内燃机的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对内燃机的空气量、燃料供给量、点火定时、以及EGR率进行综合控制的控制装置，上述内燃机构成为能够将用于运转的空燃比在至少2个空燃比之间进行切换。
【背景技术】
[0002]日本特开2002-303177号公报公开了涉及具备电子节气门的内燃机中的节气门控制的技术(以下，称为现有技术)。在该现有技术的内燃机中，基于驾驶者的加速操作等运算通过内燃机的燃烧而应产生的要求转矩，基于该要求转矩运算目标缸内填充空气量，基于该目标缸内填充空气量和发动机旋转速度运算目标进气压力。并且，基于目标缸内填充空气量和目标进气压力运算目标节气门开度，基于该目标节气门开度控制节气门的致动器。
[0003]另外，上述现有技术的内燃机具备用于使排气的一部分向进气侧回流的EGR装置。排气回流量(EGR流量)成为进气压力的变动因素的参数。于是，在上述现有技术的内燃机中，使用EGR流量来修正目标进气压力。
[0004]另外，以往公知有能够进行从基于理论空燃比的运转向基于比理论空燃比稀的空燃比的运转的切换、或者其逆切换这样的空燃比的切换控制的内燃机。若着眼于这样的内燃机的EGR控制，则伴随着空燃比的切换，作为目标的EGR率(目标EGR率)也被切换。但是，在作为目标的EGR率被切换了的情况下，实际的EGR率(实际EGR率)也不立即变化。这是由于会产生调整EGR率的致动器(EGR阀)的响应延迟和/或从EGR阀至节气门的EGR路径的容积的量的响应延迟。若由于该响应延迟而使比目标EGR率高的EGR率的空气被吸入至缸内，则有可能发生不发火和/或发动机失速。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2002-303177号公报
【发明内容】
[0008]本发明鉴于上述问题而做成，其课题在于，在构成为能够将用于运转的空燃比在至少2个空燃比之间切换的内燃机中，既根据驾驶员的要求使转矩平滑地变化又响应良好地切换空燃比，并且响应良好地控制EGR率。
[0009]本发明可以应用于内燃机的控制装置的构成。以下，对本发明所涉及的内燃机的控制装置的概要进行说明。但是，如从以下所说明的本发明的内容可以明确得知，本发明可以应用于内燃机的控制方法的步骤顺序，也可以应用于由控制装置执行的程序的算法。
[0010]本发明所涉及的控制装置以具有4个种类的致动器且构成为能够选择基于第I空燃比的运转和基于比第I空燃比稀的第2空燃比的运转的内燃机为控制对象。4个种类的致动器为:使空气量变化的第I致动器、向缸内供给燃料的第2致动器、对缸内的混合气点火的第3致动器、以及调整EGR率的第4致动器。第I致动器包括使节气门、使进气门的气门定时变化的可变气门定时机构，另外，如果内燃机是增压发动机，第I致动器还包括使增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器，具体而言是可变喷嘴和/或废气旁通阀。第2致动器具体而言是喷射燃料的喷射器，包括向进气口喷射燃料的进气口喷射器和向缸内直接喷射燃料的缸内喷射器。第3致动器具体而言是点火装置。第4致动器具体而言是EGR阀。本发明所涉及的控制装置通过这4个种类的致动器的协调操作对内燃机的空气量、燃料供给量、点火定时、以及EGR率进行综合控制。
[0011]本发明所涉及的控制装置可以利用计算机来具体实现。更详细而言，可以利用具备存储器和处理器的计算机构成本发明所涉及的控制装置，上述存储器存储有记述了用于实现各种功能的处理的程序，上述处理器从该存储器读出程序并执行。本发明所涉及的控制装置所具备的功能包括要求转矩接收功能、目标空燃比切换功能、目标空气量算出功能、假想空燃比变更功能、以及目标EGR率算出功能，作为用于确定上述4个种类的致动器的协调操作所使用的目标空气量、目标空燃比以及目标EGR率的功能。
[0012]根据要求转矩接收功能，接收针对内燃机的要求转矩。要求转矩基于响应于由驾驶员操作的加速器踏板的开度的信号来计算。在驾驶员对内燃机要求减速的情况下，得到根据驾驶员释放加速器踏板的速度而减少的要求转矩。在驾驶员对内燃机要求加速的情况下，得到根据驾驶员踩踏加速器踏板的速度而增大的要求转矩。
[0013]根据目标空气量算出功能，根据要求转矩逆运算用于达成要求转矩的目标空气量。在目标空气量的计算中，使用作为与空燃比对应的值的假想空燃比作为给出空气量向转矩的变换效率的参数。假想空燃比是可变的，通过假想空燃比变更功能而变更。根据假想空燃比变更功能，响应于要求转矩减少至基准值以下而将作为与空燃比对应的值的假想空燃比从第I空燃比切换至比第I空燃比稀的第2空燃比。也就是说，在要求转矩减少至了基准值以下的情况下，在将目标空燃比从第I空燃比切换至第2空燃比之前，将用于目标空气量的计算的空燃比从第I空燃比切换至第2空燃比。如果要求转矩的值相同，则假想空燃比越浓则目标空气量越少，假想空燃比越稀则目标空气量越多。此外，针对转矩的基准值可以是固定值，但优选根据内燃机的转速或者其他条件而适当变更。
[0014]根据目标空燃比切换功能，在要求转矩正在减少的过渡期，在接收到要求转矩减少至了基准值以下而使假想空燃比从第I空燃比变更为比第I空燃比稀的第2空燃比之后，目标空燃比从第I空燃比切换为比第I空燃比稀的第2空燃比。将目标空燃比从第I空燃比切换为第2空燃比的具体的定时优选是目标空气量与推定空气量之差变为阈值以下的时刻。另外，也可以在从参数的值变更后经过了一定时间的时刻，将目标空燃比从第I空燃比切换为第2空燃比。
[0015]根据目标EGR率算出功能，用于目标空气量算出功能的假想空燃比用于目标EGR率的算出。如上所述，假想空燃比是可变的，通过假想空燃比变更功能而变更。根据假想空燃比变更功能，响应于要求转矩减少至基准值以下而将假想空燃比从与第I空燃比对应的值切换为与第2空燃比对应的值。也就是说，在要求转矩减少至了基准值以下的情况下，在目标空燃比从第I空燃比切换至第2空燃比之前，目标EGR率从使用第I空燃比算出的值切换为使用第2空燃比算出的值。
[0016]本发明所涉及的控制装置基于利用上述处理确定的目标空气量、目标空燃比和目标EGR率对4个种类的致动器进行协调操作。本发明所涉及的控制装置所具备的功能包括第I致动器控制功能、第2致动器控制功能、第3致动器控制功能、以及第4致动器控制功能作为用于基于目标空气量、目标空燃比和目标EGR率的协调操作的功能。
[0017]根据第I致动器控制功能，基于目标空气量确定第I致动器的操作量。并且，根据所确定的操作量进行第I致动器的操作。通过第I致动器的操作，实际的空气量以追随目标空气量的方式变化。
[0018]根据第2致动器控制功能，基于目标空燃比确定燃料供给量。并且，根据所确定的燃料供给量进行第2致动器的操作。
[0019]根据第3致动器控制功能，基于根据第I致动器的操作量和目标空燃比所推定的转矩和要求转矩确定用于达成要求转矩的点火定时。并且，根据所确定的点火定时进行第3致动器的操作。根据第I致动器的操作量可以推定实际的空气量，根据推定空气量和目标空燃比可以推定转矩。第3致动器的操作，以使得利用点火定时修正推定转矩相对于要求转矩的过剩的量的方式进行。
[0020]根据第4致动器控制功能，基于目标EGR率确定第4致动器的操作量。并且，根据所确定的操作量执行第4致动器的操作。通过第4致动器的操作，实际的EGR率以追随目标EGR率的方式变化。
[0021]本发明所涉及的控制装置所具备的上述的功能是为了在将目标空燃比从第I空燃比向比第I空燃比稀的第2空燃比切换时目标EGR率向降低的方向变化的情况下，避免EGR过多而抑制不发火和/或发动机失速而优选的功能。为了在目标空燃比切换时目标EGR率向上升的方向变化的情况下，避免EGR过多而抑制不发火和/或发动机失速，优选还具备以下的功能。
[0022]根据优选的方式，目标EGR率算出功能包括:使用用于目标空气量算出功能的假想空燃比算出EGR率的第I目标值的功能、使用目标空燃比算出EGR率的第2目标值的功能、对第I目标值和第2目标值进行比较而将较小的一方选择为目标EGR率的功能。如上所述，在要求转矩减少至了基准值以下的情况下，在将目标空燃比从第I空燃比切换为第2空燃比之前，将假想空燃比从第I空燃比切换为第2空燃比。因此，根据目标EGR率算出功能所包括的这些附加的功能，在假想空燃比与目标空燃比相比先切换为第2空燃比的转变期间，第I目标值使用作为假想空燃比的值的第2空燃比算出，另外，第2目标值使用作为目标空燃比的值的第I空燃比算出。并且，将第I目标值与第2目标值进行比较而将较小的一方选择为目标EGR率。由于转变期间的目标空燃比是第I空燃比，因此在第I目标值比第2目标值大的情况下，通过将第2目标值选择为目标EGR率来避免EGR过多。
[0023]根据本发明所涉及的控制装置，由于具备上述的功能，在由驾驶员给出的要求转矩正在减少的过渡期，既能够根据驾驶员的要求使转矩平滑地变化又能够响应良好地切换空燃比，并且能够响应良好地控制EGR率。
【附图说明】
[0024]图1是示出本发明的实施方式I所涉及的控制装置的逻辑构成的框图。
[0025]图2是示出本发明的实施方式I所涉及的控制装置的运转模式的切换的逻辑构成的框图。
[0026]图3是示出本发明的实施方式I所涉及的控制装置的减速时的控制结果的形象化描绘的时间曲线图。
[0027]图4是示出本发明的实施方式2所涉及的控制装置的逻辑构成的框图。
[0028]图5是示出本发明的实施方式2所涉及的控制装置的目标EGR率算出的逻辑构成的框图。
[0029]图6是示出本发明的实施方式2所涉及的控制装置的减速时的控制结果的形象化描绘的时间曲线图。
[0030]图7是示出本发明的实施方式3所涉及的控制装置的逻辑构成的框图。
[0031]图8是示出本发明的实施方式3所涉及的控制装置所采用的运转区域的设定的图。
【具体实施方式】
[0032][实施方式I]
[0033]以下，参照附图对本发明的实施方式I进行说明。
[0034]在本实施方式中作为控制对象的内燃机(以下，称为发动机)为火花点火式的四冲程往复式发动机。另外，该发动机是所谓的稀薄燃烧发动机，构成为能够选择进行基于理论空燃比的运转的化学计量空燃比模式(第I运转模式)和进行基于比理论空燃比稀的空燃比的运转的稀空燃比模式(第2运转模式)作为发动机的运转模式。
[0035]搭载于车辆的EQJ (Electrical control Unit:电子控制单元)通过操作发动机所具备的各种致动器来控制发动机的运转。由ECU操作的致动器包括:作