專利名稱：內(nèi)燃機的控制裝置和方法以及發(fā)動機控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多個燃燒模式之間對混合氣的燃燒模式進行切換而運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機的控制裝置和方法以及發(fā)動機控制單元。
背景技術(shù)：
以往，作為內(nèi)燃機的控制裝置，已知有例如日本特開平10-227239號公報中記載的控制裝置。該內(nèi)燃機為通過燃料噴射閥向氣缸內(nèi)直接噴射燃料的所謂直噴式。在該控制裝置中，根據(jù)內(nèi)燃機的負載、即油門踏板的開度，選擇性地把燃料噴射模式切換為下列模式中的任意一種在壓縮行程中一次噴射燃料的低負載時用的第一模式；分割燃料而在進氣行程和壓縮行程中分別噴射的中負載時用的第二模式；在進氣行程中一次噴射燃料的高負載時用的第三模式。由此，內(nèi)燃機在低負載區(qū)中以混合氣成層燃燒的方式進行運轉(zhuǎn)，在中負載區(qū)中以混合氣的一部分成層燃燒而其余的混合氣均勻燃燒的方式進行運轉(zhuǎn)，在高負載區(qū)中以混合氣均勻燃燒的方式進行運轉(zhuǎn)。
另外，該控制裝置中如下進行點火正時控制。首先，基于上述燃料噴射模式選擇第一～第三模式用的三個點火正時映射圖中的任意一個。在該第一模式用的點火正時映射圖中，映射值和負載基本無關(guān)地設(shè)為恒定，并且在第二和第三模式用的點火正時映射圖中，設(shè)為負載越大則映射值越為滯后側(cè)的值。而且，在彼此相鄰的負載區(qū)用的兩個點火正時映射圖中，在負載區(qū)的邊界附近，映射值設(shè)定為相對于負載相互不連續(xù)而具有較大的曲軸角度差。
接著，在點火正時控制中，根據(jù)負載檢索所選擇的點火正時映射圖，從而計算點火正時。此時，當(dāng)負載處于三個模式域中的任意一個中時，通過兩個映射圖檢索值的插值運算來計算點火正時，并且當(dāng)負載處于兩個模式域的邊界附近時，禁止兩個映射圖檢索值的插值運算而僅根據(jù)一個映射圖檢索值來進行計算。
采用上述控制方法來計算點火正時的理由如下。通常，對這兩種模式進行比較時上述第一或第三模式的在一個燃燒周期中僅噴射一次燃料的單次噴射模式，和上述第二模式的分割為兩次來噴射燃料的分割噴射模式，對于兩者，如上所述混合氣的燃燒狀態(tài)彼此不同，熱效率(即燃燒效率)彼此不同，因此發(fā)生扭矩的差較大。其結(jié)果，當(dāng)燃料噴射模式隨著負載變化而在兩種模式間變化時，由此而發(fā)生扭矩階差或劇烈的轉(zhuǎn)速變動，導(dǎo)致運轉(zhuǎn)性降低。因此，當(dāng)負載為兩個模式域的邊界附近的值時，禁止兩個映射圖檢索值的插值運算，僅根據(jù)一個映射圖檢索值進行計算，因此能夠使點火正時迅速變化，從而防止發(fā)生上述扭矩階差或劇烈的轉(zhuǎn)速變動，提高運轉(zhuǎn)性。
在上述日本特開平10-227239號公報的控制裝置中，為了抑制燃料噴射模式在兩個模式之間變化時的扭矩階差或急劇轉(zhuǎn)速變動，禁止兩個映射圖檢索值的插值運算，并且作為點火正時映射圖，使用在負載區(qū)的邊界附近映射值相對于負載互不連續(xù)而具有較大的曲軸角度差的映射圖。但是，由點火正時的超前帶來的扭矩增大量小于兩個模式之間的發(fā)生扭矩差，不足以抑制扭矩階差和劇烈轉(zhuǎn)速變動。其結(jié)果，仍然會產(chǎn)生扭矩階差和劇烈的轉(zhuǎn)速變動，從而導(dǎo)致運轉(zhuǎn)性降低。此外，為了抑制扭矩階差和劇烈的轉(zhuǎn)速變動，將邊界附近的兩個映射值設(shè)定為不連續(xù)而具有較大的曲軸角度差，因此需要將一方的映射值設(shè)定于相對滯后側(cè)的值，其結(jié)果導(dǎo)致熱效率降低、燃料效率惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，解決上述問題而提供在使混合氣的燃燒模式在多個燃燒模式間切換的情況下，能夠抑制扭矩階差或劇烈的轉(zhuǎn)速變動并且能夠提高燃料效率的內(nèi)燃機控制裝置和方法以及發(fā)動機控制單元。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供了一種內(nèi)燃機的控制裝置，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在多個燃燒模式間切換燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制裝置具有第一操作量計算單元，其計算用于改變所述控制量的第一操作量，使得在所述預(yù)定的切換條件成立時，抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化；第二操作量計算單元，其計算第二操作量，使得在所述預(yù)定的切換條件成立時，抵消由第一操作量引起的控制量的變化，其中該第二操作量用于改變控制量，其在一個燃燒周期中對于控制量的可改變幅度小于第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制裝置，當(dāng)燃燒模式的切換條件成立時，計算第一操作量，使得抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化，并且計算第二操作量以抵消由第一操作量引起的控制量的變化。這里，第二操作量在一個燃燒周期中對于控制量的可變能更幅度比第一操作量小。換言之，第一操作量在一個燃燒周期中能夠以比第二操作量大的幅度改變控制量，因此可以通過這樣的第一操作量迅速地抵消控制量的變化，并且從燃燒模式的切換開始，通過第二操作量平緩地消除第一操作量引起的控制量變化。其結(jié)果，在燃燒模式切換時，能夠抑制控制量、即發(fā)生扭矩急劇變化，并抑制扭矩階差或劇烈的轉(zhuǎn)速變動。此外，能夠使切換以后的燃燒狀態(tài)與扭矩階差和劇烈的轉(zhuǎn)速變動無關(guān)地、迅速恢復(fù)為能夠確保本來的熱效率的狀態(tài)，從而提高燃料效率。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供了一種內(nèi)燃機的控制方法，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在多個燃燒模式間切換燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制方法具有以下步驟計算用于改變控制量的第一操作量，使得在預(yù)定的切換條件成立時，抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化；計算第二操作量，使得在預(yù)定的切換條件成立時，抵消由第一操作量引起的控制量的變化，其中該第二操作量用于改變控制量，其在一個燃燒周期中對于控制量的可改變幅度小于第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法，能夠獲得與所述本發(fā)明第一方式的控制裝置相同的有利效果。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三方式，提供了一種包含內(nèi)燃機的控制程序的發(fā)動機控制單元，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在多個燃燒模式間切換燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，所述程序使計算機計算用于改變所述控制量的第一操作量，使得在預(yù)定的切換條件成立時，抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化；計算第二操作量，使得在預(yù)定的切換條件成立時，抵消由第一操作量引起的控制量的變化，其中該第二操作量用于改變控制量，其在一個燃燒周期中對于控制量的可改變幅度小于第一操作量。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元，能夠獲得與所述本發(fā)明第一方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述內(nèi)燃機控制裝置中，第一操作量計算單元具有第一基本操作量計算單元，其根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；以及校正值計算單元，其實施預(yù)定的遺忘處理而計算用于抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化，所述第一操作量計算單元利用校正值對第一基本操作量進行校正，從而計算第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制裝置的優(yōu)選方式，根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量，實施預(yù)定的遺忘處理而計算校正值，該校正值用于抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化，并且利用該校正值對第一基本操作量進行校正，從而計算第一操作量。因此隨著運算的進行，校正值對于第一基本操作量的校正效果逐漸消失，并且第一操作量對于控制量變化的抵消效果消除，從而第二操作量也無需抵消由第一操作量導(dǎo)致的控制量的變化。其結(jié)果，將第一操作量和第二操作量計算成為與燃燒模式相應(yīng)的原本值，因此可以使內(nèi)燃機的燃燒模式可靠地恢復(fù)為能夠確保原本的熱效率的狀態(tài)，從而能夠確實提高燃料效率。
優(yōu)選在所述內(nèi)燃機控制方法中，所述計算第一控制量的步驟包括以下步驟根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；實施預(yù)定的遺忘處理而計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值；利用所述校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第一方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述發(fā)動機控制單元中，所述程序進一步使所述計算機根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量，實施預(yù)定的遺忘處理而計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值，利用所述校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第一方式的控制裝置相同的有利效果。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第四方式，提供了一種內(nèi)燃機的控制裝置，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在多個燃燒模式間切換燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制裝置具有延遲單元，其在所述預(yù)定的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，使所述燃燒模式的切換延遲；第一操作量計算單元，其計算用于改變所述控制量的第一操作量，使得在所述燃燒模式切換的延遲中，該第一操作量在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)所述燃燒模式的切換的延遲結(jié)束時，該第一操作量在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向上變化；第二操作量計算單元，其計算第二操作量，使得在所述延遲單元進行的所述燃燒模式切換的延遲中，抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于改變所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可改變幅度小于所述第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制裝置，即使在燃燒模式的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，通過延遲單元使燃燒模式的切換延遲，該延遲中，計算第一操作量而使其在抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，計算第一操作量而使其在抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化的方向上變化。因此，在燃燒模式的切換延遲中，在達到能夠抵消在原本的抵消方向上變化時與燃燒模式的切換相伴隨的控制量變化的量之前，使第一操作量在與該抵消方向相反的方向上變化，從而在與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化實際發(fā)生的時候，能夠通過第一控制量迅速抵消這種控制量的變化。此外，在燃燒模式的切換延遲中，能夠利用第二操作量適當(dāng)?shù)叵傻谝徊僮髁恳鸬目刂屏孔兓?。其結(jié)果，即使在延遲中，也能夠使控制量、即發(fā)生扭矩保持于穩(wěn)定狀態(tài)。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第五方式，提供了一種內(nèi)燃機的控制方法，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制方法具有以下步驟在所述預(yù)定的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，使所述燃燒模式的切換延遲；在所述燃燒模式切換的延遲中，將用于改變所述控制量的第一操作量計算成在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向上變化；計算第二操作量，使得在所述燃燒模式切換的延遲中，抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于改變所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可改變幅度小于所述第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第六方式，提供了一種包含有內(nèi)燃機控制程序的發(fā)動機的控制單元，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，所述程序使計算機在所述預(yù)定的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，使所述燃燒模式的切換延遲；計算用于改變所述控制量的第一操作量，使得在所述燃燒模式切換的延遲中，該第一操作量在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，該第一操作量在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向上變化；計算第二操作量，使得在所述燃燒模式切換的延遲中，抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于改變所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可改變幅度小于所述第一操作量。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第四方式的內(nèi)燃機控制裝置中，所述第一操作量計算單元具有第一基本操作量計算單元，其根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；以及校正值計算單元，其計算用于抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化的校正值，所述第一操作量計算單元利用校正值對第一基本操作量進行校正，從而計算第一操作量，校正值計算單元在燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算校正值，使得基于該校正值的第一基本操作量的校正方向成為抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化方向的相反方向，并且當(dāng)燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該校正值計算成使得基于該校正值的第一基本操作量的校正方向成為抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化的方向。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制裝置的優(yōu)選方式，利用預(yù)定的控制算法來計算第一基本操作量，并且利用校正值對第一基本操作量進行校正，從而計算第一操作量。該校正值用于抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化，在燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而把該校正值計算成為，使得基于校正值的第一基本操作量的校正方向成為抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量變化的方向的相反方向，并且當(dāng)燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，把該校正值計算成為，使得基于校正值的第一基本操作量的校正方向成為抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量變化的方向。如上所述，第一操作量在一個燃燒周期中能夠以比第二操作量大的幅度改變控制量，因此當(dāng)校正值所實現(xiàn)的第一基本操作量的校正程度不合適，第一操作量的值變得不合適時，盡管燃燒模式的切換延遲，通過第一操作量所實現(xiàn)的控制量變化程度大到了無法通過第二操作量來抵消的值，其結(jié)果導(dǎo)致控制量、即發(fā)生扭矩不適當(dāng)?shù)刈儎印Ｅc此相對，根據(jù)本控制裝置，在延遲單元的燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算校正值，因此通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該濾波處理的響應(yīng)指定特性，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定基于校正值的第一基本操作量的校正程度，其結(jié)果，能夠?qū)⒌谝徊僮髁坑嬎愠蔀槟軌蚶玫诙僮髁縼磉m當(dāng)?shù)氐窒稍摰谝徊僮髁恳鸬目刂屏孔兓闹?。從而在燃燒模式切換的延遲中，能夠進一步將控制量、即發(fā)生扭矩可靠地保持于穩(wěn)定狀態(tài)。
優(yōu)選在所述第五方式的內(nèi)燃機控制方法中，計算所述第一操作量的步驟包括以下步驟根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值；以及利用該校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量，計算所述校正值的步驟在所述燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算所述校正值，使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向的相反方向，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該校正值計算成使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第六方式的發(fā)動機控制單元中，所述程序進一步使所述計算機根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值；利用該校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量；在所述燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算所述校正值，使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向的相反方向，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該校正值計算成使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第四方式的內(nèi)燃機控制裝置中，第一操作量計算單元使用表示多個燃燒模式和控制量之間關(guān)系的模型來計算第一操作量。
如該內(nèi)燃機那樣，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，多個燃燒模式中的控制量、即發(fā)生扭矩對應(yīng)于內(nèi)燃機的負載或轉(zhuǎn)速等運轉(zhuǎn)狀態(tài)而進一步發(fā)生變化，因此使用按照與該控制量的變化狀態(tài)相對應(yīng)的方式而預(yù)先設(shè)定的映射圖和程序來運算內(nèi)燃機的操作量時，導(dǎo)致映射圖設(shè)定的作業(yè)工時、程序量和運算負荷都增加，從而實際上難以實現(xiàn)。與此相對，根據(jù)本內(nèi)燃機控制裝置的優(yōu)選方式，使用表示多個燃燒模式和控制量之間關(guān)系的模型來計算第一操作量，并且預(yù)先設(shè)定該模型的作業(yè)、即辨識作業(yè)與設(shè)定上述映射圖的作業(yè)相比更為容易，因此能夠顯著地減少作業(yè)工時，并且通過使用這種模型進行運算，能夠顯著地降低程序量和運算負荷。
優(yōu)選在所述第五方式的內(nèi)燃機控制方法中，計算所述第一操作量的步驟使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間關(guān)系的模型計算所述第一操作量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第六方式的發(fā)動機控制單元中，所述程序進一步使所述計算機中使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間關(guān)系的模型來計算所述第一操作量。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第四方式的內(nèi)燃機控制裝置中，校正值計算單元基于表示校正值與控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型來計算校正值。
通常，在表示內(nèi)燃機中的發(fā)生扭矩的控制量和改變該控制量的操作量之間，存在響應(yīng)延遲或無效時間等的動態(tài)特性，因此即使通過靜態(tài)計算方法計算出用于計算第一操作量的校正值，由于上述動態(tài)特性的影響也無法適當(dāng)?shù)赜嬎阈Ｕ担瑹o法通過使用該校正值計算的第一操作量來高精度地抵消控制量的過渡變化。另外，當(dāng)通過試錯性的人工訓(xùn)練作業(yè)來設(shè)定具有抵消該控制量過渡變化的能力的操作量時，會導(dǎo)致設(shè)定工時增加。與此相對，根據(jù)本內(nèi)燃機控制裝置的優(yōu)選方式，基于表示校正值與控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型來計算校正值，并且可以不采用試錯方法，而是計測將預(yù)定的校正值施加給控制對象時的控制量數(shù)據(jù)，使用校正值與控制量的計測數(shù)據(jù)，通過各種辨識算法來執(zhí)行預(yù)先設(shè)定該動態(tài)特性模型的作業(yè)，與上述人工訓(xùn)練作業(yè)相比較為容易，從而能夠大幅減少作業(yè)工時。
優(yōu)選在所述第五方式的內(nèi)燃機控制方法中，計算所述校正值的步驟基于表示該校正值與所述控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型來計算所述校正值。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第六方式的發(fā)動機控制單元中，所述程序進一步使所述計算機基于表示該校正值與所述控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型來計算所述校正值。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第四方式的內(nèi)燃機控制裝置中，還具有目標(biāo)控制量計算單元，其計算作為控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；修正單元，其通過預(yù)定的反饋控制算法，對第一操作量和第二操作量進行修正，使控制量成為目標(biāo)控制量。
通常，在多個燃燒模式間對內(nèi)燃機的燃燒模式進行切換的情況下，發(fā)生扭矩的變化程度、即控制量的變化程度會由于內(nèi)燃機的個體差異或經(jīng)年變化等而有所不同。因此，即使以抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化為目的，預(yù)先設(shè)定使控制量變化的操作量的動作狀態(tài)，也存在該抵消精度、即補償精度低下的可能性。與此相對，根據(jù)本內(nèi)燃機控制裝置的優(yōu)選方式，通過預(yù)定的反饋控制算法來修正第一操作量和第二操作量，以使控制量成為目標(biāo)控制量，從而即使在上述存在內(nèi)燃機的個體差異或經(jīng)年變化等的情況下，也能夠通過兩個操作量適當(dāng)?shù)氐窒刂屏康淖兓沟窒?、即補償精度得以提高。
優(yōu)選所述第五方式的內(nèi)燃機控制方法還具有以下步驟計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
根據(jù)該內(nèi)燃機控制方法的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。
優(yōu)選在所述第六方式的發(fā)動機控制單元中，所述程序進一步使所述計算機計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量，通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，以使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
根據(jù)該發(fā)動機控制單元的優(yōu)選方式，能夠獲得與所述本發(fā)明第四方式的控制裝置相同的有利效果。


圖1示出應(yīng)用了本發(fā)明第一實施方式的控制裝置的內(nèi)燃機的概略結(jié)構(gòu)。
圖2是示出第一實施方式的控制裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是用于說明可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)和可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)的進氣門和排氣門的開啟動作的氣門升程曲線。
圖4示出了使第一次噴射率Rinj和點火正時Ig_log變化時的內(nèi)燃機發(fā)生扭矩TRQ的測定結(jié)果。
圖5用于說明第一實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制的控制方法。
圖6用于說明在第一實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制中將發(fā)生扭矩TRQ向增大方向控制時的控制方法。
圖7用于說明在第一實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制中將發(fā)生扭矩TRQ向減小方向控制時的控制方法。
圖8是示出怠速轉(zhuǎn)速控制器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9示出用于計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd的映射圖的一例。
圖10為示出分割噴射控制器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11示出用于計算第一次噴射率的要求值Rinj_STB的映射圖的一例。
圖12示出用于計算映射值DNE_map的映射圖的一例。
圖13為示出協(xié)調(diào)反饋控制器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖14示出用于計算趨近律增益Krch_ig、Krch_ar的映射圖的一例。
圖15示出用于計算自適應(yīng)律增益Kadp_ig、Kadp_ar的映射圖的一例。
圖16示出用于計算映射值Umap_ig的映射圖的一例。
圖17示出用于計算映射值Umap_ar的映射圖的一例。
圖18為示出本實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制的仿真結(jié)果的一例的時序圖。
圖19是為了比較而示出保持補償值Umusic_ig＝0時的怠速轉(zhuǎn)速控制的仿真結(jié)果的一例的時序圖。
圖20為示出包含怠速轉(zhuǎn)速控制處理在內(nèi)的各種控制處理的流程圖。
圖21為示出第一次噴射率Rinj和補償值Umusic_ig的計算處理的流程圖。
圖22為示出第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值DNE_mod的計算處理的流程圖。
圖23為示出點火操作量Uig的計算處理的流程圖。
圖24為示出進氣操作量Uar的計算處理的流程圖。
圖25為示出第一次噴射量Tcyl1和第二次噴射量Tcyl2的計算處理的流程圖。
圖26示出用于計算點火正時Ig_log的映射圖的一例。
圖27示出用于計算目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd的映射圖的一例。
圖28為示出本發(fā)明第二實施方式的控制裝置的Pmi控制器的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖29為示出第二實施方式的分割噴射控制器的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖30示出用于計算第一次噴射率的要求值Rinj_STB的映射圖的一例。
圖31示出用于計算映射值DPmi_map的低轉(zhuǎn)速區(qū)用映射圖的一例。
圖32示出用于計算映射值DPmi_map的中轉(zhuǎn)速區(qū)用映射圖的一例。
圖33為示出第二實施方式的協(xié)調(diào)反饋控制器的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖34示出用于計算趨近律增益Krch_ig’、Krch_ar’的映射圖的一例。
圖35示出用于計算自適應(yīng)律增益Kadp_ig’、Kadp_ar’的映射圖的一例。
圖36示出用于計算映射值Umap_ig’的映射圖的一例。
圖37示出用于計算映射值Umap_ar’的映射圖的一例。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明第一實施方式的內(nèi)燃機控制裝置進行說明。該控制裝置1控制圖1所示的內(nèi)燃機(以下稱為“發(fā)動機”)3，如圖2所示具有ECU 2。該ECU 2如后所述根據(jù)發(fā)動機3的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，執(zhí)行怠速運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制(以下稱為“怠速轉(zhuǎn)速控制”)處理等的各種控制處理。
如圖1所示，發(fā)動機3為具有四組氣缸3a和活塞3b(圖中僅示出一組)的直列四缸汽油發(fā)動機，搭載于具有自動變速器的車輛(未圖示)上。在發(fā)動機3上對應(yīng)各個氣缸3a設(shè)置有可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4、可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5、燃料噴射閥6和火花塞7(圖2中僅示出一個)。該可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4是通過電磁力開閉驅(qū)動進氣門4a的電磁式，具有對進氣門4a朝關(guān)閉方向施力的螺旋彈簧、與ECU 2電連接的進氣螺線管4b(圖2中僅示出一個)等。
在該可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4中，當(dāng)進氣螺線管4b為非勵磁狀態(tài)時，進氣門4a通過螺旋彈簧的彈力而保持于關(guān)閉位置。另外，當(dāng)進氣螺線管4b被ECU 2勵磁時，進氣門4a通過其電磁力而克服螺旋彈簧的彈力被向開啟方向驅(qū)動，保持于開啟狀態(tài)，并且當(dāng)進氣螺線管4b恢復(fù)非勵磁狀態(tài)時，通過螺旋彈簧的彈力而恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4而自由地改變進氣門4a的氣門正時(即開啟和關(guān)閉定時)，并且如圖3所示，氣門升程曲線基本構(gòu)成為梯形。在本實施方式中，通過ECU 2使進氣門4a的開啟定時保持恒定，并且在圖3中實線所示最滯后側(cè)的遲閉定時和該圖中雙點劃線所示最超前側(cè)的早閉定時之間自由地控制其關(guān)閉定時。另外，在以下說明中，將進氣門4a的開啟中其保持于最大升程的曲軸角的期間稱為“進氣開角Liftin”(參照圖3)。即，在該可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4中，進氣開角Liftin越大則吸入空氣量Gcyl越多。
另一方面，可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5與可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4同樣地為通過電磁力開閉驅(qū)動排氣門5a的電磁式，具有對排氣門5a朝關(guān)閉方向施力的螺旋彈簧、與ECU 2電連接的排氣螺線管5b(圖2中僅示出一個)等。
在該可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5中，當(dāng)排氣螺線管5b為非勵磁狀態(tài)時，排氣門5a通過螺旋彈簧的彈力而保持于關(guān)閉位置。另外，當(dāng)排氣螺線管5b被ECU 2勵磁時，排氣門5a通過其電磁力克服螺旋彈簧的彈力而被向開啟方向驅(qū)動，保持于開啟狀態(tài)，并且當(dāng)排氣螺線管5b恢復(fù)非勵磁狀態(tài)時，通過螺旋彈簧的彈力而恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5自由地改變排氣門5a的氣門正時，并且如圖3中虛線所示，氣門升程曲線基本構(gòu)成為梯形。另外，在本實施方式中，在后述的控制處理中，排氣門5a的氣門正時保持恒定。
另一方面，燃料噴射閥6以向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的方式安裝于氣缸蓋3c上。即，發(fā)動機3構(gòu)成為直噴發(fā)動機。該燃料噴射閥6與ECU2電連接，并通過ECU 2對開啟時間和開啟定時進行控制。即，執(zhí)行燃料噴射控制。
在該燃料噴射控制中，如后所述，發(fā)動機3的燃料噴射模式對應(yīng)于其運轉(zhuǎn)狀態(tài)而在單次噴射模式和分割噴射模式之間切換。在該單次噴射模式中，燃料在進氣行程和壓縮行程之間進行一次噴射而使混合氣均勻燃燒。另一方面，在分割噴射模式中，燃料在進氣行程和壓縮行程之間分割而進行兩次噴射，使混合氣成層燃燒。即，通過在單次噴射模式和分割噴射模式之間對燃料噴射模式進行切換，能夠在均勻燃燒模式和成層燃燒模式之間對混合氣的燃燒模式進行切換。
另外，火花塞7也與ECU 2電連接，通過ECU 2在與點火正時Ig_log對應(yīng)的定時進行放電狀態(tài)控制，使燃燒室內(nèi)的混合氣燃燒。即，執(zhí)行點火正時控制。
此外，在發(fā)動機3中設(shè)有曲軸角傳感器20和水溫傳感器21。曲軸角傳感器20由磁轉(zhuǎn)子和MRE傳感器構(gòu)成，伴隨曲軸3d的旋轉(zhuǎn)向ECU 2輸出均為脈沖信號的CRK信號和TDC信號。
該CRK信號對應(yīng)預(yù)定曲軸角(例如1度)而輸出一個脈沖，ECU 2基于該CRK信號而計算發(fā)動機3的轉(zhuǎn)速(以下稱為“發(fā)動機轉(zhuǎn)速”)NE。另外，TDC信號是表示各個氣缸3a的活塞3b處于比進氣行程的TDC位置稍靠前的預(yù)定曲軸角位置的信號，在本實施方式的四缸發(fā)動機3中，每180度曲軸角輸出一個脈沖。
另外，水溫傳感器21對在發(fā)動機3的缸體內(nèi)循環(huán)的冷卻水的溫度、即發(fā)動機水溫TW進行檢測，向ECU 2輸出表示發(fā)動機水溫的檢測信號。
另一方面，在發(fā)動機3的進氣通路8上設(shè)有空氣流量傳感器22。該空氣流量傳感器22由熱線式空氣流量計構(gòu)成，對流經(jīng)進氣通路8的空氣的流量(以下稱為“空氣流量”)進行檢測，向ECU 2輸出表示空氣流量的檢測信號。ECU 2如后所述，基于空氣流量傳感器22的檢測信號而計算每個氣缸的吸入空氣量Gcyl。
另一方面，在發(fā)動機3的排氣通路9上設(shè)有LAF傳感器23。LAF傳感器23由氧化鋯或鉑電極等構(gòu)成，在從濃于理論空燃比的濃區(qū)到極稀區(qū)的寬范圍的空燃比區(qū)域內(nèi)，對流經(jīng)排氣通路9的排氣中的氧濃度進行線性檢測，向ECU 2輸出表示該氧濃度的檢測信號。ECU 2基于該LAF傳感器23的檢測信號的值，來計算表示排氣中的空燃比的檢測空燃比。
另外，如圖2所示，在ECU 2上分別連接有缸內(nèi)壓力傳感器24、油門開度傳感器25、車速傳感器26、空調(diào)開關(guān)27、交流發(fā)電機開關(guān)28和動力轉(zhuǎn)向泵開關(guān)29。
該缸內(nèi)壓力傳感器24為與火花塞7一體的壓電元件式，對應(yīng)每個氣缸3a設(shè)置(僅圖示一個)。缸內(nèi)壓力傳感器24通過伴隨各個氣缸3內(nèi)的壓力、即缸內(nèi)壓力Pcyl的變化而變形，從而向ECU 2輸出表示缸內(nèi)壓力Pcyl的檢測信號。ECU 2基于該缸內(nèi)壓力傳感器24的檢測信號來計算圖示平均有效壓力Pmi。
另外，油門開度傳感器25對車輛的未圖示的加速踏板的踩下量(以下稱為“油門開度”)AP進行檢測，向ECU 2輸出表示該油門開度的檢測信號。另外，車速傳感器26安裝于車輛的未圖示的車軸上，對車輛行駛速度(以下稱為“車速”)VP進行檢測，向ECU 2輸出表示該車速的檢測信號。
另一方面，空調(diào)開關(guān)27在未圖示的空調(diào)機工作中時向ECU 2輸出ON信號、停止中時輸出OFF信號。另外，交流發(fā)電機開關(guān)28在未圖示的交流發(fā)電機工作中時向ECU 2輸出ON信號、停止中時輸出OFF信號。另外，動力轉(zhuǎn)向泵開關(guān)29在未圖示的動力轉(zhuǎn)向泵工作中時向ECU 2輸出ON信號、停止中時輸出OFF信號。ECU 2基于這些開關(guān)27～29的ON/OFF信號來計算輔機負載Load。
ECU 2由微型計算機構(gòu)成，該微型計算機包括CPU、RAM、ROM和I/O接口(均未圖示)等，根據(jù)所述各種傳感器20～26的檢測信號和各種開關(guān)27～29的ON/OFF信號等，判別發(fā)動機3的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并執(zhí)行包含怠速轉(zhuǎn)速控制在內(nèi)的各種控制處理。在該怠速轉(zhuǎn)速控制中，ECU 2如后所述，在怠速運轉(zhuǎn)中通過可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4對進氣開角Liftin、即吸入空氣量Gcyl進行控制，同時通過火花塞7對點火正時Ig_log進行控制，從而控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE。即，執(zhí)行怠速轉(zhuǎn)速控制。
此時，點火正時控制與吸入空氣量控制相比響應(yīng)延遲較小，并且在一個燃燒周期中，對發(fā)動機扭矩TRQ的可改變幅度、即怠速運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的可改變幅度也較大，但從發(fā)動機3的燃燒狀態(tài)的觀點出發(fā)，具有點火正時Ig_log的控制幅度受到限定的特點。另一方面，吸入空氣量控制與點火正時控制相比，在一個燃燒周期中對怠速運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的可改變幅度較小，并且響應(yīng)延遲較大，因此具有發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE對目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd的收斂性差的特點。
另外，在本實施方式中，ECU 2相當(dāng)于第一操作量計算單元、第二操作量計算單元、第一基本操作量計算單元、校正值計算單元、延遲單元、目標(biāo)控制量計算單元和修正單元。
下面對本實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制方法的概念進行說明。首先，如前所述，在本實施方式的發(fā)動機3中，其燃料噴射模式對應(yīng)于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)而在單次噴射模式和分割噴射模式之間切換，從而使混合氣的燃燒模式在均勻燃燒模式和成層燃燒模式之間切換。在以下的說明中，在任一氣缸3a中，將一個燃燒周期中從燃料噴射閥6噴射的總?cè)剂狭孔鳛榭側(cè)剂蠂娚淞縏cyl，將分割噴射模式的第一次噴射的燃料量作為第一次噴射量Tcyl1，將第二次噴射的燃料量作為第二噴射量Tcyl2(＝Tcyl-Tcyl1)，并且將第一次噴射率Rinj定義為Rinj＝Tcyl1/(Tcyl1+Tcyl2)。此時，在單次噴射模式、即Tcyl2＝0時，Rinj＝1，在分割噴射模式時，Rinj＜1.0。
圖4中示出了，在本實施方式的發(fā)動機3中，將吸入空氣量Gcyl和總?cè)剂蠂娚淞縏cyl保持恒定，并且使第一次噴射率Rinj和點火正時Ig_log變化時的發(fā)動機3的發(fā)生扭矩(以下稱為“發(fā)動機扭矩”)TRQ的測定結(jié)果。該圖中，Ig1～4分別表示點火正時Ig_log的預(yù)定值，設(shè)定為Ig1＜Ig2＜Ig3＜Ig4的關(guān)系成立。另外，在本實施方式中，對于點火正時Ig_log，把預(yù)定曲軸角位置(例如壓縮行程的TDC位置)處的點火正時Ig_log設(shè)為值0，并且把與該位置相比超前側(cè)的點火正時Ig_log設(shè)定為正值、把滯后側(cè)的點火正時Ig_log設(shè)定為負值。因此，在上述預(yù)定值Ig1～4中，值Ig4被設(shè)定為最超前側(cè)的值。
如該圖所示，可以判明，在該發(fā)動機3中，在吸入空氣量Gcyl、總?cè)剂蠂娚淞縏cyl和點火正時Ig_log保持恒定的情況下，使第一次噴射率Rinj從值1.0開始向更小的值變化時發(fā)動機扭矩TRQ增大。這是由于，混合氣的燃燒模式從均勻燃燒模式變化為成層燃燒模式，從而使熱效率(即燃燒效率)提高。
另一方面，在燃料噴射閥6中，通常為了確保高負載時所要求的發(fā)動機扭矩TRQ，在設(shè)計上必須將可噴射燃料量的最大值設(shè)定為一定程度的較大值，從而無法將可噴射燃料量的最小值Tmin設(shè)定為極小值。因此，在該最小值Tmin、分割噴射模式中的第一次噴射量Tcyl1和第二次噴射量Tcyl2之間的關(guān)系中，當(dāng)Tcyl1＜Tmin或者Tcyl2＜Tmin成立時，燃料噴射的控制精度極度降低而導(dǎo)致無法適當(dāng)進行燃料噴射。此時，在本實施方式的燃料噴射閥6中構(gòu)成為，第一次噴射率Rinj處于圖4所示Rinj_lmt＜Rinj＜1.0的范圍內(nèi)時，Tcyl2＜Tmin成立。這里，Rinj_lmt表示第一次噴射率Rinj的預(yù)定閾值(例如0.8)。
由于燃料噴射閥6具有上述特性，因此在怠速轉(zhuǎn)速控制中，在輔機負載Load等變動的情況下，為了將發(fā)動機扭矩TRQ向增大方向或者減小方向控制而在將吸入空氣量Gcyl和總?cè)剂蠂娚淞縏cyl保持恒定的同時改變點火正時Ig_log和第一次噴射率Rinj時，可能發(fā)生急劇的扭矩變動、即劇烈的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的變動(以下稱為“轉(zhuǎn)速變動”)。下面參照圖5說明其原因。
該圖5示出了如下的例子在怠速轉(zhuǎn)速控制中，由于輔機負載Load的上升等原因，為了通過燃燒模式向成層燃燒模式的切換而提高熱效率，以向增大方向控制發(fā)動機扭矩TRQ，在將吸入空氣量Gcyl和總?cè)剂蠂娚淞縏cyl保持恒定的同時，使點火正時Ig_log和第一次噴射率Rinj從狀態(tài)X1(Rinj＝1.0，Ig_log＝Ig6)轉(zhuǎn)入狀態(tài)X2(Rinj＝RinjX，Ig_log＝Ig6)。該圖中，RinjX表示RinjX＜Rinj_lmt成立的第一次噴射率Rinj的預(yù)定值。另外，Ig5、6表示Ig5＜Ig6成立的點火正時Ig_log的預(yù)定值。
如該圖所示，為了將燃燒模式從均勻燃燒模式切換為成層燃燒模式，使點火正時Ig_log和第一次噴射率Rinj從狀態(tài)X1轉(zhuǎn)入狀態(tài)X2時，由于燃料噴射閥6的上述特性，無法使第一次噴射率Rinj在Rinj_lmt＜Rinj＜1.0的范圍內(nèi)平緩改變，從而只能使第一次噴射率Rinj從值1.0一下就改變?yōu)楸乳撝礡inj_lmt小的值。其結(jié)果，由于伴隨燃料噴射模式切換的燃燒模式切換而使熱效率劇變，從而導(dǎo)致劇烈的轉(zhuǎn)速變動。
為了避免這種情況，本發(fā)明在怠速轉(zhuǎn)速控制中，在為了提高熱效率而使燃燒模式從均勻燃燒模式切換為成層燃燒模式的情況下，如圖6所示，首先在將吸入空氣量Gcyl和總?cè)剂蠂娚淞縏cyl保持恒定的同時，使點火正時Ig_log和第一次噴射率Rinj從狀態(tài)X1(Rinj＝1.0，Ig_log＝Ig6)迅速轉(zhuǎn)入狀態(tài)X2’(Rinj＝RinjX，Ig_log＝Ig5)。此時，狀態(tài)X1時的發(fā)動機扭矩TRQ與狀態(tài)X2時的值相同，因而不發(fā)生轉(zhuǎn)動變動。
接著，使總?cè)剂蠂娚淞縏cyl保持恒定并且使第一次噴射率Rinj保持為值RinjX，同時通過后述的補償值Umusic_ig使點火正時Ig_log從值Ig5轉(zhuǎn)為值Ig6(即從狀態(tài)X2’轉(zhuǎn)入狀態(tài)X2)，與此同時，通過后述的協(xié)調(diào)反饋控制算法計算進氣操作量Uar，以抵消與點火正時Ig_log朝超前側(cè)的改變相伴隨的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的上升，由此控制吸入空氣量Gcyl。此時，由于如前所述吸入空氣量控制的響應(yīng)延遲比點火正時控制大，所以把從點火正時Ig_log的預(yù)定值Ig5向預(yù)定值Ig6的轉(zhuǎn)移速度設(shè)定為吸入空氣量控制能夠跟隨的值。通過上述控制方法，在怠速轉(zhuǎn)速控制中，在為了提高熱效率而使燃燒模式從均勻燃燒模式向成層燃燒模式切換的情況下，能夠抑制劇烈的轉(zhuǎn)速變動。
另一方面，與圖5的示例相反地，在由于輔機負載Load減少等原因，使燃燒模式從成層燃燒模式向均勻燃燒模式切換以向減小方向控制發(fā)動機扭矩TRQ的情況下，例如，在使點火正時Ig_log和第一次噴射率Rinj從狀態(tài)X2(Rinj＝RinjX，Ig_log＝Ig6)轉(zhuǎn)入狀態(tài)X1(Rinj＝1.0，Ig_log＝Ig6)的情況下，也由于燃料噴射閥6的上述特性，而不得不使第一次噴射率Rinj從小于閾值Rinj_lmt的值一下就改變?yōu)橹?.0，其結(jié)果，由于發(fā)生劇烈的的扭矩下降而導(dǎo)致劇烈的轉(zhuǎn)速變動。
為了消除這種情況，本發(fā)明中，在使燃燒模式從成層燃燒模式切換為均勻燃燒模式的情況下，如圖7所示，首先在將總?cè)剂蠂娚淞縏cyl保持恒定并且使第一次噴射率Rinj保持于值RinjX的同時，通過所述補償值Umusic_ig，在使點火正時Ig_log從值Ig6轉(zhuǎn)為值Ig5的同時，利用前述的協(xié)調(diào)反饋控制算法來計算點火操作量Uig，從而控制吸入空氣量Gcyl。此時，由于以上原因，把點火正時Ig_log的轉(zhuǎn)換速度設(shè)定為吸入空氣量控制能夠跟隨的值。如上所述，能夠抑制劇烈的轉(zhuǎn)速變動。接著，在保持吸入空氣量Gcyl和總?cè)剂蠂娚淞縏cyl的同時，使點火正時Ig_log和第一次噴射率Rinj從狀態(tài)X2’(Rinj＝RinjX，Ig_log＝Ig5)迅速轉(zhuǎn)入狀態(tài)X1(Rinj＝1.0，Ig_log＝Ig6)。此時，狀態(tài)X1時的發(fā)動機扭矩TRQ與狀態(tài)X2時的值相同，因而不發(fā)生扭矩階差或劇烈的轉(zhuǎn)速變動。采用上述控制方法，在怠速轉(zhuǎn)速控制中，在將燃燒模式從成層燃燒模式向均勻燃燒模式切換的情況下，也能夠防止發(fā)生劇烈的轉(zhuǎn)速變動。
下面參照圖8對本實施方式的控制裝置1進行說明。如圖所示，該控制裝置1具有怠速轉(zhuǎn)速控制器30，該怠速轉(zhuǎn)速控制器30具體由ECU 2構(gòu)成。
在怠速轉(zhuǎn)速控制器30中，通過下述控制算法計算第一次噴射率Rinj、點火操作量Uig和進氣操作量Uar，并將這三個值Rinj、Uig和Uar輸入到作為控制對象的發(fā)動機3，從而在怠速運轉(zhuǎn)中，對作為控制量的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE進行反饋控制，使得在發(fā)動機3不發(fā)生劇烈的轉(zhuǎn)速變動(換言之扭矩階差)的狀態(tài)下，收斂于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd。該點火操作量Uig為點火正時Ig_log，進氣操作量Uar如后所述為作為對進氣開角Liftin進行反饋控制時的目標(biāo)的目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd。另外，在本實施方式中，怠速轉(zhuǎn)速控制器30相當(dāng)于第一操作量計算單元和第二操作量計算單元，點火操作量Uig相當(dāng)于第一操作量，進氣操作量Uar相當(dāng)于第二操作量。
怠速轉(zhuǎn)速控制器30如該圖所示具有目標(biāo)值計算部31、分割噴射控制器40、協(xié)調(diào)反饋控制器50、協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80和映射值計算部90。
在該目標(biāo)值計算部31中，如后所述，在怠速轉(zhuǎn)速控制中，計算作為發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的目標(biāo)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd。另外，在本實施方式中，目標(biāo)值計算部31相當(dāng)于目標(biāo)控制量計算單元，目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd相當(dāng)于目標(biāo)控制量。
另外，在分割噴射控制器40中，如后所述，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd，計算補償值Umusic_ig和第一次噴射率Rinj。另外，在本實施方式中，分割噴射控制器40相當(dāng)于校正值計算單元和延遲單元，補償值Umusic_ig相當(dāng)于校正值。
另外，在協(xié)調(diào)反饋控制器50中，如后所述，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd、發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE、補償值Umusic_ig、兩個映射值Umap_ig、Umap_ar和四個增益Krch_ig、Kadp_ig、Krch_ar、Kadp_ar，計算點火操作量Uig和進氣操作量Uar。另外，在本實施方式中，協(xié)調(diào)反饋控制器50相當(dāng)于第一基本操作量計算單元和修正單元。
另一方面，在協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80中，如后所述，對應(yīng)于由協(xié)調(diào)反饋控制器50計算出的切換函數(shù)σne，計算四個增益Krch_ig、Kadp_ig、Krch_ar、Kadp_ar。
另外，在映射值計算部90中，如后所述，對應(yīng)于由協(xié)調(diào)反饋控制器50計算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f，計算兩個映射值Umap_ig、Umap_ar。另外，在本實施方式中，映射值計算部90相當(dāng)于第一基本操作量計算單元。
下面對所述目標(biāo)值計算部31進行說明。在該目標(biāo)值計算部31中，通過對應(yīng)于發(fā)動機水溫TW和輔機負載Load，檢索圖9所示的映射圖來計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd。在該圖中，TW1為發(fā)動機水溫TW的預(yù)定值(例如25℃)，NE1為發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的預(yù)定值(例如750rpm)。另外，Load1、2為輔機負載Load的預(yù)定值，設(shè)定為Load1＜Load2的關(guān)系成立。
在該映射圖中設(shè)定為輔機負載Load越大，則目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd越為高的值。這是由于，輔機負載Load越大則越容易發(fā)生由于輔機的負載變動而導(dǎo)致的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的變動，因此通過提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE，提高內(nèi)燃機的慣性能，從而實現(xiàn)怠速轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定化，同時為了應(yīng)對輔機負載Load的上升，將怠速轉(zhuǎn)速控制成更高的值，以確保更高的燃燒穩(wěn)定性。另外，目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd在發(fā)動機水溫TW高的區(qū)域被設(shè)定為比低的區(qū)域低的值。這是由于，在發(fā)動機水溫TW高的區(qū)域中，發(fā)動機3的燃燒狀態(tài)穩(wěn)定，從而能夠以較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE來執(zhí)行怠速運轉(zhuǎn)。
下面對前述的分割噴射控制器40進行說明。在該分割噴射控制器40中，如下所述，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd來計算補償值Umusic_ig和第一次噴射率Rinj。該補償值Umusic_ig是與用于通過點火正時控制來對怠速轉(zhuǎn)速控制中的劇烈轉(zhuǎn)速變動進行補償?shù)那梆來椣喈?dāng)?shù)闹担虼?，在后述的點火正時控制器60的點火操作量Uig的計算中用作加法項。
分割噴射控制器40如圖10所示，具有Rinj_STB計算部41、DNE計算部42、前饋控制器43和動態(tài)補償器44。
在該Rinj_STB計算部41中，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd，檢索圖11所示的映射圖，從而計算第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB。該映射圖相當(dāng)于表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd和第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB之間的關(guān)系，即表示作為控制量的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和成層燃燒模式以及均勻燃燒模式之間關(guān)系的響應(yīng)曲面模型，在該圖中，NE2為NE1＜NE2的關(guān)系成立的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的預(yù)定值(例如900rpm)。
如該圖所示，作為要求值Rinj_STB的計算用映射圖，分別準(zhǔn)備了實線所示的停車時用映射圖和虛線所示的行駛待機時用映射圖。該停車時用映射圖用于在車輛停車中時，即自動變速器的檔位設(shè)定于N檔或P檔時，計算要求值Rinj_STB，起動待機用映射圖用于在車輛處于行駛待機狀態(tài)時，即自動變速器的檔位設(shè)定于D檔或R檔時，計算要求值Rinj_STB。首先，在停車時用映射圖中，要求值Rinj_STB的映射值在NE＜NE1的范圍內(nèi)設(shè)定為值1.0，在NE≥NE1的范圍內(nèi)設(shè)定為作為所述閾值Rinj_lmt以下的值的預(yù)定值Rinj1。這是由于，在NE≥NE1的范圍內(nèi)，為了提高燃料效率而使發(fā)動機3在分割噴射模式、即成層燃燒模式下運轉(zhuǎn)。另外，在NE＜NE1的范圍內(nèi)，由于所述的燃料噴射閥6的特性，Tcyl2＜Tmin成立而無法適當(dāng)?shù)剡M行第二次噴射，因此為了確保怠速轉(zhuǎn)速控制的穩(wěn)定性和控制精度，使發(fā)動機3在單次噴射模式、即均勻燃燒模式下運轉(zhuǎn)。
另外，在行駛待機用映射圖中，要求值Rinj_STB的映射值在NE＜NE2的范圍內(nèi)被設(shè)定為值1.0，在NE≥NE2的范圍內(nèi)被設(shè)定為預(yù)定值Rinj1。這是由于以下原因。在分割噴射模式、即成層燃燒模式中，與單次噴射模式、即均勻燃燒模式時相比，燃燒變動的程度更大，因此自動變速器的檔位設(shè)定于D檔或R檔時，若在低轉(zhuǎn)速區(qū)中以成層燃燒模式進行運轉(zhuǎn)，則與檔位設(shè)定于N檔或P檔時相比，該燃燒變動易于傳遞至車體而導(dǎo)致商品性降低。因此，在行駛待機用映射圖中，在未滿比預(yù)定值NE1高的預(yù)定值NE2的轉(zhuǎn)速區(qū)中，以提高低轉(zhuǎn)速區(qū)的商品性為目的，將要求值Rinj_STB的映射值設(shè)定為值1.0，以使發(fā)動機3以單次噴射模式、即均勻燃燒模式運轉(zhuǎn)。另外，在NE≥NE2的范圍中，如上所述，為了使發(fā)動機3以分割噴射模式、即成層燃燒模式運轉(zhuǎn)以提高燃料效率，而將要求值Rinj_STB的映射值設(shè)定為預(yù)定值Rinj1。
另外，在車輛并非本實施方式的具有自動變速器的情況，而是具有手動變速器時，作為要求值Rinj_STB的計算用映射圖，手動變速器的檔位處于空檔位置時使用停車時用值映射圖，處于其它檔位(例如倒檔位置或1～4速位置)時，可以使用行駛待機用映射圖。
下面，在DNE計算部42中，對應(yīng)于第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB和目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd，計算變動預(yù)測值DNE。該變動預(yù)測值DNE是對怠速轉(zhuǎn)速控制中改變第一次噴射率Rinj時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的變動量進行預(yù)測而得到，具體而言是通過下述方法進行計算。
首先，對應(yīng)于第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB和目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd，檢索圖12所示映射圖來計算映射值DNE_map。在該映射圖中，當(dāng)Rinj_STB＝Rinj1時，目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd越高則映射值DNE_map設(shè)定為越大的值。這是由于，目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd越高則與第一次噴射率Rinj的改變相伴隨的轉(zhuǎn)速變動量越容易增大。
接著使用下式(1)來計算變動預(yù)測值DNE。
DNE(k)＝DNE_map(k)-DNE_map(k-1) ……(1)在上式(1)中，帶記號(k)的各個離散數(shù)據(jù)表示以預(yù)定控制周期采樣或者計算的數(shù)據(jù)，記號k表示各個離散數(shù)據(jù)的采樣或者計算周期的序號。例如，記號k表示本次控制定時采樣或計算出值，而記號k-1表示前次控制定時采樣或計算出的值。這一點對于以下的離散數(shù)據(jù)也是同樣的。另外，在以下的說明中，適宜地省略各個離散數(shù)據(jù)中的記號(k)等。
另外，在所述的前饋控制器43中，采用下述方法計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值DNE_mod。該補償目標(biāo)值DNE_mod為相當(dāng)于要使用補償值Umusic_ig來進行補償?shù)霓D(zhuǎn)速變動量的值。
首先，如下設(shè)定變動方向標(biāo)志F_DNE_dir的值。該變動方向標(biāo)志F_DNE_dir表示是否預(yù)測為改變第一次噴射率Rinj時發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE向增大側(cè)變化。具體而言，當(dāng)下述條件(e1)成立時或者條件(e2)、(e3)均成立時，預(yù)測為第一次噴射率Rinj改變時發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE向增大側(cè)變化，因此為了表示該情況而將變動方向標(biāo)志F_DNE_dir設(shè)定為“1”。
(e1)DNE＞DNE_PSTEP(e2)DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP(e3)F_DNE_dir(k-1)＝1這里，條件(e1)、(e2)的DNE_PSTEP是用于判定第一次噴射率Rinj改變時發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE是否向增大側(cè)變化的增大側(cè)閾值，被設(shè)定為正的預(yù)定值(例如10rpm)。另外，條件(e2)的DNE_NSTEP閾值是用于判定第一次噴射率Rinj改變時發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE是否向減小側(cè)變化的減小側(cè)閾值，被設(shè)定為負的預(yù)定值(例如-10rpm)。
另一方面，下述條件(e4)成立時，或者條件(e5)、(e6)均成立時，預(yù)測為第一次噴射率Rinj改變時發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE不向增大側(cè)變化，因此為了表示該情況而將變動方向標(biāo)志F_DNE_dir設(shè)定為“0”。
(e4)DNE＜DNE_NSTEP(e5)DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP(e6)F_DNE_dir(k-1)＝1另外，當(dāng)變動方向標(biāo)志F_DNE_dir設(shè)定為“1”時，采用下式(2)、(3)來計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值DNE_mod_p。
Rinj(k)＝Rinj_STB(k)……(2)DNE_mod_p(k)＝λp·DNE_mod_p(k-1)+DNE(k)……(3)
上式(3)中λp是被設(shè)定為0＜λp＜1成立的遺忘系數(shù)。如式(3)所示，通過把遺忘系數(shù)λp與增大側(cè)用值的前次值DNE_mod_p(k-1)相乘，并且在第一次噴射率Rinj改變后使變動預(yù)測值DNE的值為0，從而伴隨著運算處理的進行，增大側(cè)用值DNE_mod_p被計算為收斂于值0。即，通過遺忘運算處理來計算增大側(cè)用值DNE_mod_p。由此，如后所述，使用增大側(cè)用值DNE_mod_p計算出的補償值Umusic_ig也伴隨著運算處理的進行而收斂于值0，從而使點火操作量Uig從通過補償值Umusic_ig校正為滯后側(cè)的值的狀態(tài)變化為無校正的狀態(tài)。
接著，采用下式(4)來計算補償目標(biāo)值DNE_mod。
DNE_mod(k)＝DNE_mod_p(k) ……(4)另一方面，當(dāng)變動方向標(biāo)志F_DNE_dir被設(shè)定為“0”時，根據(jù)變動預(yù)測值DNE和減小側(cè)閾值DNE_NSTEP的比較結(jié)果，如下所述來計算變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DNE_n_in、第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n，并設(shè)定等待標(biāo)志F_Rinj_Wait的值。
首先，對變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DNE_n_in的計算方法進行說明。該變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DNE_n_in如后所述，用于補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n的計算，當(dāng)DNE＜DNE_NSTEP成立時，采用下式(5)進行計算。
DNE_n_in(k)＝DNE(k) ……(5)另一方面，當(dāng)DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP成立時，采用下式(6)計算變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DNE_n_in。
DNE_n_in(k)＝DNE_n_in(k-1) ……(6)下面，對等待標(biāo)志F_Rinj_Wait的設(shè)定方法進行說明。該等待標(biāo)志F_Rinj_Wait用于在預(yù)測為當(dāng)改變第一次噴射率Rinj時發(fā)動機扭矩TRQ(即發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE)向減小側(cè)變化的情況下，判定是否使第一次噴射率Rinj的改變等待到點火正時Ig_log的改變所引起的發(fā)動機扭矩TRQ的降低結(jié)束，其設(shè)定如下所述。
首先，當(dāng)下述條件(f1)～(f3)均成立時，或者條件(f4)成立時，如果同時進行第一次噴射率Rinj和點火正時Ig_log的改變，則可能發(fā)生轉(zhuǎn)速變動，因而應(yīng)該進行第一次噴射率Rinj的變更等待，為了表示這種情況而將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“1”。
(f1)DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP(f2)F_Rinj_Wait(k-1)＝1(f3)DNE_mod_n(k-1)≥DNE_NWAIT(f4)DNE＜DNE_NSTEP這里，條件(f3)中的DNE_NWAIT是用于判定是否需要第一次噴射率Rinj的變更等待的閾值，被設(shè)定為負的預(yù)定值(例如-5rpm)。
另一方面，當(dāng)下述條件(f5)～(f7)均成立時，或者條件(f8)、(f9)均成立時，為了表示應(yīng)當(dāng)改變第一次噴射率Rinj，將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“0”。
(f5)DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP(f6)F_Rinj_Wait(k-1)＝1(f7)DNE_mod_n(k-1)＜DNE_NWAIT(f8)DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP(f9)F_Rinj_Wait(k-1)＝0下面，對第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n的計算方法進行說明。首先，當(dāng)F_Rinj_Wait＝1時，采用下式(7)、(8)來計算Rinj和DNE_mod_n的值。下式(8)中的λn是被設(shè)定為0＜λn＜1成立的延遲系數(shù)。即，補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n被計算為實施了作為響應(yīng)指定型濾波處理的一次延遲濾波處理后的值，因此被計算為相對于變動預(yù)測值DNE表現(xiàn)出預(yù)定的一次延遲特性。
Rinj(k)＝Rinj(k-1)……(7)DNE_mod_n(k)＝(1-λn)·DNE_mod_n(k-1)+λn·DNE_n_in(k)……(8)另一方面，當(dāng)F_Rinj_Wait＝0時，采用下式(9)、(10)計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n。
Rinj(k)＝Rinj_STB(k) ……(9)DNE_mod_n(k)＝0 ……(10)接著采用下式(11)計算補償目標(biāo)值DNE_mod。
DNE_mod(k)＝-DNE_mod_n(k) ……(11)另外，在所述動態(tài)補償器44中，使用下式(12)計算補償值Umusic_ig。另外，下式(12)中的a1、b1為后述的動態(tài)特性模型的模型參數(shù)。這里，如前所述，補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n采用式(8)而被計算為相對于變動預(yù)測值DNE表現(xiàn)出預(yù)定的一次延遲特性，因此用于抵消變動預(yù)測值DNE的補償值Umusic_ig也被計算為表現(xiàn)出預(yù)定的一次延遲特性。
Umusic_ig(k)=-1b1[DNE_mod(k)-a1·DNE_mod(k-1)].....(12)]]>上式(12)如下導(dǎo)出。首先，可以如下式(13)定義以補償值Umusic_ig為輸入，以變動預(yù)測值DNE為輸出的系統(tǒng)的動態(tài)特性模型。即，該式(13)相當(dāng)于表示補償值Umusic_ig與作為控制量的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE之間關(guān)系的動態(tài)特性模型。另外，該式(13)的逆?zhèn)鬟f函數(shù)如下式(14)所示。
DNE(k+1)＝a1·DNE(k)+b1·Umusic_ig(k) ……(13)Umusic_ig(k)=1b1[DNE(k+1)-a1·DNE(k)].....(14)]]>這里，補償值Umusic_ig為用于抵消(即補償)變動預(yù)測值DNE的值，從而應(yīng)當(dāng)把補償目標(biāo)值DNE_mod計算為使DNE(k+1)＝-DNE_mod(k)成立。因此，將DNE(k+1)＝-DNE_mod(k)代入上式(14)，則導(dǎo)出前述式(12)。
如上所述，在分割噴射控制器40中，計算補償值Umusic_ig和第一次噴射率Rinj。
下面，參照圖13對前述協(xié)調(diào)反饋控制器50進行說明。如該圖所示，協(xié)調(diào)反饋控制器50具有點火正時控制器60和吸入空氣量控制器70。
首先，對點火正時控制器60進行說明。該點火正時控制器60如下所述，通過采用了目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，計算點火操作量Uig(＝Ig_log)，由目標(biāo)值濾波器61、切換函數(shù)計算部62、趨近律輸入計算部63、自適應(yīng)律輸入計算部64以及加法要素65構(gòu)成。
在該目標(biāo)值濾波器61中，采用下式(15)所示的一次延遲濾波算法來計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f。在該式(15)中，R為目標(biāo)值響應(yīng)指定參數(shù)，設(shè)定為-1＜R＜0范圍內(nèi)的值。由此，濾波值NE_cmd_f被計算為相對于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd表現(xiàn)出由目標(biāo)值響應(yīng)指定參數(shù)R的值所確定的一次延遲跟隨響應(yīng)性的值。
NE_cmd_f(k)＝-R·NE_cmd_f(k-1)+(1+R)·NE_cmd(k)……(15)另外，在切換函數(shù)計算部62中，采用下式(16)、(17)來計算切換函數(shù)σne。在該式(16)中，S為切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)，設(shè)定為-1＜S＜0范圍內(nèi)的值。另外，Ene為跟隨誤差，如式(17)所示，定義為發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f之間的偏差。
σne(k)＝Ene(k)+S·Ene(k-1) ……(16)Ene(k)＝NE(k)-NE_cmd_f(k) ……(17)另外，在趨近律輸入計算部63中，使用切換函數(shù)σne和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80設(shè)定的趨近律增益Krch_ig，通過下式(18)來計算趨近律輸入Urch_ig。
Urch_ig(k)＝-Krch_ig(k)·σne(k) ……(18)另外，在自適應(yīng)律輸入計算部64中，使用切換函數(shù)σne和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80設(shè)定的自適應(yīng)律增益Kadp_ig，通過下式(19)來計算自適應(yīng)律輸入Uadp_ig。
Uadp_ig(k)＝λ·Uadp_ig(k-1)-Kadp_ig(k)·σne(k) ……(19)在上式(19)中，λ為遺忘系數(shù)，設(shè)定為0＜λ＜1范圍內(nèi)的值。使用該遺忘系數(shù)λ的理由是，自適應(yīng)律輸入Uadp_ig作為積分項進行計算，因此如果不使用遺忘系數(shù)λ則可能過長地保持將點火操作量Uig校正到滯后側(cè)的狀態(tài)，因此需要避免這種狀態(tài)。
另外，在加法要素65中，使用如上計算的趨近律輸入Urch_ig和自適應(yīng)律輸入Uadp_ig、在分割噴射控制器40中計算的補償值Umusic_ig、在映射值計算部90中計算的映射值Umap_ig，通過下式(20)來計算點火操作量Uig。
Uig(k)＝Urch_ig(k)+Uadp_ig(k)+Umap_ig(k)+Umusic_ig(k)……(20)如上所述，在點火正時控制器60中，通過采用了式(15)～(20)的目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，來計算點火操作量Uig。另外，在本實施方式中，值(Urch_ig+Uadp_ig+Umap_ig)相當(dāng)于第一基本操作量。
下面對前述吸入空氣量控制器70進行說明。該吸入空氣量控制器70如下所述，通過采用了目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴ǎ瑏碛嬎氵M氣操作量Uar(＝Liftin_cmd)，其由所述目標(biāo)值濾波器61、所述切換函數(shù)計算部62、趨近律輸入計算部73、自適應(yīng)律輸入計算部74和加法要素75構(gòu)成。即，在該吸入空氣量控制器70中，與點火正時控制器60共用目標(biāo)值濾波器61和切換函數(shù)計算部62，從而共用目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f和切換函數(shù)σne而計算進氣操作量Uar。
具體而言，首先在趨近律輸入計算部73中，使用切換函數(shù)σne和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80設(shè)定的趨近律增益Krch_ar，通過下式(21)來計算趨近律輸入Urch_ar。
Urch_ar(k)＝-Krch_ar(k)·σne(k)……(21)另外，在自適應(yīng)律輸入計算部74中，使用切換函數(shù)σne和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80設(shè)定的自適應(yīng)律增益Kadp_ar，通過下式(22)來計算自適應(yīng)律輸入Uadp_ar。
Uadp_ar(k)＝Uadp_ar(k-1)-Kadp_ar(k)·σne(k)……(22)另外，在加法要素75中，使用如上計算的趨近律輸入Urch_ar和自適應(yīng)律輸入Uadp_ar、在映射值計算部90中計算的映射值Umap_ig，通過下式(23)來計算進氣操作量Uar。
Uar(k)＝Urch_ar(k)+Uadp_ar(k)+Umap_ar(k)……(23)如上所述，在吸入空氣量控制器70中，通過采用了式(15)～(17)、(21)～(23)所示的目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，來計算進氣操作量Uar。
下面對前述協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80進行說明。在該協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80中，對應(yīng)于切換函數(shù)σne的值，檢索圖14所示的趨近律增益計算用的映射圖和圖15所示的自適應(yīng)律增益計算用的映射圖，從而分別計算前述四個增益Krch_ig、Krch_ar、Kadp_ig、Kadp_ar。另外，兩圖14、15中σ1、σ2為σ1＜σ2的關(guān)系成立的正的預(yù)定值。
首先，參照圖14的趨近律增益計算用的映射圖，在該映射圖中，趨近律增益Krch_ig對于切換函數(shù)σne的正側(cè)和負側(cè)的值對成地設(shè)定，在值0附近-σ1＜σne＜σ1的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Krch_ig1，并且在σne＜-σ2，σ2＜σne的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Krch_ig2。另外，在-σ2≤σne≤-σ1，σ1≤σne≤σ2的范圍中，σne的絕對值越小則設(shè)定為越大的值。
并且，趨近律增益Krch_ar也對于切換函數(shù)σne的正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ1＜σne＜σ1的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Krch_ar2，并且在σne＜-σ2，σ2＜σne的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Krch_ar1。另外，在-σ2≤σne≤-σ1，σ1≤σne≤σ2的范圍中，σne的絕對值越小則設(shè)定為越小的值。
另一方面，參照圖15的自適應(yīng)律增益計算用的映射圖，在該映射圖中，自適應(yīng)律增益Kadp_ig對于切換函數(shù)σne的正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ1＜σne＜σ1的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Kadp_ig1，并且在σne＜-σ2，σ2＜σne的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Kadp_ig2。另外，在-σ2≤σne≤-σ1，σ1≤σne≤σ2的范圍中，σne的絕對值越小則設(shè)定為越大的值。
另外，自適應(yīng)律增益Kadp_ar也對于切換函數(shù)σne的正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ1＜σne＜σ1的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Kadp_ar2，并且在σne＜-σ2，σ2＜σne的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Kadp_ar1。另外，在-σ2≤σne≤-σ1，σ1≤σne≤σ2的范圍中，σne的絕對值越小則設(shè)定為越小的值。
下面說明四個增益Krch_ig、Kadp_ig、Krch_ar、Kadp_ar的值進行如上設(shè)定的理由。即，如前所述，點火正時控制與吸入空氣量控制相比，響應(yīng)延遲較小而控制分辨率較高(相對于最小點火操作量Uig的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的變化程度較小)，并且在一個燃燒周期中對發(fā)動機扭矩TRQ、即怠速運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的可改變幅度也較大，但從發(fā)動機3的燃燒狀態(tài)的觀點出發(fā)，具有點火正時Ig_log的控制幅度有限的特點。另一方面，吸入空氣量控制的控制分辨率與點火正時控制相比較低，對于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd的較大變化能夠應(yīng)對，但是與點火正時控制相比在一個燃燒周期中對怠速運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的可改變幅度較小，并且響應(yīng)延遲較大，因此具有發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE對目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd的收斂性較差的特點。
另外，在本實施方式的協(xié)調(diào)反饋控制器50中，如前所述使用目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴?，因此在切換函數(shù)σne的絕對值接近值0時，成為如下狀態(tài)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE對于由目標(biāo)值濾波器61設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd的跟隨狀態(tài)與實際的跟隨狀態(tài)的差較小，并且由切換函數(shù)σne指定的跟隨誤差Ene對值0的收斂特性與實際的收斂特性的差較小。
因此，當(dāng)切換函數(shù)σne的絕對值接近值0時，為了提高怠速轉(zhuǎn)速控制的分辨率和控制精度，在提高點火正時控制對怠速轉(zhuǎn)速控制的貢獻程度的同時，降低吸入空氣量控制的貢獻程度。與此相反，在切換函數(shù)σne的絕對值較大的情況下，成為如下狀態(tài)由目標(biāo)值濾波器61設(shè)定的上述跟隨特性與實際跟隨特性的差較大，并且由切換函數(shù)σne指定的上述收斂特性與實際收斂特性的差較大，因此為了提高怠速轉(zhuǎn)速控制的響應(yīng)性，在提高吸入空氣量控制對怠速轉(zhuǎn)速控制的貢獻程度的同時，降低點火正時控制的貢獻程度。
基于以上原因，在本實施方式的協(xié)調(diào)反饋控制器50中的點火正時控制和吸入空氣量控制的協(xié)調(diào)控制的情況下，切換函數(shù)σne的絕對值較小的區(qū)域，即切換函數(shù)σne的值接近切換直線的區(qū)域是點火正時控制為主的區(qū)域，此外的區(qū)域是吸入空氣量控制為主的區(qū)域。與此相同，對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd的關(guān)系，兩者的乖離程度小的區(qū)域是點火正時控制為主的區(qū)域，而此外的區(qū)域是吸入空氣量控制為主的區(qū)域。
下面對前述的映射值計算部90進行說明。在該映射值計算部90中，如下所述計算兩個映射值Umap_ig、Umap_ar。這兩個映射值Umap_ig、Umap_ar都是相當(dāng)于用以將發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE控制為目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f(即用于將發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE控制為目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd)的前饋項的值，因此如前所述在點火操作量Uig和進氣操作量Uar的計算中用作加法項。
首先，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f檢索圖16所示的映射圖來計算映射值Umap_ig。該圖中的NE3、4為NE3＜NE4成立的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的預(yù)定值。另外，Umap_ig1、2為Umap_ig1＜Umap_ig2成立的映射值Umap_ig的預(yù)定值。
如該圖所示，映射值Umap_ig在NE3≤NE_cmd_f≤NE4的范圍中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f越高則越被設(shè)定為超前側(cè)的值。這是由于，為了使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE上升而需要增大發(fā)動機扭矩TRQ，為此而將點火操作量Uig控制到更超前側(cè)。另外，映射值Umap_ig在NE_cmd_f＞NE4的范圍中被設(shè)定為預(yù)定值Umap_ig2。這是由于使點火正時Ig_log比MBT更超前時，會相反地使發(fā)動機扭矩TRQ減小，從而將點火正時Ig_log保持于MBT。另外，映射值Umap_ig在NE_cmd_f＜NE3的范圍中被設(shè)定為預(yù)定值Umap_ig1。這是由于使點火正時Ig_log過于滯后時會引起燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定，導(dǎo)致發(fā)動機3的振動增大，因而需要避免。
另外，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f檢索圖17所示的映射圖來計算映射值Umap_ar。在該圖中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f越高則映射值Umap_ig被設(shè)定為越大的值。這是由于，如前所述為了使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE上升而需要增大發(fā)動機扭矩TRQ，為此而將進氣操作量Uar控制為更大的值，以使吸入空氣量Gcyl增大。
下面對如上構(gòu)成的本實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制的仿真結(jié)果(以下稱為“控制結(jié)果”)進行說明。首先，圖18示出了本實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制的控制結(jié)果的一例，圖19為了進行比較而示出了在式(20)中保持為補償值Umusic_ig＝0時的控制結(jié)果的一例。另外，兩圖18、19示出了把目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd設(shè)定為NE1＜NEref＜NE2成立的預(yù)定值NEref，并且隨著檔位變化而在所述圖11的停車時用映射圖和行駛待機用映射圖之間變更要求值Rinj_STB的計算用映射圖時的控制結(jié)果例。
首先參照圖19，在該比較例的控制結(jié)果中，在時刻t10，隨著檔位的改變，要求值Rinj_STB的計算用映射圖從行駛待機用映射圖變?yōu)橥＼嚂r用映射圖，且第一次噴射率Rinj從值1.0變?yōu)轭A(yù)定值Rinj1時，燃料噴射模式從單次噴射模式切換為分割噴射模式，熱效率提高，從而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE相對于預(yù)定值NEref發(fā)生過沖(overshoot)而較大地偏離。即發(fā)生劇烈的轉(zhuǎn)速變動。此時，在時刻t10以后，為了消除發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE與目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd(＝NEref)之間的偏差，而使進氣操作量Uar降低并將點火操作量Uig改變?yōu)闇髠?cè)的值。
并且，在時刻t11，隨著檔位改變，要求值Rinj_STB的計算用映射圖從停車時用映射圖變?yōu)樾旭偞龣C用映射圖，且第一次噴射率Rinj從預(yù)定值Rinj1變?yōu)橹?.0時，燃料噴射模式從分割噴射模式切換為單次噴射模式，熱效率降低，從而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE相對于預(yù)定值Neref下沖(downshoot)而較大地偏離。即、發(fā)生劇烈的轉(zhuǎn)速變動。此時，在時刻t11以后為了消除發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE與目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd之間的偏差，而使進氣操作量Uar增大并將點火操作量Uig改變?yōu)槌皞?cè)的值，但無法抑制上述轉(zhuǎn)速變動。
與此相對，在圖18所示本實施方式的控制結(jié)果中，在時刻t1，隨著檔位的改變，要求值Rinj_STB的計算用映射圖從行駛待機用映射圖變?yōu)橥＼嚂r用映射圖，且第一次噴射率Rinj從值1.0變?yōu)轭A(yù)定值Rinj1時，變動預(yù)測值DNE從值0迅速變?yōu)楸?大的值，由此，利用式(3)計算出的的補償目標(biāo)值的增大側(cè)值DNE_mod_p、即補償目標(biāo)值DNE_mod從值0迅速變?yōu)榇蟮闹?，使補償值Umusic_ig也從值0迅速變?yōu)橄喈?dāng)滯后側(cè)的值(負值)。其結(jié)果，與扭矩增大相伴隨的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的上升被補償值Umusic_ig抵消，從而與圖19的控制結(jié)果不同，基本能夠避免發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE相對于預(yù)定值NEref的乖離而保持于穩(wěn)定狀態(tài)。即，通過使用補償值Umusic_ig，能夠適當(dāng)?shù)匾种苿×业霓D(zhuǎn)速變動。
另外，在時刻t1之后，利用前述的遺忘系數(shù)λp的遺忘效應(yīng)，使補償值Umusic_ig平緩變化到超前側(cè)時，因為與此相伴的扭矩增大而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE上升到比預(yù)定轉(zhuǎn)速NEref略高的值，但進氣操作量Uar平緩降低，吸入空氣量Gcyl也平緩降低，以消除這種情況。
進氣操作量Uar如此變化的理由如下。即，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE由于扭矩增大而上升時，前述協(xié)調(diào)反饋控制器50中的式(17)所示的跟隨誤差Ene增大，式(16)所示切換函數(shù)σne的值增大。由此，式(21)所示的趨近律輸入Urch_ar和式(22)所示的自適應(yīng)律輸入Uadp_ar的絕對值增大，其結(jié)果，利用式(23)計算的進氣操作量Uar的值減小。
然后，隨著時間經(jīng)過，檔位改變，在要求值Rinj_STB的計算用映射圖從停車時用映射圖改變?yōu)樾旭偞龣C用映射圖的時點(時刻t2)，由于DNE＜DNE_NSTEP成立而F_Rinj_Wait＝1成立。由此，第一次噴射率Rinj不變化為要求值Rinj_STB(＝1.0)，而是保持于此前的值、即預(yù)定值Rinj1。與此同時，使用式(8)的一次延遲濾波算法來計算補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n，并且把補償目標(biāo)值DNE_mod計算為該減小側(cè)用值的負值-DNE_mod_n，從而此后伴隨時間經(jīng)過而增大。其結(jié)果，補償值Umusic_ig被計算成平緩變化為比值0更滯后側(cè)的值，并且為了抵消與此相伴的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的降低，使用前述控制算法來計算進氣操作量Uar而使其平緩增大，使吸入空氣量Gcyl平緩增大。
然后，在DNE_mod_n(k-1)＜DNE_NWAIT成立的時點(時刻t3)，F(xiàn)_Rinj_Wait＝0成立。由此，第一次噴射率Rinj從預(yù)定值Rinj改變?yōu)橹?.0，燃料噴射模式從分割噴射模式改變?yōu)閱未螄娚淠Ｊ剑⑶已a償值Umusic_ig瞬時地超前到值0°。其結(jié)果，伴隨扭矩減小的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的降低被補償值Umusic_ig抵消，從而不同于圖19的控制結(jié)果，基本能夠避免發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE相對于預(yù)定值NEref的乖離而保持于穩(wěn)定狀態(tài)。即，通過使用補償值Umusic_ig而能夠適當(dāng)?shù)匾种婆c扭矩減小相伴隨的劇烈的轉(zhuǎn)速變動。
如上所述，根據(jù)本實施方式的怠速轉(zhuǎn)速控制方法，通過使用補償值Umusic_ig，即使在將燃料噴射模式從分割噴射模式切換為單次噴射模式的情況或反向切換的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)匾种苿×业霓D(zhuǎn)速變動，而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE保持于穩(wěn)定狀態(tài)。
下面，參照圖20對ECU 2所執(zhí)行的包含怠速轉(zhuǎn)速控制處理在內(nèi)的各種處理進行說明。該處理具體而言按照預(yù)定的控制周期執(zhí)行點火正時控制處理、吸入空氣量控制處理和燃料噴射控制處理。
在該處理中，首先在步驟1(圖中略作“S1”，下同)中，判別氣門驅(qū)動正常標(biāo)志F_VDOK是否為“1”。該氣門驅(qū)動正常標(biāo)志F_VDOK在可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4和可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5均正常時設(shè)定為“1”，而在其它情況下設(shè)定為“0”。
當(dāng)步驟1的判別結(jié)果為“是”，可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4和可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5均正常時，進入步驟2，判別怠速運轉(zhuǎn)標(biāo)志F_IDLE是否為“1”。該怠速運轉(zhuǎn)標(biāo)志F_IDLE在怠速運轉(zhuǎn)條件成立時，即以下三個條件(g1)～(g3)均成立時設(shè)定為“1”，而在其它情況下設(shè)定為“0”。
(g1)油門開度AP為表示全閉狀態(tài)的值。
(g2)車速VP為預(yù)定值(例如3km)以下。
(g3)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE為預(yù)定值(例如200rpm)以上。
當(dāng)步驟2的判別結(jié)果為“是”時，判定為應(yīng)當(dāng)進行怠速轉(zhuǎn)速控制，進入步驟3，對應(yīng)于發(fā)動機水溫TW和輔機負載Load來檢索前述圖9的映射圖，從而計算怠速運轉(zhuǎn)用的目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd。
接著，在步驟4中利用前述式(15)來計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f，然后，在步驟5中利用前述式(16)、(17)來計算切換函數(shù)σne。
接著，進入步驟6來計算第一次噴射率Rinj和補償值Umusic_ig。該計算處理具體而言如圖21所示進行。如圖所示，首先在步驟20中，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd來檢索前述圖11的映射圖，從而計算第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB。
接著進入步驟21，對應(yīng)于第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB和目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd來檢索前述圖12的映射圖，從而計算映射值DNE_map。然后，在步驟22中利用前述式(1)來計算變動預(yù)測值DNE。
接著，在步驟23中計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值DNE_mod。該計算處理具體如圖22所示進行。如該圖所示，首先在步驟30中判別變動預(yù)測值DNE是否比前述的增大側(cè)閾值DNE_PSTEP大。
當(dāng)該判別結(jié)果為“是”時，判定為發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE向增大方向變動，從而應(yīng)當(dāng)計算補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值DNE_mod_p，進入步驟31，為了表示該情況而將變動方向標(biāo)志F_DNE_dir設(shè)定為“1”。接著進入步驟32而將第一次噴射率Rinj設(shè)定為要求值Rinj_STB。
在步驟32之后的步驟33中，利用前述式(3)來計算補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值DNE_mod_p。接著，在步驟34中，將補償目標(biāo)值DNE_mod設(shè)定為增大側(cè)用值DNE_mod_p，然后結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)步驟30的判別結(jié)果為“否”時，進入步驟35，判別變動預(yù)測值DNE是否比前述的減小側(cè)閾值DNE_NSTEP小。當(dāng)該判別結(jié)果為“是”時，判定為發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE向減小方向變動，從而應(yīng)當(dāng)計算補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n，進入步驟36，為了表示該情況而將變動方向標(biāo)志F_DNE_dir設(shè)定為“0”。
接著，進入步驟37而將變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DNE_n_in設(shè)定為在步驟22中計算出的變動預(yù)測值DNE。然后進入步驟38，為了表示需要進行第一次噴射率Rinj的變更等待，將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“1”。
另一方面，當(dāng)步驟35的判別結(jié)果為“否”，DNE_NSTEP≤DNE≤DNE_PSTEP成立時，進入步驟39，判別變動方向標(biāo)志的前次值F_DNE_dirz是否為“1”。
當(dāng)該判別結(jié)果為“是”，在前次循環(huán)中進行了補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值DNE_mod_p的計算時，如前所述執(zhí)行步驟31～34，之后結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)步驟39的判別結(jié)果為“否”，則在前次循環(huán)中進行了補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n的計算時，進入步驟40，為了表示應(yīng)當(dāng)繼續(xù)計算補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n，而將變動方向標(biāo)志F_DNE_dir設(shè)定為“0”。
在步驟40之后的步驟41中，將變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DNE_n_in設(shè)定為其前次值DNE_n_inz。接著在步驟42中，判別等待標(biāo)志的前次值F_Rinj_Waitz是否為“0”。當(dāng)該判別結(jié)果為“是”時，判定為應(yīng)當(dāng)改變第一次噴射率Rinj，進入步驟44，為了表示該情況而將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“0”。
另一方面，當(dāng)步驟42的判別結(jié)果為“否”，F(xiàn)_Rinj_Waitz＝1時，即在前次循環(huán)中未進行第一次目標(biāo)噴射率Rinj的變更等待時，進入步驟43，判別補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值的前次值DNE_mod_nz是否比所述閾值DNE_NWAIT小。
當(dāng)該判別結(jié)果為“否”，NE_mod_nz≥DNE_NWAIT時，判定為需要進行第一次噴射率Rinj的變更等待，進入所述步驟38，將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“1”。
另一方面，當(dāng)步驟43的判別結(jié)果為“是”，NE_mod_nz＜DNE_NWAIT時，判定為應(yīng)當(dāng)改變第一次噴射率Rinj，進入所述步驟44，將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“0”。
在步驟38或者步驟44之后的步驟45中，判別等待標(biāo)志F_Rinj_Wait是否為“1”。當(dāng)該判別結(jié)果為“是”，需要進行第一次噴射率Rinj的變更等待時，進入步驟46，將第一次噴射率Rinj設(shè)定為其前次值Rinjz。
接著，在步驟47中利用前述式(8)計算補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n。
另一方面，當(dāng)步驟45的判別結(jié)果為“否”，應(yīng)當(dāng)改變第一次噴射率Rinj時，進入步驟48，將第一次噴射率Rinj設(shè)定為其要求值Rinj_STB。接著，在步驟49中，將補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DNE_mod_n設(shè)定為值0。
在步驟47或者步驟49之后的步驟50中，將補償目標(biāo)值DNE_mod設(shè)定為其減小側(cè)用值的負值-DNE_mod_n。然后，結(jié)束本處理。
返回圖21，在步驟23中，如上所述計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值DNE_mod，然后進入步驟24，利用前述式(12)來計算補償值Umusic_ig，結(jié)束本處理。
返回圖20，在步驟6中，如上所述計算第一次噴射率Rinj和補償值Umusic_ig，然后進入步驟7，計算點火操作量Uig。該計算處理具體如圖23所示執(zhí)行。
如該圖所示，首先，在步驟60中，對應(yīng)于切換函數(shù)σne，檢索前述圖14的映射圖來計算趨近律增益Krch_ig。在步驟60之后的步驟61中，利用前述式(18)來計算趨近律輸入Urch_ig。
接著進入步驟62，對應(yīng)于切換函數(shù)σne，檢索前述圖15的映射圖來計算自適應(yīng)律增益Kadp_ig。在步驟62之后的步驟63中，利用前述式(19)來計算自適應(yīng)律輸入Uadp_ig。
接著進入步驟64，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f，檢索前述的圖16的映射圖來計算映射值Umap_ig。接著在步驟65中利用前述式(20)來計算點火操作量Uig，然后結(jié)束本處理。
返回圖20，在步驟7中如上所述計算點火操作量Uig，然后進入步驟8，計算進氣操作量Uar。該計算處理具體如圖24所示執(zhí)行。
如該圖所示，首先在步驟70中，對應(yīng)于切換函數(shù)σne，檢索前述圖14的映射圖來計算趨近律增益Krch_ar。在步驟70之后的步驟71中，利用前述式(21)來計算趨近律輸入Urch_ar。
接著進入步驟72，對應(yīng)于切換函數(shù)σne，檢索前述圖15的映射圖來計算自適應(yīng)律增益Kadp_ar。在步驟72之后的步驟73中，利用前述式(22)來計算自適應(yīng)律輸入Uadp_ar。
接著進入步驟74，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f，檢索前述的圖17的映射圖來計算映射值Umap_ar。接著在步驟75中利用前述式(23)來計算進氣操作量Uar，然后結(jié)束本處理。
返回圖20，在步驟8中如上所述計算進氣操作量Uar，然后進入步驟9，將點火操作量Uig設(shè)定為點火正時Ig_log。然后進入步驟10，將進氣操作量Uar設(shè)定為目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd。
接著在步驟11中，對應(yīng)于進氣開角Liftin和目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd，利用下式(24)～(30)的目標(biāo)值濾波型2自由度滑模控制算法來計算進氣控制輸入Uliftin。
Liftin_cmd_f(k)＝-POLE_f”·Liftin_cmd_f(k-1)+(1+POLE_f”)·Liftin_cmd(k) ……(24)σli(k)＝Eli(k)+POLE”·Eli(k-1) ……(25)Eli(k)＝Liftin(k)-Liftin_cmd-f(k-1)……(26)Ueq_li(k)=1b1′′{(1-a1′′-POLE′′)·Liftin(k)+(POLE′′-a2′′)·Liftin(k-1)]]>-b2′′·Uliftin(k-1)+Liftin_cmd_f(k)]]>+(POLE′′-1)·Liftin_cmd_f(k-1)-POLE′′·Liftin_cmd_f(k-2)·····(27)]]>Urch_li(k)=-Krch_lib1′′·σli(k)·····(28)]]>Uadp_li(k)=-Kadp_lib1′′·Σi=0k·σli(i)·····(29)]]>Uliftin(k)＝Ueq_li(k)+Urch_li(k)+Uadp_li(k)……(30)在各式(24)～(30)中，Liftin_cmd_f表示目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd的濾波值，σli表示切換函數(shù)，Eli表示跟隨誤差，Ueq_li表示等價控制輸入，Urch_li表示趨近律輸入，Krch_li表示趨近律輸入增益，Uadp_li表示自適應(yīng)律輸入，Kadp_li表示自適應(yīng)律輸入增益。另外，POLE_f”是設(shè)定為-1＜POLE_f”＜0的關(guān)系成立的目標(biāo)值響應(yīng)指定參數(shù)，POLE”是設(shè)定為-1＜POLE”＜0成立的切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)。另外，a1”、a2”、b1”、b2”表示定義了氣門升程Liftin和進氣控制輸入Uliftin之間的動態(tài)特性的模型(未圖示)的模型參數(shù)。
如上所述，通過計算怠速轉(zhuǎn)速控制用的點火正時Ig_log和進氣控制輸入Uliftin，從而能夠在對應(yīng)于點火正時Ig_log的定時，經(jīng)由火花塞13執(zhí)行點火正時控制，并且經(jīng)由可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4來驅(qū)動進氣門4a，使得成為與進氣控制輸入Uliftin相應(yīng)的進氣開角Liftin。由此，將進氣開角Liftin控制為收斂于目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd，控制吸入空氣量Gcyl。
在步驟11之后的步驟12中，計算第一次噴射量Tcyl1和第二次噴射量Tcyl2。該計算處理具體如圖25所示執(zhí)行。
如該圖所示，首先在步驟80中根據(jù)空氣流量傳感器22的檢測信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE等來計算吸入空氣量Gcyl。接著進入步驟81，將換算系數(shù)Faf和吸入空氣量Gcyl的積Faf·Gcyl設(shè)定為燃料換算值Gfuel。該換算系數(shù)Faf是用于將吸入空氣量Gcyl換算為燃料量的值，在未圖示的計算處理中，作為反映成為混合氣空燃比的目標(biāo)值的目標(biāo)空燃比等的值而算出。
在步驟81之后的步驟82中，將第一次噴射率Rinj和燃料換算值Gfuel的積Rinj·Gfuel設(shè)定為第一次燃料換算值Gfuel1。接著進入步驟83，對應(yīng)于第一次燃料換算值Gfuel1，檢索未圖示的映射圖來計算第一次噴射量Tcyl1。此時，第一次噴射量Tcyl1作為燃料噴射閥6的氣門定時(開啟和關(guān)閉定時)而算出。
接著在步驟84中，將從值1減去第一次噴射率Rinj后的值與燃料換算值Gfuel之積(1-Rinj)·Gfuel設(shè)定為第二次燃料換算值Gfuel2。在步驟84之后的步驟85中，對應(yīng)于第二次燃料換算值Gfuel2，檢索未圖示的映射圖而計算第二次噴射量Tcyl2。此時，第二次噴射量Tcyl2也與第一次噴射量Tcyl1同樣地，作為燃料噴射閥6的氣門定時而算出。然后結(jié)束本處理。
返回圖20，在步驟12中如上計算第一次噴射量Tcyl1和第二次噴射量Tcyl2，然后結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)步驟2的判別結(jié)果為“否”，怠速運轉(zhuǎn)條件不成立時，進入步驟13，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd和油門開度AP，檢索圖26所示的映射圖來計算點火正時Ig_log。在該圖中，AP1～AP3為AP1＜AP2＜AP3的關(guān)系成立的預(yù)定的油門開度AP，這一點在以下說明中也相同。在該映射圖中，點火正時Ig_log是油門開度AP越大則越被設(shè)定為滯后側(cè)的值，并且在高轉(zhuǎn)速區(qū)中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE越高則越被設(shè)定為滯后側(cè)的值。這是由于，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE或發(fā)動機負載較高時，容易發(fā)生爆震，為了避免這種情況而需要將點火正時Ig_log控制到滯后側(cè)。
接著在步驟14中，對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd和油門開度AP，檢索圖27所示的映射圖來計算目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd。在該映射圖中，目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd是油門開度AP越大或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE越高，則越被設(shè)定為大的值。這是由于，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE或發(fā)動機負載較高時，為了確保與之相應(yīng)的發(fā)動機扭矩TRQ而將進氣開角Liftin、即吸入空氣量Gcyl控制為較大的值。
接著如前所述，在步驟11中計算進氣控制輸入Uliftin，然后在步驟12中計算第一次噴射量Tcyl1和第二次噴射量Tcyl2，此后結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)步驟1的判別結(jié)果為“否”，可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4和可變排氣門驅(qū)動機構(gòu)5中至少一方發(fā)生故障時，進入步驟15，將點火正時Ig_log設(shè)定為故障時值Ig_fs。該故障時值Ig_fs通過預(yù)定的反饋控制算法而算出，使得發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE成為預(yù)定的故障時目標(biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd_fs(例如1500rpm)。
接著在步驟16中，將進氣控制輸入Uliftin設(shè)定為值0，然后結(jié)束本處理。由此，進氣門4a被可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4驅(qū)動為使得進氣開角Liftin成為最小值。
如上所述，根據(jù)第一實施方式的控制裝置1，在由于發(fā)動機扭矩TRQ的增大要求的發(fā)生，或者第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB的計算用映射圖的切換等原因，而使燃燒模式從均勻燃燒模式切換為成層燃燒模式的情況下，與該切換定時同步地，利用補償值Umusic_ig將點火操作量Uig、即點火正時Ig_log迅速地校正到滯后側(cè)，從而能夠抵消與成層燃燒模式切換相伴隨的發(fā)動機扭矩TRQ的增大、即發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的上升。
另外，在向成層燃燒模式的切換以后，通過使用了式(3)所示的遺忘系數(shù)λp的遺忘運算處理來計算補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值DNE_mod_p，因此隨著運算處理的進行，補償值Umusic_ig向值0變化，點火操作量Uig、即點火正時Ig_log平緩地變化到超前側(cè)。由此，不會長時間地保持點火正時Ig_log被補償值Umusic_ig校正到滯后側(cè)的狀態(tài)，從而能夠提高燃料效率。
另外，在由于點火正時Ig_log平緩地變化到超前側(cè)而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE上升時，如前所述，通過協(xié)調(diào)反饋控制器50的式(23)計算進氣操作量Uar、即目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd，使其平緩減小，從而將吸入空氣量Gcyl平緩地控制到減小側(cè)。其結(jié)果，能夠抑制在向成層燃燒模式的切換以后，與點火正時Ig_log向超前側(cè)的變化相伴隨的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的上升。即，可以利用進氣操作量Uar控制吸入空氣量Gcyl以抵消補償值Umusic_ig的影響。
另一方面，在由于發(fā)動機扭矩TRQ的減小要求的發(fā)生，或者第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB的計算用映射圖的切換等原因，而使燃燒模式從成層燃燒模式向均勻燃燒模式切換的情況下，在減小要求的發(fā)生時刻或計算用映射圖的切換時刻，不進行向均勻燃燒模式的切換，此后在補償值Umusic_ig的絕對值向滯后側(cè)變化到可對扭矩下降進行補償?shù)闹档臅r刻，進行向均勻燃燒模式的切換，并且還把補償值Umusic_ig迅速地向超前側(cè)改變到值0。由此，可以利用補償值Umusic_ig抵消與向均勻燃燒模式的切換相伴隨的發(fā)動機扭矩TRQ的減小、即發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的降低。
另外，在燃燒模式的切換等待中，當(dāng)由于補償值Umusic_ig向滯后側(cè)的變化而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE降低時，如前所述，利用協(xié)調(diào)反饋控制器50的式(23)來計算進氣操作量Uar即目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd，使其平緩增大，將吸入空氣量Gcyl平緩地控制到增大側(cè)。由此，能夠抵消發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的降低。
另外，點火操作量Uig和進氣操作量Uar分別通過采用了目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，并共用切換函數(shù)σne和目標(biāo)轉(zhuǎn)速的濾波值NE_cmd_f而算出，從而能夠避免這些操作量Uig、Uar相互干涉，而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE適當(dāng)?shù)厥諗坑谀繕?biāo)轉(zhuǎn)速NE_cmd。
另外，第一實施方式是將作為校正值的補償值Umusic_ig作為加法項進行計算的例子，但是本發(fā)明的用于校正第一操作量的校正值不限于此，只要是以抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量變化的方式校正第一操作量即可。例如作為校正值可以使用乘以點火操作量Uig后的值。
另外，第一實施方式為將本發(fā)明控制裝置應(yīng)用于在兩個燃燒模式(即成層燃燒模式和均勻燃燒模式)之間切換混合氣的燃燒模式而進行運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機的例子，但是本發(fā)明的控制裝置不限于此，也可以應(yīng)用于在三個以上的燃燒模式之間切換混合氣的燃燒模式而進行運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機。例如可以將本發(fā)明的控制裝置應(yīng)用于在壓縮點火燃燒模式、均勻燃燒模式和成層燃燒模式之間切換混合氣的燃燒模式而進行運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機，以及在2沖程模式和4沖程模式之間切換而運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機。
另外，第一實施方式為將本發(fā)明的控制裝置應(yīng)用于在成層燃燒模式和均勻燃燒模式之間切換混合氣的燃燒模式而進行運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機的例子，但是本發(fā)明的控制裝置不限于此，可以應(yīng)用于在多個燃燒模式之間切換而運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機。例如也可以應(yīng)用于在壓縮點火燃燒模式和均勻燃燒模式之間切換而運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機。
另一方面，第一實施方式為將本發(fā)明的控制裝置應(yīng)用于車輛用內(nèi)燃機的例子，但是本發(fā)明的控制裝置不限于此，也可以應(yīng)用于船舶用或者發(fā)電用的內(nèi)燃機等的各種內(nèi)燃機。
另外，第一實施方式為將與第二操作量相當(dāng)?shù)倪M氣操作量Uar作為目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd來進行計算的例子，但是也可以構(gòu)成為作為進氣控制輸入Uliftin來計算進氣操作量Uar，利用如此計算的進氣控制輸入Uliftin來控制可變進氣門驅(qū)動機構(gòu)4。另外，在作為自由地改變進氣門的氣門定時的機構(gòu)，采用了自由地改變進氣門升程(最大揚程)的可變氣門升程機構(gòu)，或者自由地改變進氣凸輪相對于曲軸的相位的可變凸輪相位機構(gòu)的情況下，可以將進氣操作量Uar作為用于控制這些機構(gòu)的控制輸入或者值來進行計算。即，進氣操作量Uar只要是計算為可以改變吸入空氣量Gcyl的值即可。
另外，第一實施方式為在由于燃燒模式的切換而發(fā)生扭矩降低的情況下，在等待標(biāo)志F_Rinj_Wait從“1”切換為“0”的定時，把補償值Umusic_ig計算為瞬時變?yōu)橹?的例子，但是只要能夠抑制與扭矩降低相伴隨的轉(zhuǎn)速變動，也可以把補償值Umusic_ig計算為比第一實施方式更平緩地變?yōu)橹?。
下面參照圖28對本發(fā)明第二實施方式的內(nèi)燃機控制裝置1A進行說明。該控制裝置1A與第一實施方式的控制裝置1相比不同之處僅在于代替怠速轉(zhuǎn)速控制器30而具有如圖28所示的Pmi控制器130，而除此以外與第一實施方式的控制裝置1相同，因此下面對該Pmi控制器130進行說明。
該Pmi控制器130如下所述控制圖示平均有效壓力Pmi，具體而言由ECU 2構(gòu)成。此時，圖示平均有效壓力Pmi實質(zhì)上相當(dāng)于發(fā)動機扭矩TRQ，因此控制圖示平均有效壓力Pmi相當(dāng)于控制發(fā)動機扭矩TRQ。另外在本實施方式中，圖示平均有效壓力Pmi相當(dāng)于表示發(fā)生扭矩的控制量。
在該Pmi控制器130中利用下述控制算法，計算第一次噴射率Rinj、點火操作量Uig’和進氣操作量Uar’，將這三個值Rinj、Uig’、Uar’輸入作為控制對象的發(fā)動機3，從而能夠在發(fā)動機3的運轉(zhuǎn)中對作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi進行反饋控制，從而使其不表現(xiàn)出劇烈變動狀態(tài)(換言之，不會發(fā)生急劇的扭矩變動)而收斂于后述的目標(biāo)壓力Pmi_cmd。此時，點火操作量Uig’為點火正時Ig_log，進氣操作量Uar’為前述的目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd。另外，在本實施方式中，Pmi控制器130相當(dāng)于第一操作量計算單元和第二操作量計算單元，點火操作量Uig’相當(dāng)于第一操作量，進氣操作量Uar’相當(dāng)于第二操作量。
Pmi控制器130如圖28所示具有目標(biāo)值計算部131、分割噴射控制器140、協(xié)調(diào)反饋控制器150、協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180以及映射值計算部190。
在該目標(biāo)值計算部131中，對應(yīng)于表示發(fā)動機3的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)參數(shù)(例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和油門開度AP)，檢索未圖示的映射圖來計算目標(biāo)壓力Pmi_cmd。另外在本實施方式中，目標(biāo)值計算部131相當(dāng)于目標(biāo)控制量計算單元，目標(biāo)壓力Pmi_cmd相當(dāng)于目標(biāo)控制量。
另外，在分割噴射控制器140中如后所述，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)壓力Pmi_cmd來計算補償值Umusic_ig’和第一次噴射率Rinj。另外在本實施方式中，分割噴射控制器140相當(dāng)于校正值計算單元和延遲單元，而補償值Umusic_ig’相當(dāng)于校正值。
另外，在協(xié)調(diào)反饋控制器150中如后所述，對應(yīng)于目標(biāo)壓力Pmi_cmd、圖示平均有效壓力Pmi、補償值Umusic_ig’、兩個映射值Umap_ig’、Umap_ar’和四個增益Krch_ig’、Kadp_ig’、Krch_ar’、Kadp_ar’，來計算點火操作量Uig’和進氣操作量Uar’。另外，在本實施方式中，協(xié)調(diào)反饋控制器150相當(dāng)于第一基本操作量計算單元和修正單元。
另一方面，在協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180中如后所述，對應(yīng)于由協(xié)調(diào)反饋控制器150計算出的切換函數(shù)σpmi，計算四個增益Krch_ig’、Kadp_ig’、Krch_ar’、Kadp_ar’。
另外，在映射值計算部190中，如后所述，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和由協(xié)調(diào)反饋控制器150計算出的目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f，計算兩個映射值Umap_ig’、Umap_ar’。另外，在本實施方式中，映射值計算部190相當(dāng)于第一基本操作量計算單元。
下面對前述的分割噴射控制器140進行說明。在該分割噴射控制器140中，如下所述，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)壓力Pmi_cmd，來計算補償值Umusic_ig’和第一次噴射率Rinj。該補償值Umusic_ig’是與用于通過點火正時控制來對發(fā)動機3運轉(zhuǎn)中的劇烈轉(zhuǎn)速變動進行補償?shù)那梆來椣喈?dāng)?shù)闹?，因此在后述的點火正時控制器60的點火操作量Uig’的計算中用作加法項。
分割噴射控制器140如圖29所示，具有Rinj_STB計算部141、DPmi計算部142、前饋控制器143和動態(tài)補償器144。
在該Rinj_STB計算部141中，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)壓力Pmi_cmd，檢索圖30所示的映射圖，從而計算第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB。在該圖中，Rinj3、4為Rinj3＜Rinj4和Rinj4＝Rinj_lmt成立的第一次噴射率Rinj的預(yù)定值。
如圖30所示在高轉(zhuǎn)速區(qū)，要求值Rinj_STB設(shè)定為值1.0。這是由于在高轉(zhuǎn)速區(qū)中一個燃燒循環(huán)的時間較短，無法確保第二次噴射量Tcyl2的噴射時間，因而選擇單次噴射模式。另外在該映射圖中，在目標(biāo)壓力Pmi_cmd和發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE較低的區(qū)域，即低負載/低轉(zhuǎn)速區(qū)，要求值Rinj_STB設(shè)定為預(yù)定值Rinj2。這是為了通過混合氣的較弱的成層化而提高熱效率并提高燃料效率。另外在高負載/低轉(zhuǎn)速區(qū)中，要求值Rinj_STB設(shè)定為預(yù)定值Rinj3。這是為了通過燃料冷卻使填充效率提高，并實現(xiàn)混合氣的弱成層化，以期抑制爆震并提高發(fā)動機扭矩TRQ。
接著在DPmi計算部142中，對應(yīng)于第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB和目標(biāo)壓力Pmi_cmd，來計算變動預(yù)測值DPmi。該變動預(yù)測值DPmi是對發(fā)動機3的運轉(zhuǎn)中改變第一次噴射率Rinj時的圖示平均有效壓力Pmi的變動量進行預(yù)測的值，具體采用下述方法進行計算。
首先，對應(yīng)于第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB和目標(biāo)壓力Pmi_cmd，檢索圖31和圖32所示映射圖來計算映射值DPmi_map。圖31和圖32分別是在發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE處于預(yù)定的低轉(zhuǎn)速區(qū)時或者處于預(yù)定的中轉(zhuǎn)速區(qū)時用于計算映射值DPmi_map的低轉(zhuǎn)速區(qū)用和中轉(zhuǎn)速區(qū)用的映射圖。這些映射圖相當(dāng)于表示目標(biāo)壓力Pmi_cmd和第一次噴射率Rinj的要求值Rinj_STB之間的關(guān)系，即作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi與成層燃燒模式以及均勻燃燒模式之間關(guān)系的響應(yīng)曲面模型。另外，由于當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE處于高轉(zhuǎn)速區(qū)時，無法執(zhí)行分割噴射模式，因而沒有設(shè)定高轉(zhuǎn)速區(qū)用的映射圖。
兩圖中的Rinj2為相對于所述預(yù)定值Rinj3成立Rinj2＜Rinj3的第一次噴射率Rinj的預(yù)定值。在這些映射圖中，沒有設(shè)定Rinj_STB＜Rinj2的范圍用的目標(biāo)壓力Pmi_cmd的曲線。這是由于，在Rinj_STB＜Rinj2的范圍中，發(fā)動機3的燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定而需要避免這種情況。另外，由于前述的燃料噴射閥6的特性，也沒有設(shè)定Rinj4＜Rinj_STB＜1.0的范圍用的目標(biāo)壓力Pmi_cmd的曲線。
下面利用下式(31)來計算變動預(yù)測值DPmi。
DPmi(k)＝DPmi_map(k)-DPmi_map(k-1) ……(31)另外，在前述的前饋控制器143中，利用下述方法來計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值DPmi_mod。該補償目標(biāo)值DPmi_mod是與要通過補償值Umusic_ig’來進行補償?shù)膱D示平均有效壓力Pmi的變動量相當(dāng)?shù)闹怠?br> 首先如下設(shè)定變動方向標(biāo)志F_DPmi_dir的值。該變動方向標(biāo)志F_DPmi_dir表示當(dāng)改變第一次噴射率Rinj時是否預(yù)測為圖示平均有效壓力Pmi向增大側(cè)變化。具體而言，當(dāng)下述條件(h1)成立時，或者條件(h2)、(h3)均成立時，預(yù)測為當(dāng)?shù)谝淮螄娚渎蔙inj改變時，圖示平均有效壓力Pmi向增大側(cè)變化，因此為了表示該情況而將變動方向標(biāo)志F_DPmi_dir設(shè)定為“1”。
(h1)DPmi＞DPmi_PSTEP(h2)DPmi_NSTEP≤DPmi≤DPmi_PSTEP(h3)F_DPmi_dir(k-1)＝1這里，條件(h1)、(h2)的DPmi_PSTEP是用于判定當(dāng)?shù)谝淮螄娚渎蔙inj改變時圖示平均有效壓力Pmi是否向增大側(cè)變化的增大側(cè)閾值，被設(shè)定為正的預(yù)定值(例如50kpa)。另外，條件(h2)的DPmi_NSTEP是用于判定當(dāng)?shù)谝淮螄娚渎蔙inj改變時圖示平均有效壓力Pmi是否向減小側(cè)變化的減小側(cè)閾值，設(shè)定為負的預(yù)定值(例如-50kpa)。
另一方面，當(dāng)下述條件(h4)成立時，或者條件(h5)、(h6)均成立時，預(yù)測為當(dāng)?shù)谝淮螄娚渎蔙inj改變時，圖示平均有效壓力Pmi不向增大側(cè)變化，因此為了表示該情況而將變動方向標(biāo)志F_DPmi_dir設(shè)定為“0”。
(h4)DPmi＜Dpmi_NSTEP(h5)DPmi_NSTEP≤DPmi≤DPmi_PSTEP(h6)F_DPmi_dir(k-1)＝0另外，當(dāng)變動方向標(biāo)志F_DPmi_dir被設(shè)定為“1”時，利用下式(32)、(33)來計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值DPmi_mod_p。
Rinj(k)＝Rinj_STB(k) ……(32)DPmi_mod_p(k)＝λp’·DPmi_mod_p(k-1)+DPmi(k)……(33)上式(33)中λp’是設(shè)定為0＜λp’＜1成立的遺忘系數(shù)。如該式(33)所示，通過把遺忘系數(shù)λp’與增大側(cè)用值的前次值DPmi_mod_p(k-1)相乘，并且在第一次噴射率Rinj改變后使變動預(yù)測值DPmi變?yōu)橹?，從而伴隨著運算處理的進行，使增大側(cè)用值DPmi_mod_p收斂于值0。由此，使用增大側(cè)用值DPmi_mod_p計算的補償值Umusic_ig’也收斂于值0，從而使點火操作量Uig從利用補償值Umusic_ig’校正于滯后側(cè)的值的狀態(tài)變?yōu)闊o校正的狀態(tài)。
接著利用下式(34)來計算補償目標(biāo)值DPmi_mod。
DPmi_mod(k)＝DPmi_mod_p(k)……(34)另一方面，當(dāng)變動方向標(biāo)志F_DPmi_dir被設(shè)定為“0”時，根據(jù)變動預(yù)測值DPmi與減小側(cè)閾值DPmi_NSTEP的比較結(jié)果，如下所述來計算變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DPmi_n_in、第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DPmi_mod_n，并且設(shè)定等待標(biāo)志F_Rinj_Wait的值。
首先對變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DPmi_n_in的計算方法進行說明。該變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DPmi_n_in如后所述用于補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DPmi_mod_n的計算，當(dāng)DPmi＜DPmi_NSTEP成立時利用下式(35)來進行計算。
DPmi_n_in(k)＝DPmi(k)……(35)另一方面，當(dāng)DPmi_NSTEP≤DPmi≤DPmi_PSTEP成立時，變動預(yù)測值的減小側(cè)用值DPmi_n_in利用下式(36)計算。
DPmi_n_in(k)＝DPmi_n_in(k-1) ……(36)下面對等待標(biāo)志F_Rinj_Wait的設(shè)定方法進行說明。該等待標(biāo)志F_Rinj_Wait用于在預(yù)測為當(dāng)改變第一次噴射率Rinj時發(fā)動機扭矩TRQ(即圖示平均有效壓力Pmi)向減小側(cè)變化的情況下，判定是否使第一次噴射率Rinj的改變等待到點火正時Ig_log的改變所引起的發(fā)動機扭矩TRQ的降低結(jié)束，如下進行設(shè)定。
首先當(dāng)下述條件(j1)～(j3)均成立時，或者條件(j4)成立時，將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“1”。該條件(j3)中的DPmi_NWAIT為用于判定是否需要第一次噴射率Rinj的變更等待的閾值，設(shè)定為負的預(yù)定值(例如-10kPa)。
(j1)DPmi_NSTEP≤DPmi(k)≤DPmi_PSTEP(j2)F_Rinj_Wait(k-1)＝1(j3)DPmi_mod_n(k-1)≥DPmi_NWAIT(j4)DPmi＜DPmi_NSTEP另一方面，當(dāng)下述條件(j5)～(j7)均成立時，或者條件(j8)、(j9)均成立時，將等待標(biāo)志F_Rinj_Wait設(shè)定為“0”。
(j5)DPmi_NSTEP≤DPmi(k)≤DPmi_PSTEP(j6)F_Rinj_Wai(k-1)＝1(j7)DPmi_mod_n(k-1)＜DPmi_NWAIT(j8)DPmi_NSTEP≤DPmi(k)≤DPmi_PSTEP(j9)F_Rinj_Wait(k-i)＝0下面對第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DPmi_mod_n的計算方法進行說明。首先，當(dāng)F_Rinj_Wait＝1時，采用下式(37)、(38)計算Rinj和DPmi_mod_n的值。下式(38)中的λn’是設(shè)定為0＜λn’＜1成立的延遲系數(shù)。即，補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DPmi_mod_n被作為實施了一次延遲濾波處理的值而算出。
Rinj(k)＝Rinj(k-1) ……(37)DPmi_mod_n(k)＝(1-λn’)·DPmi_mod_n(k-1)+λn’·DPmi_n_in(k)……(38)另一方面，當(dāng)F_Rinj_Wait＝0時，采用下式(39)、(40)計算第一次噴射率Rinj和補償目標(biāo)值的減小側(cè)用值DPmi_mod_n。
Rinj(k)＝Rinj_STB(k) ……(39)DPmi_mod_n(k)＝0 ……(40)然后最終采用下式(41)計算補償目標(biāo)值Dpmi_mod。
DPmi_mod(k)＝-DPmi_mod_n(k)……(41)另外，在所述動態(tài)補償器144中，使用下式(42)計算補償值Umusic_ig’。另外，下式(42)中的a1’、b1’為后述的動態(tài)特性模型的模型參數(shù)。
Umusic_ig′(k)=-1b1′[DPmi_mod(k)-a1′·DPmi_mod(k-1)].....(42)]]>上式(42)如下導(dǎo)出。首先，如下式(43)那樣定義以補償值Umusic_ig’為輸入、以變動預(yù)測值DPmi為輸出的系統(tǒng)的動態(tài)特性模型。即，該式(43)相當(dāng)于表示補償值Umusic_ig’與作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi之間關(guān)系的動態(tài)特性模型。另外，該式(43)的逆?zhèn)鬟f函數(shù)如下式(44)。
DPmi(k+1)＝a1’·DPmi(k)+b1’·Umusic_ig’(k) ……(43)
Umusic_ig′(k)=1b1′[DPmi(k+1)-a1′·DPmi(k)].....(44)]]>這里，補償值Umusic_ig’為用于抵消(即補償)變動預(yù)測值DPmi的值，從而應(yīng)當(dāng)把補償目標(biāo)值DPmi_mod計算成使DPmi(k+1)＝-Dpmi_mod(k)成立。因此，將DPmi(k+1)＝-Dpmi_mod(k)代入上式(44)時，導(dǎo)出前述式(42)。
如上所述，在分割噴射控制器140中，計算出補償值Umusic_ig’和第一次噴射率Rinj。
下面參照圖33對前述的協(xié)調(diào)反饋控制器150進行說明。如該圖所示，協(xié)調(diào)反饋控制器150具有點火正時控制器160和吸入空氣量控制器170。
首先，對點火正時控制器160進行說明。該點火正時控制器160如下所述，通過采用了目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，計算點火操作量Uig’(＝Ig_log)，由目標(biāo)值濾波器161、切換函數(shù)計算部162、趨近律輸入計算部163、自適應(yīng)律輸入計算部164以及加法要素165構(gòu)成。
在該目標(biāo)值濾波器161中，采用下式(45)所示的一次延遲濾波算法來計算目標(biāo)壓力的濾波值Pmi_cmd_f。在該式(45)中，R’為目標(biāo)值響應(yīng)指定參數(shù)，設(shè)定為-1＜R’＜0范圍內(nèi)的值。由此，濾波值Pmi_cmd_f被計算成對于目標(biāo)壓力Pmi_cmd表現(xiàn)出由目標(biāo)值響應(yīng)指定參數(shù)R’的值確定的一次延遲跟隨響應(yīng)性的值。
Pmi_cmd_f(k)＝-R’·Pmi_cmd_f(k-1)+(1+R’)·Pmi_cmd(k) ……(45)另外，在切換函數(shù)計算部162中，采用下式(46)、(47)來計算切換函數(shù)σpmi。在該式(46)中，S’為切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)，設(shè)定為-1＜S’＜0范圍內(nèi)的值。另外，Epmi為跟隨誤差，如式(47)所示，定義為圖示平均有效壓力Pmi和目標(biāo)壓力的濾波值Pmi_cmd_f之間的偏差。
σpmi(k)＝Epmi(k)+S’·Epmi(k-1) ……(46)Epmi(k)＝Pmi(k)-Pmi_cmd_f(k) ……(47)另外，在趨近律輸入計算部163中，使用切換函數(shù)σpmi和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180設(shè)定的趨近律增益Krch_ig’，通過下式(48)來計算趨近律輸入Urch_ig’。
Urch_ig’(k)＝-Krch_ig’(k)·σpmi(k) ……(48)另外，在自適應(yīng)律輸入計算部164中，使用切換函數(shù)σpmi和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180設(shè)定的自適應(yīng)律增益Kadp_ig’，通過下式(49)來計算自適應(yīng)律輸入Uadp_ig’。在該式(49)中，λ’為遺忘系數(shù)，設(shè)定為0＜λ’＜1范圍內(nèi)的值。使用該遺忘系數(shù)λ’的理由與在第一實施方式的自適應(yīng)律輸入Uadp_ig的計算中闡述的理由相同。
Uadp_ig’(k)＝λ’Uadp_ig’(k-1)-Kadp_ig’(k)·σpmi(k)……(49)另外，在加法要素165中，使用如上計算的趨近律輸入Urch_ig’和自適應(yīng)律輸入Uadp_ig’、在分割噴射控制器140中計算的補償值Umusic_ig’、在映射值計算部190中計算的映射值Umap_ig’，通過下式(50)來計算點火操作量Uig’。
Uig’(k)＝Urch_ig’(k)+Uadp_ig’(k)+Umap_ig’(k)+Umusic_ig’(k)……(50)如上所述，在點火正時控制器160中，通過采用了式(45)～(50)的目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，來計算點火操作量Uig’。另外，在本實施方式中，值(Urch_ig’+Uadp_ig’+Umap_ig’)相當(dāng)于第一基本操作量。
下面對前述吸入空氣量控制器170進行說明。該吸入空氣量控制器170如下所述，通過采用了目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，來計算進氣操作量Uar’(＝Liftin_cmd)，其由所述目標(biāo)值濾波器161、所述切換函數(shù)計算部162、趨近律輸入計算部173、自適應(yīng)律輸入計算部174和加法要素175構(gòu)成。即，在該吸入空氣量控制器170中，通過與點火正時控制器160共用目標(biāo)值濾波器161和切換函數(shù)計算部162，從而共用目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f和切換函數(shù)σpmi而計算進氣操作量Uar’。
具體而言，首先在趨近律輸入計算部173中，使用切換函數(shù)σpmi和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180設(shè)定的趨近律增益Krch_ar’，通過下式(51)來計算趨近律輸入Urch_ar’。
Urch_ar’(k)＝-Krch_ar’(k)·σpmi(k) ……(51)另外，在自適應(yīng)律輸入計算部174中，使用切換函數(shù)σpmi和由協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180設(shè)定的自適應(yīng)律增益Kadp_ar’，通過下式(52)來計算自適應(yīng)律輸入Uadp_ar’。
Uadp_ar’(k)＝Uadp_ar’(k-1)-Kadp_ar’(k)·σpmi(k) ……(52)另外，在加法要素175中，使用如上計算的趨近律輸入Urch_ar’和自適應(yīng)律輸入Uadp_ar’、由映射值計算部190計算的映射值Umap_ig’，通過下式(53)來計算進氣操作量Uar’。
Uar’(k)＝Urch_ar’(k)+Uadp_ar’(k)+Umap_ar’(k) ……(53)如上所述，在吸入空氣量控制器170中，通過采用了式(45)～(47)、(51)～(53)所示的目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，來計算進氣操作量Uar’。
下面對前述協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180進行說明。在該協(xié)調(diào)增益調(diào)度器180中，對應(yīng)于切換函數(shù)σpmi的值，檢索圖34所示的趨近律增益計算用的映射圖和圖35所示的自適應(yīng)律增益計算用的映射圖，從而分別計算前述四個增益Krch_ig’、Krch_ar’、Kadp_ig’、Kadp_ar’。另外，圖34、35中的σ3、σ4為σ3＜σ4的關(guān)系成立的切換函數(shù)σpmi的正的預(yù)定值。
首先，參照圖34的趨近律增益計算用的映射圖，在該映射圖中，趨近律增益Krch_ig’對于正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ3＜σpmi＜σ3的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Krch_ig3，并且在σpmi＜-σ4，σ4＜σpmi的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Krch_ig4。另外，在-σ4≤σpmi≤-σ3，σ3≤σpmi≤σ4的范圍中，σpmi的絕對值越小則設(shè)定為越大的值。并且，趨近律增益Krch_ar’也對于切換函數(shù)σpmi的正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ3＜σpmi＜σ3的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Krch_ar4，并且在σpmi＜-σ4，σ4＜σpmi的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Krch_ar3。另外，在-σ4≤σpmi≤-σ3，σ3≤σpmi≤σ4的范圍中，σpmi的絕對值越小則設(shè)定為越小的值。
另一方面，參照圖35的自適應(yīng)律增益計算用的映射圖，在該映射圖中，自適應(yīng)律增益Kadp_ig’對于切換函數(shù)σpmi的正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ3＜σpmi＜σ3的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Kadp_ig3，并且在σpmi＜-σ4，σ4＜σpmi的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Kadp_ig4。另外，在-σ4≤σpmi≤-σ3，σ3≤σpmi≤σ4的范圍中，σpmi的絕對值越小則設(shè)定為越大的值。
另外，自適應(yīng)律增益Kadp_ar’也對于切換函數(shù)σpmi的正側(cè)和負側(cè)的值對稱地設(shè)定，在值0附近-σ3＜σne＜σ3的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最小值Kadp_ar4，并且在σpmi＜-σ4，σ4＜σpmi的范圍中，設(shè)定為預(yù)定的最大值Kadp_ar3。另外，在-σ4≤σpmi≤-σ3，σ3≤σpmi≤σ4的范圍中，σpmi的絕對值越小則設(shè)定為越小的值。
四個增益Krch_ig’、Kadp_ig’、Krch_ar’、Kadp_ar’的值進行如上設(shè)定的理由與在第一實施方式的協(xié)調(diào)增益調(diào)度器80的說明中闡述的理由相同。
下面對前述的映射值計算部190進行說明。在該映射值計算部190中，如下所述計算兩個映射值Umap_ig’Umap_ar’。這些映射值Umap_ig’、Umap_ar’都是用于將圖示平均有效壓力Pmi控制為目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f(即用于將圖示平均有效壓力Pmi控制為目標(biāo)壓力Pmi_cmd)的相當(dāng)于前饋項的值，因此如前所述在點火操作量Uig’和進氣操作量Uar’的計算中用作加法項。
首先，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)壓力的濾波值Pmi_cmd_f檢索圖36所示的映射圖，從而計算映射值Umap_ig’。該圖中的NE4～6為NE4＜NE5＜NE6成立的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的預(yù)定值。
如該圖36所示，在目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f較大的區(qū)域中，目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f越大則映射值Umap_ig’越被設(shè)定為滯后側(cè)的值。這是為了抑制爆震的發(fā)生。另外，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的低轉(zhuǎn)速區(qū)(NE＝NE4)中，與其它轉(zhuǎn)速區(qū)的值相比，映射值Umap_ig’被設(shè)定為最超前側(cè)的值。這是由于在低轉(zhuǎn)速區(qū)中與其它轉(zhuǎn)速區(qū)相比爆震余量較大，從而可以將點火正時Ig_log設(shè)定為最超前側(cè)的值。另外，映射值Umap_ig’在中轉(zhuǎn)速區(qū)(NE＝NE5)中被設(shè)定為最滯后側(cè)的值，而在高轉(zhuǎn)速區(qū)(NE＝NE6)中被設(shè)定為與中轉(zhuǎn)速區(qū)相比超前側(cè)的值。這是由于在中轉(zhuǎn)速區(qū)中，缸內(nèi)流動較低而引起燃燒速度降低，從而使爆震余量最低。
另外，對應(yīng)于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f檢索圖37所示的映射圖來計算映射值Umap_ar’。該圖中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE越高，或者目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f越大，則映射值Umap_ig’被設(shè)定為越大的值。這是由于，發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE越高，或者目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f越大，則越需要增大發(fā)動機扭矩TRQ，從而將進氣操作量Uar’控制為更大的值，增加吸入空氣量Gcyl。
如上所述，根據(jù)第二實施方式的控制裝置1A，能夠與前述第一實施方式的控制裝置1的怠速轉(zhuǎn)速控制方法同樣地控制圖示平均有效壓力Pmi。即，在由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的變化等，使燃燒模式從均勻燃燒模式向成層燃燒模式切換的情況下，與該切換定時同步地，利用補償值Umusic_ig’迅速地把點火操作量Uig’即點火正時Ig_log校正到滯后側(cè)，從而能夠抵消與成層燃燒模式切換相伴隨的發(fā)動機扭矩TRQ的增大，即圖示平均有效壓力Pmi的不必要的上升。
另外，在向成層燃燒模式的切換以后，通過利用了式(33)所示遺忘系數(shù)λp’的遺忘運算處理，來計算補償目標(biāo)值的增大側(cè)用值Pmi_mod_p，因此隨著運算處理的進行，補償值Umusic_ig’向值0變化，點火操作量Uig’即點火正時Ig_log平緩變化到超前側(cè)。從而能夠避免長時間地保持點火正時Ig_log被補償值Umusic_ig’校正到滯后側(cè)的狀態(tài)，提高燃料效率。
另外，在由于點火正時Ig_log平緩地變化到超前側(cè)而使圖示平均有效壓力Pmi上升時，如前所述，利用協(xié)調(diào)反饋控制器150的式(53)來計算進氣操作量Uar’、即目標(biāo)進氣開角Liftiin_cmd而使其平緩減小，從而能夠平緩地將吸入空氣量Gcyl控制到減小側(cè)。其結(jié)果，能夠抑制在向成層燃燒模式切換以后，與點火正時Ig_log向超前側(cè)的變化相伴隨的圖示平均有效壓力Pmi的上升。即，能夠按照由進氣操作量Uar’抵消補償值Umusic_ig’的影響的方式，對吸入空氣量Gcyl進行控制。
另一方面，在由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的變化等原因，使燃燒模式從成層燃燒模式向均勻燃燒模式切換的情況下，在發(fā)生減小要求的定時，不進行向均勻燃燒模式的切換，此后，在補償值Umusic_ig’的絕對值向滯后側(cè)變化到能夠補償扭矩降低的值的定時，執(zhí)行向均勻燃燒模式的切換，并且補償值Umusic_ig’也迅速向超前側(cè)變?yōu)?。從而能夠利用補償值Umusic_ig’抵消與均勻燃燒模式切換相伴隨的發(fā)動機扭矩TRQ的減小，即圖示平均有效壓力Pmi的不必要的降低。
另外，在燃燒模式的切換等待中，在由于補償值Umusic_ig’向滯后側(cè)變化而使圖示平均有效壓力Pmi降低時，如前所述，利用協(xié)調(diào)反饋控制器150的式(53)來計算進氣操作量Uar’、即目標(biāo)進氣開角Liftin_cmd而使其平緩增大，將吸入空氣量Gcyl平緩地控制到增大側(cè)，從而抵消圖示平均有效壓力Pmi的降低。
另外，分別通過利用了目標(biāo)值濾波型2自由度滑?？刂扑惴ǖ目刂扑惴?，共用切換函數(shù)σpmi和目標(biāo)壓力濾波值Pmi_cmd_f來計算點火操作量Uig’和進氣操作量Uar’，從而能夠避免這些操作量Uig’、Uar’彼此干涉，而使圖示平均有效壓力Pmi適當(dāng)?shù)厥諗坑谀繕?biāo)壓力Pmi_cmd。
另外，根據(jù)第一和第二實施方式，作為表示內(nèi)燃機的發(fā)生扭矩的控制量，分別使用怠速運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE和圖示平均有效壓力Pmi，但是本發(fā)明的控制量不限于此，只要是表示內(nèi)燃機的發(fā)生扭矩的控制量即可。例如可以代替第二實施方式的圖示平均有效壓力Pmi而使用凈平均有效壓力Pme。
另外，第一實施方式和第二實施方式為將本發(fā)明的控制裝置應(yīng)用于車輛用內(nèi)燃機的例子，但是本發(fā)明的控制裝置不限于此，也可以應(yīng)用于船舶用或者發(fā)電用的內(nèi)燃機等的各種內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機控制裝置，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制裝置具有第一操作量計算單元，其計算用于變更所述控制量的第一操作量，使得在所述預(yù)定的切換條件成立時，抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化；第二操作量計算單元，其計算第二操作量，使得在所述預(yù)定的切換條件成立時，抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于變更所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可變更幅度小于所述第一操作量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，所述第一操作量計算單元具有第一基本操作量計算單元，其根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；以及校正值計算單元，其實施預(yù)定的遺忘處理而計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值，所述第一操作量計算單元利用所述校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，所述第一操作量計算單元使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間的關(guān)系的模型來計算所述第一操作量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，所述校正值計算單元基于表示該校正值與所述控制量之間的關(guān)系的動態(tài)特性模型來計算所述校正值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，該內(nèi)燃機控制裝置還具有目標(biāo)控制量計算單元，其計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；修正單元，其通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
6.一種內(nèi)燃機控制方法，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制方法具有以下步驟計算用于變更所述控制量的第一操作量，使得在所述預(yù)定的切換條件成立時，抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化；計算第二操作量，使得在所述預(yù)定的切換條件成立時，抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于變更所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可變更幅度小于所述第一操作量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，所述計算第一操作量的步驟包括以下步驟根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；實施預(yù)定的遺忘處理而計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值；以及利用所述校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，所述計算第一操作量的步驟使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間的關(guān)系的模型來計算所述第一操作量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，所述計算校正值的步驟基于表示該校正值與所述控制量之間的關(guān)系的動態(tài)特性模型來計算所述校正值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，該內(nèi)燃機控制方法還具有以下步驟計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
11.一種包含內(nèi)燃機的控制程序的發(fā)動機控制單元，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，所述程序使計算機計算用于變更所述控制量的第一操作量，使得在預(yù)定的切換條件成立時，抵消與燃燒模式的切換相伴隨的控制量的變化；計算第二操作量，使得在預(yù)定的切換條件成立時，抵消由第一操作量引起的控制量的變化，其中該第二操作量用于變更控制量，其在一個燃燒周期中對于控制量的可變更幅度小于第一操作量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量，實施預(yù)定的遺忘處理而計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值，利用所述校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間關(guān)系的模型來計算所述第一操作量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機基于表示該校正值與所述控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型而計算所述校正值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量，通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
16.一種內(nèi)燃機控制裝置，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制裝置具有延遲單元，其在所述預(yù)定的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，使所述燃燒模式的切換延遲；第一操作量計算單元，其在所述燃燒模式切換的延遲中，將用于變更所述控制量的第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)所述燃燒模式的切換的延遲結(jié)束時，將第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向上變化；第二操作量計算單元，其在所述延遲單元進行的所述燃燒模式切換的延遲中，將第二操作量計算成為抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于變更所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可變更幅度小于所述第一操作量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，所述第一操作量計算單元具有第一基本操作量計算單元，其根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；以及校正值計算單元，其計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值，所述第一操作量計算單元利用該校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量，所述校正值計算單元在所述燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算所述校正值，使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向的相反方向，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該校正值計算成使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，所述第一操作量計算單元使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間關(guān)系的模型計算所述第一操作量。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，所述校正值計算單元基于表示該校正值與所述控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型而計算所述校正值。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機控制裝置，其特征在于，該內(nèi)燃機控制裝置還具有目標(biāo)控制量計算單元，其計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；修正單元，其通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
21.一種內(nèi)燃機控制方法，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，該內(nèi)燃機控制方法具有以下步驟在所述預(yù)定的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，使所述燃燒模式的切換延遲；在所述燃燒模式切換的延遲中，將用于變更所述控制量的第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向上變化；在所述燃燒模式切換的延遲中，將第二操作量計算成為抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于變更所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可變更幅度小于所述第一操作量。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，所述計算第一操作量的步驟包括以下步驟根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值；以及利用該校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量，計算所述校正值的步驟在所述燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算所述校正值，使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向的相反方向，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該校正值計算成使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，計算所述第一操作量的步驟使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間關(guān)系的模型來計算所述第一操作量。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，計算所述校正值的步驟基于表示該校正值與所述控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型而計算所述校正值。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的內(nèi)燃機控制方法，其特征在于，該內(nèi)燃機控制方法還具有以下步驟計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
26.一種包含內(nèi)燃機的控制程序的發(fā)動機控制單元，該內(nèi)燃機具有多個燃燒模式，在該多個燃燒模式中，表示發(fā)生扭矩的控制量在同一運轉(zhuǎn)條件下互不相同，當(dāng)預(yù)定的切換條件成立時，在該多個燃燒模式間切換相應(yīng)的燃燒模式而使該內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其特征在于，所述程序使計算機在所述預(yù)定的切換條件成立的情況下，當(dāng)預(yù)定的延遲條件成立時，使所述燃燒模式的切換延遲；在所述燃燒模式切換的延遲中，將用于變更所述控制量的第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向的相反方向上變化，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將第一操作量計算成為在抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量變化的方向上變化；在所述燃燒模式切換的延遲中，將第二操作量計算成為抵消由所述第一操作量引起的所述控制量的變化，其中該第二操作量用于變更所述控制量，其在一個燃燒周期中對于所述控制量的可變更幅度小于所述第一操作量。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機根據(jù)預(yù)定的控制算法計算第一基本操作量；計算用于抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的校正值；利用該校正值對所述第一基本操作量進行校正，從而計算所述第一操作量；在所述燃燒模式切換的延遲中，實施預(yù)定的響應(yīng)指定型濾波處理而計算所述校正值，使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向的相反方向，并且當(dāng)所述燃燒模式切換的延遲結(jié)束時，將該校正值計算成使得基于該校正值的所述第一基本操作量的校正方向成為抵消與所述燃燒模式的切換相伴隨的所述控制量的變化的方向。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機使用表示所述多個燃燒模式和所述控制量之間關(guān)系的模型來計算所述第一操作量。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機基于表示該校正值與所述控制量之間關(guān)系的動態(tài)特性模型而計算所述校正值。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)動機控制單元，其特征在于，所述程序進一步使所述計算機計算作為所述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)控制量；通過預(yù)定的反饋控制算法，對所述第一操作量和第二操作量進行修正，使所述控制量成為所述目標(biāo)控制量。
全文摘要
提供了內(nèi)燃機的控制裝置和方法以及發(fā)動機控制單元，在使混合氣的燃燒模式在多個燃燒模式間切換的情況下，能夠抑制扭矩階差或劇烈的轉(zhuǎn)速變動并且能夠提高燃料效率。在成層燃燒模式和均勻燃燒模式間對燃燒模式進行切換而運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機的控制裝置具有ECU。ECU在怠速轉(zhuǎn)速控制中，將點火操作量計算成為在第一次噴射率變化時，抵消與燃燒模式的切換相伴隨的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化，并將進氣操作量計算成為在第一次噴射率變化時，抵消由點火操作量引起的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化。
文檔編號F02D13/02GK101037972SQ20071013597
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者安井裕司, 川澄郁繪 申請人:本田技研工業(yè)株式會社