专利名称：用于控制内燃发动机的空转速度的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于控制内燃发动机的空转速度的设备和方法，该设备和方法控制进气量调节机构，用于在空转状态将实际发动机转速调节到目标发动机转速。
背景技术：
通常，在空转状态，设定目标发动机转速并根据该目标发动机转速来执行空转速度控制程序(下文称为ISC)。更具体来说，供应给燃烧室的进气量例如可以通过调节节气门开度进行控制，以使得发动机转速到达目标发动机转速。
进一步地，已经使用具有可变气门致动机构的发动机，该可变气门致动机构改变诸如开启时间、关闭时间、开启持续时间(升角)、升程量以及进气门开启状态下的曲柄角和升程量之间的关系(升程曲线)等进气门的升程特性。这些发动机通过借助于可变气门致动机构改变进气门的升程特性改进了发动机输出并维持排气性质(例如，参见日本公开专利公报No.2001-263015)。
但是，如果在这些具有可变气门致动机构的发动机中执行ISC，会出现以下问题。
在这些发动机中，进气门起调节进气流动的限制器(restrictor)的作用。限制范围根据诸如升程量以及开启持续时间(升角)等进气门的升程特性而改变，所述进气门的升程特性通过可变气门致动机构而改变。这改变了由节气门引起的的泵送损失，导致进气量对节气门开度改变的响应的变化。因而相应地改变发动机转速通过ISC改变时的速度。
进一步地，在包括可变气门致动机构的发动机中，通过改变进气门的升程特性来调节供应给燃烧室的进气量。相较于通过减小节气门开度来减少进气量的情况，这使得发动机能够以较低的输出(较低的空气量)操作。
更具体地，相较于通过减小节气门开度来减少进气量的情况，如果通过改变进气门的升程特性来调节进气量，则节气门开度维持在较高水平。这使得进气门上游的进气通道中的进气的压力升高。因此，如果在进气冲程完成时供应给燃烧室的进气量或作用在燃烧室中的压力在这两种情况下是相同的，则相较于通过调节节气门控制进气量的情况，在通过改变进气门的升程特性来控制进气量的情况下的在进气冲程完成前作用于燃烧室中的压力较高。
但是，在通过可变气门致动机构对升程特性的控制种，将实际发动机转速调节成目标发动机转速所需的节气门开度(进气量)根据泵送损失的改变而改变。这会改变发动机转速由ISC改变时的速度。
如上所述，现有的ISC不适用于由进气门的升程特性的改变所产生的发动机性能的改变。这降低了发动机转速的控制可靠性。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供用于控制内燃发动机的空转速度的设备和方法，其能够在空转状态下控制发动机的转速。
为了获得前述和其他目的以及根据本发明的目的，本发明提供一种发动机的空转速度控制设备，所述发动机包括改变进气门的升程特性的可变气门致动机构。所述设备具有控制部，其用于控制空转状态下发动机的进气量而将实际发动机转速调节为目标发动机转速。所述控制部根据由所述可变气门致动机构改变的升程特性来设定与进气量的控制相关的控制量。
本发明的另一方面是一种发动机的空转速度的控制方法，所述发动机包括改变进气门的升程特性的可变气门致动机构。所述方法包括控制空转状态下发动机的进气量而将实际发动机转速调节为目标发动机转速。所述方法还包括根据由所述可变气门致动机构改变的升程特性来设定与进气量的控制相关的控制量。
结合通过示例方式示出本发明的原理的附图，从以下描述种将明确本发明的其他方面和优点。
结合附图参照以下对当前优选实施方式的描述可更好的理解本发明及其目的和优点。
图1是示出根据本发明的第一实施方式的空转速度控制设备的结构的视图；图2是表示开启时间和关闭时间响应于图1的设备的可变气门正时机构的致动的变化的图示；图3是表示升程量和升角响应于图1的设备的可变升程量机构的变化的图示；图4是第一实施方式的ISC程序的流程图；图5(a)和5(b)是表示进气门的升角与进气量之间的关系的时序图；图6是示意性示出用于图4的程序的映射A的视图，该映射A用于计算反馈补偿项Qi的比例；图7是示意性示出用于图4的程序的多个学习范围(learningrange)，各学习范围根据升角来限定；图8是第一实施方式的学习程序的流程图；图9是表示图8的学习程序的示例的时序图；图10是表示升角与所需进气量之间的关系的图示；图11(a)至11(e)是表示图4的ISC程序的示例的时序图；图12是根据本发明第二实施方式的ISC程序的流程图；图13是示意性示出用于图12的程序的映射B的视图，该映射B用于计算反馈补偿项Qi的补偿项；以及图14(a)至14(d)是表示图12的ISC程序的示例的时序图。
具体实施例方式
以下将描述根据本发明第一实施方式的发动机空转速度控制设备。
图1示意性示出根据本发明的第一实施方式的空转速度控制设备的结构。
如图1所示，节气门14设置在发动机10的进气通道12中。节气门马达(throttle motor)16连接至节气门14。节气门14的开度(节气门开度)通过节气门马达16的致动进行调节，由此调节通过进气通道12供应给燃烧室18的进气量。燃料喷射阀20也设置在进气通道12中，用于将燃料喷射到进气通道12中。
在发动机10的燃烧室18中，火花塞22点燃进气与所喷射燃料的空气-燃料混合物。因而，燃烧空气-燃料混合物并往复活塞24，由此旋转曲柄轴26。然后，将空气-燃料混合物由燃烧室18送至排气通道28作为排气。
在发动机10中，进气通道12和燃烧室18通过进气门30的致动而选择性地彼此连接或彼此分离。燃烧室18和排气通道28通过排气门32的致动而选择性地彼此连接或彼此分离。进气门30通过进气凸轮轴34的旋转而选择性地开启和关闭，其中，曲柄轴26的旋转传递至该进气凸轮轴34。类似地，排气门32通过排气凸轮轴36的旋转而选择性地开启和关闭，其中，曲柄轴26的旋转传递至该排气凸轮轴36。
可变气门正时机构38设置在进气凸轮轴34中。可变气门正时机构38调节进气凸轮轴34相对于曲柄轴26的旋转角度9(曲柄角度)的相对旋转角度，用于选择性地提前和延迟进气门30的气门正时。可变气门正时机构38通过借助于液压致动器40控制施加于可变气门正时机构38的液压而进行操作。通过操作可变气门正时机构38改变进气门30的气门正时，如图2的图示中所示的。如图中清楚示出的，可变气门正时机构38提前或延迟进气门30的开启正时和关闭正时，并同时以恒定水平维持开启持续时间(升角VL)。
在进气凸轮轴34与进气门30之间设置可变升程量机构42。可变升程量机构42可变地设定进气门30的升程量并通过电动机44致动。进气门30的升程量通过可变升程量机构42进行改变，如图3所示。如图中清楚示出的，进气门30的升程量(更具体来说，最大升程量)和升角VL对应地改变。也就是说，例如，升程量越大，升角VL越大。如果升角VL增加，进气门30的开启时间和关闭时间之间的时间间隔或进气门30的开启持续时间延长。
在第一实施方式中，进气量通过执行节气门14的开度的控制程序(节气门控制程序)以及可变升程量机构42的控制程序(可变升程量控制程序)而进行调节。节气门开度越大，进气量GA越大，同样，进气门30的升程量越大，进气量GA越大。因此，如果进气门30的升程量设定为较高水平，则节气门开度设定为较低水平。相反，如果进气门30的升程量设定为较低水平，则节气门开度设定为较高水平。以此方式，通过节气门控制程序和可变升程量控制程序将进气量GA调节成所希望的水平。
发动机10包括用于检测发动机10的工作状态的各种传感器。
传感器例如包括用于检测节气门开度的节气门传感器50、用于检测进气通道12中的进气量GA的进气量传感器52、用于检测发动机冷却剂的温度的冷却剂温度传感器54以及用于检测加速器踏板(未示出)的位置的加速器传感器56。进一步地，设有用于检测旋转角度(曲柄角度)和曲柄轴26的转速的曲柄传感器、用于检测进气凸轮轴34的旋转角度(凸轮角度)的凸轮传感器60、用于检测进气门30的升角VL(更具体来说，可变升程量机构42的致动量)的升程传感器30。
发动机10还包括电子控制单元70，其例如具有微型计算机。电子控制单元70从传感器接收检测信号并进行计算。电子控制单元70根据计算的结果来执行用于发动机10的各种控制程序，如节气门控制程序、燃料喷射控制程序、可变气门正时机构38的控制程序以及可变升程量控制程序。
电子控制单元70执行ISC(空转控制)程序作为用于发动机10的控制程序之一。
ISC程序作为节气门控制程序执行。更具体地，在发动机10的空转状态下，根据发动机操作状态对节气门开度进行前馈控制。其间，为了将实际发动机转速NE调节为目标发动机转速Tne，根据实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差以反馈方式来控制节气门开度。在第一实施方式中，ISC控制程序对应于由控制部执行的程序，该控制部用于以使实际发动机转速变为目标发动机转速的方式调节和控制进气量。进一步地，节气门开度对应于与控制部的操作相关的控制量。
除了ISC控制程序之外，执行可变升程量控制程序，用以根据发动机工作状态来设定升程量。由此，通过可变升程量控制程序和ISC控制程序调节供应给燃烧室18的进气量。在第一实施方式中，发动机预热完成时的进气门30的升程量相较于预热未完成时设定为较小水平。
以下参照图4的流程图详细说明ISC程序。图4的程序由电子控制单元70以预定间隔执行。
参照图4，根据实际发动机转速NE和进气量GA确定基本控制量Qb或以下将描述的用于所需控制量Qcal的基本值(在步骤S100中)。所获得的基本控制量Qb作为用于节气门14或更具体来说用于节气门马达16的控制信号输出。基本控制量Qb越大，节气门开度越大，进气量GA越大。燃料喷射量相应地增加，从而实际发动机转速NE升高。通过反馈补偿项Qi和以下将描述的所需控制量Qcal产生与基本控制量Qb相同结果。
接下来，根据冷却剂温度THW计算用于实际发动机转速NE的目标发动机转速Tne(在步骤S102中)。冷却剂温度THW越低，发动机工作状态越不稳定。为了避免这样的情况，在冷却剂温度THW较低时，将目标发动机转速Tne设定为较高水平。
于是，得出实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差ΔNE(＝NE-Tne)(在步骤S104中)。根据偏差ΔE和在可变升程量控制程序中设定的升角VL确定反馈补偿项Qi(在步骤S106中)。更具体地，通过将与偏差ΔE的积分值成比例的反馈补偿项(积分项Qfbi)和与偏差ΔNE成比例的补偿项(比例项Qfbp)相加得出反馈补偿项Qi。比例项Qfbp和积分项Qfbi如下算出。
首先，将说明比例项Qfbp的计算程序。
如果实际发动机转速NE低于目标发动机转速Tne(偏差ΔNE＜0)，则所得出的比例项Qfbp为随实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差变大而变大的正值(＝|NE-Tne|)。相反，如果实际发动机转速NE高于目标发动机转速Tne(偏差ΔNE＞0)，则所确定的比例项Qfbp为随实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差变大而变小的负值(＝|NE-Tne|)。进一步地，如果实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne相同(偏差ΔNE＝0)，则所计算出的比例项Qfbp为零。当实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差较大时，根据所得出的比例项Qfbp将反馈补偿量设定为较大值。因而，快速改变节气门开度。
如果进气门30的升程量在可变升程量控制程序中设定为较小值，则说明在进气门30与对应的气门座之间设置了限制器，用于限制进气的流动。在图5(a)和5(b)中，节气门(图5(a)在除升程量之外的设定都相同的多种情况下切换(在t11时刻)。通常，相较于升程量设定为较大值(对应于实现示出的曲线)的情况，如果升程量设定为较小值(双点划线示出的情况)，则在节气门开度改变之后的进气量GA(图5(b)的变化中产生较长的延迟。该延迟改变了进气量GA对节气门开度变化的响应，导致实际发动机转速NE响应于ISC改变时的速度改变。
为了解决此问题，使用进气门30的升程量(更具体地，最大升程量)作为除了偏差ΔNE之外的用于计算比例项Qfb的附加参数。进一步地，以升程量越小则反馈增益越大的方式可变地设定反馈增益。更具体地，使用升角VL或进气门30的升程量的指示器值作为升程量。图6示出在计算比例项Qfbp中使用的映射(下文称作“映射A”。如通过映射A所指示的，如果偏差ΔNE为负，则得出的比例项Qfbp为正值，升角VL越小，该正值越大。相反，如果偏差ΔNE为正，则得出的比例项Qfbp为正值，升角VL越小，该负值越小。
以此方式，升角VL越小，反馈补偿量越大。因而，节气门开度迅速变化，且相应地，供应给燃烧室18的进气量迅速变化。这改进了在发动机空转状态将实际发动机转速NE调节为目标发动机转速Tne时实际发动机转速NE的响应。进一步地，与反馈补偿量仅仅通过在反馈补偿量上加上或减去对应于升程量的量来补偿反馈补偿量而没有参照偏差ΔNE的情况不同，在第一实施方式中，根据偏差ΔNE设定反馈补偿量。因此，在此方式中，在发动机空转状态下更适当地相对于目标发动机转速控制实际发动机转速。
在此方式中，根据由可变升程量机构42改变的升程量有效地控制发动机空转状态下的实际发动机转速。
接下来，将说明积分项Qfbi的计算程序。
首先，根据实际发动机转速NE是否高于目标发动机转速Tne，在需要时，将积分项Qfbi设定为零并更新。更具体地，如果实际发动机转速NE高于目标发动机转速Tne，将预定值ΔA加到积分项Qfbi上(Qfbi＜-Qfbi+ΔA)。相反，如果实际发动机转速NE不高于目标发动机转速Tne，从积分项Qfbi中减去值ΔA((Qfbi＜-Qfbi-ΔA)。
以此方式，计算反馈补偿项Qi(＝比例项Qfbp+积分项Qfbi)。此后，读取学习项Qg(在步骤S108中)。
如图7的图示所示，根据对应于进气量GA(更具体地，升角VL)限定的多个(在此方式中为3个)范围设定学习项Qg。如以下将描述的学习该学习项Qg并将该学习项Qg存储在电子控制单元70中。在步骤S108中，根据升角VL选择当前学习范围，并且根据所选择的范围得出学习项Qg。
此后，使用以下等式，根据基本控制量Qb、反馈补偿项Qi以及学习项Qg，计算所需控制量QcalQcal＝Qb+Qi+Qg于是，学习项Qg经过一学习程序(在步骤112中)。在第一实施方式中，步骤112的程序对应于学习部所执行的程序，该学习部用于学习作为前馈补偿量的反馈补偿量与对应的基准值之间的恒定偏差。进一步地，由学习项Qg确定的补偿量对应于由学习部所学习的前馈补偿量。
以下参照图8和图9说明学习程序。图8为学习程序的流程图，图9是表示学习程序的示例的时序图。
首先，在学习程序中确定是否满足用于启动程序的条件(在图8的步骤200中)。更具体地，如果在预定时间内实际发动机转速NE维持恒定且在预定时间内加速器踏板未被下压，则确定满足该条件。
如果不满足该条件(在步骤S200中为“否”)，学习程序中止(suspend)而不继续以下的步骤。
相反地，如果满足该条件(在步骤S200中为“是”)，则选择对应于升角VL的当前值的学习范围且根据所选择的范围读取学习项Qg(在步骤S202中)。
如果反馈补偿项Qi等于或大于预定值B(在步骤S204中为“是”)，将预定值ΔA加到学习项Qg上(在图8的步骤S206中)，比如图9的时刻t21、t22。进一步地，当学习项Qg更新(增加)时，为了避免实际发动机转速NE由于学习项Qg的增加而升高，从反馈补偿项Qi中减去值ΔC(在步骤208中)。
相反地，如果反馈补偿项Qi小于预定值B(在步骤S204中为“否”)，在步骤S210中，进一步确定反馈补偿项Qi是否等于或小于预定值D(值B＞值D)。
如果反馈补偿项Qi等于或小于值D(在步骤S210中为“是”，从学习项Qg中减去值ΔC(在步骤S212中)且将值值ΔC加到反馈补偿项Qi上(在步骤214中)。
如果反馈补偿项Qi小于值B但大于值D(在步骤S204中为“否”且在步骤S210中为“是”)，则维持学习项Qg而不进行更新。
由此，使用以上述方式更新或维持的学习项Qg可靠地补偿了反馈补偿项Qi与对应基准值之间的恒定偏差(在第一实施方式中为零)。
但是，如果节气门14或可变升程量机构42具有产品误差，节气门开度或升程量不能与对应的目标值一致或恒定地偏离于对应的目标值。在此情况下，反馈补偿项Qi根据节气门开度或升程量与对应目标值之间的恒定偏差而恒定地偏离于对应的基准值。
在第一实施方式中，这样的恒定偏差通过使用学习项Qg而补偿(消除)。因此，ISC程序的反馈控制得以可靠的执行而不受节气门14或可变升程量机构42的产品误差的影响。换句话说，可靠地消除了由所不希望的外部因素引起的实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的恒定偏差。于是，对节气门开度进行更适当地反馈控制。
进一步地，如已经描述的，相较于通过例如改变节气门开度来调节进气量GA的情况而言，在通过改变进气门的升程量来调节进气量GA的情况下，允许发动机以较低的输出(较低的空气量)工作。因此，通常，节气门14的开度越小或在可变升程量控制程序中设定的升程量(升角VL)越大，则将实际发动机转速NE调节为目标转速Tne所需的发动机输出(进气量GA)越大，如图10所示。
在第一实施方式的可变升程量控制程序中，发动机预热完成时进气门30的升角VL相较于发动机预热未完成时设定为较小值。因此，在完成预热时，进气门30的升角VL开始减小，且相应地，将实际发动机转速NE调节为目标发动机转速Tne所需的发动机输出也开始减小。进一步地，实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的恒定偏差对ISC的影响不像通常那样。也就是说，进气量GA越小，则这样的对ISC的影响越小。
当预热完成且升角VL增加时，所需的发动机输出减小或前述偏差对ISC的影响也更小。这会导致实际发动机转速NE不必要的升高或反馈补偿项Qi的迅速降低——其是为了抑制实际发动机转速NE的增加而发生的。
但是，在第一实施方式中，为进气门30的升角VL限定多个范围。于是，对应于所需的发动机输出或前述偏差的影响、根据每个范围学习该学习项Qg。因此，如图11所示，当完成预热(在时刻t31)且升角VL(图11(a))开始增加时，学习范围顺次从一个切换到另一个(图11(b))。也就是说，区域c在时刻t32切换到区域b，区域b在时刻t33切换到区域a。每次从一个区域切换到另一个区域，学习项Qg(图11(c))就减小。由此，随着所需发动机输出减小或前述偏差对ISC的影响变小，所需控制量Qcal(图11(d))减小。这抑制了实际发动机转速NE(图11(e))的不必要的升高。
以此方式，在第一实施方式中，学习项Qg设定为适于在从a到c的每个范围中确保所需发动机输出或消除实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的恒定偏差对ISC的影响的值。因此，相较于学习项Qg设定为与升角VL无关的恒定值的情况，在第一实施方式中更适当地进行反馈控制。
第一实施方式具有以下优点。
(1)除了实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差之外，还使用进气门30的升角VL作为用于计算反馈补偿的参数。因此，根据由可变升程量机构42改变的进气门30的升程量控制实际发动机转速NE。于是，在空转状态下有效地控制实际发动机转速NE。
(2)升角VL越小，则反馈补偿量(Qi)越大。因此，即使通过可变升程量程序将进气门30的升程量设定为较小值，供应给燃烧室18的空气量也迅速增加。这改进了在空转状态下将实际发动机转速NE调节为目标发动机转速Tne时的控制响应。
(3)以升角VL越小则反馈增益越大的方式可变地设定反馈增益。因此，更适当地控制空转状态下的实际发动机转速。
(4)学习反馈补偿项Qi与对应基准值之间的恒定偏差作为学习项。根据学习项Qg控制节气门开度。因此，有效地进行反馈控制而不会受到节气门14或可变升程量机构42的产品误差的影响。换句话说，消除了由所不希望的外部因素引起的实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的恒定偏差。于是，对节气门开度进行更适当地反馈控制。
(5)为升角VL限定多个范围a到c。根据a到c每个范围学习该学习项Qg。因此，相较于学习量设定为恒定值的情况而言，更适当的进行反馈控制。
以下描述根据本发明第二实施方式的发动机空转速度控制设备。
第二实施方式的设备与第一实施方式的设备的ISC程序不同。也就是说，在第一实施方式中，根据进气门30的升角VL可变地设定反馈补偿项Qi。但是，在第二实施方式中，根据进气门30的升角VL可变地设定用于对节气门开度进行前馈控制的前馈补偿量。
如已经描述的，发动机预热完成时进气门30的升角VL相较于发动机预热未完成时设定为较小值。因此，在完成预热时，升角VL开始减小，且相应地，所需的发动机输出也开始减小。这妨碍了ISC对实际发动机转速NE的控制性能。而且，会致使实际发动机转速NE不必要的升高。
为了解决这些问题，在第二实施方式的ISC中，以通过可变升程量控制程序越小则所需控制量Qcal越小的方式补偿基本控制量Qb。
以下详细解释第二实施方式的ISC程序。
图12是以预定间隔由电子控制单元70执行的ISC程序的流程图。
如图12所示，首先在该程序中，根据实际发动机转速NE和进气量GA计算作为所需控制量Qcal的基本值的基本控制量Qb(在步骤S300中)。输出基本控制量Qb作为用于节气门14(更具体地，节气门马达16)的控制信号。基本控制量Qb越大，则节气门开度越大，进气量GA也是同样。进一步地，燃料喷射量对应地增加，从而升高实际发动机转速NE。通过以下将解释的反馈补偿项Qfb、补偿项Qvl以及所需控制量Qcal产生与基本控制量QB相同的结果。
接下来，根据冷却剂温度THW计算用于实际发动机转速NE的目标发动机转速Tne(在步骤S302中)。冷却剂温度THW越低，则发动机燃烧状态越不稳定。为了避免此情况，当冷却剂温度较低时，目标发动机转速Tne设定为较高值。
于是，得出实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的偏差ΔNE(＝NE-Tne)(在步骤S304中)。根据所得出的值，确定反馈补偿项Qfb(在步骤S306中)。更具体地，确定与偏差ΔNE成比例的补偿项和与偏差ΔNE的积分成比例的补偿项。所得出的补偿项加到一起且限定为反馈补偿项Qfb。
此后，在步骤S308中使用根据进气门30的升角VL限定的映射(下文称为映射B)计算补偿项Qvl。
根据升角VL，使用补偿项Qvl来补偿基本控制量Qb。图13表示用于得出补偿项Qvl的映射B。升角VL越大，则补偿项Qvl越大。当升角VL对应于最小值时，将补偿项Qvl确定为零。在此情况中，未补偿基本控制量Qb。换句话说，在第二实施方式中，通过使用升角VL的最小值作为基准值，升角越大，则基本控制量Qb被补偿得越大(增加)。在此实施方式中，对应于补偿项Qvl的补偿量与用于对节气门开度进行前馈控制的前馈补偿量相对应。
接下来，使用以下等式、根据反馈补偿项Qfb和补偿项Qvl计算所需控制量Qcal(在步骤S310中)Qcal＝Qb+Qfb+Qvl在得出所需控制量Qcal之后，中止(suspend)ISC程序。
图14示出发动机完全预热时的ISC程序的示例。
如图14所示，在时刻t41完成预热时，进气门30的升角VL(图14(a))开始减小。相应地，所需发动机输出或所需进气量GA减小。
在第二方式中，升角VL越小，则补偿项Qvl(图14(b))越小。根据补偿项Qvl补偿基本控制量Qb。因此，根据所需进气量GA补偿基本控制量Qb以及所需控制量Qcal(图14(c)。也就是说，对空转状态下的实际发动机转速NE(图14(d))进行适当地前馈控制。由此，根据由可变升程量控制程序改变的进气门30的升程量有效地控制了空转状态下的实际发动机转速NE。
第二实施方式具有以下优点。
(1)根据通过可变升程量控制程序改变的进气门30的升角VL得出基本补偿项Qb的补偿项Qvl。因此，无论升角VL如何改变，均根据升角VL对节气门开度进行前馈控制。由此，根据于升角VL的改变有效地控制了空转状态下的实际发动机转速NE。
(2)升角VL越大，则补偿项Qvl越大。因此，根据所需进气量GA设定补偿项Qvl。因此，对空转状态下的发动机转速进行更有效地控制。
本发明可以一笑形式实现。
在第一实施方式中，根据偏差ΔNE和升角VL、参照映射A得出反馈补偿项Qi。但是，可以通过不同方式得出反馈补偿项Qi。也就是说，根据偏差ΔNE确定反馈补偿项Qi的基本值，而后根据升角VL对其进行控制以便确定反馈补偿项Qi。以此方式，根据实际发动机转速与目标发动机转速之间的偏差以及由可变气门致动机构改变的升程特性设定反馈补偿量，用于对节气门开度进行反馈控制。
在第一实施方式的学习程序中，至少值B、D和ΔC之一可根据范围a到c而改变。也就是说，值B、D或ΔC设定为升角VL较小的范围中的较小值。因为升角VL越小则实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的恒定偏差对ISC的影响越小，对应于这样的影响的程度、根据a到c每个范围有效地更新学习项Qg。可选地，可以根据反馈补偿项Qi和对应的基准值之间的当前偏差设定值ΔC。进一步地，只要前述偏差对ISC的影响在a到c的范围中大致相同，则无需提供多个范围a到c。换句话说，学习项Qg的计算方法可以其他适当方式改变，只要所得出的值可靠地补偿反馈补偿项Qi与对应的基准值之间的恒定偏差。
如果实际发动机转速NE与目标发动机转速Tne之间的恒定偏差极小或这样的偏差对ISC的影响极小，可以省略学习程序。
在第一实施方式中，除偏差ΔNE和升角VL之外，还可使用进气门30的升程量到达对应于例如开启或关闭时间的预定水平时的进气门30曲柄角度作为计算反馈补偿项Qi的参数。确定供应给燃烧室18的进气量的因素包括活塞24的运动速度，而不是节气门开度和进气门30的升程量。活塞24的运动速度根据往复行程而改变。也就是说，该速度在上止点附近和下止点附近变得较小，且在上、下止点之间的期间最大。供应给燃烧室18的进气量根据活塞24的运动速度而改变。因此，如果曲柄角度包含在用于计算反馈补偿项Qi的参数中，根据曲柄角度确定反馈补偿项Qi，这确定了活塞24的运动速度。更适当地控制了空转状态下的发动机转速。
在第二实施方式中，只要升角VL越大则补偿项Qvl越大，可以其他适当方式计算补偿项Qvl。
本发明可结合第一和第二实施方式实现。
在所示实施方式中，升角VL用于反馈补偿项Qi的计算(第一实施方式)、学习范围a到c的限定(第一实施方式)以及反馈项Qvl的计算(第二实施方式)。但是，升角VL可以进气门30的升程特性中指示升角VL的其他因素取代，诸如开启或关闭时间、升程量以及进气门30打开时的曲柄与升程量之间的关系(进气门的升程曲线)。
ISC程序不一定必须控制节气门开度，但可以控制设置在旁通部中的控制阀的开度，该旁通部从节气门14绕过进气通道12的上游部分到达下游部分。
在所示实施方式中，本发明应用于进气门30的升程特性根据发动机预热是否完成而可变地设定进气门30的升程特性的发动机。但是，本发明可应用于进气门的升程特性对应于进气门的气门座的设置形成状态、诸如前灯的电子部件的致动状态或诸如空气压缩机或交流发电机的发动机辅助设备的致动状态而可变地设定的发动机。
本示例和实施方式用作说明性的而非限制性的，本发明不限于在此所给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同物中进行修改。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的空转速度控制设备，所述发动机包括改变进气门的升程特性的可变气门致动机构，所述设备具有控制部，其用于控制空转状态下发动机的进气量而将实际发动机转速调节为目标发动机转速，所述设备的特征在于所述控制部根据由所述可变气门致动机构改变的升程特性设定与进气量的控制相关的控制量。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制部以根据所述实际发动机转速和目标发动机转速之间的偏差以及由所述可变气门机构改变的升程特性设定用于所述控制量的反馈补偿量的方式对所述控制量进行反馈控制。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述可变气门致动机构改变作为所述升程特性的进气门升程量，其中，由所述可变气门机构设定的升程量越小，则由所述控制部设定的反馈补偿量越大。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述升程量越小，则与由所述控制部设定的与反馈控制相关的反馈增益越大。
5.如权利要求2至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述发动机具有曲柄轴，其中，所述控制部根据所述实际发动机转速与所述目标发动机转速之间的偏差、由所述可变气门致动机构改变的升程特性以及与所述进气门的升程量的预定水平相对应的曲柄轴旋转角度设定所述反馈补偿量。
6.如权利要求2至5中任一项所述的设备，其特征在于所述反馈补偿量偏离于预定的基准值；所述设备还包括学习部，其用于学习所述反馈补偿量与所述基准值之间的偏差作为前馈补偿量；并且所述控制部根据所述反馈补偿量和所述前馈补偿量控制与所述进气量的控制相关的控制量。
7.权利要求6所述的设备，其特征在于，所述学习部限定多个用于所述进气量的范围，其中，所述学习部根据每个所述范围学习所述前馈补偿量。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制部以根据由可变气门致动机构改变的升程特性设定用于所述控制量的前馈补偿量的方式对所述控制量进行前馈控制。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述可变气门致动机构改变作为所述升程特性的所述进气门的升角，其中，由所述可变气门致动机构设定的升角越大，则由所述控制部设定的前馈补偿量越大。
10.如权利要求2至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制部控制节气门开度。
11.一种用于内燃发动机的空转速度的控制方法，所述发动机包括改变进气门的升程特性的可变气门致动机构，所述方法包括控制空转状态下发动机的进气量而将实际发动机转速调节为目标发动机转速，所述方法的特征在于，根据由所述可变气门致动机构改变的升程特性设定与所述进气量的控制相关的控制量。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，以根据所述实际发动机转速和所述目标发动机转速之间的偏差以及由所述可变气门机构改变的升程特性设定用于所述控制量的反馈补偿量的方式对所述控制量进行反馈控制。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，以根据于由可变气门致动机构改变的升程特性设定用于所述控制量的前馈补偿量的方式对所述控制量进行前馈控制。
全文摘要
一种发动机，具有改变进气门的升程特性的可变气门致动机构。空转速度控制设备具有控制部，其用于控制空转状态下发动机的进气量而将实际发动机转速调节为目标发动机转速。所述控制部根据由所述可变气门致动机构改变的升程特性设定与进气量的控制相关的控制量。由此，根据升程特性的改变有效地控制了空转状态下的发动机转速。
文档编号F02D31/00GK101031709SQ20058002843
公开日2007年9月5日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月26日
发明者平工惠三, 高木登, 广濑清夫, 山田裕彦 申请人:丰田自动车株式会社