專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時控制器，它通過控制工作流體的壓力改變氣門的工作正時。
背景技術(shù)：
日本專利申請No.2001-317382公開了一種常規(guī)液壓驅(qū)動可變氣門正時(可變配氣相位)機(jī)構(gòu)。可變氣門正時機(jī)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的曲軸和凸輪軸之間?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)控制其內(nèi)壓力室的壓力，以調(diào)節(jié)氣門凸輪軸相對于曲柄角度(曲軸轉(zhuǎn)角)的轉(zhuǎn)動相位。這樣，可變氣門正時機(jī)構(gòu)改變氣門的工作正時(氣門正時)。
為獲得氣門正時控制的精確度和響應(yīng)度(應(yīng)答性)，始終使用用于保持目標(biāo)氣門正時的正確保持控制值很重要。
但是，實(shí)際上施加在氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩會根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變動。由設(shè)置在可變氣門正時機(jī)構(gòu)中的彈簧機(jī)構(gòu)施加的彈簧力會根據(jù)氣門正時變動。此外，驅(qū)動可變氣門正時機(jī)構(gòu)的液壓會變動。這些變動改變了保持控制值。
為了獲得適當(dāng)?shù)谋３挚刂浦?，通?；跉忾T正時、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫和液壓的檢測值計(jì)算與這些單獨(dú)變動因數(shù)對應(yīng)的修正值(補(bǔ)正值)。修正值接著與保持控制值的學(xué)習(xí)值相加(與用于上述常規(guī)技術(shù)的保持占空比(負(fù)荷比duty ratio)相加)，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋３挚刂浦?。以此方法?jì)算的保持控制值用于控制可變氣門正時機(jī)構(gòu)。
通過檢測在穩(wěn)定氣門正時的同時獲得的實(shí)際保持控制值并從穩(wěn)定狀態(tài)保持控制值中減去修正值，計(jì)算該學(xué)習(xí)值。以此方式存儲這樣計(jì)算的學(xué)習(xí)值。
為了計(jì)算與單獨(dú)變動因數(shù)對應(yīng)的修正值，通常使用為這些變動因數(shù)單獨(dú)產(chǎn)生的圖。需要?dú)忾T正時控制器具有很大的存儲容量來存儲與大量變動因數(shù)對應(yīng)的大量數(shù)據(jù)。
此外，保持控制值的上述變動因數(shù)可不單獨(dú)反映在保持控制值中，但是彼此可以有影響。特定氣門正時控制或一些類型內(nèi)燃機(jī)必須考慮變動因數(shù)的這種相互影響。特別是，工作流體如工作油的確定溫度會引起其它變動因數(shù)以不同方式彼此影響。因此，使用單獨(dú)變動因數(shù)的圖由單獨(dú)變動因數(shù)分別計(jì)算修正值并簡單地將這些修正值與學(xué)習(xí)值相加的常規(guī)方法可能會不能產(chǎn)生高精度保持控制值。不精確的保持控制值會導(dǎo)致氣門正時控制出問題。
為解決這些與變動因數(shù)的相互影響有關(guān)的問題，可以使用多維圖，該多維圖具有作為參數(shù)的所有變動因數(shù)。采用多維圖，計(jì)算出考慮這種相互影響的修正值。但是，這種情況需要產(chǎn)生更復(fù)雜的圖。產(chǎn)生復(fù)雜圖所需要工作量巨大。此外，需要為每種可變氣門正時機(jī)構(gòu)和每種內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生這種圖，還需要為每種不同可變氣門正時機(jī)構(gòu)和每種不同內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)生這種圖。這使產(chǎn)生圖所需的工作增多。此外，對于用于這種圖的大量數(shù)據(jù)，要求安裝在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)中的氣門正時控制器具有大存儲容量。而且，氣門正時控制器在其氣門正時控制中涉及大量計(jì)算。這不可避免增大了氣門正時控制器的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣門正時控制器，它執(zhí)行實(shí)際內(nèi)燃機(jī)上的良好氣門正時控制而不使用大量圖或復(fù)雜圖。
本發(fā)明的一方面是提供一種用于控制可變氣門正時機(jī)構(gòu)的控制器，它改變用于內(nèi)燃機(jī)的氣門凸輪軸的工作正時?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)通過控制工作流體的壓力改變氣門凸輪軸相對于曲柄角度的轉(zhuǎn)動相位。所述控制器包括用于利用反映與施加在氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩和工作流體的壓力相關(guān)的物理模型的運(yùn)算式計(jì)算修正值的計(jì)算裝置。修正值是用于固定轉(zhuǎn)動相位的保持控制值和基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值之間的差值。保持控制值是利用施加在氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩和工作流體的壓力計(jì)算出的?；鶞?zhǔn)狀態(tài)保持控制值是由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩和基準(zhǔn)壓力計(jì)算出的。氣門正時控制裝置用于產(chǎn)生包括修正值和預(yù)定控制基準(zhǔn)值之和的更新保持控制值。氣門正時控制裝置還根據(jù)更新保持控制值控制氣門正時。
本發(fā)明另一方面提供一種用于控制可變氣門正時機(jī)構(gòu)的控制器，它改變用于內(nèi)燃機(jī)的氣門凸輪軸的工作正時?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)通過控制工作流體的壓力改變氣門凸輪軸相對于曲柄角度的轉(zhuǎn)動相位?？刂破靼ㄓ糜诶梅从撑c施加在氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩、用于改變轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及工作流體的壓力相關(guān)的物理模型的運(yùn)算式計(jì)算修正值的計(jì)算裝置。修正值是用于固定轉(zhuǎn)動相位的保持控制值與基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值之間的差值。保持控制值是利用施加在氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩、用于改變轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及工作流體的壓力計(jì)算出的?；鶞?zhǔn)狀態(tài)保持控制值是利用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩、基準(zhǔn)彈簧力以及基準(zhǔn)壓力計(jì)算出的。氣門正時控制裝置用于產(chǎn)生包括修正值和預(yù)定控制基準(zhǔn)值之和的更新保持控制值。氣門正時控制裝置還根據(jù)更新保持控制值控制氣門正時。
通過本發(fā)明的結(jié)合附圖并以示例方式示出本發(fā)明原理的下列說明，可清楚理解本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。


參照以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的說明可以很好理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例氣門正時控制器的示意透視圖；
圖2是用于排氣閥的可變氣門正時機(jī)構(gòu)的示意截面圖；圖3是OCV的局部剖視圖；圖4是用于進(jìn)氣閥的可變氣門正時機(jī)構(gòu)的示意截面圖；圖5是第一實(shí)施例控制占空(負(fù)荷duty)計(jì)算處理的流程圖；以及圖6是占空(負(fù)荷duty)修正值Hdvt計(jì)算處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的氣門正時控制器。
圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例氣門正時控制器。該氣門正時控制器應(yīng)用于直列式四缸汽油內(nèi)燃機(jī)。該內(nèi)燃機(jī)是四氣門內(nèi)燃機(jī)，它具有位于其每個氣缸內(nèi)的兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門。四對(8個)排氣門凸輪4設(shè)置在排氣門凸輪軸2上。呈橢圓形的高壓燃料泵凸輪6設(shè)置在排氣門凸輪軸2上。高壓燃料泵凸輪6與排氣門凸輪軸2一起轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動高壓燃料泵8的柱塞。柱塞使由供油泵(未示出)供應(yīng)的低壓燃料增壓而形成高壓燃料。高壓燃料供應(yīng)給高壓燃料分配管(未示出)。高壓燃料分配管將高壓燃料分配給燃料噴射閥，以便將燃料直接噴射到每個燃燒室中。用于檢測排氣門凸輪4的凸輪角度的轉(zhuǎn)子10設(shè)置在排氣門凸輪軸2上。排氣門凸輪位置傳感器12檢測轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)動相位。
可變氣門正時機(jī)構(gòu)14設(shè)置在排氣門凸輪軸2的末端。可變氣門正時機(jī)構(gòu)14具有與正時鏈輪16成一體的外殼14a?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)14連接排氣門凸輪軸2和正時鏈輪16。
下面參照圖2說明可變氣門正時機(jī)構(gòu)14的結(jié)構(gòu)。可變氣門正時機(jī)構(gòu)14包括外殼14a和葉片件14b。葉片件14b包括軸套14c和四個葉片14d。固定在排氣門凸輪軸2的末端的軸套14c與排氣門凸輪軸2一起轉(zhuǎn)動。葉片14d由軸套14c沿徑向延伸。葉片14d設(shè)置在外殼14a內(nèi)。限定在外殼14a內(nèi)的液壓室被葉片14d分隔成提前側(cè)增壓室14e和延遲側(cè)增壓室14f。
提前彈簧18連接外殼14a和葉片件14b。當(dāng)彎曲時，提前彈簧18施加彈簧力，彈簧力引起葉片件14b沿轉(zhuǎn)動方向相對于外殼14a轉(zhuǎn)動。由提前彈簧18施加的彈簧力使排氣門凸輪軸2相對于外殼14a朝向提前側(cè)即用于使氣門正時提前的一側(cè)轉(zhuǎn)動。曲軸24的轉(zhuǎn)動通過正時鏈輪16、正時鏈條20和正時鏈輪22傳遞給外殼14a，使得外殼14a的轉(zhuǎn)動與曲軸24的轉(zhuǎn)動保持同步。當(dāng)工作流體或工作油的液壓未施加于提前側(cè)增壓室14e和延遲側(cè)增壓室14f時，排氣門凸輪軸2操縱處于最大提前氣門正時的排氣門。
如圖3所示，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的液壓泵28將來自油底殼30的工作油向上泵送。工作油通過排氣門的油壓轉(zhuǎn)換閥(OCV)26、軸頸軸承和排氣門凸輪軸2供應(yīng)給每個提前側(cè)增壓室14e和每個延遲側(cè)增壓室14f。排氣門OCV26改變供應(yīng)給提前側(cè)增壓室14e的工作油量和供應(yīng)給延遲側(cè)增壓室14f的工作油量，以便調(diào)節(jié)提前側(cè)增壓室14e中的工作油壓力(液壓)和延遲側(cè)增壓室14f中的工作油壓力(液壓)之間的差值。詳細(xì)地說，當(dāng)提前排氣門正時時，排氣門OCV26移動葉片14d以提高提前側(cè)增壓室14e的容積并降低延遲側(cè)增壓室14f的容積。當(dāng)延遲排氣門正時時，排氣門OCV26移動葉片14d以增大延遲側(cè)增壓室14f的容積并減小提前側(cè)增壓室14e的容積。排氣門OCV26調(diào)節(jié)液壓差，使得葉片14d保持不動，即，使得增壓室14e和14f的容量保持不變，以便氣門正時保持在目標(biāo)排氣門正時。
下面詳細(xì)說明排氣門OCV26。如圖3所示，液壓泵28是通過曲軸24的轉(zhuǎn)動驅(qū)動的，并將從油底殼30向上泵送并增壓的工作油經(jīng)由供油路L1供應(yīng)給排氣門OCV26。
在第一實(shí)施例中，排氣門OCV26是具有5個開口的電磁閥。供油路L1、排油路L2、提前側(cè)油路L3和延遲側(cè)油路L4連接于排氣門OCV26的開口。排油管道L2排出工作油而使其返回油底殼30。提前側(cè)油路L3連接可變氣門正時機(jī)構(gòu)14的提前側(cè)增壓室14e。延遲側(cè)油路L4連接可變氣門正時機(jī)構(gòu)14的延遲側(cè)增壓室14f。
排氣門OCV26包括往復(fù)運(yùn)動的線軸26a、彈簧26b和電磁螺線管26c。彈簧26b在線軸26a上沿拉動方向(向圖3的左邊)施加力。電磁螺線管26c用與驅(qū)動信號對應(yīng)的電磁力向圖3中的右邊吸引線管26a。通過由彈簧26b施加的力與由電磁螺線管26c產(chǎn)生的電磁力之間的平衡，確定線軸26a在排氣門OCV26中的位置。向電磁螺線管26c提供的驅(qū)動信號具有可變控制占空。線軸26a的運(yùn)動改變連接的開口，即，排氣門OCV26內(nèi)油路的連接。
根據(jù)線軸26a的位置使連接于提前側(cè)增壓室14e的提前側(cè)油路L3連接于供油路L1和排油路L2。當(dāng)提前側(cè)油路L3連接于供油路L1時，工作油供給提前側(cè)增壓室14e，以增大提前側(cè)增壓室14e內(nèi)的液壓。當(dāng)提前側(cè)油路L3連接于排油路L2時，工作油由提前側(cè)增壓室14e排出，以減小提前側(cè)增壓室14e內(nèi)的液壓。
根據(jù)線軸26a的位置使連接于延遲側(cè)增壓室14f的延遲側(cè)油路L4連接于供油路L1或排油路L2。當(dāng)延遲側(cè)油路L4連接于供油路L1時，工作油供給延遲側(cè)增壓室14f，以增大延遲側(cè)增壓室14f內(nèi)的液壓。當(dāng)延遲側(cè)油路L4連接于排油路L2時，工作油由延遲側(cè)增壓室14f排出，以減小延遲側(cè)增壓室14f內(nèi)的液壓。
油路中的連通量(流路面積)根據(jù)線軸26a的位置改變。流通面積的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)了供給提前側(cè)增壓室14e和延遲側(cè)增壓室14f的工作油量和由提前側(cè)增壓室14e和延遲側(cè)增壓室14f排出的工作油量。在第一實(shí)施例中，當(dāng)提供給電磁螺線管26c的驅(qū)動信號的控制占空下降時，調(diào)節(jié)工作油的供給量或排出量，使得延遲側(cè)增壓室14f的液壓與提前側(cè)增壓室14e的液壓之比增大。根據(jù)提供給電磁螺線管26c的驅(qū)動信號的控制占空，可變氣門正時機(jī)構(gòu)14調(diào)節(jié)排氣門凸輪軸2相對于曲柄角度的轉(zhuǎn)動相位。該結(jié)構(gòu)使排氣門正時得以在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。
內(nèi)燃機(jī)包括進(jìn)氣門凸輪軸32，其與排氣門凸輪軸2平行排列。進(jìn)氣門凸輪軸32包括四對(8個)進(jìn)氣門凸輪34?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)44設(shè)置在進(jìn)氣門凸輪軸32的末端?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)44具有與正時鏈輪46成一體的外殼44a。換句話說，進(jìn)氣門凸輪軸32和正時鏈輪46由可變氣門正時機(jī)構(gòu)44連接。
下面參照圖4說明可變氣門正時機(jī)構(gòu)44?？勺儦忾T正時機(jī)構(gòu)44包括外殼44a和葉片件44b。葉片件44b包括軸套44c和三個葉片44d。軸套44c固定于進(jìn)氣門凸輪軸32的末端，并與進(jìn)氣門凸輪軸32一起轉(zhuǎn)動。葉片44d由軸套44c沿徑向延伸。葉片44d設(shè)置在外殼44a內(nèi)。限定在外殼44a內(nèi)的液壓室被葉片44d分隔成提前側(cè)增壓室44e和延遲側(cè)增壓室44f。
可變氣門正時機(jī)構(gòu)44包括用于進(jìn)氣門的OCV56，其結(jié)構(gòu)與上述排氣可變氣門正時機(jī)構(gòu)14的排氣門OCV26的結(jié)構(gòu)相同。進(jìn)氣門OCV56以與排氣門OCV26相同的方式調(diào)節(jié)提前側(cè)增壓室44e的液壓和延遲側(cè)增壓室44f的液壓。根據(jù)向設(shè)置在進(jìn)氣門OCV56中的電磁螺線管提供的驅(qū)動信號的控制占空，可變氣門正時機(jī)構(gòu)44調(diào)節(jié)進(jìn)氣門凸輪軸32相對于曲柄角度的轉(zhuǎn)動相位。該結(jié)構(gòu)使進(jìn)氣門正時得以在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。
可變氣門正時機(jī)構(gòu)44不包括對應(yīng)提前彈簧18的構(gòu)件，提前彈簧18設(shè)置在排氣可變氣門正時機(jī)構(gòu)14中。此外，進(jìn)氣門凸輪軸32不包括對應(yīng)高壓燃料泵凸輪6的構(gòu)件。
在進(jìn)氣門凸輪軸32上，轉(zhuǎn)子40設(shè)置在比可變氣門正時機(jī)構(gòu)44更靠近凸輪軸32末端的位置處。轉(zhuǎn)子40與進(jìn)氣門凸輪軸32一體地轉(zhuǎn)動。進(jìn)氣門凸輪位置傳感器42檢測轉(zhuǎn)子40的轉(zhuǎn)動角度。轉(zhuǎn)子40的轉(zhuǎn)動角度對應(yīng)進(jìn)氣門凸輪軸32的轉(zhuǎn)動相位，即進(jìn)氣門凸輪34的凸輪角度。
電子控制單元(ECU)60控制向OCV26和OCV56的電磁螺線管提供的驅(qū)動信號的占空(負(fù)荷duty)。ECU60具有來自排氣門凸輪位置傳感器12和進(jìn)氣門凸輪位置傳感器42的凸輪角度信號。ECU60具有來自內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器24b的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速信號，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器24b檢測設(shè)置在曲軸24上的轉(zhuǎn)子24a的轉(zhuǎn)動(即內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene)。此外，ECU60具有各種信號，例如，表示來自如加速器踏下量傳感器62和冷卻液(冷卻劑)溫度傳感器64之類的傳感器的加速器踏下量和冷卻液溫度ethw的信號。基于這些檢測信號，ECU60控制OCV26和OCV56，高壓燃料泵8以及燃料噴射閥。
接著，說明排氣門正時控制。圖5是作為反饋控制的控制占空計(jì)算處理的流程圖，作為排氣門氣門正時控制的一個示例。ECU60在定時循環(huán)中重復(fù)執(zhí)行該處理。
首先，ECU60利用內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器24b的檢測信號的檢測正時與排氣門凸輪位置傳感器12的檢測信號的檢測正時之間的關(guān)系，計(jì)算排氣可變正時機(jī)構(gòu)14的實(shí)際相位evt。ECU60利用內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器24b的檢測信號計(jì)算內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene，并利用加速器踏下量計(jì)算內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷(或燃料噴射量)。ECU60利用內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷檢測內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。ECU60計(jì)算對應(yīng)目標(biāo)氣門正時的目標(biāo)相位VTt，該目標(biāo)相位適合于內(nèi)燃機(jī)基于通過實(shí)驗(yàn)獲得的圖的當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。ECU60將計(jì)算的實(shí)際相位evt和計(jì)算的目標(biāo)相位VTt讀入ECU60的存儲器工作區(qū)(S102)。
ECU60計(jì)算目標(biāo)相位VTt和實(shí)際相位evt之間的差值ΔVT(即VTt-evt)(S104)。采用以下給出的運(yùn)算式1，ECU60根據(jù)差值ΔVT計(jì)算控制占空DVT。
運(yùn)算式1DVT←KP·ΔVT+KD·dΔVT/dt+Gdvtb+Hdvt在該運(yùn)算式中，dΔVT/dt是差值ΔVT的微分值，KP是反饋比例增益，KD是反饋微分增益，Gdvtb是保持占空學(xué)習(xí)值，以及Hdvt是占空修正值。通過下面要說明的占空修正值Hdvt計(jì)算處理，計(jì)算保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb和占空修正值Hdvt。
ECU60為排氣門OCV26提供驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號具有于計(jì)算的控制占空DVT對應(yīng)的占空。接著，執(zhí)行反饋控制，使得在排氣可變氣門正時機(jī)構(gòu)14中提前側(cè)增壓室14e的液壓和延遲側(cè)增壓室14f的液壓得到調(diào)節(jié)，以使排氣門的實(shí)際相位接近其目標(biāo)相位VTt，即，使排氣門正時接近其目標(biāo)氣門正時。
下面參照圖6說明計(jì)算保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb和占空修正值Hdvt的處理。在定時循環(huán)中重復(fù)執(zhí)行該處理。
當(dāng)該處理開始時，ECU60將冷卻液溫度ethw、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene、排氣門的實(shí)際相位evt和高壓燃料泵8的泵負(fù)荷epduty讀入其存儲器工作區(qū)(S202)。泵負(fù)荷epduty是由ECU60提供給高壓燃料泵8的驅(qū)動信號的占空控制值。高壓燃料泵8向高壓燃料分配管供應(yīng)與泵負(fù)荷epduty對應(yīng)的燃料量。
ECU60確定冷卻液溫度ethw是否不低于80℃(對應(yīng)低溫判定值)(S204)。占空修正值Hdvt的計(jì)算處理具有取決于冷卻液溫度ethw是低于80℃還是冷卻液溫度ethw不低于80℃的不同程序。這是由于以下原因。當(dāng)冷卻液溫度ethw低于80℃時，較少的工作油量從由液壓泵28供應(yīng)工作油的通路漏出。因此，施加于排氣可變正時機(jī)構(gòu)14的液壓較高。在這種情況下，液壓以外的因數(shù)對保持控制值僅有很小的影響，下面將對其進(jìn)行說明。
當(dāng)滿足ethw≥80℃時(在S204中結(jié)果為是)，ECU60采用下述運(yùn)算式2計(jì)算占空修正值Hdvt運(yùn)算式2Hdvt←A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+K·(epduty-TPB)在運(yùn)算式中，系數(shù)A、B和K用于將括號中的計(jì)算值轉(zhuǎn)換成占空值(％)，并且是第一實(shí)施例中的常數(shù)。此外，NEB是基準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，VTB是基準(zhǔn)相位，TPB是基準(zhǔn)值，這些是表示分別自由設(shè)定的基準(zhǔn)狀態(tài)的常數(shù)。運(yùn)算式2表示簡單物理模型。
運(yùn)算式2右側(cè)的一部分，或“A/ene+B·evt+K·epduty”，對應(yīng)保持控制值，它是由排氣可變氣門正時機(jī)構(gòu)14使用以實(shí)際保持排氣門的實(shí)際相位evt的控制占空。此外，運(yùn)算式2右側(cè)的一部分，或“A/NEB+B·VTB+K·TPB”，對應(yīng)基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值，它是用于將基準(zhǔn)相位VTB保持在基準(zhǔn)狀態(tài)的控制占空。這樣，運(yùn)算式2表示了計(jì)算占空修正值Hdvt作為用于保持實(shí)際相位evt的保持控制值與基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值之間的差值。
在運(yùn)算式2中，優(yōu)選使用通過減小短周期變動(short fluctuation)影響的加權(quán)平均計(jì)算獲得的值作為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene，而不是直接使用內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器24b的檢測值。同樣的方法應(yīng)用于排氣門的實(shí)際相位evt。優(yōu)選使用通過減小短周期變動影響的加權(quán)平均計(jì)算獲得的值作為實(shí)際相位evt，而不是直接使用利用排氣門凸輪位置傳感器12和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器24b的檢測值得到的值。
同樣的方法應(yīng)用于泵負(fù)荷epduty。作為泵負(fù)荷epduty，不直接使用與從高壓燃料泵8噴射的燃料量對應(yīng)的值，而是使用通過減小短周期變動影響的加權(quán)平均計(jì)算獲得的值。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷增大時，從高壓燃料泵8噴射的燃料量變動更大。因此，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷增大時，作為泵負(fù)荷epduty，優(yōu)選使用為進(jìn)一步減小短周期變動影響而獲得的值。
當(dāng)滿足ethw＜80℃(在S204中結(jié)果為否)時，液壓以外的因數(shù)對保持控制值沒有什么影響。因此ECU60將占空修正值Hdvt設(shè)置成0％(S208)。
當(dāng)在步驟S206或S208中計(jì)算占空修正值Hdvt時，ECU60確定是否滿足學(xué)習(xí)值更新條件(S210)。使用以下條件確定是否滿足學(xué)習(xí)值更新條件。
(1)目標(biāo)相位VTt與實(shí)際相位evt之間的差值的絕對值|VTt-evt|足夠小。換句話說，實(shí)際相位evt基本匹配(會聚于)目標(biāo)相位VTt。
(2)實(shí)際相位evt的變動量和控制占空DVT的變動量在固定周期保持足夠小。
當(dāng)滿足這兩個條件時，ECU60確定滿足學(xué)習(xí)值更新條件。
當(dāng)不滿足學(xué)習(xí)值更新條件(S210中結(jié)果為“否”)時，ECU60結(jié)束處理而不更新保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb。當(dāng)滿足學(xué)習(xí)值更新條件(在S210中的結(jié)果為“是”)時，ECU60采用以下運(yùn)算式3更新保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb(對應(yīng)控制基準(zhǔn)值和學(xué)習(xí)值)。
運(yùn)算式3Gdvtb←DVT-Hdvt在學(xué)習(xí)值更新條件滿足時獲得的控制占空DVT是在內(nèi)燃機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的實(shí)際保持控制值。占空修正值Hdvt與根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的保持控制值的變動量對應(yīng)。因此，從控制占空DVT中減去占空修正值Hdvt而得到保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb，它表示由不與內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的可變氣門正時機(jī)構(gòu)14使用的基本保持控制值的級別。
這樣，計(jì)算占空修正值Hdvt，并更新保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb。隨著學(xué)習(xí)值更新，在控制占空計(jì)算處理(圖5)的反饋計(jì)算(運(yùn)算式1)中將合適保持控制值設(shè)定為保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb與占空修正值Hdvt之和(“Gdvtb+Hdvt”)。這樣，不論何時都計(jì)算合適控制占空DVT。不僅在圖5所示的反饋控制中而且在諸如開環(huán)控制之類的其它情況下，將合適保持控制值設(shè)定為“Gdvtb+Hdvt”的值。這樣，不論何時都計(jì)算合適控制占空。
下面說明由運(yùn)算式2表示的簡單物理模型。使排氣門OCV26保持在固定狀態(tài)下的實(shí)際相位evt的保持控制值由于以下因數(shù)變動。
施加于排氣門凸輪軸2的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩隨內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene變動。保持控制值隨負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動。此外，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的液壓泵28產(chǎn)生的液壓隨內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene的提高而增大。這樣減小了保持控制值的變動范圍。
由提前彈簧18施加的彈簧力隨實(shí)際相位evt變動。保持控制值隨彈簧力變動。
施加于排氣門凸輪軸2的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩隨高壓燃料泵8的負(fù)荷中的變動而變動。保持控制值對負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動。
從排氣門側(cè)經(jīng)由排氣門凸輪4施加于排氣門凸輪軸2的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩隨燃燒室的燃燒壓力的變動而變動。保持控制值隨負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動。
當(dāng)冷卻液溫度ethw小于80℃時，與冷卻液溫度ethw對應(yīng)的工作油溫度較低。在這種情況下，液壓較高。較高的液壓大大減小了保持控制值的變動范圍。
當(dāng)在占空修正值Hdvt計(jì)算處理中的步驟S204得到否定判定(圖6)時，通過將占空修正值Hdvt設(shè)定為零的處理反映與冷卻液溫度ethw有關(guān)的液壓因數(shù)。占空修正值Hdvt被設(shè)定為零相當(dāng)于運(yùn)算式2中A＝B＝K＝0。
此外，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速因數(shù)由A·(1/ene-1/NEB)項(xiàng)反映，并且彈簧力因數(shù)由B·(evt-VTB)項(xiàng)反映。
高壓燃料泵負(fù)荷因數(shù)和燃料壓力因數(shù)由K·(epduty-TPB)項(xiàng)共同反應(yīng)。為了分別表示高壓燃料泵負(fù)荷因數(shù)和燃料壓力因數(shù)，由運(yùn)算式C·(epduty-PDB)反應(yīng)高壓燃料泵負(fù)荷因數(shù)，由運(yùn)算式D·(ewp-WPB)反應(yīng)燃燒壓力因數(shù)。系數(shù)C和D用于將圓括號中的計(jì)算值轉(zhuǎn)換成占空值(％)，并且是第一實(shí)施例中的常數(shù)。在運(yùn)算式中，ewp是實(shí)際燃燒壓力，PDB是自由設(shè)定的基準(zhǔn)泵負(fù)荷(常數(shù))，WPB是自由設(shè)定的內(nèi)燃機(jī)基準(zhǔn)燃燒壓力(常數(shù))。采用下述運(yùn)算式4占空修正值Hdvt。
運(yùn)算式4Hdvt←A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+C·(epduty-PDB)+D·(ewp-WPB)泵負(fù)荷epduty還對應(yīng)在燃燒室中燃燒的燃料量。這意味著泵負(fù)荷epduty還是反應(yīng)燃燒壓力ewp的值。因此，用泵負(fù)荷epduty代替燃燒壓力ewp使C·(epduty-PDB)項(xiàng)和D·(ewp-WPB)項(xiàng)合并成K·(epduty-TPB)項(xiàng)。這些結(jié)論設(shè)置運(yùn)算式2。
當(dāng)冷卻液溫度ethw不低于80℃時運(yùn)算式2作為簡單物理模型的適當(dāng)性，以及當(dāng)冷卻液溫度ethw低于80℃時設(shè)定Hdvt＝0的適當(dāng)性可通過實(shí)驗(yàn)來確定。
對于可變氣門正時機(jī)構(gòu)44中進(jìn)氣門的氣門正時控制，取消了彈簧力因數(shù)、高壓燃料泵負(fù)荷因數(shù)和燃燒壓力因數(shù)，并且由于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速因數(shù)的保持控制值變動范圍較小。因此，除不執(zhí)行對應(yīng)運(yùn)算式2的計(jì)算外，通過與控制占空計(jì)算處理(圖5)和占空修正值Hdvt計(jì)算處理(圖6)相同的處理執(zhí)行進(jìn)氣門的氣門正時控制，并且占空修正值Hdvt總是設(shè)定為零。
步驟S206被稱為修正值計(jì)算處理。采用“Gdvtb+Hdvt”的步驟S106可以稱為氣門正時控制處理。步驟S212可以被稱為學(xué)習(xí)處理。ECU60起計(jì)算修正值的裝置、控制氣門正時的裝置和學(xué)習(xí)裝置的作用。
第一實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(i)占空修正值Hdvt對應(yīng)實(shí)際保持控制值與基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值之間的差值。采用運(yùn)算式2計(jì)算兩個保持控制值，運(yùn)算式2表示一物理模型，該物理模型與由排氣門凸輪2承受的轉(zhuǎn)矩、由提前彈簧18施加的用于改變轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及工作油的液壓相關(guān)。
因此，即使在大量因數(shù)有助于由排氣門凸輪軸2承受的轉(zhuǎn)矩、用于改變轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及工作油的液壓時，容易計(jì)算反映所有變動因數(shù)狀態(tài)的占空修正值Hdvt，而不需要使用大量各自用這些變動因數(shù)作為參數(shù)的圖。
特別是，液壓對其它因數(shù)的影響反映在氣門正時控制中。具體地說，當(dāng)冷卻液溫度ethw較低而液壓較高時，占空修正值Hdvt設(shè)定為零。因此，容易計(jì)算出考慮變動因數(shù)相互影響的占空修正值Hdvt，而不需要用所有變動因數(shù)作為待用參數(shù)的多維圖。
控制占空計(jì)算處理(圖5)中步驟S106實(shí)際計(jì)算占空修正值Hdvt和控制基準(zhǔn)值(保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb)的和。采用根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的高精度保持控制值(Gdvtb+Hdvt)使良好的氣門正時控制得以在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中執(zhí)行，而不需要使用復(fù)雜圖。
(ii)高壓燃料泵8的負(fù)荷隨內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變動較大。有鑒于此，將從用于減小泵負(fù)荷短周期變動的處理獲得的值用作泵負(fù)荷epduty。這樣確保氣門正時控制中的穩(wěn)定性。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)減小這種短周期變動的程度。這樣使這種變動得以適當(dāng)減小，并提高氣門正時控制中的響應(yīng)度和穩(wěn)定性。
(iii)通過從控制占空DVT中減去占空修正值Hdvt獲得的值與使氣門正時控制穩(wěn)定時獲得的保持控制值對應(yīng)，將其存儲成保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb。因此，學(xué)習(xí)不太可能受內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等影響的值而作為保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb。因此，既使當(dāng)學(xué)習(xí)用于保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb的值的機(jī)會較少時，也能在任何時候保持高精度學(xué)習(xí)值作為保持占空學(xué)習(xí)值Gdvtb。這樣使良好的氣門正時控制得以在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)制執(zhí)行。
下面說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氣門正時控制器。
在第二實(shí)施例中，在占空修正值Hdvt計(jì)算處理(圖6)的步驟S206中采用以下取代運(yùn)算式2的運(yùn)算式5計(jì)算占空修正值Hdvt。第二實(shí)施例中氣門正時控制器的其余結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同。參照圖1至6說明第二實(shí)施例。
運(yùn)算式5Hdvt←(P·evt+Q-R·epduty-W·ewp-N)/(L·J·T·ene)-(P·VTB+Q-R·PDB-W·WPB-N)/(L·J·T·NEB)在運(yùn)算式中，P是提前彈簧18的彈簧常數(shù)，Q是由提前彈簧18施加的彈簧力的偏置值(偏移值)，R是高壓燃料泵8的每單位負(fù)荷產(chǎn)生的凸輪轉(zhuǎn)矩，W是內(nèi)燃機(jī)的每單位燃燒壓力產(chǎn)生的凸輪轉(zhuǎn)矩，N是凸輪轉(zhuǎn)矩的偏置值，L是由排氣門OCV26執(zhí)行的液壓控制中的特性值，J是曲軸的每單位回轉(zhuǎn)(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速)的液壓敏感度，T是工作流體的每有效壓力(凈壓力)的轉(zhuǎn)矩，它是每單位量工作流體產(chǎn)生的并且是提前側(cè)增壓室14e的液壓和延遲側(cè)增壓室14f的液壓之間的差值。對于其它符號，參照第一實(shí)施例中的解釋。
下面說明如何得出運(yùn)算式5。
首先，在使排氣門OCV26實(shí)際執(zhí)行液壓控制的控制占空DUTY的范圍(如30至70％)中，排氣可變氣門正時機(jī)構(gòu)14的提前側(cè)增壓室14e和延遲側(cè)增壓室14f的液壓差ΔPo表示為以下運(yùn)算式6。
運(yùn)算式6ΔPo＝L·(DUTY-50)·Po在運(yùn)算式中，Po是工作油的液壓并表示為Po＝J·ene。因此，液壓差ΔPo表示為下面的由運(yùn)算式6變換成的運(yùn)算式7。
運(yùn)算式7ΔPo＝L·(DUTY-50)·J·ene＝L·J·(DUTY-50)·ene控制占空DUTY表示為下面的由運(yùn)算式7變換成的運(yùn)算式8。
運(yùn)算式8DUTY＝ΔPo/L·J·ene+50排氣門凸輪軸2中的總凸輪轉(zhuǎn)矩Tqc表示為下面的運(yùn)算式9。
運(yùn)算式9Tqc＝M·ene+R·epduty+W·ewp+N在運(yùn)算式中，M是曲軸的每單位回轉(zhuǎn)(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速)的凸輪轉(zhuǎn)矩敏感度。
用來保持氣門正時(轉(zhuǎn)動相位)的液壓差ΔPx表示為下面的運(yùn)算式10。
運(yùn)算式10ΔPx＝(F-Tqc)/T在運(yùn)算式中，F(xiàn)是由提前彈簧18施加的彈簧力，并表示為P·evt+Q。因此，保持占空Hduty表示為下面的運(yùn)算式11。
運(yùn)算式11Hduty＝ΔPx/L·J·ene+50＝(P·evt+Q-M·ene-R·epduty-W·ewp-N)/L·J·T·ene+50＝(P·evt+Q-R·epduty-W·ewp-N)/L·J·T·ene-M/L·J·T+50基準(zhǔn)狀態(tài)保持占空HdutyB是基準(zhǔn)狀態(tài)中的保持占空，表示為下面的運(yùn)算式12。
運(yùn)算式12HdutyB＝(P·VTB+Q-R·PDB-W·WPB-N)/L·J·T·NEB-M/L·J·T+50運(yùn)算式11中的保持占空Hduty與運(yùn)算式12中的基準(zhǔn)狀態(tài)保持占空HdutyB之間的差值對應(yīng)占空修正值Hdvt。因此，采用下面的運(yùn)算式13計(jì)算占空修正值Hdvt。
運(yùn)算式13Hdvt＝(P·evt+Q-R·epduty-W·ewp-N)/L·J·T·ene-M/L·J·T+50-{(P·VTB+Q-R·PDB-W·WPB-N)/L·J·T·NEB-M/L·J·T+50}＝(P·evt+Q-R·epduty-W·ewp-N)/(L·J·T·ene)-(P·VTB+Q-R·PDB-W·WPB-N)/(L·J·T·NEB)這樣，采用運(yùn)算式5計(jì)算占空修正值Hdvt。
第二實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(i)第二實(shí)施例中計(jì)算的占空修正值Hdvt與作為保持控制值的保持占空Hduty和作為上述基準(zhǔn)狀態(tài)中的保持控制值的基準(zhǔn)狀態(tài)保持占空HdutyB之間的差值對應(yīng)。采用運(yùn)算式5計(jì)算這些保持控制值，運(yùn)算式5表示與由排氣門凸輪2承受的轉(zhuǎn)矩、由提前彈簧18施加的用于改變轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及工作油的液壓相關(guān)的物理模型。
與第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)(i)類似，容易計(jì)算考慮變動因數(shù)相互影響的占空修正值Hdvt，而不需要使用用這些變動因數(shù)作為參數(shù)的多維圖。這樣使良好的氣門正時控制得以在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中執(zhí)行。
(ii)獲得與第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)(ii)(iii)相同的優(yōu)點(diǎn)。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，可以許多其它具體形式實(shí)施本發(fā)明，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。特別是，應(yīng)該明白，可以下面的形式實(shí)施本發(fā)明。
(a)在占空修正值Hdvt計(jì)算處理(圖6)的步驟S204中，通過基于冷卻液溫度ethw估計(jì)工作油溫度而確定工作油的液壓?；蛘?，可以直接基于由油溫傳感器檢測的工作油溫度確定工作油的液壓狀態(tài)。
(b)在占空修正值Hdvt計(jì)算處理(圖6)的步驟S208中，占空修正值Hdvt設(shè)定為零。但是，可以應(yīng)用具有系數(shù)A、B和K的較小絕對值的運(yùn)算式2計(jì)算占空修正值Hdvt。例如，當(dāng)冷卻液溫度ethw低于80℃時，系數(shù)A、B和K可以減小到冷卻液溫度ethw不小于80℃時使用的值的1/10至1/4。
可以采用運(yùn)算式4代替運(yùn)算式2計(jì)算占空修正值Hdvt。在這種情況下，當(dāng)冷卻液溫度ethw低于80℃時，運(yùn)算式4可以采用系數(shù)A、B、C和D的較小絕對值計(jì)算占空修正值Hdvt。
(c)使用泵負(fù)荷epduty代替燃燒壓力ewp。但是，通過從利用圖或類似物的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷)估計(jì)燃燒壓力ewp而使用燃燒壓力ewp本身。
此外，作為反映燃燒壓力ewp的物理量，可以從利用圖或類似物的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速ene和內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷)估計(jì)內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，從而使用估計(jì)的內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩代替燃燒壓力ewp?；蛘?，燃料噴射量可以代替地用作反映燃燒壓力ewp的物理量。
以相同方式，內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、燃料噴射量或燃燒壓力ewp可以代替地用作反映泵負(fù)荷epduty的物理量。
(d)當(dāng)冷卻液溫度ethw不小于80℃時，不考慮冷卻液溫度ethw中的進(jìn)一步變動或工作油溫度中的進(jìn)一步變動。但是，當(dāng)冷卻液溫度ethw不小于80℃時，由工作油溫度中的進(jìn)一步變動引起的液壓中的細(xì)微變動可以反映在占空修正值Hdvt。例如，可以采用下面的運(yùn)算式14計(jì)算占空修正值Hdvt。
運(yùn)算式14Hdvt←A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+C·(epduty-PDB)+D·(ewp-WPB)+E(eth-THB)該運(yùn)算式與運(yùn)算式4的區(qū)別是E(eth-THB)項(xiàng)，其中eth是工作油溫度，THB是基準(zhǔn)工作油溫度?？梢允褂美鋮s液溫度ethw代替工作油溫度eth。
如第一實(shí)施例所述，可以將C·(epduty-PDB)+D·(ewp-WPB)轉(zhuǎn)換成K·(epduty-TPB)。換句話說，運(yùn)算式可以轉(zhuǎn)換成下面的運(yùn)算式15。
運(yùn)算式15Hdvt←A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+K·(epduty-TPB)+E(eth-THB)(e)當(dāng)在排氣可變氣門正時機(jī)構(gòu)中不使用提前彈簧18時，消除了彈簧力因數(shù)。在這種情況下，例如在第一實(shí)施例中，可以使用以下運(yùn)算式16代替運(yùn)算式2。
運(yùn)算式16Hdvt←A·(1/ene-1/NEB)+K·(epduty-TPB)在第二實(shí)施例中，可以使用下面給出的運(yùn)算式17代替運(yùn)算式5運(yùn)算式17Hdvt←(-R·epduty-W·ewp-N)/(L·J·T·ene)-(-R·PDB-W·WPB-N)/(L·J·T·NEB)(f)除了直列式四缸內(nèi)燃機(jī)外，本發(fā)明可應(yīng)用于任何內(nèi)燃機(jī)。例如本發(fā)明可以應(yīng)用于六缸V式內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明的示例和實(shí)施例是示例性的而非限制性的，本發(fā)明不限于給出的細(xì)節(jié)，可以在附加的權(quán)利要求范圍和等同物范圍內(nèi)修改本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于控制可變氣門正時機(jī)構(gòu)的控制器，它改變用于內(nèi)燃機(jī)的氣門凸輪軸的工作正時，其中所述可變氣門正時機(jī)構(gòu)通過控制工作流體的壓力改變所述氣門凸輪軸相對于曲柄角度的轉(zhuǎn)動相位，所述控制器的特征在于包括用于利用反映與施加在所述氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩和所述工作流體的所述壓力相關(guān)的物理模型的運(yùn)算式計(jì)算修正值的計(jì)算裝置，其中所述修正值是用于固定所述轉(zhuǎn)動相位的保持控制值與基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值之間的差值，所述保持控制值是利用施加在所述氣門凸輪軸上的所述轉(zhuǎn)矩和所述工作流體的所述壓力計(jì)算出的，并且所述基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值是利用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩和基準(zhǔn)壓力計(jì)算出的；和用于產(chǎn)生包括所述修正值和預(yù)定控制基準(zhǔn)值之和的更新保持控制值并根據(jù)所述更新保持控制值控制氣門正時的氣門正時控制裝置。
2.一種用于控制可變氣門正時機(jī)構(gòu)的控制器，它改變用于內(nèi)燃機(jī)的氣門凸輪軸的工作正時，其中所述可變氣門正時機(jī)構(gòu)通過控制工作流體的壓力改變所述氣門凸輪軸相對于曲柄角度的轉(zhuǎn)動相位，所述控制器的特征在于包括用于利用反映與施加在所述氣門凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩、用于改變所述轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及所述工作流體的所述壓力相關(guān)的物理模型的運(yùn)算式計(jì)算修正值的計(jì)算裝置，其中所述修正值是用于固定所述轉(zhuǎn)動相位的保持控制值與基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值之間的差值，所述保持控制值是利用施加在所述氣門凸輪軸上的所述轉(zhuǎn)矩、用于改變所述轉(zhuǎn)動相位的所述彈簧力以及所述工作流體的所述壓力計(jì)算出的，并且所述基準(zhǔn)狀態(tài)保持控制值是利用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩、基準(zhǔn)彈簧力以及基準(zhǔn)壓力計(jì)算出的；和用于產(chǎn)生包括所述修正值和預(yù)定控制基準(zhǔn)值之和的更新保持控制值并根據(jù)所述更新保持控制值控制氣門正時的氣門正時控制裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述氣門凸輪軸是排氣門凸輪軸，所述內(nèi)燃機(jī)還包括冷卻液，所述工作流體的所述壓力是通過由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的泵產(chǎn)生的并且包括與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的壓力，施加在所述氣門凸輪軸上的所述轉(zhuǎn)矩包括與所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩、與由所述氣門凸輪軸驅(qū)動的輔助裝置的負(fù)荷對應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩以及與所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒壓力對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩；以及當(dāng)所述工作流體的溫度或所述冷卻液的溫度高于低溫判定值時，所述計(jì)算裝置利用下面的運(yùn)算式計(jì)算所述修正值修正值＝(P·evt+Q-R·epduty-W·ewp-N)/(L·J·T·ene)-(P·VTB+Q-R·PDB-W·WPB-N)/(L·J·T·NEB)，其中P是所述彈簧力的彈簧常數(shù)，evt是所述轉(zhuǎn)動相位，Q是所述彈簧力的偏置值，R是所述輔助裝置的每單位負(fù)荷的凸輪轉(zhuǎn)矩，epduty是所述輔助裝置的所述負(fù)荷，W是所述內(nèi)燃機(jī)的每單位燃燒壓力的凸輪轉(zhuǎn)矩，ewp是所述內(nèi)燃機(jī)的所述燃燒壓力，N是所述凸輪轉(zhuǎn)矩的偏置值，L是所述工作流體的壓力控制中的特性值，J是每單位內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的工作流體壓力敏感度，T是所述工作流體的由單位量工作流體產(chǎn)生的每有效壓力的轉(zhuǎn)矩，ene是所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，VTB是基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動相位，PDB是所述輔助裝置的基準(zhǔn)負(fù)荷，WPB是所述內(nèi)燃機(jī)的基準(zhǔn)燃燒壓力，以及NEB是基準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求3所述的控制器，其特征在于，當(dāng)所述工作流體的所述溫度或所述冷卻液的所述溫度低于所述低溫判定值時，所述計(jì)算裝置將所述修正值設(shè)定為零。
5.如權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述氣門凸輪軸是排氣門凸輪軸，所述內(nèi)燃機(jī)還包括冷卻液，所述工作流體的所述壓力是通過由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的泵產(chǎn)生的并且包括與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的壓力，并且施加在所述氣門凸輪軸上的所述轉(zhuǎn)矩包括與所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩、與由所述氣門凸輪軸驅(qū)動的輔助裝置的負(fù)荷對應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩以及與所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒壓力對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩；以及當(dāng)所述工作流體的溫度或所述冷卻液的溫度高于低溫判定值時，所述計(jì)算裝置利用下面的運(yùn)算式計(jì)算所述修正值修正值＝A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+C·(epduty-PDB)+D·(ewp-WPB)其中A、B、C和D是常數(shù)，ene是所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，NEB是基準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，evt是所述轉(zhuǎn)動相位，VTB是基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動相位，epduty是所述輔助裝置的所述負(fù)荷，PDB是所述輔助裝置的基準(zhǔn)負(fù)荷，ewp是所述內(nèi)燃機(jī)的所述燃燒壓力，以及WPB是所述內(nèi)燃機(jī)的基準(zhǔn)燃燒壓力。
6.如權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述氣門凸輪軸是排氣門凸輪軸，所述內(nèi)燃機(jī)還包括冷卻液，所述工作流體的所述壓力是通過由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的泵產(chǎn)生的并且包括與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的壓力，并且施加在所述氣門凸輪軸上的所述轉(zhuǎn)矩包括與所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩、與由所述氣門凸輪軸驅(qū)動的輔助裝置的負(fù)荷對應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩以及與所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒壓力對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩；以及當(dāng)所述工作流體的溫度或所述冷卻液的溫度高于低溫判定值時，所述計(jì)算裝置利用下面的運(yùn)算式計(jì)算所述修正值修正值＝A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+K·(epduty-TPB)其中A、B和K是常數(shù)，ene是所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，NEB是基準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，evt是所述轉(zhuǎn)動相位，VTB是基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動相位，epduty是所述輔助裝置的所述負(fù)荷，以及TPB是基準(zhǔn)值。
7.如權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述氣門凸輪軸是排氣門凸輪軸，所述內(nèi)燃機(jī)還包括冷卻液，所述工作流體的所述壓力是通過由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的泵產(chǎn)生的并且包括與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的壓力和與所述工作流體的溫度對應(yīng)的壓力，并且施加在所述氣門凸輪軸上的所述轉(zhuǎn)矩包括與所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩、與由所述氣門凸輪軸驅(qū)動的輔助裝置的負(fù)荷對應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩以及與所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒壓力對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)矩；以及當(dāng)所述工作流體的所述溫度或所述冷卻液的溫度高于低溫判定值時，所述計(jì)算裝置利用下面的運(yùn)算式計(jì)算所述修正值修正值＝A·(1/ene-1/NEB)+B·(evt-VTB)+C·(epduty-PDB)+D·(ewp-WPB)+E(eth-THB)其中A、B、C、D和E是常數(shù)，ene是所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，NEB是基準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，evt是所述轉(zhuǎn)動相位，VTB是基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動相位，epduty是所述輔助裝置的所述負(fù)荷，PDB是所述輔助裝置的基準(zhǔn)負(fù)荷，ewp是所述內(nèi)燃機(jī)的所述燃燒壓力，WPB是所述內(nèi)燃機(jī)的基準(zhǔn)燃燒壓力，eth是所述工作流體的所述溫度，以及THB是基準(zhǔn)工作流體溫度。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的控制器，其特征在于，當(dāng)所述工作流體的所述溫度和所述冷卻液的所述溫度低于所述低溫判定值時，所述計(jì)算裝置利用其中所述常數(shù)A、B、C和D或所述常數(shù)A、B和K的絕對值小于當(dāng)所述工作流體的所述溫度或所述冷卻液的所述溫度高于所述低溫判定值時的絕對值的所述運(yùn)算式計(jì)算所述修正值。
9.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的控制器，其特征在于，當(dāng)所述工作流體的所述溫度或所述冷卻液的所述溫度低于所述低溫判定值時，所述計(jì)算裝置將所述修正值設(shè)定為零。
10.如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的控制器，其特征在于，所述計(jì)算裝置使用反映所述輔助裝置的實(shí)際負(fù)荷或?qū)嶋H燃燒壓力的物理量作為所述輔助裝置的所述負(fù)荷或作為所述燃燒壓力。
11.如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的控制器，其特征在于，所述輔助裝置包括高壓燃料泵。
12.如權(quán)利要求11所述的控制器，其特征在于，所述計(jì)算裝置執(zhí)行用于減少所述輔助裝置的所述負(fù)荷的值或與所述輔助裝置的所述負(fù)荷對應(yīng)的所述負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的值的短周期變動的處理。
13.如權(quán)利要求12所述的控制器，其特征在于，所述計(jì)算裝置根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)所述短周期變動的減少程度。
14.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的控制器，其特征在于，它還包括用于在氣門正時控制穩(wěn)定時通過從所述更新保持控制值減去所述修正值而產(chǎn)生學(xué)習(xí)值并保持所述學(xué)習(xí)值的學(xué)習(xí)裝置，其中，所述氣門正時控制裝置將保持的學(xué)習(xí)值用作所述控制基準(zhǔn)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的氣門正時控制器。所述控制器用于利用反映與施加在排氣門凸輪軸(2)上的轉(zhuǎn)矩、由提前彈簧施加的用于改變排氣門凸輪軸的轉(zhuǎn)動相位的彈簧力以及工作油的液壓相關(guān)的物理模型的運(yùn)算式計(jì)算占空修正值(Hdvt)(S206)。當(dāng)冷卻液溫度低于80℃時，所述控制器將占空修正值設(shè)定為零(S208)?？稍诓皇褂眯枰罅繑?shù)據(jù)的圖的情況下容易地獲得反映內(nèi)燃機(jī)的所有變動因數(shù)的占空修正值(Hdvt)。
文檔編號F01L1/34GK1619124SQ200410090469
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月19日
發(fā)明者廣渡誠治, 井戶側(cè)正直, 岸宏尚 申請人:豐田自動車株式會社