專利名稱：用于操作內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
公開號為JP-A-2004-225650的日本專利申請公開了 一種用 于估算內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的混合氣中廢氣的量的設(shè)備?；谡J(rèn)識到能
夠基于燃燒室內(nèi)的壓力來估算燃燒室中產(chǎn)生的熱的量，根據(jù)公開號為 JP-A-2004-225650的日本專利申請的設(shè)備基于燃燒室中產(chǎn)生的熱的量 來估算燃燒室中的混合氣中廢氣的量。但是，如上所述，公開號為JP-A-2004-225650的日本專利申 請是基于認(rèn)識到燃燒室中產(chǎn)生的熱的量與燃燒室內(nèi)的壓力有關(guān)，以及 燃燒室中的混合氣中廢氣的量與燃燒室中產(chǎn)生的熱的量有關(guān)，而不是 基于認(rèn)識到燃燒室中的混合氣中廢氣的量與燃燒室中的燃燒模式有關(guān) 并且因此與從燃燒獲得的轉(zhuǎn)矩有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于認(rèn)識到燃燒室中的混合氣中廢氣的量 與燃燒室中的燃燒模式有關(guān)并且因此與從燃燒獲得的轉(zhuǎn)矩有關(guān)，來精 確地控制燃燒室中的燃燒模式。本發(fā)明的第 一方案提供了 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其包 括用于基于在膨脹沖程中燃燒室內(nèi)的壓力來檢測所述燃燒室中產(chǎn)生 的熱累積量的變化的器件；以及用于控制所述燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量，以使經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量 的變化量成為預(yù)定值的器件。本發(fā)明的第二方案提供了根據(jù)上述第一方案的用于內(nèi)燃機(jī)
的控制系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用于根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況來控制燃燒 室中燃料的點(diǎn)火正時的器件，其中，經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在燃燒室 中產(chǎn)生的熱累積量的變化量的預(yù)定值是根據(jù)燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正 時來設(shè)定的。本發(fā)明的第三方案提供了根據(jù)上述第二方案的用于內(nèi)燃機(jī) 的控制系統(tǒng)，其中，控制燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時，以使燃燒室中 產(chǎn)生的熱累積量在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角成為預(yù)定值。本發(fā)明的第四方案提供了根據(jù)上述第二方案的用于內(nèi)燃機(jī) 的控制系統(tǒng)，其中，在當(dāng)燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量遵循累積量在預(yù)定 曲軸轉(zhuǎn)角變成預(yù)定值的軌跡時燃料的燃燒率為最高的情況下，當(dāng)與燃 燒室中產(chǎn)生的熱累積量能夠遵循累積量在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角變成預(yù)定值的 軌跡時相比，燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時被延遲時，經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn) 角范圍在燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量的預(yù)定值,皮設(shè)定為更小。本發(fā)明的第五方案提供了根據(jù)上述第一至第四方案中任一 方案的用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，為經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在燃 燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量的預(yù)定值設(shè)定上限和下限，并且基于 內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況將變化量的預(yù)定值設(shè)定為在上限和下限之間的值。本發(fā)明的第六方案提供了根據(jù)上述第五方案的用于內(nèi)燃機(jī) 的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明需優(yōu)先增加從內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩時，將經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的 變化量的預(yù)定值設(shè)定為接近上限而不是下限的值。本發(fā)明的第七方案提供了根據(jù)上述第五或第六方案的用于 內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明需優(yōu)先減少來自 燃燒室的廢氣排放時，將經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在燃燒室中產(chǎn)生的熱 累積量的變化量的預(yù)定值設(shè)定為接近下限而不是上限的值。本發(fā)明的第八方案提供了根據(jù)上述第一至第七方案中任一
方案的用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，隨著經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在 燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量的預(yù)定值被設(shè)定為更小，燃燒室中 的混合氣所含的廢氣的量被控制為更小。本發(fā)明的第九方案提供了根據(jù)上述第一至第八方案中任一 方案的用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，根據(jù)燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正 時來設(shè)定預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍。本發(fā)明的第十方案提供了 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包 括多個轉(zhuǎn)矩控制器件；以及控制器件。多個轉(zhuǎn)矩控制器件彼此不同 并且能夠改變從內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。對各個轉(zhuǎn)矩控制器件的轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 和轉(zhuǎn)矩靈敏度彼此不同。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)是表示從每個轉(zhuǎn)矩控制器件開始試 圖改變轉(zhuǎn)矩直到轉(zhuǎn)矩實(shí)際被改變的持續(xù)時間的參數(shù)。轉(zhuǎn)矩靈敏度是表 示轉(zhuǎn)矩能夠被每個轉(zhuǎn)矩控制器件改變到最大程度的參數(shù)。控制器件根 據(jù)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度來確定將由每個轉(zhuǎn)矩控制器件實(shí)現(xiàn)的控制 量，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩被改變時根據(jù)內(nèi)燃 機(jī)的運(yùn)行情況被選>^的。
10
本發(fā)明的第十一方案提供了根據(jù)上述第十方案的用于內(nèi)燃 機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明需優(yōu)先減少來自燃燒 室的廢氣排放時，選擇較高的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。本發(fā)明的第十二方案提供了根據(jù)上述第十方案的用于內(nèi)燃 機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，基于加速踏板的偏移量來確定內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn) 矩，且當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明加速踏板的偏移量或者其單位時間內(nèi) 的變化量大于預(yù)定值時，選擇較高的轉(zhuǎn)矩靈敏度。本發(fā)明的第十三方案提供了根據(jù)上述第十方案的用于內(nèi)燃 機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩小 于預(yù)定值時，選擇較高的轉(zhuǎn)矩靈敏度。本發(fā)明的第十四方案提供了 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包 括控制器件，其用于通過控制燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時、點(diǎn)火后 的燃燒的進(jìn)行速度、以及燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時間上的累積量 或平均值，將燃燒室中的燃燒模式控制為根據(jù)內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩而設(shè) 定的燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式。本發(fā)明的第十五方案提供了根據(jù)上述第十四方案的用于內(nèi) 燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，通過控制燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量 來控制點(diǎn)火后的燃燒的進(jìn)行速度。本發(fā)明的第十六方案提供了 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法，包 括基于在膨脹沖程中燃燒室內(nèi)的壓力來檢測在燃燒室中產(chǎn)生的熱累 積量的變化；以及控制燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量，以使經(jīng)過 預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量成為預(yù)定值。
本發(fā)明的第十七方案提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法，所
述內(nèi)燃機(jī)具有彼此不同并且能夠改變從內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩的多個轉(zhuǎn)矩 控制器件。對各個轉(zhuǎn)矩控制器件的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度彼此不同。 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)是表示從每個轉(zhuǎn)矩控制器件開始試圖改變轉(zhuǎn)矩直到轉(zhuǎn)矩實(shí)際 被改變的持續(xù)時間的參數(shù)。轉(zhuǎn)矩靈敏度是表示轉(zhuǎn)矩能夠被每個轉(zhuǎn)矩控
制器件改變到最大程度的參數(shù)。所述控制方法包括當(dāng)內(nèi)燃機(jī)所需的 轉(zhuǎn)矩被改變時根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況來選擇轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度； 以及根據(jù)被選擇的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度來確定將由每個轉(zhuǎn)矩控制器 件實(shí)現(xiàn)的控制量。本發(fā)明的第十八方案提供了 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法，包 括根據(jù)內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩來設(shè)定燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式；以及通 過控制燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時、點(diǎn)火后的燃燒的進(jìn)行速度、以及 燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時間上的累積量或平均值，將燃燒室中的 燃燒模式控制為燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式。根據(jù)本發(fā)明的上述方案，能夠更精確地控制燃燒室中的燃燒 模式。


結(jié)合附圖通過下述優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和/或 進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)勢變得更加明顯，其中使用相同的標(biāo)記來代 表相同的元件，其中
圖1示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)；
圖2示出了曲軸轉(zhuǎn)角與燃燒比之間的關(guān)系；圖3示出了曲軸轉(zhuǎn)角與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系；
圖4是示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例中內(nèi)燃機(jī)的控制的圖表；
圖5示出了所需轉(zhuǎn)矩的軌跡與從每個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系；
的關(guān)系；
圖8示出了8。燃燒比與目標(biāo)15。燃燒比變化量之間的關(guān)系；
圖9示出了進(jìn)氣門的氣門開啟正時與15°燃燒比變化量的平均值 之間的關(guān)系；
圖IO示出了進(jìn)氣門的氣門開啟正時與燃燒之間的15°燃燒比變化 量的波動之間的關(guān)系；以及
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于控制內(nèi)燃機(jī)的示意流程圖。
具體實(shí)施例方式下文將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1示出了應(yīng)用 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。圖1所示的內(nèi)燃機(jī)是4缸 火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)。圖l示出了發(fā)動機(jī)機(jī)體l、氣缸體2、活塞3、氣缸 蓋4、燃燒室5、進(jìn)氣門6、進(jìn)氣口 7、排氣門8、排氣口 9、火花塞10 和燃料噴射閥11。燃料噴射閥11安裝在氣缸蓋4上以將燃料噴入進(jìn)氣 口 7。
各個氣缸的進(jìn)氣口 7經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣支管13連接到浪涌調(diào) 節(jié)槽14。浪涌調(diào)節(jié)槽14經(jīng)由進(jìn)氣導(dǎo)管15和空氣流量計16連接到空氣 濾清器(未示出)。由步進(jìn)電動機(jī)17驅(qū)動的節(jié)流閥18設(shè)置在進(jìn)氣導(dǎo)管 15中。各個氣缸的排氣口 9連接到相應(yīng)的排氣支管19。排氣支管19 和浪涌調(diào)節(jié)槽14經(jīng)由廢氣再循環(huán)(以下稱為"EGR")導(dǎo)管26彼此連 接，EGR控制閥27設(shè)置在EGR導(dǎo)管26中。電子控制單元31由數(shù)字計算機(jī)構(gòu)成，該數(shù)字計算機(jī)包括經(jīng) 由雙向數(shù)據(jù)總線32互連的RAM (隨機(jī)存取存儲器)33、 ROM (只讀 存儲器)34、 CPU (中央處理器)35、輸入端口 36和輸出端口 37。空 氣流量計16產(chǎn)生與進(jìn)氣量(導(dǎo)入燃燒室5的空氣的量)成比例的輸出 電壓。該輸出電壓經(jīng)由相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器38輸入到輸入端口 36。負(fù)載 傳感器41產(chǎn)生與加速踏板40的偏移量也即內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩(以下 稱為"所需轉(zhuǎn)矩")成比例的輸出電壓。該輸出電壓經(jīng)由相應(yīng)的AD轉(zhuǎn) 換器38輸入到輸入端口 36。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42檢測曲軸轉(zhuǎn)角，并且 其輸出^皮輸入到輸入端口 36。圖1所示的進(jìn)氣門6連接到所謂的可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)，該 可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)能夠線性地改變進(jìn)氣門6開始開啟的正時(以下 稱為"氣門開啟正時")、進(jìn)氣門6關(guān)閉的正時(以下稱為"氣門關(guān)閉 正時")，以及由進(jìn)氣門6實(shí)現(xiàn)的升程的最大量(以下稱為"最大升程 量")。當(dāng)可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)改變進(jìn)氣門6的氣門開啟特性也即進(jìn)氣 門6的氣門開啟正時、氣門關(guān)閉正時和最大升程量時，待導(dǎo)入燃燒室5 的空氣的量(以下稱為"進(jìn)氣量")會改變。也就是說，通過由可變進(jìn) 氣門操作機(jī)構(gòu)來控制進(jìn)氣門6的氣門開啟特性能夠控制進(jìn)氣量。隨著 進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)提前以增加排氣門8開啟的時間段與進(jìn)氣門6開啟的時間段之間的重疊或者所謂的氣門重 疊，燃燒室5中的混合氣中剩余的廢氣的量增加了。也就是說，通過
由可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)控制進(jìn)氣門6的氣門開啟正時能夠控制燃燒室5 中的混合氣中剩余的廢氣的量。如下，用于將內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩(以下稱為"輸出轉(zhuǎn)矩") 調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩的傳統(tǒng)的控制方案利用了加速踏板40的偏移量表示所 需轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。當(dāng)所需轉(zhuǎn)矩大時，相應(yīng)地導(dǎo)入大量空氣，且從燃料噴 射閥11噴射對應(yīng)量的燃料。另一方面，當(dāng)所需轉(zhuǎn)矩小時，相應(yīng)地導(dǎo)入 少量空氣，且從燃料噴射閥11噴射對應(yīng)量的燃料。以下事實(shí)為真通 過根據(jù)所需轉(zhuǎn)矩來控制進(jìn)氣量和從燃料噴射閥11噴射的燃料的量(以 下稱為"燃料噴射量")，也即燃燒室5中產(chǎn)生的熱的量，能夠?qū)⑤敵?轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩。但是，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，輸出轉(zhuǎn)矩根據(jù)燃燒室5 中的燃燒的進(jìn)行模式而變化，以及不單是通過控制燃燒室5中產(chǎn)生的 熱的量，還能夠通過控制燃燒的進(jìn)行模式，更準(zhǔn)確或更迅速地將輸出 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在，將結(jié)合圖2和圖3來描述該控制。在圖2中，橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角，縱軸表示燃燒比(其表示在 已到達(dá)對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角時燃燒的燃料與導(dǎo)入燃燒室5的全部燃料的比， 并對應(yīng)于在已到達(dá)對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角時在燃燒室5中產(chǎn)生的熱累積量， 例如能從燃燒室5中的壓力估算出該燃燒比)。在燃燒模式遵循圖2所 示的實(shí)線X的情況下，輸出轉(zhuǎn)矩曲線遵循圖3所示的實(shí)線X。在燃燒 模式遵循圖2所示的點(diǎn)劃線Y的情況下，輸出轉(zhuǎn)矩曲線遵循圖3所示 的點(diǎn)劃線Y。在燃燒模式遵循圖2所示的雙點(diǎn)劃線Z的情況下，輸出 轉(zhuǎn)矩曲線遵循圖3所示的雙點(diǎn)劃線Z。
15
比較圖2中實(shí)線X指示的模式(以下稱為"模式X")中的 燃燒與圖2中點(diǎn)劃線Y指示的模式(以下稱為"模式Y(jié)")中的燃燒， 這兩個燃燒才莫式在相同的正時開始。在燃燒開始后，在^t式Y(jié)中的燃 燒比增加的速度快于在模式X中燃燒比增加的速度。因而，在模式Y(jié) 中的燃燒比比在模式X中的燃燒比在較早的正時達(dá)到100%。同時，與 模式Y(jié)中的燃燒對應(yīng)的由圖3中點(diǎn)劃線Y指示的輸出轉(zhuǎn)矩曲線較與模 式X中的燃燒對應(yīng)的由圖3中實(shí)線X指示的輸出轉(zhuǎn)矩曲線具有更高的 峰值。因而，能夠理解的是，模式Y(jié)中的燃燒的輸出轉(zhuǎn)矩高于模式X 中的燃燒的輸出轉(zhuǎn)矩。同樣，將模式Y(jié)中的燃燒與圖2的雙點(diǎn)劃線Z指示的模式 (以下稱為"模式Z")中的燃燒進(jìn)行比較，在燃燒開始后，這兩個燃 燒模式以相同的速度增加。在模式Z中的燃燒較在模式Y(jié)中的燃燒在 較早的正時開始。因而，在模式Z中的燃燒比比在模式Y(jié)中的燃燒比 以較早的正時達(dá)到100%。同時，與模式Z中的燃燒對應(yīng)的由圖3中雙 點(diǎn)劃線Z所指示的輸出轉(zhuǎn)矩曲線較與模式Y(jié)中的燃燒對應(yīng)的由圖3的 點(diǎn)劃線Y指示的輸出轉(zhuǎn)矩曲線具有更高的峰值。因而，能夠理解的是， 模式Z中的燃燒的輸出轉(zhuǎn)矩高于模式Y(jié)中的燃燒的輸出轉(zhuǎn)矩。如上所述，輸出轉(zhuǎn)矩根據(jù)燃燒開始時的正時(以下稱為"燃 燒開始正時")、在燃燒開始后燃燒比增加的速度(以下稱為"燃燒比 增加速度，，)也即燃燒速度(其對應(yīng)于在燃料已點(diǎn)燃后燃燒進(jìn)行的速 度)，以及產(chǎn)生的熱的最大量(以下稱為"轉(zhuǎn)矩峰值")而變化。也就 是說，通過控制燃燒開始正時、燃燒速度和轉(zhuǎn)矩峰值應(yīng)該更準(zhǔn)確或更 迅速地將輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明是通過將焦點(diǎn)集中在以下假設(shè)而做出的通過控制燃燒開始正時、燃燒速度和轉(zhuǎn)矩峰值能夠?qū)?br> 輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩。通過控制火花塞10點(diǎn)燃燃料的正時(以下稱為"點(diǎn)燃正時") 能夠控制燃燒開始正時。通過控制燃燒室5中的混合氣中所含的廢氣 的量能夠控制燃燒速度。通過控制進(jìn)氣量和燃料噴射量也即燃燒室5 中的混合氣的量，能夠控制轉(zhuǎn)矩峰值。基于上述，在本發(fā)明的第一實(shí) 施例中，通過根據(jù)作為目標(biāo)的燃燒開始正時來控制點(diǎn)燃正時，根據(jù)作 為目標(biāo)的燃燒速度來控制燃燒室5中的混合氣所含的廢氣的量，以及 根據(jù)作為目標(biāo)的轉(zhuǎn)矩峰值來控制燃燒室5中的混合氣的量，輸出轉(zhuǎn)矩 被調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在，將結(jié)合圖4來描述這些控制。如圖4所示，首先，基于加速踏板40的偏移，具體來說基 于加速踏板40被下壓的量和速度，確定作為目標(biāo)的輸出轉(zhuǎn)矩(所需轉(zhuǎn) 矩)。然后，考慮如避免發(fā)生爆燃、將廢氣排放減少到規(guī)定要求的程度 和將泵氣損失最小化的限制條件，確定為了獲得所需轉(zhuǎn)矩而應(yīng)被設(shè)定 為目標(biāo)的燃燒模式(以下稱為"目標(biāo)燃燒模式")。然后，確定為了獲 得目標(biāo)燃燒模式而應(yīng)被設(shè)定為目標(biāo)的燃燒室5中的混合氣的量(其對 應(yīng)于作為目標(biāo)的峰值轉(zhuǎn)矩值，以下稱為"目標(biāo)混合氣量")，應(yīng)被設(shè)定 為目標(biāo)的點(diǎn)火正時(其對應(yīng)于作為目標(biāo)的燃燒開始正時，以下稱為"目 標(biāo)點(diǎn)火正時")，以及作為目標(biāo)的燃燒速度(以下稱為"目標(biāo)燃燒速度")。然后，基于目標(biāo)混合氣量來確定作為目標(biāo)的進(jìn)氣量(以下稱 為"目標(biāo)進(jìn)氣量，，)和作為目標(biāo)的燃料噴射量(以下稱為"目標(biāo)燃料噴 射量，，)。同樣，基于目標(biāo)點(diǎn)火正時來確定作為目標(biāo)的點(diǎn)燃正時(以下 筒稱為"目標(biāo)點(diǎn)燃正時，，)。另夕卜，基于目標(biāo)燃燒速度來確定EGR率(其對應(yīng)于燃燒室5中的混合氣中所含的廢氣的量，其是廢氣的量與導(dǎo)入
燃燒室5中的空氣的量的比，以下稱為"目標(biāo)EGR率，，)。然后，由此確定出的目標(biāo)進(jìn)氣量、目標(biāo)燃料噴射量、目標(biāo)點(diǎn) 燃正時和目標(biāo)EGR率被發(fā)送到內(nèi)燃機(jī)的電子控制單元。控制節(jié)流閥18 和可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)中至少 一個，以使由確定出的目標(biāo)進(jìn)氣量指示 的空氣量將被導(dǎo)入燃燒室5?？刂迫剂蠂娚溟y11以便噴射由確定出的 目標(biāo)燃料噴射量指示的燃料量?？刂苹鸹ㄈ?0以便在確定出的目標(biāo)點(diǎn) 燃正時點(diǎn)燃燃料?？刂艵GR控制閥27和可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)中至少 一個，以^使實(shí)現(xiàn)確定出的目標(biāo)EGR率。如上所述，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，燃料噴射閥11、節(jié) 流閥18和可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)中至少一個、火花塞10、 EGR控制閥 27和可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)中至少一個被控制。實(shí)際轉(zhuǎn)矩峰值、實(shí)際燃 燒開始正時、實(shí)際燃燒速度和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩被監(jiān)測?；趯?shí)際轉(zhuǎn)矩峰 值與從目標(biāo)混合氣量預(yù)計的轉(zhuǎn)矩峰值之間的差值，反饋校正目標(biāo)混合 氣量，以使實(shí)際轉(zhuǎn)矩峰值變?yōu)槟繕?biāo)轉(zhuǎn)矩峰值?；趯?shí)際燃燒開始正時 與從目標(biāo)點(diǎn)火正時估算的燃燒開始正時之間的差值，反饋校正目標(biāo)點(diǎn) 火正時，以使實(shí)際燃燒開始正時變?yōu)槟繕?biāo)燃燒開始正時?；趯?shí)際燃 燒速度與目標(biāo)燃燒速度之間的差值，反饋校正目標(biāo)燃燒速度，以使實(shí) 際燃燒速度變?yōu)槟繕?biāo)燃燒速度?；趯?shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩之間的 差值，反饋校正目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，以使實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩變?yōu)槟繕?biāo)轉(zhuǎn)矩。通過執(zhí)行這種反饋校正，能夠更準(zhǔn)確地將燃燒模式控制到目 標(biāo)燃燒模式，因而對將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適當(dāng)控制。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，同樣監(jiān)測爆燃的發(fā)生、缸內(nèi)溫度
(可能影響廢氣排放的因素)和泵氣損失，以反饋用于目標(biāo)燃燒模式 的確定以及在目標(biāo)燃燒模式的確定中被考慮。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在各個氣缸中順序執(zhí)行燃燒。確 定用于每個氣缸的目標(biāo)燃燒模式，以使由各個氣缸中的燃燒輸出的轉(zhuǎn) 矩的軌跡遵循由加速3發(fā)板40的偏移所確定的所需轉(zhuǎn)矩的軌跡。也就是 說，如圖5所示，當(dāng)所需轉(zhuǎn)矩隨時間的推移遵循軌跡T時，確定用于 每個氣缸的目標(biāo)燃燒模式，以使從各個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩(在圖5中， 每個豎條對應(yīng)從每個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩)遵循軌跡T。然后，基于由此確 定出的目標(biāo)燃燒模式，確定用于每個氣缸的目標(biāo)混合氣量、目標(biāo)點(diǎn)火 正時和目標(biāo)燃燒速度。如上所述通過確定用于每個氣缸的目標(biāo)混合氣量、目標(biāo)點(diǎn)火 正時和目標(biāo)燃燒速度，與常規(guī)順序控制的情況相比，可以顯著地減少 在設(shè)計階段中開發(fā)者所需的工時數(shù)。
連續(xù)發(fā)生燃燒的氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩的差值(或所謂的轉(zhuǎn)矩波動)為預(yù)定 值或更大時，可能發(fā)生爆燃或轉(zhuǎn)矩沖擊。當(dāng)每個氣缸中的燃燒的轉(zhuǎn)矩 峰值為預(yù)定值或更大時，或當(dāng)從連續(xù)發(fā)生燃燒的氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩的差 值為預(yù)定值或更大時，目標(biāo)點(diǎn)火正時可以,皮才交正以使j皮延遲。如上所述，在確定用于每個氣缸的目標(biāo)燃燒模式以使輸出轉(zhuǎn) 矩的軌跡將遵循所需轉(zhuǎn)矩的軌跡的情況下，以及在控制用于每個氣缸 的目標(biāo)混合氣量、目標(biāo)點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度以使燃燒模式變?yōu)槟繕?biāo)燃燒模式的情況下，可以如下所述校正用于每個氣缸的目標(biāo)混合氣 量、目標(biāo)點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度。當(dāng)確定用于每個氣缸的目標(biāo)燃燒模式以使輸出轉(zhuǎn)矩的軌跡
將遵循所需轉(zhuǎn)矩的軌跡時，以及當(dāng)控制用于每個氣缸的目標(biāo)混合氣量、 目標(biāo)點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度以使燃燒模式變?yōu)槟繕?biāo)燃燒模式時，不 管從每個氣缸實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩是否等于所需轉(zhuǎn)矩。在從某個氣缸輸出 的轉(zhuǎn)矩不等于而是低于所需轉(zhuǎn)矩的情況下，可以校正用于將發(fā)生下一 次燃燒的氣缸(以下稱為"下一氣缸")的目標(biāo)燃燒模式，以使下一氣 缸輸出的轉(zhuǎn)矩比所需轉(zhuǎn)矩高出的量與從某個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩比所需轉(zhuǎn) 矩低的量相同，以便能夠相應(yīng)地校正下一氣缸的目標(biāo)混合氣量、目標(biāo) 點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度。另一方面，在從某個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩不等 于而是高于所需轉(zhuǎn)矩的情況下，可以校正下一氣缸的目標(biāo)燃燒模式， 以使下 一 氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩比所需轉(zhuǎn)矩低的量與從某個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩 比所需轉(zhuǎn)矩高出的量相同，以便能夠相應(yīng)地校正下一氣缸的目標(biāo)混合 氣量、目標(biāo)點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度。通過這種方法，可以使將實(shí)際 輸出的轉(zhuǎn)矩的軌跡盡可能近地接近所需轉(zhuǎn)矩的軌跡。在校正下一氣缸的目標(biāo)燃燒模式以使下一氣缸將輸出的轉(zhuǎn) 矩高于或低于所需轉(zhuǎn)矩的量與從某個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩低于或高于所需 轉(zhuǎn)矩的量相同，使得能夠相應(yīng)地校正下一氣缸的目標(biāo)混合氣量、目標(biāo) 點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度的情況下，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩的變化量大于預(yù)定值 時(當(dāng)發(fā)生所謂的轉(zhuǎn)矩沖擊時)，可以校正下一氣缸的目標(biāo)混合氣量、 目標(biāo)點(diǎn)火正時和目標(biāo)燃燒速度，使得輸出轉(zhuǎn)矩的變化量將小于預(yù)定值。如上所述，通過控制燃燒室5中的混合氣的量也即進(jìn)氣量和 燃料噴射量、點(diǎn)火正時等，能夠控制從每個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩。通過控制節(jié)流閥18的開度，或通過控制進(jìn)氣門6的升程特性能夠控制進(jìn)氣量。 通過控制點(diǎn)燃正時能夠控制點(diǎn)火正時。(在內(nèi)燃機(jī)是壓縮自動點(diǎn)火型的 所謂柴油內(nèi)燃機(jī)的情況下，通過控制燃料噴射量或點(diǎn)火正時而不是進(jìn) 氣量，能夠控制從每個氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩。通過控制燃料從燃料噴射閥 噴入氣缸的正時能夠控制點(diǎn)火正時)。在試圖通過改變節(jié)流閥18的開度以改變進(jìn)氣量來將輸出轉(zhuǎn) 矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩、試圖通過改變進(jìn)氣門6的升程特性以改變進(jìn)氣量 來將輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩，以及試圖通過改變點(diǎn)火正時也即點(diǎn)燃 正時來將輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩之間進(jìn)行比較。術(shù)語"靈敏度"定 義為輸出轉(zhuǎn)矩能夠被改變到的最大程度，輸出轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)出對試圖通過 改變節(jié)流閥18的開度的最高靈每丈度、對試圖通過改變進(jìn)氣門6的升程 特性的次高靈敏度，及對試圖通過改變點(diǎn)燃正時的最低靈敏度。另一 方面，術(shù)語"響應(yīng)"定義為從已經(jīng)開始試圖改變輸出轉(zhuǎn)矩直到轉(zhuǎn)矩實(shí) 際被改變的持續(xù)時間，輸出轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)出對試圖通過改變點(diǎn)燃正時的最 高響應(yīng)、對試圖通過改變進(jìn)氣門6的升程特性的次高響應(yīng)，及對試圖 通過改變節(jié)流閥18的開度的最低響應(yīng)。因此，在試圖將輸出轉(zhuǎn)矩的軌跡調(diào)節(jié)為已經(jīng)^^皮改變的所需轉(zhuǎn) 矩的軌跡中，例如，改變節(jié)流閥18的開度可能無法使輸出轉(zhuǎn)矩跟隨所 需轉(zhuǎn)矩的快速變化。同樣，例如，改變點(diǎn)燃正時可能無法使輸出轉(zhuǎn)矩 跟隨所需轉(zhuǎn)矩的大的變化。因此，在上述第一實(shí)施例中，考慮到輸出轉(zhuǎn)矩對試圖通過改 變節(jié)流閥18的開度、試圖通過改變進(jìn)氣門6的升程特性，以及試圖通 過改變點(diǎn)燃正時的靈敏度和響應(yīng)，可以選擇這樣一種目標(biāo)燃燒模式以 使輸出轉(zhuǎn)矩的軌跡盡可能近地接近所需轉(zhuǎn)矩的軌跡。也就是說，在上
21述第一實(shí)施例中，在不考慮輸出轉(zhuǎn)矩的這種靈敏度或響應(yīng)的同時能夠 將輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到所需轉(zhuǎn)矩的多個燃燒模式中，可以將在考慮輸出轉(zhuǎn) 矩的這種靈敏度或響應(yīng)的同時能夠使輸出轉(zhuǎn)矩最接近所需轉(zhuǎn)矩的燃燒 模式選擇為目標(biāo)燃燒模式。在上述第一實(shí)施例中，可以才艮據(jù)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈每文度來確
定將由每個控制器件也即節(jié)流閥18、可變進(jìn)氣門操作機(jī)構(gòu)和火花塞10
實(shí)現(xiàn)的控制量，該轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的所需轉(zhuǎn)矩被改 變時根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況被選擇的。在這種情況的具體實(shí)例中，當(dāng)
內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明需優(yōu)先減少來自燃燒室5的廢氣排放時，選擇
較高的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。在另一實(shí)例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明加速踏板
40的偏移量或者其單位時間內(nèi)的變化量大于預(yù)定值時，選4奪較高的轉(zhuǎn) 矩靈敏度。在又一實(shí)例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明所需轉(zhuǎn)矩小于預(yù) 定值時，選擇較高的轉(zhuǎn)矩靈敏度。現(xiàn)在將對本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行描述。在第二實(shí)施例中， 基于同上述第 一 實(shí)施例的通過控制點(diǎn)火正時、燃燒速度和混合氣量來 控制輸出轉(zhuǎn)矩的假定，來執(zhí)行以下控制。已發(fā)現(xiàn)，通過控制點(diǎn)火正時 (或點(diǎn)燃正時)以使在壓縮上止點(diǎn)后的特定曲軸轉(zhuǎn)角處的燃燒比成為 特定值，能夠維持高的燃燒效率。具體來說，已通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過 控制點(diǎn)火正時(或點(diǎn)燃正時)以使在壓縮上止點(diǎn)后8°曲軸轉(zhuǎn)角處的燃 燒比(以下稱為"8°燃燒比")成為50% (或以使在壓縮上止點(diǎn)后10 °曲軸轉(zhuǎn)角處的燃燒比成為53%)能夠維持最高的燃燒效率(見公開 號為JP-A-2006-144645的日本專利申請)。因此，在第二實(shí)施例中，控 制點(diǎn)火正時(或點(diǎn)燃正時)以使8°燃燒比成為50%。
此外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過控制燃燒速度以使經(jīng)過特定 曲軸轉(zhuǎn)角范圍的燃燒比的變化量成為特定值，能夠4吏^v燃燒室5排出 的HC的量維持較小且能夠增加輸出轉(zhuǎn)矩。具體來說，已發(fā)現(xiàn)，通過 控制燃燒速度以使從壓縮上止點(diǎn)(也即0°曲軸轉(zhuǎn)角)至壓縮上止點(diǎn)后 15°曲軸轉(zhuǎn)角的燃燒比的變化量(以下稱為"15°燃燒比變化量")成 為68%，能夠使從燃燒室5排出的HC的量維持較小且能夠增加輸出 轉(zhuǎn)矩。如上所述，當(dāng)進(jìn)氣門6的氣門開啟正時凈皮"t是前時，排氣門8 開啟的時間段與進(jìn)氣門6開啟的時間段的重疊或所謂的氣門重疊被增 加，這增加了燃燒室5中的混合氣所含的廢氣的量，從而降低了燃燒 速度。如圖6所示，因?yàn)槿剂显谳^低的燃燒速度更易燃，所以隨著進(jìn) 氣門6的氣門開啟正時一皮提前，燃燒率(膨脹沖程中燃燒的燃料與燃 燒室5中的混合氣中的燃料的比值)逐漸增加，并在特定氣門開啟正 時達(dá)到其峰值。因?yàn)槿紵?中的混合氣所含的廢氣的增加的量使燃 料的燃燒不穩(wěn)定，所以隨著進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被進(jìn)一步提前， 燃燒率逐漸降低。當(dāng)燃燒率處于其峰值時，燃燒室5中混合氣中的待 燃燒的燃料的比例最大，從而使從燃燒室5排出的燃料(HC)的量最 小。同時，如圖7所示，隨著進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被提前以使所 謂的氣門重疊增加，進(jìn)氣行程中的泵氣損失逐漸減少。已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)15 °燃燒比變化量被控制到約68%時(取決于發(fā)動機(jī)的型號)，燃燒率最 接近峰值(或從燃燒室5排出的HC的量小)并且進(jìn)氣行程中的泵氣 損失最小(或輸出轉(zhuǎn)矩大)。因而，在第二實(shí)施例中，如上所述，控制點(diǎn)火正時也即點(diǎn)燃 正時以使8。燃燒比成為50%，同時，控制燃燒速度也即進(jìn)氣門6的氣 門開啟正時以使15。燃燒比變化量成為68%。這樣，從燃燒室5排出的HC的量能夠維持較小，并且能夠增加輸出轉(zhuǎn)矩。在第二實(shí)施例中，如同在第一實(shí)施例中，基于作為目標(biāo)的峰
值轉(zhuǎn)矩值來控制混合氣量(也即進(jìn)氣量和燃料噴射量)。當(dāng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況表明內(nèi)燃機(jī)所需的負(fù)載過重時，試圖控 制點(diǎn)火正時(或點(diǎn)燃正時)以使8°燃燒比成為50%,可能導(dǎo)致發(fā)生爆 燃。為避免這種情況，可能無法控制點(diǎn)火正時以使8。燃燒比成為50%。 因此，在第二實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況表明內(nèi)燃機(jī)所需的負(fù)載 重于預(yù)定值時(也即當(dāng)不可能控制點(diǎn)火正時以使8。燃燒比為50%時)， 在不會發(fā)生爆燃的范圍內(nèi)且盡可能接近50%的值可以被設(shè)定為目標(biāo)8 °燃燒比，并且可以控制點(diǎn)火正時以使8。燃燒比成為目標(biāo)8。燃燒比。在這種情況下，試圖控制燃燒速度(也即進(jìn)氣門6的氣門開 啟正時)以使15°燃燒比變化量成為68%將不可避免地導(dǎo)致故障。因 此，在第二實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明內(nèi)燃機(jī)所需的負(fù)載重 于預(yù)定值的情況下，在不會發(fā)生爆燃的范圍內(nèi)且盡可能接近50%的值 可以設(shè)定為目標(biāo)8。燃燒比，并且控制點(diǎn)火正時以使8。燃燒比成為目 標(biāo)8°燃燒比，例如可以利用圖8所示的關(guān)系根據(jù)所設(shè)定的目標(biāo)8。燃 燒比來設(shè)定目標(biāo)15。燃燒比變化量，并可以控制燃燒速度(也即進(jìn)氣 門6的氣門開啟正時)以使15。燃燒比變化量成為目標(biāo)15°燃燒比變 化量。如圖8所示，隨著8°燃燒比變小，目標(biāo)15°燃燒比變化量也 變小。在這種情況下，根據(jù)8°燃燒比也即點(diǎn)火正時來設(shè)定目標(biāo)15 °燃燒比變化量。此時，考慮到來自燃燒室5的廢氣排放和進(jìn)氣行程 中的泵氣損失(也即輸出轉(zhuǎn)矩)，可以為目標(biāo)15。燃燒比變化量(也即 進(jìn)氣門6的氣門開啟正時)設(shè)定上限和下限。在這種情況的具體實(shí)例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況表明需優(yōu)先
24增加輸出轉(zhuǎn)矩而不是減少來自燃燒室5的廢氣排放時，目標(biāo)15°燃燒 比變化量被設(shè)定為更接近上限而不是下限的值。另一方面，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)
的運(yùn)行情況表明需優(yōu)先減少來自燃燒室5的廢氣排放而不是增加輸出 轉(zhuǎn)矩時，目標(biāo)15°燃燒比變化量被設(shè)定為更接近下限而不是上限的值。如上所述，當(dāng)進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被提前以使所謂的氣 門重疊增加時，燃燒室5中的混合氣中的廢氣的量增加，并且燃燒速 度降低。因而，如圖9所示，當(dāng)進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被提前時， 燃燒中的15°燃燒比變化量的平均值逐漸減小。同時，燃燒室5中的 混合氣中的廢氣的增加的量使燃燒不穩(wěn)定。因而，當(dāng)進(jìn)氣門6的氣門 開啟正時被提前時，在燃燒之間的15°燃燒比變化量的波動變大。也 就是說，當(dāng)進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被提前以減少15°燃燒比變化量 時，在燃燒之間的15。燃燒比變化量的波動變大。因而，在第二實(shí)施例中，可以控制進(jìn)氣門6的氣門開啟正時 以使15°燃燒比變化量成為68%，同時，可以監(jiān)測燃燒之間的15。燃 燒比變化量的差值，以使當(dāng)所述差值小于固定值時，進(jìn)氣門6的氣 門開啟正時將被提前，或允許被提前；以及當(dāng)所述差值大于固定值時， 進(jìn)氣門6的氣門開啟正時將被延遲，禁止被提前，或延遲并且禁止提 前。圖1是執(zhí)行第二實(shí)施例中的控制的示意流程圖。在圖11的 流程圖中，首先，在步驟10中讀取發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況。然后，在步驟 11中，執(zhí)行控制點(diǎn)火正時(或點(diǎn)燃正時)以使8°燃燒比成為50%的 MBT控制(最大轉(zhuǎn)矩時的最小點(diǎn)火提前角控制)。然后，程序進(jìn)入步 驟12和步驟22。在步驟12中，判斷8°燃燒比MFB是否為50% (MFB8=50%)。如果判定出MFB8二50。/o成立，則程序進(jìn)入步驟13。 如果判定出MFB8二50。/o不成立，則程序進(jìn)入步驟17。
在步驟13中，計算15°燃燒比變化量AMFB15。然后，在 步驟14中，判斷在步驟13中計算出的15。燃燒比變化量AMFB15是 否大于68% ( AMFB15>68% )。如果判定出AMFB15〉68% ，則程序進(jìn)入 步驟15,在步驟15中，進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被延遲以減少15° 燃燒比變化量。另一方面，如果判定出AMFB15S68。/。，則程序進(jìn)入步 驟16，在步驟16中，進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被提前以增加15°燃 燒比變化量。同時，如果在步驟12中判定出MFB8-50。/。不成立，則目標(biāo) 8°燃燒比已經(jīng)被設(shè)定為小于50%的值。在隨后的步驟17中，例如利 用圖8所示的關(guān)系，基于已經(jīng)被設(shè)定為小于50%的值的目標(biāo)8°燃燒比 TMFB8來計算目標(biāo)15°燃燒比變化量AMFBtrg。然后，在步驟18中， 計算15。燃燒比變化量AMFB15。然后，在步驟19中，判斷在步驟18 中計算出的15°燃燒比變化量AMFB15是否大于在步驟17中計算出的 目標(biāo)15°燃燒比變化量AMFBtrg (AMFB15〉A(chǔ)MFBtrg)。如果判定出 △MFB15>AMFBtrg,則程序進(jìn)入步驟20,在步驟20中，進(jìn)氣門6的氣 門開啟正時被延遲以減少15°燃燒比變化量。另一方面，如果判定出 AMFB15《AMFBtrg，則程序進(jìn)入步驟21，在步驟21中，進(jìn)氣門6的氣 門開啟正時祐j是前以增加15°燃燒比變化量。同時，在步驟22中，計算燃燒之間的15。燃燒比變化量的 差值a。然后，在步驟23中，判斷差值d是否大于固定值P ( a>，)。 如果判定出a> |3 ,則程序進(jìn)入步驟24，在步驟24中，進(jìn)氣門6的氣 門開啟正時被延遲。另一方面，如果判定出crS(3,則程序進(jìn)入步驟25, 在步驟25中，進(jìn)氣門6的氣門開啟正時被提前。在上述第二實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況表明內(nèi)燃機(jī)所需 的負(fù)載重于預(yù)定值時(也即，當(dāng)不可能控制點(diǎn)火正時以使8。燃燒比成為50%時)，利用圖8所示的關(guān)系，基于已被設(shè)定為在不會發(fā)生爆燃的 范圍內(nèi)且盡可能接近50%的值的目標(biāo)8°燃燒比來設(shè)定目標(biāo)15。燃燒 比變化量，并且控制燃燒速度(也即，進(jìn)氣門6的氣門開啟正時)以 使15°燃燒比變化量將成為目標(biāo)15°燃燒比變化量。但是，在第二實(shí) 施例中，利用圖8所示的關(guān)系，可以基于當(dāng)點(diǎn)火正時(或點(diǎn)燃正時) 被控制以使8°燃燒比成為已被設(shè)定為在不會發(fā)生爆燃的范圍內(nèi)且盡 可能接近50%的值的目標(biāo)8°燃燒比時使用的實(shí)際8。燃燒比來設(shè)定目 標(biāo)15°燃燒比變化量，并且可以控制燃燒速度以使15°燃燒比變化量 成為目標(biāo)15。燃燒比變化量。這改善了控制響應(yīng)。同樣，在上述第二實(shí)施例中，不管目標(biāo)8。燃燒比也即目標(biāo) 點(diǎn)火正時，從壓縮上止點(diǎn)到壓縮上止點(diǎn)后15°的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的燃 燒比的變化量被用作15°燃燒比變化量。但是，在第二實(shí)施例中，當(dāng) 目標(biāo)8°燃燒比小于預(yù)定值(例如，20%)時，在相對于從壓縮上止點(diǎn) 到壓縮上止點(diǎn)后15°的曲軸轉(zhuǎn)角范圍的提前側(cè)的范圍內(nèi)的燃燒比的變 化量，例如，從壓縮上止點(diǎn)前5°的曲軸轉(zhuǎn)角到壓縮上止點(diǎn)后10°的 曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的燃燒比的變化量，可以被用作15°燃燒比變化量， 從而延遲目標(biāo)點(diǎn)火正時。這提高了可控性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用燃燒室本身的燃燒模 式，或?qū)⑹瞧浣M成部分的8°燃燒比(點(diǎn)火正時)、15°燃燒比變化量 (燃燒速度)及轉(zhuǎn)矩峰值作為目標(biāo)值，來控制點(diǎn)燃正時、進(jìn)氣門的氣 門開啟正時(燃燒室中混合氣中廢氣的量)以及混合氣量。因此，不 考慮發(fā)動機(jī)之間的波動的影響從而執(zhí)行預(yù)先獲得目標(biāo)值的步驟，或不 考慮內(nèi)燃機(jī)隨時間的變化的影響，就能夠執(zhí)行點(diǎn)燃正時、進(jìn)氣門的氣 門開啟正時和混合氣量的這種控制。
權(quán)利要求
1、一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括用于基于在膨脹沖程中燃燒室內(nèi)的壓力來檢測所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化的器件；以及用于控制所述燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量，以使經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量成為預(yù)定值的器件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況來控制所述燃燒室中燃料的點(diǎn)火 正時的器件，其中，經(jīng)過所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積 量的所述變化量的預(yù)定值是根據(jù)所述燃燒室中的燃料的所述點(diǎn)火正時 來設(shè)定的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，控制所述燃燒室中的 燃料的所述點(diǎn)火正時，以使所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量在預(yù)定曲軸 轉(zhuǎn)角成為預(yù)定值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，在當(dāng)所述燃燒室中產(chǎn) 生的熱累積量遵循所述累積量在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角變成預(yù)定值的軌跡時燃 料的燃燒率為最高的情況下，當(dāng)與所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量能夠 遵循所述累積量在所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角變成所述預(yù)定值的軌跡時相比， 所述燃燒室中的燃料的所述點(diǎn)火正時被延遲時，經(jīng)過所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn) 角范圍所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的所述變化量的預(yù)定值被設(shè)定為 更小。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中，為經(jīng)過所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的所述變化量 的預(yù)定值設(shè)定上限和下限，并且基于所述內(nèi)燃機(jī)的所述運(yùn)行情況將所 述變化量的預(yù)定值設(shè)定為在所述上限和所述下限之間的值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的所述 運(yùn)行情況表明需優(yōu)先增加從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩時，將經(jīng)過所述預(yù) 定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的所述變化量的預(yù)定值設(shè)定為接近所述上限而不是所述下限的值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的 所述運(yùn)行情況表明需優(yōu)先減少來自所述燃燒室的廢氣排放時，將經(jīng)過 所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的所述變化量 的預(yù)定值設(shè)定為接近所述下限而不是所述上限的值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中，隨著經(jīng) 過所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的所述變化 量的預(yù)定值被設(shè)定為更小，所述燃燒室中的所述混合氣所含的廢氣的 量被控制為更小。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中，根據(jù)所 述燃燒室中的燃料的所述點(diǎn)火正時來設(shè)定所述預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍。
10、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括彼此不同并且能夠改變從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩的多個轉(zhuǎn)矩控制 器件，其中對所述各個轉(zhuǎn)矩控制器件的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度彼此不 同，所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)是表示從每個轉(zhuǎn)矩控制器件開始試圖改變所述轉(zhuǎn)矩直到所述轉(zhuǎn)矩實(shí)際被改變的持續(xù)時間的參數(shù)，所述轉(zhuǎn)矩靈敏度是表示所述轉(zhuǎn)矩能夠被每個轉(zhuǎn)矩控制器件改變到最大程度的參數(shù)；以及控制器件，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和所述轉(zhuǎn)矩靈敏度來確定將由 每個轉(zhuǎn)矩控制器件實(shí)現(xiàn)的控制量，所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和所述轉(zhuǎn)矩靈敏度是 當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩被改變時根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況被選擇的。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的所 述運(yùn)行情況表明需優(yōu)先減少來自燃燒室的廢氣排放時，選擇較高的轉(zhuǎn) 頭巨響應(yīng)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制系統(tǒng)，其中，基于加速踏板的偏 移量來確定所述內(nèi)燃機(jī)所需的所述轉(zhuǎn)矩，且當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的所述運(yùn)行 情況表明所述加速踏板的所述偏移量或者其單位時間內(nèi)的變化量大于 預(yù)定值時，選擇較高的轉(zhuǎn)矩靈敏度。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的所 述運(yùn)行情況表明所述內(nèi)燃機(jī)所需的所述轉(zhuǎn)矩小于預(yù)定值時，選擇較高 的轉(zhuǎn)矩靈敏度。
14、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括控制器件，用于通過控制燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時、點(diǎn)火后的 燃燒的進(jìn)行速度、以及所述燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時間上的累積 量或平均值，將燃燒室中的燃燒模式控制為根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn) 矩而設(shè)定的所述燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制系統(tǒng)，其中，通過控制所述燃燒 室中的混合氣所含的廢氣的量來控制所述點(diǎn)火后的燃燒的所述進(jìn)行速 度。
16、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法，包括基于在膨脹沖程中燃燒室內(nèi)的壓力來檢測在所述燃燒室中產(chǎn)生的 熱累積量的變化；以及控制所述燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量，以使經(jīng)過預(yù)定曲軸 轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量成為預(yù)定值。
17、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃機(jī)具有彼此不同并且 能夠改變從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩的多個轉(zhuǎn)矩控制器件，其中對所述 各個轉(zhuǎn)矩控制器件的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度彼此不同，所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 是表示從每個轉(zhuǎn)矩控制器件開始試圖改變所述轉(zhuǎn)矩直到所述轉(zhuǎn)矩實(shí)際 被改變的持續(xù)時間的參數(shù)，所述轉(zhuǎn)矩靈敏度是表示所述轉(zhuǎn)矩能夠被每 個轉(zhuǎn)矩控制器件改變到最大程度的參數(shù)，所述方法包括當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩被改變時根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況來 選擇所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和所述轉(zhuǎn)矩靈敏度；以及根據(jù)被選擇的所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和所述轉(zhuǎn)矩靈敏度來確定將由每個轉(zhuǎn) 矩控制器件實(shí)現(xiàn)的控制量。
18、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制方法，包括根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩來設(shè)定燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式；以及通過控制所述燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時、點(diǎn)火后的燃燒的進(jìn)行 速度、以及所述燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時間上的累積量或平均值， 將所述燃燒室中的燃燒模式控制為所述燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式。
19、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括 檢測設(shè)備，其基于在膨脹沖程中燃燒室內(nèi)的壓力來檢測在所述燃 燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化；以及控制器，其控制所述燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量，以使經(jīng) 過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量成為預(yù) 定值。
20、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括彼此不同并且能夠改變從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩的多個轉(zhuǎn)矩控制 設(shè)備，其中對所述各個轉(zhuǎn)矩控制設(shè)備的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩靈敏度彼此不 同，所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)是表示從每個轉(zhuǎn)矩控制設(shè)備開始試圖改變所述轉(zhuǎn)矩 直到所述轉(zhuǎn)矩實(shí)際被改變的持續(xù)時間的參數(shù)，所述轉(zhuǎn)矩靈敏度是表示 所述轉(zhuǎn)矩能夠被每個轉(zhuǎn)矩控制設(shè)備改變到最大程度的參數(shù)；以及控制器，其根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和所述轉(zhuǎn)矩靈敏度來確定將由每個 轉(zhuǎn)矩控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)的控制量，所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和所述轉(zhuǎn)矩靈敏度是當(dāng)所 述內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩被改變時根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況被選擇的。
21、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括控制器，其通過控制燃燒室中的燃料的點(diǎn)火正時、點(diǎn)火后的燃燒 的進(jìn)行速度、以及所述燃料的燃燒所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時間上的累積量或平均值，將所述燃燒室中的燃燒模式控制為根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)所需的轉(zhuǎn) 矩而設(shè)定的所述燃燒室中的目標(biāo)燃燒模式。
全文摘要
一種控制系統(tǒng)，包括檢測設(shè)備，其基于在膨脹沖程中燃燒室內(nèi)的壓力來檢測燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化；以及控制器，其控制所述燃燒室中的混合氣所含的廢氣的量，以使經(jīng)過預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角范圍在所述燃燒室中產(chǎn)生的熱累積量的變化量成為預(yù)定值。
文檔編號F02D35/02GK101438040SQ200780016066
公開日2009年5月20日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
發(fā)明者守谷榮記, 田所亮 申請人:豐田自動車株式會社