專利名稱：內(nèi)燃機(jī)控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)控制設(shè)備控制內(nèi)燃機(jī)的部件比如噴油器，并且調(diào)節(jié)噴油器的開/關(guān)時(shí)間，噴油器的開/關(guān)時(shí)間決定燃油噴射時(shí)間和燃油量?？刂圃O(shè)備的控制單元根據(jù)油門的步進(jìn)值以及內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的檢測結(jié)果來確定燃油噴射時(shí)間和燃油量。為了適當(dāng)燃燒燃油，氣體量由氣體調(diào)節(jié)裝置比如進(jìn)氣節(jié)流閥和EGR閥控制，以與燃油產(chǎn)生混合氣體。
氣體調(diào)節(jié)裝置的控制通過檢測發(fā)動機(jī)狀態(tài)的狀態(tài)量，以及通過以使得所檢測的狀態(tài)量(condition amount)與目標(biāo)值相一致的方式建立氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量(operation amount)來執(zhí)行，其中狀態(tài)量根據(jù)氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量變化。狀態(tài)量的目標(biāo)值以使得排放水平被限制在低于預(yù)定水平的方式而建立。在控制單元中，包括所需扭矩的控制狀態(tài)和狀態(tài)量的目標(biāo)值之間的關(guān)系被存儲在映象(map)中。排出氧氣濃度、新鮮空氣量、吸入氧氣濃度以及進(jìn)氣壓力被用作狀態(tài)量。
為減少排放，正在發(fā)展高壓噴射和多噴射。然而，這些噴射具有如下問題。這就是，因?yàn)楦邏毫Φ膰娚湟鸶痰膰娚渲芷?，所以噴射時(shí)間誤差在噴射燃油量的誤差中占主導(dǎo)地位。在多噴射中，來自每個(gè)噴油器的噴射燃油量的總和相當(dāng)于工作沖程中的噴射燃油量。由于噴射數(shù)目增加，因此每個(gè)噴油器的誤差被累積起來。結(jié)果，對應(yīng)于所需扭矩的目標(biāo)狀態(tài)量變得與對應(yīng)實(shí)際產(chǎn)生的扭矩的狀態(tài)量不同，由此排放惡化。
日本專利JP-2001-90580 A公開了一種系統(tǒng)，其中從激活噴油器的時(shí)間到打開噴油器的時(shí)間的時(shí)滯從學(xué)習(xí)噴射(learning injection)而得到，然后該時(shí)滯被反映到控制燃油噴射周期的驅(qū)動脈沖的長度和輸出時(shí)間上。
日本專利JP-2001-90580 A1中所公開的系統(tǒng)在平均噴油器的特性方面是較理想的。然而，噴油器的運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)離差沒有被考慮。圖19顯示了目標(biāo)新鮮空氣量相對所需扭矩的特性。目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG不恒定并且根據(jù)所需扭矩T而變化。線段fGA(NE，T)代表發(fā)動機(jī)狀態(tài)(NE，T)中的目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG。因此，當(dāng)所需扭矩T0的標(biāo)準(zhǔn)離差在實(shí)際噴射燃油量產(chǎn)生扭矩T0±ΔT的范圍中時(shí)，適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)新鮮空氣量GA_TRG根據(jù)噴射燃油量的標(biāo)準(zhǔn)離差偏離GA_TRG0(＝fGA(NE，T0))。如果偏差ΔGA_TRG均勻變化，那么偏差ΔGA_TRG可以被估計(jì)為|fGA(NE，T0+ΔT)-fGA(NE，T0-ΔT)|。新鮮空氣量如圖20所示能被轉(zhuǎn)化為廢氣再循環(huán)(EGR)率。如果實(shí)際噴射燃油量必需的新鮮空氣量偏離GA_TRG0，那么在通過設(shè)置目標(biāo)新鮮空氣量為GA_TRG0而轉(zhuǎn)換的廢氣再循環(huán)率EGR0和適合于實(shí)際噴射燃油量的廢氣再循環(huán)率之間就產(chǎn)生偏差ΔEGR。結(jié)果，排放水平可能惡化超過預(yù)定水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于前述問題做出的并且本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其能夠有效限制排放。
本發(fā)明是根據(jù)發(fā)明者的下列發(fā)現(xiàn)氣體調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行量的偏差根據(jù)氣體調(diào)節(jié)控制中使用的運(yùn)行量的種類而變化。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)控制設(shè)備包括氣體調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)氣體，其中該氣體與噴射的燃油產(chǎn)生混合氣體，氣體調(diào)節(jié)依賴狀態(tài)量檢測裝置，用于檢測指示發(fā)動機(jī)狀態(tài)的狀態(tài)量，該狀態(tài)量根據(jù)氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量而變化。
控制裝置進(jìn)一步包括用于實(shí)施氣體調(diào)節(jié)控制的氣體調(diào)節(jié)控制裝置，其中氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量以使得檢測的狀態(tài)量被轉(zhuǎn)換為目標(biāo)值的方式而建立，該目標(biāo)值相對于包括所需扭矩的當(dāng)前控制狀態(tài)被建立。
氣體調(diào)節(jié)依賴狀態(tài)量檢測裝置包括檢測不同種類狀態(tài)量的多個(gè)氣體調(diào)節(jié)依賴狀態(tài)量檢測裝置。氣體調(diào)節(jié)控制裝置把根據(jù)一種狀態(tài)量的氣體調(diào)節(jié)控制改變?yōu)楦鶕?jù)另一種狀態(tài)量的氣體調(diào)節(jié)控制。
因此，即使內(nèi)燃機(jī)部件的運(yùn)行具有相對于控制狀態(tài)的誤差，氣體調(diào)節(jié)控制裝置也可以改變氣體調(diào)節(jié)控制為另一種氣體控制狀態(tài)。前一種氣體調(diào)節(jié)控制是基于一種運(yùn)行量的偏差相對較大的狀態(tài)量。后一種氣體調(diào)節(jié)控制是基于另一種運(yùn)行量的偏差相對較小的狀態(tài)量?；谀繕?biāo)狀態(tài)量的氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量的偏差被減小，以限制排放至最小值。


通過參考附圖對本發(fā)明做出的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚，附圖中同樣部件由同樣參考標(biāo)號指示，其中圖1是具有根據(jù)第一實(shí)施例的控制設(shè)備的柴油發(fā)動機(jī)的示意圖；圖2是顯示由ECU執(zhí)行的功能的基本部分的方框圖；圖3是用于解釋控制功能基本部分的第一個(gè)流程圖；圖4是用于解釋控制功能基本部分的第一個(gè)曲線圖；圖5是用于解釋控制功能基本部分的第二個(gè)曲線圖；圖6是用于解釋控制功能基本部分的第二個(gè)流程圖；圖7是用于解釋控制功能基本部分的第三個(gè)曲線圖；圖8是用于解釋控制功能基本部分的第四個(gè)曲線圖；
圖9是用于解釋控制功能基本部分的第三個(gè)流程圖；圖10是用于解釋控制功能基本部分的第五個(gè)曲線圖；圖11是用于解釋控制功能基本部分的第六個(gè)曲線圖；圖12是用于解釋控制功能基本部分的第四個(gè)流程圖；圖13是用于解釋控制功能基本部分的第七個(gè)曲線圖；圖14是顯示控制功能基本部分的圖表；圖15A是用于解釋控制器件功能的曲線圖；圖15B是用于解釋傳統(tǒng)器件功能的曲線圖；圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的變型的圖表；圖17是由根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的ECU執(zhí)行的控制功能的流程圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明的其它變型的圖表；圖19是用于解釋傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的第一個(gè)圖；以及圖20是用于解釋傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的第二個(gè)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
(第一實(shí)施例)圖1和圖2描述了用于汽車的柴油發(fā)動機(jī)的構(gòu)造，該柴油發(fā)動機(jī)在下文中將被簡稱為發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)1是裝備有本發(fā)明的燃油控制設(shè)備的壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)。具有多個(gè)汽缸的發(fā)動機(jī)1具有噴油器21、22、23和24，它們分別對應(yīng)于每個(gè)汽缸。噴油器21、22、23和24中的每一個(gè)在預(yù)定周期期間在預(yù)定時(shí)刻被打開以噴射燃油。燃油從共同軌道(common rail)提供給各個(gè)噴油器21-24。燃燒燃油的廢氣通過與每個(gè)汽缸在上游部分連通的排氣歧管33，和具有催化劑36的排氣管34被排放到大氣中。發(fā)動機(jī)1是傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)，其在每個(gè)汽缸中具有進(jìn)氣閥和排氣閥(未顯示)。
與燃油產(chǎn)生空氣-燃油混合物的氣體從進(jìn)氣歧管32而被提供。進(jìn)氣歧管32與進(jìn)氣管31連通以吸入新鮮空氣。再循環(huán)部分廢氣的EGR管35被連至進(jìn)氣歧管32和排氣歧管33之間。提供給每個(gè)汽缸的氣體包括補(bǔ)充有新鮮空氣的廢氣。對應(yīng)于廢氣再循環(huán)率的再循環(huán)廢氣量由EGR閥42控制。進(jìn)氣管31裝備有調(diào)節(jié)新鮮空氣的量的進(jìn)氣節(jié)流閥41。進(jìn)氣歧管32和排氣歧管33中還具有渦輪增壓器43，其通過利用廢氣強(qiáng)制吸入新鮮空氣。渦輪增壓器43包括進(jìn)氣管31中的壓縮機(jī)431和在排氣管34中的渦輪432。渦輪432驅(qū)動壓縮機(jī)431。渦輪增壓器43的增壓能力是可變的。下文中渦輪增壓器43將被稱為可變渦輪43。
電子控制單元(ECU)5根據(jù)由安裝在發(fā)動機(jī)上的傳感器檢測到的發(fā)動機(jī)狀態(tài)執(zhí)行噴油器21-24的控制，這些傳感器例如是發(fā)動機(jī)速度傳感器61、檢測進(jìn)氣節(jié)流閥41打開程度的節(jié)流閥位置傳感器62和檢測新鮮空氣的量的空氣流量儀63。進(jìn)氣歧管32裝備有檢測進(jìn)氣壓力的進(jìn)氣壓力傳感器64、檢測新鮮空氣中氧氣濃度的吸入氧氣濃度傳感器65、檢測廢氣中氧氣濃度的排出氧氣濃度傳感器66。共同軌道具有檢測共同軌道內(nèi)燃油壓力和噴油器21-24中燃油壓力的壓力傳感器。該發(fā)動機(jī)具有其它的傳統(tǒng)傳感器。
下文中將描述由ECU 5執(zhí)行的EGR閥42的控制。新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度被用作控制參數(shù)，用于以使得檢測值被轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)值的方式確定EGR閥42的廢氣再循環(huán)率。參數(shù)的目標(biāo)值根據(jù)存儲有所需扭矩與目標(biāo)值之間的關(guān)系的映象來確定。
ECU 5包括目標(biāo)新鮮空氣量計(jì)算裝置521，用于計(jì)算新鮮空氣量的目標(biāo)值，目標(biāo)吸入氧氣濃度計(jì)算裝置522，以及目標(biāo)排出氧氣濃度計(jì)算裝置523。發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T被輸入至上述每個(gè)裝置中。所需扭矩變化ΔT在所需扭矩變化計(jì)算裝置中被計(jì)算以被輸入上述裝置。所需扭矩變化ΔT是與噴油器21-24的運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)離差導(dǎo)致的扭矩的標(biāo)準(zhǔn)離差相對應(yīng)的所需扭矩的變化量。如同以下詳細(xì)描述的，所需扭矩變化ΔT根據(jù)發(fā)動機(jī)狀態(tài)來估計(jì)。
由目標(biāo)新鮮空氣量計(jì)算裝置521、目標(biāo)吸入氧氣濃度計(jì)算裝置522和目標(biāo)排出氧氣濃度計(jì)算裝置523計(jì)算的目標(biāo)值被分別輸入反饋量計(jì)算裝置54。由空氣流量儀63檢測的新鮮空氣量、由吸入氧氣濃度傳感器65檢測的吸入氧氣濃度和由排出氧氣濃度傳感器66檢測的排出氧氣濃度被輸入反饋量計(jì)算裝置54中。反饋量根據(jù)所檢測的新鮮空氣量和目標(biāo)值之間、所檢測的吸入氧氣濃度和目標(biāo)值之間以及所檢測的排出氧氣濃度和目標(biāo)值之間的偏差來計(jì)算。對新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度中的一個(gè)執(zhí)行反饋量的計(jì)算。EGR閥運(yùn)行量計(jì)算裝置55根據(jù)反饋量來計(jì)算EGR閥42的運(yùn)行量。通過PID控制或者現(xiàn)代控制理論來執(zhí)行反饋量的計(jì)算。
在反饋量計(jì)算裝置54中，可以相對于上述作為EGR閥42的控制參數(shù)的三種狀態(tài)量來計(jì)算反饋量。控制參數(shù)選擇裝置53選擇有效的一個(gè)參數(shù)?？刂茀?shù)選擇裝置53根據(jù)目標(biāo)新鮮空氣量、目標(biāo)吸入氧氣濃度和目標(biāo)排出氧氣濃度，從新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度中選擇EGR閥42的控制參數(shù)。
由目標(biāo)新鮮空氣量計(jì)算裝置521執(zhí)行的過程在圖3中示出。在步驟S101中，讀取當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T。在步驟S102中，根據(jù)步驟S101中讀取的發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T計(jì)算目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG(公式1)。根據(jù)發(fā)動機(jī)速度“ne”和所需扭矩“t”計(jì)算的目標(biāo)新鮮空氣量由fGA(ne，t)表示。圖4顯示了目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG相對所需扭矩T的特性。
GA_TRG＝fGA(NE，T)(1)在步驟S103中，讀取所需扭矩變化ΔT。
在步驟S104中，假想的目標(biāo)值計(jì)算裝置計(jì)算發(fā)動機(jī)狀態(tài)(ne，t)處于發(fā)動機(jī)狀態(tài)(NE，T-ΔT)時(shí)的目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG’，以及發(fā)動機(jī)狀態(tài)(ne，t)處于發(fā)動機(jī)狀態(tài)(NE，T+ΔT)時(shí)的目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG”(公式2-1，2-2)。GA_TRG’和GA_TRG”是扭矩T變化ΔT時(shí)的假想的目標(biāo)新鮮空氣量。
GA_TRG’＝fGA(NE，T-ΔT)(2-1)GA_TRG”＝fGA(NE，T+ΔT)(2-2)在步驟S105中，假想的運(yùn)行量標(biāo)準(zhǔn)離差計(jì)算裝置計(jì)算廢氣再循環(huán)率偏差ΔEGRGa，其在下文中被稱為EGR偏差(公式3)。當(dāng)所需扭矩在±ΔT的范圍內(nèi)變化并且新鮮空氣量被用作EGR閥的控制參數(shù)時(shí)，EGR偏差ΔEGRGa是假想的廢氣再循環(huán)率的標(biāo)準(zhǔn)離差。當(dāng)根據(jù)發(fā)動機(jī)速度“ne”、所需扭矩“t”和新鮮空氣量“ga”計(jì)算廢氣再循環(huán)率EGRGa時(shí)，其由fEGR_GA(ne，t，ga)表示。可以使用傳統(tǒng)的計(jì)算方法例如映象來進(jìn)行計(jì)算。圖5顯示了廢氣再循環(huán)率EGRGa相對新鮮空氣量Ga的特性。在計(jì)算出廢氣再循環(huán)率EGRGa后，程序結(jié)束。步驟S102中計(jì)算出的目標(biāo)新鮮空氣量GA_TRG被輸出至反饋量計(jì)算裝置54。步驟S105中計(jì)算出的EGR偏差ΔEGRGa被輸出至控制參數(shù)選擇裝置53。
ΔEGRGa＝|fEGR_GA(NE，T，GA_TRG’)-fEGR_GA(NE，T，GA_TRG”)| (3)由目標(biāo)吸入氧氣濃度計(jì)算裝置522執(zhí)行的過程在圖6中示出。在步驟S201中，讀取當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T。在步驟S202中，根據(jù)步驟S201中讀取的發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T計(jì)算目標(biāo)吸入氧氣濃度INO2_TRG(公式4)。根據(jù)發(fā)動機(jī)速度“ne”和所需扭矩“t”計(jì)算的目標(biāo)吸入氧氣濃度由fINO2(ne，t)表示?？梢允褂脗鹘y(tǒng)計(jì)算方法例如映象來進(jìn)行計(jì)算。圖7顯示了目標(biāo)吸入氧氣濃度INO2_TRG相對所需扭矩T的特性。
INO2_TRG＝fINO2(NE，T) (4)在步驟S203中，讀取所需扭矩變化ΔT。在步驟S204中，假想的目標(biāo)值計(jì)算裝置計(jì)算發(fā)動機(jī)狀態(tài)處于(NE，T-ΔT)時(shí)的目標(biāo)吸入氧氣濃度INO2_TRG’，和發(fā)動機(jī)狀態(tài)處于(NE，T+ΔT)時(shí)的目標(biāo)吸入氧氣濃度INO2_TRG”(公式5-1，5-2)。INO2_TRG’和INO2_TRG”是扭矩T變化ΔT時(shí)的假想的目標(biāo)吸入氧氣濃度。
INO2_TRG’＝fINO2(NE，T-ΔT) (5-1)INO2_TRG”＝fINO2(NE，T+ΔT) (5-2)在步驟S205中，假想的運(yùn)行量標(biāo)準(zhǔn)離差計(jì)算裝置計(jì)算廢氣再循環(huán)率偏差ΔEGRINO2(公式6)。EGR偏差ΔEGRINO2是當(dāng)所需扭矩在±ΔT的范圍內(nèi)變化并且吸入氧氣濃度被用作EGR閥的控制參數(shù)時(shí)的假想的廢氣再循環(huán)率的標(biāo)準(zhǔn)離差。當(dāng)根據(jù)發(fā)動機(jī)速度“ne”、所需扭矩“t”和吸入氧氣濃度“ino2”計(jì)算廢氣再循環(huán)率EGRINO2時(shí)，其由fEGR_INO2(ne，t，ino2)表示?？梢允褂脗鹘y(tǒng)計(jì)算方法例如映象來進(jìn)行計(jì)算。圖8顯示了廢氣再循環(huán)率EGRINO2相對吸入氧氣濃度INO2的特性。在計(jì)算出廢氣再循環(huán)率EGRINO2后，程序結(jié)束。步驟S202中計(jì)算出的目標(biāo)吸入氧氣濃度INO2_TRG被輸出至反饋量計(jì)算裝置54。步驟S205中計(jì)算出的EGR偏差ΔEGRINO2被輸出至控制參數(shù)選擇裝置53。
ΔEGRINO2＝|fEGR_INO2(NE，T，INO2_TRG’)-fEGR_INO2(NE，T，INO2_TRG”)| (6)由目標(biāo)排出氧氣濃度計(jì)算裝置523執(zhí)行的過程在圖9中示出。在步驟S301中，讀取當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T。在步驟S302中，根據(jù)步驟S301中讀取的發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩T計(jì)算排出吸入氧氣濃度EXO2_TRG(公式7)。根據(jù)發(fā)動機(jī)速度“ne”和所需扭矩“t”計(jì)算的目標(biāo)排出氧氣濃度由fEXO2(ne，t)表示?？梢允褂脗鹘y(tǒng)計(jì)算方法例如映象來進(jìn)行計(jì)算。圖10顯示了目標(biāo)排出氧氣濃度EXO2_TRG相對所需扭矩T的特性。
EXO2_TRG＝fEXO2(NE，T) (7)在步驟S303中，讀取所需的扭矩變化ΔT。在步驟S304中，假想的目標(biāo)值計(jì)算裝置計(jì)算發(fā)動機(jī)狀態(tài)處于(NE，T-ΔT)時(shí)的目標(biāo)排出氧氣濃度EXO2_TRG’和發(fā)動機(jī)狀態(tài)處于(NE，T+ΔT)時(shí)的目標(biāo)排出氧氣濃度EXO2_TRG”(公式8-1，8-2)。EXO2_TRG’和EXO2_TRG”是扭矩T變化ΔT時(shí)的假想的目標(biāo)排出氧氣濃度。
EXO2_TRG’＝fEXO2(NE，T-ΔT) (8-1)EXO2_TRG”＝fEXO2(NE，T+ΔT) (8-2)在步驟S305中，假想的運(yùn)行量標(biāo)準(zhǔn)離差計(jì)算裝置計(jì)算EGR偏差ΔEGREXO2(公式9)。EGR偏差ΔEGREXO2是所需扭矩在±ΔT的范圍內(nèi)變化并且排出氧氣濃度被用作EGR閥的控制參數(shù)時(shí)的假想的廢氣再循環(huán)率的標(biāo)準(zhǔn)離差。當(dāng)根據(jù)發(fā)動機(jī)速度“ne”、所需扭矩“t”和排出氧氣濃度“exo2”計(jì)算廢氣再循環(huán)率EGREXO2時(shí)，其由fEGR_EXO2(ne，t，exo2)表示?？梢允褂脗鹘y(tǒng)計(jì)算方法例如映象來進(jìn)行計(jì)算。圖11顯示了廢氣再循環(huán)率EGREXO2相對排出氧氣濃度EXO2的特性。在計(jì)算出廢氣再循環(huán)率EGREXO2后，程序結(jié)束。步驟S302中計(jì)算出的目標(biāo)排出氧氣濃度EXO2_TRG被輸出至反饋量計(jì)算裝置54。步驟S305中計(jì)算出的EGR偏差ΔEGREXO2被輸出至控制參數(shù)選擇裝置53。
ΔEGREXO2＝|fEGR_EXO2(NE，T，EXO2_TRG’)-fEGR_EXO2(NE，T，EXO2_TRG”)| (9)圖12顯示了由控制參數(shù)選擇裝置53執(zhí)行的過程。在步驟S401中，讀取EGR偏差ΔEGRGa、ΔEGRINO2和ΔEGREXO2。在步驟S402中，從新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度之中選擇控制參數(shù)。就是說，ECU 5確定EGR偏差ΔEGRGa在EGR偏差ΔEGRGa、ΔEGRINO2和ΔEGREXO2中是否是最小值。當(dāng)是時(shí)，由新鮮空氣量建立控制參數(shù)。當(dāng)否時(shí)，確定在EGR偏差ΔEGRINO2和ΔEGREXO2中最小值是否是EGR偏差ΔEGRINO2。當(dāng)是時(shí)，由吸入氧氣濃度建立控制參數(shù)。當(dāng)否時(shí)，由排出氧氣濃度建立控制參數(shù)。在控制參數(shù)被建立后，程序結(jié)束。
圖13顯示了EGR偏差相對所需扭矩的特性。圖13顯示了從三個(gè)狀態(tài)量新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度中選擇的控制參數(shù)。最小狀態(tài)量被選擇作為控制參數(shù)。
因此，即使在對應(yīng)于所需扭矩的噴射燃油量的命令值和實(shí)際噴射燃油量之間存在誤差，由該誤差導(dǎo)致的排放也將被限制。因?yàn)镋GR閥的控制是根據(jù)需EGR閥的最小調(diào)節(jié)的參數(shù)，而不是需要EGR閥的大量調(diào)節(jié)的參數(shù)而實(shí)施的。
可以認(rèn)為EGR偏差ΔEGRGa、ΔEGRINO2和ΔEGREXO2與由燃油噴射量的誤差引起的廢氣再循環(huán)率的標(biāo)準(zhǔn)離差相同。EGR偏差根據(jù)所需扭矩的變化而變化。如果EGR偏差被正確估計(jì)，那么控制參數(shù)的選擇就能被更正確地實(shí)施。
計(jì)算所需扭矩變化ΔT的所需扭矩變化計(jì)算裝置51在下文中描述。
圖14顯示所需扭矩變化計(jì)算裝置執(zhí)行的過程，其中根據(jù)噴射周期的標(biāo)準(zhǔn)離差映象計(jì)算噴射周期的標(biāo)準(zhǔn)離差，同時(shí)輸入跟據(jù)所需扭矩計(jì)算的噴射周期。在輸入噴射周期的標(biāo)準(zhǔn)離差和噴射壓力的同時(shí)，根據(jù)該映象計(jì)算每單次燃油噴射的燃油噴射量。單次噴射對應(yīng)于閥的單次開和關(guān)的噴射。在多噴射的情況中，因?yàn)閲娚淞康钠罡鶕?jù)噴射數(shù)目被累積，所以每單次噴射的噴射量的偏差被乘以噴射數(shù)目以獲得每工作沖程的噴射量的偏差。然后，噴射量的偏差被乘以噴射量和扭矩之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)以獲得所需扭矩偏差ΔT。隨著噴射量增加，扭矩也按比例增加。根據(jù)發(fā)動機(jī)狀態(tài)比如噴射周期、噴射壓力和多噴射的數(shù)目計(jì)算所需扭矩變化ΔT。這樣，就獲得了正確的所需扭矩變化ΔT。
圖15A和圖15B是用于比較本發(fā)明的控制設(shè)備的排放和傳統(tǒng)控制設(shè)備的排放的圖，在傳統(tǒng)控制設(shè)備中新鮮空氣量被用作用于控制EGR閥42的控制參數(shù)。即使在控制設(shè)備中使用了具有運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)離差的惡化的噴油器，在本發(fā)明中(圖15A)顆粒物(PM)和NOx也比傳統(tǒng)控制設(shè)備中(圖15B)受到更多限制。
命令信號的噴射量和實(shí)際噴射量之間的誤差由于惡化會隨噴油器21-24的壽命逐步增加。通過反映由隨壽命惡化而導(dǎo)致的誤差的趨勢，能夠更精確地獲取所需扭矩變化。這一例子在圖16中進(jìn)行描述。所需扭矩變化計(jì)算裝置基本與圖14中顯示的裝置相同。下文中主要描述差別。
根據(jù)有效系數(shù)映象計(jì)算出有效系數(shù)，該映象中輸入了累積的(integrated)里程數(shù)。有效系數(shù)是累積的里程數(shù)與噴射周期的標(biāo)準(zhǔn)離差之間關(guān)系的系數(shù)。通過將從該映象中獲取的噴射周期標(biāo)準(zhǔn)離差與有效系數(shù)相乘，能夠獲取隨壽命惡化后的噴油器21-24的噴射周期的標(biāo)準(zhǔn)離差。累積的里程數(shù)可從控制里程表的ECU獲取。噴油器21-24的惡化相比發(fā)動機(jī)發(fā)展較慢。因此，不必頻繁地接收與累積的里程數(shù)相關(guān)的信號?？梢栽诿看芜M(jìn)行點(diǎn)火的時(shí)候接收與累積的里程數(shù)相關(guān)的信號。有效系數(shù)可以每過預(yù)定里程數(shù)時(shí)被更新。由此，有效系數(shù)所需扭矩和由實(shí)際燃油噴射獲得的實(shí)際扭矩之間的偏差能夠被更精確地估計(jì)。
有效系數(shù)映象是累積的里程數(shù)和有效系數(shù)之間的映象。累積的驅(qū)動周期、累積的噴射數(shù)目、累積的噴射量或者累積的發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)目都能代替累積的里程數(shù)而被使用。這些累積的值是根據(jù)經(jīng)過時(shí)間或者噴油器21-24的運(yùn)行數(shù)目增加的變量。
狀態(tài)量比如目標(biāo)新鮮空氣量相對所需扭矩的特性和廢氣再循環(huán)率相對目標(biāo)狀態(tài)量的特性被簡單地改變。因此，EGR偏差通過在扭矩為T-ΔT時(shí)和扭矩為T+ΔT時(shí)之間的廢氣再循環(huán)率的差而被定義。為更精確地獲得廢氣再循環(huán)率，多于三個(gè)點(diǎn)的扭矩例如T-ΔT、T+ΔT和T之中的最大值和最小值之間的差可以作為EGR偏差而被建立。
(第二實(shí)施例)圖17顯示由根據(jù)第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的ECU執(zhí)行的EGR閥的控制過程。其基本步驟和第一實(shí)施例相同。兩者之間的不同點(diǎn)在于EGR閥控制的控制參數(shù)的選擇過程。下文中主要描述差別。在步驟S501中，讀取發(fā)動機(jī)速度NE和所需扭矩。在步驟S502中，根據(jù)控制參數(shù)選擇映象選擇控制參數(shù)。在用標(biāo)準(zhǔn)所需扭矩偏差ΔT計(jì)算第一實(shí)施例的EGR偏差的同時(shí)，將控制參數(shù)增加至控制參數(shù)選擇映象中，該控制參數(shù)從新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度之中選擇，其中EGR偏差是最小的。
根據(jù)本發(fā)明，在選擇控制參數(shù)過程中不需要計(jì)算和比較EGR偏差，因此可以減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明的架構(gòu)不限于上述實(shí)施例，并且也能獲取任何其它經(jīng)修改的實(shí)施例。例如，被選擇作為EGR閥42的控制參數(shù)的狀態(tài)量并不僅限于新鮮空氣量、吸入氧氣濃度和排出氧氣濃度三項(xiàng)，也可以是其中兩項(xiàng)。根據(jù)廢氣再循環(huán)率可變的狀態(tài)量可以被增加至上述狀態(tài)量或者被上述狀態(tài)量替換。氣體調(diào)節(jié)裝置并不限于EGR閥。圖18顯示了一個(gè)可變渦輪43被提供作為氣體調(diào)節(jié)裝置的程序?？刂茀?shù)是新鮮空氣量和由進(jìn)氣壓力傳感器64檢測到的進(jìn)氣壓力之中的一個(gè)。反饋量計(jì)算裝置54A以這樣一種方式計(jì)算可變渦輪43的狀態(tài)量的反饋量，使得檢測值對應(yīng)目標(biāo)值。目標(biāo)值包括目標(biāo)新鮮空氣量和目標(biāo)進(jìn)氣壓力。目標(biāo)進(jìn)氣壓力由目標(biāo)進(jìn)氣壓力計(jì)算裝置524根據(jù)發(fā)動機(jī)速度NE、所需扭矩T和所需扭矩變化ΔT計(jì)算?？刂茀?shù)選擇裝置53A選擇新鮮空氣和進(jìn)氣壓力之中的一個(gè)作為控制參數(shù)。如同第一實(shí)施例，控制參數(shù)選擇裝置選擇可變渦輪43的運(yùn)行量的偏差更小的一個(gè)。
控制進(jìn)氣和排氣閥的開和關(guān)的時(shí)間的可變閥時(shí)間控制器，或者排氣節(jié)流閥都可以被用作氣體調(diào)節(jié)裝置。這些設(shè)備能夠調(diào)節(jié)與噴射燃油產(chǎn)生混合氣體的氣體的量和成分。
作為用于控制氣體調(diào)節(jié)裝置的控制參數(shù)的狀態(tài)量，是根據(jù)氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量而變化的狀態(tài)量。進(jìn)氣量、廢氣再循環(huán)率或者發(fā)動機(jī)狀態(tài)都能被使用，它們能根據(jù)預(yù)定模型被估計(jì)出來。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，包括氣體調(diào)節(jié)裝置(42)，用于調(diào)節(jié)與噴射燃油產(chǎn)生混合氣體的氣體；氣體調(diào)節(jié)依賴狀態(tài)量檢測裝置(63、65、66)，用于檢測指示發(fā)動機(jī)狀態(tài)的狀態(tài)量，該發(fā)動機(jī)狀態(tài)根據(jù)氣體調(diào)節(jié)裝置(42)的運(yùn)行量而變化；以及氣體調(diào)節(jié)控制裝置(5)，用于實(shí)施氣體調(diào)節(jié)控制，其中氣體調(diào)節(jié)裝置(42)的運(yùn)行量以這樣一種方式被建立，使得檢測的狀態(tài)量被轉(zhuǎn)變成目標(biāo)值，該目標(biāo)值相對于包括所需扭矩的當(dāng)前控制狀態(tài)而被建立，其中所述氣體調(diào)節(jié)依賴狀態(tài)量檢測裝置(63、65、66)包括檢測不同種類的狀態(tài)量的多個(gè)氣體調(diào)節(jié)依賴狀態(tài)量檢測裝置(63、65、66)，以及所述氣體調(diào)節(jié)控制裝置(5)將基于一種狀態(tài)量的氣體調(diào)節(jié)控制改變?yōu)榛诹硪环N狀態(tài)量的氣體調(diào)節(jié)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中所述氣體調(diào)節(jié)控制裝置(5)根據(jù)狀態(tài)量執(zhí)行氣體調(diào)節(jié)控制，在該狀態(tài)量中當(dāng)控制狀態(tài)在包括當(dāng)前控制狀態(tài)的范圍內(nèi)變化時(shí)所述氣體調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行量的偏差最小。
3.如權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中所述氣體調(diào)節(jié)控制裝置(5)包括假想目標(biāo)值計(jì)算裝置(521、522、523)，其計(jì)算在包括當(dāng)前控制狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)的狀態(tài)量的假想目標(biāo)值；假想運(yùn)行量偏差計(jì)算裝置(521、522、523)，其計(jì)算所述氣體調(diào)節(jié)裝置(42)的假想運(yùn)行量相對假想目標(biāo)值的偏差；以及選擇裝置(53)，其根據(jù)運(yùn)行量的偏差為最小的狀態(tài)量來選擇氣體調(diào)節(jié)控制。
4.如權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，還包括預(yù)定范圍設(shè)置裝置(51)，其根據(jù)控制狀態(tài)和發(fā)動機(jī)狀態(tài)中的一個(gè)設(shè)置預(yù)定范圍。
5.如權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備，其中所述氣體調(diào)節(jié)控制裝置(5)記憶控制狀態(tài)和狀態(tài)量種類之間的關(guān)系，并且根據(jù)對應(yīng)于當(dāng)前控制狀態(tài)的狀態(tài)量執(zhí)行氣體調(diào)節(jié)控制。
全文摘要
本發(fā)明的目的是即使包括所需扭矩的實(shí)際控制狀態(tài)不同于所設(shè)置的控制狀態(tài)也限制排放惡化。ECU(5)以這樣一種方式來建立EGR閥(42)的控制量，使得作為控制EGR閥(42)的控制參數(shù)的狀態(tài)量被建立為目標(biāo)值。ECU(5)在新鮮空氣量、排出氧氣濃度和吸入氧氣濃度之中選擇狀態(tài)量作為控制參數(shù)，其中EGR閥(42)的運(yùn)行量為最小。
文檔編號F02D41/00GK1637254SQ20041010368
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者小林和雄, 原口寬 申請人:株式會社電裝