專利名稱：發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種控制增壓發(fā)動機(jī)(supercharged engine)的進(jìn)氣量的設(shè)備。 更具體地，本發(fā)明涉及一種控制增壓發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
在日本特開2005-76498中公開了發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備的一個例子。該特開公 開了一種通過結(jié)合節(jié)流控制和增壓壓力控制來控制提供給增壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量的發(fā)動機(jī) 進(jìn)氣量控制設(shè)備。節(jié)流控制用于通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度來控制進(jìn)氣量。增壓壓力控制用于通 過調(diào)節(jié)增壓器所產(chǎn)生的增壓壓力來控制進(jìn)氣量。 有時在車輛從平坦路面行駛到傾斜路面時，即使駕駛者下壓加速踏板，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 動速度也不會增大，而仍保持恒定。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度恒定并且節(jié)流閥開度已經(jīng)達(dá)到飽和 節(jié)流閥開度時，即使增大節(jié)流閥開度，進(jìn)氣量也不會增大?？紤]到該情況，在上述特開中示 出的進(jìn)氣量控制設(shè)備被配置為在節(jié)流閥開度超過了閾值節(jié)流閥開度時，從使用節(jié)流控制來 控制進(jìn)氣量切換到使用增壓壓力控制來控制進(jìn)氣量。

發(fā)明內(nèi)容
對于上述特開中所述的進(jìn)氣量控制設(shè)備，飽和節(jié)流閥開度是僅基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速
度而確定的，并且目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比是基于加速踏板下壓量和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度
而設(shè)置的。然而，由于收集器(collector)的內(nèi)部壓力依賴于進(jìn)氣閥和排氣閥的閥定時
(valve timing)而變化，因而飽和節(jié)流閥開度依賴于閥工作狀態(tài)以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度而變
化。在進(jìn)氣閥和排氣閥的閥定時可變的增壓發(fā)動機(jī)中，如果以上述特開的方式基于加速踏
板下壓量和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度來設(shè)置目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比，則依賴于閥工作狀態(tài)，
由開始增壓所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩的改變可能大到使得不能實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩的平滑改變。 考慮到現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于增壓發(fā)動機(jī)的能夠平
滑改變輸出轉(zhuǎn)矩的進(jìn)氣量控制設(shè)備。 根據(jù)一個方面，提供一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，包括節(jié)流閥，用于改變進(jìn)氣通 道的進(jìn)氣流通面積；增壓器，用于對進(jìn)氣進(jìn)行增壓；可變進(jìn)氣閥操作裝置，用于根據(jù)發(fā)動機(jī) 工作狀態(tài)來改變進(jìn)氣閥的進(jìn)氣閥定時；以及進(jìn)氣控制裝置，用于根據(jù)所檢測到的加速踏板 下壓量的增大而增大所述節(jié)流閥的開度，并且在所述節(jié)流閥的開度達(dá)到了規(guī)定節(jié)流閥開度 時，通過開始利用所述增壓器對進(jìn)氣進(jìn)行增壓來增大進(jìn)氣量，其中，所述進(jìn)氣控制裝置根據(jù) 所述進(jìn)氣閥的進(jìn)氣閥定時來改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度。


現(xiàn)在參考構(gòu)成本原始公開的一部分的附圖 圖1是具有根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備的增壓發(fā)動機(jī)的示意圖；
圖2A是用于解釋在增壓發(fā)動機(jī)冷機(jī)時發(fā)生的增壓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)的特性 圖2B是用于解釋在增壓發(fā)動機(jī)冷機(jī)時發(fā)生的增壓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)的時序圖； 圖3A是用于解釋在增壓發(fā)動機(jī)暖機(jī)時發(fā)生的增壓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)的特性圖； 圖3B是用于解釋在增壓發(fā)動機(jī)暖機(jī)時發(fā)生的增壓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)的時序圖； 圖3C是用于解釋在增壓發(fā)動機(jī)暖機(jī)時發(fā)生的增壓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)的時序圖； 圖4是示出節(jié)流閥開度對進(jìn)氣量比的特性圖； 圖5是用于解釋控制器執(zhí)行的主例程的流程圖； 圖6A是基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量特性和內(nèi)部EGR (exhaust gasrecirculation，排氣 再循環(huán))修正值特性的圖； 圖6B是基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量特性和內(nèi)部EGR修正值特性的圖； 圖7是進(jìn)氣量比和目標(biāo)壓力比對加速踏板下壓量的一系列圖； 圖8是解釋控制器執(zhí)行的子例程的流程圖；以及 圖9是示出進(jìn)氣量如何相對于加速踏板下壓量而改變的一系列圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖來解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯然可 知，本發(fā)明的實(shí)施例的以下說明僅用于示例，而并不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利 要求書及其等同所限定。 首先參考圖l，示意性地示出根據(jù)第一實(shí)施例的增壓發(fā)動機(jī)100。如圖1所示，增 壓發(fā)動機(jī)100具有氣缸體10和設(shè)置在氣缸體10上方的氣缸蓋20。在該示出的實(shí)施例中， 增壓發(fā)動機(jī)100是車輛用的多氣缸直列發(fā)動機(jī)。然而，為了簡要，僅詳細(xì)示出一個氣缸。氣 缸體10具有多個氣缸(僅示出一個)，在各氣缸中可滑動地設(shè)置有活塞ll。燃燒室12由 各氣缸的活塞11的上表面、氣缸壁表面和氣缸蓋20的下表面形成。當(dāng)空氣燃料混合物在 燃燒室12內(nèi)燃燒時，所產(chǎn)生的燃燒壓力使得活塞11以傳統(tǒng)的方式在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。
氣缸蓋20安裝有燃料噴射閥21、火花塞22、進(jìn)氣口 23和排氣口 24。燃料噴射閥 21用于將燃料直接噴射到燃燒室12中?；鸹ㄈ?2用于點(diǎn)燃燃燒室12中的空氣燃料混合 物。進(jìn)氣口23將進(jìn)氣提供給燃燒室12，而排氣口24排出來自燃燒室12的排氣。進(jìn)氣口 23連接到將從外部引入的進(jìn)氣運(yùn)送到增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣通道30。排氣口 24連接到將 排氣從增壓發(fā)動機(jī)100排出到外部的排氣通道40。 進(jìn)氣通道30安裝有空氣流量計31、增壓控制閥32、節(jié)流閥33和旁路通道34。旁 路通道34被配置為在分支部30A處從進(jìn)氣通道30分支并且在合并部30B處再連接到進(jìn)氣 通道30?？諝饬髁坑?1設(shè)置在進(jìn)氣通道30中分支部30A的上游位置處。空氣流量計31 是用于檢測提供給增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣的流量的熱線型空氣流量計。增壓控制閥32設(shè) 置在進(jìn)氣通道30中分支部30A和合并部30B之間的位置處。增壓控制閥32根據(jù)發(fā)動機(jī)工 作狀態(tài)來打開和關(guān)閉進(jìn)氣通道30。節(jié)流閥33設(shè)置在進(jìn)氣通道30中合并部30B的下游位置 處。節(jié)流閥33用于通過改變進(jìn)氣通道30的進(jìn)氣流通面積來調(diào)節(jié)引入到增壓發(fā)動機(jī)100的 進(jìn)氣量。 增壓器35和中間冷卻器36設(shè)置在旁路通道34中。增壓器35是由曲軸驅(qū)動的羅 茨(Roots)型增壓器，并且用于根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)來對流過旁路通道34的進(jìn)氣進(jìn)行增 壓。通過控制增壓控制閥32的開度來調(diào)節(jié)增壓器35所增壓的進(jìn)氣的增壓壓力。還可以通過電動機(jī)等來驅(qū)動增壓器35。中間冷卻器36設(shè)置在旁路通道34中增壓器35的下游位置 處。中間冷卻器36用于冷卻被增壓器35壓縮并提升到高溫的進(jìn)氣。 進(jìn)氣閥51設(shè)置在進(jìn)氣口 23中。進(jìn)氣閥51由一體形成在進(jìn)氣凸輪軸52上的凸輪 來驅(qū)動。進(jìn)氣閥51用于根據(jù)活塞11的往復(fù)運(yùn)動來打開和關(guān)閉進(jìn)氣口 23。由可變進(jìn)氣閥操 作裝置53 (以下稱為"進(jìn)氣VTC")來調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥51的閥定時。進(jìn)氣VTC 53使用液壓控制 來改變進(jìn)氣凸輪軸52相對于曲軸的相位角。 排氣閥61設(shè)置在排氣口 24中。排氣閥61由一體形成在排氣凸輪軸62上的凸輪 來驅(qū)動，并且用于根據(jù)活塞11的往復(fù)運(yùn)動來打開和關(guān)閉排氣口 24。由可變排氣閥操作裝置 63(以下稱為"排氣VTC")來調(diào)節(jié)排氣閥61的閥定時。排氣VTC 63使用液壓控制來改變 排氣凸輪軸62相對于曲軸的相位角。 由控制器70來控制增壓控制閥32、節(jié)流閥33、進(jìn)氣VTC 53和排氣VTC 63?？刂?器70構(gòu)成用于根據(jù)進(jìn)氣閥51的進(jìn)氣閥定時來改變規(guī)定的節(jié)流閥開度的進(jìn)氣控制裝置。如 下所述，控制器70(進(jìn)氣控制裝置)根據(jù)加速踏板下壓量的增大來增大節(jié)流閥33的開度， 并在達(dá)到規(guī)定的節(jié)流閥開度時，通過開始利用增壓器35對進(jìn)氣進(jìn)行增壓來增大進(jìn)氣量。
控制器70是微計算機(jī)，包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存 儲器(RAM)和輸入/輸出接口 (IA)接口 )?？刂破?0接收以來自如下傳感器的輸入信號 的形式的檢測數(shù)據(jù)用于檢測進(jìn)氣的流量的空氣流量計31、用于檢測大氣壓的大氣壓傳感 器71、用于檢測增壓壓力的增壓壓力傳感器72、用于每當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動規(guī)定的曲柄角時產(chǎn)生曲 柄角信號的曲柄角傳感器73、用于檢測加速踏板下壓量的加速踏板傳感器74、用于檢測進(jìn) 氣凸輪軸52的凸輪角的進(jìn)氣凸輪角傳感器75、用于檢測排氣凸輪軸62的凸輪角的排氣凸 輪角傳感器76?；谏鲜鲚斎胄盘枺刂破?0控制(調(diào)節(jié))增壓控制閥32的開度、節(jié)流閥 33的開度以及進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時。 對于所示的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，由于增壓器35開始增壓進(jìn)氣時的規(guī)定的節(jié) 流閥開度根據(jù)進(jìn)氣閥51的進(jìn)氣閥定時而改變，因而即使進(jìn)氣閥的工作狀態(tài)改變，進(jìn)氣量也 能根據(jù)加速踏板下壓量而平滑地改變，并且增壓發(fā)動機(jī)100的輸出轉(zhuǎn)矩也能平滑改變。
現(xiàn)在參考附圖2A、2B、3A、3B和3C來解釋增壓發(fā)動機(jī)100的工作狀態(tài)。
增壓發(fā)動機(jī)100在冷機(jī)時根據(jù)圖2A所示的工作圖而工作。在該增壓發(fā)動機(jī)100 中，在發(fā)動機(jī)負(fù)載高于增壓邊界線A時，增壓器35執(zhí)行增壓。在增壓發(fā)動機(jī)100冷機(jī)時，進(jìn) 氣閥51和排氣閥61的閥定時設(shè)置為如圖2B所示的第一進(jìn)氣閥定時和第一排氣閥定時。在 全部工作區(qū)域(全部發(fā)動機(jī)負(fù)載和發(fā)動機(jī)速度)中，增壓發(fā)動機(jī)100根據(jù)米勒循環(huán)(Miller cycle)而工作。 對于如圖2B所示的第一排氣閥定時，排氣閥61在作功沖程期間的下止點(diǎn)之前出 現(xiàn)的規(guī)定定時EV(^打開，并且在排氣沖程期間的上止點(diǎn)之前出現(xiàn)的規(guī)定定時EVQ關(guān)閉。同 時，對于如圖2B所示的第一進(jìn)氣閥定時，進(jìn)氣閥51在排氣沖程期間的上止點(diǎn)之前出現(xiàn)的規(guī) 定定時IV(^打開，并且在進(jìn)氣沖程的下止點(diǎn)之后出現(xiàn)的規(guī)定定時IVQ關(guān)閉。通過將進(jìn)氣閥 51的閥關(guān)閉定時設(shè)置為在進(jìn)氣沖程的下止點(diǎn)位置之后出現(xiàn)使得實(shí)際壓縮比減小，增壓發(fā)動 機(jī)100根據(jù)具有所謂的進(jìn)氣閥的延遲關(guān)閉的米勒循環(huán)而工作。
增壓發(fā)動機(jī)100在暖機(jī)時根據(jù)圖3A所示的工作圖而工作。 圖3A的工作圖劃分為3個區(qū)。第一區(qū)是低轉(zhuǎn)動速度和低負(fù)載區(qū)Rp其包括低發(fā)動
6機(jī)速度和低發(fā)動機(jī)負(fù)載。第二區(qū)是中負(fù)載區(qū)&，其包括低于增壓邊界線B的發(fā)動機(jī)負(fù)載。 第三區(qū)是增壓區(qū)&，其包括高于增壓邊界線B的發(fā)動機(jī)負(fù)載。如圖3A所示，將用于暖發(fā)動 機(jī)的增壓邊界線B移至比用于冷發(fā)動機(jī)的增壓邊界線A(虛線)更低的發(fā)動機(jī)負(fù)載。在低 轉(zhuǎn)動速度和低負(fù)載區(qū)&中，進(jìn)氣閥51和排氣閥61設(shè)置為與發(fā)動機(jī)冷機(jī)時相同的第一閥定 時。在增壓區(qū)&中，進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時設(shè)置為圖3B所示的第三閥定時，其中， 發(fā)動機(jī)100根據(jù)米勒循環(huán)而工作。 如圖3B所示的進(jìn)氣閥51和排氣閥61的第三閥定時設(shè)置為比上述第一閥定時更 加延遲。排氣閥61在作功沖程的下止點(diǎn)之前出現(xiàn)的規(guī)定定時EV02打開，并且在排氣沖程 的上止點(diǎn)位置出現(xiàn)的規(guī)定定時EVC2關(guān)閉。同時，進(jìn)氣閥51在排氣沖程的上止點(diǎn)位置出現(xiàn) 的規(guī)定定時IV(^，g卩，與排氣閥關(guān)閉定時大致相同的定時打開，并且在進(jìn)氣沖程的下止點(diǎn)之 后90°出現(xiàn)的規(guī)定定時IVC2關(guān)閉。 對于第三閥定時，進(jìn)氣閥51在比第一閥定時更加遲的定時關(guān)閉，并且實(shí)際壓縮比 進(jìn)一步減小。 在中負(fù)載區(qū)R2中，進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時設(shè)置為如圖3C所示的第二閥 定時，并且發(fā)動機(jī)100根據(jù)米勒循環(huán)而工作。 如圖3C所示的進(jìn)氣閥51和排氣閥61的第二閥定時設(shè)置為比上述第三閥定時更
加延遲。排氣閥61在作功沖程的下止點(diǎn)之前出現(xiàn)的規(guī)定定時EV03打開，并且在排氣沖程
的上止點(diǎn)之后出現(xiàn)的規(guī)定定時EVC3關(guān)閉。進(jìn)氣閥51在排氣沖程的上止點(diǎn)之后出現(xiàn)的規(guī)定
定時IV03打開，并且在進(jìn)氣沖程的下止點(diǎn)之后90°以上出現(xiàn)的規(guī)定定時IVC3關(guān)閉。 對于第二閥定時，進(jìn)氣閥51的打開持續(xù)期間與排氣閥61的打開持續(xù)期間重疊，并
且排氣口 24內(nèi)的一部分排氣被提供給燃燒室12作為內(nèi)部EGR氣體。同樣對于第二閥定時，
進(jìn)氣閥51在比第三閥定時更加遲的定時關(guān)閉，并且實(shí)際壓縮比進(jìn)一步減小。 有時在車輛從平坦路面行駛到傾斜路面時，即使駕駛者下壓加速踏板，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)
動速度也不會增大，而仍保持恒定。如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度恒定，則超過飽和節(jié)流閥開度后，
即使節(jié)流閥開度增大進(jìn)氣量也不會增大。對于在上述日本特開2005-76498中所述的增壓
發(fā)動機(jī)，在考慮了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和飽和節(jié)流閥開度之間的關(guān)系的同時，基于加速踏板下
壓量和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度，來設(shè)置目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比。 然而，飽和節(jié)流閥開度依賴于進(jìn)氣閥和排氣閥的打開狀態(tài)而改變。 圖4示出增壓發(fā)動機(jī)100的節(jié)流閥開度對進(jìn)氣量比的圖。進(jìn)氣量比是引入到氣缸
的進(jìn)氣量相對于氣缸的有效容量，即，在自然吸氣(NA)的情況下能夠引入到氣缸的最大進(jìn)
氣量的比。如圖所示的曲線C是與低轉(zhuǎn)動速度和低負(fù)載區(qū)I^中的規(guī)定工作點(diǎn)相對應(yīng)的進(jìn)
氣量比特性。如圖所示的曲線D是與中負(fù)載區(qū)R2中的規(guī)定工作點(diǎn)相對應(yīng)的進(jìn)氣量比特性。
如圖4所示的虛線E是等升壓線。 如圖4所示，在中負(fù)載區(qū)1 2中使用第二閥定時時所獲得的有效氣缸容量大約是在 低轉(zhuǎn)動速度和低負(fù)載區(qū)Ri中使用第一閥定時時所獲得的有效氣缸容量(基準(zhǔn)有效氣缸容 量)的60%。在有效氣缸容量響應(yīng)于進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時的改變而改變時，如 曲線C和D所示，飽和節(jié)流閥開度(1\和。也改變，其中，超過該飽和節(jié)流閥開度0\和。 后，即使節(jié)流閥開度增大進(jìn)氣量也不會增大。 在增壓發(fā)動機(jī)100中，即使工作點(diǎn)是相同的，進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時也依而變化。同樣地，閥定時依賴于在發(fā)動機(jī)暖機(jī)之后的工作區(qū)而變化。因此，對于增壓發(fā)動機(jī)100，如果以考慮發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和飽和節(jié)流閥開度之間的關(guān)系的方式來設(shè)置目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比，則依賴于閥工作狀態(tài)，由開始增壓所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩的改變可能大到使得不能實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩的平滑改變。 因此，為了解決該問題，本實(shí)施例中的增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量控制設(shè)備以考慮進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥工作狀態(tài)的方式來設(shè)置目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比，并且基于所設(shè)置的目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比來控制節(jié)流閥33和增壓控制閥32。
圖5是解釋由控制器70執(zhí)行的控制例程的流程圖。在增壓發(fā)動機(jī)100運(yùn)行時，以每規(guī)定時間量(例如，每10毫秒) 一次的方式，重復(fù)執(zhí)行控制例程。 在步驟S101中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和加速踏板下壓量，使用圖(未示出)等來計算基礎(chǔ)所需氣缸進(jìn)氣量TTPSTSC。曲柄角傳感器73檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度，以及加速踏板傳感器74檢測加速踏板下壓量。加速踏板下壓量表示增壓發(fā)動機(jī)100的發(fā)動機(jī)負(fù)載。 在步驟S102中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和加速踏板下壓量，使用圖(未示出)等來計算目標(biāo)當(dāng)量比(equivalenceratio)DML。目標(biāo)當(dāng)量比DML是通過將化學(xué)計量空氣燃料比除以目標(biāo)空氣燃料比所獲得的值。 在步驟S103中，控制器70通過將基礎(chǔ)所需氣缸進(jìn)氣量TTPSTSC除以目標(biāo)當(dāng)量比匿L，來計算所需氣缸進(jìn)氣量TTPSC。所需氣缸進(jìn)氣量TTPSC是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空氣燃料比所需的進(jìn)氣量。步驟S101 S103構(gòu)成控制器70的所需氣缸進(jìn)氣量計算部(進(jìn)氣控制裝置)。
在步驟S104中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和進(jìn)氣閥51的進(jìn)氣閥定時，使用如圖6A所示的圖來計算基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXVTC?；谶M(jìn)氣凸輪角傳感器75所檢測到的凸輪角，來計算進(jìn)氣閥51的進(jìn)氣閥定時。步驟S104構(gòu)成控制器70的氣缸最大進(jìn)氣量計算部(進(jìn)氣控制裝置)。 在圖6A中，曲線F對應(yīng)于在根據(jù)第一閥定時來控制進(jìn)氣閥51時的曲線，曲線G對應(yīng)于在根據(jù)第二閥定時來控制進(jìn)氣閥51時的曲線，以及曲線H對應(yīng)于根據(jù)第三閥定時來控制進(jìn)氣閥51時的曲線。 盡管在本實(shí)施例中基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和進(jìn)氣閥定時來計算基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量，但是可以僅基于進(jìn)氣閥定時或者基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度、進(jìn)氣閥定時和排氣閥定時來計算基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量。 在步驟S105中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和排氣閥61的排氣閥定時，使用圖6B所示的圖來計算內(nèi)部EGR修正值INTEGR。排氣閥61的排氣閥定時是基于排氣凸輪角傳感器76所檢測到的凸輪角而計算出的。 在圖6B中，曲線I對應(yīng)于在根據(jù)第一和第三閥定時來控制排氣閥61時的曲線，以及曲線J對應(yīng)于在根據(jù)第二閥定時來控制排氣閥61時的曲線。 盡管在本實(shí)施例中基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和排氣閥定時來計算內(nèi)部EGR修正值，但是可以僅基于排氣閥定時或者基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度、進(jìn)氣閥定時和排氣閥定時來計算內(nèi)部EGR修正值。 在步驟S106中，控制器70通過將基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXVTC乘以內(nèi)部EGR修正值INTEGR，來計算氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXV。
8
在步驟S107中，控制器70通過將在步驟S103中計算出的所需氣缸進(jìn)氣量TTPSC除以在步驟S106中計算出的氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXV，來計算所需進(jìn)氣量比TGQH0SC。步驟S107構(gòu)成控制器70的所需進(jìn)氣量比計算部(進(jìn)氣控制裝置)。 在步驟S108中，控制器70判斷所需進(jìn)氣量比TGQHOSC是否小于增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO。增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO是設(shè)置為等于或小于l的規(guī)定值。如果所需進(jìn)氣量比TGQHOSC小于增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO，則控制器70執(zhí)行步驟S109。否則，控制器70執(zhí)行步驟SllO。 在步驟S109中，控制器70將所需進(jìn)氣量比TGQHOSC設(shè)置為目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO?？刂破?0還將目標(biāo)壓力比TGPR設(shè)置為1。 在步驟SllO中，控制器70將所需進(jìn)氣量比TGQHOSC與l進(jìn)行比較，將兩個值中較小的值(TGQHOSC或l)設(shè)置為目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO?？刂破?0還將通過將所需進(jìn)氣量比TGQHOSC除以增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO所獲得的值設(shè)置為目標(biāo)壓力比TGPR。
在步驟Slll中，控制器70基于目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO來計算目標(biāo)節(jié)流閥開度TTVO，并驅(qū)動節(jié)流閥33使得實(shí)際節(jié)流閥開度變得等于目標(biāo)節(jié)流閥開度TTVO。后面將參考圖8解釋節(jié)流閥33的控制。 在步驟SI 12中，控制器70驅(qū)動增壓控制閥32使得實(shí)際壓力比變得等于目標(biāo)壓力比TGPR。實(shí)際壓力比是通過將增壓壓力傳感器72所檢測到的增壓壓力除以大氣壓傳感器71所檢測到的大氣壓而獲得的值。步驟S111和S112構(gòu)成控制器70的目標(biāo)閥設(shè)置部(進(jìn)氣控制裝置)。 將參考圖7來更詳細(xì)地解釋步驟S108 S112。 如圖7的上圖中的實(shí)線曲線K所示，當(dāng)駕駛者下壓加速踏板時，(基于加速踏板下壓量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度以及進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時所計算出的)所需進(jìn)氣量比TGQHOSC增大。 如果所需進(jìn)氣量比TGQHOSC小于(設(shè)置為等于或小于1的值的)增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO，則如實(shí)線曲線L所示，將目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO設(shè)置為所需進(jìn)氣量比TGQHOSC，并且如實(shí)線曲線M所示，將目標(biāo)壓力比設(shè)置為1 。 如圖7的中圖所示，節(jié)流閥33基于目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO而打開，以及如圖7的下圖所示，增壓控制閥32基于目標(biāo)壓力比TGPR而完全打開。如果所需進(jìn)氣量比TGQHOSC小于增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO，則驅(qū)動節(jié)流閥33以控制提供給增壓發(fā)動機(jī)100的
進(jìn)氣量。 相反地，如果所需進(jìn)氣量比TGQHOSC大于增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO，則如實(shí)線曲線L所示，將目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO設(shè)置為所需進(jìn)氣量比TGQHOSC，直到所需進(jìn)氣量比TGQHOSC變得大于1。在所需進(jìn)氣量比TGQHOSC超過了 1時，目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO設(shè)置為1。如實(shí)線曲線M所示，將目標(biāo)壓力比設(shè)置為將所需進(jìn)氣量比TGQHOSC除以增壓開始進(jìn)氣量比SCQHO而獲得的值。 如圖7的中圖所示，節(jié)流閥33基于目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQHO而打開，以及如圖7的下圖所示，增壓控制閥32基于目標(biāo)壓力比TGPR而關(guān)閉。如果所需進(jìn)氣量比TGQHOSC大于增壓開始進(jìn)氣量比SCQH0，則驅(qū)動增壓控制閥32，以控制增壓器35的增壓壓力并控制提供給增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量。換言之，在所需進(jìn)氣量比變得大于增壓開始進(jìn)氣量比時，這時的節(jié)流閥開度是飽和節(jié)流閥開度。 現(xiàn)在參考圖8來解釋圖5的步驟Sill中執(zhí)行的用以控制節(jié)流閥的子例程。
在步驟S201中，控制器70基于目標(biāo)節(jié)流通過進(jìn)氣量比TGTHQH0來計算目標(biāo)基本正規(guī)化總開口面積TGADNVO 。 在步驟S202中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和基準(zhǔn)進(jìn)氣閥定時來計算基準(zhǔn)氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXST?；鶞?zhǔn)進(jìn)氣閥定時是例如上述第一閥定時的進(jìn)氣閥定時。因此，可以通過參考圖6A的曲線F來獲得基準(zhǔn)氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXST。 在步驟S203中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和基準(zhǔn)排氣閥定時來計算基準(zhǔn)內(nèi)部EGR修正值INTEGRST?；鶞?zhǔn)排氣閥定時是例如上述第一閥定時的排氣閥定時。因此，可以通過參考圖6B的曲線I來獲得基準(zhǔn)內(nèi)部EGR修正值INTEGRST。 在步驟S204中，控制器70通過將基準(zhǔn)氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXST乘以基準(zhǔn)內(nèi)部EGR修正值INTEGRST來計算基準(zhǔn)閥定時氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXSTV。 在步驟S205中，控制器70通過將基準(zhǔn)閥定時氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXSTV除以在圖5的步驟S106中所計算出的氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXV來計算有效氣缸容量比VCYLR。
在步驟S206中，控制器70通過將在步驟S201中計算出的目標(biāo)基本正規(guī)化總開口面積TGADNVO乘以有效氣缸容量比VCYLR，來計算目標(biāo)正規(guī)化總開口面積TGADNV。
在步驟S207中，控制器70基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度、根據(jù)特定發(fā)動機(jī)所確定的排氣量以及目標(biāo)正規(guī)化總開口面積TGADNV，來計算目標(biāo)節(jié)流開口面積TATH。 在步驟S208中，控制器70通過參考開口面積對開度轉(zhuǎn)換表，基于目標(biāo)節(jié)流開口面積TATH來計算目標(biāo)節(jié)流閥開度TTVO。 在步驟S209中，控制器70驅(qū)動節(jié)流閥33，使得實(shí)際節(jié)流閥開度變得等于目標(biāo)節(jié)流閥開度TTVO。 現(xiàn)在解釋利用增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量控制設(shè)備所獲得的效果。 增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量控制設(shè)備基于根據(jù)加速踏板下壓量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度以
及進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時所計算出的所需進(jìn)氣量比，來設(shè)置目標(biāo)節(jié)流閥開度和目
標(biāo)壓力比。更具體地，如圖6A所示，進(jìn)氣閥的關(guān)閉定時越延遲，氣缸的最大進(jìn)氣量越小，并
且所需進(jìn)氣量比趨于增大。結(jié)果，在所需氣缸進(jìn)氣量較小的階段，增壓控制閥32關(guān)閉并且
開始增壓。換句話說，進(jìn)氣閥的關(guān)閉定時越延遲，飽和節(jié)流閥開度越小，并且開始增壓的節(jié)
流閥開度越小。 圖9示出在發(fā)動機(jī)暖機(jī)時下壓加速踏板并且增壓發(fā)動機(jī)100的工作點(diǎn)從中負(fù)載區(qū)尺2移動至增壓區(qū)1 3的例子。 如圖9的圖(A)和(B)所示，隨著下壓加速踏板，在時間t"節(jié)流閥開度達(dá)到中負(fù)
載區(qū)R2的飽和節(jié)流閥開度1\ (參見圖4)，并且關(guān)閉增壓控制閥32以開始增壓。 然而，不管從中負(fù)載區(qū)R2的加速，如果如圖9的圖(C)中的點(diǎn)劃線所示，在低轉(zhuǎn)動
速度和低負(fù)載區(qū)&的飽和節(jié)流閥開度T2(參見圖4)關(guān)閉增壓控制閥32并且開始增壓，則
在與節(jié)流閥開度從1\改變到T2的期間相對應(yīng)的從時間^到時間t2的期間，進(jìn)氣量幾乎不
會增大(如圖9的圖(D)中的虛線曲線所示)。因此，增壓發(fā)動機(jī)100的輸出轉(zhuǎn)矩不會根據(jù)
加速踏板下壓量而平滑改變。 對于增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量控制裝置，在節(jié)流閥開度達(dá)到如圖9的圖(B)中的實(shí)線曲線所示的值T1時，如圖9的圖(C)中的實(shí)線曲線所示，關(guān)閉增壓控制閥32并且開始增壓。結(jié)果，如圖9的圖(D)中的實(shí)線曲線所示，進(jìn)氣量可以根據(jù)加速踏板下壓量而平滑改變。 在如圖3C中的特性所示的第二閥定時一樣，進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥打開持續(xù)期間重疊，并且將內(nèi)部EGR氣體提供給燃燒室12時，提供給氣缸的進(jìn)氣量減小，從而氣缸最大進(jìn)氣量減小。結(jié)果，所需進(jìn)氣量比進(jìn)入增大趨勢，并且在所需氣缸進(jìn)氣量較小的階段，關(guān)閉增壓控制閥32并且開始增壓。換言之，內(nèi)部EGR的量越大，飽和節(jié)流閥開度越小，并且開始增壓的節(jié)流閥開度越小。 現(xiàn)在解釋作為上述操作的結(jié)果的利用增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量控制設(shè)備所獲得的效果。 對于增壓發(fā)動機(jī)100的進(jìn)氣量控制設(shè)備，基于根據(jù)加速踏板下壓量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度以及進(jìn)氣閥51和排氣閥61的閥定時所計算出的所需進(jìn)氣量比，來設(shè)置目標(biāo)節(jié)流閥開度和目標(biāo)壓力比。結(jié)果，進(jìn)氣量可以根據(jù)加速踏板下壓量而平滑改變，并且增壓發(fā)動機(jī)100的輸出轉(zhuǎn)矩可以更加平滑地改變。 盡管在本實(shí)施例中增壓發(fā)動機(jī)100安裝有增壓器35，但是可以使用渦輪增壓器來代替增壓器。在使用渦輪增壓器時，通過控制廢氣門閥的開度來實(shí)現(xiàn)增壓壓力控制。
盡管增壓發(fā)動機(jī)100設(shè)置有控制進(jìn)氣閥51的打開和關(guān)閉定時的進(jìn)氣VTC 53，但是也可以使用除打開和關(guān)閉定時之外還控制進(jìn)氣閥51的提升量的可變閥操作裝置。在這種情況下，在圖5的步驟S106中，通過將基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXVTC乘以內(nèi)部EGR修正值INTEGR和閥提升流速修正系數(shù)兩者，來計算氣缸最大進(jìn)氣量TPMAXV。閥提升流速修正系數(shù)是基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和進(jìn)氣閥51的提升量所計算出的。 盡管僅選擇了選定實(shí)施例來示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯然可知，在不違背所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種改變和修改。例如，除非特別說明，示出為相互直接連接或接觸的組件之間可以設(shè)置有中間結(jié)構(gòu)。除非特別說明，一個元件的功能可以由兩個元件來進(jìn)行，反之亦然。 一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在其它實(shí)施例中被采用。不需要在特定實(shí)施例中同時表現(xiàn)全部優(yōu)點(diǎn)。單獨(dú)或者與其它特征組合的相對于現(xiàn)有技術(shù)獨(dú)有的每個特征，包括由該(這些)特征所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和/或功能概念，同樣應(yīng)該被認(rèn)為是申請人對進(jìn)一步的發(fā)明的單獨(dú)說明。因此，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的說明僅用于示例，而并不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書及其等同來限定。 相關(guān)申請交叉引用 本申請要求2008年12月19日提交的日本專利申請2008-323333和2009年9月24日提交的日本專利申請2009-219266的優(yōu)先權(quán)。日本專利申請2008-323333和日本專利申請2009-219266的全部內(nèi)容通過引用而包含于此。
1權(quán)利要求
一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，包括節(jié)流閥，用于改變進(jìn)氣通道的進(jìn)氣流通面積；增壓器，用于對進(jìn)氣進(jìn)行增壓；可變進(jìn)氣閥操作裝置，用于根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)來改變進(jìn)氣閥的進(jìn)氣閥定時；以及進(jìn)氣控制裝置，用于根據(jù)所檢測到的加速踏板下壓量的增大而增大所述節(jié)流閥的開度，并且在所述節(jié)流閥的開度達(dá)到了規(guī)定節(jié)流閥開度時，通過開始利用所述增壓器對進(jìn)氣進(jìn)行增壓來增大進(jìn)氣量，其中，所述進(jìn)氣控制裝置根據(jù)所述進(jìn)氣閥的進(jìn)氣閥定時來改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)氣控制裝置改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度，使得隨著所述進(jìn)氣閥的關(guān)閉定時變得更 加延遲，所述規(guī)定節(jié)流閥開度變得更小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)氣控制裝置將所述規(guī)定節(jié)流閥開度設(shè)置為飽和節(jié)流閥開度，其中，在超過所述 飽和節(jié)流閥開度時，即使進(jìn)一步打開所述節(jié)流閥，進(jìn)氣量也不會增大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，還包括可變排氣閥操 作裝置，用于根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)來改變排氣閥的排氣閥定時，其中，所述進(jìn)氣控制裝置通過在重疊的打開持續(xù)期間打開所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥來 引起內(nèi)部排氣再循環(huán)，并且根據(jù)作為所述內(nèi)部排氣再循環(huán)的結(jié)果而重新計算出的內(nèi)部排氣 再循環(huán)氣體的量來改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)氣控制裝置還改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度，使得隨著所述內(nèi)部排氣再循環(huán)氣體的 量變得更大，所述規(guī)定節(jié)流閥開度變得更小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于， 所述進(jìn)氣控制裝置包括所需氣缸進(jìn)氣量計算部，用于基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動速度和所述加速踏板下壓量來計算所需 氣缸進(jìn)氣量；氣缸最大進(jìn)氣量計算部，用于基于所述進(jìn)氣閥定時來計算氣缸最大進(jìn)氣量； 所需進(jìn)氣量比計算部，用于基于所述所需氣缸進(jìn)氣量和所述氣缸最大進(jìn)氣量來計算所 需進(jìn)氣量比；目標(biāo)閥設(shè)置部，用于基于所述所需進(jìn)氣量比來設(shè)置所述節(jié)流閥的目標(biāo)節(jié)流閥開度和所 述增壓器的目標(biāo)增壓壓力；以及控制部，用于將所述節(jié)流閥的開度控制為所述目標(biāo)節(jié)流閥開度，并且將所述增壓器的 增壓壓力控制為所述目標(biāo)增壓壓力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，還包括可變排氣閥操 作裝置，用于改變排氣閥的排氣閥定時，其中，所述氣缸最大進(jìn)氣量計算部基于所述進(jìn)氣閥定時、所述排氣閥定時和所述發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)動速度來計算所述氣缸最大進(jìn)氣量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，還包括可變排氣閥操 作裝置，用于改變排氣閥的排氣閥定時，其中，所述氣缸最大進(jìn)氣量計算部基于所述進(jìn)氣閥定時來計算基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量， 基于所述排氣閥定時來計算用于修正所述基礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量的修正值，并且基于所述基 礎(chǔ)氣缸最大進(jìn)氣量和所述修正值來計算所述氣缸最大進(jìn)氣量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述所需進(jìn)氣量比計算部通過將所述所需氣缸進(jìn)氣量除以所述氣缸最大進(jìn)氣量來計 算所述所需進(jìn)氣量比。
全文摘要
提供了一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量控制設(shè)備，包括節(jié)流閥、增壓器、可變進(jìn)氣閥操作裝置和進(jìn)氣控制裝置。節(jié)流閥改變進(jìn)氣通道的進(jìn)氣流通面積。增壓器對進(jìn)氣進(jìn)行增壓。可變進(jìn)氣閥操作裝置根據(jù)發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)來改變進(jìn)氣閥的進(jìn)氣閥定時。進(jìn)氣控制裝置根據(jù)所檢測到的加速踏板下壓量的增大而增大節(jié)流閥的開度，并且在節(jié)流閥的開度達(dá)到了規(guī)定節(jié)流閥開度時，通過開始利用增壓器對進(jìn)氣進(jìn)行增壓來增大進(jìn)氣量。進(jìn)氣控制裝置根據(jù)進(jìn)氣閥的進(jìn)氣閥定時來改變規(guī)定節(jié)流閥開度。
文檔編號F02D13/02GK101749121SQ20091025942
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者中澤孝志, 宮本貴司, 川崎尚夫 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社