專利名稱：用于內(nèi)燃機的控制方法和控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的控制方法，其基于發(fā)動機運行狀態(tài)控制進氣 閥和排氣闊的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間，更具體地涉及當發(fā)動機 的運行狀態(tài)處于過渡時的用于內(nèi)燃機的控制方法。本發(fā)明還涉及用于內(nèi)燃 機的控制設備。
背景技術：
通常的用于車輛的內(nèi)燃機包括可變閥正時機構，其用于基于發(fā)動機運 行狀態(tài)改變進氣閥和排氣閥的闊正時以提高發(fā)動機輸出和排氣性能。該機 構通過改變凸輪軸相對于內(nèi)燃機的曲軸的相對旋轉角度而改變進氣閥和排 氣閥的閥正時。
已經(jīng)提出了一種可變閥打開持續(xù)時間機構，其根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)改 變進氣閥的閥打開持續(xù)時間(從每個進氣閥打開時到當進氣閥關閉時的曲
軸角度)(例如，日本公開專利公報No. 2001-263015)。利用配備有該機 構的內(nèi)燃機，通過改變進氣閥的閥打開持續(xù)時間而調(diào)節(jié)吸入發(fā)動機燃燒室 的空氣量。而且，通過改變進氣閥的閥打開持續(xù)時間來調(diào)節(jié)吸入空氣量允 許將進氣節(jié)流閥的開度設定成盡可能大，因而，降低了泵送損失。
由于進氣/排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間是根據(jù)發(fā)動機運 行狀態(tài)來控制的，所以根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)可以適當?shù)卦O定進氣/排氣閥 的閥重疊量。由于內(nèi)部EGR量、泵送損失或者發(fā)動機燃燒狀態(tài)隨著閥重 疊量變化而顯著變化，所以當發(fā)動機運行時期望適當?shù)乜刂崎y重疊量。
可變閥正時機構和可變閥打開持續(xù)時間機構的操作存在預定的響應延 遲。因而，這些機構的控制目標值和實際值之間發(fā)生暫時的偏離。因而， 在其中這些機構的控制目標值與實際值彼此一致的穩(wěn)定運行狀態(tài)過程中， 當控制目標值根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)的變化而改變時，內(nèi)燃機的運行狀態(tài)進
入到其中這些機構的控制目標值與實際值偏離的過渡狀態(tài)。接著，在經(jīng)過 預定時間段之后內(nèi)燃機的運行狀態(tài)再次進入穩(wěn)定的運行狀態(tài)。當獨立控制 進氣/排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間時，當發(fā)動機的運行狀態(tài) 處于過渡時發(fā)生以下問題。
艮卩，當內(nèi)燃機從穩(wěn)定運行狀態(tài)進入到過渡運行狀態(tài)時，控制進氣/排氣 閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間，使得控制目標值和實際值一致。 然而，此時，閥重疊量會被控制為對處于過渡中的發(fā)動機運行狀態(tài)不適合 的量。更具體地，如圖7A至圖7C所示，例如，當發(fā)動機運行狀態(tài)從其中
將閥重疊量期望地設定成盡可能小(圖7A)的狀態(tài)進入到不同的狀態(tài) (圖7C時)時，如果相應地控制進氣/排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開 持續(xù)時間，則閥重疊量會暫時增大(圖7B)。當閥重疊量無法預期地增 大時，內(nèi)部EGR被過度地進行，導致了發(fā)動機燃燒惡化。如上所述，當 發(fā)動機的運行狀態(tài)處于過渡時，每次閥重疊量會被控制為對發(fā)動機運行狀 態(tài)是不適合的量。因而，盡管是暫時的，會對發(fā)動機運行產(chǎn)生不利影響。
為了避免對發(fā)動機的運行產(chǎn)生不利影響，例如可以將進氣/排氣閥的閥 正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間控制，使得當發(fā)動機的運行狀態(tài)處于過渡 時將不是不適合的。然而，當僅采用該方法時，盡管適當?shù)乜刂崎y重疊 量，但是沒有迅速地消除進氣/排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間 的實際值和控制目標值之間的偏離。
發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)燃機的控制方法，當發(fā)動機的 運行狀態(tài)處于過渡時，該控制方法以適合內(nèi)燃機的運行狀態(tài)的方法控制進 氣/排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間，本發(fā)明還提供一種用于內(nèi) 燃機的控制設備。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機的控制方法，該方法 基于內(nèi)燃機的運行狀態(tài)控制進氣閥和排氣閥的闊正時和進氣閥的閥打開持 續(xù)時間。該控制方法包括執(zhí)行絕對值控制，其中，當發(fā)動機負荷在高負荷 區(qū)域中時，對進氣闊和排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間的實際
值進行控制，以與基于內(nèi)燃機的運行狀態(tài)設定的相應目標值一致。該控制 方法還包括執(zhí)行相對值控制，其中，當發(fā)動機負荷在低負荷區(qū)域中時，對 進氣閥和排氣閥的閥重疊量的實際值進行控制，以與基于目標值獲得的目 標閥重疊量一致。
進一步，本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機的控制設備，控制設備基于內(nèi)燃 機的運行狀態(tài)控制進氣閥和排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間。 該設備包括第一控制單元，其執(zhí)行絕對值控制，其中，當發(fā)動機負荷在高 負荷區(qū)域中時，對進氣閥和排氣閥的閥正時和進氣闊的閥打開持續(xù)時間的 實際值進行控制，以與基于內(nèi)燃機的運行狀態(tài)設定的相應目標值一致。第 二控制單元執(zhí)行相對值控制，其中，當發(fā)動機負荷在低負荷區(qū)域中時，對 進氣閥和排氣閥的閥重疊量的實際值進行控制，以與基于目標值獲得的目 標閥重疊量一致。
圖1是圖示本發(fā)明的一個實施例應用到其的內(nèi)燃機的示意結構圖； 圖2是示出了基于對進氣可變閥正時機構的致動的進氣閥的閥正時的 變化的曲線圖3是示出基于對工作角可變機構的致動的進氣閥的閥打開持續(xù)時間
的變化的曲線圖4是示出了進氣閥和排氣閥的位移的 一個示例的曲線圖5是圖示內(nèi)燃機工作區(qū)域的示意圖6是示出了目標值計算程序的具體程序的流程圖；和
圖7A至圖7C是示出根據(jù)傳統(tǒng)控制方法進氣閥和排氣閥的位移的一個
示例的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將描述本發(fā)明的一個實施例。
圖1示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的控制方法應用到其的內(nèi)燃機10的示意 結構。室20 (僅僅示出一個燃燒室)。每個燃燒
室20限定在一個氣缸。發(fā)動機10還具有噴射器22、點火火花塞、進氣閥 30、活塞24和排氣閥32，每個對應于燃燒室20中的一個。以下，將僅僅 一組燃燒室20、噴射閥、點火火花塞、進氣閥30、活塞24和排氣閥32 作為所有燃燒室20、噴射閥、點火火花塞、進氣閥30和排氣閥32的代表 來主要論述。
如圖l所示，內(nèi)燃機IO包括設置有節(jié)流機構14的進氣通道12。節(jié)流 機構14包括節(jié)流閥16和節(jié)流閥電動機18。節(jié)流閥電動機18控制節(jié)流閥 16的開度(節(jié)流開度TA)，由此調(diào)節(jié)通過進氣通道12吸入到燃燒室20 的空氣量。進氣通道12設置有噴射器22。噴射器22將燃料噴射到進氣通 道12。
在內(nèi)燃機10的燃燒室20中，包括吸入空氣和所噴射的燃料的空燃混 合物被點燃并燃燒。燃燒使活塞24往復運動，使得曲軸26旋轉。在燃燒 之后，空燃混合物作為廢氣從燃燒室20排出到排氣通道28。
在內(nèi)燃機10中，通過打開或者關閉進氣閥30來選擇性將進氣通道12 和燃燒室20連接和斷開，而通過打開或者關閉排氣閥32來選擇性將燃燒 室20和排氣通道28連接和斷開。另外，隨著曲軸26的旋轉傳遞到的進氣 凸輪軸34的旋轉而選擇性打開和關閉進氣閥30，而隨著曲軸26的旋轉傳 遞到的排氣凸輪軸36的旋轉而選擇性打開和關閉排氣閥32。
進氣凸輪軸34設置有進氣可變閥正時機構38。進氣可變閥正時機構 38調(diào)節(jié)進氣凸輪軸34相對于曲軸26的旋轉角度(曲軸角度)的相對旋轉 角度來將進氣閥30的閥正時VTi提前或者延遲。通過例如控制通過諸如 液壓控制閥的致動器40施加到機構38的油壓來致動進氣可變閥正時機構 38。圖2示出了基于進氣可變閥正時機構38的致動的進氣閥30的閥正時 的變化。如從圖2明顯可見，當改變閥正時VTi時，在將進氣閥30的閥 打開持續(xù)時間VLi (從進氣閥30被打開時到進氣閥30關閉時的曲軸角 度)保持為一定的值的同時，將進氣閥30的閥打開正時和閥關閉正時提 前或者延遲。換言之，進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi對應于以進氣閥 30保持打開時曲軸旋轉的角度測得的時間長度。
排氣凸輪軸36設置有排氣可變閥正時機構42。排氣可變閥正時機構 42調(diào)節(jié)排氣凸輪軸36相對于曲軸角度的相對旋轉角度，以將排氣閥32的 閥正時VTe提前或者延遲。通過例如控制通過諸如液壓控制閥的致動器 44施加到機構42的油壓來致動排氣可變閥正時機構42。另外，當通過致 動排氣可變閥正時機構來改變排氣閥32的閥正時VTe時，類似于上述進 氣閥30的變化方式，在將排氣閥32的閥打開持續(xù)時間VLi保持為一定的 值的同時，將排氣閥32的閥打開正時和閥關閉正時提前或者延遲。
可變閥打開持續(xù)時間機構46設置在進氣凸輪軸34和進氣閥30之間。 可變閥打開持續(xù)時間機構46根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)可變地設定進氣閥30的 閥打開持續(xù)時間VLi，并且通過控制諸如電動機的致動器48來致動可變閥 打開持續(xù)時間機構46。在圖3示出了基于可變閥打開持續(xù)時間機構46的 致動的進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VU的變化。從圖3明顯可見，通過 致動可變閥打開持續(xù)時間機構46，進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi與升 程同步變化。例如，隨著閥打開持續(xù)時間VLi減小，升程也減小。當閥打 開持續(xù)時間VLi增大時，進氣閥30的閥打開正時和閥關閉正時的時間間 隔增大，即進氣閥30的閥打開時間段增大。
內(nèi)燃機10包括電子控制單元50，其包括例如微計算機。電子控制單 元50用作第一控制單元、第二控制單元和第三控制單元，其從檢測內(nèi)燃 機10的運行狀態(tài)的各種類型的傳感器接收檢測信號。各種類型的傳感器 包括例如用于檢測曲軸26的旋轉速度(發(fā)動機旋轉速度)的曲軸傳感 器、用于檢測加速踏板(未示出)的下壓量的加速踏板傳感器和用于檢測 流經(jīng)進氣通道12的吸入空氣量的吸入空氣量傳感器。而且，各種類型的 傳感器包括用于檢測進氣閥30的閥正時VTi的位置傳感器、用于檢測排 氣閥32的閥正時VTe的位置傳感器、和用于檢測由可變閥打開持續(xù)時間 機構46設定的進氣閥30的閥打開持續(xù)時間的閥打開持續(xù)時間傳感器。
電子控制單元50基于來自各種類型的傳感器進行各種類型的計算， 并且基于所計算的結果，執(zhí)行諸如致動進氣可變閥正時機構38、排氣可變 閥正時機構42和可變閥打開持續(xù)時間機構46的發(fā)動機控制。
在內(nèi)燃機10中，隨著節(jié)流閥開度TA增大和進氣閥30的閥打開持續(xù)
時間VLi增大，吸入空氣量增大。因而，在優(yōu)選實施例的發(fā)動機控制中， 基本上控制對節(jié)流閥機構和可變閥打開持續(xù)時間機構46的致動，使得在
其中目標吸入空氣量較大的高負荷區(qū)域，節(jié)流閥開度TA增大，并且進氣 閥30的閥打開持續(xù)時間VLi增大。
而且，在優(yōu)選實施例的發(fā)動機控制中，如圖4示出進氣閥30和排氣 閥32的變化的一個示例，控制對進氣可變閥正時機構38和可變閥打開持 續(xù)時間機構46的致動，使得在其中進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi較小 的低負荷區(qū)域?qū)⑦M氣閥30的閥正時VTi提前。該原因如下。
如果僅僅將進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi減小，而不改變進氣閥 30的閥正時VTi，則進氣閥30的閥打開正時不期望地延遲(參見圖3)。 而且，當進氣閥30的閥打開正時是在相對于上死點的角度延遲側時，在 從活塞24已經(jīng)經(jīng)過上死點時直到進氣閥30打開時的時間段期間，活塞24 向下運動，進氣閥30和排氣閥32關閉。這造成了損失。因而，在發(fā)動機 控制中，進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi越小，閥正時VTi就延遲越 大，使得將進氣閥30的閥打開正時設定成盡可能抑制該損失的發(fā)生或者 增大。
在優(yōu)選實施例中，限定了發(fā)動機運行區(qū)域。根據(jù)該區(qū)域以不同的方式 控制對節(jié)流閥機構14、進氣可變閥正時機構38、排氣可變閥正時機構42 和可變閥打開持續(xù)時間機構46進行致動。如圖5所示，將四個區(qū)域限定 為發(fā)動機運行區(qū)域，四個區(qū)域包括作為高負荷區(qū)域的區(qū)域A、作為高速和 低負荷區(qū)域的區(qū)域B、作為低速和低負荷區(qū)域的區(qū)域C和作為低速和低負 荷區(qū)域的更低的低負荷區(qū)域的區(qū)域D。區(qū)域A、 B、 C和D根據(jù)發(fā)動機旋 轉速度和目標吸入空氣量Tga限定，這將在以下進行描述。
以下將參照圖6的流程圖描述用于控制對機構14、 38、 42、 46進行 致動的程序。
在圖6的流程圖中示出的一系列處理表示用于計算節(jié)流閥開度TA、 閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi的目標值的具體程序，并且該程 序由電子控制單元50以預定的間隔執(zhí)行。
首先，以下將描述用于在區(qū)域A中控制致動的程序。
當發(fā)動機負荷較高時，吸入空氣的流動速率較高，在排氣沖程中留在
燃燒室20和排氣通道28中的廢氣不容易回流到進氣通道12，即不容易發(fā) 生內(nèi)部EGR。因而，即使改變進氣閥30和排氣閥32的閥重疊量，排氣特
性和燃料效率不會顯著改變。因而，在此情況下，考慮到提高發(fā)動機的輸 出，優(yōu)選地使閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi與其目標值一致，
而不是準確地控制閥重疊量使其與其目標值一致。
在這個方面上，在作為高負荷區(qū)域的區(qū)域A中執(zhí)行用于使閥正時 VTi、 VTe和闊打開持續(xù)時間VLi與其目標值一致的控制(絕對值控 制)。
以下將描述用于計算區(qū)域A中目標值的具體程序。
如圖6所示，首先基于加速踏板的下壓量和發(fā)動機旋轉速度計算吸入 空氣量的目標值(目標吸入空氣量Tga)。然后，基于目標吸入空氣量 Tga，計算節(jié)流閥開度TA、閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi的目 標值(目標節(jié)流閥開度Tta、目標閥正時Tvti、 Tvte、目標閥打開持續(xù)時間 Tvli)(歩驟S100)。在步驟S100的處理中，將使內(nèi)燃機IO在內(nèi)燃機10 的運行狀態(tài)幾乎不變化(當發(fā)動機10處于穩(wěn)定運行狀態(tài))時適當運行的 值計算為目標值。
此時，由于由目標吸入空氣量Tga和發(fā)動機旋轉速度確定的發(fā)動機運 行區(qū)域是區(qū)域A (在步驟S200中的"是")，電子控制單元50結束當前 程序。
因而，在區(qū)域A中，根據(jù)在步驟S100中計算的目標值控制對機構 14、 38、 42、 46進行致動，隨之控制節(jié)流閥開度TA、閥正時VTi、 VTe 和閥打開持續(xù)時間VLi。因而，當內(nèi)燃機IO進入過渡運行狀態(tài)時，節(jié)流閥 開度TA、閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi與其目標值(目標節(jié) 流閥開度Tta、目標閥正時Tvti、 Tvte、目標閥打開持續(xù)時間Tvli)的偏離 迅速地消除，因而提高了發(fā)動機的輸出。
接著，將描述用于在區(qū)域B中控制致動的程序。
當發(fā)動機負荷較高時，將目標閥正時Tvti和目標閥正時Tvte設定成 增大充氣效率以確保發(fā)動機輸出。另外，將進氣閥30的閥打開持續(xù)時間
VLi設定成比較大的值，以將盡可能多的吸入空氣供應到燃燒室20。
在此狀態(tài)下，當發(fā)動機10從高負荷狀態(tài)進入到減速狀態(tài)時，將目標
閥正時Tvti逐漸提前，并且將進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi減小。當 發(fā)動機10從高負荷狀態(tài)進入減速狀態(tài)時，內(nèi)燃機10的運行區(qū)域在區(qū)域B 中。
此時，當延遲改變閥正時VTi并且在改變閥正時VTi之前減小進氣閥 30的閥打開持續(xù)時間VLi時，閥重疊量減小超過必要的程度。這在燃燒室 20中產(chǎn)生大的負壓。結果，負壓使燃燒室外的潤滑劑的一部分進入燃燒室 20，導致了潤滑油的消耗增大和潤滑劑被燃料稀釋。而且，此時，由于進 氣閥30的閥打開正時延遲達對應于改變閥正時VTi的延遲量，吸入空氣 流入燃燒室20的流動速率增大，使得燃料室20中的進氣溫度增大。這會 引起爆震。
在這個方面上，在區(qū)域B中，將要減小的改變進氣閥30的閥打開持 續(xù)時間VLi的速率設定成比在通常狀態(tài)下(更具體地，當執(zhí)行絕對值控制 時)要低。這抑制了閥重疊量減小超過必要的程度，并且抑制了進氣閥30 的閥打開正時比在通常的狀態(tài)下延遲更大，因而抑制了潤滑劑的消耗增大 和稀釋，或者抑制了爆震的發(fā)生。
當減小改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi的速率時，抑制了諸如 由于負壓的產(chǎn)生而引起的不利影響。然而，另一方面，由于閥打開持續(xù)時 間VLi保持較大的值的時間比通常狀態(tài)的長，泵送損失減小了相應的量， 并且不會獲得足夠的減速感。因而，在優(yōu)選實施例中，當減小改變閥打開 持續(xù)時間VLi的速率時，節(jié)流閥開度TA同時減小。這增大了泵送損失， 并且確保了減速感。另外，減小吸入空氣量的速率可以減慢這樣的量，其 對應于進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi比在通常狀態(tài)下變大了的量。然 而，通過減小節(jié)流閥開度TA抑制了減小吸入空氣量的速率變慢。
以下將描述用于計算區(qū)域B中的目標值的具體程序。
如圖6所示，在用于計算目標值的程序中，首先計算目標節(jié)流閥開度 Tta、目標閥正時Tvti、 Tvte和目標閥打開持續(xù)時間Tvli (步驟SIOO)。
此后，在區(qū)域B中(在步驟S200中為"否"、在S300中為
"是")，基于目標閥正時Tvti和閥正時VTi之間的差值AVTi通過映射 圖計算來計算目標閥打開持續(xù)時間Tvli的校正因子Kvli和目標節(jié)流閥開度 Tta的校正因子Kta (步驟S302)。
隨著閥正時VTi相對于目標閥正時Tvti延遲，更大的值(換言之，增 大目標值閥打開持續(xù)時間Tvli和減小改變閥打開持續(xù)時間VLi的速率的 值)計算為校正因子Kvli。用于校正因子Kvli的計算映射圖表示優(yōu)化闊重 疊量的校正因子Kvli和差值AVTi之間的關系。該關系從實驗結果獲得。 另外，隨著閥正時VTi相對于目標閥正時Tvti延遲，更大的值(換言之， 減小目標節(jié)流閥開度Tta的值)計算為校正因子Kta。用于校正因子Kta的 計算映射圖表示能夠獲得足夠減速感的校正因子Kta和差值AVTi之間的 關系。該關系從實驗結果獲得。
然后，將通過將校正因子KvU加上目標閥打開持續(xù)時間Tvli獲得的值 設定為新的目標閥打開持續(xù)時間Tvli (步驟S304)，并且將從目標節(jié)流閥 開度Tta減去校正因子Kta獲得的值設定為新的目標節(jié)流閥開度Tta (步驟 S306)。此后，電子控制單元50結束當前程序。
接著，將描述用于作為第一低負荷區(qū)域的區(qū)域C中的控制致動的程序。
當發(fā)動機在其中發(fā)動機負荷比較低的運行區(qū)域中時，由于吸入空氣的 流動速率低而容易發(fā)生內(nèi)部EGR。適合地控制內(nèi)部EGR的量凈化了廢氣 并且提高了燃料效率。
因而，在其中發(fā)動機負荷比較低的區(qū)域C中，通過執(zhí)行用于使閥重疊 量與其目標值一致的控制(相對值控制)來調(diào)節(jié)內(nèi)部EGR量。
可通過改變進氣閥30的閥正時VTi和閥打開持續(xù)時間VLi以及排氣 閥32的閥正時VTe的至少一者來調(diào)節(jié)閥重疊量。然而，盡管通過改變排 氣閥32的閥正時VTe幾乎不改變吸入空氣量，但是通過改變進氣閥30的 閥正時VTi或者閥打開持續(xù)時間VLi不期望地改變了吸入空氣量。因而， 在區(qū)域C中，通過改變排氣閥32的閥正時VTe (這不改變吸入空氣量) 來調(diào)節(jié)閥重疊量。
將描述用于計算在區(qū)域C中的目標值的具體程序。
如在圖6中所述，在用于計算目標值的程序中，首先計算目標節(jié)流閥
開度Tta、目標閥正時Tvti、 Tvte和目標閥打開持續(xù)時間Tvli (步驟 S100)。
此后，在區(qū)域C中(在步驟S200中為"否"、在S300中為 "否")，基于目標閥正時Tvti和閥正時VTi之間的差值AVTi和目標閥 打開持續(xù)時間Tvli和閥打開持續(xù)時間VLi之間的差值AVLi通過映射圖計 算來計算目標閥正時Tvte的校正因子Kvte (步驟S402)。
閥打開持續(xù)時間VLi相對于目標閥打開持續(xù)時間Tvli越小，并且閥正 時VTi相對于目標閥正時Tvti越延遲，則更大的值(換言之，延遲排氣閥 32的閥正時VTe的值)計算為校正因子Kvte。用于校正因子Kvte的計算 映射圖表示將閥重疊量調(diào)節(jié)到適當量的差值AVTi、 AVli和校正因子Kvte 之間的關系。該關系從實驗結果獲得。術語"適當?shù)牧?是指基于在步驟 S100中獲得的目標值(目標值正時Tvti、 Tvte和目標閥打開持續(xù)時間 Tvli)確定的閥重疊量(目標閥重疊量)。
然后，將通過將校正因子Kvte加上目標閥正時Tvte獲得的值設定為 新的目標閥正時Tvte (步驟S404)。在那之后，由于發(fā)動機工作區(qū)域在區(qū) 域C (步驟S500中的"否")，電子控制單元50結束當前程序。
如上所述，在區(qū)域C中，執(zhí)行相對值控制。在相對值控制中，與執(zhí)行 絕對值控制的情況相比，閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi與其目 標值Tvti、 Tvte、 Tvli之間的偏離比較明顯。然而，由于適當控制閥重疊 量和內(nèi)部EGR量，廢氣被凈化，并且燃料效率得到提高。
接著，將描述用于在作為第二低負荷區(qū)域的區(qū)域D中控制致動的程序。
在區(qū)域D中，執(zhí)行的控制基本上與在區(qū)域C中執(zhí)行的相對值控制相 同。即，根據(jù)差值AVTi、 AVLi改變排氣閥32的閥正時VTe以使實際閥
重疊量與目標閥重疊量一致。
然而，在區(qū)域D中執(zhí)行的相對值控制中，如果偏離大于目標閥重疊量 和實際閥重疊量之間的預定量，則除了改變閥正時VTe之外，還改變進氣 閥30的閥打開持續(xù)時間VLi。
改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi的原因如下。
流經(jīng)節(jié)流閥16的吸入空氣量基本上隨著節(jié)流閥16的上游部分處的壓 力和節(jié)流閥16的下游部分處的壓力之間的差值增大而增大。然而，當在 節(jié)流閥開度TA—定的條件下節(jié)流閥16的下游部分處的壓力減小時，如果 上游部分與下游部分的壓力比率(下游壓力/上游壓力)變得低于臨界壓力 比率，則流經(jīng)節(jié)流閥16的吸入空氣量停止增大。臨界壓力比率是其中流 經(jīng)節(jié)流閥16的吸入空氣的流動速率達到聲速的壓力比率。
當節(jié)流閥開度TA較小時，可能發(fā)生其中壓力比率變得低于臨界壓力 比率的情況。在優(yōu)選實施例中，這樣的情況在區(qū)域D中發(fā)生，區(qū)域D是其 中在低負荷區(qū)域中發(fā)動機負荷特別低的區(qū)域(低負荷范圍)。因而，在區(qū) 域D中，不像區(qū)域C，即使改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi，吸入 空氣量幾乎不改變。因而，出于改變吸入空氣量的目的沒有調(diào)節(jié)進氣閥30 的閥打開持續(xù)時間VLi，并且即使改變閥打開持續(xù)時間VLi，發(fā)動機旋轉 速度也不變化。
另外，由于區(qū)域D是其中發(fā)動機負荷較低的運行區(qū)域，當增大內(nèi)部 EGR量時燃燒狀態(tài)容易變得不穩(wěn)定。因而，優(yōu)選地盡可能避免閥重疊量不 必要的增大。
考慮這樣的實際情況，在區(qū)域D中，如相對值控制那樣，除了改變排 氣閥32的閥正時VTe之外，還改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi。因 而，在盡管根據(jù)差值AVTi、 AVLi改變排氣閥32的閥正時VTe但是不必 增大閥重疊量的情況下，閥重疊量迅速減小。
將描述用于計算在區(qū)域D中的目標值的具體程序。
如圖6所示，在用于計算目標值的程序中，首先計算目標節(jié)流閥開度 Tta、目標閥正時Tvti、 Tvte和目標閥打開持續(xù)時間Tvli (步驟S100)。 此后，由于發(fā)動機運行狀態(tài)是在區(qū)域D (步驟S200中的"否"，步驟 S300中的"否")，計算目標閥正時Tvte的校正因子Kvte (步驟 S402)，并且將通過將校正因子Kvte加上目標閥正時Tvte獲得的值設定 為新的目標閥正時Tvte (步驟S404)。
在區(qū)域D中(步驟S500中的"是")，在目標閥重疊量和實際閥重
疊量之間的差值AOV大于或者等于預定值的條件下(步驟S502中的 "是")，改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi (改變處理)。從每次的 閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi獲得實際閥重疊量。預定值是通 過與差值AOV比較來準確地判定燃燒狀態(tài)變得不穩(wěn)定的可能性的值，并 且是基于實驗結果設定的。
在改變處理中，更具體地，通過映射圖計算基于目標閥正時Tvte和閥 正時VTe之間的差值AVTe計算校正因子Kvli (步驟S504)，并且將通 過從目標閥打開持續(xù)時間Tvli減去校正因子Kvli獲得的值設定為新的目標 閥打開持續(xù)時間Tvli (步驟S506)。隨著閥正時VTe相對于目標閥正時 Tvte延遲，更大的值(換言之，減小進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi的 值)計算為校正因子KvU。用于校正因子Kvli的計算映射圖表示使閥重疊 量與目標閥重疊量一致的校正因子Kvli和差值AVTe之間的關系。該關系 通過實驗結果獲得。
如上所述，在區(qū)域D的相對值控制中，同時改變進氣閥30的閥打開 持續(xù)時間VLi。因而，與其中不改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi的區(qū) 域C相比，迅速消除了目標閥重疊量和實際閥重疊量之間的偏離，因而盡 可能抑制了發(fā)動機運行狀態(tài)因內(nèi)部EGR量的增大而變得不穩(wěn)定。
如上述所述，優(yōu)選實施例具有以下優(yōu)點。
(1) 當發(fā)動機負荷在低負荷區(qū)域中時，執(zhí)行相對值控制。因而，閥 重疊量和目標閥重疊量之間的偏離減小，因而適當?shù)乜刂屏藘?nèi)部EGR 量。這凈化了廢氣，提高了燃料效率，并且進一步提高了怠速期間燃燒穩(wěn) 定性。而且，當發(fā)動機負荷在高負荷區(qū)域中時，執(zhí)行絕對值控制。因而， 閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi與其目標值(TVti、 Tvte、 Tvli) 之間的偏離可靠地減小。這以適當?shù)姆绞教岣吡税l(fā)動機的輸出。
(2) 當內(nèi)燃機10從高負荷狀態(tài)進入到減速狀態(tài)時，與通常狀態(tài)相比 降低了改變要減小的進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi的速率。因而，抑 制了閥重疊量不必要地減小，并且抑制了潤滑劑消耗的增大和稀釋。
(3) 當減小改變閥打開持續(xù)時間VLi的速率時，同時減小節(jié)流閥開 度TA。這確保了減速感。
(4)當發(fā)動機負荷在低負荷區(qū)域中的低負荷范圍中，并且閥重疊量 和目標閥重疊量之間的差值AOV大于或者等于預定值時，執(zhí)行其中除了
改變排氣閥32的閥正時VTe之外還改變進氣閥30的閥打開持續(xù)時間VLi 的相對值控制。因而，抑制了在低負荷范圍中發(fā)動機燃燒狀態(tài)因內(nèi)部EGR 的增大而引起的不穩(wěn)定燃燒，其中內(nèi)部EGR的增大是由閥重疊量過度增 大引起的。
優(yōu)選實施例可以修改如下。
在區(qū)域B中，可以省略用于減小節(jié)流閥開度TA的處理，更具體地， 用于基于差值AVTi計算校正因子Kta的處理(步驟S302—部分)和用于 基于校正因子Kta校正目標節(jié)流閥開度Tta的處理(步驟S306)。
另外，在區(qū)域B中，可以省略用于與通常狀態(tài)相比減小進氣閥30的 閥打開持續(xù)時間VU的速率處理，更具體地，用于基于差值AVTi計算校 正因子Kvli的處理(步驟S302 —部分)和用于基于校正因子Kvli校正目 標閥打開持續(xù)時間Tvli的處理(步驟S304)。在此情況下，首先將發(fā)動 機運行區(qū)域分成三個區(qū)域高負荷區(qū)域；低負荷區(qū)域；和低負荷區(qū)域中的 低負荷范圍。根據(jù)目標吸入空氣量Tga而不是根據(jù)發(fā)動機旋轉速度來限定 這些區(qū)域。然后，在高負荷區(qū)域中以與區(qū)域A相同的方式、在低負荷區(qū)域 中以與區(qū)域C相同的方式以及在低負荷區(qū)域的低負荷范圍中以與區(qū)域D相 同的方式，執(zhí)行對機構14、 38、 42、 46的致動控制。
可以根據(jù)要求改變區(qū)域C中的相對值控制，只要適當?shù)匾种莆肟諝?量的變化和吸入空氣量變化引起的不利影響就可以了。例如，可以采用其 中改變閥正時VTi或者閥打開持續(xù)時間VLi而不是改變閥正時VTe，或者 改變閥正時VTi、 VTe和閥打開持續(xù)時間VLi中的兩者的控制方法。
在區(qū)域D中，可以省略用于改變閥打開持續(xù)時間VLi的程序(步驟 S502至S506)。在此情況下，在區(qū)域C和D中，可以與區(qū)域C相同的方 式執(zhí)行對機構14、 38、 42、 46的致動控制。
權利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(10)的控制方法，所述方法基于所述內(nèi)燃機(10)的運行狀態(tài)控制進氣閥(30)和排氣閥(32)的閥正時(VTi、VTe)和進氣閥(30)的閥打開持續(xù)時間(VLi)，所述方法特征在于執(zhí)行絕對值控制，其中，當發(fā)動機負荷在高負荷區(qū)域(A)中時，對所述進氣閥(30)和所述排氣閥(32)的所述閥正時(VTi、VTe)和所述進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)的實際值進行控制，以與基于所述內(nèi)燃機(10)的所述運行狀態(tài)設定的相應目標值(Tvti、Tvte、Tvli)一致；并且執(zhí)行相對值控制，其中，當所述發(fā)動機負荷在低負荷區(qū)域(C)中時，對所述進氣閥(30)和所述排氣閥(32)的閥重疊量的實際值進行控制，以與基于所述目標值(Tvti、Tvte、Tvli)獲得的目標閥重疊量一致。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述低負荷區(qū)域(C) 是第一低負荷區(qū)域，所述方法還包括當所述發(fā)動機負荷在其中所述發(fā)動機負荷低于所述第一低負荷區(qū)域(C) 的所述發(fā)動機負荷的第二低負荷區(qū)域(D)中并且所述閥重疊量的所 述實際值和所述目標閥重疊量之間的差值(AOV)大于或者等于預定值 時，基于所述排氣閥(32)的實際閥正時(VTe)，控制所述進氣闊(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)，以使所述閥重疊量的所述實際值 與所述目標閥重疊量一致。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于所述第二低負荷區(qū)域(D) 是其中通過改變所述進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLO而 幾乎不改變所述吸入空氣量的發(fā)動機負荷區(qū)域。
7. —種用于內(nèi)燃機(10)的控制設備(50)，所述控制設備(50)基 于所述內(nèi)燃機(10)的運行狀態(tài)控制進氣閥(30)和排氣閥(32)的閥正 時(VTi、 VTe)和進氣閥(30)的閥打開持續(xù)時間(VLi)，所述設備(50)特征在于第一控制單元(50)，其執(zhí)行絕對值控制，其中，當發(fā)動機負荷在高 負荷區(qū)域(A)中時，對所述進氣閥(30)和所述排氣閥(32)的所述閥 正時(VTi、 VTe)和所述進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)的 實際值進行控制，以與基于所述內(nèi)燃機(10)的運行狀態(tài)設定的相應目標 值(Tvti、 Tvte、 Tvli) —致；并且第二控制單元(50)，其執(zhí)行相對值控制，其中，當所述發(fā)動機負荷 在低負荷區(qū)域(C)中時，對所述進氣閥(30)和所述排氣閥(32)的閥 重疊量的實際值進行控制，以與基于所述目標值(Tvti、 Tvte、 Tvli)獲得 的目標閥重疊量一致。
8. 根據(jù)權利要求7所述的設備(50)，其特征在于 第三控制單元(50)，當所述內(nèi)燃機(10)從其中執(zhí)行所述絕對值控制的狀態(tài)進入到減速狀態(tài)(B)時，與當執(zhí)行所述絕對值控制時改變所述 進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)的速率相比，所述第三控制 單元(50)將當減小所述進氣閥(30)的所述閥正時(VLi)時改變所述 進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)的速率減小。
9. 根據(jù)權利要求8所述的設備(50)，其特征在于所述內(nèi)燃機 (10)包括設置有進氣節(jié)流閥(16)的進氣通道(12)，其中當減小改變所述進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)的所述 速率時，所述第三控制單元(50)減小所述進氣節(jié)流闊(16)的開度。
10. 根據(jù)權利要求7到9中任一項所述的設備(50)，其特征在于 所述第二控制單元(50)控制所述進氣閥(30)的所述閥正時(VTi)和所述進氣閥(30)的所述闊打開持續(xù)時間(VLi)，以與相應目 標值(Tvti、 Tvli) —致；并且其中，所述第二控制單元(50)基于所述進氣閥(30)的所述閥正時(VTi)和所述進氣閥(30)的所述閥打開持續(xù)時間(VLi)的控制狀態(tài)控 制所述排氣閥(32)的閥正時(VTe)，使得所述閥重疊量的實際值與所 述目標閥重疊量一致。
全文摘要
當發(fā)動機負荷在高負荷區(qū)域中時，執(zhí)行絕對值控制，其中，將進氣閥和排氣閥的閥正時和進氣閥的閥打開持續(xù)時間的實際值控制成與基于內(nèi)燃機的運行狀態(tài)設定的相應目標值一致。并且當發(fā)動機負荷在低負荷區(qū)域中時，執(zhí)行相對值控制，其中，將進氣閥和排氣閥的閥重疊量的實際值控制成與基于目標值獲得的目標閥重疊量一致。因而獲得當發(fā)動機的運行狀態(tài)在過渡中時對發(fā)動機的運行狀態(tài)適合的用于內(nèi)燃機的控制方法。
文檔編號F01L13/00GK101115913SQ20068000433
公開日2008年1月30日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權日2005年2月8日
發(fā)明者不破直秀 申請人:豐田自動車株式會社