專利名稱：發(fā)動機控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于具有電子節(jié)氣門系統(tǒng)的內燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)， 在所述電子節(jié)氣門系統(tǒng)中，節(jié)氣門由致動器驅動。
背景技術：
在用于車輛的最新電子發(fā)動機控制系統(tǒng)中，例如，如在日本專利公報
No.Hll-22515中所公開的，車輛駕駛員所要求的發(fā)動機扭矩(目標扭矩) 基于例如由駕駛員操作的加速踏板的#^進行計算，節(jié)氣門的目標開度根 據(jù)該目標扭矩進行計算，且節(jié)氣門的實際開度被控制為處于該目標開度， 以便實現(xiàn)對于駕駛員的加速踏板操作具有更高響應度的駕駛性能。
在以上用于節(jié)氣門控制的現(xiàn)有技術(日本專利7>報No. H11-22515 )中， 在考慮電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的非工作時間、對節(jié)氣門^Mt的響應滯后、進 氣管中進氣的氣流滯后等的情況下，對目標扭矩進行校正以便基于校正后 的目標扭矩來計算節(jié)氣門的目標開度。
如上，才艮據(jù)上述電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，在考慮該系統(tǒng)的非工作時間和 響應滯后以及氣流滯后的情況下，對目標扭矩進行校正，以計算節(jié)氣門的 目標開度。但是，根據(jù)最新的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，在進一步考慮廢氣排 放的情況下，對節(jié)氣門的控制添加了運動限制。因此，當目標扭矩(目標 進氣量)以逐級方式急劇變化時，節(jié)氣門的實際開度(即，實際充AJL動 機氣釭內的進氣量)受這種運動限制的限制。因而，進氣量偏離目標量， 從而導致對節(jié)氣門控制的響應度降低。
根據(jù)另一個現(xiàn)有技術，例如，如在日本公才艮No. 2002-201998中所7>開 的，該現(xiàn)有技術的目的在于改善在過渡期間對空燃比的控制精度。為此目 的，將節(jié)氣門的目標開度設置為滯后?；诠?jié)氣門的目標開度(在設置滯 后之前)和電子節(jié)氣門系統(tǒng)的響應滯后特性來估算處于進氣門的氣門關閉 正時時的節(jié)氣門開度?；谏鲜龉浪愕墓?jié)氣門開度來計算進氣量。并根據(jù) 估算的進氣量來計算燃料噴射量。
在上述現(xiàn)有技術(日本公報No. 2002-201998)中，當進行補償以減小 目標值和實際值之間的偏差時，不僅要對偏差進行補償，也要對節(jié)氣門的 目標開度的滯后進行補償。補償增益有可能變得太大且有可能發(fā)生節(jié)氣門 開度過調。因此，有可能使節(jié)氣門控制的穩(wěn)定性變差。

發(fā)明內容
鑒于上述問題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動^ 制系統(tǒng)，根據(jù)所述發(fā)動機控制系統(tǒng)，能改善對節(jié)氣門控制的響應度和穩(wěn)定 性。
根據(jù)本發(fā)明的特征，進氣量的目標值或進氣管壓力的目標值由目標值 計算裝置來計算，并且同時進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值同樣由 推定值計算裝置來計算，所述進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值能夠 通過節(jié)氣門的實際運動來獲得。節(jié)氣門的目標開度由節(jié)氣門開度計算裝置 基于目標值和推定值之間的偏差來計算。
如在日本專利公報No. 2002-201998中所公開的現(xiàn)有技術一樣，根據(jù)上 述特征，能夠在不具有節(jié)氣門控制滯后的情況下，準確地計算進氣量的推 定值或進氣壓力的推定值，所述進氣量的推定值或進氣壓力的推定值能夠 通過節(jié)氣門的實際驅動操作來獲得。因此，能夠在節(jié)氣門控制操作中提高 所述響應度和穩(wěn)定性。
此外，由于能夠通過利用進氣系統(tǒng)的逆模型來計算推定進氣量以及推 定進氣壓力，所以能夠通過這樣一種程序來獲得所述推定值即，在所述 程序中，能夠直接使用進氣系統(tǒng)的所^型的參數(shù)(例如，空氣填充效率 "Tf)。因此，能夠減少用于將所述參數(shù)與相應的發(fā)動機類型進行匹配的 勞動力。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，推定值計算裝置優(yōu)選基于關于節(jié)氣門控制 被施加有運動限制的節(jié)氣門開度來計算進氣量的推定值或進氣管壓力的 推定值。
鑒于廢氣排放，對節(jié)氣門的驅動操作施加運動限制。但是，根據(jù)這樣 的特征，進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值被計算為能夠通過節(jié)氣門 的實際驅動操作(對其施加了運動限制)來獲得的值。因此，能夠準確地 計算所述推定值。
根據(jù)本發(fā)明的再一個特征，推定值計算裝置基于被施加有運動限制的 節(jié)氣門開度來計算進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值，在其中，考慮
到了進氣系統(tǒng)的響應滯后。并且，節(jié)氣門開度計算裝置包括
計算裝置，其用于計算目標進氣管壓力和推定進氣管壓力之間的偏差;
補償裝置，其用于以與所述進氣系統(tǒng)中的響應滯后相應的量來向提前 側補償所述進氣管壓力的所述偏差；
計算裝置，其用于基于在提前側中補償?shù)钠詈屯贫ㄟM氣量來計算經(jīng) 過節(jié)氣門的進氣量；
計算裝置，其用于基于所計算出的經(jīng)過節(jié)氣門的進氣量來計算節(jié)氣門 開度，使得流經(jīng)節(jié)氣門的進氣量由所述節(jié)氣門開度來實現(xiàn)；以及
計算裝置，其用于通過向計算出的節(jié)氣門開度施加運動限制來計算節(jié) 氣門的目標開度。
根據(jù)這樣的特征，即使在向節(jié)氣門的驅動操作施加了運動限制且進氣 系統(tǒng)中存在響應滯后的情況下，也能夠在節(jié)氣門控制操作中提高響應度和 穩(wěn)定性。


其它目的:特征以及優(yōu)點:在這些圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的發(fā)動M制系統(tǒng)的結構的示意圖2是示出發(fā)動^制系統(tǒng)總體結構的框圖3是用于說明發(fā)動^制系統(tǒng)的輸出控制部的功能的框圖4是用于說明節(jié)氣門的目標開度的計算功能的框圖5是示出用于計算節(jié)氣門的目標開度的程序的流程圖6是示出用于計算推定值("Pmest"、 "Mtest")的程序的流程圖7是示出用于將目標進氣量"Mt"轉換為目標進氣管壓力"Pmt" 的映射的概念圖8是示出用于根據(jù)推定進氣管壓力"Pmest"和大氣壓力"Pa"之 間的比值(Pmest/Pa)來計算流率系數(shù)"小"的映射的概念圖9是示出用于將節(jié)氣門的開啟面積"At"轉換為節(jié)氣門的目標節(jié)氣
門開度"et"的映射的概念圖10是示出用于將推定進氣管壓力"Pmest"轉換為推定進氣量 "Mtest"的映射的概念圖11是示出用于當進氣量以逐級方式變化時控制節(jié)氣門開度的示例 的時間圖，圖中節(jié)氣門的目標開JL基于普通物理公式確定；以及
圖12是示出用于當進氣量以逐級方式變化時控制節(jié)氣門開度的示例 的時間圖，圖中節(jié)氣門的目標開座^L據(jù)^il明實施方式的方法來計算。
具體實施例方式
下面說明本發(fā)明的實施方式。參考圖1來說明發(fā)動機控制系統(tǒng)的結構。 在發(fā)動機11 (直接燃料噴射式內燃發(fā)動機)的進氣管12的上游端設置有 空氣濾清器13。在空氣濾清器13的下游側^L置有空氣流量計14，用于檢 測發(fā)動機11的進氣量。在空氣流量計14的下游側設置有節(jié)氣門16和節(jié)氣 門傳感器17，其中，節(jié)氣門16的開度由電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的電動馬達 15控制，且所述傳感器17檢測節(jié)氣門16的開度(以下也稱作"節(jié)氣門開 度")。
在節(jié)氣門16的下游側還設置有穩(wěn)壓罐18，并且在穩(wěn)壓罐18處設置有 用于檢測進氣壓力(即進氣管壓力)的壓力傳感器19。多個進氣歧管20 與穩(wěn)壓罐18相連接，用于將進氣引入到發(fā)動機ll的各個氣缸中。在每個 進氣歧管20中設置有氣流控制閥31，用于控制每個氣缸中的氣流的強度 (渦流的強度、翻轉流的強度等)。
在各個氣釭的上部處設置有燃料噴射閥21，以便將燃料直接噴射到氣 缸(燃燒室)內?；鸹ㄈ?2安裝到發(fā)動機11的用于各個氣釭的氣缸蓋上， 使得每個氣缸中的空氣-燃料混合氣由在火花塞22處的火花放電點燃。氣 門正時可變裝置39、40設置為用來改變進氣門37和排氣門38的開度正時 和/或關閉正時。
在發(fā)動機11的氣缸體處設置有溫度傳感器23，用于檢測發(fā)動機冷卻 水的溫度。在曲軸(未示出)的外周部分處設置有曲軸轉角傳感器24，用 于輸出曲軸每次按角度轉動預定角度的脈沖信號?；趤碜郧S轉角傳感
器24的輸出信號來檢測曲軸轉角以;sjc動機轉速。在發(fā)動機11的排氣管25中設置有上游側催化器26和下游側催化器 27，以用于凈化廢氣。在上游側催化器26的上游側設置有廢氣傳感器28 (例如，空燃比傳感器、氧傳感器等)，用于檢測空燃比、廢氣的濃狀態(tài) 或稀狀態(tài)。加速膝仗35的操作行程(開度)由加速度傳感器36檢測。
來自上述傳感器的輸出信號都被輸入到發(fā)動機控制單元(ECU) 30， 所述ECU30包括微型計算機，以執(zhí)行存儲在存儲裝置(只讀存儲器)中 的發(fā)動機控制程序。通過設定節(jié)氣門16的目標開度(也稱作"目標節(jié)氣門 開度")來控制進氣量，以便將發(fā)動機11的輸出扭矩控制為目標扭矩(需 求扭矩)。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，如圖2所示，應用選擇部41根據(jù)由怠速控制 (ISC)部、巡航控制部、牽引力控制部、自動變速器控制部(AT-ECU)、
標扭矩。輸出控制部42根據(jù)所選擇的最終目標扭矩來計算致動器命令值 (即，節(jié)氣門的目標開度)。該致動器命令值被輸出到發(fā)動機11，從而控 制進氣量，以便使發(fā)動機11的輸出扭矩變得等于該目標扭矩。
如圖3所示，輸出控制部42具有用于將最終目標扭矩轉換為目標進 氣量"Mt"的目標值計算部43;以及用于根據(jù)目標進氣量"Mt"來計算 目標節(jié)氣門開度的計算部44。輸出控制部42進一步具有運動限制部45， 所述運動限制部45通過用于節(jié)氣門16的驅動速度或驅動加iUL的防護程
序以及用于上限和下限的防護程序來限制目標節(jié)氣門開度"et"。在考慮排
放控制、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的馬達15的驅動特性等的情況下執(zhí)行所述防 護程序。輸出控制部42進一步具有推定值計算部46，所述推定值計算部 46用于計算進氣量的推定值(Mtest)和進氣管壓力(即，進氣壓力)的 推定值(Pmest)，所述進氣量的推定值和進氣管壓力的推定值能夠通過運
動限制被施加到其上的目標節(jié)氣門開度"et"而獲得(對所述目標節(jié)氣門
開度"0t"執(zhí)行所述防護程序)。
如圖4所示，計算部44計算目標進氣管壓力"Pmt"，所述計算部44 根據(jù)示出目標進氣管壓力"Pmt"關于目標進氣量"Mt"的參數(shù)的映射(圖 7所示)來獲得目標進氣量。在所述映射(圖7)中，目標進氣管壓力"Pmt" 和目標進氣量"Mt"成線性關系。此外，在所述映射(圖7)中，為了將 目標進氣量"Mt"轉換為目標進氣管壓力"Pmt",可以將諸如發(fā)動機轉 速、進氣門和排氣門的氣門正時等其它發(fā)動M轉4Hf用作^。這是因
為目標進氣量"Mt"和目標進氣管壓力"Pmt"之間的關系依據(jù)諸如發(fā)動 機轉速、進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動M轉4Hf而變化。
隨后，計算部44計算根據(jù)所述映射計算出的目標進氣管壓力"Pmt" 和由推定值計算部46計算出的推定進氣管壓力"Pmest"之間的偏差"dPm" (=Pmt-Pmest)。由下面的公式1計算出補償量，以便沿著提前方向以提 前補償增益補償所述偏差"dPm"，所述提前補償增益對應于從節(jié)氣門16 至穩(wěn)壓罐18的進氣滯后。
公式1
<formula>formula see original document page 11</formula>
用于待充入穩(wěn)壓罐的進氣的滯后的補償量 =K .R.Tmp iT
dPm — Pmt—Pmest dt SE
在上面的公式l中，"k"是進氣比熱的比值，"R"是進氣的氣體常數(shù)， "Tmp"是進氣的溫度，且"V"是從節(jié)氣門16至穩(wěn)壓罐18的進氣通道 的容積。
"dPm/dt，，是目標進氣管壓力和推定進氣管壓力之間的偏差"dPm" (- Pmt-Pmest)對時間進行微分的微分值。
此外，計算部44按照下面的公式2、通過將上述補償量與由推定值計 算部46計算出的推定進氣量"Mtest"相加來計算經(jīng)過節(jié)氣門的空氣量 "Mi"。
公式2
<formula>formula see original document page 11</formula>上面的公式2表示進氣系統(tǒng)模型的逆模型，所述進氣系統(tǒng)模型模擬了 經(jīng)過節(jié)氣門16且待充入穩(wěn)壓罐18的進氣的滯后。
計算部44基于經(jīng)過節(jié)氣門的空氣量"Mi"來計算節(jié)氣門的目標開度， 以實現(xiàn)所述空氣量"Mi"。節(jié)氣門的目標開度由運動P艮制部45的防護程序 限制，使得設置所述上限和下限并限制節(jié)氣門16的驅動速度或驅動加速
度。從而，獲得目標節(jié)氣門開度的最^Ht "et"，并將該目標節(jié)氣門開度"et"
輸出到電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的馬達驅動電路(未示出)。
推定值計算部46具有用于推定經(jīng)過節(jié)氣門的空氣量"Miest"的推定
部47，其中，所述空氣量"Miest"是能夠由上述目標節(jié)氣門開度"et"實 現(xiàn)的推定空氣量。推定值計算部46進一步具有用于進氣的滯后計算部48， 所述進氣的滯后計算部48基于進氣系統(tǒng)模型、根據(jù)經(jīng)過節(jié)氣門的推定空氣 量"Miest"來計算推定進氣量"Mtest"和推定進氣管壓力"Pmest"，所 述進氣系統(tǒng)模型模擬了經(jīng)過節(jié)氣門16且待充入穩(wěn)壓罐18內的進氣的滯后。
推定部47根據(jù)下面的公式3來計算經(jīng)過節(jié)氣門的推定空氣量"Miest"。
公式3
Miest = ， v 'At
在上面的公式中，"n"是空氣流量的匹配系數(shù)，"Pa"是大氣壓力， 如圖8所示，"(|)"是由推定進氣管壓力"Pmest"和大氣壓力"Pa"之間 的比值(Pmest/ Pa)限定的空氣流量系數(shù)。"At"是與目標節(jié)氣門開度"0t" 對應的節(jié)氣門開啟面積。
用于進氣的滯后計算部48根據(jù)由下面的公式4所表示的進氣系統(tǒng)模型 的公式并根據(jù)推定空氣量"Miest"來計算推定進氣管壓力"Pmest"。
公式4
<formula>formula see original document page 12</formula>
在上面的公式4中，"Pmestold"是用于圖5所示程序的前一個循環(huán)的 推定進氣管壓力。同樣，"Mtestold"是前一個循環(huán)的推定進氣量。"dt" 是計算周期。
在根據(jù)上面的公式4計算出當前循環(huán)的推定進氣管壓力"Pmest"之后， 就能根據(jù)映射(圖10所示)來計算與所述推定進氣管壓力"Pmest"對應 的推定進氣量"Mtest"。由于推定進氣管壓力"Pmest"和推定進氣量"Mtest" 之間的關系依據(jù)諸如發(fā)動機轉速、進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動M 轉條件、以與圖7所示映射相同的方式而變化，所以為了將推定進氣管壓
力"Pmest"轉換為推定進氣量"Mtest"的映射具有包括諸如發(fā)動機轉速、 進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動M轉4H^在內的M。
本實施方式的節(jié)氣門控制操作由ECU 30通過執(zhí)行圖5和圖6所示的 相應程序來實施。以下將說明所述程序(過程)。
〈用于計算目標節(jié)氣門開度"et"的程序>
在發(fā)動M行期間以預定周期重復執(zhí)行圖5中的程序。當程序開始時， 輸出控制部42在步驟101處讀取由應用選擇部41選擇的最終目標扭矩。 在隨后的步驟102處，輸出控制部42根據(jù)二維映射來計算目標進氣量
"Mt"，所述二維映射與當前發(fā)動機轉速"Ne"和最終目標扭矩對應。隨 后程序進行到步驟103，在步驟103處，輸出控制部42根據(jù)示出目標進氣 管壓力"Pmt"關于目標進氣量"Mt"的M的映射(圖7所示)來計算 目標進氣管壓力"Pmt"，所述目標進氣管壓力"Pmt"是實現(xiàn)目標進氣量
"Mt"所必需的。
如已經(jīng)說明的，由于進氣量和進氣管壓力"Pm"之間的關系依據(jù)諸如 發(fā)動機轉速、進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動^iMNHf而變化，所以 為了將目標進氣量"Mt"轉換為目標進氣管壓力"Pmt"的映射(圖7) 具有包M如發(fā)動機轉速、進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動^UMNHf 在內的^t。
程序進行到步驟104，在步驟104處，輸出控制部42 (運動限制部45) 執(zhí)行防護程序，使得目標進氣管壓力"Pmt"處于能夠在當前大氣壓力下 實現(xiàn)的壓力范圍內。隨后，程序進一逐級行到步驟105，在步驟105處， 輸出控制部42 (計算部44)讀取將根據(jù)圖6中的程序(稍后說明)計算的 推定進氣管壓力"Pmest"和推定進氣量"Mtest"，程序進行到步驟106， 在步驟106處，計算部44計算目標進氣管壓力"Pmt"和推定進氣管壓力 "Pmest"之間的偏差"dPm" ( -Pmt-Pmest)。
程序進一逐級行到步驟107，在步驟107處，計算部44根據(jù)公式1來 計算補償量，所述補償量用于以相應于從節(jié)氣門16至穩(wěn)壓罐18的進氣滯 后(即，待充入穩(wěn)壓罐的進氣的滯后)的量來向提前側補償偏差"dPm"。
隨后,程序進行到步驟108,以通過將上述補償量與推定進氣量"Mtest" 相加來計算經(jīng)過節(jié)氣門的空氣量"Mi"。
程序進行到步驟109,以^L據(jù)下面的方式來計算實現(xiàn)經(jīng)過節(jié)氣門的空
氣量"Mi"所必需的目標節(jié)氣門開度"et"。首先，根據(jù)下面的公式5計
算實現(xiàn)經(jīng)過節(jié)氣門的空氣量"Mi"所必需的節(jié)氣門開啟面積"At":公式5
At = Mi -
At 'Pa, *
在上面的公式5中，空氣流量系數(shù)"(()"基于例如圖8所示的映射、根 據(jù)推定進氣管壓力"Pmest"和大氣壓力"Pa"之間的比值(Pmest/Pa) 進行計算。
輸出控制部42才艮據(jù)例如圖9所示的映射來將節(jié)氣門的開啟面積"At"
(根據(jù)上面的公式5計算出的)轉換為目標節(jié)氣門開度"et"。
隨后，程序進行到步驟110，在步驟110處，通過防護程序來限制節(jié) 氣門的目標開度(例如，設置上限和下限并且限制節(jié)氣門16的驅動速度或 驅動加iUL)，以便獲得目標節(jié)氣門開度的最^HS "et"。
〈用于計算推定值(Pmest、 Mtest)的程序〉
在發(fā)動M行期間還以預定周期重復執(zhí)行圖6中的程序。當程序開始 時，推定值計算部46在步驟201處讀取節(jié)氣門運動已被限制的情況下的最 終(當前)目標節(jié)氣門開度"et"。隨后，在下一個步驟202處，推定值計 算部46推定能夠由上述目標節(jié)氣門開度"et"實現(xiàn)的推定空氣量"Miest"。
在此過程中，基于與圖9中的映射相似的映射，將目標節(jié)氣門開度"et"
轉換為節(jié)氣門的開啟面積"At"。推定空氣量"Miest"根據(jù)公式3進行計 算，在公式3中使用了上述節(jié)氣門的開啟面積"At"。
隨后，程序進行到步驟203，在步驟203處，推定值計算部46基于前 一個循環(huán)的推定進氣量"Mtestold"與當前循環(huán)的推定空氣量"Miest"之 間的差值(Miest- Mtestold)來計算每個計算周期"dt"的進氣管壓力的 變化值"dPmest"。并且，推定值計算部46通過將上述變化值"dPmest" 與前一個循環(huán)的推定進氣管壓力"Pmestold"相加來計算當前循環(huán)的推定 進氣管壓力"Pmest"。
程序進一逐級行到步驟204，在步驟204處，推定值計算部46根據(jù)映 射(圖10中所示)來計算與推定進氣管壓力"Pmest"對應的推定進氣量"Mtest"。
推定進氣量"Mtest"與推定進氣管壓力"Pmest"之間的關系依據(jù)諸 如發(fā)動機轉速、進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動M轉4H^而變化。因 此，為了將推定進氣管壓力"Pmest"轉換為推定進氣量"Mtest"的映射 (圖10)具有包M如發(fā)動機轉速、進氣門和排氣門的氣門正時等發(fā)動機 運轉M在內的^lt。
下面參考圖11和圖12來說明本發(fā)明實施方式的效果。
圖ll是示出節(jié)氣門控制的示例的時間圖，圖中，進氣量以逐級方式變 化，且圖中的目標節(jié)氣門開JL^于普通物理公式確定。圖12是示出進氣量 和節(jié)氣門開度的時間圖，圖中，進氣量同樣以逐級方式變化，但目標節(jié)氣 門開度根據(jù)本發(fā)明實施方式的方法進行計算。
在才艮據(jù)普通物理^^式計算目標節(jié)氣門開度的情況下，如圖11所示，當 目標進氣量以逐級方式變化時，根據(jù)物理公式(進氣系統(tǒng)的逆模型)計算 出的目標節(jié)氣門開度(即，在施加運動限制之前的目標節(jié)氣門開度)瞬間 增大。1^，所述目標節(jié)氣門開度立刻減小為穩(wěn)態(tài)的目標節(jié)氣門開度，所 述穩(wěn)態(tài)是在目標進氣量變化之后達到的工作狀態(tài)。但是，考慮到排放控制、 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的馬達15的驅動特性等，所述目標節(jié)氣門開度實際上 受防護程序限制。因此，即使當目標進氣量以逐級方式變化時，目標節(jié)氣 門開度(受防護程序限制)不會瞬間增大，而是朝著目標進氣量變化之后 達到的穩(wěn)態(tài)的目標節(jié)氣門開度逐漸增大。因此，在實際進氣量相對于所述 目標進氣量的逐級變化的響應中，滯后有可能增大。
但是，根據(jù)本發(fā)明，考慮到響應的滯后，進氣量的推定值(Mtest)和 進氣管壓力的推定值(Pmest)基于目標節(jié)氣門開度"0t"(已對其施加了 運動限制)進行計算。隨后，計算目標進氣管壓力"Pmt"和推定進氣管 壓力"Pmest"之間的偏差"dPm" ( -Pmt-Pmest)。并且，通it按照對應 于在進氣系統(tǒng)中的響應滯后的量向提前側補償所述偏差"dPm"來計算經(jīng)過 節(jié)氣門的空氣量"Mi"。
此外，基于經(jīng)過節(jié)氣門的空氣量"Mi"來計算節(jié)氣門開度，并且在考 慮排放等的情況下向所計算出的節(jié)氣門開度施加運動限制，以最終獲得目
標節(jié)氣門開度"et"。
因此，如圖12所示，當目標進氣量以逐級方式變化時，目標節(jié)氣門開
度(即，施加運動限制前的目標節(jié)氣門開度)瞬間增大。
但是，目標節(jié)氣門開度不^^象圖ll一樣立刻減小，而是以適當傾向逐 漸減小至目標進氣量變化之后達到的穩(wěn)態(tài)的目標節(jié)氣門開度。因此，當目 標進氣量以逐級方式變化時，目標節(jié)氣門開度(即，帶有運動限制的目標
節(jié)氣門開度)以如下過調方式變化即，適當?shù)貙⒛繕斯?jié)氣門開度過調為 超過目標進氣量變化之后達到的穩(wěn)態(tài)的目標節(jié)氣門開度。因此，能夠改善 實際進氣量相對于目標進氣量的逐級變化的響應滯后。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠準確地計算推定進氣量"Mtest" 和推定進氣管壓力"Pmest"，其中，這些推定值都能夠通過節(jié)氣門16的 實際驅動操作來獲得.上述效果能夠像在日本專利公報No. 2002-201998 中所公開的現(xiàn)有技術一樣在沒有節(jié)氣門控制滯后的情況下獲得。因此，能 夠在節(jié)氣門控制操作中實現(xiàn)響應度和穩(wěn)定性(抑制過調)。
另外，由于能夠通過利用進氣系統(tǒng)的逆模型來計算推定進氣量"Mtest" 和推定進氣管壓力"Pmest",所以能夠通過這樣的過程獲得推定值，即， 在所述過程中能夠直接使用進氣系統(tǒng)的模型的參數(shù)(例如，空氣填充效率 "Tf)。因此，能夠減少用于將所述參數(shù)與相應的發(fā)動機類型進行匹配的 勞動力。
本發(fā)明并不局限于應用到直接噴射類型的發(fā)動機，而是還可應用于任 何其它類型的發(fā)動機，例如，進氣口噴射類型的發(fā)動機。本發(fā)明能夠以各 種方式進行修改。
權利要求
1. 一種發(fā)動機控制系統(tǒng)，包括電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，其具有節(jié)氣門(16)和用于驅動所述節(jié)氣門的致動器(15)，使得所述節(jié)氣門由所述致動器根據(jù)所述節(jié)氣門的目標開度來控制；目標值計算裝置(44、102、103)，其用于計算進氣量的目標值或進氣管壓力的目標值；推定值計算裝置(46、203、204)，其用于計算能夠通過所述節(jié)氣門的實際運動來獲得的進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值；以及節(jié)氣門開度計算裝置(44、109)，其用于基于所述目標值和所述推定值之間的偏差來計算所述節(jié)氣門的所述目標開度。
2.如權利要求l所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，所述推定值計算裝置(46)基于關于所述節(jié)氣門的控制被施加有運動 限制(45、 110)的節(jié)氣門開度來計算所述進氣量的推定值或所述進氣管壓 力的推定值。
3.如權利要求2所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，所述推定值計算裝置(46)基于被施加有所述運動限制(45、 110)的 所述節(jié)氣門開度來計算所述進氣量的推定值或所述進氣管壓力的推定值， 其中考慮了 (107、 108)進氣系統(tǒng)中的響應滯后，并且所述節(jié)氣門開度計算裝置(44)包括計算裝置(106),其用于計算目標進氣管壓力和推定進氣管壓力之間 的偏差；補償裝置(107)，其用于以與所述進氣系統(tǒng)中的所述響應滯后相應的 量來向提前側補償所述進氣管壓力的所述偏差；計算裝置(108)，其用于基于在所述提前側中補償?shù)乃銎詈屯贫ㄟM氣量來計算經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量； 計算裝置(109)，其用于基于所計算出的經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量來 計算節(jié)氣門開度，使得經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量由所述節(jié)氣門開度來實 現(xiàn)；以及計算裝置(110)，其用于通過向所計算出的節(jié)氣門開度施加運動限制 來計算所述節(jié)氣門的所述目標開度。
4. 一種用于控制發(fā)動機控制系統(tǒng)的操作的方法，所逸發(fā)動機控制系統(tǒng) 包括電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，其具有節(jié)氣門(16)、用于驅動所述節(jié)氣門的 致動器(15)以及電子控制單元(30)，其中，所述節(jié)氣門由所述致動器根 據(jù)所述節(jié)氣門的目標開度來控制，所述用于控制發(fā)動機控制系統(tǒng)的操作的方法包括目標值計算步驟(44、 102、 103 )，其用于計算進氣量的目標值或進氣 管壓力的目標值；推定值計算步驟(46、 203、 204)，其用于計算能夠通過所述節(jié)氣門的 實際運動來獲得的進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值；以及節(jié)氣門開度計算步驟(44、 109),其用于基于所述目標值和所述推定 值之間的偏差來計算所述節(jié)氣門的所述目標開度。
5. 如權利要求4所述的用于控制發(fā)動機控制系統(tǒng)的操作的方法，其中，所述電子控制單元(30)在所述推定值計算步驟(46)基于關于所述 節(jié)氣門的控制被施加有運動限制(45、 110)的節(jié)氣門開度來計算所述進氣 量的推定值或所述進氣管壓力的推定值。
6.如權利要求5所述的用于控制發(fā)動機控制系統(tǒng)的操作的方法，其中，所述電子控制單元(30)在所述推定值計算步驟(46)基于被施加有 所i^動限制(45、 110)的所述節(jié)氣門開度來計算所述進氣量的推定值或 所述進氣管壓力的推定值，其中考慮了 (107、 108)進氣系統(tǒng)中的響應滯 后，并且所述節(jié)氣門開度計算步驟(44)進一步包括計算步驟(106)，其用于計算目標進氣管壓力和推定進氣管壓力之間的偏差；補償步驟(107)，其用于以與所述進氣系統(tǒng)中的所述響應滯后相應的量來向提前側補償所述進氣管壓力的所述偏差；計算步驟(108 )，其用于基于在所述提前側中補償?shù)乃銎詈屯贫ㄟM氣量來計算經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量；計算步驟(109 )，其用于基于所計算出的經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量來 計算節(jié)氣門開度，使得所述經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量由所述節(jié)氣門開度來 實現(xiàn)；以及計算步驟(no),其用于通過向所計算出的節(jié)氣門開度施加運動限制 來計算所述節(jié)氣門的所述目標開度。
7. —種發(fā)動M制系統(tǒng)，包括電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，其具有節(jié)氣門(16)、用于驅動所述節(jié)氣門的致 動器(15)以及電子控制單元(30)，其中，所述節(jié)氣門由所述致動器才艮據(jù) 所述節(jié)氣門的目標開度來控制，其中，所述電子控制單元(30)包括目標值計算部(44、 102、 103)，其用于計算進氣量的目標值或進氣管 壓力的目標值；推定值計算部U6、 203、 204)，其用于計算能夠通過所述節(jié)氣門的實 際運動來獲得的進氣量的推定值或進氣管壓力的推定值；以及節(jié)氣門開度計算部U4、 109)，其用于基于所述目標值和所述推定值 之間的偏差來計算所述節(jié)氣門的所述目標開度。
8. 如權利要求7所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，所述推定值計算部(46)基于關于所述節(jié)氣門的控制被施加有運動限 制(45、 110)的節(jié)氣門開度來計算所述進氣量的推定值或所述進氣管壓力 的推定值。
9.如權利要求8所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，所述推定值計算部(46)基于被施加有所述運動限制(45、 110)的所 述節(jié)氣門開度來計算所述進氣量的推定值或所述進氣管壓力的推定值，其 中考慮了 (107、 108)進氣系統(tǒng)中的響應滯后，并且所述節(jié)氣門開度計算部(44)進一步包括計算部(106)，其用于計算目標進氣管壓力和推定進氣管壓力之間的 偏差；補償部(107)，其用于以與所述進氣系統(tǒng)中的所述響應滯后相應的量 來向提前側補償所述進氣管壓力的所述偏差；計算部(108)，其用于基于在所述提前側中補償?shù)乃銎詈屯贫ㄟM氣量來計算經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量；計算部(109)，其用于基于所計算出的經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量來計 算節(jié)氣門開度，使得所述經(jīng)過所述節(jié)氣門的進氣量由所述節(jié)氣門開度來實 現(xiàn)；以及計算部(110)，其用于通過向所計算出的節(jié)氣門開度施加運動限制來 計算所述節(jié)氣門的所述目標開度。
全文摘要
在一種電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)中，計算目標進氣管壓力和進氣管壓力的推定值，以便計算進氣管壓力的目標值和推定值之間的偏差。以與所述節(jié)氣門控制系統(tǒng)中的響應滯后相應的量在提前側補償所述偏差?；谏鲜霰谎a償?shù)钠詈屯贫ㄟM氣量來計算經(jīng)過節(jié)氣門的進氣量。最后基于上述計算出的經(jīng)過節(jié)氣門的進氣量來計算節(jié)氣門的目標開度。因此，能夠提高節(jié)氣門控制的響應度和穩(wěn)定性。
文檔編號F02D11/10GK101389844SQ200780006180
公開日2009年3月18日 申請日期2007年1月25日 優(yōu)先權日2006年2月21日
發(fā)明者伊藤真洋, 吉川久代, 笠島健司 申請人:豐田自動車株式會社