專利名稱：內(nèi)燃機控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于估測吸入發(fā)動機汽缸中的進氣量的內(nèi)燃機控制設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種在用以通過改變進氣門的配氣正時對汽缸進氣量進行控制的發(fā)動機中、以簡單的方式估測實際汽缸進氣量的內(nèi)燃機控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機設(shè)置有用于控制進氣量的節(jié)流閥，通過節(jié)流閥的空氣量利用設(shè)置于節(jié)流閥上游的氣流計進行測量。在這種傳統(tǒng)發(fā)動機中，通過節(jié)流閥的空氣的測量值通常用作負載指標，該指標用作控制發(fā)動機的參數(shù)。例如，日本公開專利出版物No.2002-256938公開了一種傳統(tǒng)的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中內(nèi)燃機(汽油發(fā)動機)的進氣量使用節(jié)流閥控制以達到目標扭矩。在上述文獻中，通過節(jié)流閥的進氣量被估測，并且將估測的進氣量用作設(shè)定目標扭矩的負載指標。
在其他類型的傳統(tǒng)發(fā)動機中，對流入汽缸的空氣量(下文稱之為“汽缸進氣量”)而非通過節(jié)流閥的空氣量進行測量，使得汽缸進氣量用作負載指標。例如，日本公開專利出版物No.2001-050091公開了這種類型的傳統(tǒng)發(fā)動機，其根據(jù)氣流計的輸出計算流入進氣歧管的空氣量，并且根據(jù)流入進氣歧管的空氣的檢測值與從進氣歧管流入汽缸中的空氣量(汽缸進氣量)之間的差值計算汽缸進氣量和進氣歧管內(nèi)的空氣量。
就上述內(nèi)容而言，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容顯然可知，存在對改進的內(nèi)燃機控制設(shè)備的需求。本發(fā)明針對本技術(shù)領(lǐng)域中的這一需求以及其他需求，根據(jù)本公開內(nèi)容所述需求對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
近年來，已經(jīng)公開了一些技術(shù)，從而除了控制節(jié)流閥以外，還通過可變地控制進氣門的操作特性來控制進氣量(即，汽缸進氣量)。換句話說，進氣量通過可變地控制進氣門的操作特性(例如，配氣正時和氣門升程量)進行控制，以消除節(jié)流閥的節(jié)流損失并改善燃油效率。也是在那些傳統(tǒng)發(fā)動機中，當進氣量進行控制以達到目標扭矩時，以與對節(jié)流閥進行控制以控制汽缸進氣量相似的方式，需要對通過進氣門進入汽缸的進氣量(汽缸進氣量)進行估測并且用作設(shè)定目標扭矩的負載指標。當發(fā)動機基于汽缸進氣量進行控制時，負載指標可以為每個汽缸的每個進氣沖程設(shè)置，并且可對于每個循環(huán)實現(xiàn)目標扭矩(當發(fā)動機基于通過節(jié)流閥的空氣量進行控制時不能做到這一點)。從而，當操作條件是瞬態(tài)時，發(fā)動機輸出可進行非常精確地控制。
不過，當汽缸進氣量通過改變進氣門的操作特性進行控制時，汽缸進氣量隨配氣正時和氣門升程量大幅變化。因此，對汽缸進氣量進行估測需要大量的參數(shù)。如果使用大量的圖表(包括多維圖表)來適應(yīng)參數(shù)的增多，那么就需要巨大的ROM容量，而且調(diào)整步驟也會變得非常多，導致該控制方法無法進行實際應(yīng)用。
而且，汽缸進氣量受到進氣脈動的很大影響，因此，需要一種技術(shù)，其能夠以簡單的方式對汽缸進氣量進行測量，同時計及進氣脈動的影響。
本發(fā)明鑒于這一問題而構(gòu)想得出。本發(fā)明的一個目標是提供一種用于利用進氣門控制進氣量的內(nèi)燃機控制設(shè)備，該控制設(shè)備如此構(gòu)作而成，使得其能夠以最少量的計算估測汽缸進氣量而不使用大量的圖表，由此減小ROM的容量和調(diào)整步驟的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種內(nèi)燃機控制設(shè)備，其用以在計及進氣脈動影響的同時以簡單的方式測量汽缸進氣量。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的和其他目的，提供了一種用于具有可變氣門操作機構(gòu)的發(fā)動機的內(nèi)燃機控制設(shè)備，所述可變氣門操作機構(gòu)用以改變所述發(fā)動機進氣門的氣門特性。該內(nèi)燃機控制設(shè)備主要包括參考進氣量計算部分、最大進氣量計算部分和發(fā)動機控制部分。參考進氣量計算部分用以計算與在進氣門開口面積對應(yīng)于進氣門的氣門特性的情況下進氣作為音速流引入汽缸時相對應(yīng)的參考進氣量。最大進氣量計算部分用以計算與從進氣沖程開始時刻到進氣沖程結(jié)束時刻的汽缸沖程容積填充有處于所述進氣門上游的進氣壓力下的進氣時相對應(yīng)的理論最大進氣量。發(fā)動機控制部分用以通過利用第一值和第二值之間的進氣量函數(shù)控制所述發(fā)動機，第一值通過將所述參考進氣量除以所述最大進氣量得到，而第二值通過將對應(yīng)于所述進氣門的氣門特性的實際進氣量除以所述最大進氣量得到。該發(fā)動機控制部分用以唯一地確定相應(yīng)于所述第二值的所述第一值的每個值，并唯一地確定相應(yīng)于所述第一值的所述第二值的每個值。
通過與附圖相結(jié)合公開了本發(fā)明優(yōu)選實施例的下述詳細說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的這些和其他目的、特征、方面和優(yōu)點將變得顯而易見。


現(xiàn)在參照構(gòu)成該原始公開內(nèi)容一部分的附圖圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的內(nèi)燃機控制設(shè)備的整體示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的內(nèi)燃機的可變氣門操作機構(gòu)的透視圖；圖3是圖2所示的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的可變氣門操作機構(gòu)的工作角改變機構(gòu)的局部放大側(cè)視圖；圖4是圖2所示的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的可變氣門操作機構(gòu)的相位改變機構(gòu)的放大剖面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的在內(nèi)燃機控制設(shè)備中執(zhí)行以估測汽缸進氣量的各控制步驟的主方框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的由內(nèi)燃機控制設(shè)備的參考進氣量計算單元執(zhí)行的各計算步驟的方框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的由內(nèi)燃機控制設(shè)備的最大進氣量計算單元執(zhí)行的各計算步驟的方框圖；圖8是示意時間圖，表明在內(nèi)燃機的進氣沖程期間氣門特性、汽缸壓力、和通過進氣門的空氣流量如何變化；圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用以計算排氣回流量(exhaust blowbackquantity)所執(zhí)行的各計算步驟的方框圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖示用以計算進氣壓力變化量和進氣溫度變化量所執(zhí)行的各計算步驟的方框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明的選定實施例進行說明。根據(jù)本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知，本發(fā)明實施例的下述描述只是用于說明而不是為了限制所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容所限定的本發(fā)明。
首先參照圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的裝配于內(nèi)燃機1(例如，火化點火式發(fā)動機)中的內(nèi)燃機控制設(shè)備。如圖1所示，發(fā)動機1優(yōu)選地包括設(shè)置在其進氣通道101中的電控節(jié)流閥102。一對進氣門2(在圖1中只示出了一個)優(yōu)選地設(shè)置于發(fā)動機1的每個汽缸104中。雖然吸入進氣通道101的進氣量可通過控制節(jié)流閥102的開啟和關(guān)閉進行控制，但是在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，進氣量優(yōu)選地主要通過控制進氣門的配氣正時進行控制。節(jié)流閥102用于按照需要控制進氣壓力PMAN，以便實現(xiàn)發(fā)動機1的配氣正時控制。發(fā)動機1還設(shè)置有安裝于進氣通道101中的燃油噴射器103。對燃油噴射器103進行控制，以便根據(jù)配氣正時控制實現(xiàn)的進氣量噴射實現(xiàn)預定當量比(equivalence ratio)所需的燃油量。
每個進氣門2優(yōu)選地是提升式進氣門，并且布置于進氣通道101的進氣口部分101a。進氣門2由布置于進氣門2上方的可變氣門操作機構(gòu)(下文稱之為“進氣門操作機構(gòu)”)100驅(qū)動，使得在進氣門2開啟期間將進入空氣和燃油的混合物引入發(fā)動機1的汽缸104。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，進氣門操作機構(gòu)100用以以連續(xù)的方式改變(變化)進氣門2的工作角(下文中稱之為“進氣門工作角”)和吸氣閥2的升程量，并且還用以以連續(xù)的方式改變進氣門工作角的中心相位(下文稱之為“工作中心角”)。
汽缸蓋H設(shè)置于發(fā)動機1的主體上，且火花塞106安裝于汽缸蓋H中，使得其端部面對燃燒室的中心上部?；鸹ㄈ?06設(shè)置用來點燃導入汽缸104中的燃油-空氣混合物。
在燃燒之后，燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣排至排氣通道107。一對提升式排氣門108(在圖1中只示出一個)優(yōu)選地布置于排氣通道107的排氣口部107a。排氣門108由布置于排氣門108上方的閥操作機構(gòu)(下文稱之為“排氣門操作機構(gòu)”)101驅(qū)動，使得在排氣門108開啟期間廢氣排至排氣通道107。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，排氣門108的工作角、升程量和工作中心角都是固定的。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容顯然可知，發(fā)動機1可布置成使得排氣門操作機構(gòu)101設(shè)置成通過采用與進氣門操作機構(gòu)100類似的機構(gòu)或者其他傳統(tǒng)的可變氣門操作機構(gòu)、以與進氣門操作機構(gòu)100控制進氣門2的氣門特性相同的方式改變排氣門108的工作角和其他氣門特性。
發(fā)動機1還設(shè)置有包括電控單元的發(fā)動機控制單元(ECU)30。ECU 30用以控制進氣門操作機構(gòu)100和節(jié)流閥102的操作。ECU 30優(yōu)選地操作連接于油門傳感器32、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器33、進氣壓力傳感器34、進氣溫度傳感器35、排氣壓力傳感器36、排氣溫度傳感器37等。ECU 30用以接收來自油門傳感器32的、表示油門踏板6的下壓量(油門位置APO)的檢測信號，來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器33的、表示曲軸旋轉(zhuǎn)位置的檢測信號(發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne根據(jù)該信號進行計算)，來自進氣壓力傳感器34的、表示與進氣門2上游的進氣歧管中的壓力相對應(yīng)的、進氣通道101中(該實施例中為平衡箱(surge tank)中)的進氣壓力PMAN的檢測信號，來自進氣溫度傳感器35的、表示與進氣門2上游的進氣歧管中的溫度相對應(yīng)的、進氣通道101中的溫度TMAN的檢測信號，來自排氣壓力傳感器36的、表示排氣通道107中的排氣壓力PE的檢測信號，以及來自排氣溫度傳感器37的、表示排氣通道107中的排氣溫度TE的檢測信號。根據(jù)這些檢測信號，ECU 30用以通過進氣門操作機構(gòu)100控制進氣門2的進氣門工作角和工作中心角，并且控制節(jié)流閥102的開啟程度。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，ECU 30構(gòu)成了內(nèi)燃機控制設(shè)備。作為節(jié)流閥開度控制器的一部分，ECU 30用以計算對應(yīng)于實際吸入汽缸104的空氣量的進氣量QCYL。
更具體地說，ECU 30優(yōu)選地包括微型計算機，具有如下所述控制進氣量的計算的進氣量估測控制程序。ECU 30還可包括其他傳統(tǒng)組件，諸如輸入接口電路、輸出接口電路和諸如ROM(只讀存儲器)裝置和RAM(隨機存取存儲器)裝置等存儲裝置。ECU 30的微型計算機進行編程以控制發(fā)動機1的各種組件。存儲電路存儲處理結(jié)果和控制程序，例如由處理器電路運行的進氣量估測操作的控制程序。ECU 30以傳統(tǒng)方式操作連接于上述各種傳感器和發(fā)動機1的其他組件。ECU 30的內(nèi)部RAM存儲操作標志的狀態(tài)以及各種控制數(shù)據(jù)。ECU 30的內(nèi)部ROM存儲用于各種操作的數(shù)據(jù)和圖表。ECU 30能夠根據(jù)控制程序選擇性地控制該控制系統(tǒng)的任何組件。從本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知，ECU 30的精確結(jié)構(gòu)和算法可以是執(zhí)行本發(fā)明功能的硬件和軟件的任意組合。換句話說，說明書和權(quán)利要求書中所使用的“裝置加功能”語句應(yīng)當包括可用于執(zhí)行“裝置加功能”語句的功能的任何結(jié)構(gòu)或硬件和/或算法或軟件。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的進氣門操作機構(gòu)100的透視圖。如圖2所示，一對進氣門2優(yōu)選地設(shè)置于每個汽缸104，且中空的進氣門驅(qū)動軸3布置于進氣門2的上方，以便沿著汽缸104的布置方向延伸。多個擺動凸輪4設(shè)置于進氣門驅(qū)動軸3上，使得它們可相對于進氣門驅(qū)動軸3被轉(zhuǎn)動。擺動凸輪4用于通過觸壓每個進氣門2的氣門挺桿2a開啟和關(guān)閉進氣門2。
進氣門操作機構(gòu)100優(yōu)選地包括電動工作角改變機構(gòu)10和電動相位改變機構(gòu)20。工作角改變機構(gòu)10設(shè)置于進氣門驅(qū)動軸桿3和擺動凸輪4之間，并用以以連續(xù)可變方式改變進氣門工作角(即，進氣門2的工作角)和氣門升程量。相位改變機構(gòu)20設(shè)置于進氣門驅(qū)動軸3的一端上，并用于通過改變進氣門驅(qū)動軸3相對于曲軸(未示出)的相位以連續(xù)可變方式改變進氣中心相位或者進氣工作中心角(即，進氣門工作角的中心相位)。
如圖2和3所示，工作角改變機構(gòu)10優(yōu)選地包括圓形驅(qū)動凸輪11、環(huán)形連桿12、控制軸13、圓形控制凸輪14、搖臂15和桿形連桿16。圓形驅(qū)動凸輪11以偏心的方式固定于進氣門驅(qū)動軸3。環(huán)形連桿12配裝于驅(qū)動凸輪11的外側(cè)，使得其可相對于驅(qū)動凸輪11旋轉(zhuǎn)?？刂戚S13沿著汽缸104布置方向延伸，從而基本上平行于進氣門驅(qū)動軸3。圓形控制凸輪14以偏心的方式固定于控制軸13。搖臂15配裝于控制凸輪14的外側(cè)，使得其可相對于控制凸輪14旋轉(zhuǎn)并且在其一端連接于環(huán)形連桿12的端部。桿形連桿16連接于擺動凸輪4和搖臂15的另一端?？刂戚S13由電動驅(qū)動器17在預定控制范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，驅(qū)動器17的運動通過齒輪系18傳輸至控制軸13。
因此，當進氣門驅(qū)動軸3由于曲軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動凸輪11使環(huán)形連桿12沿基本上平移方向移動，而搖臂15圍繞控制凸輪14的中心軸擺動。因此，桿形連桿16導致擺動凸輪4擺動并且開啟和關(guān)閉進氣門2。
通過改變控制軸13的旋轉(zhuǎn)角度，作為搖臂15擺動中心的控制凸輪14的中心軸的位置被改變，并且擺動凸輪4的姿勢發(fā)生改變。因此，在進氣中心相位保持基本不變的同時，進氣門工作角和升程量以連續(xù)可變方式變化。
由于工作角改變機構(gòu)10的各部件的連接部分，例如驅(qū)動凸輪11的支承部分和控制凸輪14的支承部分，都構(gòu)作成呈面接觸狀態(tài)，所以各連接部分易于潤滑并且具有極佳的耐久性和可靠性。由于驅(qū)動進氣門2的擺動凸輪4布置成相對于進氣門驅(qū)動軸3同軸，所以控制精度優(yōu)于例如其中擺動凸輪由進氣門驅(qū)動軸3以外的單獨支撐軸支撐的機構(gòu)的控制精度。此外，該設(shè)備本身更加緊湊，并且具有優(yōu)良的發(fā)動機安裝特性。更具體地說，該設(shè)備可用于直接驅(qū)動氣門機構(gòu)中，而不對其結(jié)構(gòu)作較大的改變。而且，由于不需要復位彈簧或者其他彈性加載裝置，所以氣門機構(gòu)中的摩擦可保持在較低的水平。當然，從本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知，其他類型的傳統(tǒng)可變氣門操作機構(gòu)可用于上述進氣門操作機構(gòu)100，只要這種機構(gòu)設(shè)置成連續(xù)地改變進氣門2的進氣門工作角和工作中心角即可。
圖4是相位改變機構(gòu)20的剖面視圖。如圖4所示，相位改變機構(gòu)優(yōu)選地包括第一旋轉(zhuǎn)體21、第二旋轉(zhuǎn)體22、中間圓柱齒輪23、電磁延遲器(electromagnetic retarder)24和凸輪鏈輪(cam sprocket)25。第一旋轉(zhuǎn)體21固定于與發(fā)動機1的曲軸同步旋轉(zhuǎn)的凸輪鏈輪25，并且設(shè)置成與凸輪鏈輪25作為整體單元旋轉(zhuǎn)。第二旋轉(zhuǎn)體22通過螺栓22a固定于進氣門驅(qū)動軸3的一端，并且與進氣門驅(qū)動軸3作為整體單元旋轉(zhuǎn)。中間圓柱齒輪23通過螺旋花鍵26與第一旋轉(zhuǎn)體21的徑向向內(nèi)的表面以及第二旋轉(zhuǎn)體22的徑向向外的表面相嚙合。
鼓27通過三頭螺紋28連接于中間齒輪23，而扭轉(zhuǎn)彈簧29設(shè)置于鼓27和中間齒輪23之間。中間齒輪23通過扭轉(zhuǎn)彈簧29沿延遲方向(即更大延遲角的方向，即圖4中向左的方向)彈簧加載，并當電壓施加于電磁延遲器24以產(chǎn)生磁力時，通過鼓27和三頭螺紋28沿前進方向(即，圖4中向右的方向)移動。取決于中間齒輪23的軸向位置，第一和第二旋轉(zhuǎn)體21和22的相對位置改變，并因此，進氣門驅(qū)動軸3相對于曲軸的相位發(fā)生變化。因此，相位改變機構(gòu)20用以通過改變驅(qū)動軸3相對于曲軸的相位來改變進氣門2的工作中心角。當然，從本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知，用以改變驅(qū)動軸3相對于凸輪鏈輪的相位的任何傳統(tǒng)可變氣門操作機構(gòu)都可用作相位改變機構(gòu)20。電磁延遲器24按照發(fā)動機1的操作條件由ECU 30的控制信號控制(驅(qū)動)。
ECU 30用以執(zhí)行總體發(fā)動機控制，例如根據(jù)由角度檢測傳感器31和32(圖2所示)檢測到的進氣門驅(qū)動軸3和控制軸13的角度以及諸如曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負載和發(fā)動機溫度(使用傳感器檢測或估測)等發(fā)動機操作條件進行燃油噴射控制和點火正時控制。此外，ECU 30用以通過控制進氣門操作機構(gòu)100來控制進氣門2的進氣門工作角(閥升程量)和進氣門2的進氣中心相位(配氣正時)。
更具體地說，ECU 30用以根據(jù)諸如發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和油門踏板下壓量APO等操作特性計算和設(shè)定由發(fā)動機1產(chǎn)生的目標扭矩tTe。然后，ECU 30根據(jù)計算出的目標扭矩tTe操作進氣門操作機構(gòu)100和節(jié)流閥102。換句話說，ECU 30用以計算達到目標扭矩tTe所需的目標新鮮空氣量tQCYL，并根據(jù)目標新鮮空氣量tQCYL設(shè)定目標進氣門工作角tθeven。ECU 30然后根據(jù)目標進氣門工作角tθeven操作進氣門操作機構(gòu)100。ECU 30還用以估測實際吸入汽缸104的修正實際進氣量rQCYL，并且將節(jié)流閥102操作至這樣一來一個位置以減小修正實際進氣量rQCYL與目標新鮮空氣量tQCYL之間的差值(＝tQCYL-rQCYL)，由此調(diào)整進氣壓力PMAN。
在本發(fā)明中，ECU 30用以利用參考進氣量QD、理論最大進氣量QMAX和實際汽缸進氣量QCYL，來建立比值QD/QMAX和比值QCYL/QMAX的函數(shù)，該函數(shù)唯一地確定相應(yīng)于比值QCYL/QMAX的比值QD/QMAX的每個值，并唯一地確定相應(yīng)于比值QD/QMAX的比值QCYL/QMAX的每個值，并使用該函數(shù)控制發(fā)動機1。參考進氣量QD對應(yīng)于當在進氣門開口面積對應(yīng)于進氣門2的氣門特性的情況下空氣假設(shè)作為音速流引入汽缸104時的進氣量。最大進氣量QMAX是當從進氣沖程開始時刻到進氣沖程結(jié)束時刻的汽缸沖程容積填充有處于進氣門2上游的進氣壓力下的進氣時的理論進氣量。實際汽缸進氣量QCYL是對應(yīng)于進氣門2的氣門特性的進氣量。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當使用如上所定義的參考進氣量QD和最大進氣量QMAX時，實際汽缸進氣量QCYL與最大進氣量QMAX的比值QCYL/QMAX相應(yīng)于參考進氣量QD與最大進氣量QMAX的比值QD/QMAX唯一地確定。在本發(fā)明中，比值QD/QMAX構(gòu)成第一值，而比值QCYL/QMAX構(gòu)成第二值。
因此，即使進氣門2的配氣正時或者其他特性在發(fā)動機1的瞬態(tài)操作條件下發(fā)生變化，比值QCYL/QMAX-比值QD/QMAX的函數(shù)可用于高精度地估測實際汽缸進氣量QCYL，并且可實現(xiàn)具有良好響應(yīng)的最優(yōu)燃油噴射控制，由此改善發(fā)動機1的操作性能和排氣性能。此外，由于QCYL/QMAX可根據(jù)比值QD/QMAX使用二維圖表唯一地確定，所以即使參數(shù)數(shù)量很大，實際汽缸進氣量QCYL也可以通過最少量的計算得以估側(cè)，而無須使用多重圖表。因此，所需的ROM容量和調(diào)整步驟的數(shù)量得以減少。
此外，在本發(fā)明中，用于計算參考進氣量QD和最大進氣量QMAX的進氣沖程的開始時刻通過考慮汽缸104內(nèi)部的壓力從基本上等于重疊期間(即當進氣門2和排氣門5都開啟時)的排氣壓力的壓力減小到基本上等于進氣門2上游的進氣壓力的壓力所需的延遲時間進行確定。因此，參考進氣量QD和最大進氣量QMAX可更精確地確定，并且可高精度地估測實際汽缸進氣量QCYL。
而且，在本發(fā)明中，取決于發(fā)動機1運行于進氣流被阻塞的第一區(qū)域(即，吸入汽缸104的進氣流基本上為音速流的區(qū)域)還是包括其他所有區(qū)域的第二區(qū)域(即，汽缸104中的狀態(tài)以準靜態(tài)方式變化的區(qū)域)，不同的計算方法(修正方法)應(yīng)用于實際汽缸進氣量QCYL以確定修正的實際進氣量rQCYL。更具體地說，本發(fā)明的內(nèi)燃機控制設(shè)備優(yōu)選地構(gòu)作成當發(fā)動機1運行于第一區(qū)域時將實際汽缸進氣量QCYL的修正量設(shè)定為基本為零，并且考慮進氣脈動的影響來修正實際汽缸進氣量QCYL。換句話說，當發(fā)動機運行于第二區(qū)域時，實際汽缸進氣量QCYL根據(jù)與計及氣柱振動的實際進氣壓力成比例并與計及氣柱振動的實際進氣溫度的倒數(shù)成比例的特性進行修正。因此，實際汽缸進氣量QCYL可以以準確適合于各運行區(qū)域的方式進行精確的修正。特別是，當發(fā)動機1運行于第二區(qū)域時，計及進氣脈動影響的修正實際進氣量rQCYL的精確計算可以以簡單的方式完成。
現(xiàn)在將參照圖5至10，更加詳細地描述在由ECU 30執(zhí)行的進氣量控制期間進行的修正實際進氣量rQCYL的計算。
圖5示出了在ECU 30中執(zhí)行的、以便估測修正實際進氣量rQCYL的各控制步驟的主方框圖。
如圖5所示，QD計算單元200(參考進氣量計算部分)用以接收進氣門開啟時刻IVO、進氣門關(guān)閉時刻IVC、重疊中心角O/LCA、上止點偏差量TDCOFS、進氣壓力(歧管中壓力的平均值)PMAN、進氣溫度(歧管中溫度的平均值)TMAN和發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE，并計算參考進氣量QD。如上所述，參考進氣量QD對應(yīng)于當在進氣門開口面積對應(yīng)于進氣門2的氣門特性的情況下假設(shè)空氣作為音速流引入汽缸104時獲得的進氣量。
更具體地說，參考進氣量QD利用下述方程(1)進行計算QD=(ΣAIV)×PMANRa×TMAN×2kk-1×{(PCYLPMAN)2k-(PCYLPMAN)k+1k}×Δt]]>方程(1)在方程(1)中，AIV是每規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角Δθ的進氣門開口面積，而∑AIV是各AIV值的累積值(總和)。換句話說，∑AIV是進氣門2開啟期間進氣口101a的總的開口面積(即，每單位曲軸轉(zhuǎn)角的開口面積AIV的總和)，而規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角Δθ是各開口面積AIV進行求和(累積)的間隔角。Ra是空氣的氣體常數(shù)，k是空氣的比熱比，而TMAN是進氣溫度。值Δt是將規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角Δθ轉(zhuǎn)換為時間值并使用方程Δt＝Δθ/(6×Ne)計算得到的。
在本發(fā)明中，汽缸壓力Pctr用作上述方程(1)中的汽缸壓力PCYL，該汽缸壓力Pctr當假設(shè)由于絕熱膨脹在進氣沖程期間于汽缸104中發(fā)生狀態(tài)改變時在進氣門2的工作中心角IVctr處獲得(圖8)。以這種方式定義的汽缸壓力PCYL(＝Pctr)可使用熱力學的理論方程容易地計算。當在絕熱膨脹條件的假設(shè)下獲得的壓力Pctr如上所述用作汽缸壓力PCYL時，進氣流理論上在發(fā)動機1的整個運行區(qū)域(所有運行區(qū)域)上被阻塞，且進氣可假設(shè)以音速(聲速)流進汽缸。因此，方程(1)中的壓力比PCYL/PMAN可假設(shè)總是對應(yīng)于作為常數(shù)的臨界壓力比(＝[2/(k+1)]k/(k-1))。因此，關(guān)于上述方程(1)，存在通過進氣門2的進氣的流速處于恒定音速下的理論聲速流狀態(tài)。因此，方程(1)中計算的參考進氣量QD對應(yīng)于假設(shè)的聲速進氣量。
如上所述，在聲速流狀態(tài)下，方程(1)中汽缸壓力PCYL與進氣壓力PMAN的比(PCYL/PMAN)取值等于或小于臨界壓力比。換句話說，進氣門2緊上游和緊下游處的壓力的比保持于恒定的臨界壓力比。因此，方程(1)右側(cè)的第三個元素可簡化為固定值(常數(shù))qSONIC，因為空氣的臨界壓力比為常數(shù)(PCYL/PMAN＝[2/(k+1)]k/(k-1)。
因此，方程(1)可重寫為如下所示的方程(2)。
QD=(ΣAIV)×PMANRa×TMANqSONIC×Δt]]>方程(2)圖6是示出由QD計算單元200執(zhí)行、以計算參考進氣量QD的各計算步驟的方框圖。
如圖6所示，開口面積累計單元201用以接收進氣門開啟時刻IVO和進氣門關(guān)閉時刻IVC，并確定包括閥升程量的進氣門2的氣門特性。進氣門開啟時刻IVO和進氣門關(guān)閉時刻IVC可根據(jù)上(前)次計算(即，前一次控制循環(huán))確定的進氣門工作角和工作中心角推導得出。
于是，開口面積累計單元201用以根據(jù)重疊中心角O/LCA和上止點偏差量TDCOFS，計算進氣沖程由于絕熱變化而實際開始的有效上止點(在后文中稱之為“有效TDC”)。重疊中心角O/LCA是進氣門2的升程量和排氣門5的升程量之間的差基本上為零或者最小時的曲軸轉(zhuǎn)角。在本發(fā)明的該實施例中，由于排氣門5的配氣正時是固定的，所以重疊中心角O/LCA可由進氣門工作角和工作中心角推導出。
開口面積累計單元201也用以根據(jù)進氣門2的進氣特性，計算進氣門2在有效TDC和進氣門關(guān)閉時刻IVC之間的開啟期間每單位曲軸轉(zhuǎn)角(Δθ)的進氣門開口面積AIV。于是，開口面積累計單元201用以通過對各個計算的AIV值進行累計(求和)計算開口面積累積值∑AIV。在本發(fā)明中，用于計算上述方程(1)的總開口面積∑AIV部分的計算期間PRDQD(圖8)設(shè)定為對應(yīng)于氣門特性的、從進氣門2的有效TDC到進氣門關(guān)閉時刻IVC的期間。計算有效TDC的方法將在下文進行更詳細地描述。
如圖6所示，QD計算單元200用進氣溫度TMAN乘以氣體常數(shù)Ra(控制步驟202)，以通過參照圖表確定其平方根(即，(TMAN×Ra)1/2)(控制步驟203)，并將進氣壓力PMAN除以平方根值((TMAN×Ra)1/2)(控制步驟204)。采用這種方式，計算上述方程(2)右側(cè)的第二部分(PMAN/(TMAN×Ra)1/2)。
此外，QD計算單元200將規(guī)定的曲軸轉(zhuǎn)角Δθ除以發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne與6的乘積(即，6×Ne)，以計算出累計時間間隔Δt(控制步驟205)。
然后，通過在控制步驟206至208中連續(xù)相乘如上所述算出的進氣門開口面積累積值∑AIV、值PMAN/(TMAN×Ra)1/2、常數(shù)qSONIC和累計時間間隔Δt，QD計算單元200根據(jù)上述方程(2)計算參考汽缸進氣量QD。
返回參照圖5，類似于QD計算單元200，QMAX計算單元300(最大進氣量計算部分)用以接收進氣門開啟時刻IVO、進氣門關(guān)閉時刻IVC、IVC偏差量IVCOFS、上止點偏差量TDCOFS、進氣壓力PMAN、進氣溫度TMAN和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，并如下所述計算進氣量QMAX。
圖7是示出由QMAX計算單元300執(zhí)行的、用于計算最大進氣量QMAX的各計算步驟的方框圖。
如上所述，最大進氣量QMAX定義為當從進氣沖程的開始時刻到進氣沖程的結(jié)束時刻的汽缸沖程容積填充以處于進氣門2上游的進氣的進氣壓力(或者密度)和溫度下的進氣時的理論進氣量。換句話說，最大進氣量QMAX對應(yīng)于基于進氣門2的配氣正時特性、在進氣沖程期間理論上可能吸進汽缸104的最大進氣。從靜態(tài)的觀點看，沖程容積是通過從進氣門關(guān)閉時刻IVC的汽缸容積減去上止點TDC處的汽缸容積所得到的值。不過，實際上，進氣沖程的開始時刻和進氣沖程的結(jié)束時刻并不是分別與上止點TDC和進氣門關(guān)閉時刻IVC同時出現(xiàn)。
例如，圖8是時間圖，示出了進氣沖程期間曲軸轉(zhuǎn)角CA與進氣門2的進氣門升程量IV(氣門特性之一)和排氣門5的排氣門升程量EV、汽缸壓力PCYL、以及通過進氣門2的空氣的流量QIV(每單位曲軸轉(zhuǎn)角的汽缸進氣量)之間的關(guān)系。圖8示出了進氣門關(guān)閉時刻IVC控制為發(fā)生在下死點之后的情形。
如圖8所示，汽缸中的壓力(汽缸壓力PCYL)在到達進氣門關(guān)閉時刻IVC之前達到進氣壓力PMAN。而且，在到達進氣門關(guān)閉時刻IVC之前，開始絕熱壓縮作用或變化(即，進氣沖程結(jié)束)。換句話說，進氣沖程的實際結(jié)束時刻以IVC偏差量IVCOFS(進氣結(jié)束時刻偏差值)從進氣門關(guān)閉時刻IVC偏離(提前)。由于慣性影響增加，進氣沖程的實際結(jié)束時刻提前于進氣門關(guān)閉時刻IVC的IVC偏差量IVCOFS隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的增加以及氣門升程的減小而增加。
因此，如圖7的方框圖所示，QMAX計算單元300首先根據(jù)基于進氣門開啟時刻IVO和進氣門關(guān)閉時刻IVC確定的進氣門2的氣門特性計算氣門升程量(最大升程量)Iv(控制步驟301)。
接下來，QMAX計算單元300讀取標示出IVC偏差量IVCOFS(即，進氣沖程的實際結(jié)束時刻超前進氣門關(guān)閉時刻IVC的量)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和閥升程量Iv關(guān)系的圖表，并且參照該圖表以查找IVC偏差量IVCOFS(控制步驟302)。如圖7所示，控制步驟302中所使用的圖表優(yōu)選地具有這樣的特性，使得在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne較高以及進氣門2的氣門升程量Iv較小時IVC偏差量IVCOFS設(shè)定為較大值。
然后，QMAX計算單元300從進氣門關(guān)閉時刻IVC中減去從所述圖表獲得的IVC偏差量IVCOFS(控制步驟303)，以計算有待用作對應(yīng)于進氣沖程實際結(jié)束時(即，進氣沖程的結(jié)束時刻)的有效IVC的曲軸轉(zhuǎn)角位置。換句話說，在本發(fā)明中，有效IVC被計算為當進氣門關(guān)閉時刻IVC以IVC偏差量IVCOFS提前時的時刻。
而且，由于由進氣門2和排氣門5兩者都開啟的氣門重疊造成的排氣回流，導致進氣上止點TDC和進氣沖程的開始時刻(即，由于絕熱膨脹作用或變化導致汽缸壓力與進氣壓力PMAN匹配且開始進氣沖程的時刻)之間出現(xiàn)偏差。換句話說，如圖8所示，在氣門重疊狀態(tài)下進氣門2開啟之后，汽缸104中的壓力從排氣壓力PE逐漸下降，并且在遲于出現(xiàn)進氣上死點TDC的某一時刻達到進氣壓力PMAN。由于絕熱膨脹，正是在該稍遲時刻，進氣沖程開始(即，有效TDC)。由于進氣門2的開口面積較小，所以汽缸104中的壓力在進氣門2剛開始開啟之后并沒有下降多少。汽缸壓力的明顯下降開始于排氣回流流量為最大的重疊中心角O/LCA附近，如圖8所示。因此，有效TDC根據(jù)該延遲時刻或重疊中心角O/LCA到汽缸壓力PCYL達到進氣壓力PMAN的時刻之間的偏差量(TDC偏差量TDCOFS)進行確定。由于慣性效果增加以及汽缸壓力下降程度減小，有效TDC(即，進氣沖程開始的實際時刻)相對于汽缸壓力開始下降的時刻(即，在重疊中心角O/LCA附近)的遲延量隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的增加以及氣門重疊量(重疊開口面積)的下降而增加。
因此，如圖7所示，QMAX計算單元300用以讀取進氣門開啟時刻IVO和進氣門關(guān)閉時刻IVC，并確定氣門重疊中心角O/LCA(控制步驟304)。更具體地說，QMAX計算單元300根據(jù)進氣門開啟時刻IVO和進氣門關(guān)閉時刻IVC確定進氣門特性IV，并計算進氣門特性IV和固定排氣門特性EV兩者的升程量相同時(即，兩個特性的交叉點)的曲軸轉(zhuǎn)角。計算所得的曲軸轉(zhuǎn)角被用作重疊中心角O/LCA。
接下來，QMAX計算單元300通過參照規(guī)定的圖表計算對應(yīng)于重疊中心角O/LCA的重疊開口面積O/LA(＝進氣門開口面積＝排氣門開口面積)(控制步驟305)?？刂撇襟E305中使用的規(guī)定圖表的特性為重疊中心角O/LCA越小(即，越超前)，重疊開口面積O/LA越大。
接下來，QMAX計算單元300讀取標示TDC偏差量TDCOFS(進氣開始時刻偏差值)(即，有效TDC相對于重疊中心角O/LCA的遲延量)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和重疊開口面積O/LA的關(guān)系的圖表，并且參照該圖表查找TDC偏差量TDCOFS(控制步驟306)。如圖7所示，控制步驟306中所使用的圖表優(yōu)選地具有這樣的特性當發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne較高時以及在重疊期間重疊開口面積O/LA較小時，TDC偏差量TDCOFS設(shè)定為較大值。
QMAX計算單元300然后將TDC偏差量TDCOFS加到重疊中心角O/LCA上以獲得用作有效TDC的曲軸轉(zhuǎn)角(控制步驟307)。對于重疊開口面積，使用從進氣門開啟時刻IVC到重疊中心角O/LCA的期間出現(xiàn)的進氣門開口面積的累積值(∑AIV)也是可接受的。該累積值也用于下文描述的排氣回流量的計算。
根據(jù)有效TDC(即，進氣沖程的實際開時刻)和有效IVC(即，進氣沖程的實際結(jié)束時刻)，QMAX計算單元300使用下述方程(3)計算在進氣沖程期間可被吸進汽缸的最大空氣量(即，最大進氣量QMAX)。
QMAX=PMAN×VEIVCRa×TMAN-PMAN×VETCDCRa×TMAN]]>=PMAN×(VEIVC-VETDC)Ra×TMAN]]>方程(3)VEIVC有效IVC時的汽缸容積VETDC有效TDC時的汽缸容積如圖7所示，QMAX計算單元300用以通過獲取進氣門開啟時刻IVO、進氣門關(guān)閉時刻IVC和有效TDC并參照圖表根據(jù)進氣門特性計算有效TDC時的汽缸容積VETDC(控制步驟308)。類似地，QMAX計算單元300通過獲取進氣門開啟時刻IVO、進氣門關(guān)閉時刻IVC和有效IVC并參照圖表計算有效IVC時的汽缸容積VEIVC(控制步驟309)。
QMAX計算單元300然后通過從汽缸容積VEIVC中減去汽缸容積VETDC計算有效沖程容積VE(＝VEIVC-VETDC)(控制步驟310)。
同樣，類似于QD計算單元200中執(zhí)行的計算，QMAX計算單元300將進氣溫度TMAN乘以氣體常數(shù)Ra(控制步驟311)，以通過參照圖表確定其平方根(即，(TMAN×Ra)1/2)(控制步驟312)，并且將進氣壓力PMAN除以平方根值((TMAN×Ra)1/2)(控制步驟313)。最后，QMAX計算單元300根據(jù)上述方程(3)通過將PMAN/(TMAN×Ra)1/2乘以有效沖程容積VE計算最大進氣量QMAX(控制步驟314)。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)通過實驗、模擬等證實，定義為實際汽缸進氣量QCYL與可吸進汽缸的最大空氣量(即，最大進氣量QMAX)的比值的參數(shù)，相應(yīng)于定義為按前述各段落中所計算的參考進氣量QD和最大進氣量QMAX的比值QD/QMAX的參數(shù)唯一地確定(即，定義為以音速流吸進汽缸的空氣量與在當時有效的進氣門2的特定氣門特性條件下可吸進汽缸104的最大空氣量的比值的參數(shù))?！氨戎礠CYL/QMAX相應(yīng)于比值QD/QMAX唯一地確定”這一表述意味著即使參考進氣量QD和最大進氣量QMAX的各值由于配氣正時、氣門升程量和其他氣門特性的差異而變化，當比值QD/QMAX具有相同值時，比值QCYL/QMAX也會具有相同值(即，比值QCYL/QMAX的每個值將對應(yīng)于比值QD/QMAX的相同唯一值，反之亦然，而無論氣門特性的變化如何)。因此，比值QCYL/QMAX和實際汽缸進氣量QCYL可通過僅只確定參考進氣量QD和最大進氣量QMAX來進行估測，且實際汽缸進氣量QCYL可以最少的參數(shù)使用二維圖表進行估測。
因此，在本發(fā)明中，比值QCYL/QMAX和比值QD/QMAX之間的關(guān)系(函數(shù))預先通過實驗或者模擬確定，且標示比值QCYL/QMAX與比值QD/QMAX關(guān)系的圖表進行制備并優(yōu)選地存儲于ECU 30的存儲裝置(例如ROM)中。更具體地說，為了估測汽缸進氣量QCYL，利用上述方程(1)根據(jù)汽缸壓力PCYL(＝Pctr)計算所得的參考汽缸進氣量QD與實際汽缸進氣量QCYL之間的關(guān)系利用理論最大進氣量QMAX作為無量綱數(shù)據(jù)存儲于ECU 30中。換句話說，參考汽缸進氣量QD與理論最大進氣量QMAX的比值(第一值＝QD/QMAX)和汽缸進氣量QCYL與理論最大進氣量QMAX的比值(第二值＝QCYL/QMAX)之間的唯一一對一關(guān)系制成為圖表數(shù)據(jù)(例如圖5控制步驟402中示出的圖表數(shù)據(jù))并存儲于ECU 30的存儲裝置中。
返回圖5，由QD計算單元200計算得到的參考進氣量QD除以由QMAX計算單元300計算得到的最大進氣量QMAX(控制步驟401)，而所得到的值QD/QMAX用作圖表檢索參數(shù)以得到QCYL/QMAX的值(控制步驟402)。因此，控制步驟402構(gòu)成了本發(fā)明發(fā)動機控制部分的至少一部分。
然后，實際汽缸進氣量QCYL通過將從該圖表獲得的值QCYL/QMAX乘以最大進氣量QMAX的計算值進行計算(控制步驟403)，以獲得初始實際汽缸進氣量QCYL0。以這種方式計算得到的初始實際汽缸進氣量QCYL0是實際吸進汽缸104的氣體的量，但是其包括在氣門重疊期間通過進氣口101a返回汽缸104的排氣回流氣體。為了估測發(fā)動機控制所需的新鮮進氣量，需要減去等于回流排氣量的量值。
因此，如圖5所示，ECU 30在QIFB計算單元500(排氣回流修正部分)中計算排氣回流量QIFB。
圖9是示出由QIFB計算單元500執(zhí)行的、用于計算排氣回流量QIFB的各計算步驟的方框圖。
由于基本上不可能檢測汽缸104內(nèi)的連續(xù)變化的壓力，所以對對應(yīng)于參考狀態(tài)的排氣回流量QIFB的參考值(參考排氣回流量QIFB0)進行估測，并且根據(jù)發(fā)動機的操作條件對參考排氣回流量QIFB0進行修正，以便估測排氣回流量QIFB。從進氣門開啟時刻IVC到重疊中心角O/LCA期間發(fā)生的進氣門開口面積AIV的累積值(∑AIV)用作氣門重疊期間的開口面積，而對應(yīng)于汽缸104中的壓力假定等于排氣壓力PE的狀態(tài)的參考排氣回流量值QIFB0使用下述方程(4)進行計算。該方程與上述方程(1)類似。
QIFB0=(ΣAIV)×PERa×TE×V0×Δt×K3]]>方程(4)在方程(4)中，V0是如下定義的流量系數(shù)V0=2kk-1×{(PMANPE)2k-(PMANPE)k+1k}]]>這里，同樣，當進氣門2緊上游和稍微下游的壓力比等于或者小于臨界壓力時，壓力比PMAN/PE用常數(shù)臨界壓力比替換，并且V0的值成為對應(yīng)于音速流的固定值。
然后，如就有效TDC的計算所解釋的，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne越高，汽缸壓力從排氣壓力PE下降的時刻就越遲并且排氣回流量傾向于越大。
如圖9所示，QIFB計算單元500首先計算從進氣門開啟時刻IVC到重疊中心角O/LCA期間發(fā)生的進氣門開口面積AIV的累積值(∑AIV)(控制步驟501)。
接下來，QIFB計算單元500將廢氣溫度TE乘以氣體常數(shù)Ra(控制步驟502)，以通過參照圖表確定其平方根(即，(TE×Ra)1/2)(控制步驟503)，并將排氣壓力PE除以該平方根值((TE×Ra)1/2)(控制步驟504)，由此計算方程(4)右側(cè)的第二部分(PE/(TE×Ra)1/2)。每一循環(huán)排氣通道107內(nèi)的平均壓力和平均溫度優(yōu)選地分別用作排氣壓力PE和排氣溫度TE。
利用壓力比PMAN/PE作為參數(shù)，QIFB計算單元500然后通過參照標示流量系數(shù)V0與壓力比PMAN/PE的圖表計算流量系數(shù)V0(控制步驟505)。
與上述參考進氣量QD的計算相類似，規(guī)定的曲軸轉(zhuǎn)角Δθ除以發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne與6的乘積(即，6×NE)，以計算累計時間間隔Δt(＝Δθ/(6×NE))(控制步驟506)。
QIFB計算單元500還根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne通過參照圖表計算修正系數(shù)K3(控制步驟507)。系數(shù)K3優(yōu)選地設(shè)定為等于或者大于1的值并如圖9所示與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成比例。
然后，QIFB計算單元500通過連續(xù)相乘按照上述計算得到的進氣門開口面積累積值∑AIV、值PE/(TE×Ra)1/2、常數(shù)V0以及累計時間間隔Δt來計算參考排氣回流量QIFB0(控制步驟508至510)，并通過將參考排氣回流量QIFB0乘以修正系數(shù)K3計算最終排氣回流量QIFB(控制步驟511)。
再次參照圖5，ECU 30用以通過從初始實際汽缸進氣量QCYL0中減去排氣回流量QIFB來計算汽缸新鮮空氣進入量QCYL1(控制步驟404)。
雖然計算所得的新鮮空氣進入量QCYL1對應(yīng)于進入汽缸104的新鮮空氣量，但是上述計算使用多個歧管進氣壓力PMAN檢測值的平均值，因此，進氣脈動導致的歧管進氣壓力PMAN的變化已經(jīng)修正。換句話說，新鮮空氣進氣量QCYL1根據(jù)進氣壓力PMAN和汽缸壓力PCYL計算為靜態(tài)汽缸空氣量。
在實際情況下，進氣壓力PMAN由于進氣脈動而發(fā)生變化，而進氣溫度TMAN也相應(yīng)變化。由于進入汽缸的新鮮空氣的量由于進氣壓力PMAN和進氣溫度TMAN的變化而發(fā)生變化，所以新鮮空氣進入量可通過進行補償進氣脈動的修正而進行更精確地估測。因此，為了計算經(jīng)修正的實際汽缸進氣量rQCYL，ECU 30用以根據(jù)由進氣脈動造成的汽缸進氣量的變化量對新鮮進氣量QCYL1進行修正。
在本發(fā)明中，汽缸進氣量特性根據(jù)發(fā)動機1的運行區(qū)域，即發(fā)動機1運行于進氣流被阻塞(音速流狀態(tài))的第一區(qū)域還是包括第一區(qū)域之外的其他所有區(qū)域的第二區(qū)域，定義成兩種不同的特性。在第二區(qū)域中，汽缸104中的狀態(tài)或者條件的變化假定以準靜態(tài)方式進行。因此，ECU 30用以根據(jù)發(fā)動機運行于第一區(qū)域還是第二區(qū)域而通過使用不同的修正特性對新鮮進氣量QCYL1進行修正。
現(xiàn)在將描述補償進氣脈動的控制步驟。
首先，通過進氣門2的進氣的每單位時間Δt的流量ΔQCYL用下述方程(5)表示。
ΔQCYL=AIV×PMANRa×TMAN×2kk-1×{(PCYLPMAN)2k-(PCYLPMAN)k+1k}]]>方程(5)實際汽缸新鮮空氣進氣量QCYL通過累計在進氣沖程期間計算得到的各ΔQCYL值進行計算。
在每單位時間Δt的流量ΔQCYL對應(yīng)于音速流的第一區(qū)域中，進氣門2緊上游和緊下游處的壓力比(即，上述方程(5)中的(PCYL/PMAN))固定為不受由進氣脈動導致的進氣壓力變化影響的臨界壓力比。因此，上述方程(5)的第三元素(平方根部分)將會是一固定(恒定)值。因此，由下述方程(6)所表示的關(guān)系將存在于第一區(qū)域中。
QCYLfst∝PMAN×(TMAN)-12]]>方程(6)上述方程(6)表明，第一區(qū)域中的汽缸進氣量QCYLfst與進氣壓力PMAN成正比，并且與進氣溫度TMAN的平方根的倒數(shù)成正比。
另一方面，在汽缸容積以準靜態(tài)方式變化而流速ΔQCYL/AIV接近0的第二區(qū)域中，進氣沖程結(jié)束時(當進氣門2關(guān)閉時)汽缸104中的壓力和溫度等于進氣歧管中的進氣壓力和進氣溫度。因此，在于進氣門關(guān)閉時刻IVC汽缸填充有處于進氣通道101中的進氣的密度和溫度下的進氣的假設(shè)條件下，下面方程(7)中所表示的關(guān)系根據(jù)氣體的狀態(tài)方程是顯而易見的。換句話說，當?shù)诙^(qū)域中的汽缸進氣量QCYLscd根據(jù)這些條件的假設(shè)以狀態(tài)方程進行表述時，如果考慮由進氣脈動導致的進氣壓力變化ΔPMANIVC和進氣溫度變化ΔTMANIVC，那么就得到下述關(guān)系。
QCYLscd∝(PMAN+ΔPMANIVC)×(TMAN+ΔTMANIVC)-1方程(7)上述方程(7)表明，第二區(qū)域中的汽缸進氣量QCYLscd與計及氣柱振動的實際進氣壓力(PMAN+ΔPMANIVC)成正比，并與計及氣柱振動的實際進氣溫度(TMAN+ΔTMANIVC)的倒數(shù)成正比。在上述方程(7)中，PMAN和TMAN是平均或者代表性壓力和溫度值，而ΔPMANIVC和ΔTMANIVC是在進氣門關(guān)閉時刻IVC進氣壓力PMANIVC和進氣溫度TMANIVC相對于平均進氣壓力PMAN和平均進氣溫度TMAN的變化量。在該實施例中，符號∝意味著方程左側(cè)的值與方程右側(cè)的值成正比。
圖10是示出由ECU 30執(zhí)行的、用于計算進氣壓力變化ΔPMANIVC和進氣溫度變化ΔTMANIVC的各計算步驟的方框圖。
進氣壓力變化和進氣溫度變化的參考值ΔP0和ΔT0分別通過參照基于模擬預先制備的圖表進行計算(控制步驟601和602)。這些控制步驟601和602中使用的圖表使用發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和通過從進氣門關(guān)閉時刻IVC減去進氣門開啟時刻IVO獲得的差值(即，進氣門工作角)(IVC-IVO)作為參數(shù)。參考值ΔP0和ΔT0兩者都乘以作為負載比的壓力比PMAN/P0(控制步驟603至605)(其中PMAN是歧管中的進氣壓力，而P0是大氣壓力)，以計算進氣壓力變化ΔPMANIVC和進氣溫度變化ΔTMANIVC。因此，參考值ΔP0和AT0分別根據(jù)實際進氣壓力PMAN和實際進氣溫度TMAN進行修正，以分別計算進氣壓力變化ΔPMANIVC和進氣溫度變化ΔTMANIVC。
然后，囊括方程(6)中表示的第一特性和方程(7)中表示的第二特性以涵蓋發(fā)動機1整個運行區(qū)域(包括第一和第二區(qū)域)的單一特性(第三特性)以最可能精確的方式予以近似。更具體地說，表示包括上述方程(6)中表示的音速流狀態(tài)和上述方程(7)表示的準靜態(tài)變化狀態(tài)的所有區(qū)域中的進氣量QCYLall的通用方程(8)(如下所示)可通過設(shè)定修正系數(shù)K1和K2得出。修正系數(shù)K1用于補償這一事實，即當進氣狀態(tài)從方程(6)表示的音速流狀態(tài)轉(zhuǎn)換至方程(7)表示的準靜態(tài)變化狀態(tài)時，進氣脈動所導致的變化量增加。修正系數(shù)K2用于使從由方程(6)表示的音速流狀態(tài)到由方程(7)表示的準靜態(tài)變化狀態(tài)的過度平滑。在該實施例中，修正系數(shù)K1和K2可隨進氣流的狀態(tài)變化。修正系數(shù)K1和K2中的每個優(yōu)選地等于或者大于0，并且小于或者等于1。修正系數(shù)K1和K2的值優(yōu)選地根據(jù)汽缸進氣量QCYL與理論最大進氣量QMAX的比值進行設(shè)定，使得比值QCYL/QMAX越大，修正系數(shù)K1和K2設(shè)定的值越大。
QCYLall∝(PMAN+K1×PMANIVC)×(TMAN+K1×ΔTMANIVC)-1(2-K2)]]>方程(8)另一方面，用于在不計及進氣脈動時(即，當進氣壓力變化ΔPMANIVC和進氣溫度變化ΔTMANIVC為0時)計算新鮮進氣量QCYL1的方程(9)可通過上述通用方程(8)獲得如下。
QCYL1∝PMAN×TMAN-1(2-K2)]]>方程(9)根據(jù)上述方程(8)和(9)，可獲得下述關(guān)系。
QCYLall＝QCYL1×[(PMAN+K1×ΔPMANIVC)PMAN]]]>×[(TMAN+K1×ΔTMANIVC)TMAN]-1(2-K2)]]>于是，修正量PRATE和修正量TRATE定義如下PRATE=(PMAN+K1×ΔPMANIVC)PMAN]]>TRATE=[TMAN+K1×ΔTMANIVCTMAN]-1(2-K2)]]>因此，方程(9)中的相同關(guān)系可于方程(10)中表示以獲得修正的實際汽缸進氣量rQCYL如下。
rQCYL＝QCYL1×PRATE×TRATE 方程(10)返回圖5，ECU 30用以根據(jù)前面所述從圖表中獲得的比值QCYL/QMAX、參照圖表計算對應(yīng)于進氣脈動的修正系數(shù)K1(控制步驟405)。如圖5所示，修正系數(shù)K1等于或者大于0并且小于或者等于1，并且如此設(shè)定以便隨著汽缸104內(nèi)的狀態(tài)變化接近準靜態(tài)變化而相對于比值QCYL/QMAX以二階方式增加。
然后，ECU 30將進氣壓力變化量ΔPMANIVC乘以修正系數(shù)K1(控制步驟406)，將(K1×ΔPMANIVC)的值與進氣壓力PMAN相加(控制步驟407)，并將(PMAN+K1×ΔPMANIVC)除以進氣壓力PMAN(控制步驟408)，由此計算用于補償進氣壓力變化的修正量PRATE。
另一方面，ECU 30將進氣溫度變化量ΔTMANIVC乘以修正系數(shù)K1(控制步驟409)，將(K1×ΔTMANIVC)的值與進氣溫度TMAN相加(控制步驟410)，并將(TMAN+K1×ΔTMANIVC)的值除以進氣溫度TMAN(控制步驟410)，由此計算對應(yīng)于進氣溫度變化的基本溫度修正量TRATE0。
ECU 30還根據(jù)QCYL/QMAX通過參照圖表計算用于使從音速流區(qū)域到準靜態(tài)變化區(qū)域的過度平劃的修正系數(shù)K2(控制步驟412)。修正系數(shù)K2等于或者大于0并且小于或者等于1，并且如此設(shè)定以便相對于比值QCYL/QMAX以二階方式增加。
然后，根據(jù)基本溫度修正量TRATE0和修正系數(shù)K2，ECU 30通過參照圖表計算基本溫度修正量TRATE0的[-1/(2-K2)]次冪的值，并由此計算用于補償進氣溫度變化的修正量TRATE。
已經(jīng)予以修正以補償進氣脈動導致的變化的修正實際汽缸新鮮空氣進氣量rQCYL通過將修正量PRATE(控制步驟414)和修正量TRATE(控制步驟415)乘以(通過從初始實際汽缸進氣量QCYL0減去排氣回流量QIFB得到的)新鮮汽缸進氣量QCYL1進行計算。因此，圖5的控制步驟405至415優(yōu)選地構(gòu)成本發(fā)明的進氣脈動修正部分。
因此，采用上述內(nèi)燃機控制設(shè)備，比值QCYL/QMAX與比值QD/QMAX的函數(shù)可用于高精度地估測吸進發(fā)動機1汽缸104的空氣量(實際汽缸進氣量QCYL)，即使當配氣正時或者其他氣門特性在瞬態(tài)操作條件下發(fā)生變化。因此，可實現(xiàn)具有良好響應(yīng)的最優(yōu)燃料噴射控制，從而改善發(fā)動機1的操作性能和排氣性能。此外，由于比值QCYL/QMAX可使用二維圖表相應(yīng)于QD/QMAX唯一地計算確定，所以即使參數(shù)數(shù)量很大，實際汽缸進氣量QCYL可以通過最少量的計算進行估測而無需使用多重圖表，從而減小ROM容量和調(diào)整步驟的數(shù)量。
而且，由于根據(jù)發(fā)動機運行于進氣流被阻塞的第一區(qū)域還是汽缸104中的狀態(tài)以準靜態(tài)方式變化的第二區(qū)域，而使用對實際汽缸進氣量QCYL進行修正的不同特性，所以實際汽缸進氣量QCYL可采用非常適合于每個運行區(qū)域的方式更精確和更容易地進行修正。簡而言之，采用本發(fā)明，可以以簡單的方式計算計及進氣脈動影響的精確修正的實際汽缸進氣量rQCYL。
而且，可根據(jù)進氣流條件變化的修正系數(shù)K1和K2用于設(shè)定可用于發(fā)動機1整個運行區(qū)域(包括第一和第二區(qū)域)的修正量PRATE和TRATE。因此，無論阻塞發(fā)生與否(發(fā)動機是否在第一區(qū)域運行)，實際進氣量QCYL的修正可使用單一一個方程完成。因此，可避免使用多重圖表估測進氣量。因此，可減少計算修正實際汽缸進氣量rQCYL所需的計算負荷。
還有，通過定義參考進氣量QD(其對應(yīng)于音速流)和理論最大進氣量QMAX，并建立參考進氣量QD、最大進氣量QMAX和汽缸進氣量QCYL之間的唯一一對一關(guān)系，實際汽缸進氣量QCYL可以與配氣正時無關(guān)地根據(jù)發(fā)動機1實際運行期間的所述關(guān)系進行計算。因此，可減小計算汽缸進氣量QCYL所需的計算負荷。
采用本發(fā)明，修正的實際汽缸進氣量rQCYL可通過從計算得到的初始實際汽缸進氣量QCYL0中減去回流氣體量QIFB以獲得新鮮進氣量QCYL1得以而更精確地計算。
如這里描述上述實施例所用的，用于描述由一組件、部分、裝置等執(zhí)行的操作或者功能的術(shù)語“檢測”，包括不需要物理檢測的組件、部分裝置等，而且還包括確定、測量、建模、預測或者計算等以執(zhí)行所述操作或功能。這里用于描述組件、部分或者裝置的一部分的術(shù)語“構(gòu)作成”包括硬件和/或軟件，予以構(gòu)造/或編程以執(zhí)行預期的功能。而且，在權(quán)利要求中表述為“裝置加功能”的術(shù)語應(yīng)該包括可用于執(zhí)行本發(fā)明相應(yīng)部分功能的任何結(jié)構(gòu)。這里使用的程度術(shù)語諸如“基本上”、“大約”和“大致”意味著所修飾術(shù)語的合理的偏差量，使得最終結(jié)果沒有顯著改變。例如，這些術(shù)語可理解為包括所修飾術(shù)語的至少±5％的偏差，如果此偏差沒有否定其所修飾的詞語的含義。
雖然只選擇了的選定實施例對本發(fā)明進行說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容顯然可知，在不脫離由所附的權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍的情況下可對本發(fā)明進行各種變化和修改。而且，本發(fā)明上述實施例的描述只是示意性的，并不是為了限制由所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)所限定的對本發(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍不限于所公開的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動機的內(nèi)燃機控制設(shè)備，該發(fā)動機具有用以改變所述發(fā)動機進氣門的氣門特性的可變氣門操作機構(gòu)，所述內(nèi)燃機控制設(shè)備包括參考進氣量計算部分，該參考進氣量計算部分用以計算與在進氣門開口面積對應(yīng)于進氣門的氣門特性的情況下進氣作為音速流引入汽缸時相對應(yīng)的參考進氣量；最大進氣量計算部分，該最大進氣量計算部分用以計算與從進氣沖程開始時刻到進氣沖程結(jié)束時刻的汽缸沖程容積填充有處于所述進氣門上游的進氣壓力下的進氣時相對應(yīng)的理論最大進氣量；以及發(fā)動機控制部分，該發(fā)動機控制部分用以通過使用第一值和第二值之間的進氣量函數(shù)控制所述發(fā)動機，所述第一值通過將所述參考進氣量除以所述最大進氣量得到，所述第二值通過將對應(yīng)于所述進氣門氣門特性的實際進氣量除以所述最大進氣量得到，所述發(fā)動機控制部分用以唯一地確定相應(yīng)于所述第二值的所述第一值的每個值，并唯一地確定相應(yīng)于所述第一值的所述第二值的每個值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述最大進氣量計算部分還用以將與所述汽缸內(nèi)開始絕熱壓縮時相對應(yīng)的有效進氣門關(guān)閉時刻確定為進氣沖程結(jié)束時刻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述最大進氣量計算部分還用以通過使用根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和所述進氣門的氣門升程量計算的進氣結(jié)束時刻偏差值對實際進氣門關(guān)閉時刻進行修正來計算所述有效進氣門關(guān)閉時刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述發(fā)動機控制部分還用以使用根據(jù)所述發(fā)動機操作條件計算的所述參考進氣量和所述最大進氣量來計算所述第一值，使用所述第一值作為參數(shù)從所述進氣量函數(shù)的圖表中查找所述第二值，并且通過將所述第二值乘以所述最大進氣量來確定所述實際進氣量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中，還包括排氣回流修正部分，該排氣回流修正部分用以計算與在所述進氣門和排氣門兩者都開啟時的重疊期間回流的廢氣量相對應(yīng)的排氣回流量，并且通過從由所述第一值乘以所述最大進氣量計算得到的實際進氣量中減去所述排氣回流量來計算完全對應(yīng)于進入所述汽缸的新鮮空氣量的新鮮進氣量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中，還包括進氣脈動修正部分，該進氣脈動修正部分用以根據(jù)進氣脈動對利用所述進氣量函數(shù)計算得到的實際進氣量進行修正，以獲得修正進氣量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述參考進氣量計算部分使用至少所述進氣沖程的開始時刻計算所述參考進氣量，以及所述最大進氣量計算部分使用至少所述進氣沖程的開始時刻計算所述最大進氣量，所述參考進氣量計算部分和所述最大進氣量計算部分還用以至少根據(jù)所述汽缸內(nèi)的壓力從基本上等于在所述進氣門和排氣門兩者都開啟時的重疊期間的排氣壓力的值減小到基本上等于所述進氣門上游的進氣壓力的值所需的延遲時間確定所述進氣沖程的開始時刻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述參考進氣量計算部分和所述最大進氣量計算部分用以將所述汽缸內(nèi)的壓力達到基本上等于所述進氣門上游的進氣壓力的壓力值時的有效上止點確定為所述進氣沖程的開始時刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述參考進氣量計算部分和所述最大進氣量計算部分用以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和重疊期間的重疊開口面積計算進氣開始時刻偏差值，該進氣開始時刻偏差值表示所述進氣沖程開始時刻偏離重疊中心角的偏差量，在該重疊中心角處所述進氣門和所述排氣門的氣門升程量基本相等；并且根據(jù)所述進氣開始時刻偏差值計算所述進氣沖程的開始時刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述發(fā)動機控制部分還用以利用根據(jù)所述發(fā)動機操條件計算的所述參考進氣量和所述最大進氣量計算所述第一值，使用所述第一值作為參數(shù)從所述進氣量函數(shù)的圖表中查找所述第二值，并通過將所述第二值乘以所述最大進氣量來確定所述實際進氣量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中，還包括排氣回流修正部分，該排氣回流修正部分用以計算對應(yīng)于重疊期間回流的排氣量的排氣回流量，并且通過從由所述第一值乘以所述最大進氣量計算得到的實際進氣量中減去所述排氣回流量來計算完全對應(yīng)于進入所述汽缸的新鮮空氣量的新鮮進氣量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中，還包括所述排氣回流修正部分還用以根據(jù)重疊期間的排氣溫度、排氣壓力和重疊開口面積計算參考排氣回流量，并且通過利用根據(jù)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定的修正量對所述參考排氣回流進行修正來計算所述排氣回流量。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中，還包括進氣脈動修正部分，該進氣脈動修正部分用以根據(jù)進氣脈動對使用所述進氣量函數(shù)計算得到的新鮮進氣量進行修正，以估測修正進氣量。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述進氣脈動修正部分還用以根據(jù)所述發(fā)動機運行于通向所述汽缸的進氣流被阻塞的第一區(qū)域還是不同于所述第一區(qū)域的第二區(qū)域、而通過使用不同的修正特性對所述實際進氣量進行修正以估測所述修正進氣量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述進氣脈動修正部分還用以在所述發(fā)動機運行于所述第一區(qū)域時使用一修正特性，在該修正特性中，相應(yīng)于所述進氣脈動的實際進氣量的修正量基本上等于零。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述進氣脈動修正部分還用以在所述發(fā)動機運行于所述第二區(qū)域時使用一修正特性，在該修正特性中，所述實際進氣量的修正量與計及氣柱振動的實際進氣壓力成正比，且與計及所述氣柱振動的實際進氣溫度的倒數(shù)成正比。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述參考進氣量計算部分用以將所述參考進氣量計算為在汽缸壓力減小至進氣壓力的有效上止點與對應(yīng)于所述氣門特性的進氣門關(guān)閉時刻之間的期間內(nèi)進入所述汽缸的進氣量。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述最大進氣量計算部分用以將所述最大進氣量計算為在所述汽缸壓力減小至進氣壓力的有效上止點與所述汽缸內(nèi)進氣的壓縮實質(zhì)上開始的有效進氣門關(guān)閉時刻之間的期間內(nèi)進入所述汽缸的進氣量。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中，還包括排氣回流修正部分，該排氣回流修正部分用以計算與所述進氣門和排氣門兩者都開啟時的重疊期間回流到進氣通道的排氣量相對應(yīng)的排氣回流量，并通過從所述實際進氣量中減去所述排氣回流量來計算完全對應(yīng)于進入所述汽缸的新鮮空氣量的新鮮進氣量。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機控制設(shè)備，其中所述進氣脈動修正部分用以按照如下公式計算所述修正進氣量rQCYL＝QCYL1×PRATE×TRATEPRATE=(PMAN+K1×ΔPMANIVC)PMAN]]>TRATE={(TMAN+K1×ΔTMANIVC)TMAN}-1(2-K2)]]>其中rQCYL是修正進氣量，QCYL1是實際進氣量，PRATE是壓力修正系數(shù)，TRATE是溫度修正系數(shù)，PMAN是代表性進氣壓力，TMAN是代表性進氣溫度，ΔPMANIVC是在對應(yīng)于氣門特性的進氣門關(guān)閉時刻進氣壓力相對于代表性進氣壓力PMAN的變化量，ΔTMANIVC是在對應(yīng)于氣門特性的進氣門關(guān)閉時刻進氣溫度相對于代表性進氣溫度TMAN的變化量，K1是等于或者大于0并且小于或者等于1的修正系數(shù)，以及K2是等于或者大于0并且小于或者等于1的修正系數(shù)。
21.一種估測吸入發(fā)動機汽缸中的汽缸進氣量的方法，該發(fā)動機具有用以改變所述發(fā)動機進氣門的氣門特性的可變氣門操作機構(gòu)，所述方法包括計算與在進氣門開口面積對應(yīng)于進氣門的氣門特性的情況下進氣作為音速流引入汽缸時相對應(yīng)的參考進氣量；計算與從進氣沖程開始時刻到進氣沖程結(jié)束時刻的汽缸沖程容積填充有處于所述進氣門上游的進氣壓力下的進氣時相對應(yīng)的理論最大進氣量；通過使用第一值和第二值之間的進氣量函數(shù)控制所述發(fā)動機，所述第一值通過將所述參考進氣量除以所述最大進氣量得到，所述第二值通過將對應(yīng)于所述進氣門氣門特性的實際進氣量除以所述最大進氣量得到，所述發(fā)動機的控制通過唯一地確定相應(yīng)于所述第二值的所述第一值的每個值以及唯一地確定相應(yīng)于所述第一值的所述第二值的每個值來進行。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，還包括確定所述發(fā)動機運行于第一區(qū)域時的實際進氣量的第一特性，使得所述第一特性與進氣壓力成正比并與進氣溫度的平方根的倒數(shù)成正比；確定所述發(fā)動機運行于第二區(qū)域時的實際進氣量的第二特性，使得所述第二特性與計及氣柱振動的實際進氣壓力成正比，并且與計及所述氣柱振動的實際進氣溫度的倒數(shù)成正比；對所述第一和第二特性進行近似處理以獲得所述實際進氣量的第三特性，該第三特性可在所述發(fā)動機運行于第一和第二區(qū)域之一時使用；以及確定修正特性，該修正特性用于根據(jù)在計及所述氣柱振動的情況下通過所述第三特性獲得的進氣量與在假定相應(yīng)于所述氣柱振動的變化量為零的情況下通過所述第三特性獲得的進氣量之間的比值對所述實際進氣量進行修正。
23.一種發(fā)動機的內(nèi)燃機控制設(shè)備，該發(fā)動機具有用以改變所述發(fā)動機進氣門的氣門特性的可變氣門操作機構(gòu)，所述內(nèi)燃機控制設(shè)備包括參考進氣量計算裝置，該參考進氣量計算裝置用以計算與在進氣門開口面積對應(yīng)于進氣門的氣門特性的情況下進氣作為音速流引入汽缸時相對應(yīng)的參考進氣量；最大進氣量計算裝置，該最大進氣量計算裝置用以計算與從進氣沖程開始時刻到進氣沖程結(jié)束時刻的汽缸沖程容積填充有處于所述進氣門上游的進氣壓力下的進氣時相對應(yīng)的理論最大進氣量；以及發(fā)動機控制裝置，該發(fā)動機控制裝置用以通過使用第一值和第二值之間的進氣量函數(shù)控制所述發(fā)動機，所述第一值通過將所述參考進氣量除以所述最大進氣量得到，所述第二值通過將對應(yīng)于所述進氣門氣門特性的實際進氣量除以所述最大進氣量得到，所述第一值的每個值相應(yīng)于所述第二值唯一地確定，而所述第二值的每個值相應(yīng)于所述第一值唯一地確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機控制設(shè)備，該內(nèi)燃機控制設(shè)備主要包括參考進氣量計算部分、最大進氣量計算部分和發(fā)動機控制部分。參考進氣量計算部分用以計算與進氣作為音速流引入時相對應(yīng)的參考進氣量。最大進氣量計算部分用以計算理論最大進氣量。發(fā)動機控制部分用以通過使用第一值和第二值之間的進氣量函數(shù)控制所述發(fā)動機，第一值通過將參考進氣量除以最大進氣量得到，而第二值通過將對應(yīng)于進氣門氣門特性的實際進氣量除以所述最大進氣量得到。
文檔編號F02D45/00GK1757895SQ200510108840
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者吉野太容, 永石初雄, 荒井勝博, 吉川俊一, 久保田充彥 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社