带增压器内燃机的控制装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的是在将使用空气逆模型的目标节气门开度的计算适用于带增压器内燃机的情况下提高因增压器的增压延迟而使需求转矩和当前转矩背离的状况下得转矩的控制性。因此，本发明提供的控制装置通常将需求转矩决定为目标转矩，但是，在需求转矩和当前转矩背离的状况下在需求转矩产生减小了方向的变化的情况下，将比当前转矩低的值决定为目标转矩。优选的是，根据需求转矩的减小量来决定成为目标的转矩减小量，并将从当前转矩减去目标转矩减小量的值决定为目标转矩。而且，从如上述那样决定的目标转矩计算目标空气量，基于目标空气量并使用空气逆模型来计算目标节气门开度。
【专利说明】带增压器内燃机的控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有节气门的带增压器内燃机的控制装置，更具体地，涉及根据目标空气量并使用空气逆模型来计算目标节气门开度的带增压器内燃机的控制装置。
【背景技术】
[0002]如在日本特开2010-053705号公报中公开那样，已知有通过使用空气逆模型的计算来决定目标节气门开度的方法。空气逆模型是空气模型、即将吸入空气量对于节气门动作的响应模型化并将其用算式表示的模型的逆模型。从需求转矩算出目标空气量，并将目标空气量输入空气逆模型，从而算出实现需求转矩所必需的节气门开度。
[0003]使用空气逆模型的目标节气门开度的计算不仅能适用于自然吸气型的内燃机的控制，也能适用于带增压器内燃机的控制。然而，在该情况下，在带增压器内燃机产生特有的以下那样的问题。
[0004]在带增压器内燃机的情况下，由于增压器所导致的空气量的响应延迟，从加速开始的一段时间内需求转矩和当前转矩较大地背离的状况将持续。在空气逆模型中，进行目标节气门开度的计算以使现在的空气量最快速地到达目标空气量。因此，在实际转矩相对于需求转矩不足的状况下，将节气门开到最大开度以快速增大空气量。
[0005]在此类状况下，由驾驶员进行加速踏板的临时松开操作。该操作反映到需求转矩，需求转矩临时减小。然而，在需求转矩和当前转矩较大地背离的状况下，即使需求转矩有些减小，当前转矩相对于需求转矩依然不足。因此，由空气逆模型算出的目标节气门开度成为最大开度，当前转矩向需求转矩单调地持续增加。其结果，驾驶员不能得到期待的减速感，而将感觉到不适感。
[0006]此外，需求转矩包括驾驶员经加速踏板操作而需求的转矩以及ECT (electroniccontrolled transmission (电子控制变速器))和 / 或 TRC (traction control system (牵引力控制系统))等车辆控制设备为了进行车辆控制而需求的转矩。因此，存在加速中的需求转矩的临时减小不仅通过加速踏板的临时松开操作来实现也通过来自车辆控制设备的转矩下降需求来实现的情况。但是，在需求转矩和当前转矩的背离大的情况下，由空气逆模型算出的目标节气门开度成为最大开度，存在来自车辆控制设备的转矩下降需求不能反映到节气门开度的可能性。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献1:日本专利申请公开第2010 - 053705号公报；
[0009]专利文献2:日本专利申请公开第2010 - 223046号公报。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是在将使用空气逆模型的目标节气门开度的计算适用于带增压器内燃机的情况下通过增压器的增压延迟(supercharge delay)来提高需求转矩和当前转矩背离的状况下的转矩的控制性。而且，为了实现该目的，本发明提供以下那样的带增压器内燃机的控制装置。
[0011]根据本发明的一个方式，本控制装置接收驾驶员或车辆控制设备对内燃机需求的需求转矩，并参照需求转矩来决定向内燃机输出的目标转矩。而且，由目标转矩计算目标空气量，根据目标空气量用空气逆模型来计算目标节气门开度。本控制装置在除了后述的特定状况下、即在通常的状况下，将需求转矩决定为目标转矩。这是为了算出用于以最快速实现需求转矩的目标节气门开度。然而，在因加速时产生的增压延迟而使需求转矩和当前转矩背离的状况下在需求转矩发生了减小方向的变化的情况下，本控制装置用与通常无异的方法来决定目标转矩。该情况下，本控制装置将比当前转矩低的值决定为目标转矩。
[0012]加速时的当前转矩是内燃机在现在时间点能产生的最大转矩，因此在将需求转矩原样地作为目标转矩的情况下，需求转矩在比当前转矩高的区域的减小没有反映到节气门开度。但是，如果如上述那样决定目标转矩，则能符合需求转矩的减小地使内燃机输出的转矩减小。因此，在需求转矩的减小是由驾驶员的加速踏板操作所形成的情况下，能给予驾驶员期待的减速感。此外，在需求转矩的减小是来自车辆控制设备的转矩下降需求所形成的情况下，能可靠地执行所需的车辆控制。
[0013]在将比当前转矩低的值决定为目标转矩时，优选用以下的方法决定目标转矩。首先，在需求转矩和当前转矩背离的状况下在需求转矩产生了减小方向的变化的情况下，根据需求转矩的减小量来决定成为目标的转矩减小量。作为目标转矩减小量的具体计算方法，例如，可计算当前转矩和减小前的需求转矩之比，并将把该比作为修正系数来修正需求转矩的减小量的值作为目标转矩减小量。而且，将从当前转矩减去该目标转矩减小量的值决定为目标转矩。
[0014]根据上述那样的目标转矩的决定方法，根据需求转矩的减小量来调整内燃机输出的转矩的实际减小量。因此，在需求转矩的减小是驾驶员的加速踏板操作所形成的情况下，能在车辆产生符合驾驶员的期待的减速度。此外，在需求转矩的减小是来自车辆控制设备的转矩下降需求所形成的情况下，能更可靠地执行所需的车辆控制。
[0015]然而，存在在带增压器内燃机除了节气门之外还设有与空气量相关的一个或多个致动器的情况。例如，使气门正时可变的可变气门正时装置和/或使增压压力变化的废气气门或可变喷嘴等。这些致动器与节气门联动地调整空气量。但是，在这些致动器，在与节气门比较的情况下，存在空气量对于其动作的响应性低的特征。在具有此类致动器的带增压器内燃机为控制对象的情况下，本控制装置所涉及的致动器的操作是以下那样的优选方法。
[0016]根据第一优选方法，本控制装置根据需求转矩来决定目标致动器值，并根据该目标致动器值来操作致动器。即、基于如上述那样决定的目标转矩的操作仅对节气门进行，关于与节气门联动地调整空气量的其他致动器，基于需求转矩而不是目标转矩来决定其目标值。根据基于需求转矩的致动器的操作，在因增压延迟而使需求转矩和当前转矩背离的状况下，即使需求转矩稍有减小，致动器也向增大空气量的方向继续进行动作。据此，在一度减小的需求转矩再次转向增大的情况下能防止在空气量的响应产生延迟。此外，由于节气门与其他致动器相比空气量对于动作的响应性较高，因此基于如上述那样决定的目标转矩来操作节气门，能符合需求转矩的减小地使空气量快速减小。再有，在需求转矩再次转为增大的情况下，能使空气量快速增大。[0017]根据第二优选方法，本控制装置基于从需求转矩减去车辆控制设备所需的转矩的转矩来决定目标致动器值，并根据该目标致动器值来操作致动器。根据本方法，车辆控制设备所形成的转矩下降需求没有反映到致动器的动作，因此在加速时致动器向使空气量增大的方向继续进行动作。因此，与第一方法的情况同样，在一度减小的需求转矩再次转向增大的情况下能防止在空气量的响应超时延迟。此外，根据本方法，车辆控制设备所形成的转矩下降需求反映到节气门的动作。节气门其空气量对于动作的响应性高，因此能符合转矩下降需求地使空气量快速减小。再有，能符合转矩下降需求后的转矩上升需求地使空气量快速增大。
[0018]再有，虽然节气门的空气量对于动作的响应性高，但是，在根据需求转矩减小量设定的目标转矩减小量很大的情况下，存在不能使空气量减小实现目标转矩减小量所需的量的情况。即、通过根据目标节气门开度操作节气门而得到的空气量有可能相对于用于实现目标转矩所需的空气量过剩。该情况下，通过在节气门所形成的空气量的控制组合点火装置所形成的点火正时的控制，而能可靠地实现目标转矩。因此，根据本发明的更优选形式，控制装置具备通过使点火正时比最佳点火正时延迟而将内燃机输出的转矩调整为目标转矩的功能。
[0019]根据本发明的另一方式，本控制装置参照驾驶员所形成的加速踏板的操作量来决定向内燃机输出的目标转矩。而且，从目标转矩计算目标空气量，基于目标空气量用空气逆模型来计算目标节气门开度。本控制装置以根据驾驶员所形成的加速踏板的操作量来决定目标转矩为基本。即、在除了后述的特定状况之外的通常状况下，根据加速踏板的操作量来决定目标转矩。这是为了算出用于以最快速实现驾驶员所形成的加速需求的目标节气门开度。然而，在由驾驶员踩入加速踏板且在与此相伴的加速途中松开加速踏板的情况下，本控制装置用与通常不同的方法来决定目标转矩。该情况下，本控制装置将比当前转矩低的值决定为目标转矩。
[0020]如果如上述那样决定目标转矩，则能符合驾驶员所形成的加速踏板的松开操作地减小内燃机输出的转矩。这样，驾驶员经加速踏板操作而完成对内燃机需求的转矩下降，能给予驾驶员期待的减速感。该情况下，更优选的是，根据加速踏板的松开量来决定成为目标的转矩减小量，并将从当前转矩减去该目标转矩减小量的值决定为目标转矩。这样，根据需求转矩的减小量来调整内燃机输出的转矩的实际减小量，因此能在车辆产生与驾驶员的期待一致的减速。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的实施方式I的带增压器内燃机的控制装置的构成的方框图。
[0022]图2是表示目标转矩的决定方法的流程图。
[0023]图3是表示目标转矩的具体计算例的图。
[0024]图4是表示由图1所示的构成的控制装置控制的带增压器内燃机的加速时的动作图像的时序图。
[0025]图5是表示本发明的实施方式2的带增压器内燃机的控制装置的构成的方框图。
[0026]图6是表示由图5所示的构成的控制装置控制的带增压器内燃机的加速时的动作图像的时序图。[0027]图7是表示本发明的实施方式3的带增压器内燃机的控制装置的构成的方框图。
【具体实施方式】
[0028]实施方式I
[0029]下面，使用附图来说明本发明的实施方式I。
[0030]成为本实施方式的控制装置的适用对象的内燃机是汽车用的带增压器内燃机，具体地，是具备涡轮增压器的火花点火式的四冲程往复式发动机。更具体地，是具有电子控制式节气门(以下简称为节气门(throttle))、使进气气门的的气门正时(valve timing)变化的可变气门正时装置(以下，称为IN-VVT)以及废气气门(waste gate valve)(以下,称为WGV)的内燃机。本控制装置作为内燃机具备的ECU (电子控制单元)的一个功能而实现。具体地，通过由CPU来执行储存于存储器中的程序，来使E⑶作为控制装置发挥功能。在E⑶作为控制装置发挥功能的情况下，ECU根据编程的致动器控制逻辑来控制包括节气门在内的各致动器(促动器)的动作。
[0031]图1是表示通过根据致动器控制逻辑来使ECU发挥功能而实现的控制装置的构成的功能方框图。本控制装置取得需求转矩，并参照需求转矩来决定目标转矩。需求转矩包括从驾驶员所形成的加速踏板的操作量算出的驾驶员需求转矩以及从ECT和/或TRC等车辆控制设备发出的设备需求转矩。对于从需求转矩决定目标转矩的方法在后面详细说明。本控制装置根据目标转矩来算出节气门2、WGV4、IN-VVT6及点火装置8的各目标致动器值。下面，对本控制装置所进行的各致动器的目标致动器值的算出方法进行说明。
[0032]首先，对本控制装置所进行的节气门2的目标致动器值的算出方法进行说明。节气门2的致动器值是节气门开度。本控制装置使用空气量转换表(map)10和空气逆模型12来从目标转矩算出目标节气门开度(在图中，记为目标TA)。空气量转换表10是使转矩和缸内吸入空气量(或,使其无量纲化的填充效率或负荷率)以包括发动机转数、点火时期及空燃比在内的各种发动机状态量为关键要素(key)来相关联的表。使用空气量转换表10，以现在的发动机状态量为基础来算出目标转矩的实现所需的缸内吸入空气量以作为目标空气量(在图中，记为目标KL)。
[0033]本控制装置通过将目标空气量向空气逆模型12输入而算出目标节气门开度。具体地，空气逆模型12通过将进气气门逆模型Ml、进气管逆模型M2、节气门逆模型M3、节气门动作逆模型M4、节气门动作模型M5、节气门模型M6、进气管模型M7及进气气门模型M8组合而构成。其中，节气门模型M6、进气管模型M7及进气气门模型M8构成了简单的空气模式。
[0034]进气气门逆模型Ml是对缸内吸入空气量和进气管压力的关系进行调查而制成的以实验为基础的模型。基于通过实验得到的经验原则，在进气气门逆模型Ml中缸内吸入空气量和进气管压力的关系近似于直线或折线。通过将目标空气量向进气气门逆模型Ml输入，而算出用于实现目标空气量的目标进气管压力(在图中，记为目标Pm)。
[0035]进气管逆模型M2是根据与进气管内的空气相关的守恒定律、具体地、根据能量守恒定律和流量守恒定律而构建的物理模型。在进气管逆模型M2中，用算式表示通过节气门的空气的流量和进气管压力的关系。在进气管逆模型M2中，将目标进气管压力和现在的假想进气管压力(在图中，记为假想Pm)之间的压力差(在图中，记为APm)以及现在的假想空气量(在图中，记为假想KL)作为主要的输入信息来输入。进气管逆模型M2根据这些输入信息来算出用于实现目标进气管压力的目标节气门通过流量(在图中，记为目标mt)。
[0036]节气门逆模型M3是用算式表示节气门通过流量和节气门开度的关系的模型。具体地，用由节气门开度确定的流路面积和节气门的前后的压力比的函数表现节气门通过流量而形成节气门模型的方程式，将该方程式变形为节气门开度的式子而形成节气门逆模型的方程式。在该方程式中使用的压力比可以是实测值也可以是模型所产生的计算值。通过向节气门逆模型M3输入目标节气门通过流量，而算出用于实现目标节气门通过流量的节气门开度。
[0037]节气门动作逆模型M4是将节气门2的动作和产生该动作的输入信号的关系以算式等近似表示的模型。通过将由节气门逆模型M3算出的节气门开度向节气门动作逆模型M4输入，而算出用于实现该节气门开度的输入信号、即目标节气门开度。
[0038]节气门动作模型M5、节气门模型M6、进气管模型M7及进气气门模型M8设置成用于算出在上述计算过程中使用的假想进气管压力和假想空气量。节气门动作模型M5是与上述节气门动作逆模型M4对应的正演(forward)模型。通过向节气门动作模型M5输入目标节气门开度，来算出现在时间点的假想的实际节气门开度。此外，节气门模型M6是与上述节气门逆模型M3对应的正演模型，通过假想节气门开度的输入来算出现在的假想节气门通过流量(在图中，记为假想mt)。进气管模型M7是与上述进气管逆模型M2对应的正演模型，通过假想节气门通过流量的输入来算出假想进气管压力。而且，进气气门模型M8是与上述进气气门逆模型Ml对应的正演模型，通过假想进气管压力的输入来算出假想空气量。如上所述，假想进气管压力用于压力差(APm)的计算，且将假想空气量与压力差一同向进气管逆模型M2输入。
[0039]本控制装置根据由上述空气逆模型12算出的目标节气门开度来操作节气门2。通过该操作而实际实现的节气门2的开度由未图示的节气门开度传感器测量。
[0040]其次，对本控制装置涉及的WGV4的目标致动器值的算出方法进行说明。WGV4的致动器值是使WGV4开闭动作的螺线管的能率(duty)。本控制装置使用增压压力算出表14和能率算出表16来从目标进气管压力算出WGV4的目标能率(在图中，记为目标WGV能率)。增压压力算出表14是将进气管压力和其实现所需的增压压力以各种发动机状态量为关键要素而相关联的图。本控制装置根据目标进气管压力并使用增压压力算出表14来算出目标增压压力。能率算出表16是将增压压力和其实现所需的能率以各种发动机状态量为关键要素而相关联的图。本控制装置根据目标增压压力并使用能率算出表16来算出目标MGV能率，并根据目标MGV能率来操作WGV4。
[0041]其次，对本控制装置所进行的IN-VVT6的目标致动器值的算出方法进行说明。IN-VVT6的目标致动器值是IN-VVT6的位移角(変位角)。本控制装置使用VVT逆模型18来从目标空气量算出IN-VVT6的目标位移角(在图中，记为目标VVT位移角)。VVT逆模型18是将空气量对IN-VVT6的位移角的响应特性模型化的VVT模型的逆模型。根据VVT逆模型18，算出用于以最快速实现目标空气量的位移角来作为目标位移角。本控制装置根据使用VVT逆模型18算出的目标位移角来操作IN-VVT6。
[0042]最后，对本控制装置所进行的点火装置8的目标致动器值的算出方法进行说明。点火装置8的致动器值是对于点火正时、具体为根据发动机状态确定的最佳点火正时(MBT和轻度爆震(trace knock)点火正时中滞后侧的点火正时)的滞后量(遅角量)。本控制装置通过上述节气门2、WGV4及IN-VVT6的协作所进行的空气量控制和点火装置8所进行的点火正时控制的并用来控制转矩。然而，从燃料效率的观点看，空气量所形成的转矩控制成为主要控制，点火正时所形成的转矩控制以补偿(補間)空气量所形成的转矩控制为目的来进行。具体地，点火正时基本上设定于最佳点火正时，仅在空气量所形成的转矩控制中、仅在实际转矩相对于目标转矩过剩的情况下进行点火正时的滞后。
[0043]本控制装置使用点火正时算出部20来算出目标点火正时。在点火正时算出部20，除了由节气门开度传感器测量的节气门开度(在图中，记为实际TA)之外，还输入表示现在的发动机状态的发动机状态量。点火正时算出部20根据这些发动机状态量来算出将点火正时设定为最佳点火正时而得到的推定转矩。在推定转矩为目标转矩以下的情况下，从点火正时算出部20算出最佳点火正时来作为目标点火正时。但是，在推定转矩比目标转矩大的情况下，点火正时算出部20根据推定转矩和目标转矩之差或之比来决定目标转矩的实现所需的点火正时的滞后量。而且，算出从最佳点火正时滞后了该滞后量的点火正时来作为目标点火正时。本控制装置根据由点火正时算出部20算出的目标点火正时来操作点火装置8。
[0044]如上所述，本控制装置使用目标转矩而不是需求转矩来作为用于算出各致动器的目标致动器值的基础信息。目标转矩如上述那样参照需求转矩来决定。作为根据需求转矩来决定目标转矩的要素，本控制装置具备目标转矩决定部24和当前转矩算出部26。
[0045]当前转矩算出部26是算出内燃机输出的当前转矩的要素。在当前转矩算出部26，输入表示发动机转数、现在空气量(现在KL)及目标空燃比(目标A/F)等现在的发动机状态的发动机状态量。这些发动机状态量可以是传感器所形成的测量值也可以是计算值。当前转矩算出部26使用这些发动机状态量来算出内燃机输出的当前转矩。
[0046]在目标转矩决定部24，输入需求转矩和由当前转矩算出部26算出的当前转矩。需求转矩的计算通过未图示的动力传动系管理器来进行。动力传动系管理器是整体(統合)控制整个车辆的控制装置，与本控制装置同样地作为ECU的一个功能而实现。动力传动系管理器所进行的需求转矩的计算和本控制装置所进行的当前转矩的计算在与ECU的演算周期相当的一定的时间阶段来进行。目标转矩决定部24根据输入的需求转矩和当前转矩来决定目标转矩。在图2中用流程图表示目标转矩决定部24所进行的目标转矩的决定方法。下面，参照图2的流程图来说明目标转矩决定部24的功能。
[0047]根据图2的流程图，目标转矩决定部24首先进行步骤SI的判断。在步骤SI，目标转矩决定部24算出需求转矩和当前转矩之差，并判断该差是否比预定的阈值大。节气门2是空气量对于其自身动作的响应性比WGV4等较高的致动器，但是，在目标空气量和实际的空气量之间发生一些响应延迟。因此，在需求转矩和当前转矩之间产生临时的差不仅是在带增压器内燃机中产生的现象也是在自然吸气型内燃机中产生的现象。然而，在带增压器内燃机的情况下，产生因在加速中产生的增压延迟而使需求转矩和当前转矩较大地背离的状况。在步骤SI的判断中使用的阈值设定为能检测与增压延迟相伴的需求转矩和当前转矩的背离的等级。
[0048]在需求转矩和当前转矩之差超过阈值的情况下，目标转矩决定部24接着进行步骤S2的判断。在步骤S2，目标转矩决定部24判断需求转矩的减小量、具体为需求转矩的本次值相对于上次值的减小量是否比预定的阈值大。在从驾驶员或车辆控制设备发出转矩降低需求的情况下，该需求数值化为需求转矩的减小量的大小。在步骤S2的判断中使用的阈值设定为能区别来自驾驶员等的转矩降低需求和需求转矩所含的噪音成分的等级。
[0049]目标转矩决定部24在步骤SI的判断结果是否定的情况下执行步骤S4的处理来作为目标转矩决定用的处理。此外，虽然步骤SI的判断结果是肯定的，但在步骤S2的判断结果是否定的情况下，也执行步骤S4的处理。在步骤S4中，目标转矩决定部24将需求转矩的本次值(在图中，记为TRQrq (k))原样地决定为目标转矩的本次值(在图中，记为TRQtq(k))。目标转矩决定后，目标转矩决定部24实施步骤S5的处理。在步骤S5，将需求转矩的本次值储存为上次值。
[0050]但是，在步骤SI的判断结果是肯定的，且步骤S2的判断结果也是肯定的情况下，目标转矩决定部24执行步骤S3的处理来作为目标转矩决定用的处理。在步骤S3，目标转矩决定部24根据需求转矩的减小量来决定成为目标的转矩减小量，且将比当前转矩低目标转矩减小量的值决定为目标转矩。具体地，如以下那样决定目标转矩。首先，目标转矩决定部24算出需求转矩的本次值相对于上次值的减小量(在图中，记为ATRQ)。此外，当前转矩的上次值(在图中，记为TRQcr (k-Ι))和需求转矩的上次值(在图中，记为TRQrq (k_l))之比。而且，算出将该比作为修正系数而修正需求转矩的减小量的值来作为目标转矩减小量。而且，目标转矩决定部24将从需求转矩的上次值减去目标转矩减小量而得到的值决定为目标转矩的本次值(在图中，记为TRQtg(k))。在目标转矩决定后，目标转矩决定部24实施步骤S5的处理。
[0051]根据以上的方法，通常将需求转矩原样地决定为目标转矩以算出用于以最快速实现需求转矩的目标节气门开度。但是，在因加速时的增压延迟而使需求转矩和当前转矩背离的状况下，在从驾驶员或车辆控制设备发出转矩下降需求的情况下，以当前转矩为基准算出目标转矩以得到所需的转矩减小量。以下，使用具体的计算例来说明用上述方法决定目标转矩的技术意义。
[0052]图3是表示上述方法所进行的目标转矩的计算的具体例的图。在该图中，前次(大上次)的需求转矩是lOONm，当前转矩为80Nm。而且，在上次的演算时间点需求转矩增大到IlONm,当前转矩增大到88Nm。并且，在如上述那样需求转矩和当前转矩背离且增大的状况下，需求转矩本次减小到95Nm。
[0053]在需求转矩和当前转矩如图所示那样变化的情况下，根据步骤S4的处理来用通常的方法决定目标转矩直到上次的演算时间点。即、前次的目标转矩决定为lOONm，上次的目标转矩决定为llONm。但是，对于需求转矩减小的本次，根据步骤S3的处理来进行目标转矩的计算。根据在步骤S3使用的计算式，需求转矩的减小量是15Nm，当前转矩的上次值和需求转矩的上次值之比是0.8，因此作为目标的转矩减小量为通过将15Nm与修正系数0.8相乘而得到的12Nm。而且，将从作为当前转矩的上次值的88Nm减去目标转矩减小量的12Nm而得到的76Nm决定为目标转矩的本次值。
[0054]由于加速时的当前转矩是内燃机能在现在时间点产生的最大转矩，因此在使需求转矩原样地成为目标转矩的情况下，需求转矩在比当前转矩高的区域处的减小没有反映到节气门开度。但是，如果如上述那样以当前转矩的上次值为基准来决定目标转矩的本次值，则能符合需求转矩的减小地减小内燃机输出的转矩。根据图3的例子，能使当前转矩从上次值的88Nm下降到本次值的76Nm，而且，根据在步骤S3使用的计算式，算出目标转矩以使需求转矩的减小量越大则当前转矩的减小量也越大。因此，在需求转矩的减小是由于驾驶员的加速踏板操作的情况下，能给驾驶员以期待的减速感。此外，在需求转矩的减小是由于来自车辆控制设备的转矩降低需求的情况下，能可靠地执行所需的车辆控制。
[0055]通过如上述那样进行目标转矩的决定，根据本控制装置，能得到在图4中用流程图表示的控制结果。图4是将由本控制装置控制的带增压器内燃机的加速时的动作图像与比较例涉及的动作图像进行比较地表示的时序图。这里，作为比较例，使用将需求转矩原样地作为目标转矩的装置、即从图1所示的构成除去目标转矩决定部24和当前转矩算出部26的装置。
[0056]图4表示在将加速踏板踩入到全开后使加速踏板临时稍微松开的情况下的控制结果。在图4的最上层的时序图中，表示了加速踏板的开度的时间变化。第二层的时序图中，用实线表示本控制装置所形成的目标转矩的时间变化，用虚线表示比较例所形成的目标转矩、即需求转矩的时间变化。在第三层的时序图中，用实线表示本控制装置所形成的实际转矩的时间变化，用虚线表示比较例所形成的实际转矩的时间变化。在第四层的时序图中，用实线表示本控制装置所形成的节气门开度的时间变化，用虚线表示比较例所形成的节气门开度的时间变化。在第五层的时序图中，用实线表示本控制装置所形成的缸内吸入空气量的时间变化，用虚线表示比较例所形成的缸内吸入空气量的时间变化。而且，在最下层的流程图中，用实线表示本控制装置所形成的节气门上游压力的时间变化，用虚线表示比较例所形成的节气门上游压力的时间变化。
[0057]首先，从比较例所形成的控制结果来说明。根据比较例，从加速踏板的开度计算的需求转矩原样地成为目标转矩，并根据作为需求转矩的目标转矩来进行节气门的操作。在踩入加速踏板时，通过将节气门开到最大开度而使空气量瞬间快速上升。但是，在从不进行增压器所进行的增压的NA区域进入进行增压的增压区域时，增压延迟、即因节气门上游压力的上升延迟而使空气量的上升速度变慢。其结果，产生目标转矩和内燃机输出的实际转矩较大背离的状况。该情况下，根据上述空气逆模型所形成的目标节气门开度的计算，算出节气门的最大开度来作为目标节气门开度以使当前转矩以最大速度到达目标转矩。在该状况下临时稍微松开加速踏板的情况下，作为需求转矩的目标转矩以与加速踏板的松开量对应的量减小。但是，由于即使目标转矩有些减小，目标转矩和当前转矩背离的状况也没有变化，因此节气门开度依然为最大开度。其结果，空气量没有减少而单调地继续增大，与此相应地，内燃机输出的转矩也单调地继续增大。即、根据比较例，驾驶员所进行的加速踏板的松开操作没有反映到节气门的动作，结果，没有反映到内燃机输出的转矩。
[0058]与之相对，根据本控制装置，能得到以下那样的控制结果。根据本控制装置，通常，与比较例同样地从加速踏板的开度计算的需求转矩原样地成为目标转矩，并根据该目标转矩来进行节气门的操作。但是，在目标转矩和内燃机输出的转矩出现一定以上背离的状况下进行加速踏板的松开操作的情况下，以当前转矩、即内燃机在现在时间点能输出的最大转矩为基准来决定目标转矩。这里，决定的目标转矩成为比当前转矩低根据需求转矩的减小量决定的目标转矩减小量的值。因此，根据上述空气逆模型所形成的目标节气门开度的计算，目标节气门开度从最大开度向与目标转矩对应的开度减小以使当前转矩下降到比其自身低的目标转矩。其结果，将节气门临时向关闭侧操作，从而因空气量临时减少而在内燃机输出的转矩产生临时的减小。即、根据本控制装置，能将驾驶员所进行的加速踏板的松开操作反映到节气门的动作，从而也能反映到内燃机输出的转矩。再有，与比较例相比，本控制装置的节气门上游压力的上升稍迟，这是由于节气门如上述那样临时关闭。此外，在本控制装置中空气量一度减少，因此与比较例相比，目标转矩和当前转矩背离的状态将持续稍长，节气门开度处于最大开度的时间也增加该相应量。
[0059]实施方式2
[0060]其次，使用附图来说明本发明的实施方式。
[0061]图5是表示本发明的实施方式2的控制装置的构成的功能方框图。本控制装置相当于将实施方式I的控制装置的构成部分变形的装置。因此，对于构成本控制装置的要素中的、与实施方式I的控制装置在功能上相同的要素在图中标注相同标记。在下面，对于与实施方式I相同的功能省略或简化其说明，并以与实施方式I不同的功能为中心来说明本控制装置的构成。
[0062]本控制装置与实施方式I的控制装置的不同点在于WGV4及IN-VVT6的各目标致动器值的决定所使用的转矩值。本控制装置根据需求转矩来决定WGV4及IN-VVT6的各目标致动器值而不是根据由目标转矩决定部24决定的目标转矩。关于节气门2，与实施方式I的控制装置同样地，根据由目标转矩决定部24决定的目标转矩来决定目标节气门开度。
[0063]因此，本控制装置除了空气量转换表10之外还具备用于将需求转矩转换为空气量的空气量转换表30。在空气量转换表30，以现在的发动机状态量为基础算出需求转矩的实现所需的缸内吸入空气量来作为目标空气量(在图中，记为目标KL2)。在本控制装置中，将从需求转矩转换的目标空气量向VVT逆模型18输入，并根据该目标空气量来算出IN-VVT6的目标位移角。此外，本控制装置还具备与空气逆模型12具有的进气气门逆模型Ml相同内容的进气气门逆模型32。在该进气气门逆模型32，输入通过空气量转换表30而从需求转矩转换的目标空气量。而且，由进气气门逆模型32算出的目标进气管压力(在图中，记为目标Pm2)使用增压压力算出表14来转换为目标增压压力，再使用能率算出表16来转换为WGV4的目标WGV能率。
[0064]图6是表示由本控制装置控制的带增压器内燃机的加速时的动作图像的时序图。图6的时序图相当于将表示本控制装置所形成的IN-VVT6的位移角的时间变化的时序图和表示WGV4的开度的时间变化的时序图添加到图4的时序图中。
[0065]WGV4和IN-VVT6是与节气门2联动地调整空气量的致动器。然而，在这两致动器与节气门2相比时，空气量对于动作的响应性低。因此，在根据加速中的转矩下降需求而使WGV4和IN-VVT6向使空气量减少侧进行动作的情况下，在一度减小的需求转矩再次转为增大的情况下在空气量的响应将产生一些延迟。但是，根据本控制装置，在因增压延迟而使需求转矩和当前转矩背离的状况下，如在WGV4和IN-VVT6的各流程图中所示，即使因转矩下降需求而使需求转矩减小，WGV4和IN-VVT6也继续向使空气量增大的方向进行动作。据此，在一度减小的需求转矩再次转为增大的情况下能防止在空气量的响应产生延迟。此外，关于节气门2，与实施方式I的情况同样地根据目标转矩来操作，因此不仅能符合需求转矩的减小地使空气量快速减少，还能在需求转矩再次转为增大的情况下使空气量快速增大。
[0066]实施方式3
[0067]其次，使用附图来说明本发明的实施方式3。
[0068]图7是表示本发明的实施方式3的控制装置的构成的功能方框图。本控制装置相当于使实施方式2的控制装置的构成部分变形的装置。因此，对于构成本控制装置的要素中的、与实施方式2的控制装置在功能上相同的要素在图中标注相同标记。在下面，对于与实施方式2相同的功能省略或简化其说明，并以与实施方式2不同的功能为中心来说明本控制装置的构成。
[0069]本控制装置与实施方式2的控制装置的不同点在于WGV4及IN-VVT6的各目标致动器值的决定所使用的转矩值。本控制装置仅根据需求转矩所含的驾驶员需求转矩、即从加速踏板开度算出的需求转矩来决定WGV4及IN-VVT6的各目标致动器值。关于节气门2，与实施方式I的控制装置同样地，参照既包括驾驶员需求转矩也包括ECT等车辆控制设备的需求转矩在内的需求转矩来由目标转矩决定部24决定目标转矩，并根据该目标转矩来决定目标节气门开度。
[0070]在本控制装置中，通过空气量转换表30来将驾驶员需求转矩转换为目标空气量(在图中，记为目标KL2)。而且，将从驾驶员需求转矩转换的目标空气量向VVT逆模型18输入，并根据该目标空气量来算出IN-VVT6的目标位移角。此外，在本控制装置中，向进气气门逆模型32输入通过空气量转换表30而从驾驶员需求转矩转换的目标空气量。而且，将由进气气门逆模型32算出的目标进气管压力(在图中，记为目标Pm2)使用增压压力算出表14转换为目标增压压力，再使用能率算出表16转换为WGV4的目标WGV能率。
[0071]根据如上述那样构成的本实施方式的控制装置，ECT等车辆控制设备所产生的转矩下降需求没有反映到WGV4及IN-VVT6的动作，车辆控制设备所产生的转矩下降需求仅反映到节气门2的动作。这样，不会使WGV4及IN-VVT6无用地进行动作，且在因转矩下降需求而一度减小的需求转矩再次转为增大的情况下能防止在空气量的响应产生延迟。
[0072]其他
[0073]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能进行各种变形来实施。例如，关于实施方式1，WGV4及IN-VVT6不是必须的。实施方式I的控制装置也能应用于不具有WGV及IN-VVT而仅具有节气门的带增压器内燃机。此外，在上述实施方式中举WGV及IN-VVT为例来作为与节气门联动地调整空气量的致动器，但是，可以认为带可变喷嘴的涡轮增压器和/或排气气门用的可变气门正时装置也包含于此类致动器中。
[0074]附图标记说明:
[0075]2节气门4废气气门6可变气门正时装置8点火装置10空气量转换表12空气逆模型 14增压压力算出表 16能率算出表 18VVT逆模型 20点火正时算出部24目标转矩决定部26当前转矩算出部Ml进气气门逆模型M2进气管逆模型M3节气门逆模型M4节气门动作逆模型M5节气门动作模型M6节气门模型M7进气管模型M8进气气门模型。
【权利要求】
1.一种带增压器内燃机的控制装置，该带增压器内燃机具有节气门，该控制装置的特征在于，具备: 由目标转矩计算目标空气量的单元； 基于所述目标空气量用空气逆模型来计算目标节气门开度的单元； 根据所述目标节气门开度操作所述节气门的单元； 取得对所述内燃机的需求转矩的单元； 计算所述内燃机正在输出的当前转矩的单元；和 目标转矩决定单元，其在所述需求转矩和所述当前转矩没有背离的情况下将所述需求转矩决定为所述目标转矩，但在所述需求转矩和所述当前转矩背离的状况下在所述需求转矩产生了减小方向的变化的情况下，将比所述当前转矩低的值决定为所述目标转矩。
2.根据权利要求1所述的带增压器内燃机的控制装置，其特征在于， 所述目标转矩决定单元，在所述需求转矩和所述当前转矩背离的状况下在所述需求转矩产生了减小方向的变化的情况下，根据所述需求转矩的减小量来决定作为目标的转矩减小量，并将从所述当前转矩减去所述目标转矩减小量后的值决定为所述目标转矩。
3.根据权利要求2所述的带增压器内燃机的控制装置，其特征在于， 所述目标转矩决定单元，将由所述当前转矩和减小前的所述需求转矩之比修正了所述需求转矩的减小量后的值决定为所述目标转矩减小量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的带增压器内燃机的控制装置，其特征在于， 所述内燃机具有致动器，该致动器是与所述节气门协动来调整空气量的致动器，且该致动器的空气量对动作的响应性比所述节气门低， 所述控制装置具备: 基于所述需求转矩来决定目标致动器值的单元；和 根据所述目标致动器值来操作所述致动器的单元。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的带增压器内燃机的控制装置，其特征在于， 所述内燃机具有致动器，该致动器是与所述节气门协动来调整空气量的致动器，且该致动器的空气量对动作的响应性比所述节气门低， 所述控制装置具备: 基于从所述需求转矩减去车辆控制设备需求的转矩后的转矩来决定目标致动器值的单元；和 根据所述目标致动器值来操作所述致动器的单元。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的带增压器内燃机的控制装置，其特征在于， 还具备在下述情况下通过使点火正时比最佳点火正时延迟来将所述内燃机输出的转矩调整为所述目标转矩的单元，所述情况是通过根据所述目标节气门开度来操作所述节气门而得到的空气量相对于为实现所述目标转矩所需的空气量为过剩的情况。
7.一种带增压器内燃机的控制装置，所述带增压器内燃机具有节气门，该控制装置的特征在于，具备: 由目标转矩计算目标空气量的单元； 基于所述目标空气量用空气逆模型来计算目标节气门开度的单元； 根据所述目标节气门开度来操作所述节气门的单元；取得驾驶员作出的加速踏板的操作量的单元； 计算所述内燃机正在输出的当前转矩的单元；和 目标转矩决定单元，其基本上根据驾驶员作出的所述加速踏板的操作量来决定所述目标转矩，但在由驾驶员踩下所述加速踏板且在与此相伴的加速途中所述加速踏板松开的情况下，将比所述当前转矩低的值决定为所述目标转矩。
8.根据权利要求7所述的带增压器内燃机的控制装置，其特征在于， 所述目标转矩决定单元，在由驾驶员踩下所述加速踏板且在与此相伴的加速途中所述加速踏板松开的情况下，根据所述加速踏板的松开量来决定作为目标的转矩减小量，并将从所述当前转矩减去所述目 标转矩减小量后的值决定为所述目标转矩。
【文档编号】F02D41/14GK103620200SQ201180071658
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2011年7月5日 优先权日:2011年7月5日
【发明者】吉嵜聪, 高桥清德, 柴山正史 申请人:丰田自动车株式会社