專利名稱：內燃機的進氣量控制裝置及進氣量控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的進氣量控制裝置及進氣量控制方法。
背景技術：
近年來，以燃料費的改善等為目的，通過節(jié)氣閥和其它機構的協(xié)調控制來控制進氣量的內燃機是公知的。作為上述機構的例子，代表性的有控制進氣閥和排氣閥的開閥特性的可變閥動機構，其它的還有氣缸數(shù)可變機構和排氣量可變機構等。
而且，一般地，這種控制進氣量的附加機構與對應加速器開度等設定的進氣量(即，目標進氣量)和內燃機的運轉狀態(tài)對應，將燃料費、排放、扭矩變動等條件設定成綜合考慮最適當?shù)臓顟B(tài)，但是，內燃機本身期待進行與駕駛者的加速操作對應的運轉(或扭矩產(chǎn)生)，所以無論將上述機構設定成哪種狀態(tài)，也需要實現(xiàn)與加速器開度對應的上述目標進氣量。即，對應上述機構的設定狀態(tài)求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥開度(即，目標節(jié)氣閥開度)，將節(jié)氣閥的開度調整到該開度。
作為求節(jié)氣閥的目標開度的方法，例如在特開2002-309993號公報中公開了一種方法，其中使用進氣系統(tǒng)模型順次由加速器開度計算要求扭矩，由要求扭矩計算目標進氣量，由目標進氣量計算目標進氣壓力，由目標進氣壓力計算節(jié)氣閥的目標開度。但是，在特開2002-309993號公報中公開的方法為僅通過節(jié)氣閥控制進氣量的情況，不能應對具有上述控制進氣量的附加機構的情況對應。
另一方面，作為能對應具有上述機構的情況的求節(jié)氣閥的目標開度的方法，具有下述方法事先作成將表示目標進氣量、運轉狀態(tài)的各指標作為自變量的目標開度的映射，然后根據(jù)該映射求出。但是，實際上為了作成這種映射，需要大量的時間。特別是在具有上述機構的情況中，表示該設定狀態(tài)的指標作為表示上述運轉狀態(tài)的指標加入，所以制作映射操作的工時非常大。而且，為了降低映射制作操作的工時而減少自變量或實測點時中，會擔心得到的目標開度的精度降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供一種內燃機的進氣量控制裝置及進氣量控制方法，具有節(jié)氣閥和與該節(jié)氣閥協(xié)作的進氣量可變機構，其中，通過沒有上述問題的新方法求出與進氣量可變機構的設定狀態(tài)對應的節(jié)氣閥目標開度。
作為解決上述問題的手段，本發(fā)明提供了如發(fā)明內容中的各技術方案所述的內燃機的進氣量控制裝置或進氣量控制方法。
在本發(fā)明的第一種形式中，提供了一種內燃機的進氣量控制裝置，是一種在具有節(jié)氣閥和與該節(jié)氣閥協(xié)作的進氣量可變機構的內燃機中控制進氣量的裝置，具有使內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該內燃機進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式，還具有根據(jù)加速器開度和內燃機轉速求出目標進氣量的機構；至少根據(jù)上述目標進氣量確定關于上述進氣量可變機構的目標設定狀態(tài)的機構；和由上述目標進氣量及上述目標設定狀態(tài)，根據(jù)上述模型公式求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥開度、即目標節(jié)氣閥開度的機構。
根據(jù)本形式，在具有節(jié)氣閥和與該節(jié)氣閥協(xié)作的進氣量可變機構的內燃機中，由上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)，根據(jù)使內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式求出控制進氣量時的上述目標節(jié)氣閥開度。因此，與現(xiàn)有的裝置相比，可以省去制作求上述目標節(jié)氣閥開度所必需的映射所用的工時，而且，能精度較高地求出上述目標節(jié)氣閥開度。
另外，在本說明書中，所謂的進氣量指內燃機工作中吸入全部氣缸的燃燒室內的空氣量。因此，例如可以通過使一部分氣缸休止來改變上述進氣量。而且，上述進氣量例如可以由缸內填充空氣量、缸內吸入空氣流量、缸內空氣填充率等表示。
在本發(fā)明的第二種形式中，求出目標節(jié)氣閥開度的上述機構具有根據(jù)上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)，在將上述進氣量可變機構設定成上述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力的機構；及根據(jù)上述目標進氣量和上述目標進氣管內壓力求出上述目標節(jié)氣閥開度的機構。
根據(jù)本形式可以得到和第一種形式基本相同的作用和效果。
在本發(fā)明的第三種形式中，作為上述模型公式，具有對應節(jié)氣閥開度確定的第1公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和節(jié)氣閥通過空氣流量的關系；及至少對應上述進氣量可變機構的設定狀態(tài)和內燃機轉速確定的第2公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和缸內吸入空氣流量的關系。
根據(jù)本形式可以得到和第一種形式基本相同的作用和效果。
在本發(fā)明的第四種形式中，求出目標進氣量的上述機構，具有根據(jù)上述加速器開度和上述內燃機轉速，求出在將上述進氣量可變機構設定成預先規(guī)定的基準狀態(tài)時的目標節(jié)氣閥開度、即基準目標節(jié)氣閥開度的機構，當根據(jù)由該機構求出的基準目標節(jié)氣閥開度所確定的上述第1公式求出的節(jié)氣閥通過空氣流量、和將上述進氣量可變機構設定成上述基準狀態(tài)并根據(jù)至少由內燃機轉速確定的上述第2公式求出的缸內吸入空氣流量，相對于同一節(jié)氣閥下游側進氣管內壓力變得相等時，求出此時的上述缸內吸入空氣流量，將該缸內吸入空氣流量作為目標進氣量，或者將換算該缸內吸入空氣流量的值作為目標進氣量。
根據(jù)本形式，可以設定以駕駛者的意圖為準則的目標進氣量。
在本發(fā)明的第五種形式中，求出目標節(jié)氣閥開度的上述機構，具有根據(jù)上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)，在將上述進氣量可變機構設定成上述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力的機構，該機構將上述進氣量可變機構設定成上述目標設定狀態(tài)并將由缸內吸入空氣流量表示的上述目標進氣量代入至少由內燃機轉速確定的上述第2公式中，以求出上述目標進氣管內壓力。
根據(jù)本形式，在求上述目標節(jié)氣閥開度的過程中，能通過比較簡單的計算求出上述目標進氣管內壓力。
在本發(fā)明的第六種形式中，求出目標節(jié)氣閥開度的上述機構，進一步具有根據(jù)上述目標進氣量和上述目標進氣管內壓力求出上述目標節(jié)氣閥開度的機構，該機構使用由缸內吸入空氣流量表示的上述目標進氣量及上述目標進氣管內壓力，根據(jù)上述第1公式求出上述目標節(jié)氣閥開度。
根據(jù)本形式可以得到和第一種形式基本相同的作用和效果。
在本發(fā)明的第七種形式中，上述進氣量可變機構為控制進氣閥及排氣閥中至少一方的開閥特性的開閥特性控制機構。
根據(jù)本形式，在具有節(jié)氣閥和上述開閥特性控制機構的內燃機中控制進氣量時的上述目標節(jié)氣閥開度，由上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)(更詳細地說是目標開閥特性)，根據(jù)使內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該內燃機進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式求出。這樣，與現(xiàn)有的裝置相比，可以減少制作用于求出上述目標節(jié)氣閥開度所必需的映射的工時，而且，能精度較高地求出上述目標節(jié)氣閥開度。另外，在本說明書中，所謂開閥特性是指閥升程量、作用角、氣閥的開閉時序中的一個或多個。
在本發(fā)明的第八種形式中，提供了一種內燃機的進氣量控制方法，是一種在具有節(jié)氣閥和與該節(jié)氣閥協(xié)作的進氣量可變機構的內燃機中控制進氣量的方法，具有下述步驟根據(jù)加速器開度和內燃機轉速求出目標進氣量的步驟；至少根據(jù)上述目標進氣量確定關于上述進氣量可變機構的目標設定狀態(tài)的步驟；和由上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)，根據(jù)使內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該內燃機進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥開度、即目標節(jié)氣閥開度的步驟。
根據(jù)本形式，可以得到和第一種形式基本相同的作用及效果。
在本發(fā)明的第九種形式中，求出目標節(jié)氣閥開度的上述步驟，包括根據(jù)上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)，在將上述進氣量可變機構設定成上述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力；及根據(jù)上述目標進氣量和上述目標進氣管內壓力求出上述目標節(jié)氣閥開度的步驟。
根據(jù)本形式可以得到和第一種形式基本相同的作用和效果。
在本發(fā)明的第十種形式中，作為上述模型公式，至少使用對應節(jié)氣閥開度確定的第1公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和節(jié)氣閥通過空氣流量的關系；及至少對應上述進氣量可變機構的設定狀態(tài)和內燃機轉速確定的第2公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和缸內吸入空氣流量的關系。
根據(jù)本形式可以得到和第一種形式基本相同的作用和效果。
在本發(fā)明的第十一種形式中，求出目標進氣量的上述步驟包括根據(jù)上述加速器開度和上述內燃機轉速，求出在將上述進氣量可變機構設定成預先規(guī)定的基準狀態(tài)時的目標節(jié)氣閥開度、即基準目標節(jié)氣閥開度的步驟；在求出目標進氣量的上述步驟中，當根據(jù)由上述基準目標節(jié)氣閥開度確定的上述第1公式求出的節(jié)氣閥通過空氣流量、和將上述進氣量可變機構設定成上述基準狀態(tài)并根據(jù)至少由內燃機轉速確定的上述第2公式求出的缸內吸入空氣流量，相對于同一節(jié)氣閥下游側進氣管內壓力變得相等時，求出此時的上述缸內吸入空氣流量，將該缸內吸入空氣流量作為目標進氣量，或者將換算該缸內吸入空氣流量的值作為目標進氣量。
根據(jù)本形式，可以設定以駕駛者的意圖為準則的目標進氣量。
在本發(fā)明的第十二種形式中，求出目標節(jié)氣閥開度的上述步驟包括根據(jù)上述目標進氣量和上述目標設定狀態(tài)，在將上述進氣量可變機構設定成上述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)上述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力的步驟；在該步驟中，將上述進氣量可變機構設定成上述目標設定狀態(tài)并將由缸內吸入空氣流量表示的上述目標進氣量代入至少由內燃機轉速確定的上述第2公式中，以求出上述目標進氣管內壓力。
根據(jù)本形式，在求出上述目標節(jié)氣閥開度的過程中，能通過比較簡單的計算求出上述目標進氣管內壓力。
在本發(fā)明的第十三種形式中，求出目標節(jié)氣閥開度的上述步驟進一步包括根據(jù)上述目標進氣量和上述目標進氣管內壓力求出上述目標節(jié)氣閥開度的步驟；在該步驟中，使用由缸內吸入空氣流量表示的上述目標進氣量及上述目標進氣管內壓力，根據(jù)上述第1公式求出上述目標節(jié)氣閥開度。
根據(jù)本形式可以得到和第一種形式基本相同的作用和效果。
在本發(fā)明的第十四種形式中，上述進氣量可變機構為控制進氣閥及排氣閥中至少一方的開閥特性的開閥特性控制機構。
根據(jù)本形式，可以得到和第七種形式基本相同的作用和效果。
下面，可以根據(jù)附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的說明進一步充分理解本發(fā)明。


圖1為表示將本發(fā)明應用到缸內噴射型火花點火式內燃機的情況的一例的示意圖。
圖2為表示伴隨閥升程量改變裝置的動作，進氣閥的閥升程量及作用角改變的樣子的圖。
圖3為表示伴隨開閉時序變化裝置的動作，進氣閥的開閉時序變化的樣子的圖。
圖4為表示節(jié)氣閥開度和流量系數(shù)的關系的圖。
圖5為表示函數(shù)φ(Pm/Pac)的圖。
圖6為表示節(jié)氣閥模型的基本概念的圖。
圖7為表示進氣管模型的基本概念的圖。
圖8為表示進氣閥模型的基本概念的圖。
圖9為與缸內填充空氣量及缸內吸入空氣流量的定義相關的圖。
圖10為表示本發(fā)明一實施方式的進氣量控制的控制程序的流程圖。
圖11為與圖10的控制程序的步驟101相關的圖，為表示目標進氣量mcta的圖。
圖12為與圖10的控制程序的步驟105相關的圖，為表示目標進氣管內壓力Pmta的圖。
圖13為與圖10的控制程序的步驟107相關的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。另外，在附圖中，同樣或類似的構成要素使用共同的參考標號。
圖1為表示將本發(fā)明應用到缸內噴射型火花點火式內燃機的情況的一例的概略圖。另外，本發(fā)明也可以適用于其它火花點火式內燃機或壓縮自著火式內燃機。
在圖1中，1表示內燃機主體，2表示進氣閥，3表示進氣口，4表示排氣閥，5表示排氣口，6表示形成在氣缸(氣筒)7內的燃燒室。各氣缸的進氣口3通過下游側的進氣管8連接到穩(wěn)壓罐9上，穩(wěn)壓罐9通過上游側的進氣管10連接到空氣過濾器11。在上述進氣管10內設置節(jié)氣閥12。另一方面，各氣缸的排氣口5與排氣管13連接。
而且，14為改變閥升程量用的閥升程量改變裝置。即，在本實施方式中，通過使閥升程量改變裝置14動作，可以控制進氣閥2的閥升程量。
當通過使閥升程量改變裝置14動作來改變進氣閥2的閥升程量時，進氣閥2的開口面積會隨之變化。在本實施方式的進氣閥2中，伴隨閥升程量增加，進氣閥2的開口面積增加。而且，如后所述，在本實施方式中，當通過閥升程量改變裝置14改變進氣閥2的閥升程量時，進氣閥2的作用角隨之改變。
另一方面，15表示用于在不改變進氣閥2的閥升程量和作用角的情況下使開閉時序變化的開閉時序變化裝置。即，通過使開閉時序變化裝置15動作，可以使進氣閥2的開閉時序向提前角側變化，或使其向延遲角側變化，由此可以進行閥重疊量的調整等。
16為燃料噴射閥、17為點火塞、18為用于檢測進氣閥2的閥升程量、作用角和開閉時序變化量的開閥特性傳感器，19為用于檢測內燃機轉速的內燃機轉速傳感器。20為用于檢測內燃機周圍的大氣壓力的大氣壓力傳感器，21為用于檢測內燃機冷卻水溫度的冷卻水溫傳感器，22為用于檢測內燃機周圍的大氣溫度的大氣溫度傳感器，23為用于檢測節(jié)氣閥12的開度的節(jié)氣閥開度傳感器，24為空氣流量計，25為用于檢測節(jié)氣閥12下游側的進氣管內壓力的進氣管內壓力傳感器。26為連接到加速踏板27的負載傳感器，產(chǎn)生與加速踏板27的踏入量(以下，稱作“加速器踏入量”)成比例的輸出。28為ECU(電子控制裝置)，如圖1所示，上述各傳感器的輸出輸入到ECU。
在本實施方式中，燃料噴射閥16連接到ECU28，可以由來自ECU28的信號控制噴射的燃料量和噴射時間。同樣地，點火塞17也連接到ECU28，可以由來自ECU28的信號控制點火時間。而且，節(jié)氣閥12的開度可以與加速器踏入量無關地改變，通過調整節(jié)氣閥開度可以控制節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力。
圖2為表示伴隨閥升程量改變裝置14的動作，進氣閥2的閥升程量改變的樣子的圖。如圖2所示，通過閥升程量改變裝置14可以連續(xù)地改變進氣閥2的閥升程量。而且，如上所述，在本實施方式中，伴隨閥升程量的變化，進氣閥2的與開閥期間對應的作用角也變化。詳細地說，隨著進氣閥2的閥升程量的增加，進氣閥2的作用角增加(實線→虛線→單點劃線)。因此，在本實施方式中，閥升程量改變裝置14構成升程量控制機構和作用角控制機構兩者。
而且，在本實施方式中，伴隨閥升程量改變裝置14的動作，進氣閥2的閥升程量成為峰值的時序也改變。更詳細地說，如圖2所示，伴隨進氣閥2的閥升程量的增加，進氣閥2的閥升程量成為峰值的時序延遲。
圖3為表示伴隨開閉時序變化裝置15的動作，進氣閥2的開閉時序變化的樣子的圖。如圖3所示，可以通過開閉時序變化裝置15連續(xù)改變進氣閥2的開閉時序。這時，進氣閥2的作用角不改變。
在本實施方式中，通過協(xié)調控制進氣閥2的開閥特性(升程量、作用角、閥時序)和節(jié)氣閥12的開度(更詳細地說是節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力)來控制吸入各氣缸的燃燒室6內的空氣量。即，可以通過協(xié)調控制進氣閥2的開閥特性和節(jié)氣閥12的開度來控制內燃機的進氣量。而且，在其它實施方式中，除此之外，也可以通過控制怠速控制閥(圖中未示出)的開度來控制進氣量。
可是，近年來，研究如下的技術根據(jù)流體力學等將內燃機的進氣系統(tǒng)模型化，并根據(jù)使用該模型計算的控制參數(shù)進行內燃機的控制。即，例如，對于內燃機的進氣系統(tǒng)，構造節(jié)氣閥模型、進氣管模型、進氣閥模型等，以求出對通過進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式，通過使用所述各模型公式計算各種控制所必需的參數(shù)，根據(jù)它們進行內燃機的控制。
而且，在本實施方式中，在圖1所示的結構中，該進氣系統(tǒng)被模型化為節(jié)氣閥模型、進氣管模型、進氣閥模型各模型，具有以下說明的各模型公式。下面，對上述各模型及其模型公式進行說明。
首先，對節(jié)氣閥模型進行說明。節(jié)氣閥模型是使節(jié)氣閥模型化而得到的模型。根據(jù)該模型，由下述公式(1)表示節(jié)氣閥通過空氣流量mt(g/s)。這里，Pac(kPa)為節(jié)氣閥12上游側的進氣管內壓力(下面，稱作“上游側進氣管內壓力”)，是至少考慮空氣過濾器11的壓力損失而求出的值。而且，Ta(K)為大氣溫度，Pm(kPa)為節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力(下面，稱作“下游側進氣管內壓力”)，R為氣體常數(shù)。另外，μ為節(jié)氣閥中的流量系數(shù)，為節(jié)氣閥開度θt的函數(shù)，根據(jù)圖4所示的映射確定。而且，At(m2)表示節(jié)氣閥的開口截面積(下面，稱作“節(jié)氣閥開口面積”)，為節(jié)氣閥開度θt的函數(shù)。另外，當將集中所述流量系數(shù)μ及節(jié)氣閥開口面積At的μ·At作為僅以節(jié)氣閥開度θt為變量的函數(shù)F(θt)時，公式(1)可以如公式(2)那樣改寫。而且，如果通過實驗或模擬等求出該函數(shù)F(θt)的值，事先作成以θt為自變量的映射，則可以根據(jù)該映射由節(jié)氣閥開度θt求出F(θt)的值。
mt=μ·At·PacR·Ta·Φ(PmPac)······(1)]]>mt=F(θt)·PacR·Ta·Φ(PmPac)······(2)]]>函數(shù)φ(Pm/Pac)為下述公式(3)中表示的函數(shù)，該公式(3)中的κ為比熱比(κ＝Cp(等壓比熱)/Cv(等容比熱)，為定值)。由于該函數(shù)φ(Pm/Pac)可以表示在圖5所示的曲線圖中，所以也可以將這種曲線圖作為映射保存在ECU28中，實際上不使用公式(3)計算，而從保存的映射中求φ(Pm/Pac)的值。
(PmPac)=κ2(κ+1)···PmPac≤1k+1{(κ-12κ)·(1-PmPac)+PmPac}·(1-PmPac)···PmPac>1k+1······(3)]]>節(jié)氣閥模型的這些模型公式、即公式(1)至公式(3)將節(jié)氣閥12上游的氣體的壓力作為上游側進氣管內壓力Pac，將節(jié)氣閥12上游的氣體的溫度作為大氣溫度Ta，將通過節(jié)氣閥12的氣體的壓力作為下游側進氣管內壓力Pm，對于圖6所示的節(jié)氣閥12的模型，通過適用質量守恒定律、能量守恒定律及動量守恒定律，并進一步利用氣體的狀態(tài)方程式、比熱比的定義式及邁爾關系式得到。
另外，這里，之所以不是將大氣壓力Pa作為節(jié)氣閥12上游的氣體壓力，而是使用上述上游側進氣管內壓力Pac，是因為對于實際的節(jié)氣閥12上游側壓力，存在內燃機進氣系統(tǒng)中的節(jié)氣閥上游側的壓力損失，所以，通常在內燃機運轉中，該壓力成為比大氣壓力Pa低的壓力。而且，特別是在圖1所示的結構中，由于在內燃機進氣系統(tǒng)的最上游部設置空氣過濾器11，所以為了更精確地算出節(jié)氣閥通過空氣流量mt，優(yōu)選使用至少考慮了空氣過濾器11的壓力損失而求出的上述上游側進氣管內壓力Pac。
可是，盡管上述上游側進氣管內壓力Pac是通過在節(jié)氣閥12的正上游設置壓力傳感器而檢測出的，但是也可以不使用壓力傳感器而算出。即，大氣壓力Pa和上述上游側進氣管內壓力Pac的差可以通過伯努利定理表示為下述公式(4)。
Pa-Pac=12ρv2=kGa2ρ······(4)]]>這里，ρ為大氣密度，v為通過空氣過濾器11的空氣的流速，Ga為通過空氣過濾器11的空氣的流量，k為v與Ga的比例系數(shù)。如果使用標準大氣密度ρ0和用于將標準大氣密度ρ0變換成目前的大氣密度ρ的壓力校正系數(shù)ekpa及溫度校正系數(shù)ektha，則公式(4)可以如下述公式(5)那樣改寫。另外，對于公式(5)，可以使用僅以流量Ga為變量的函數(shù)f(Ga)而如下述公式(6)那樣改寫。而且，如果通過實驗或模擬等求該函數(shù)f(Ga)的值并事先作成以Ga為自變量的映射，則可以根據(jù)該映射由流量Ga求出f(Ga)的值。
Pa-Pac=kρ0·Ga2·1ekpa·ektha······(5)]]>Pa-Pac=f(Ga)ekpa·ektha······(6)]]>
公式(6)可以如表示上述上游側進氣管內壓力Pac的下述公式(7)那樣變形。在公式(7)中，流量Ga可以由空氣過濾器11下游側的空氣流量計24檢測。而且，可以使用該流量Ga從上述的f(Ga)的映射中求f(Ga)的值。而且，壓力校正系數(shù)ekpa可根據(jù)檢測出的大氣壓力Pa設定，溫度校正系數(shù)ektha可根據(jù)檢測出的大氣溫度Ta設定。
Pac=Pa-f(Ga)ekpa·ektha······(7)]]>而且，在公式(7)中，通過空氣過濾器11的空氣的流量Ga可以考慮節(jié)氣閥通過空氣流量mt，公式(7)可以如下述公式(8)那樣變形。
Pac=Pa-f(mt)ekpa·ektha······(8)]]>另外，由于上述流量Ga與內燃機轉速NE及后述缸內空氣填充率K1成比例，所以當以j為比例系數(shù)時，上述公式(7)也可以如下述公式(9)那樣變形。
Pac=Pa-f(j·NE·K1)ekpa·ektha······(9)]]>接著，對進氣管模型進行說明。進氣管模型，將從節(jié)氣閥12至進氣閥2的進氣管8等的部分(以下，稱作“進氣管部分”)8′模型化而得到，根據(jù)該模型，關于下游側進氣管內壓力Pm(kPa)及下游側進氣管內溫度Tm(k)得到如下述公式(10)及公式(11)那樣的模型公式。這里，mc(g/s)為缸內吸入空氣流量，Vm(m3)為與上述進氣管部分8′的容積相等的常數(shù)。
ddt(pmTm)=RVm·(mt-mc)······(10)]]>
dPmdt=κ·RVm·(mt·Ta-mc·Tm)······(11)]]>這里，參照圖7對進氣管模型進行說明。當將進氣管部分8′的總氣體量作為M時，由于總氣體量M隨時間的變化與流入進氣管部分8′的氣體的流量、即節(jié)氣閥通過空氣流量mt和從進氣管部分8′流出的氣體的流量、即缸內吸入空氣流量mc之差相等，所以根據(jù)質量守恒定律得到下述公式(12)，根據(jù)該公式(12)及氣體的狀態(tài)方程式(Pm·Vm＝M·R·Tm)得到公式(10)。
dMdt=mt-mc······(12)]]>而且，進氣管部分8′的氣體的能量M·Cv·Tm隨時間的變化量與流入進氣管部分8′的氣體的能量與從進氣管部分8′流出的氣體的能量的差相等。因此，當將流入進氣管部分8′的氣體的溫度作為大氣溫度Ta，將從進氣管部分8′流出的氣體的溫度作為下游側進氣管內溫度Tm時，根據(jù)能量守恒定律得到下述公式(13)，根據(jù)該公式(13)及上述氣體狀態(tài)方程式得到公式(11)。
d(M·Cv·Tm)dt=Cp·mt·Ta-CP·mc·Tm······(13)]]>最后，對進氣閥模型進行說明。進氣閥模型為將進氣閥模型化而得到的模型，根據(jù)該模型，缸內吸入空氣流量mc由如下述公式(14)那樣的模型公式表示。公式(14)中的A、B為至少根據(jù)內燃機轉速NE確定的適當參數(shù)，預先作成映射，需要時查找該映射而求出。另外，在本實施方式中，如上所述，對于進氣閥2設置閥升程量改變裝置14及開閉時序變化裝置15，并能改變進氣閥2的閥升程量及開閉時序等開閥特性，所以上述適當參數(shù)A、B也根據(jù)進氣閥2的開閥特性的設定狀態(tài)確定。
mc＝A·Pm-B ……(14)參照圖8對上述進氣閥模型進行說明。一般地，進氣閥2關閉時填充到燃燒室6內的空氣量、即缸內填充空氣量Mc在進氣閥2關閉時(進氣閥關閉時)確定，與進氣閥關閉時的燃燒室6內的壓力成比例。而且，可以認為進氣閥關閉時的燃燒室6內的壓力與進氣閥上游的氣體的壓力、即下游側進氣管內壓力Pm相等。因此，缸內填充空氣量Mc可以近似地與下游側進氣管內壓力Pm成比例。
這里，如果將單位時間內從進氣管部分8′流出的全部空氣量平均化或將單位時間內從進氣管部分8′吸入所有燃燒室6中的空氣量在一個氣缸的進氣沖程上平均化，并將平均化后得到的量作為缸內吸入空氣流量mc(在下面詳細描述)，則由于缸內填充空氣量Mc與下游側進氣管內壓力Pm成比例，所以缸內吸入空氣流量mc也與下游側進氣管內壓力Pm成比例。因此，根據(jù)理論和經(jīng)驗規(guī)律，得到上述公式(14)。另外，公式(14)中適當參數(shù)A為比例系數(shù)，適當參數(shù)B為排氣閥關閉時與殘存在燃燒室6內的已燃氣體量有關的值。
另外，即使內燃機轉速等相同，在下游側進氣管內壓力Pm大的情況和小的情況下，適當參數(shù)A、B分別取不同的兩個值(例如，A1、B1及A2、B2)，即缸內吸入空氣流量mc由兩個如上述公式(14)那樣的公式(即，下游側進氣管內壓力Pm的一次式)表示，從而可能更精確地求缸內吸入空氣流量mc。認為這尤其與進氣閥2和排氣閥4存在共同打開時期(即，氣閥疊開)時，已燃氣體向進氣口3的逆流相關。即，在存在氣閥疊開的情況下，當下游側進氣管內壓力Pm為規(guī)定壓力以上時，下游側進氣管內壓力Pm越高，已燃氣體的逆流越顯著減少，所以與上述規(guī)定壓力以下時相比，使A值變大，同時使B值減小。
這里，對于缸內吸入空氣流量mc，參照圖9對內燃機為4氣缸的情況進行說明。另外，圖9的橫軸為曲軸的旋轉角度，縱軸為單位時間內從進氣管部分8′實際流入燃燒室6中的空氣量。如圖9所示，在4氣缸內燃機中，進氣閥2例如以第1氣缸、第3氣缸、第4氣缸、第2氣缸的順序打開，與對應于各氣缸的進氣閥2的開閥量對應地，從進氣管部分8′向各氣缸的燃燒室6內流入空氣。從進氣管部分8′流入各氣缸的燃燒室6內的空氣的流量的變化為圖9虛線所示，對它們進行綜合的從進氣管部分8′流入全部氣缸的燃燒室6的空氣流量為圖9實線所示。而且，例如，向第1氣缸的缸內填充空氣量Mc與圖9斜線所示的部分相當。
與此相對，將實線所示的從進氣管部分8′流入全部氣缸的燃燒室6內的空氣的量平均化后得到的量作為缸內吸入空氣流量mc，并在圖中以單點劃線示出。而且，在該單點劃線所示的缸內吸入空氣流量mc上乘以4氣缸情況下曲軸旋轉180°(即，在四沖程式內燃機中，用氣缸數(shù)去除1循環(huán)中曲軸旋轉的角度720°得到的角度)所需的時間ΔT180°得到的值成為缸內填充空氣量Mc。因此，通過在由進氣閥模型M23算出的缸內吸入空氣流量mc上乘以ΔT180°，可以算出缸內填充空氣量Mc(Mc＝mc·ΔT180°)。另外，通過用1個氣壓、25℃狀態(tài)下占相當于一氣缸的排氣量的容積的空氣的質量去除該缸內填充空氣量Mc，可以算出缸內空氣填充率K1。這樣，缸內填充空氣量Mc、缸內吸入空氣流量mc、缸內空氣填充率K1相互處于比例關系，如果求出任何一個值，就能求出其它值。即，這些值可以相互換算。
另外，在本說明書中，所謂內燃機的進氣量就是吸入內燃機(工作中的)所有氣缸的燃燒室內的空氣的量，它可以使用上述缸內填充空氣量Mc、缸內吸入空氣流量mc、缸內空氣填充率K1中的任一個表示。
在本實施方式中，如上所述，能通過閥升程量改變裝置14或開閉時序變化裝置15控制進氣閥2的開閥特性(升程、作用角、閥時序)，可以通過節(jié)氣閥12控制下游側進氣管內壓力。而且，通過協(xié)調控制該開閥特性和節(jié)氣閥12的開度(更詳細地說是節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力)來控制進氣量。即，節(jié)氣閥、作為開閥特性控制機構的閥升程量改變裝置14及開閉時序變化裝置15協(xié)同動作來控制進氣量。而且，在本實施方式中，在進行這種進氣量控制時，可以進行利用上述各模型公式的控制。下面，參照圖10的流程圖對其具體方法進行說明。
圖10為表示本實施方式的進氣量控制的控制程序的流程圖。該控制程序，通過按ECU28所預定的時間、即控制周期Ts的中斷而實施。
當該控制程序啟動時，首先在步驟101中，求出經(jīng)過與控制周期Ts相當?shù)臅r間后應該實現(xiàn)的目標進氣量mcta。另外，如上所述，進氣量可以使用上述缸內填充空氣量Mc、缸內吸入空氣流量mc、缸內空氣填充率K1中的任一個表示，但是，在以下的說明中，使用缸內吸入空氣流量mc表示。因此，更詳細地說，上述目標進氣量mcta為經(jīng)過與控制周期Ts相當?shù)臅r間后應該實現(xiàn)的缸內吸入空氣流量mc。
對于該目標進氣量mcta，可以事先作成使要求扭矩TQr與內燃機的運轉狀態(tài)、更詳細地說，與內燃機轉速NE及加速器踏入量L對應的映射，以及使目標進氣量mcta與要求扭矩TQr對應的映射，然后根據(jù)這些映射求出，但是，在本實施方式中，以如下方式求該目標進氣量mcta。
即，在本實施方式中，事先作成由內燃機轉速NE及加速器踏入量L求出將開閥特性設定成預先確定的基準狀態(tài)時的節(jié)氣閥開度(即，基準目標節(jié)氣閥開度)θtb的映射，將其存儲在ECU28中。這里，上述基準狀態(tài)例如可以視為沒有閥升程量改變裝置14和開閉時序變化裝置15的普通內燃機中的標準閥升程量、作用角和開閉時序。
而且，首先根據(jù)求上述基準目標節(jié)氣閥開度θtb的映射，由內燃機轉速NE及加速器踏入量L求出基準目標節(jié)氣閥開度θtb。而且，通過該基準目標節(jié)氣閥開度θtb確定上述節(jié)氣閥模型的模型公式(公式(2))(下述公式(15))。
mtb=F(θtb)·PacR·Ta·Φ(PmPac)······(15)]]>另一方面，當將開閥特性設定成預先確定的基準狀態(tài)時，由內燃機轉速NE等確定上述進氣閥模型的模型公式(公式(14))的適當參數(shù)A、B，從而確定該模型公式。當適當參數(shù)A、B被定為Ab、Bb時，成為下述公式(16)。
mcb＝Ab·Pm-Bb ……(16)進氣量成為目標進氣量的狀態(tài)即是結束狀態(tài)，這時節(jié)氣閥通過空氣流量mt和缸內吸入空氣流量mcb相等。因此，如果由從如上所述確定的節(jié)氣閥模型的模型公式(公式(15))得到的節(jié)氣閥通過空氣流量mtb和從如上所述確定的進氣閥模型的模型公式(公式(16))得到的缸內吸入空氣流量mcb相對于同一下游側進氣管內壓力Pm相等時，求出這時的上述缸內吸入空氣流量mcb，則其成為目標進氣量mcta。
而且，如上所述求上述目標進氣量mcta的過程與下述的圖11所示的過程是同義的，即，求出由如上所述確定的節(jié)氣閥模型的模型公式(公式(15))表示的曲線mtb與由如上所述確定的進氣閥模型的模型公式(公式(16))表示的曲線mcb之交點EPb，再求其縱軸的座標。這里，對于求上述交點EPb的情況，如果直接使用表示曲線mtb的公式(公式(15))來求上述交點EPb，則計算非常復雜。因此，為了簡單地進行計算，表示上述曲線mtb的公式(公式(15))可以由多個下游側進氣管內壓力Pm的一次式來進行近似。即，以多條直線來近似上述曲線mtb。具體地說，例如，按下游側進氣管內壓力Pm的一定間隔，根據(jù)表示上述曲線mtb的公式(公式(15))算出節(jié)氣閥通過空氣流量mtb，而求出下游側進氣管內壓力Pm的一定間隔的上述曲線mtb上的點，將連接這些點的相鄰兩點中的各直線作為上述曲線mtb的近似直線而求出。而且，表示所述各近似直線的一次式成為表示上述曲線mtb的公式(公式(15))的近似一次式。
可是，由于表示上述曲線mtb的公式向一次式的近似是為了容易地求出上述交點EPb，所以必須是上述交點EPb附近的近似一次式。因此，可以只求出該近似一次式。這時，也可以按下游側進氣管內壓力Pm的一定間隔，根據(jù)表示上述直線mcb的公式(公式(16))求出缸內吸入空氣流量mcb，并通過求出節(jié)氣閥通過空氣流量mtb和缸內吸入空氣流量mcb的大小逆轉的地方來確定上述交點EPb的位置。
即，上述交點EPb附近(即，節(jié)氣閥通過空氣流量mtb和缸內吸入空氣流量mcb的大小逆轉的部分)的近似一次式，例如為表示連接曲線mtb上的兩點，且是連接節(jié)氣閥通過空氣流量mtb和缸內吸入空氣流量mcb的大小逆轉的前后兩點的直線的一次式。
另外，從以上的說明可以理解，如果將上述基準狀態(tài)當作沒有閥升程量改變裝置14和開閉時序變化裝置15的普通發(fā)動機中的標準閥升程量、作用角和開閉時序，并通過上述方法求出目標進氣量mcta，則可以將與普通發(fā)動機中由駕駛者以某個加速器踏入量Lc表示的進氣量相同的進氣量作為本實施方式中與相同加速器踏入量Lc對應的目標進氣量mcta求出。
當在步驟101中求出目標進氣量mcta時，在接下來的步驟103中確定進氣閥2的目標開閥特性Cvta，即目標升程量Ltta及目標作用角Sata、和目標開閉時序變化量(即，基準的開閉時序的延遲角或提前角，由開閉時序變化裝置產(chǎn)生的位移角)Vtta。另外，從上述說明可以明白，在本實施方式中，升程量Lt和作用角Sa有一定的關系，如果確定了作用角Sa，就能確定升程量Lt，所以確定目標升程量Ltta及目標作用角Sata時，實際上使用映射確定目標作用角Sata。
更詳細地說，在步驟103中，根據(jù)以如下方式作成的映射確定上述目標作用角Sata及目標開閉時序變化量Vtta，所述方式為相對于內燃機轉速NE、目標進氣量mcta等，得到燃料費、排放、扭矩變動等條件綜合考慮為最適當時的作用角Sa及開閉時序變化量Vt。事先通過實驗等確定這種映射，并將其預先存儲在ECU28中。
當在步驟103中確定了目標開閥特性Cvta時，在接下來的步驟105中求出目標進氣管內壓力Pmta。該目標進氣管內壓力Pmta是將進氣閥2的開閥特性Cv設定成上述目標開閥特性Cvta時實現(xiàn)上述目標進氣量mcta的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力Pm。
而且，在本實施方式中，該目標進氣管內壓力Pmta如下所述使用上述進氣閥模型的模型公式(公式(14))求出。即，首先將開閥特性Cv設定成上述目標開閥特性Cvta，然后由內燃機轉速NE等確定上述進氣閥模型的模型公式(公式(14))的適當參數(shù)A、B，從而確定該模型公式。也就是說，當適當參數(shù)A、B被定為Af、Bf時，得到下述公式(17)。
mcf＝Af·Pm-Bf ……(17)而且，由于上述目標進氣管內壓力Pmta在該公式(17)中為實現(xiàn)目標進氣量mcta的下游側進氣管內壓力Pm，所以可以根據(jù)公式(17)如公式(18)那樣表示。
Pmta=mcta+BfAf······(18)]]>當用圖表示上述開閥特性Cv被設定成上述目標開閥特性Cvta時的由進氣閥模型的模型公式(公式(17))所表示的直線mcf和上述目標進氣管內壓力Pmta時，例如可以得到圖12。
當在步驟105中求出目標進氣管內壓力Pmta時，在接下來的步驟107中求出目標節(jié)氣閥開度θtta。該目標節(jié)氣閥開度θtta為下游側進氣管內壓力Pm作為上述目標進氣管內壓力Pmta時的節(jié)氣閥開度θt。在本實施方式中，該目標節(jié)氣閥開度θtta如下所述使用上述節(jié)氣閥模型的模型公式(公式(2))求出。
即，在節(jié)氣閥開度θt作為目標節(jié)氣閥開度θtta的情況下，在下游側進氣管內壓力Pm應收斂于上述目標進氣管內壓力Pmta的同時，節(jié)氣閥通過空氣流量應該收斂于目標進氣量mcta，所以下述公式(19)成立。
mcta=F(θtta)·PacR·Ta·Φ(PmtaPac)······(19)]]>而且，公式(19)可以如公式(20)那樣變形。
F(θtta)=mctaPacR·Ta·Φ(PmtaPac)······(20)]]>這里，由于公式(20)的左邊僅為節(jié)氣閥開度θt的函數(shù)，所以通過計算公式(20)右邊的值，可以根據(jù)公式(20)求出目標節(jié)氣閥開度θtta。即，例如，通過反過來使用由上述節(jié)氣閥開度求F(θt)值的映射，可以使用算出的公式(20)右邊的值求出目標節(jié)氣閥開度θtta。
當使用上述公式(8)及公式(18)時，上述公式(20)可以如下述公式(21)那樣改寫。
F(θtta)=mcta(Pa-f(mcta)ekpa·ektha)R·Ta·Φ(mcta+BfAfPa-f(mcta)ekpa·ektha)······(21)]]>而且，當將如上所述求出的目標節(jié)氣閥開度θtta代入上述公式(2)中時，得到下述公式(22)。而且，當用圖表示由該公式(22)表示的節(jié)氣閥通過空氣流量mtf的曲線時，得到如圖13所示那樣通過點EPf(Pmta，mcta)的曲線。
mtf=F(θtta)·PacR·Ta·Φ(PmPac)······(22)]]>當在步驟107中求出目標節(jié)氣閥開度θtta時，在接下來的步驟109中，控制閥升程量改變裝置14及開閉時序變化裝置15，以使進氣閥2的開閥特性Cv變成上述目標開閥特性Cvta，同時控制節(jié)氣閥22，以使節(jié)氣閥開度θt變成上述目標節(jié)氣閥開度θtta。由此，進行控制以使進氣量達到目標進氣量mcta。當結束步驟109時，返回到步驟101，重復同樣的控制。
另外，在本實施方式中，通過閥升程量改變裝置14及開閉時序變化裝置15僅改變進氣閥2的開閥特性，不改變排氣閥4的開閥特性，但是在其它實施方式中，也可以通過設置排氣閥用的閥升程量改變裝置及開閉時序變化裝置來改變排氣閥4的開閥特性。
而且，在上面，以通過節(jié)氣閥12與閥升程量改變裝置14及開閉時序變化裝置15這樣的可變閥動機構的協(xié)調控制來控制進氣量的情況為例進行說明，但是本發(fā)明不限于此，也可以適用于通過節(jié)氣閥與可變閥動機構之外的進氣量可變機構、例如氣缸數(shù)可變機構或排氣量可變機構等協(xié)同動作來控制進氣量的情況。即，如果對于這些進氣量可變機構，與其設定狀態(tài)相對應地適當確定上述進氣閥模型的模型公式的適當參數(shù)A、B，則和上述可變閥動機構的情況相同，可以求出目標進氣量和目標節(jié)氣閥開度。
另外，盡管根據(jù)特定的實施方式對本發(fā)明進行了詳細描述，但是本領域的技術人員可以在不脫離本發(fā)明的發(fā)明內容范圍及思想的情況下進行各種改變和變形。
權利要求
1.一種內燃機的進氣量控制裝置，是一種在具有節(jié)氣閥和與該節(jié)氣閥協(xié)作的進氣量可變機構的內燃機中控制進氣量的裝置，具有使內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該內燃機進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式，還具有根據(jù)加速器開度和內燃機轉速求出目標進氣量的機構；至少根據(jù)所述目標進氣量確定關于所述進氣量可變機構的目標設定狀態(tài)的機構；和由所述目標進氣量及所述目標設定狀態(tài)，根據(jù)所述模型公式求出實現(xiàn)所述目標進氣量的節(jié)氣閥開度、即目標節(jié)氣閥開度的機構。
2.如權利要求1所述的內燃機的進氣量控制裝置，其中，求出目標節(jié)氣閥開度的所述機構，具有根據(jù)所述目標進氣量和所述目標設定狀態(tài)，在將所述進氣量可變機構設定成所述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)所述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力的機構；及根據(jù)所述目標進氣量和所述目標進氣管內壓力求出所述目標節(jié)氣閥開度的機構。
3.如權利要求1所述的內燃機的進氣量控制裝置，其中，作為所述模型公式，具有對應節(jié)氣閥開度確定的第1公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和節(jié)氣閥通過空氣流量的關系；和至少對應所述進氣量可變機構的設定狀態(tài)和內燃機轉速確定的第2公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和缸內吸入空氣流量的關系。
4.如權利要求3所述的內燃機的進氣量控制裝置，其中，求出目標進氣量的所述機構，具有根據(jù)所述加速器開度和所述內燃機轉速，求出在將所述進氣量可變機構設定成預先規(guī)定的基準狀態(tài)時的目標節(jié)氣閥開度、即基準目標節(jié)氣閥開度的機構，當根據(jù)由該機構求出的基準目標節(jié)氣閥開度所確定的所述第1公式求出的節(jié)氣閥通過空氣流量、和將所述進氣量可變機構設定成所述基準狀態(tài)并根據(jù)至少由內燃機轉速確定的所述第2公式求出的缸內吸入空氣流量，相對于同一節(jié)氣閥下游側進氣管內壓力變得相等時，求出此時的所述缸內吸入空氣流量，將該缸內吸入空氣流量作為目標進氣量，或者將換算該缸內吸入空氣流量的值作為目標進氣量。
5.如權利要求3所述的內燃機的進氣量控制裝置，其中，求出目標節(jié)氣閥開度的所述機構，具有根據(jù)所述目標進氣量和所述目標設定狀態(tài)，在將所述進氣量可變機構設定成所述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)所述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力的機構，該機構將所述進氣量可變機構設定成所述目標設定狀態(tài)并將由缸內吸入空氣流量表示的所述目標進氣量代入至少由內燃機轉速確定的所述第2公式中，從而求出所述目標進氣管內壓力。
6.如權利要求5所述的內燃機的進氣量控制裝置，其中，求出目標節(jié)氣閥開度的所述機構，進一步具有根據(jù)所述目標進氣量和所述目標進氣管內壓力求出所述目標節(jié)氣閥開度的機構，該機構使用由缸內吸入空氣流量表示的所述目標進氣量及所述目標進氣管內壓力，根據(jù)所述第1公式求出所述目標節(jié)氣閥開度。
7.如權利要求1所述的內燃機的進氣量控制裝置，其中，所述進氣量可變機構為控制進氣閥及排氣閥中至少一方的開閥特性的開閥特性控制機構。
8.一種內燃機的進氣量控制方法，是一種在具有節(jié)氣閥和與該節(jié)氣閥協(xié)作的進氣量可變機構的內燃機中控制進氣量的方法，具有下述步驟根據(jù)加速器開度和內燃機轉速求出目標進氣量的步驟；至少根據(jù)所述目標進氣量確定關于所述進氣量可變機構的目標設定狀態(tài)的步驟；和由所述目標進氣量和所述目標設定狀態(tài)，根據(jù)使內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該內燃機進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式求出實現(xiàn)所述目標進氣量的節(jié)氣閥開度、即目標節(jié)氣閥開度的步驟。
9.如權利要求8所述的內燃機的進氣量控制方法，其中，求出目標節(jié)氣閥開度的所述步驟，包括根據(jù)所述目標進氣量和所述目標設定狀態(tài)，在將所述進氣量可變機構設定成所述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)所述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力；及根據(jù)所述目標進氣量和所述目標進氣管內壓力求出所述目標節(jié)氣閥開度的步驟。
10.如權利要求8所述的內燃機的進氣量控制方法，其中，作為所述模型公式，至少使用對應節(jié)氣閥開度確定的第1公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和節(jié)氣閥通過空氣流量的關系；和至少對應所述進氣量可變機構的設定狀態(tài)和內燃機轉速確定的第2公式，其表示節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力和缸內吸入空氣流量的關系。
11.如權利要求10所述的內燃機的進氣量控制方法，其中，求出目標進氣量的所述步驟包括根據(jù)所述加速器開度和所述內燃機轉速，求出在將所述進氣量可變機構設定成預先規(guī)定的基準狀態(tài)時的目標節(jié)氣閥開度、即基準目標節(jié)氣閥開度的步驟，在求出目標進氣量的所述步驟中，當根據(jù)由所述基準目標節(jié)氣閥開度確定的所述第1公式求出的節(jié)氣閥通過空氣流量、和將所述進氣量可變機構設定成所述基準狀態(tài)并根據(jù)至少由內燃機轉速確定的所述第2公式求出的缸內吸入空氣流量，相對于同一節(jié)氣閥下游側進氣管內壓力變得相等時，求出此時的所述缸內吸入空氣流量，將該缸內吸入空氣流量作為目標進氣量，或者將換算該缸內吸入空氣流量的值作為目標進氣量。
12.如權利要求10所述的內燃機的進氣量控制方法，其中，求出目標節(jié)氣閥開度的所述步驟包括根據(jù)所述目標進氣量和所述目標設定狀態(tài)，在將所述進氣量可變機構設定成所述目標設定狀態(tài)時求出實現(xiàn)所述目標進氣量的節(jié)氣閥下游側的進氣管內壓力、即目標進氣管內壓力的步驟，在該步驟中，將所述進氣量可變機構設定成所述目標設定狀態(tài)并將由缸內吸入空氣流量表示的所述目標進氣量代入至少由內燃機轉速確定的所述第2公式中，從而求出所述目標進氣管內壓力。
13.如權利要求12所述的內燃機的進氣量控制方法，其中，求出目標節(jié)氣閥開度的所述步驟進一步包括根據(jù)所述目標進氣量和所述目標進氣管內壓力求出所述目標節(jié)氣閥開度的步驟，在該步驟中，使用由缸內吸入空氣流量表示的所述目標進氣量及所述目標進氣管內壓力，根據(jù)所述第1公式求出所述目標節(jié)氣閥開度。
14.如權利要求8所述的內燃機的進氣量控制方法，其中，所述進氣量可變機構為控制進氣閥及排氣閥中至少一方的開閥特性的開閥特性控制機構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內燃機的進氣量控制裝置及方法，其為一種在具有節(jié)氣閥和與其協(xié)作的進氣量可變機構的內燃機中控制進氣量的裝置及方法，其中，基于加速器開度和內燃機轉速求出目標進氣量mcta(步驟101)，至少基于所述目標進氣量確定所述進氣量可變機構的目標設定狀態(tài)Cvta(步驟103)，由所述目標進氣量mcta和所述目標設定狀態(tài)Cvta，根據(jù)將內燃機進氣系統(tǒng)模型化而對通過該內燃機進氣系統(tǒng)的空氣進行表示的模型公式求出目標節(jié)氣閥開度θtta(步驟107)。
文檔編號F02D13/02GK1842644SQ20048002451
公開日2006年10月4日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權日2003年8月26日
發(fā)明者武藤晴文, 宮野尾裕二, 永樂玲, 秤谷雅史 申請人:豐田自動車株式會社