內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及統(tǒng)合控制構(gòu)成為能夠?qū)⒂糜谶\(yùn)轉(zhuǎn)的空燃比在至少2個(gè)空燃比之間進(jìn)行切換的內(nèi)燃機(jī)的空氣量、燃料供給量以及點(diǎn)火正時(shí)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本特開(kāi)平11-22609號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了涉及能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的燃燒方式從分層燃燒向均質(zhì)燃燒切換或者從均質(zhì)燃燒向分層燃燒切換的內(nèi)燃機(jī)的燃燒方式的切換控制的技術(shù)(以下，現(xiàn)有技術(shù))。分層燃燒中的空燃比比均質(zhì)燃燒中的空燃比稀，所以在燃燒方式的切換時(shí)伴隨空燃比的切換。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在從均質(zhì)燃燒向分層燃燒的切換時(shí)，在階段性地切換目標(biāo)當(dāng)量比前僅目標(biāo)空氣量被階段性地切換。詳細(xì)而言，僅使目標(biāo)空氣量階段性地增大而預(yù)先使空氣量增大，在實(shí)際的空氣量達(dá)到目標(biāo)空氣量的時(shí)刻，使目標(biāo)當(dāng)量比階段性地減少。即，在空氣量延遲于目標(biāo)空氣量而增大的期間，維持燃燒方式切換前的目標(biāo)當(dāng)量比。但是，若以燃燒方式切換前的目標(biāo)當(dāng)量比決定燃料量，則燃料量相對(duì)于將轉(zhuǎn)矩保持為一定所需要的量成為過(guò)剩。因而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)點(diǎn)火正時(shí)的延遲來(lái)修正該燃料量的過(guò)剩量，由此避免燃燒方式切換前的轉(zhuǎn)矩的增大。
[0003]但是，點(diǎn)火正時(shí)的延遲伴隨失火的可能。失火會(huì)招致駕駛性能的惡化和/或排氣性能的惡化。為了不產(chǎn)生失火而應(yīng)該對(duì)點(diǎn)火正時(shí)的延遲設(shè)置限制，但若這樣做，則不能避免由燃料量的過(guò)剩引起的轉(zhuǎn)矩的增大。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平11-22609號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其課題在于，在構(gòu)成為能夠?qū)⒂糜谶\(yùn)轉(zhuǎn)的空燃比在至少2個(gè)空燃比之間切換的內(nèi)燃機(jī)中，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)地切換空燃比。
[0008]本發(fā)明能夠應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的構(gòu)成。以下，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的概要進(jìn)行說(shuō)明。但是，由以下所說(shuō)明的本發(fā)明的內(nèi)容可知，本發(fā)明能夠應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法的步驟，也能夠應(yīng)用于由控制裝置執(zhí)行的程序的算法。
[0009]本發(fā)明的控制裝置具有3種致動(dòng)器，以構(gòu)成為能夠選擇第I空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)和比第I空燃比稀的第2空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)為控制對(duì)象。3種致動(dòng)器是使空氣量變化的第I致動(dòng)器、向缸內(nèi)供給燃料的第2致動(dòng)器以及對(duì)缸內(nèi)的混合氣體進(jìn)行點(diǎn)火的第3致動(dòng)器。第I致動(dòng)器例如包括節(jié)氣門、使進(jìn)氣門的氣門正時(shí)變化的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，并且，若內(nèi)燃機(jī)是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，則使增壓器的增壓特性變化的增壓特性可變致動(dòng)器、具體而言可變噴嘴和/或排氣泄壓閥等也包含于第I致動(dòng)器。第2致動(dòng)器具體而言是噴射燃料的噴射器，例如，包括向進(jìn)氣口噴射燃料的端口噴射器和直接向氣缸內(nèi)噴射燃料的缸內(nèi)噴射器。第3致動(dòng)器具體而言是點(diǎn)火裝置。本發(fā)明的控制裝置通過(guò)這3種致動(dòng)器的協(xié)調(diào)操作來(lái)統(tǒng)合控制內(nèi)燃機(jī)的空氣量、燃料供給量以及點(diǎn)火正時(shí)。
[0010]本發(fā)明的控制裝置能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)而具現(xiàn)化。更詳細(xì)而言，能夠通過(guò)具備存儲(chǔ)有記述了用于實(shí)現(xiàn)各種功能的處理的程序的存儲(chǔ)器和從該存儲(chǔ)器讀取程序而執(zhí)行的處理器的計(jì)算機(jī)來(lái)構(gòu)成本發(fā)明的控制裝置。本發(fā)明的控制裝置所具備的功能中，作為用于決定上述3種致動(dòng)器的協(xié)調(diào)操作所使用的目標(biāo)空氣量以及目標(biāo)空燃比的功能，包括要求轉(zhuǎn)矩接收功能、目標(biāo)空燃比切換功能、目標(biāo)空氣量算出功能以及假想空燃比變更功能。
[0011]根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩接收功能，接收對(duì)內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩。要求轉(zhuǎn)矩基于對(duì)由駕駛員操作的加速器踏板的開(kāi)度進(jìn)行響應(yīng)的信號(hào)而計(jì)算。在駕駛員對(duì)內(nèi)燃機(jī)要求減速的情況下，得到與駕駛員釋放加速器踏板的速度相應(yīng)地減少的要求轉(zhuǎn)矩。在駕駛員對(duì)內(nèi)燃機(jī)要求加速的情況下，得到與駕駛員踩踏加速器踏板的速度相應(yīng)地增大的要求轉(zhuǎn)矩。
[0012]根據(jù)目標(biāo)空氣量算出功能，根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩倒推用于達(dá)成要求轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)空氣量。目標(biāo)空氣量的計(jì)算中，使用給出空氣量向轉(zhuǎn)矩的變換效率的參數(shù)?？杖急缺壤碚摽杖急认〉迷蕉?，則由相同空氣量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越低，所以與空燃比對(duì)應(yīng)的參數(shù)與給出空氣量向轉(zhuǎn)矩的變換效率的參數(shù)相符。假想空燃比是與空燃比對(duì)應(yīng)的參數(shù)，是目標(biāo)空氣量的計(jì)算所使用的參數(shù)之一。假想空燃比的值是可變的，通過(guò)假想空燃比變更功能而變更。根據(jù)假想空燃比變更功能，在滿足從第I空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)向第2空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)切換運(yùn)轉(zhuǎn)模式的條件時(shí)，響應(yīng)于此而將假想空燃比從第I空燃比變更為第2空燃比。要求轉(zhuǎn)矩的值相同的情況下，假想空燃比越濃，則目標(biāo)空氣量越小，假想空燃比越稀，則目標(biāo)空氣量越大。
[0013]根據(jù)目標(biāo)空燃比切換功能，在假想空燃比從第I空燃比向第2空燃比變更后，將目標(biāo)空燃比從第I空燃比切換成第2空燃比。在目標(biāo)空燃比從第I空燃比切換成第2空燃比的過(guò)程中，進(jìn)行空燃比效率的計(jì)算，目標(biāo)空燃比在至少一部分的期間與空燃比效率相應(yīng)地變化?？杖急刃时欢x為要求轉(zhuǎn)矩相對(duì)于在理論空燃比和最佳點(diǎn)火正時(shí)下能夠由推定空氣量實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩的比例。推定空氣量是實(shí)際的空氣量的推定值，根據(jù)第I致動(dòng)器的操作量來(lái)推定。
[0014]能夠在假想空燃比從第I空燃比向第2空燃比變更時(shí)，響應(yīng)于此而立即開(kāi)始根據(jù)空燃比效率使目標(biāo)空燃比變化。但是，考慮到排氣性能與空燃比的關(guān)系，則優(yōu)選在從假想空燃比從第I空燃比變更為第2空燃比起、到點(diǎn)火正時(shí)達(dá)到延遲界限為止，將目標(biāo)空燃比維持為第I空燃比。并且，在點(diǎn)火正時(shí)達(dá)到延遲界限時(shí)，響應(yīng)于此而將目標(biāo)空燃比從第I空燃比切換成與空燃比效率相應(yīng)的空燃比即可。若這樣切換目標(biāo)空燃比，點(diǎn)火正時(shí)不會(huì)與延遲界限抵觸，能夠越過(guò)排氣性能惡化的區(qū)域而使空燃比變化。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選，在根據(jù)空燃比效率而使目標(biāo)空燃比變化的中途，將目標(biāo)空燃比暫時(shí)固定在第I空燃比與第2空燃比的中間的第3空燃比。然后，將目標(biāo)空燃比從第3空燃比階段性地向作為最終的目標(biāo)值的第2空燃比切換。將目標(biāo)空燃比固定為第3空燃比的具體定時(shí)優(yōu)選是在根據(jù)第I致動(dòng)器的操作量推定的空氣量達(dá)到在第3空燃比下能夠?qū)崿F(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩的空氣量的時(shí)刻。將目標(biāo)空燃比從第3空燃比向第2空燃比切換的具體定時(shí)優(yōu)選是在目標(biāo)空氣量與推定空氣量的差成為閾值以下的時(shí)刻。此外，此處所說(shuō)的中間的空燃比意指比第I空燃比稀且比第2空燃比濃的空燃比，第3空燃比不限定于第I空燃比與第2空燃比的中值。
[0016]本發(fā)明的控制裝置基于通過(guò)上述處理決定的目標(biāo)空氣量和目標(biāo)空燃比來(lái)協(xié)調(diào)操作3種致動(dòng)器。本發(fā)明的控制裝置所具備的功能中，作為用于基于目標(biāo)空氣量和目標(biāo)空燃比而進(jìn)行協(xié)調(diào)操作的功能，包括第I致動(dòng)器控制功能、第2致動(dòng)器控制功能以及第3致動(dòng)器控制功能。
[0017]根據(jù)第I致動(dòng)器控制功能，基于目標(biāo)空氣量來(lái)決定第I致動(dòng)器的操作量。然后，按照所決定的操作量進(jìn)行第I致動(dòng)器的操作。通過(guò)第I致動(dòng)器的操作，實(shí)際的空氣量以跟隨目標(biāo)空氣量的方式變化。
[0018]根據(jù)第2致動(dòng)器控制功能，基于目標(biāo)空燃比來(lái)決定燃料供給量。然后，按照所決定的燃料供給量進(jìn)行第2致動(dòng)器的操作。
[0019]根據(jù)第3致動(dòng)器控制功能，基于根據(jù)第I致動(dòng)器的操作量和目標(biāo)空燃比推定的轉(zhuǎn)矩和要求轉(zhuǎn)矩，來(lái)決定用于實(shí)現(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火正時(shí)。然后，按照所決定的點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行第3致動(dòng)器的操作。能夠根據(jù)第I致動(dòng)器的操作量來(lái)推定實(shí)際的空氣量，能夠根據(jù)推定空氣量和目標(biāo)空燃比來(lái)推定轉(zhuǎn)矩。第3致動(dòng)器的操作以通過(guò)點(diǎn)火正時(shí)修正推定轉(zhuǎn)矩相對(duì)于要求轉(zhuǎn)矩的過(guò)剩量的方式進(jìn)行。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的控制裝置，通過(guò)具備上述功能，能夠不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)地將內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式從第I空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)向比第I空燃比稀的第2空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行切換。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的控制裝置的邏輯的框圖。
[0022]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的切換的邏輯的框圖。
[0023]圖3是示出運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的設(shè)定的圖。
[0024]圖4是示出為了根據(jù)空燃比效率決定目標(biāo)空燃比而使用的映射的表象(image)的圖。
[0025]圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的控制裝置的控制結(jié)果的表象的時(shí)間圖。
[0026]圖6是示出比較例的控制結(jié)果的表象的時(shí)間圖。
[0027]圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的控制裝置的邏輯的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028][實(shí)施方式I]
[0029]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]在本實(shí)施方式中作為控制對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)(以下，發(fā)動(dòng)機(jī))是火花點(diǎn)火式的4沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，該發(fā)動(dòng)機(jī)是所謂的稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為能夠選擇進(jìn)行理論空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)的化學(xué)當(dāng)量模式(第I運(yùn)轉(zhuǎn)模式)和進(jìn)行比理論空燃比稀的空燃比下的運(yùn)轉(zhuǎn)的稀模式(第2運(yùn)轉(zhuǎn)模式)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
[0031]搭載于車輛的EQJ (Electrical control Unit:電子控制單元)通過(guò)操作發(fā)動(dòng)機(jī)所具備的各種致動(dòng)器來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。由ECU操作的致動(dòng)器中，包括作為使空氣量變化的第I致動(dòng)器的節(jié)氣門和可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(以下，VVT)，作為向缸內(nèi)供給燃料的第2致動(dòng)器的噴射器，作為對(duì)缸內(nèi)的混合氣體進(jìn)行點(diǎn)火的第3致動(dòng)器的點(diǎn)火裝置。VVT針對(duì)進(jìn)氣門設(shè)置，噴射器設(shè)置于進(jìn)氣口。ECU操作這些致動(dòng)器來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。由ECU進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制中，包括從化學(xué)當(dāng)量模式向稀模式或者從稀模式向化學(xué)當(dāng)量模式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的切換。
[0032]在圖1中，以框圖示出本實(shí)施方式的E⑶的邏輯。E⑶包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100是直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，相當(dāng)于本發(fā)明的控制裝置。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200是統(tǒng)合控制包括發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電子控制式自動(dòng)變速器、還有VSC和/或TRC等車輛控制設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體的控制裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100構(gòu)成為基于從動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200接受的信號(hào)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200均由軟件實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)而言，通過(guò)讀出存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器的程序，并由處理器執(zhí)行，從而在ECU中實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200各自的功能。此外，在ECU具備多核處理器的情況下，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)控制器100和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200分別分給不同的核或者核組。
[0033]在圖1中表示動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200的框內(nèi)，由框示出動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200所具備的各種功能中與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制相關(guān)的功能的一部分。對(duì)這些框的各個(gè)分配有運(yùn)算單元。在E⑶中準(zhǔn)備與各框?qū)?yīng)的程序，通過(guò)處理器執(zhí)行這些程序，由此在E⑶中實(shí)現(xiàn)各運(yùn)算單元的功能。此外，在ECU具備多核處理器的情況下，能夠?qū)?gòu)成動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200的運(yùn)算單元分散地分配給多個(gè)核。
[0034]運(yùn)算單元202計(jì)算要求第I轉(zhuǎn)矩并將其發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100。在圖中，要求第I轉(zhuǎn)矩記作“TQlr”。第I轉(zhuǎn)矩是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的響應(yīng)性不高、可以不立即實(shí)現(xiàn)而只要在不遠(yuǎn)的將來(lái)實(shí)現(xiàn)即可的種類的轉(zhuǎn)矩。要求第I轉(zhuǎn)矩是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的第I轉(zhuǎn)矩的要求值，相當(dāng)于本發(fā)明中的要求轉(zhuǎn)矩。從未圖示的加速器位置傳感器向運(yùn)算單元202輸入對(duì)加速器踏板的開(kāi)度響應(yīng)而輸出的信號(hào)?；谠撔盘?hào)而計(jì)算要求第I轉(zhuǎn)矩。此外，要求第I轉(zhuǎn)矩是軸轉(zhuǎn)矩。
[0035]運(yùn)算單元204計(jì)算要求第2轉(zhuǎn)矩并將其發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100。在圖中，要求第2轉(zhuǎn)矩記作“TQ2r”。第2轉(zhuǎn)矩是比第I轉(zhuǎn)矩緊急性或者優(yōu)先級(jí)高、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)要求高響應(yīng)性的種類的轉(zhuǎn)矩，即，是要求立即實(shí)現(xiàn)的種類的轉(zhuǎn)矩。此處所說(shuō)的響應(yīng)性意指使轉(zhuǎn)矩暫時(shí)降低時(shí)的響應(yīng)性。要求第2轉(zhuǎn)矩是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)管理器200對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的第2轉(zhuǎn)矩的要求值。由運(yùn)算單元204算出的要求第2轉(zhuǎn)矩包括進(jìn)行電子控制式自動(dòng)變速器的變速控制而要求的轉(zhuǎn)矩、進(jìn)行牽引控制所要求的轉(zhuǎn)矩、進(jìn)行橫滑防止控制所要求的轉(zhuǎn)矩等從車輛控制系統(tǒng)要求的轉(zhuǎn)矩。第I轉(zhuǎn)矩是始終或者長(zhǎng)期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)