内燃机的控制装置的制作方法

本发明涉及内燃机的控制装置，特别是涉及根据节气门的堵塞程度来控制内燃机的控制装置。

背景技术：

1、作为现有的这种内燃机的控制装置，已知有例如专利文献1所公开的控制装置。在该控制装置中，作为表示向节气门的开口部的堆积物的堵塞程度(以下称为“节气门的堵塞程度”)的参数，节气门的堵塞率在内燃机的运转时被计算/学习，并用于吸入空气量的控制等。因此，高精度地学习堵塞率在提高燃料效率、实现能量效率的改善方面很重要。

2、专利文献1中的节气门的堵塞率的计算/学习方法如下。首先，在内燃机的怠速运转中，每隔给定时间，基于由空气流量计检测出的吸入空气量等，计算出推定实际的流量函数(kth)的推定kth，并与节气门开度一起作为采样点进行存储。在内燃机的运转结束时，按照节气门的每个给定的开度区域，对所存储的多个采样点应用最小二乘法，由此计算出代表推定kth的代表点1。接着，通过这些代表点1与上次的运转周期中得到的代表点的加权平均，针对每个开度区域计算出代表点2。然后，通过对所计算出的多个代表点2应用最小二乘法，由此求取表示推定kth相对于节气门的开度的关系的近似函数。

3、另一方面，作为成为计算节气门的堵塞率时的基准的其他流量函数，在节气门的整个开度区域中预先设定作为在节气门完全没有堆积物堆积的状态下的流量函数的新品时kth、和作为在节气门堆积物最大限度地堆积的状态下的流量函数的最大堵塞时kth。然后，根据这些新品时kth以及最大堵塞时kth与在本次的运转周期中计算出的推定kth之间的关系，新计算/学习堵塞率。如上这样学习的堵塞率例如用于设定节气门的目标开度等内燃机的控制。

4、在先技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特许第6768031号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在上述的现有的控制装置中，在内燃机的运转中，将每隔给定时间计算出的全部的推定kth作为采样点进行存储，并且在内燃机的运转结束时，对所存储的多个采样点应用最小二乘法，计算出代表点1。因此，用于存储多个采样点的存储器容量有可能变得庞大。此外，需要按节气门的多个开度区域的每一个分别进行基于最小二乘法的代表点1的计算，并且进行基于最小二乘法的表示涉及整个开度区域的推定kth的近似函数的导出，为此的运算负荷增大。

3、本发明为了解决以上那样的课题而作，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，该内燃机的控制装置能够降低用于节气门的堵塞程度的学习的运算负荷以及存储器容量，并且能够在宽的开度区域内高精度地进行节气门的堵塞程度的学习，通过使用学习到的堵塞程度来控制内燃机，能够提高燃料效率并实现能量效率的改善。

4、用于解决课题的手段

5、为了达成该目的，技术方案1所涉及的发明的内燃机的控制装置具备：堵塞参数计算单元(ecu2、图2的步骤8、图12)，其使用设置于内燃机3的进气通路11的节气门5的堵塞程度处于基准状态时的第一流量函数(实施方式中的(以下在本技术方案中相同)新品时kth、最大堵塞时kth)、和基于由空气流量计22检测出的吸入空气量gair而推定出的第二流量函数(推定kth)，计算表示节气门5的堵塞程度的堵塞参数(堵塞率kthc)；以及控制单元(ecu2、图17)，其使用计算出的堵塞参数来控制内燃机3，堵塞参数计算单元具有：采样点取得单元(ecu2、图2的步骤1)，其在内燃机3的运转中，每隔给定期间，计算第二流量函数，并且取得作为第二流量函数与节气门5的开度(节气门开度th)的组合的采样点；学习点计算单元(ecu2、图5的步骤20、图8)，其针对节气门5的给定的多个开度区域的每个开度区域，通过对属于开度区域的多个采样点进行平均来计算学习点；以及系数计算单元(ecu2、图2的步骤7、图10的步骤41)，其基于针对多个开度区域分别计算出的多个学习点，通过最小二乘法来计算用于对表示第二流量函数相对于节气门5的开度的关系的第二流量函数特性(推定kth特性)进行近似的给定的多项式的近似函数(式(8))的系数a～c，基于以使用计算出的系数a～c的近似函数近似后的第二流量函数特性和第一流量函数来计算堵塞参数(式(2))。

6、在该控制装置中，使用第一流量函数(节气门的堵塞程度处于基准状态时的流量函数)和第二流量函数(基于由空气流量计检测出的吸入空气量而推定出的流量函数)来计算表示节气门的堵塞程度的堵塞参数，并根据堵塞参数来控制内燃机。

7、堵塞参数的计算如下进行。首先，通过采样点取得单元，在内燃机的运转中，每隔给定期间，计算第二流量函数，并且取得作为第二流量函数与节气门的开度的组合的采样点。接着，通过学习点计算单元，针对节气门的给定的多个开度区域的每个开度区域，对属于该开度区域的多个所述采样点进行平均，由此计算学习点。接着，通过系数计算单元，基于针对多个开度区域分别计算出的多个学习点，通过最小二乘法来计算系数。该系数是定义用于对表示第二流量函数相对于节气门的开度的关系的第二流量函数特性进行近似的给定的多项式的近似函数的系数。然后，基于以使用计算出的系数的近似函数近似后的第二流量函数特性和第一流量函数来计算堵塞参数。

8、如以上那样，根据技术方案1的发明，针对节气门的给定的多个开度区域的每个开度区域，通过对多个采样点进行平均来计算学习点。由此，与针对每个开度区域通过最小二乘法来计算推定kth的代表点1的现有的情况相比，能够降低运算负荷和存储器容量。此外，基于针对节气门的多个开度区域分别计算出的多个学习点，通过最小二乘法来计算对第二流量函数特性进行近似的多项式的近似函数的系数，并且基于这样近似后的第二流量函数特性和第一流量函数来计算堵塞参数。由此，能够在宽的开度区域内高精度地进行节气门的堵塞率的学习。

9、技术方案2所涉及的发明的特征在于，在技术方案1所述的内燃机的控制装置中，每当取得采样点时，学习点计算单元通过对多个采样点进行逐次平均来计算学习点(图5的步骤20、图8)。

10、根据该结构，每当取得采样点时，学习点的计算通过对多个采样点进行逐次平均来进行。该逐次平均是在将到上次为止的采样点数设为n、将到上次为止的平均值设为xave(n)、将本次的采样点设为x(n+1)的情况下，每当取得采样点时，通过下式(1)来计算本次的平均值xave(n+1)的方法。

11、xave(n+1)＝(n·xave(n)+x(n+1))/(n+1)···(1)

12、像这样，在逐次平均的情况下，平均值xave(n+1)的计算所需的数据除了本次的采样点x(n+1)以外，仅为到上次为止的采样点数n以及平均值xave(n)，无论采样点数如何，只要依次存储采样点数n和平均值xave(n)即可。由此，与将大量的采样点全部进行存储并一并平均的现有的情况相比，能够大幅削减存储器容量。

13、技术方案3所涉及的发明的特征在于，在技术方案2所述的内燃机的控制装置中，学习点计算单元在内燃机3的通常运转模式中执行学习点的计算(图2的步骤5)，系数计算单元在刚停止后模式中执行基于计算出的多个学习点的近似函数的系数的计算(图2的步骤7)，堵塞参数计算单元在下次的初始运转模式中执行基于使用计算出的系数的近似函数的堵塞参数的计算(图2的步骤8)，控制单元在下次的通常运转模式中执行使用了堵塞参数的内燃机3的控制。

14、根据该结构，学习点的计算、近似函数的系数的计算、堵塞参数的计算以及内燃机的控制分别在内燃机的通常运转模式、刚停止后模式、下次的初始运转模式以及通常运转模式中执行。由此，通过将用于这些计算、控制的处理在各个运转模式中分散来执行，能够减轻处理的负荷。此外，在内燃机的运转模式之间需要交接的数据基本上在通常运转模式与刚停止后模式之间仅为节气门的每个开度区域的多个学习点、在刚停止后模式与下次的初始运转模式之间仅为近似函数的系数、在初始运转模式与通常运转模式之间仅为堵塞参数，因此能够以非常小的存储器容量容易地进行这些数据的存储以及交接。

15、技术方案4所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至3中任一项所述的内燃机的控制装置中，学习点计算单元按内燃机3的每个运转周期来计算学习点，当存在本次的运转周期中取得的采样点数小于给定值的节气门的开度区域时，系数计算单元使用上次的运转周期中计算出的学习点作为该开度区域的学习点来计算近似函数的系数(图10的步骤40、图11)。

16、在该结构中，学习点的计算按内燃机的每个运转周期来执行。因此，在仅进行怠速运转的情况或运转时间短的情况等下，有时在节气门的某个开度区域中，几乎得不到采样点。在这样的情况下，在根据少数的采样点而计算出该开度区域的学习点时，由于学习点的精度较低，因此基于包含该学习点的多个学习点计算出的近似函数的精度有可能降低。或者，在该开度区域的学习点不存在而仅基于其他开度区域的多个学习点来计算出近似函数时，由于近似的精度较低，因此近似函数的精度仍然有可能降低。另一方面，由于节气门的堵塞起因于堆积物的堆积，因此堵塞程度通常不会急剧地变化。

17、从这样的观点出发，根据本发明，在存在本次的运转周期中取得的采样点数小于给定值的节气门的开度区域时，由于无法得到足够数量的采样点，因此使用上次的运转周期中计算出的学习点作为该开度区域的学习点来计算近似函数的系数。由此，能够良好地维持基于多个学习点的近似函数的近似的精度、以及基于该近似的精度的堵塞参数的学习精度。

18、技术方案5所涉及的发明的特征在于，在技术方案4所述的内燃机的控制装置中，当存在内燃机3的运转中未使用的节气门5的低开度侧区域或高开度侧区域时，堵塞参数计算单元将低开度侧区域或高开度侧区域设定为禁止堵塞参数的学习的学习禁止区域，并且将学习禁止区域中的堵塞参数设定为与在与学习禁止区域相邻的开度区域中计算出的堵塞参数相同的值(图2的步骤6、图12的步骤58、图15)。

19、根据内燃机的运转状况等，存在节气门的低开度侧区域或高开度侧区域几乎不使用的情况。例如若节气门的使用进展而堵塞进展时，与此相应地，节气门的开度被控制为逐渐向高开度侧移动，其结果是，低开度区域中的采样点数成为0。在该情况下，在使用其他开度区域中得到的学习点，以节气门的整个开度区域为对象而进行了基于近似函数的近似时，被没有学习点的低开度区域拖带，其他开度区域中的近似的精度有可能降低。

20、从这样的观点出发，根据本发明，当存在内燃机的运转中未使用的节气门的低开度侧区域或高开度侧区域时，将低开度侧区域或高开度侧区域设定为学习禁止区域，禁止堵塞参数的学习。由此，通过使用在学习禁止区域以外的开度区域(以下称为“学习允许区域”)中得到的学习点，仅以学习允许区域为对象来进行基于近似函数的近似，能够良好地维持堵塞参数的学习精度。此外，关于学习禁止区域的堵塞参数，通过设为与在与学习禁止区域相邻的开度区域中计算出的堵塞参数相同的值，能够无障碍地设定。

21、技术方案6所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至5中任一项所述的内燃机的控制装置中，在以近似函数近似后的第二流量函数特性具有向右下降部分时，堵塞参数计算单元将向右下降部分校正为向右上升(图12的步骤57、图14)。

22、第二流量函数特性由于表示第二流量函数相对于节气门的开度的关系，因此本来具有向右上升(随着节气门的开度变大而变大)特性。此外，例如在基于第二流量函数特性来求取目标节气门开度的情况下，在第二流量函数特性向左上升(随着th开度变大而推定kth变小)时，会产生存在目标节气门开度的多个解等控制波动。

23、从这样的观点出发，根据本发明，在以近似函数近似后的第二流量函数特性具有向右下降部分时，将该向右下降部分校正为向右上升。由此，第二流量函数特性成为适当的向右上升，并且能够避免上述的控制波动。

24、技术方案7所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至6中任一项所述的内燃机的控制装置中，采样点取得单元在将计算出的第二流量函数以给定的基准转速#nektc为基准进行校正后，作为采样点取得(图5的步骤11、图6)。

25、第二流量函数具有根据内燃机的转速而变化，转速越高则变得越大这样的特性。考虑该特性，根据本发明，将所计算出的第二流量函数以给定的基准转速为基准进行校正后，作为采样点取得。通过该校正，能够将在不同的内燃机的转速的条件下计算出的第二流量函数统一换算为基准转速下的值，由此，能够良好地补偿转速所引起的第二流量函数的偏差。

26、技术方案8所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至7中任一项所述的内燃机的控制装置中，还具备剥离判定单元(ecu2、图12的步骤60)，该剥离判定单元判定有无从节气门5的堆积物的剥离的发生，在判定为发生了剥离时，堵塞参数计算单元与节气门5的开度无关地将堵塞参数一律向减少侧进行校正(图12的步骤61、图16)。

27、当发生从节气门的堆积物的剥离时，第二流量函数急剧增加，节气门的堵塞程度在任何开度中都急剧减少。考虑该特性，根据本发明，在判定为发生了节气门的剥离时，与节气门的开度无关地将堵塞参数一律向减少侧进行校正。由此，能够与从节气门的堆积物的剥离对应地适当地校正堵塞参数。