帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在增壓域中產(chǎn)生掃氣的帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在帶增壓器的發(fā)動機(jī)中，在增壓壓力比排氣壓力高的增壓域中，產(chǎn)生使空氣從進(jìn)氣通路向排氣通路在缸內(nèi)吹過的掃氣。在帶增壓器的發(fā)動機(jī)中，通過積極利用該掃氣，能夠提高增壓性能。這是因為，若因掃氣而在缸內(nèi)吹過的空氣的量(以下，記為掃氣量)增加，則向增壓器的渦輪流入的氣體的總量增大，通過渦輪轉(zhuǎn)速的上升而使壓縮機(jī)對空氣的增壓加速。由此，從增壓性能的觀點來看，希望盡可能增多掃氣量。
[0003]然而，掃氣量的增多伴隨有弊端。因掃氣而在排氣通路中流動的空氣包含大量氧，所以伴隨掃氣量的增大，催化劑上的未燃燃料與氧的反應(yīng)變得活躍，該反應(yīng)熱使催化劑的溫度上升。并且，催化劑的溫度的過度上升會使催化劑劣化。因此，從保護(hù)催化劑的觀點來看，希望抑制掃氣量變得過大。
[0004]在鑒于如上要求的情況下可知，在帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制中，準(zhǔn)確掌握掃氣量是重要的。對于掃氣量，能夠通過調(diào)整排氣門與進(jìn)氣門之間的氣門重疊期間來使其變化。由此，若能夠準(zhǔn)確掌握掃氣量，則也能夠通過氣門重疊期間的調(diào)整來主動控制掃氣量，以使得在不產(chǎn)生催化劑的過熱的范圍內(nèi)最大限度地提高增壓性能。
[0005]另外，準(zhǔn)確掌握掃氣量在空燃比控制中也是有用的。當(dāng)掃氣量變多時，缸內(nèi)殘留的空氣變少，相應(yīng)地，缸內(nèi)空燃比變得比目標(biāo)空燃比濃。因此，根據(jù)所設(shè)定的目標(biāo)空燃比的值，可能會因與掃氣相伴的缸內(nèi)空燃比的過大的濃化而導(dǎo)致失火。但是，若能夠掌握準(zhǔn)確的掃氣量，則能夠根據(jù)推定出的掃氣量來設(shè)定目標(biāo)空燃比的濃界限，以該濃界限來守護(hù)目標(biāo)空燃比。
[0006]如上所述，準(zhǔn)確掌握掃氣量是帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制中的重要課題。但是，掃氣量無法使用流量傳感器等傳感器直接計測。因此，為了掌握掃氣量，只能通過使用與掃氣有關(guān)的發(fā)動機(jī)信息的計算來間接推定掃氣量。掃氣量是發(fā)動機(jī)的I個狀態(tài)量，但在狀態(tài)量的推定中，可以使用將發(fā)動機(jī)模型化后得到的物理模型。例如，在下述的專利文獻(xiàn)I中，公開了使用物理模型來推定缸內(nèi)空氣量的方法。然而，關(guān)于準(zhǔn)確地推定掃氣量的方法，在下述專利文獻(xiàn)I中沒有公開，另外，在其他現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中也未發(fā)現(xiàn)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-291830號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種能夠準(zhǔn)確地算出掃氣量的推定值的帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置。
[0011]本發(fā)明的帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置具備以下所述的3個計算單元。以下的3個計算單元既可以分別由獨立的計算機(jī)構(gòu)成，也可以通過軟件使I個計算機(jī)作為以下的3個計算單元發(fā)揮功能。
[0012]第I計算單元被設(shè)定為算出進(jìn)氣門通過空氣量的推定值。進(jìn)氣門通過空氣量是通過了進(jìn)氣門的空氣的量，第I計算單元基于吸入空氣量的計測值算出進(jìn)氣門通過空氣量的推定值。吸入空氣量是取入到進(jìn)氣通路的空氣的量，可以使用空氣流量計等流量傳感器來計測。
[0013]第2計算單元被設(shè)定為算出缸內(nèi)空氣量的推定值。缸內(nèi)空氣量是在缸內(nèi)供燃燒的空氣的量，第2計算單元基于進(jìn)氣管壓力的計測值或推定值算出缸內(nèi)空氣量的推定值。進(jìn)氣管壓力可以由進(jìn)氣管壓力傳感器來計測。另外，也可以根據(jù)增壓壓力傳感器的增壓壓力的計測值來推定進(jìn)氣管壓力。
[0014]但是，優(yōu)選，第2計算單元基于吸入空氣量的計測值算出進(jìn)氣管壓力的推定值，基于進(jìn)氣管壓力的推定值算出缸內(nèi)空氣量的推定值。也就是說，與在第I計算單元中將吸入空氣量的計測值作為進(jìn)氣門通過空氣量的推定值的計算的基礎(chǔ)同樣地，在第2計算單元中也將吸入空氣量的計測值作為缸內(nèi)空氣量的推定值的計算的基礎(chǔ)。這意味著，使用共同的傳感器輸出值來推定進(jìn)氣門通過空氣量和缸內(nèi)空氣量的雙方。
[0015]進(jìn)而優(yōu)選，第2計算單元使用由第I計算單元算出的進(jìn)氣門通過空氣量的推定值作為缸內(nèi)空氣量的推定值的計算的基礎(chǔ)。該情況下，通過使用第I映射，可以將進(jìn)氣門通過空氣量的推定值變換為進(jìn)氣管壓力的推定值，所述第I映射是使用多個參數(shù)將進(jìn)氣門通過空氣量與進(jìn)氣管壓力進(jìn)行了關(guān)聯(lián)的映射。另外，通過使用第2映射，靠近將進(jìn)氣管壓力的推定值變換為缸內(nèi)空氣量的推定值，所述第2映射是使用多個參數(shù)將進(jìn)氣管壓力與缸內(nèi)空氣量進(jìn)行了關(guān)聯(lián)的映射。
[0016]第3計算單元被設(shè)定為算出掃氣量的推定值。掃氣量是在缸內(nèi)吹過的空氣的量，第3計算單元根據(jù)第I計算單元算出的進(jìn)氣門通過空氣量的推定值與第2計算單元算出的缸內(nèi)空氣量的推定值之差來算出掃氣量的推定值。此外，進(jìn)氣門通過空氣量、缸內(nèi)空氣量以及掃氣量的各單位可以是每單位時間的質(zhì)量，也可以是每循環(huán)的質(zhì)量?；蛘?，預(yù)定的空氣量例如也可以以最大缸內(nèi)空氣量為基準(zhǔn)而無量綱化。
[0017]通過具備以上3個計算單元，根據(jù)本發(fā)明的帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置，能夠準(zhǔn)確地算出掃氣量的推定值。尤其是，在使用共同的傳感器輸出值來推定進(jìn)氣門通過空氣量和缸內(nèi)空氣量的雙方的情況下，與分別使用獨立的傳感器輸出值進(jìn)行推定的情況相比，能夠抑制傳感器的輸出特性的不均給掃氣量的推定精度帶來的影響。
【附圖說明】
[0018]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
[0019]圖2是通過圖表來表示圖1所示結(jié)構(gòu)的控制裝置的掃氣量的算出方法的說明圖。
[0020]圖3是用于對圖1所示的結(jié)構(gòu)的控制裝置所附帶的課題進(jìn)行說明的圖。
[0021]圖4是示出本發(fā)明的實施方式2的帶增壓器的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
[0022]圖5是通過圖表來表示圖4所示的結(jié)構(gòu)的控制裝置的掃氣量的算出方法的說明圖。
[0023]圖6是用于對圖4所示的結(jié)構(gòu)的控制裝置的效果進(jìn)行說明的圖。
【具體實施方式】
[0024]實施方式1.
[0025]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式I進(jìn)行說明。
[0026]本實施方式的控制裝置所適用的帶增壓器的發(fā)動機(jī)通過多個致動器的操作來控制運(yùn)轉(zhuǎn)。在本發(fā)動機(jī)安裝有使增壓器的增壓特性變化的廢氣旁通閥、電子控制式的節(jié)氣門、使進(jìn)氣門的氣門正時變化的進(jìn)氣側(cè)可變氣門正時機(jī)構(gòu)、使排氣門的氣門正時變化的排氣側(cè)可變氣門正時機(jī)構(gòu)等各種各樣的致動器。
[0027]本發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)由車載EQJ(Electronic Control Unit:電子控制單元)控制。本實施方式的控制裝置作為ECU所具備的功能的一部分來實現(xiàn)。從包括空氣流量計、進(jìn)氣管壓力傳感器、大氣壓傳感器、冷熱氣自動調(diào)節(jié)機(jī)溫度傳感器、加速器位置傳感器、曲軸角傳感器的各種傳感器向ECU輸入與發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或運(yùn)轉(zhuǎn)條件相關(guān)的各種各樣的信息。在ECU作為本實施方式的控制裝置發(fā)揮功能的情況下，ECU按照存儲于存儲器的用于空氣量控制的控制程序來協(xié)調(diào)操作與空氣量有關(guān)的致動器、即節(jié)氣門、進(jìn)氣側(cè)可變氣門正時機(jī)構(gòu)、排氣側(cè)可變氣門正時機(jī)構(gòu)、以及廢氣旁通閥。
[0028]圖1是示出通過ECU按照空氣量控制程序發(fā)揮功能而實現(xiàn)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。本實施方式的控制裝置100被輸入由空氣流量計2得到的吸入空氣量的計測值A(chǔ)FM和由進(jìn)氣管壓力傳感器4得到的進(jìn)氣管壓力的計測值PM。空氣流量計2是設(shè)置于進(jìn)氣通路的入口的、輸出與取入到進(jìn)氣通路的空氣的量即吸入空氣量相應(yīng)的信號的流量傳感器。進(jìn)氣管壓力傳感器4是安裝于進(jìn)氣管(更詳細(xì)而言，進(jìn)氣歧管)的、輸出與進(jìn)氣管內(nèi)的壓力相應(yīng)的信號的壓力傳感器。
[0029]本實施方式的控制裝置100由進(jìn)氣門通過空氣量計算單元10、缸內(nèi)空氣量計算單元12、缸內(nèi)空氣量映射參數(shù)計算單元14、以及掃氣量計算單元16構(gòu)成。這些計算單元10、12、14、16通過在E⑶中執(zhí)行空氣量控制程序而以軟件方式實現(xiàn)。
[0030]進(jìn)氣門通過空氣量計算單元10根據(jù)吸入空氣量的計測值A(chǔ)FM來計算通過進(jìn)氣門的空氣的量即進(jìn)氣門通過空氣量的推定值KL。吸入空氣量和進(jìn)氣門通過空氣量在發(fā)動機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時一致。但是，在加速運(yùn)轉(zhuǎn)時、減速運(yùn)轉(zhuǎn)時那樣的過渡狀態(tài)下，因空氣的響應(yīng)延遲而在吸入空氣量與進(jìn)氣門通過空氣量之間產(chǎn)生偏差。因此，在進(jìn)氣門通過空氣量計算單元10中，使用將帶增壓器的發(fā)動機(jī)中的空氣的響應(yīng)特性模型化后得到的物理模型，根據(jù)吸入空氣量算出進(jìn)氣門通過空氣量。
[0031]缸內(nèi)空氣量計算單元12根據(jù)進(jìn)氣管壓力的計測值PM算出在缸內(nèi)供燃燒的空氣的量即缸內(nèi)空氣量的推定值KLCYL。在影響缸內(nèi)空氣量的進(jìn)氣管壓力以外的條件一定的情況下，進(jìn)氣管壓力與缸內(nèi)空氣量之間滿足相關(guān)關(guān)系。缸內(nèi)空氣量計算單元12使用將該相關(guān)關(guān)系映射化的缸內(nèi)空氣量映射，將進(jìn)氣管壓力變換為缸內(nèi)空氣量。
[0032]缸內(nèi)空氣量映射參數(shù)計算單元14根據(jù)影響缸內(nèi)空氣量的進(jìn)氣管壓力以外的條件算出缸內(nèi)空氣量映射的參數(shù)的值，將該計算值設(shè)定給缸內(nèi)空氣量計算單元12。影響缸內(nèi)空氣量的條件具體是指發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣門的氣門正時INVT、排氣門的氣門正時EXVT、廢氣旁通閥的開度WGV、冷熱氣自動調(diào)節(jié)機(jī)溫度THIC、大氣壓PA等。與這些條件相關(guān)的信息從與這些信息有關(guān)的傳感器和/或致動器供給到缸內(nèi)空氣量映射參數(shù)計算單元14。
[0033]掃氣量計算單元16計算由進(jìn)氣門通過空氣量計算單元10計算出的進(jìn)氣門通過空氣量的推定值KL與由缸內(nèi)空氣量計算單元12計算出的缸內(nèi)空氣量的推定值KLCYL之差。該差是掃氣量、即在缸內(nèi)吹過的空氣的量的推定值KLSCA。由掃氣量計算單元16計算出的掃氣量的推定值KLSCA用于催化劑溫度的推定。催化劑溫度成為在增壓壓力控制中規(guī)定渦輪流量或增壓壓力的上限的制約。另外，掃氣量的推定值KLSCA也用于在空燃比控制中規(guī)定目標(biāo)空燃比的濃界限的守護(hù)值的計算。
[0034]圖2是通過圖表來表示本實施方式的控制裝置100的掃氣量的算出方法的說明圖。圖2所示的圖表的縱軸是空氣量，橫軸是進(jìn)氣管壓力。圖表中虛線所示的直線表示由缸內(nèi)空氣量映射規(guī)定的缸內(nèi)空氣量與進(jìn)氣管壓力的關(guān)系。通過由缸內(nèi)空氣量映射參數(shù)計算單元14計算的參數(shù)值來決定缸內(nèi)空氣量映射的直線的斜率和截矩。
[0035]控制裝置100通過將進(jìn)氣管壓力的計測值PM代入缸內(nèi)空氣量映射來算出缸內(nèi)空氣量的推定值KLCYL。在圖表中示出了進(jìn)氣門通過空氣量的推定值KL的線，但在產(chǎn)生了掃氣的情況下，如該圖表那樣，進(jìn)氣門通過空氣量的推定值KL比缸內(nèi)空氣量的推定值KLCYL大。并且，通過計算它們之間的差量，能夠得到掃氣量的推定值KLSCA。此外，盡管在圖表中未示出，但根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有時進(jìn)氣門通過空氣量的推定值KL會比缸內(nèi)空氣量