專利名稱：發(fā)動機進氣量控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種控制增壓發(fā)動機(supercharged engine)的進氣量的設(shè)備。 更具體地，本發(fā)明涉及一種控制增壓發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
在日本特開2005-76498中公開了發(fā)動機進氣量控制設(shè)備的一個例子。該特開公 開了一種通過結(jié)合節(jié)流控制和增壓壓力控制來控制提供給增壓發(fā)動機的進氣量的發(fā)動機 進氣量控制設(shè)備。節(jié)流控制用于通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度來控制進氣量。增壓壓力控制用于通 過調(diào)節(jié)增壓器所產(chǎn)生的增壓壓力來控制進氣量。 有時在車輛從平坦路面行駛到傾斜路面時，即使駕駛者下壓加速踏板，發(fā)動機轉(zhuǎn) 動速度也不會增大，而仍保持恒定。在發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度恒定并且節(jié)流閥開度已經(jīng)達到飽和 節(jié)流閥開度時，即使增大節(jié)流閥開度，進氣量也不會增大?？紤]到該情況，在上述特開中示 出的進氣量控制設(shè)備被配置為在節(jié)流閥開度超過了閾值節(jié)流閥開度時，從使用節(jié)流控制來 控制進氣量切換到使用增壓壓力控制來控制進氣量。

發(fā)明內(nèi)容
對于上述特開中所述的進氣量控制設(shè)備，飽和節(jié)流閥開度是僅基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速
度而確定的，并且目標節(jié)流閥開度和目標壓力比是基于加速踏板下壓量和發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度
而設(shè)置的。然而，由于收集器(collector)的內(nèi)部壓力依賴于進氣閥和排氣閥的閥定時
(valve timing)而變化，因而飽和節(jié)流閥開度依賴于閥工作狀態(tài)以及發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度而變
化。在進氣閥和排氣閥的閥定時可變的增壓發(fā)動機中，如果以上述特開的方式基于加速踏
板下壓量和發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度來設(shè)置目標節(jié)流閥開度和目標壓力比，則依賴于閥工作狀態(tài)，
由開始增壓所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩的改變可能大到使得不能實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩的平滑改變。 考慮到現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于增壓發(fā)動機的能夠平
滑改變輸出轉(zhuǎn)矩的進氣量控制設(shè)備。 根據(jù)一個方面，提供一種發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，包括節(jié)流閥，用于改變進氣通 道的進氣流通面積；增壓器，用于對進氣進行增壓；可變進氣閥操作裝置，用于根據(jù)發(fā)動機 工作狀態(tài)來改變進氣閥的進氣閥定時；以及進氣控制裝置，用于根據(jù)所檢測到的加速踏板 下壓量的增大而增大所述節(jié)流閥的開度，并且在所述節(jié)流閥的開度達到了規(guī)定節(jié)流閥開度 時，通過開始利用所述增壓器對進氣進行增壓來增大進氣量，其中，所述進氣控制裝置根據(jù) 所述進氣閥的進氣閥定時來改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度。


現(xiàn)在參考構(gòu)成本原始公開的一部分的附圖 圖1是具有根據(jù)第一實施例的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備的增壓發(fā)動機的示意圖；
圖2A是用于解釋在增壓發(fā)動機冷機時發(fā)生的增壓發(fā)動機的工作狀態(tài)的特性 圖2B是用于解釋在增壓發(fā)動機冷機時發(fā)生的增壓發(fā)動機的工作狀態(tài)的時序圖； 圖3A是用于解釋在增壓發(fā)動機暖機時發(fā)生的增壓發(fā)動機的工作狀態(tài)的特性圖； 圖3B是用于解釋在增壓發(fā)動機暖機時發(fā)生的增壓發(fā)動機的工作狀態(tài)的時序圖； 圖3C是用于解釋在增壓發(fā)動機暖機時發(fā)生的增壓發(fā)動機的工作狀態(tài)的時序圖； 圖4是示出節(jié)流閥開度對進氣量比的特性圖； 圖5是用于解釋控制器執(zhí)行的主例程的流程圖； 圖6A是基礎(chǔ)氣缸最大進氣量特性和內(nèi)部EGR (exhaust gasrecirculation，排氣 再循環(huán))修正值特性的圖； 圖6B是基礎(chǔ)氣缸最大進氣量特性和內(nèi)部EGR修正值特性的圖； 圖7是進氣量比和目標壓力比對加速踏板下壓量的一系列圖； 圖8是解釋控制器執(zhí)行的子例程的流程圖；以及 圖9是示出進氣量如何相對于加速踏板下壓量而改變的一系列圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖來解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯然可 知，本發(fā)明的實施例的以下說明僅用于示例，而并不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利 要求書及其等同所限定。 首先參考圖l，示意性地示出根據(jù)第一實施例的增壓發(fā)動機100。如圖1所示，增 壓發(fā)動機100具有氣缸體10和設(shè)置在氣缸體10上方的氣缸蓋20。在該示出的實施例中， 增壓發(fā)動機100是車輛用的多氣缸直列發(fā)動機。然而，為了簡要，僅詳細示出一個氣缸。氣 缸體10具有多個氣缸(僅示出一個)，在各氣缸中可滑動地設(shè)置有活塞ll。燃燒室12由 各氣缸的活塞11的上表面、氣缸壁表面和氣缸蓋20的下表面形成。當空氣燃料混合物在 燃燒室12內(nèi)燃燒時，所產(chǎn)生的燃燒壓力使得活塞11以傳統(tǒng)的方式在氣缸內(nèi)往復(fù)運動。
氣缸蓋20安裝有燃料噴射閥21、火花塞22、進氣口 23和排氣口 24。燃料噴射閥 21用于將燃料直接噴射到燃燒室12中?；鸹ㄈ?2用于點燃燃燒室12中的空氣燃料混合 物。進氣口23將進氣提供給燃燒室12，而排氣口24排出來自燃燒室12的排氣。進氣口 23連接到將從外部引入的進氣運送到增壓發(fā)動機100的進氣通道30。排氣口 24連接到將 排氣從增壓發(fā)動機100排出到外部的排氣通道40。 進氣通道30安裝有空氣流量計31、增壓控制閥32、節(jié)流閥33和旁路通道34。旁 路通道34被配置為在分支部30A處從進氣通道30分支并且在合并部30B處再連接到進氣 通道30?？諝饬髁坑?1設(shè)置在進氣通道30中分支部30A的上游位置處?？諝饬髁坑?1 是用于檢測提供給增壓發(fā)動機100的進氣的流量的熱線型空氣流量計。增壓控制閥32設(shè) 置在進氣通道30中分支部30A和合并部30B之間的位置處。增壓控制閥32根據(jù)發(fā)動機工 作狀態(tài)來打開和關(guān)閉進氣通道30。節(jié)流閥33設(shè)置在進氣通道30中合并部30B的下游位置 處。節(jié)流閥33用于通過改變進氣通道30的進氣流通面積來調(diào)節(jié)引入到增壓發(fā)動機100的 進氣量。 增壓器35和中間冷卻器36設(shè)置在旁路通道34中。增壓器35是由曲軸驅(qū)動的羅 茨(Roots)型增壓器，并且用于根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)來對流過旁路通道34的進氣進行增 壓。通過控制增壓控制閥32的開度來調(diào)節(jié)增壓器35所增壓的進氣的增壓壓力。還可以通過電動機等來驅(qū)動增壓器35。中間冷卻器36設(shè)置在旁路通道34中增壓器35的下游位置 處。中間冷卻器36用于冷卻被增壓器35壓縮并提升到高溫的進氣。 進氣閥51設(shè)置在進氣口 23中。進氣閥51由一體形成在進氣凸輪軸52上的凸輪 來驅(qū)動。進氣閥51用于根據(jù)活塞11的往復(fù)運動來打開和關(guān)閉進氣口 23。由可變進氣閥操 作裝置53 (以下稱為"進氣VTC")來調(diào)節(jié)進氣閥51的閥定時。進氣VTC 53使用液壓控制 來改變進氣凸輪軸52相對于曲軸的相位角。 排氣閥61設(shè)置在排氣口 24中。排氣閥61由一體形成在排氣凸輪軸62上的凸輪 來驅(qū)動，并且用于根據(jù)活塞11的往復(fù)運動來打開和關(guān)閉排氣口 24。由可變排氣閥操作裝置 63(以下稱為"排氣VTC")來調(diào)節(jié)排氣閥61的閥定時。排氣VTC 63使用液壓控制來改變 排氣凸輪軸62相對于曲軸的相位角。 由控制器70來控制增壓控制閥32、節(jié)流閥33、進氣VTC 53和排氣VTC 63?？刂?器70構(gòu)成用于根據(jù)進氣閥51的進氣閥定時來改變規(guī)定的節(jié)流閥開度的進氣控制裝置。如 下所述，控制器70(進氣控制裝置)根據(jù)加速踏板下壓量的增大來增大節(jié)流閥33的開度， 并在達到規(guī)定的節(jié)流閥開度時，通過開始利用增壓器35對進氣進行增壓來增大進氣量。
控制器70是微計算機，包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存 儲器(RAM)和輸入/輸出接口 (IA)接口 )?？刂破?0接收以來自如下傳感器的輸入信號 的形式的檢測數(shù)據(jù)用于檢測進氣的流量的空氣流量計31、用于檢測大氣壓的大氣壓傳感 器71、用于檢測增壓壓力的增壓壓力傳感器72、用于每當曲軸轉(zhuǎn)動規(guī)定的曲柄角時產(chǎn)生曲 柄角信號的曲柄角傳感器73、用于檢測加速踏板下壓量的加速踏板傳感器74、用于檢測進 氣凸輪軸52的凸輪角的進氣凸輪角傳感器75、用于檢測排氣凸輪軸62的凸輪角的排氣凸 輪角傳感器76?；谏鲜鲚斎胄盘?，控制器70控制(調(diào)節(jié))增壓控制閥32的開度、節(jié)流閥 33的開度以及進氣閥51和排氣閥61的閥定時。 對于所示的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，由于增壓器35開始增壓進氣時的規(guī)定的節(jié) 流閥開度根據(jù)進氣閥51的進氣閥定時而改變，因而即使進氣閥的工作狀態(tài)改變，進氣量也 能根據(jù)加速踏板下壓量而平滑地改變，并且增壓發(fā)動機100的輸出轉(zhuǎn)矩也能平滑改變。
現(xiàn)在參考附圖2A、2B、3A、3B和3C來解釋增壓發(fā)動機100的工作狀態(tài)。
增壓發(fā)動機100在冷機時根據(jù)圖2A所示的工作圖而工作。在該增壓發(fā)動機100 中，在發(fā)動機負載高于增壓邊界線A時，增壓器35執(zhí)行增壓。在增壓發(fā)動機100冷機時，進 氣閥51和排氣閥61的閥定時設(shè)置為如圖2B所示的第一進氣閥定時和第一排氣閥定時。在 全部工作區(qū)域(全部發(fā)動機負載和發(fā)動機速度)中，增壓發(fā)動機100根據(jù)米勒循環(huán)(Miller cycle)而工作。 對于如圖2B所示的第一排氣閥定時，排氣閥61在作功沖程期間的下止點之前出 現(xiàn)的規(guī)定定時EV(^打開，并且在排氣沖程期間的上止點之前出現(xiàn)的規(guī)定定時EVQ關(guān)閉。同 時，對于如圖2B所示的第一進氣閥定時，進氣閥51在排氣沖程期間的上止點之前出現(xiàn)的規(guī) 定定時IV(^打開，并且在進氣沖程的下止點之后出現(xiàn)的規(guī)定定時IVQ關(guān)閉。通過將進氣閥 51的閥關(guān)閉定時設(shè)置為在進氣沖程的下止點位置之后出現(xiàn)使得實際壓縮比減小，增壓發(fā)動 機100根據(jù)具有所謂的進氣閥的延遲關(guān)閉的米勒循環(huán)而工作。
增壓發(fā)動機100在暖機時根據(jù)圖3A所示的工作圖而工作。 圖3A的工作圖劃分為3個區(qū)。第一區(qū)是低轉(zhuǎn)動速度和低負載區(qū)Rp其包括低發(fā)動
6機速度和低發(fā)動機負載。第二區(qū)是中負載區(qū)&，其包括低于增壓邊界線B的發(fā)動機負載。 第三區(qū)是增壓區(qū)&，其包括高于增壓邊界線B的發(fā)動機負載。如圖3A所示，將用于暖發(fā)動 機的增壓邊界線B移至比用于冷發(fā)動機的增壓邊界線A(虛線)更低的發(fā)動機負載。在低 轉(zhuǎn)動速度和低負載區(qū)&中，進氣閥51和排氣閥61設(shè)置為與發(fā)動機冷機時相同的第一閥定 時。在增壓區(qū)&中，進氣閥51和排氣閥61的閥定時設(shè)置為圖3B所示的第三閥定時，其中， 發(fā)動機100根據(jù)米勒循環(huán)而工作。 如圖3B所示的進氣閥51和排氣閥61的第三閥定時設(shè)置為比上述第一閥定時更 加延遲。排氣閥61在作功沖程的下止點之前出現(xiàn)的規(guī)定定時EV02打開，并且在排氣沖程 的上止點位置出現(xiàn)的規(guī)定定時EVC2關(guān)閉。同時，進氣閥51在排氣沖程的上止點位置出現(xiàn) 的規(guī)定定時IV(^，g卩，與排氣閥關(guān)閉定時大致相同的定時打開，并且在進氣沖程的下止點之 后90°出現(xiàn)的規(guī)定定時IVC2關(guān)閉。 對于第三閥定時，進氣閥51在比第一閥定時更加遲的定時關(guān)閉，并且實際壓縮比 進一步減小。 在中負載區(qū)R2中，進氣閥51和排氣閥61的閥定時設(shè)置為如圖3C所示的第二閥 定時，并且發(fā)動機100根據(jù)米勒循環(huán)而工作。 如圖3C所示的進氣閥51和排氣閥61的第二閥定時設(shè)置為比上述第三閥定時更
加延遲。排氣閥61在作功沖程的下止點之前出現(xiàn)的規(guī)定定時EV03打開，并且在排氣沖程
的上止點之后出現(xiàn)的規(guī)定定時EVC3關(guān)閉。進氣閥51在排氣沖程的上止點之后出現(xiàn)的規(guī)定
定時IV03打開，并且在進氣沖程的下止點之后90°以上出現(xiàn)的規(guī)定定時IVC3關(guān)閉。 對于第二閥定時，進氣閥51的打開持續(xù)期間與排氣閥61的打開持續(xù)期間重疊，并
且排氣口 24內(nèi)的一部分排氣被提供給燃燒室12作為內(nèi)部EGR氣體。同樣對于第二閥定時，
進氣閥51在比第三閥定時更加遲的定時關(guān)閉，并且實際壓縮比進一步減小。 有時在車輛從平坦路面行駛到傾斜路面時，即使駕駛者下壓加速踏板，發(fā)動機轉(zhuǎn)
動速度也不會增大，而仍保持恒定。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度恒定，則超過飽和節(jié)流閥開度后，
即使節(jié)流閥開度增大進氣量也不會增大。對于在上述日本特開2005-76498中所述的增壓
發(fā)動機，在考慮了發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和飽和節(jié)流閥開度之間的關(guān)系的同時，基于加速踏板下
壓量和發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度，來設(shè)置目標節(jié)流閥開度和目標壓力比。 然而，飽和節(jié)流閥開度依賴于進氣閥和排氣閥的打開狀態(tài)而改變。 圖4示出增壓發(fā)動機100的節(jié)流閥開度對進氣量比的圖。進氣量比是引入到氣缸
的進氣量相對于氣缸的有效容量，即，在自然吸氣(NA)的情況下能夠引入到氣缸的最大進
氣量的比。如圖所示的曲線C是與低轉(zhuǎn)動速度和低負載區(qū)I^中的規(guī)定工作點相對應(yīng)的進
氣量比特性。如圖所示的曲線D是與中負載區(qū)R2中的規(guī)定工作點相對應(yīng)的進氣量比特性。
如圖4所示的虛線E是等升壓線。 如圖4所示，在中負載區(qū)1 2中使用第二閥定時時所獲得的有效氣缸容量大約是在 低轉(zhuǎn)動速度和低負載區(qū)Ri中使用第一閥定時時所獲得的有效氣缸容量(基準有效氣缸容 量)的60%。在有效氣缸容量響應(yīng)于進氣閥51和排氣閥61的閥定時的改變而改變時，如 曲線C和D所示，飽和節(jié)流閥開度(1\和。也改變，其中，超過該飽和節(jié)流閥開度0\和。 后，即使節(jié)流閥開度增大進氣量也不會增大。 在增壓發(fā)動機100中，即使工作點是相同的，進氣閥51和排氣閥61的閥定時也依而變化。同樣地，閥定時依賴于在發(fā)動機暖機之后的工作區(qū)而變化。因此，對于增壓發(fā)動機100，如果以考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和飽和節(jié)流閥開度之間的關(guān)系的方式來設(shè)置目標節(jié)流閥開度和目標壓力比，則依賴于閥工作狀態(tài)，由開始增壓所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩的改變可能大到使得不能實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩的平滑改變。 因此，為了解決該問題，本實施例中的增壓發(fā)動機100的進氣量控制設(shè)備以考慮進氣閥51和排氣閥61的閥工作狀態(tài)的方式來設(shè)置目標節(jié)流閥開度和目標壓力比，并且基于所設(shè)置的目標節(jié)流閥開度和目標壓力比來控制節(jié)流閥33和增壓控制閥32。
圖5是解釋由控制器70執(zhí)行的控制例程的流程圖。在增壓發(fā)動機100運行時，以每規(guī)定時間量(例如，每10毫秒) 一次的方式，重復(fù)執(zhí)行控制例程。 在步驟S101中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速踏板下壓量，使用圖(未示出)等來計算基礎(chǔ)所需氣缸進氣量TTPSTSC。曲柄角傳感器73檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度，以及加速踏板傳感器74檢測加速踏板下壓量。加速踏板下壓量表示增壓發(fā)動機100的發(fā)動機負載。 在步驟S102中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和加速踏板下壓量，使用圖(未示出)等來計算目標當量比(equivalenceratio)DML。目標當量比DML是通過將化學(xué)計量空氣燃料比除以目標空氣燃料比所獲得的值。 在步驟S103中，控制器70通過將基礎(chǔ)所需氣缸進氣量TTPSTSC除以目標當量比匿L，來計算所需氣缸進氣量TTPSC。所需氣缸進氣量TTPSC是實現(xiàn)目標空氣燃料比所需的進氣量。步驟S101 S103構(gòu)成控制器70的所需氣缸進氣量計算部(進氣控制裝置)。
在步驟S104中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和進氣閥51的進氣閥定時，使用如圖6A所示的圖來計算基礎(chǔ)氣缸最大進氣量TPMAXVTC。基于進氣凸輪角傳感器75所檢測到的凸輪角，來計算進氣閥51的進氣閥定時。步驟S104構(gòu)成控制器70的氣缸最大進氣量計算部(進氣控制裝置)。 在圖6A中，曲線F對應(yīng)于在根據(jù)第一閥定時來控制進氣閥51時的曲線，曲線G對應(yīng)于在根據(jù)第二閥定時來控制進氣閥51時的曲線，以及曲線H對應(yīng)于根據(jù)第三閥定時來控制進氣閥51時的曲線。 盡管在本實施例中基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和進氣閥定時來計算基礎(chǔ)氣缸最大進氣量，但是可以僅基于進氣閥定時或者基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度、進氣閥定時和排氣閥定時來計算基礎(chǔ)氣缸最大進氣量。 在步驟S105中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和排氣閥61的排氣閥定時，使用圖6B所示的圖來計算內(nèi)部EGR修正值INTEGR。排氣閥61的排氣閥定時是基于排氣凸輪角傳感器76所檢測到的凸輪角而計算出的。 在圖6B中，曲線I對應(yīng)于在根據(jù)第一和第三閥定時來控制排氣閥61時的曲線，以及曲線J對應(yīng)于在根據(jù)第二閥定時來控制排氣閥61時的曲線。 盡管在本實施例中基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和排氣閥定時來計算內(nèi)部EGR修正值，但是可以僅基于排氣閥定時或者基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度、進氣閥定時和排氣閥定時來計算內(nèi)部EGR修正值。 在步驟S106中，控制器70通過將基礎(chǔ)氣缸最大進氣量TPMAXVTC乘以內(nèi)部EGR修正值INTEGR，來計算氣缸最大進氣量TPMAXV。
8
在步驟S107中，控制器70通過將在步驟S103中計算出的所需氣缸進氣量TTPSC除以在步驟S106中計算出的氣缸最大進氣量TPMAXV，來計算所需進氣量比TGQH0SC。步驟S107構(gòu)成控制器70的所需進氣量比計算部(進氣控制裝置)。 在步驟S108中，控制器70判斷所需進氣量比TGQHOSC是否小于增壓開始進氣量比SCQHO。增壓開始進氣量比SCQHO是設(shè)置為等于或小于l的規(guī)定值。如果所需進氣量比TGQHOSC小于增壓開始進氣量比SCQHO，則控制器70執(zhí)行步驟S109。否則，控制器70執(zhí)行步驟SllO。 在步驟S109中，控制器70將所需進氣量比TGQHOSC設(shè)置為目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO?？刂破?0還將目標壓力比TGPR設(shè)置為1。 在步驟SllO中，控制器70將所需進氣量比TGQHOSC與l進行比較，將兩個值中較小的值(TGQHOSC或l)設(shè)置為目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO?？刂破?0還將通過將所需進氣量比TGQHOSC除以增壓開始進氣量比SCQHO所獲得的值設(shè)置為目標壓力比TGPR。
在步驟Slll中，控制器70基于目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO來計算目標節(jié)流閥開度TTVO，并驅(qū)動節(jié)流閥33使得實際節(jié)流閥開度變得等于目標節(jié)流閥開度TTVO。后面將參考圖8解釋節(jié)流閥33的控制。 在步驟SI 12中，控制器70驅(qū)動增壓控制閥32使得實際壓力比變得等于目標壓力比TGPR。實際壓力比是通過將增壓壓力傳感器72所檢測到的增壓壓力除以大氣壓傳感器71所檢測到的大氣壓而獲得的值。步驟S111和S112構(gòu)成控制器70的目標閥設(shè)置部(進氣控制裝置)。 將參考圖7來更詳細地解釋步驟S108 S112。 如圖7的上圖中的實線曲線K所示，當駕駛者下壓加速踏板時，(基于加速踏板下壓量、發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度以及進氣閥51和排氣閥61的閥定時所計算出的)所需進氣量比TGQHOSC增大。 如果所需進氣量比TGQHOSC小于(設(shè)置為等于或小于1的值的)增壓開始進氣量比SCQHO，則如實線曲線L所示，將目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO設(shè)置為所需進氣量比TGQHOSC，并且如實線曲線M所示，將目標壓力比設(shè)置為1 。 如圖7的中圖所示，節(jié)流閥33基于目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO而打開，以及如圖7的下圖所示，增壓控制閥32基于目標壓力比TGPR而完全打開。如果所需進氣量比TGQHOSC小于增壓開始進氣量比SCQHO，則驅(qū)動節(jié)流閥33以控制提供給增壓發(fā)動機100的
進氣量。 相反地，如果所需進氣量比TGQHOSC大于增壓開始進氣量比SCQHO，則如實線曲線L所示，將目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO設(shè)置為所需進氣量比TGQHOSC，直到所需進氣量比TGQHOSC變得大于1。在所需進氣量比TGQHOSC超過了 1時，目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO設(shè)置為1。如實線曲線M所示，將目標壓力比設(shè)置為將所需進氣量比TGQHOSC除以增壓開始進氣量比SCQHO而獲得的值。 如圖7的中圖所示，節(jié)流閥33基于目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQHO而打開，以及如圖7的下圖所示，增壓控制閥32基于目標壓力比TGPR而關(guān)閉。如果所需進氣量比TGQHOSC大于增壓開始進氣量比SCQH0，則驅(qū)動增壓控制閥32，以控制增壓器35的增壓壓力并控制提供給增壓發(fā)動機100的進氣量。換言之，在所需進氣量比變得大于增壓開始進氣量比時，這時的節(jié)流閥開度是飽和節(jié)流閥開度。 現(xiàn)在參考圖8來解釋圖5的步驟Sill中執(zhí)行的用以控制節(jié)流閥的子例程。
在步驟S201中，控制器70基于目標節(jié)流通過進氣量比TGTHQH0來計算目標基本正規(guī)化總開口面積TGADNVO 。 在步驟S202中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和基準進氣閥定時來計算基準氣缸最大進氣量TPMAXST?；鶞蔬M氣閥定時是例如上述第一閥定時的進氣閥定時。因此，可以通過參考圖6A的曲線F來獲得基準氣缸最大進氣量TPMAXST。 在步驟S203中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和基準排氣閥定時來計算基準內(nèi)部EGR修正值INTEGRST?；鶞逝艢忾y定時是例如上述第一閥定時的排氣閥定時。因此，可以通過參考圖6B的曲線I來獲得基準內(nèi)部EGR修正值INTEGRST。 在步驟S204中，控制器70通過將基準氣缸最大進氣量TPMAXST乘以基準內(nèi)部EGR修正值INTEGRST來計算基準閥定時氣缸最大進氣量TPMAXSTV。 在步驟S205中，控制器70通過將基準閥定時氣缸最大進氣量TPMAXSTV除以在圖5的步驟S106中所計算出的氣缸最大進氣量TPMAXV來計算有效氣缸容量比VCYLR。
在步驟S206中，控制器70通過將在步驟S201中計算出的目標基本正規(guī)化總開口面積TGADNVO乘以有效氣缸容量比VCYLR，來計算目標正規(guī)化總開口面積TGADNV。
在步驟S207中，控制器70基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度、根據(jù)特定發(fā)動機所確定的排氣量以及目標正規(guī)化總開口面積TGADNV，來計算目標節(jié)流開口面積TATH。 在步驟S208中，控制器70通過參考開口面積對開度轉(zhuǎn)換表，基于目標節(jié)流開口面積TATH來計算目標節(jié)流閥開度TTVO。 在步驟S209中，控制器70驅(qū)動節(jié)流閥33，使得實際節(jié)流閥開度變得等于目標節(jié)流閥開度TTVO。 現(xiàn)在解釋利用增壓發(fā)動機100的進氣量控制設(shè)備所獲得的效果。 增壓發(fā)動機100的進氣量控制設(shè)備基于根據(jù)加速踏板下壓量、發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度以
及進氣閥51和排氣閥61的閥定時所計算出的所需進氣量比，來設(shè)置目標節(jié)流閥開度和目
標壓力比。更具體地，如圖6A所示，進氣閥的關(guān)閉定時越延遲，氣缸的最大進氣量越小，并
且所需進氣量比趨于增大。結(jié)果，在所需氣缸進氣量較小的階段，增壓控制閥32關(guān)閉并且
開始增壓。換句話說，進氣閥的關(guān)閉定時越延遲，飽和節(jié)流閥開度越小，并且開始增壓的節(jié)
流閥開度越小。 圖9示出在發(fā)動機暖機時下壓加速踏板并且增壓發(fā)動機100的工作點從中負載區(qū)尺2移動至增壓區(qū)1 3的例子。 如圖9的圖(A)和(B)所示，隨著下壓加速踏板，在時間t"節(jié)流閥開度達到中負
載區(qū)R2的飽和節(jié)流閥開度1\ (參見圖4)，并且關(guān)閉增壓控制閥32以開始增壓。 然而，不管從中負載區(qū)R2的加速，如果如圖9的圖(C)中的點劃線所示，在低轉(zhuǎn)動
速度和低負載區(qū)&的飽和節(jié)流閥開度T2(參見圖4)關(guān)閉增壓控制閥32并且開始增壓，則
在與節(jié)流閥開度從1\改變到T2的期間相對應(yīng)的從時間^到時間t2的期間，進氣量幾乎不
會增大(如圖9的圖(D)中的虛線曲線所示)。因此，增壓發(fā)動機100的輸出轉(zhuǎn)矩不會根據(jù)
加速踏板下壓量而平滑改變。 對于增壓發(fā)動機100的進氣量控制裝置，在節(jié)流閥開度達到如圖9的圖(B)中的實線曲線所示的值T1時，如圖9的圖(C)中的實線曲線所示，關(guān)閉增壓控制閥32并且開始增壓。結(jié)果，如圖9的圖(D)中的實線曲線所示，進氣量可以根據(jù)加速踏板下壓量而平滑改變。 在如圖3C中的特性所示的第二閥定時一樣，進氣閥51和排氣閥61的閥打開持續(xù)期間重疊，并且將內(nèi)部EGR氣體提供給燃燒室12時，提供給氣缸的進氣量減小，從而氣缸最大進氣量減小。結(jié)果，所需進氣量比進入增大趨勢，并且在所需氣缸進氣量較小的階段，關(guān)閉增壓控制閥32并且開始增壓。換言之，內(nèi)部EGR的量越大，飽和節(jié)流閥開度越小，并且開始增壓的節(jié)流閥開度越小。 現(xiàn)在解釋作為上述操作的結(jié)果的利用增壓發(fā)動機100的進氣量控制設(shè)備所獲得的效果。 對于增壓發(fā)動機100的進氣量控制設(shè)備，基于根據(jù)加速踏板下壓量、發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度以及進氣閥51和排氣閥61的閥定時所計算出的所需進氣量比，來設(shè)置目標節(jié)流閥開度和目標壓力比。結(jié)果，進氣量可以根據(jù)加速踏板下壓量而平滑改變，并且增壓發(fā)動機100的輸出轉(zhuǎn)矩可以更加平滑地改變。 盡管在本實施例中增壓發(fā)動機100安裝有增壓器35，但是可以使用渦輪增壓器來代替增壓器。在使用渦輪增壓器時，通過控制廢氣門閥的開度來實現(xiàn)增壓壓力控制。
盡管增壓發(fā)動機100設(shè)置有控制進氣閥51的打開和關(guān)閉定時的進氣VTC 53，但是也可以使用除打開和關(guān)閉定時之外還控制進氣閥51的提升量的可變閥操作裝置。在這種情況下，在圖5的步驟S106中，通過將基礎(chǔ)氣缸最大進氣量TPMAXVTC乘以內(nèi)部EGR修正值INTEGR和閥提升流速修正系數(shù)兩者，來計算氣缸最大進氣量TPMAXV。閥提升流速修正系數(shù)是基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和進氣閥51的提升量所計算出的。 盡管僅選擇了選定實施例來示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯然可知，在不違背所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種改變和修改。例如，除非特別說明，示出為相互直接連接或接觸的組件之間可以設(shè)置有中間結(jié)構(gòu)。除非特別說明，一個元件的功能可以由兩個元件來進行，反之亦然。 一個實施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在其它實施例中被采用。不需要在特定實施例中同時表現(xiàn)全部優(yōu)點。單獨或者與其它特征組合的相對于現(xiàn)有技術(shù)獨有的每個特征，包括由該(這些)特征所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和/或功能概念，同樣應(yīng)該被認為是申請人對進一步的發(fā)明的單獨說明。因此，根據(jù)本發(fā)明的上述實施例的說明僅用于示例，而并不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書及其等同來限定。 相關(guān)申請交叉引用 本申請要求2008年12月19日提交的日本專利申請2008-323333和2009年9月24日提交的日本專利申請2009-219266的優(yōu)先權(quán)。日本專利申請2008-323333和日本專利申請2009-219266的全部內(nèi)容通過引用而包含于此。
1權(quán)利要求
一種發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，包括節(jié)流閥，用于改變進氣通道的進氣流通面積；增壓器，用于對進氣進行增壓；可變進氣閥操作裝置，用于根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)來改變進氣閥的進氣閥定時；以及進氣控制裝置，用于根據(jù)所檢測到的加速踏板下壓量的增大而增大所述節(jié)流閥的開度，并且在所述節(jié)流閥的開度達到了規(guī)定節(jié)流閥開度時，通過開始利用所述增壓器對進氣進行增壓來增大進氣量，其中，所述進氣控制裝置根據(jù)所述進氣閥的進氣閥定時來改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述進氣控制裝置改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度，使得隨著所述進氣閥的關(guān)閉定時變得更 加延遲，所述規(guī)定節(jié)流閥開度變得更小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述進氣控制裝置將所述規(guī)定節(jié)流閥開度設(shè)置為飽和節(jié)流閥開度，其中，在超過所述 飽和節(jié)流閥開度時，即使進一步打開所述節(jié)流閥，進氣量也不會增大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，還包括可變排氣閥操 作裝置，用于根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)來改變排氣閥的排氣閥定時，其中，所述進氣控制裝置通過在重疊的打開持續(xù)期間打開所述進氣閥和所述排氣閥來 引起內(nèi)部排氣再循環(huán)，并且根據(jù)作為所述內(nèi)部排氣再循環(huán)的結(jié)果而重新計算出的內(nèi)部排氣 再循環(huán)氣體的量來改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述進氣控制裝置還改變所述規(guī)定節(jié)流閥開度，使得隨著所述內(nèi)部排氣再循環(huán)氣體的 量變得更大，所述規(guī)定節(jié)流閥開度變得更小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于， 所述進氣控制裝置包括所需氣缸進氣量計算部，用于基于發(fā)動機轉(zhuǎn)動速度和所述加速踏板下壓量來計算所需 氣缸進氣量；氣缸最大進氣量計算部，用于基于所述進氣閥定時來計算氣缸最大進氣量； 所需進氣量比計算部，用于基于所述所需氣缸進氣量和所述氣缸最大進氣量來計算所 需進氣量比；目標閥設(shè)置部，用于基于所述所需進氣量比來設(shè)置所述節(jié)流閥的目標節(jié)流閥開度和所 述增壓器的目標增壓壓力；以及控制部，用于將所述節(jié)流閥的開度控制為所述目標節(jié)流閥開度，并且將所述增壓器的 增壓壓力控制為所述目標增壓壓力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，還包括可變排氣閥操 作裝置，用于改變排氣閥的排氣閥定時，其中，所述氣缸最大進氣量計算部基于所述進氣閥定時、所述排氣閥定時和所述發(fā)動 機轉(zhuǎn)動速度來計算所述氣缸最大進氣量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，還包括可變排氣閥操 作裝置，用于改變排氣閥的排氣閥定時，其中，所述氣缸最大進氣量計算部基于所述進氣閥定時來計算基礎(chǔ)氣缸最大進氣量， 基于所述排氣閥定時來計算用于修正所述基礎(chǔ)氣缸最大進氣量的修正值，并且基于所述基 礎(chǔ)氣缸最大進氣量和所述修正值來計算所述氣缸最大進氣量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，其特征在于，所述所需進氣量比計算部通過將所述所需氣缸進氣量除以所述氣缸最大進氣量來計 算所述所需進氣量比。
全文摘要
提供了一種發(fā)動機進氣量控制設(shè)備，包括節(jié)流閥、增壓器、可變進氣閥操作裝置和進氣控制裝置。節(jié)流閥改變進氣通道的進氣流通面積。增壓器對進氣進行增壓?？勺冞M氣閥操作裝置根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)來改變進氣閥的進氣閥定時。進氣控制裝置根據(jù)所檢測到的加速踏板下壓量的增大而增大節(jié)流閥的開度，并且在節(jié)流閥的開度達到了規(guī)定節(jié)流閥開度時，通過開始利用增壓器對進氣進行增壓來增大進氣量。進氣控制裝置根據(jù)進氣閥的進氣閥定時來改變規(guī)定節(jié)流閥開度。
文檔編號F02D13/02GK101749121SQ20091025942
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者中澤孝志, 宮本貴司, 川崎尚夫 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社