90、R0M91、RAM92、 输入输出口(I. 0)95、输入电路96、驱动器(驱动电路)97等构成。在控制单元100中，来 自所述传感器等的信号在由输入电路96进行了噪音去除等处理之后，被发送到输入输出 口 95。输入口 95的值由RAM92保管，在CPU90内被进行运算处理。记述了运算处理的内容 的控制程序被事先写入到R0M91中。按照控制程序而被运算的表示各执行元件操作量的值 在保管到RAM92中后，被发送到输出口 95。作为输入信号，控制单元100被供给下述信号由气流传感器53检测出的吸入空 气量所对应的信号；从曲轴13被添设的曲柄角传感器(转速传感器)55获得的对曲轴13 的旋转(发动机转速)/相位(曲柄角)进行表示的信号(例如按每1度的旋转角从曲柄 角传感器55输出脉冲信号)；由吸排气凸轮轴23、24被添设的吸气阀相位传感器61及排气 阀相位传感器62检测出的对吸排气阀21、22的相位进行表示的信号；与来自被配置在比排 气通道40中的三元催化剂靠上游侧的氧浓度传感器57的氧浓度(空燃比)对应的信号； 与由配设于缸体12的水温传感器54检测出的发动机冷却水温度对应的信号；来自作为发动机10的运转、停止的主开关的点火开关59的信号；向由设置在吸气通道20的收集器27 部分的吸气温度传感器52检测出的吸气温度对应的信号；由节流阀开度传感器58检测出 的节流阀开度信号等。控制单元100根据上述各种输入信号对发动机的运转状态进行确认，并根据该运 转状态，对燃料喷射量及点火时期等发动机的主要操作量进行运算。更具而言，在控制单元100中，根据发动机的运转状态，运算应当向各气缸#1、#2、 #3、#4的每一个喷射的燃料喷射量，生成具有与该运算得到的燃料喷射量相当的脉冲宽度 的开阀脉冲信号，该开阀脉冲信号被驱动器97放大成足够使燃料喷射阀30开阀的能量，作 为燃料喷射阀驱动信号，按各气缸#1、#2、#3、#4的每一个以规定的定时被提供给燃料喷射 阀30。而且，按照在由控制单元100运算出的点火时期进行点火的方式，从驱动器97将驱 动信号向各气缸#1、#2、#3、#4的点火线圈34发送。接着，对控制单元100为了消除在加减速时等过渡时因可变动阀机构的机械性响 应延迟而引起的燃烧性恶化等，而执行的点火时期的过渡修正进行说明。在本实施例中，作为根据吸气管内压力(推定值)而算出的吸排气阀21、22的相 位达到了目标相位时的吸入空气量理论值、与当前的实际吸入空气量的偏差量或其相关 值，求出它们之比，并且进一步求出根据吸排气阀21、22的实际相位与目标相位的角度差 对将该比进行修正的修正系数，然后使用该修正系数，进行点火时期的过渡修正。下面，对上述内容进行详细说明。如图3中用功能框图表示那样，控制单元100具备发动机转速计算机构101、吸 入空气量计算机构102、基本喷射量计算机构103、基本喷射量修正系数计算机构104、吸排 气阀目标相位计算机构105、吸气效率修正机构106、空燃比反馈控制系数计算机构107、基 本喷射量修正机构108、基本点火时期计算机构109、点火时期修正机构110、和目标空转转 速计算机构111。所述发动机转速计算机构101通过对来自曲柄角传感器55的脉冲信号的单位时 间的变化(例如脉冲的上升或下降)次数(到来数)进行计数，并进行规定的运算处理，来 计算单位时间的发动机转速。吸入空气计算机构102对来自气流传感器53的信号进行电压-流量变换，求出通 过吸气通道20中的气流传感器53部分的吸入空气量(检测吸入空气量=实际吸入空气 量)，根据该吸入空气量、发动机转速、吸气温度等，计算吸气管内压力推定值，并且计算被 吸入到缸体12内(燃烧工作室17)的缸体流入空气量(理论值)，进而根据这些求出值，计 算当前的实际吸气效率和吸排气阀21、22的相位达到了目标相位时的吸气效率(目标吸气 效率)，两者的比是吸入空气量理论值与实际吸入空气量之比，相当于偏差量或其相关值。基本喷射量计算机构103根据发动机转速和吸入空气量，计算一个气缸中的发动 机每转1次的吸入空气量(相当于发动机负荷)，并且根据该发动机负荷，计算各气缸#1、 #2、#3、#4共同的基本喷射量。基本喷射量修正系数计算机构104根据发动机转速及发动机负荷，来设定与由基 本喷射量计算机构103计算出的基本喷射量对应的发动机的各运转区域中的修正系数(从 修正系数图中读出对应的运转区域的系数，在本说明书中，“设定”、“求出”与“计算”、“算出” 被以同等意义使用)。
吸排气阀目标相位计算机构105根据发动机转速和发动机负荷，设定吸排气阀 21、22的目标相位(从图中读出)。吸气效率修正机构106求出吸排气阀21、22的当前实际相位与目标相位的角度 差，并根据该角度差，算出用于对所述吸气效率之比进行修正的修正系数、即用于进行点火 时期的过渡修正的修正系数η。空燃比反馈控制系数计算机构107根据来自氧浓度传感器57的信号，按照用于燃 烧的混合气被保持为目标空燃比的方式，计算PID控制的空燃比反馈控制系数。另外，在本 例中，所述氧浓度传感器57使用了输出与排气空燃比成比例的信号的传感器，但也可以采 用根据排出气体相对于理论空燃比是位于高浓度侧/低浓度侧中的哪一侧，来输出高_低 电平信号的传感器。基本喷射量修正机构108根据由基本喷射量修正系数计算机构104求出的基本喷 射量修正系数、由空燃比反馈控制系数计算机构108求出的空燃比反馈控制系数、基于由 水温传感器54检测出的发动机的冷却水温度而设定的水温修正系数等，对由基本喷射量 计算机构103计算出的基本喷射量进行修正。基本点火时期计算机构109根据发动机转速及发动机负荷，通过图检索对发动机 的各运转区域中的最佳基本点火时期进行设定。点火时期修正机构110针对由基本点火时期计算机构105进行图检索而得到的点 火时期，实施基于发动机的冷却水温度等的修正、基于由吸气效率修正机构106算出的修 正系数n等的修正。图4表示成为本发明的对象的发动机的吸气系统的物理模型的一个例子。在本吸 气系统的入口，安装有用于对实际被吸入到吸气系统内的吸入空气量进行检测的气流传感 器53，通过使用由该传感器53检测出的检测(实际)吸入空气量QA00、吸气管内压力(的 推定值)PMMHG、发动机转速、发动机排气量、吸气量、及由发动机运转区域决定的非线性的 吸气效率，求出流入到缸体12 (燃烧工作室17)内的缸体流入空气量(吸入空气量理论值) QAR。图5表示求出上述缸体流入空气量QAR的框线图的一个例子。在框501中，使用 由气流传感器53检测出的吸入空气量QA00、上次的缸体流入空气量QAR、及上次的PMMHG， 对本次的吸气管内压力PMMHG进行计算(推定)。在框502中，根据发动机转速Ne及上次的吸气管内压力PMMHG进行图检索，求出 作为非线性要素的吸气效率n。在框503中，根据发动机转速Ne和在上述图3的框103中 求出的发动机负荷LDATA，对吸排气阀21、22的目标相位进行图检索。在框504中，根据在 框503中求出的目标相位与由吸排气阀相位传感器61、62检测出的当前相位(实际相位) 的角度差，计算所述吸气效率Π的修正系数VVTCRG (在下面进行详述)。计算出的吸气效 率修正系数VVTCRG通过乘法器505被乘以在框502中基于图检索而求出的吸气效率，由 此，吸气效率Π根据所述角度差被修正。在框506中，根据所述修正后的吸气效率η、吸气 管内压力PMMHG、吸气温度THA及发动机转速，计算缸体流入空气量(吸入空气量理论值) QAR0其中，上述计算出的吸气效率修正系数VVTCRG被用于点火时期的控制(过渡修正) (后述)。而且，即使在没有设置吸气温度传感器52的情况下，将吸气温度固定为规定温度 (例如27°C )来进行计算，也不会有误差的问题。
接着，求出所述吸气管内压力PMMHG及缸体流入空气量QAR的理论式，如下面的式 (1)、式(2)、式(3)所示。数式1
数式2
其中，在上述式(1)、式(2)、式(3)中，R 气体常数KIMV 吸气分流器容积Δ T 计算周期η 吸排气阀的相位为目标相位时的吸气效率VVTCRG 吸气效率修正系数式(1)表示连续区域的理论式，表示了微小时间下的空气向吸气管(节流阀-吸 气阀间)的流入/流出成为吸气管内的压力梯度的情况。式(2)是使式(1)离散化的公 式，通过执行本式，求出了吸气管内压力PMMHG。式(3)表示根据式(2)求出的吸气管内压 力PMMHG、发动机转速Ne、吸气温度THA等来求出缸体流入空气量QAR的式子，基本是理想 气体的状态方程式(求出吸入空气量理论值)，但是由于根据吸排气阀的打开状况而偏离 理论值，所以将吸气效率Π及吸气效率修正系数WTCRG与所述吸入空气量理论值相乘作 为非线性要素。另外，也可以如上所述，将吸气温度固定为规定的值。图6表示吸气阀21的相位IN_VVT与吸入空气量比率VVTETA的关系的一个例子。 纵轴的吸入空气量比率VVTETA表示了将吸排气阀21、22处于默认位置(在没有施加液压 时的位置相位为0° )的吸入空气量设为1. 0时的比率。横轴表示吸气阀21的相位IN_ VVT，曲线L64表示了排气阀22的相位EX_VVT为0° (排气阀的默认位置)时的吸入空气 量比率曲线，曲线L65 68表示了排气阀22的相位为-10° -40°时的吸入空气量比 率曲线。需要说明的是，在本实施例中，吸气阀21的相位为10°时，表示在排气上死点前 10°打开，排气阀22的相位为-10°时，表示在排气上死点后10°关闭(该情况下，吸排气 阀21、22的交叠量以曲柄角度观察为20° )。图7表示将吸气阀21的相位IN_VVT和吸入空气量比率VVTETA的关系置换为近 似曲线的例子。点P71表示了规定发动机转速、规定吸气管内压力、吸气阀21的相位为规 定曲柄角度、排气阀22的相位为规定曲柄角度时的实测吸入空气量比率。由此，表示吸气 阀21的相位IN_VVT与吸入空气量比率VVTETA的关系的近似曲线是L72。本近似曲线L72简单地考虑了微型计算机的计算负荷，以2 3次曲线进行近似，但如果计算负荷允许，则 还可以为更高次。上述图7所示的将吸气阀21的相位IN_VVT与吸入空气量比率VVTETA的关系置 换为近似曲线的理论式如下述式(4)所示。在本例中，表示了规定发动机转速、规定吸气管 内压力、排气阀22的相位为规定曲柄角度时的吸入空气量比率VVTETA、和吸气阀21的相位 的3次函数近似时的各系数(A、B、C及D)，作为3次函数近似。数式4VVTETA = A · IN_VVT3+B · IN_VVT2+C · IN_VVT+D........(4)图8表示了吸气阀21的当前实际相位IN_VVT_real和目标相位IN_VVT_target、 排气阀22的当前实际相位EX_VVT_real和目标相位EX_VVT_target、吸入空气量比率 VVTETA的当前值和目标值(_rael、_target)的一个例子。随着吸排气阀21、22的相位从 实际相位(_real)向目标相位(_target)接近，吸入空气量比率VVTETA在曲线L83上向目 标值Ctarget)接近，最终达到该目标值Ctarget)。这里，在上述的式(3)中，将作为非线性要素的吸气效率η及吸气效率修正系数 VVTCRG,与利用发动机转速Ne、吸气管内压力PMMHG、吸气温度THA等而求出的吸入空气量 理论值相乘，求出缸体流入空气量QAR。另一方面，如下面的式(5)所示，通过将吸入空气量 比率的当前值VVTETA_real除以吸排气阀21、22的相位达到了目标相位时的吸入空气量比 率(目标值)VVTETA_target而得到的值(系数)，来表示吸气效率修正系数VVTCRG。数式5
「 从上述式(5)可知，当目标相位=实际相位时，吸气效率修正系数VVTCRG = 1. 0， 不对吸气效率n进行修正。图9表示求出上述吸气效率修正系数VVTCRG的框线图的一个例子。在框901中， 使用吸排气阀的目标相位(IN & EX_VVT_target)、发动机转速Ne及吸气管内压力PMMHG， 求出吸入空气量比率的目标值VVTETA_target，而且，在框902中，使用吸排气阀的实际相 位(IN & EX_VVT_real)、发动机转速Ne及吸气管内压力PMMHG，求出吸入空气量比率的当 前值VVTETA_real。利用除法器903将所述吸入空气量比率VVTETA的当前值(real)除以 目标值(target)(求出二者比)，将该比作为吸气效率修正系数VVTCRG。图10表示求出上述吸入空气量比率VVTETA的框线图的一个例子。在框1001中， 使用排气阀22的相位EX_VVT和发动机转速Ne，求出吸气管内压力PMMHG为各规定压力(压 力1、压力2、压力3、压力4)时的3次函数系数A。在框1002中对上述规定压力时的3次函 数系数A实施压力方向的插补，求出当前的实际系数A。同样，在框1003中求出3次函数系 数B、在框1005中求出3次函数系数C、在框1007中求出3次函数系数D等，并在框1004、 1006,1008中分别对3次函数系数B、C、D施加压力方向的插补，来求出实际的系数B、C、D。接着，在框1009中，利用上述求出的3次函数系数A、B、C及D和吸气阀21的相位 IN_VVT，来计算3次函数，并求出吸入空气量比率VVTETA (还参照上述式(4))。
10
图11表示使用如上所述那样求出的吸气效率修正系数VVTCRG，对点火时期进行 修正的框线图的一个例子。在框1101中以缸体流入空气量QAR对滤波器权重进行表检索。 在框1102中，以所述的滤波器权重对所述吸气效率修正系数VVTCRG进行滤波(滤波后的 吸气效率修正系数为VVTCRGF)。利用加法器1103计算VVTCRGF-1. 0。在框1104中以缸体 流入空气量QAR对增益进行表检索。利用乘法器1105计算[(VVTCRGF-1. 0) X增益]。在 框1106及框1107中以缸体流入空气量QAR对转移处理的转移间隔和转移宽度进行表检 索。框1108是转移处理框，将上述的[(VVTCRGF-1. 0) X增益]作为点火时期修正值的修 正量的基值，在该值发生了变化时，以所述转移间隔和转移幅度随之变化。在框1109中以 发动机转速Ne和发动机负荷LDATA对点火时期修正值的修正量进行图检索。利用加法器 1110将上述点火时期修正值的修正量和转移处理输出相加，作为点火时期修正值VVTAVD， 并将该点火时期修正值VVTAVD与基本点火时期相加。图12表示上述点火时期修正值的修正量的基值转移处理的时序图的一个例子。 区域(宽度)D121表示了转移处理的上升侧死区。在基值从该死区的区域D121上升时起， 开始转移处理。转移处理以转移宽度D122、转移间隔D123追随基值B124。区域(宽度) D125表示下降侧死区。在基值从该死区的区域D125下降时起，转移处理再次开始。其中， 区域E126表示了转移处理宽度及间隔因缸体流入空气量的变化而变化的状态。图13是表示发动机的填充效率与内部EGR率间的关系的一个例子的特性图。如 特性曲线L131表示那样，填充效率与内部EGR率成反比例关系，在填充率高的一侧，由于缸 体内的惰性气体(燃烧残留气体)较多使得燃烧速度变快，所以点火时期成为滞后角侧设 定，在填充效率低的一侧，由于气缸内的惰性气体较少使得燃烧速度减慢，所以点火时期成 为超前角设定。这里，如果使用吸气管内压力PMMHG、吸气效率η、吸气效率修正系数VVTCRG，则 填充率能够以下式进行表示。填充效率=(吸气管内压力/101. 3kPa) X吸气效率X吸气效率修正系数上式表示了填充效率和吸气效率修正系数VVTCRG成正比例关系。因此，鉴于上述 图13所示的填充效率与内部EGR率的关系，由于在吸气效率修正系数VVTCRG为1.0以上 的情况下、即吸入空气量比率的当前值VVTETA_real为目标值VVTETA_target以上时，填充 效率高，内部EGR率低，所以将点火时期修正为滞后角侧；在吸气效率修正系数比1.0小的 情况下，由于填充效率低，内部EGR率高，所以将点火时期修正为超前角侧。图14表示如上所述那样对点火时期进行了过渡修正时的时序图的一个例子，(A) 表示了发动机转速Ne的变化、(B)表示了排气阀22的相位EX_VVT的变化、(C)表示了吸气 阀21的相位IN_VVT的变化、⑶表示了吸气效率修正系数VVTCRG的变化、(E)表示了 VVT 点火时期修正值WTAVD的变化。图中，发动机转速Ne在tl时刻开始上升，从该tl时刻到 t3时刻为止进行点火时期的过渡修正。从该tl时刻到t3时刻，如在(B)、(C)中用虚线表 示那样，分别计算出排气阀22的目标相位、吸气阀21的目标相位，并且如实线所示那样，检 测出排气阀22和吸气阀21的当前实际相位。最初，由于当前的实际相位比目标相位小，所 以吸气效率修正系数WTCRG比1. 0小(到t2时刻为止)，VVT点火时期修正值VVTAVD从 tl时刻到t2时刻，基于在(E)中用虚线表示的基值被修正为超前角侧。在从吸气效率修正 系数VVTCRG为1. 0以上的t2时刻到t3时亥lj，VVT点火时期修正值VVTAVD基于上述基值被修正为滞后角侧。图15是表示以控制单元100执行的点火时期过渡修正为中心的控制程序的一个 例子的流程图。首先，在中断之后，在步骤1501中根据来自曲柄角传感器的信号，计算发动机转 速。读入在步骤1502中由气流传感器测量得到的吸入空气量QA00、由吸气温度传感器测出 的吸气温度THA、及上次的缸体流入空气量QAR。在步骤1503中，根据上述吸入空气量QA00、 上次的吸气管内压力PMMHG(推定值)、及上次的缸体流入空气量，计算当前的吸气管内压 力PMMHG (推定值)。在步骤1504中，计算吸气效率修正系数VVTCRG。在步骤1505中，以 发动机转速和发动机负荷对吸气效率Π进行图检索。以在步骤1505中使用所述发动机转 速、所述吸气温度ΤΗΑ、所述吸气管内压力PMMHG、及所述吸气效率修正系数VVTCRG而被修 正的吸气效率Π，计算缸体流入空气量QAR。在步骤1507中，使用所述发动机转速和所述缸体流入空气量QAR，计算基本喷射 量及发动机负荷。在步骤1508中，使用所述发动机转速和发动机负荷，对基本喷射量修正 系数进行图检索。在步骤1509中，根据所述发动机转速和发动机负荷对吸气阀21、排气阀 22的目标相位进行图检索。在步骤1510中，对吸气阀21、排气阀22的实际相位进行检测。 在步骤1511中，对吸气阀21、排气阀22的目标相位与实际相位间的角度差进行检测。在步骤1512中，根据所述角度差计算吸气效率修正系数VVTCRG。在该计算中，使 用所述发动机转速和吸气管内压力。在步骤1513中，根据所述吸气效率修正系数VVTCRG 计算VVT点火时期修正值VVTADV。在步骤1514中，读入氧浓度传感器57的输出。在步骤1515中，为了实现目标空燃 比(理论空然比)而计算空燃比反馈控制系数。在步骤1516中，使用所述空燃比反馈控制 系数、所述基本喷射量修正系数对基本喷射量进行修正。在步骤1517中，利用发动机转速、 发动机负荷对基本点火时期进行图检索。在步骤1518中，利用吸气效率修正系数VVTCRG对 所述基本点火时期进行修正。在步骤1519中，计算空转目标转速，在步骤1520中，按照空 转转速成为所述目标转速的方式计算目标流量，并通过反馈控制等对ISC阀45进行控制。图16是表示上述缸体流入空气量(吸入空气量理论值)的计算步骤的一个例子 的流程图。在步骤1601中，根据上次的吸气管内压力PMMHG、检测吸入空气量QA00、上次的 缸体流入空气量QAR，来计算本次的吸气管内压力PMMHG。在步骤1602中，根据上次的PMMHG 和发动机转速Ne，对吸气效率η进行图检索。其中，虽然吸气管内压力使用了前次值，但 也可以根据控制的流程(程序调用)而使用本次的吸气管内压力。在步骤1603中，根据发 动机转速Ne和发动机负荷LDATA，对吸气阀21、排气阀22的目标相位进行图检索。在步骤 1604中，读入吸气阀21、排气阀22的当前相位。在步骤1605中，使用吸气阀21、排气阀22 的目标相位、当前相位、发动机转速及吸气管内压力，运算吸气效率修正系数WTCRG。在步 骤1606中，使用上述吸气效率修正系数VVTCRG对所述吸气效率η进行修正。在步骤1607 中，使用发动机转速、吸气温度、本次的吸气管内压力及修正后的吸气效率η，对缸体流入 空气量QAR进行计算。在步骤1608中，将吸气效率修正系数VVTCRG输出给VVT点火时期 修正。图17是表示上述吸气效率修正系数VVTCRG的计算步骤的一个例子的流程图。在 步骤1701中，根据吸气阀21、排气阀22的目标相位、发动机转速、吸气管内压力，对目标相位时的吸入空气量比率进行计算。在步骤1702中，根据吸气阀21、排气阀22的当前相位、 发动机转速Ne、吸气管内压力，对当前的吸入空气比率进行计算。在步骤1703中，将当前的 吸入空气量比率除以目标相位时的吸入空气量比率，来计算吸气效率修正系数VVTCRG。图18是表示上述吸入空气量比率的计算步骤的一个例子的流程图。在步骤1801 中，使用排气阀22的相位EX_VVT和发动机转速Ne，求出吸气管内压力PMMHG为各规定压力 (压力1、压力2、压力3、压力4)时的3次函数系数A。在步骤1802中，对所述规定压力时 的3次函数系数A实施压力方向的插补，求出当前的实际系数A。同样，在步骤1803中求出 3次函数系数B、在步骤1805中求出3次函数系数C、在框1007中求出3次函数系数D，在 框1004、1006、1008中对各个3次函数系数B、C、D实施压力方向的插补，来求出当前的实际 系数B、C、D。最后，在步骤1809中，根据上述系数A、B、C及D和吸气阀21的相位，来计算 吸入空气比率WTETA。图19是上述VVT点火时期修正的流程图的一个例子。在步骤1901中，根据缸体 流入空气量QAR来计算滤波器权重。在步骤1902中，利用所述滤波器权重对吸气效率修正 系数VVTCRG进行滤波。在步骤1903中，利用VVTCRG滤波值-1. 0计算修正量的标准化值。 在步骤1904中，根据缸体流入空气量QAR对偏差增益(相对所述修正量标准化值的灵敏 度)进行表检索。在步骤1905中，对所述修正量标准化值乘以所述偏差增益，来计算点火 修正量基值。在步骤1906中，根据缸体流入空气量QAR对后述的转移处理的转移间隔进行 表检索。在步骤1907中，根据缸体流入空气量QAR对后述的转移处理的转移宽度进行表检 索。在步骤1908中，实施相对于所述点火修正量基值按每个所述转移间隔以所述转移宽度 进行追踪的转移处理。在步骤1909中，根据发动机负荷和发动机转速对点火时期修正值的 修正量进行图检索。在步骤1910中，对点火时期修正值加上被实施了所述转移处理的修正 量，将其作为点火时期修正量VVTADV。在步骤1911中，将点火时期修正量VVTADV与基本点 火时期相加。如上所述，在本实施例的发动机的控制装置1中，求出吸入空气量理论值与当前 实际吸入空气量的偏差量、或与其相关值相当的吸入空气量比率的当前值和目标值之比， 并且求出根据实际相位与目标相位的角度差对该比进行修正的吸气效率修正系数，并使用 该修正系数进行点火时期的过渡修正。该情况下，所述修正系数的变化表示发送机的填充 效率发生了变化，而且，填充效率的变化表示内部EGR量发生了变化。因此，如果针对该内 部EGR量的变化来修正点火时期，则可以防止在过渡时由于吸排气阀的过超前角引起的燃 烧性恶化(爆震的发生等)、或由于过滞后角引起的转矩减小等。进而，能够将转矩控制为 最佳，提高每公升燃料行驶的公里数等。而且，通过在上述修正系数的计算过程中简易地使用近似式，可以避免计算模型 的复杂化、大规模化，并且可以根据实际的数据决定变量，还会减小误差。并且，通过针对所述点火时期的修正系数，设定与吸入空气量等运转状态(表示 运转状态的参数)对应的灵敏度或转移宽度、间隔等，可以进一步减小误差，并且能够进一 步提高燃烧性等。
权利要求
一种发动机的控制装置，具备能够改变吸气阀及/或排气阀的相位的可变动阀机构，其特征在于，求出所述吸排气阀的当前的实际相位、与根据吸入空气量等的相当于发动机负荷的量而设定的目标相位的角度差，并且求出使用吸气管内压力计算出的所述吸排气阀的相位达到了所述目标相位时的吸入空气量理论值、与当前的实际吸入空气量之间的偏差量或其相关值，进而求出用于将该偏差量或其相关值设为与所述角度差对应的值的修正系数，并使用该修正系数进行点火时期的过渡修正。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，求出使用发动机转速、发动机排气量、气体常数、及吸气温度和理想气体的状态方程式 而计算出的吸入空气量理论值与实际吸入空气量之比，作为所述偏差量或其相关量。
3.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，求出使用发动机转速、发动机排气量、气体常数、及固定为规定温度的吸气温度和理想 气体的状态方程式而计算出的吸入空气量理论值与实际吸入空气量之比，作为所述偏差量 或其相关值。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，求出按每个运转区域表示所述吸排气阀的相位与吸入空气量的关系的近似曲线，预先 将该近似曲线的系数按每个运转区域进行存储，并使用该被存储的系数，求出所述目标相 位时的吸入空气量理论值与当前的实际吸入空气量之比。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，当所述吸入空气量理论值相对所述实际吸入空气量的比为1.0以上时，将过渡时的点 火时期向滞后角侧修正；当所述比小于1.0时，将过渡时的点火时期向超前角侧修正。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，在点火时期的过渡修正时，以与吸入空气量对应的灵敏度对点火时期进行修正。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，在点火时期的过渡修正时，以与吸入空气量对应的转移宽度及转移间隔对点火时期进 行修正。
全文摘要
本发明涉及发动机的控制装置，用于消除在加减速时等过渡时，因可变动阀机构的机械性响应延迟等而引起的燃烧性恶化等，能够在不使计算模型复杂化、大规模化的情况下，准确地求出用于点火时期的过渡修正的修正系数。其求出吸排气阀(21、22)的当前的实际相位、与根据吸入空气量等的相当于发动机负荷的量而设定的目标相位的角度差，并且求出使用吸气管内压力计算出的所述吸排气阀的相位达到了所述目标相位时的吸入空气量理论值与当前的实际吸入空气量的偏差量或其相关值，进而求出用于将偏差量或其相关值设为与所述角度差对应的值的修正系数，并使用该修正系数进行点火时期的过渡修正。
文档编号F02D43/00GK101900039SQ201010189440
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年5月26日
发明者小田部健一, 木村慎吾, 水岛贤治, 浅野诚二, 铃木邦彦 申请人:日立汽车系统株式会社