專利名稱：帶有用于致動器控制算法的發(fā)動機控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及可用于機動車內(nèi)的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其被設(shè)計為使用算法來控制 致動器如燃料噴射器和EGR(廢氣再循環(huán))閥的運行從而調(diào)節(jié)內(nèi)燃機內(nèi)燃料的燃燒條件并 且還控制發(fā)動機的輸出特性。
背景技術(shù)：
已知的發(fā)動機控制系統(tǒng)確定控制變量如將被噴射入發(fā)動機內(nèi)的燃料量(也指的 是噴射量)、噴射時機、將被返回發(fā)動機入口的那部分廢氣量(下面也指的是EGR量)、進氣 壓力(也稱為增壓壓力)、進氣量、點火時機以及進氣閥和排氣閥的打開/關(guān)閉，從而使得發(fā) 動機輸出相關(guān)值如廢氣(如NOx或CO)排放量、發(fā)動機輸出扭矩以及特定燃料消耗量(或 燃料效率)與要求值一致。例如，日本專利首次公開號2008-223643和2007-77935公開了上述類型的發(fā)動 機控制系統(tǒng)，其基于要求發(fā)動機輸出的扭矩值計算發(fā)動機汽缸內(nèi)壓力的目標值(即燃燒參 數(shù))并且調(diào)節(jié)進氣閥和排氣閥的打開/關(guān)閉以及將被噴射入發(fā)動機的燃料量(即致動器的 控制變量)，從而使得汽缸內(nèi)壓力與目標值一致。上述發(fā)動機控制系統(tǒng)的缺陷在于發(fā)動機輸出相關(guān)值與控制值之間的相關(guān)性通常 隨著環(huán)境條件如外界氣溫的變化或發(fā)動機的個體差異而變化，導(dǎo)致發(fā)動機輸出相關(guān)值與要 求值之間產(chǎn)生誤差。可通過學(xué)習(xí)發(fā)動機輸出相關(guān)值與取決于環(huán)境條件的控制變量之間的相關(guān)性來消 除這一問題。但是，這要求測定自發(fā)動機的排氣如NOx或PM、發(fā)動機的輸出扭矩、發(fā)動機內(nèi) 燃料消耗、或發(fā)動機內(nèi)燃燒引起的噪音(即發(fā)動機輸出相關(guān)值)，從而導(dǎo)致在機動車內(nèi)安裝 系統(tǒng)的成本大大增加。為減輕該問題，某些發(fā)動機控制系統(tǒng)被設(shè)計為校正發(fā)動機輸出相關(guān) 值與控制變量之間的相關(guān)性，從而使用校正映射或?qū)W習(xí)僅與可測發(fā)動機輸出相關(guān)值有關(guān)的 相關(guān)性用發(fā)動機環(huán)境條件的變化補償其內(nèi)的變化。在相關(guān)性需要被校正的環(huán)境條件下校正 映射的制作需要發(fā)動機輸出相關(guān)值與控制變量之間對應(yīng)關(guān)系的大量數(shù)據(jù)，這就對控制系統(tǒng) 制造商施加了沉重負擔(dān)或可能導(dǎo)致很難使得所有發(fā)動機輸出相關(guān)值與其要求值一致。此外，直接(即使用NOx傳感器測定NOx)或間接地(如使用A/F傳感器測定PM) 使用車載傳感器可測定某些機動車輸出相關(guān)值，從而部分地學(xué)習(xí)發(fā)動機輸出相關(guān)值與控制 變量之間的相關(guān)性，但是問題在于當(dāng)傳感器的靈敏度很不理想時，僅在有限條件下需要進 行部分學(xué)習(xí)，例如在發(fā)動機以穩(wěn)態(tài)工況運行時。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動機控制設(shè)備，其被構(gòu)造為減少適應(yīng)性測試 工作和映射制作工作的負擔(dān)并且提高使得輸出相關(guān)值與要求值一致的操控性。本發(fā)明的另一目的在于一種發(fā)動機控制設(shè)備，其被設(shè)計為使用較少的測定特征如 傳感器來確保使得發(fā)動機輸出相關(guān)值與要求值一致的高準確度。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種可用于機動車內(nèi)的發(fā)動機控制設(shè)備。該發(fā)動 機控制設(shè)備包括(a)燃燒目標值計算器，其使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達式限定指示內(nèi)燃機輸 出特性的至少一個發(fā)動機輸出相關(guān)值與和內(nèi)燃機燃燒條件相關(guān)的至少一個燃燒參數(shù)之間 的相關(guān)性，從而計算需要滿足發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值的燃燒參數(shù)目標值；(b)控制變 量命令值計算器，其使用控制變量算術(shù)表達式限定燃燒參數(shù)與至少一個致動器的至少一個 控制變量之間的相關(guān)性，從而計算代表控制變量目標值的命令值以得到燃燒參數(shù)的目標 值，所述致動器被操作為基于所述命令值控制內(nèi)燃機的燃燒條件；(c)確定燃燒參數(shù)實際 值的燃燒條件確定器；以及(d)學(xué)習(xí)電路，其執(zhí)行學(xué)習(xí)操作從而基于燃燒參數(shù)的實際值學(xué) 習(xí)燃燒參數(shù)與控制變量之間的相關(guān)性，從而更新控制變量算術(shù)表達式?？刂谱兞克阈g(shù)表達式如上所述限定燃燒參數(shù)與致動器的控制變量之間的相關(guān)性。 因此，通過控制致動器的操作以實現(xiàn)通過將燃燒參數(shù)目標值代入控制變量算術(shù)表達式得到 的控制變量的要求值，可實現(xiàn)燃燒參數(shù)實際值與其目標值的一致。換句話說，控制變量算術(shù) 表達式表達了如何操作致動器才能滿足發(fā)動機的期望燃燒條件。因此，通過基于從控制變 量算術(shù)表達式計算的命令值并且將命令值輸出至致動器來得到燃燒參數(shù)的目標值。控制變 量算術(shù)表達式可通過圖I(C)所示的行列式或圖1(a)所示的模型被實施。燃燒參數(shù)目標值計算器使用控制參數(shù)算術(shù)表達式來確定發(fā)動機的目標燃燒條件 (即燃燒參數(shù)的目標值)。因此，通過控制發(fā)動機以具有目標燃燒條件即滿足燃燒參數(shù)目標 值來實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式如上所述限定發(fā)動機輸出相關(guān)值與燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。 因此，通過使得內(nèi)燃機的燃燒條件與通過將發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值代入燃燒參數(shù)算術(shù) 表達式得到的燃燒參數(shù)值趨于一致，可實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值與其要求值的一 致。換句話說，燃燒參數(shù)算術(shù)表達式描述了其中放置了內(nèi)燃機的燃燒條件與發(fā)動機輸出相 關(guān)值之間的關(guān)系。因此，通過將從燃燒參數(shù)算術(shù)表達式計算得來的值確定為燃燒參數(shù)目標 值并且控制致動器的操作以滿足目標值，來實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值。燃燒參數(shù)算 術(shù)表達式可通過圖1(b)所示的行列式或圖1(a)所示的模型被實施。從以上描述可看出，發(fā)動機控制設(shè)備作用為使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達式和控制變量 算術(shù)表達式來限定發(fā)動機輸出相關(guān)值與燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)與控制變量之間的相 關(guān)性，藉此知道如何操作致動器才能得到發(fā)動機的期望燃燒條件并找到與發(fā)動機輸出條件 有關(guān)的燃燒條件。這意味著燃燒參數(shù)被用作中間參數(shù)來得到發(fā)動機輸出相關(guān)值與控制變 量之間的相關(guān)性。因此，基于發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值借助燃燒參數(shù)算術(shù)表達式計算燃 燒參數(shù)目標值、通過控制變量算術(shù)表達式產(chǎn)生對應(yīng)于算出的目標值的用于控制變量的命令 值、以及通過命令值控制致動器的操作，可同時實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值與其要求值的一致?？刂谱兞颗c發(fā)動機輸出相關(guān)值之間的關(guān)系可隨著環(huán)境條件如發(fā)動機冷卻劑的溫 度或外界氣溫或由于發(fā)動機老化的變化而變化，從而導(dǎo)致被控制變量算術(shù)表達式限定的燃 燒參數(shù)與控制變量之間相關(guān)性的變化。發(fā)動機輸出相關(guān)值與燃燒參數(shù)算術(shù)表達式限定的燃 燒參數(shù)之間的相關(guān)性主要取決于發(fā)動機的特性，而較少取決于環(huán)境條件的變化。本申請的 發(fā)明者把注意力集中在控制變量算術(shù)表達式與燃燒參數(shù)算術(shù)表達式之間這種依從關(guān)系的 差異上并且將發(fā)動機控制設(shè)備設(shè)計為具有學(xué)習(xí)電路，所述學(xué)習(xí)電路基于由燃燒參數(shù)確定器 確定的燃燒參數(shù)實際值來學(xué)習(xí)或更新控制變量算術(shù)表達式。這就提高了通過對環(huán)境條件變4化敏感的控制變量算術(shù)表達式來確定致動器控制變量的準確度，并且確保了使得發(fā)動機輸 出相關(guān)值與要求值一致的穩(wěn)定性。在發(fā)動機輸出相關(guān)值被例如NOx傳感器檢測到從而學(xué)習(xí)發(fā)動機輸出相關(guān)值與控 制變量之間相關(guān)性的情形下，僅在NOx傳感器對發(fā)動機排放的NOx濃度變化足夠敏感的情 形下需要進行這種學(xué)習(xí)，例如當(dāng)由于NOx傳感器的靈敏度通常較低發(fā)動機以穩(wěn)態(tài)工況運行 時。此外，要學(xué)習(xí)所有的相關(guān)性的成本很高。相反，在多種可學(xué)習(xí)條件下使用燃燒條件傳感 器通常能更快地檢測到燃燒參數(shù)。很容易完全地學(xué)習(xí)控制變量與燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。確定用于在學(xué)習(xí)控制變量算術(shù)表達式中使用的燃燒參數(shù)實際值的燃燒條件確定 器可通過物理傳感器或算術(shù)模型來實施。在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，使得所述學(xué)習(xí)電路的學(xué)習(xí)操作從內(nèi)燃機的穩(wěn)態(tài)工況運行 期間開始，其中由所述燃燒條件確定器確定的燃燒參數(shù)實際值的變化率穩(wěn)定在給定值范圍 內(nèi)，并且防止學(xué)習(xí)操作在變化率大于給定值的內(nèi)燃機瞬態(tài)工況(transient state)運行期 間開始。燃燒參數(shù)的測定通常比發(fā)動機輸出相關(guān)值進行的更快。根據(jù)用作燃燒參數(shù)確定器 的裝置類型將產(chǎn)生測定滯后或測定錯誤，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)控制變量算術(shù)表達式劣變。通過在 內(nèi)燃機以穩(wěn)態(tài)工況運行時進行學(xué)習(xí)操作可減輕該問題。當(dāng)發(fā)動機處于瞬態(tài)工況時可進行學(xué)習(xí)操作。在該情況下，基于在內(nèi)燃機的穩(wěn)態(tài)工 況運行期間采樣的燃燒參數(shù)實際值更新控制變量算術(shù)表達式時使用更大的權(quán)重因數(shù)，其中 燃燒參數(shù)實際值的變化率穩(wěn)定在給定值范圍內(nèi)；基于在內(nèi)燃機的瞬態(tài)工況運行期間采樣 的燃燒參數(shù)實際值更新控制變量算術(shù)表達式時使用更小的權(quán)重因數(shù)，其中變化率大于給定 值。這就最小化了學(xué)習(xí)或更新控制變量算術(shù)表達式的劣變并且使得進行學(xué)習(xí)操作的次數(shù)比 在內(nèi)燃機瞬態(tài)工況期間防止學(xué)習(xí)操作開始時有所增加。燃燒條件確定器可在內(nèi)燃機運行期間被校準?？梢允沟卯?dāng)燃燒條件確定器完成校 準后的一段時間在預(yù)定時限內(nèi)時學(xué)習(xí)操作開始，而當(dāng)所述一段時間超出預(yù)定時限是防止開 始學(xué)習(xí)。例如，在燃燒條件確定器通過測定內(nèi)燃機汽缸內(nèi)壓力的汽缸壓力傳感器來實施的 情形下，當(dāng)內(nèi)燃機處于汽缸內(nèi)壓力等于大氣壓的情形下(例如當(dāng)點火開關(guān)從大氣壓被接通 時)基于汽缸壓力傳感器的輸出誤差進行校準。在剛剛完成燃燒條件確定器的校準后通常能確保燃燒參數(shù)確定器的高準確度。鑒 于此，發(fā)動機控制設(shè)備使得從完成燃燒條件確定器的校準開始經(jīng)過的時間在預(yù)定時限內(nèi)時 開始學(xué)習(xí)操作并且當(dāng)經(jīng)過的時間超過預(yù)定時限時防止學(xué)習(xí)操作開始。可選地，可在時限過后進行學(xué)習(xí)操作。在這種情況下，優(yōu)選地，在基于預(yù)定時限內(nèi) 采樣的燃燒參數(shù)的實際值更新控制變量算術(shù)表達式時使用更大的權(quán)重因數(shù)，并且在基于預(yù) 定時限過后采樣的燃燒參數(shù)的實際值更新控制變量算術(shù)表達式時使用更小的權(quán)重因數(shù)。燃燒條件確定器可由測定內(nèi)燃機汽缸內(nèi)壓力的汽缸壓力傳感器實施。這種情形 下，與發(fā)動機輸出相關(guān)值如從發(fā)動機的排氣(如NOx)和發(fā)動機輸出扭矩相關(guān)的點火時機可 被用作燃燒參數(shù)?？刂谱兞克阈g(shù)表達式限定了不同類型燃燒參數(shù)與致動器的不同類型控制變量之 間的相關(guān)性?？刂谱兞棵钪涤嬎闫魍ㄟ^控制變量算術(shù)表達式確定實現(xiàn)燃燒參數(shù)目標值所需的命令值的組合?？刂谱兞克阈g(shù)表達式還可限定點火時機、點火延遲時間等(即燃燒參數(shù))和噴射 量、EGR量、增壓壓力等(即控制變量)之間的相關(guān)性。換句話說，控制變量算術(shù)表達式不 是限定例如點火時機與噴射量之間一一對應(yīng)的關(guān)系，而是示出了如何選擇例如噴射量、EGR 量以及增壓壓力的組合才能滿足點火時機和點火延遲時間的所有目標值?；旧?，使得控 制變量算術(shù)表達式限定了實現(xiàn)燃燒參數(shù)目標值所需的控制變量與燃燒參數(shù)的特定數(shù)目或 所有可能的組合。發(fā)動機控制設(shè)備如上所述作用為使用控制變量算術(shù)表達式來計算對應(yīng)于燃燒參 數(shù)目標值的控制變量命令值的組合，從而不需要通過適應(yīng)性測試來找出控制變量最優(yōu)值與 燃燒參數(shù)之間的關(guān)系，這就減少了制造商進行適應(yīng)性測試工作和映射制作工作的負擔(dān)。如果與燃燒參數(shù)相關(guān)的用于控制變量的命令值彼此獨立地被確定，就會產(chǎn)生如下 相互干擾。特別地，當(dāng)與用于控制變量之一的命令值相對應(yīng)的燃燒參數(shù)之一達到其目標值 時，另一個燃燒參數(shù)偏離其目標值，而當(dāng)該另一燃燒參數(shù)與其目標值一致時，所述燃燒參數(shù) 之一偏離其目標值。相反，發(fā)動機控制設(shè)備計算對應(yīng)于燃燒參數(shù)目標值的控制變量命令值 的組合并且基于命令值的組合控制致動器的運行，由此避免了燃燒參數(shù)之間相互干擾產(chǎn)生 的操控性劣變并且實現(xiàn)了燃燒參數(shù)與其目標值的同時一致，提高了發(fā)動機控制設(shè)備的操控 性。發(fā)動機控制設(shè)備還包括燃燒參數(shù)反饋電路，其將燃燒參數(shù)實際值與其目標值之間 的誤差反饋回控制變量的命令值的計算中。當(dāng)學(xué)習(xí)操作正常進行時，燃燒參數(shù)的實際值不會偏離其目標值。但不是一直能進 行學(xué)習(xí)。還會根據(jù)啟動學(xué)習(xí)的條件增加錯誤學(xué)習(xí)的風(fēng)險。由此，僅在錯誤學(xué)習(xí)的風(fēng)險很低 的情形下發(fā)動機控制設(shè)備才開始學(xué)習(xí)控制變量算術(shù)表達式。這就保持了發(fā)動機控制設(shè)備的 良好性能。在完成學(xué)習(xí)操作后，將縮短在反饋模式下使得燃燒參數(shù)實際值與目標值一致所 需的時間。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式限定了不同類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與不同類型燃燒參數(shù)之 間的相關(guān)性。所述燃燒目標值計算器通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達式確定滿足發(fā)動機輸出相關(guān)值 的要求值的燃燒參數(shù)目標值的組合。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式可限定例如NOx量、PM量(顆粒物)、發(fā)動機的輸出扭矩等 (即發(fā)動機輸出相關(guān)值)與例如點火時機、點火延遲時間等(即燃燒參數(shù))之間的相關(guān)性。 換句話說，燃燒參數(shù)算術(shù)表達式不是限定發(fā)動機輸出與點火時機之間一一對應(yīng)的關(guān)系，而 是限定了滿足所有輸出扭矩、NOx量和PM量的要求值所需的點火時機和點火延遲時間的值 的組合?；旧希沟萌紵齾?shù)算術(shù)表達式限定了實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值所需的 燃燒參數(shù)(如點火時機和點火延遲時間)與發(fā)動機輸出相關(guān)值(如輸出扭矩、NOx量和PM 量)的特定數(shù)目或所有可能的組合。發(fā)動機控制設(shè)備如上所述作用為使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達式來計算對應(yīng)于發(fā)動機 輸出相關(guān)值的要求值的燃燒參數(shù)目標值的組合并且計算滿足目標值的組合所需的致動器 命令值。這就不像本申請前言部分的公開文獻一樣需要通過適應(yīng)性測試來找出燃燒參數(shù)最 優(yōu)值與發(fā)動機相關(guān)值之間的關(guān)系，這就減少了發(fā)動機控制設(shè)備制造商進行適應(yīng)性測試工作和映射制作工作的負擔(dān)。如果與發(fā)動機輸出相關(guān)值相關(guān)的燃燒參數(shù)目標值彼此獨立地被確定，就會產(chǎn)生如 下相互干擾。特別地，當(dāng)與燃燒參數(shù)之一的目標值相對應(yīng)的發(fā)動機輸出相關(guān)值之一達到其 要求值時，另一個發(fā)動機輸出相關(guān)值偏離其要求值，而當(dāng)另一發(fā)動機輸出相關(guān)值與其要求 值一致時，前述的發(fā)動機輸出相關(guān)值之一偏離其要求值。因此很難使得不同類型的發(fā)動機 輸出相關(guān)值與目標值同時一致。相反，發(fā)動機控制設(shè)備計算與發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值 相對應(yīng)的燃燒參數(shù)目標值的組合并且控制致動器的運行從而實現(xiàn)目標值，由此避免了燃燒 參數(shù)之間相互干擾產(chǎn)生的操控性劣變并且實現(xiàn)了發(fā)動機輸出相關(guān)值與其要求值的同時一 致，提高了發(fā)動機控制設(shè)備的操控性。發(fā)動機控制設(shè)備可使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達式和控制變量算術(shù)表達式來限定不同 類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與不同類型燃燒參數(shù)之間以及不同類型燃燒參數(shù)與不同類型控制 變量之間的相關(guān)性，從而知道如何操作致動器才能得到發(fā)動機的期望燃燒條件并找到與發(fā) 動機輸出條件有關(guān)的燃燒條件。這意味著燃燒參數(shù)被用作中間參數(shù)來得到發(fā)動機輸出相關(guān) 值與控制變量之間的相關(guān)性。因此，基于發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達式計算燃燒參數(shù)目 標值、通過控制變量算術(shù)表達式產(chǎn)生對應(yīng)于算出的目標值的用于控制變量的命令值、以及 通過所述命令值控制致動器的操作，可實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值與其要求值的同時一致。發(fā)動機控制設(shè)備還包括發(fā)動機輸出反饋電路，其將發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值或 計算值與其要求值之間的誤差反饋回燃燒參數(shù)的目標值的計算中。代表產(chǎn)生發(fā)動機輸出條件(即發(fā)動機輸出相關(guān)值)所需的發(fā)動機燃燒條件(即燃 燒參數(shù))的校正較少地取決于環(huán)境條件如發(fā)動機的冷卻水溫度或外界空氣溫度的變化，而 是可隨著發(fā)動機的個體差異或老化而變化。因此發(fā)動機控制設(shè)備被設(shè)計為使得發(fā)動機輸出 反饋電路將實際測得或計算的發(fā)動機輸出相關(guān)值與其要求值之間的誤差反饋回燃燒參數(shù) 的目標值的計算中。這就確保了發(fā)動機控制系統(tǒng)的良好操控性。發(fā)動機輸出相關(guān)值可代表與內(nèi)燃機廢氣排放有關(guān)的至少兩個物理量，一個物理量 與內(nèi)燃機的輸出扭矩有關(guān)，一個物理量與燃料消耗/消耗量有關(guān)，并且一個物理量與內(nèi)燃 機的燃燒噪音有關(guān)。例如，與廢氣排放有關(guān)的物理量是NOx量，PM量，CO量或HC量。與從發(fā)動機輸出 的扭矩有關(guān)的物理量是從發(fā)動機自身輸出的扭矩或發(fā)動機速度。與燃燒噪音有關(guān)的物理量 是燃燒噪音本身或發(fā)動機的機械震動。這些不同種類的物理量可被示例為發(fā)動機輸出相關(guān) 值且被大致分為廢氣排放、輸出扭矩、燃料消耗和燃燒噪音。這四種發(fā)動機輸出相關(guān)值彼此 互相干擾。因此所述發(fā)動機控制設(shè)備在處理這些發(fā)動機相關(guān)值方面非常有效。發(fā)動機輸出相關(guān)值也可包括NOx量，PM量，CO量和HC量中的至少兩種。與這些廢 氣排放有關(guān)的發(fā)動機輸出相關(guān)值更容易具有交替關(guān)系。因此發(fā)動機控制設(shè)備在處理這些發(fā) 動機相關(guān)值方面非常有效。燃燒參數(shù)可包括點火時機和點火延遲時間。這些燃燒參數(shù)是代表發(fā)動機汽缸內(nèi)燃 燒條件并且彼此密切相關(guān)的典型物理量。因此燃燒參數(shù)算術(shù)表達式和控制變量算術(shù)表達式 的使用最小化了這些燃燒參數(shù)之間的相互干擾?？刂谱兞靠砂ㄈ剂蠂娚淞?、燃料噴射時機、燃料噴射次數(shù)、燃料供給壓力、EGR量、增壓壓力和進氣閥或排氣閥的打開/關(guān)閉時機中的至少兩種。這些控制變量是用于發(fā) 動機控制系統(tǒng)中的典型控制變量并且很容易相互干擾。因此控制變量算術(shù)表達式的使用最 小化了這些控制變量之間的相互干擾。


根據(jù)下面的詳述和本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖將更充分地了解本發(fā)明，但詳述和附 圖并非將本發(fā)明限定于特定實施例而僅是為解釋和理解。附圖中圖1 (a)是示出根據(jù)第一實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)的框圖；圖1 (b)是代表作為燃燒參數(shù)算術(shù)表達式的行列式的示意圖；圖1 (c)是代表作為控制變量算術(shù)表達式的行列式的示意圖；圖2是由圖1 (a)的發(fā)動機控制系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)動機控制程序的流程圖；圖3(a)是圖1(a)至1 (c)中燃燒參數(shù)算術(shù)表達式和控制變量算術(shù)表達式限定的 相關(guān)性的解釋圖；圖3(b)是舉例說明圖3(a)中控制變量算術(shù)表達式限定的相關(guān)性的示意圖；圖3(c)是舉例說明圖3(a)中燃燒參數(shù)算術(shù)表達式限定的相關(guān)性的示意圖；圖4是代表燃燒參數(shù)對發(fā)動機輸出相關(guān)值的影響的解釋圖；圖5 (a)是舉例說明發(fā)動機輸出相關(guān)值變化的示意圖；圖5 (b)是舉例說明內(nèi)燃機的冷卻劑溫度變化的示意圖；圖5 (C)是舉例說明燃燒參數(shù)變化的示意圖；圖5 (d)是舉例說明發(fā)動機輸出相關(guān)值變化的示意圖；圖6是學(xué)習(xí)或優(yōu)化用于圖1的發(fā)動機控制系統(tǒng)中的控制變量算術(shù)表達式的程序的 流程圖；并且圖7是示出根據(jù)第二實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式參照附圖(其中在多個圖中相同的附圖標記涉及相同部件)，特別是參照圖1(a)， 示出根據(jù)第一實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其被設(shè)計為控制用于機動車的內(nèi)燃機10的運行。 下面的討論涉及例如自點火柴油發(fā)動機，其中燃料在高壓下被噴射入四個汽缸#1-#4內(nèi)。圖1(a)是通過電子控制單元(E⑶)IOa實現(xiàn)的發(fā)動機控制系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)作 用為控制多個致動器11的運行，從而調(diào)節(jié)發(fā)動機10的燃料燃燒條件以使發(fā)動機10的輸出 特性符合期望特性。安裝于燃料系統(tǒng)中的致動器11例如為燃料噴射器，其將燃料噴射入發(fā)動機10和 高壓泵內(nèi)，所述高壓泵控制將被供至燃料噴射器的燃料的壓力。ECU IOa作用為計算代表目 標控制變量(即通過高壓泵被吸入和排出的燃料的目標量)的命令值，并將其以命令信號 的形式輸出至高壓泵從而控制將被噴射入發(fā)動機10內(nèi)的燃料的壓力。ECU IOa還確定代 表目標控制變量(即，將從每個燃料噴射器噴射出的燃料的目標量，即噴射持續(xù)時間)的命 令值、每個燃料噴射器啟動噴射燃料的目標噴射時機、以及每個燃料噴射器在每個發(fā)動機 運行周期(即四沖程循環(huán)，該循環(huán)包括吸入或?qū)?、壓縮、燃燒和排放)內(nèi)噴射燃料的次數(shù)，并且將這些值以命令信號的形式輸出至燃料噴射器。安裝于入口系統(tǒng)中的致動器11例如為EGR(廢氣再循環(huán))閥，其控制從發(fā)動機 10釋放的廢氣中再度回到發(fā)動機10入口的那部分廢氣的量(下面也稱為EGR量)、可變控 制增壓器(其可變地調(diào)節(jié)增壓壓力)的運行、節(jié)流閥(其控制被導(dǎo)入發(fā)動機10的新鮮空氣 量)的運行、以及閥控制機構(gòu)(其設(shè)定發(fā)動機10的吸入閥和排氣閥的打開和關(guān)閉時機并調(diào) 節(jié)吸入和排氣閥的提升量(amount of lift))的運行。E⑶IOa作用為計算代表目標控制 變量(即EGR量、增壓壓力、新鮮空氣量、打開和關(guān)閉時機、以及吸入閥和排氣閥的提升量， 的目標值)的命令值，并將它們分別以命令信號的形式輸出至EGR閥、可變控制增壓器、節(jié) 流閥和閥控制機構(gòu)。如上所述，E⑶IOa控制致動器11的運行以得到目標控制變量，藉此控制發(fā)動機 10內(nèi)的燃燒條件，以使發(fā)動機10的輸出特性符合期望特性。發(fā)動機10的燃燒條件如上所述由多種類型的燃燒參數(shù)限定，這些參數(shù)例如是點 火時機、點火延遲時間(即燃料開始被噴射與燃料開始被點火之間所需的時間)等。這些 燃燒參數(shù)是通常采用例如測定發(fā)動機10的汽缸內(nèi)壓力的汽缸壓力傳感器來進行測定的物理量。發(fā)動機10的輸出特性如上所述由多種類型的發(fā)動機輸出相關(guān)值來表示，這些相 關(guān)值例如是與廢氣排放有關(guān)的物理量(如NOx量，PM(顆粒物，Particulate Matter)量，以 及CO或HC量)，與從發(fā)動機10輸出的扭矩(如發(fā)動機10輸出軸的扭矩)以及發(fā)動機10 速度有關(guān)的物理量，與發(fā)動機10內(nèi)燃料消耗有關(guān)的物理量(如通過模式運行測試測定的單 位燃料消耗體積或發(fā)動機10單位運行時間的消耗體積的行駛距離)，以及與燃燒噪音有關(guān) 的物理量(如發(fā)動機震動或燃燒或排氣噪音)。E⑶IOa配備有典型的微型計算機，其包括執(zhí)行特定任務(wù)操作的CPU、作為主存 儲器用于在其內(nèi)存儲CPU運行期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或CPU運行結(jié)果的RAM、作為程序存儲器的 ROM、將數(shù)據(jù)存儲其中的EEPR0M、以及備用RAM——始終從備用電源如安裝于機動車內(nèi)的存 儲電池供給該備用RAM電能，甚至在ECU IOa的主電源關(guān)閉后仍然供電。發(fā)動機10內(nèi)安裝有為E⑶IOa提供輸出的傳感器12和13。傳感器12是發(fā)動 機輸出傳感器，其作為發(fā)動機輸出相關(guān)值反饋電路的一部分以實際地測定發(fā)動機輸出相關(guān) 值。例如，發(fā)動機輸出傳感器12由以下傳感器實施測定從發(fā)動機10排出的廢氣成分濃度 (如NOx)的氣體傳感器；測定發(fā)動機10輸出扭矩的扭矩傳感器；以及測定發(fā)動機10內(nèi)燃 料燃燒產(chǎn)生的噪音等級的噪音傳感器。下面將描述，發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值可選地使 用算法模式而非使用傳感器12來計算或估算。傳感器13是作為燃燒參數(shù)反饋電路一部分的燃燒條件傳感器以實際地確定燃燒 參數(shù)。例如，傳感器13由以下傳感器實施測定發(fā)動機10燃燒室(即汽缸)內(nèi)壓力的汽缸 壓力傳感器以及測定發(fā)動機10內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的離子量的離子傳感器。例如，ECU IOa計 算發(fā)動機10燃燒室內(nèi)由汽缸壓力傳感器13測得的壓力變化，從而確定點火時機和點火延 遲時間。燃燒參數(shù)值的實際值可選地使用算法模式而非使用傳感器13來計算或估算。E⑶IOa包括燃燒參數(shù)計算器20，燃燒參數(shù)控制器30，發(fā)動機輸出誤差計算器40 以及燃燒參數(shù)誤差計算器50。燃燒參數(shù)計算器20作為目標燃燒參數(shù)計算器以確定使發(fā)動 機輸出相關(guān)值符合需要值所需的發(fā)動機10的燃燒條件(即燃燒參數(shù))。燃燒參數(shù)控制器30作為控制變量命令計算器從而控制致動器11的運行(即控制變量)以實現(xiàn)發(fā)動機10的目 標燃燒條件。發(fā)動機輸出誤差計算器40作為發(fā)動機輸出反饋電路從而計算各個發(fā)動機輸 出相關(guān)值的實際值(即發(fā)動機輸出傳感器12的輸出)與其要求值之間的差異或誤差。燃 燒參數(shù)誤差計算器50作為燃燒參數(shù)反饋電路從而計算各個燃燒參數(shù)的實際值(即燃燒條 件傳感器13的輸出)與其目標值之間的差異或誤差。電路20-50由ECUlOa的微型計算機 內(nèi)的功能模塊實施。特別地，燃燒參數(shù)計算器20具有燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22，反饋控制器23以及目標 值計算器M。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22被存儲于存儲器如E⑶IOa的ROM內(nèi)。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22是用來限定不同類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與不同類型燃燒 參數(shù)之間相關(guān)性的。特別地，燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22是由圖1(a)所示的發(fā)動機輸出-燃 燒參數(shù)模型或如圖1(b)所示的行列式提供的，并且算術(shù)地表示發(fā)動機10的燃燒條件(即 燃燒參數(shù))與發(fā)動機10的輸出條件(即發(fā)動機輸出相關(guān)值)之間的關(guān)系。換句話說，燃燒 參數(shù)算術(shù)表達式22算出的發(fā)動機10燃燒條件值是滿足發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值所需要 的值。通過將發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22，可得到燃燒參數(shù)的 目標值(或基準目標值)。具有圖1 (a)結(jié)構(gòu)的燃燒參數(shù)計算器20代替燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22的要求值從 而確定燃燒參數(shù)的基準目標值。反饋控制器23計算發(fā)動機輸出相關(guān)值的各個要求值與其 對應(yīng)的實際值(即發(fā)動機輸出傳感器12的輸出)之間的差異或誤差。這樣的誤差也指的 是下面的發(fā)動機輸出誤差。反饋控制器23還確定基準目標值在反饋模式中被校正的量從 而消除發(fā)動機輸出誤差。目標值計算器M接著使用從燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22得到的基準 目標值以及從反饋控制器23得到的校正量來算出將從燃燒參數(shù)計算器20中輸出的燃燒參 數(shù)目標值，從而使得各個處于反饋模式中的發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值與要求值一致。當(dāng)發(fā)動機輸出誤差為零(0)時，從反饋控制器23得到的校正量將為零。由燃燒參 數(shù)算術(shù)表達式22算出的燃燒參數(shù)的基準目標值因此也從燃燒參數(shù)計算器20輸出而不被校 正。燃燒參數(shù)控制器30包括積分器31，反饋控制器33，和命令值計算器34。控制變量 算術(shù)表達式32被存儲于存儲器(即存儲裝置)如E⑶IOa的ROM中?？刂谱兞克阈g(shù)表達式32是用來限定不同類型燃燒參數(shù)與不同類型控制變量之間 相關(guān)性的。控制變量算術(shù)表達式32是由圖1(a)所示的燃燒參數(shù)-控制變量模型或如圖 1(c)所示的行列式提供的，并且算術(shù)地表示對應(yīng)于發(fā)動機10的期望燃燒條件的控制變量 值。換句話說，控制變量算術(shù)表達式32提供了將發(fā)動機10置于目標燃燒條件下所需的控 制變量值的組合。通過將目標值計算器M輸出的燃燒參數(shù)目標值代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達 式32，可得到控制變量的命令值(即基準命令值)。圖1 (a)結(jié)構(gòu)的燃燒參數(shù)誤差計算器30將燃燒參數(shù)的最終目標值代入控制變量算 術(shù)表達式32以推出控制變量的基準命令值。反饋控制器33計算燃燒參數(shù)的各個目標值與 其對應(yīng)的實際值(即燃燒條件傳感器13的輸出)之間的差異或誤差。這樣的誤差也指的 是下面的燃燒參數(shù)誤差。反饋控制器33還確定基準命令值在反饋模式中被校正的量從而 消除燃燒參數(shù)誤差。命令值計算器34接著使用從控制變量算術(shù)表達式32得到的基準命令 值以及從反饋控制器33得到的校正量來算出將被直接輸出至致動器11的最終命令值，從而使得各個處于反饋模式中的實際燃燒參數(shù)與目標值一致。當(dāng)燃燒參數(shù)誤差為零(0)時，從反饋控制器33得到的校正量將為零。由控制變量 算術(shù)表達式32算出的基準命令值因此也從命令值計算器34輸出至致動器11而不被校正。下面將參照圖2所示的致動器控制程序的流程圖描述如何計算將被輸出至致動 器11的命令值從而實現(xiàn)其控制變量的期望值或目標值的。ECU IOa的微型計算機以規(guī)律間 隔(例如CPU的運行周期或相當(dāng)于發(fā)動機10的給定曲柄角的周期)執(zhí)行該程序。在進入程序后，例行程序進行到步驟10，其中基于發(fā)動機10的速度和機動車加速 器踏板的位置(即駕駛員在加速器踏板上施加的力)來計算各個發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求 值。例如，ECU IOa使用映射來計算要求值，通過適應(yīng)性測試制得該映射且在其內(nèi)存儲關(guān)于 發(fā)動機10速度和加速器踏板位置的發(fā)動機輸出相關(guān)值的最優(yōu)值。ECU IOa也可根據(jù)其它 環(huán)境條件或參數(shù)(如用于發(fā)動機10的冷卻水溫度、外部氣溫和/或大氣壓力)來確定發(fā)動 機輸出相關(guān)值的要求值，或者說可作為其它環(huán)境條件或參數(shù)(如用于發(fā)動機10的冷卻水溫 度、外部氣溫和/或大氣壓力)的函數(shù)來確定發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值。例行程序進行到步驟20，其中由發(fā)動機輸出傳感器12的輸出來測定各個發(fā)動機 輸出相關(guān)值的實際值。ECU IOa可選地被設(shè)計為通過算術(shù)模型而不使用發(fā)動機輸出傳感器 12來估算或計算當(dāng)前發(fā)動機輸出相關(guān)值并且將其確定為上述實際值。這種估算僅針對某些 發(fā)動機輸出相關(guān)值。例行程序進行到步驟30，其中執(zhí)行發(fā)動機輸出誤差計算器40的操作。特別地，確 定在步驟20中測定的發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值與其在步驟10得到的要求值之間的誤差 (即發(fā)動機輸出誤差)。接著基于各個發(fā)動機輸出誤差計算反饋校正值ql。基于發(fā)動機輸 出誤差從已知的使用比例項、積分項和導(dǎo)數(shù)項的PID(proportional-integral-derivativ e,比例-積分-導(dǎo)數(shù))算法可得到該校正值ql。例行程序進行到步驟40，其中從步驟10得到的發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值被代 入燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22中。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22的答案分別被確定為燃燒參數(shù)的基 準目標值q2。圖1(b)所示的燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22被如此設(shè)計以使代表發(fā)動機輸出相關(guān) 值的變量的r-階列向量Al和由q行r列元素an至組成的矩陣A2的乘積被定義為代 表燃燒參數(shù)的變量的q_階列向量A3。發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值被代入列向量Al的變量 中以得到列向量A3的各個變量(即條目，entries)的答案。這些答案被確定為燃燒參數(shù) 的基準目標值q2。例行程序進行到步驟50，其中進行目標值計算器對的操作。特別地，步驟40中得 到的各個反饋校正值ql加上步驟30中得到的燃燒參數(shù)的相應(yīng)基準目標值q2，得到從燃燒 參數(shù)計算器20最終輸出的相應(yīng)的各個燃燒參數(shù)的目標值q3。例行程序進行到步驟60，其中監(jiān)控燃燒條件傳感器13的輸出以得到燃燒參數(shù)的 實際值。ECU IOa可選地通過算術(shù)模型而不使用燃燒條件傳感器13計算或估算燃燒參數(shù)的 當(dāng)前值并將其確定為上述實際值?？蓛H針對某些燃燒參數(shù)進行這種估算。例行程序進行到步驟70，其中進行燃燒參數(shù)誤差計算器50的操作。特別地，計算 步驟50中得到的各個燃燒參數(shù)目標值q3與步驟60中得到的相應(yīng)燃燒參數(shù)實際值之間的 誤差即燃燒參數(shù)誤差。接著基于各個燃燒參數(shù)誤差確定反饋校正值Pl?；谌紵齾?shù)誤差 可從已知的使用比例項、積分項和導(dǎo)數(shù)項的PID算法得到該校正值pi。
例行程序進行到步驟80，其中從步驟50得到的燃燒參數(shù)目標值q3被代入控制變 量算術(shù)表達式32中?？刂谱兞克阈g(shù)表達式32的答案被確定為控制變量的基準命令值p2。 圖1 (c)所示的控制變量算術(shù)表達式32被如此設(shè)計以使代表燃燒參數(shù)的變量的q_階列向 量A3和由ρ行q列元素bn至bM組成的矩陣A4的乘積被定義為代表控制變量的變量的 P-階列向量A5。目標值q3被代入列向量A3的變量中以得到列向量A5的各個變量(即， 條目，entries)的答案。這些答案被確定為控制變量的基準命令值p2。例行程序進行到步驟90，其中進行命令值計算器34的操作。特別地，步驟70中得 到的反饋校正值Pl加上步驟80中得到的用于控制變量的基準命令值p2就得到了從ECU IOa分別被直接輸出至致動器11的最終命令值p3。發(fā)動機輸出相關(guān)值與燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)與控制變量之間相關(guān)性的實施 例分別由燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22和控制變量算術(shù)表達式32限定，下面將參照圖3 (a) -3 (c) 進行描述。圖3(a)圖示出上述相關(guān)性。噴射量、噴射持續(xù)時間和EGR量都被定義為致動器11 的控制變量。NOx量、CO量和燃料消耗/消耗量(consumption)都被定義為發(fā)動機輸出相 關(guān)值?！癆”、“B”和“C”分別代表不同類型的燃燒參數(shù)。例如，“A”指的是發(fā)動機10內(nèi)的點 火時機。在圖3 (a)的實施例中，附圖標記3 指的是代表噴射量與燃燒參數(shù)A之間相關(guān)性 的回歸線32aM。例如多個回歸分析產(chǎn)生回歸線32aM。類似地，附圖標記32b指的是代表噴 射量與燃燒參數(shù)B之間相關(guān)性的回歸線。附圖標記32c指的是代表噴射量與燃燒參數(shù)C之 間相關(guān)性的回歸線。特別地，圖3(b)所示的每個噴射量、噴射時機與EGR量與燃燒參數(shù)A、 B和C之一之間的相關(guān)性由通過上述模型或行列式的回歸線限定。因此，當(dāng)指定了噴射量、 噴射時機和EGR量的組合值時，也就得到了燃燒參數(shù)A、B和C的相應(yīng)組合值。換句話說，限 定了控制變量與發(fā)動機10燃燒條件(即燃燒參數(shù))的關(guān)系。從圖1(a)可看出，控制變量 算術(shù)表達式32由圖3(a)中模型的逆/倒置模型限定。在圖3 (a)中，附圖標記2 指的是代表燃燒參數(shù)A與NOx量之間相關(guān)性的回歸線 22aM。例如多個回歸分析產(chǎn)生了回歸線22aM。類似地，附圖標記22b指的是代表燃燒參數(shù) A與CO量之間相關(guān)性的回歸線。附圖標記22c指的是代表燃燒參數(shù)A與燃料消耗量之間相 關(guān)性的回歸線。特別地，圖3 (c)中所示的每個燃燒參數(shù)A、B和C與NOx量、CO量和燃料消 耗量之一之間的相關(guān)性由通過上述模型或行列式的回歸線限定。因此，當(dāng)指定了燃燒參數(shù) A、B和C的組合值時，也就得到了 NOx量、CO量和燃料消耗的相應(yīng)組合值。換句話說，限定 了發(fā)動機10燃燒條件(即燃燒參數(shù))與發(fā)動機10輸出條件(即發(fā)動機輸出相關(guān)值)的關(guān) 系。從圖1(a)可看到的燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22由圖3(a)中逆/倒置模型限定。如前所述，燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22限定了發(fā)動機輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)的組合， 從而使得各個發(fā)動機輸出相關(guān)值響應(yīng)于將被算出的燃燒參數(shù)之一的變化而變化。例如，當(dāng) 如圖4所示NOx量和PM量的實際值分別偏離其要求值時，通過將點火時機Al的最新值(即 從之前的一個程序執(zhí)行周期得到的數(shù)值)改為A2來消除這些誤差。即使沒有找到使得NOx 量和PM量與其要求值恰好一致的點火時機A的要求值，也可能通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22 得到使NOx量和PM量盡可能分別接近其要求值的最優(yōu)值。圖4為方便起見僅示出點火時機A的校正，但如上所述，燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22可用于限定不同類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與不同類型燃燒參數(shù)的設(shè)定數(shù)目的或所有可能的 組合，從而使得響應(yīng)于發(fā)動機輸出相關(guān)值的一個或某些誤差同時地校正燃燒參數(shù)的目標值。類似于燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22，控制變量算術(shù)表達式32也預(yù)備限定不同類型燃 燒參數(shù)與不同類型控制變量的設(shè)定數(shù)目的或所有可能的組合，從而使得響應(yīng)于燃燒參數(shù)的 一個或某些誤差同時地校正控制變量的命令值。圖5 (a) -5 (d)是當(dāng)發(fā)動機10的穩(wěn)態(tài)工況期間發(fā)動機10的冷卻水溫度(即環(huán)境條 件)已改變時表示本實施例發(fā)動機控制系統(tǒng)的模擬運行結(jié)果的時間圖。當(dāng)冷卻水的溫度如圖5(b)所示逐漸增高時，即使控制變量仍然不變，也將導(dǎo)致發(fā) 動機10的燃燒條件改變。于是燃燒參數(shù)誤差計算器50輸出燃燒參數(shù)誤差。發(fā)動機控制系 統(tǒng)改變反饋模式中控制變量的當(dāng)前值從而最小化或消除從燃燒參數(shù)誤差計算器50得到的 燃燒參數(shù)誤差。在所示實施例中，發(fā)動機控制系統(tǒng)如圖5(d)所示響應(yīng)于冷卻水溫度的變化 同時地校正控制變量的當(dāng)前值，從而以協(xié)調(diào)的方式同時地控制致動器11的運行從而總體 上最小化燃燒參數(shù)誤差。此外，當(dāng)冷卻水的溫度逐漸增高時，即使發(fā)動機10的燃燒條件仍然不變，也將導(dǎo) 致發(fā)動機輸出相關(guān)值改變。于是發(fā)動機輸出誤差計算器40輸出發(fā)動機輸出誤差。發(fā)動機控 制系統(tǒng)改變反饋模式中燃燒參數(shù)的目標值從而最小化或消除從發(fā)動機輸出誤差計算器40 得到的發(fā)動機輸出誤差。在所示實施例中，發(fā)動機控制系統(tǒng)如圖5(c)所示響應(yīng)于冷卻水溫 度的變化同時地以協(xié)調(diào)的方式校正不同類型燃燒參數(shù)的目標值，從而總體上最小化發(fā)動機 輸出誤差。簡而言之，如圖5(d)和5(c)所示的發(fā)動機控制系統(tǒng)同時地調(diào)節(jié)控制變量還在反 饋模式中同時地調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)，從而使得圖5(a)實線所指的發(fā)動機輸出相關(guān)值與固定值 一致。在發(fā)動機控制系統(tǒng)被設(shè)計為不進行上述反饋控制的情形下，例如使用適應(yīng)性測試制 得的代表不同類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與不同類型控制變量之間一對一關(guān)系的映射進行開 環(huán)控制的情形下，如圖5(a)虛線所指的發(fā)動機輸出相關(guān)值響應(yīng)于發(fā)動機10冷卻水的溫度 變化而變化。圖5(a)至5(d)中的模擬結(jié)果示出本實施例中的上述反饋控制提高了發(fā)動機 控制系統(tǒng)的耐用性。上述ECU IOa作用為基于反饋模式中從燃燒參數(shù)誤差計算器50得到的燃燒參數(shù) 控制致動器11的控制變量的命令值。ECU IOa將控制變量算術(shù)表達式32的矩陣A4的bn 至bM元素作為燃燒參數(shù)誤差的函數(shù)進行校正或更新，從而縮短使得燃燒參數(shù)實際值與目 標值一致所需的時間。這是非常有效的，特別是在由于致動器11的滑動部件老化或機械磨 損而產(chǎn)生燃燒參數(shù)誤差的情形下。燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22限定的發(fā)動機輸出相關(guān)值與燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性主要 取決于發(fā)動機10的特性，而較少取決于環(huán)境條件的變化。本申請的發(fā)明者把注意力集中在 這種依從關(guān)系的差異上并且將發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計為基于從燃燒條件傳感器13測得的燃 燒參數(shù)實際值來學(xué)習(xí)或更新控制變量算術(shù)表達式32而不更新燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22。下面將參照圖6的學(xué)習(xí)程序的流程圖來描述如何學(xué)習(xí)控制變量算術(shù)表達式32的。 ECU IOa的微型計算機以規(guī)律間隔(例如CPU的運行周期或相當(dāng)于發(fā)動機10的給定曲柄角 的周期)執(zhí)行該程序。換句話說，ECU IOa作為學(xué)習(xí)電路來優(yōu)化由控制變量算術(shù)表達式3213限定的燃燒參數(shù)與致動器11的控制變量之間的相關(guān)性。進入該程序后，例行程序進行到步驟100，其中確定發(fā)動機10是否以穩(wěn)態(tài)工況運 行。特別地，確定從燃燒條件傳感器13的輸出的變化率(即單位時間內(nèi)的變化)是否小于 給定值。如果答案是“是”，意味著變化率小于給定值，結(jié)論為發(fā)動機10以穩(wěn)態(tài)工況運行。接著例行程序進行到步驟110，其中確定從完成燃燒條件傳感器13的校準開始經(jīng) 過的時間是否在預(yù)定時限內(nèi)。例如，如上所述在汽缸壓力傳感器被用作燃燒條件傳感器13 的情形下，它被如此校準從而最小化燃燒條件傳感器13的實際輸出誤差，其在發(fā)動機10汽 缸內(nèi)壓力預(yù)計等于大氣壓力的情形下即發(fā)動機10即刻啟動前打開點火開關(guān)時采樣。簡而言之，當(dāng)發(fā)動機10以穩(wěn)態(tài)工況運行時，從燃燒條件傳感器13完成校準開始的 預(yù)定時限內(nèi)依次進行學(xué)習(xí)步驟120和140。如果在步驟100或110之一得到的答案是“不”， 那么例行程序終止。如果在步驟110得到的答案是“是”，那么例行程序進行到步驟120，其中從命令值 計算器；34輸出的致動器11控制變量的命令值和通過燃燒參數(shù)傳感器13確定的燃燒參數(shù) 的實際值被采樣。例行程序進行到步驟130，其中確定是否已經(jīng)獲得和存儲了命令值和燃燒參數(shù)實 際值的足量樣本。下面將詳述“足量”。如果步驟130得到的答案是“不”，那么例行程序返回步驟120。可選的，如果得到 的答案是“是”，那么例行程序進行到步驟140，其中使用學(xué)習(xí)技術(shù)優(yōu)化控制變量算術(shù)表達式 32。特別地，控制變量算術(shù)表達式32的條目(即元素)以下述方式被校正和更新。需要注 意的是，如果步驟130得到的答案是“不”，那么例行程序可以終止而不返回到步驟120。例如，在控制變量算術(shù)表達式32具有圖1(c)中所示的結(jié)構(gòu)時，矩陣A4的條目被 更新。通過將步驟130中得到的控制變量命令值和燃燒參數(shù)實際值分別代入列向量A5和 A3，從而改變矩陣A4中的元素。如上所述，矩陣A4由q行r列元素an至組成。因此需要q_r聯(lián)立方程來得到 q-r變量的答案。因此，需要通過步驟120和130得到足以得到矩陣A4所有元素的答案的 足量樣本。本實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)提供了如下優(yōu)點。1)由控制變量算術(shù)表達式32限定的致動器11的控制變量與發(fā)動機輸出相關(guān)值之 間的相關(guān)性通常隨著環(huán)境條件的變化而變化，如發(fā)動機10的冷卻劑的溫度或外界空氣溫 度，或由于發(fā)動機10個體差異或老化而變化；而發(fā)動機輸出相關(guān)值與由燃燒參數(shù)算術(shù)表達 式22限定的燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性主要取決于發(fā)動機10的特性，而較少取決于環(huán)境條件 的變化。本申請的發(fā)明者把注意力集中在控制變量算術(shù)表達式32與燃燒參數(shù)算術(shù)表達式 22之間這種依從關(guān)系的差異上并且將發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計為學(xué)習(xí)由燃燒條件傳感器13測 得的燃燒參數(shù)實際值從而更新控制變量算術(shù)表達式32的結(jié)構(gòu)元素。這就提高了通過對環(huán) 境條件變化敏感的控制變量算術(shù)表達式32確定致動器11控制變量的準確度，并且確保了 在發(fā)動機控制系統(tǒng)的反饋控制操作中使得發(fā)動機輸出相關(guān)值與要求值一致的穩(wěn)定性。2)在發(fā)動機輸出相關(guān)值之一被NOx傳感器(即發(fā)動機輸出傳感器12)檢測從而 學(xué)習(xí)發(fā)動機輸出相關(guān)值與控制變量之間相關(guān)性的情形下，僅在NOx傳感器對發(fā)動機10排放 的NOx濃度變化足夠敏感的情形下需要進行這種學(xué)習(xí)，例如當(dāng)由于NOx傳感器的靈敏度通常較低發(fā)動機10以穩(wěn)態(tài)工況運行時。此外，要學(xué)習(xí)所有的相關(guān)性的成本很高。相反，在多 種可學(xué)習(xí)條件中使用燃燒條件傳感器13通常能更快地檢測到燃燒參數(shù)。也很容易學(xué)習(xí)控 制變量與燃燒參數(shù)之間的所有相關(guān)性。在發(fā)動機控制系統(tǒng)的反饋控制操作中確保發(fā)動機輸 出相關(guān)值與要求值之間一致的準確度方面，控制變量算術(shù)表達式3的學(xué)習(xí)是非常有效的。3)如上所述在滿足學(xué)習(xí)條件即發(fā)動機10以穩(wěn)態(tài)工況運行時使用從燃燒條件傳感 器13的輸出進行控制變量算術(shù)表達式32的學(xué)習(xí)。這就避免了由于燃燒條件傳感器輸出的 反應(yīng)遲滯或差異導(dǎo)致的學(xué)習(xí)準確度降低。4)在完成了燃燒條件傳感器13的校準后，如上所述在特定時間段內(nèi)開始控制變 量算術(shù)表達式32的學(xué)習(xí)，從而避免由于燃燒條件傳感器13在校準前可能出現(xiàn)的輸出錯誤 導(dǎo)致的學(xué)習(xí)準確度降低。5)燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22被設(shè)計為限定不同類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與不同類型 燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性，從而知道如何控制發(fā)動機10的燃燒條件以實現(xiàn)所需的發(fā)動機輸 出相關(guān)值。特別地，發(fā)動機控制系統(tǒng)作用為通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22確定燃燒參數(shù)的目 標值組合，從而最小化發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值與其要求值之間的誤差并且考慮到不同 類型燃燒參數(shù)與發(fā)動機輸出相關(guān)值之一互相干擾而實現(xiàn)所需的發(fā)動機輸出相關(guān)值。這就促 使發(fā)動機相關(guān)值同時地更接近要求值。6)控制變量算術(shù)表達式32被設(shè)計為限定不同類型燃燒參數(shù)與不同類型控制變量 之間的相關(guān)性，從而知道到如何控制發(fā)動機10的燃燒條件以實現(xiàn)發(fā)動機10的優(yōu)選輸出條 件。特別地，發(fā)動機控制系統(tǒng)作用為通過控制變量算術(shù)表達式32確定控制變量的組合，從 而最小化燃燒參數(shù)實際值與其目標值之間的誤差，從而避免由于不同類型控制變量與燃燒 參數(shù)之一互相干擾導(dǎo)致的發(fā)動機操控性能降低。這就促使燃燒參數(shù)同時地更接近目標值。7)發(fā)動機控制系統(tǒng)如上所述具有燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22和控制變量算術(shù)表達式 32，用于選擇實現(xiàn)發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值所要求的燃燒參數(shù)目標值的組合以及選擇實 現(xiàn)燃燒參數(shù)的目標值所需要的控制變量命令值的組合，從而不需要分別找出這些組合最優(yōu) 值的適應(yīng)性測試，這就減輕了控制系統(tǒng)制造商的適應(yīng)性測試工作和映射制作工作的負擔(dān)并 且還使得存儲在ECU IOa內(nèi)的映射所需的存儲器容量得以降低。特別地，通過適應(yīng)性測試得到每種環(huán)境條件上述組合的最優(yōu)值通常導(dǎo)致適應(yīng)性測 試數(shù)目的顯著增加。但本實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)通過下面在4)和幻中所述的反饋控制 提高了在圖5 (a)-5(d)中已描述的對環(huán)境條件改變的耐受性，這就不需要為每種環(huán)境條件 配備燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22和控制變量算術(shù)表達式32，這也減輕了控制系統(tǒng)制造商的負 擔(dān)。8)發(fā)動機控制系統(tǒng)以協(xié)調(diào)的方式同時地設(shè)定致動器11的控制變量，以使在反饋 模式中控制參數(shù)的實際值或計算值與其目標值一致，從而最小化發(fā)動機10的不同類型燃 燒條件與由環(huán)境條件變化如發(fā)動機10的冷卻水溫度變化產(chǎn)生的目標條件之間的誤差。這 就提高了燃燒參數(shù)控制器30在控制發(fā)動機10燃燒條件方面對環(huán)境條件變化的耐受性。當(dāng)控制變量算術(shù)表達式32 (即圖6中步驟140)的學(xué)習(xí)功能運行正常時，導(dǎo)致燃燒 參數(shù)傳感器13確定的燃燒參數(shù)實際值與其目標值之間無誤差。但這種學(xué)習(xí)不能一直進行。 根據(jù)啟動學(xué)習(xí)的條件，可能增加錯誤學(xué)習(xí)的風(fēng)險。因此，本實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)如上所 述僅當(dāng)滿足錯誤學(xué)習(xí)風(fēng)險很低的條件時才啟動控制變量算術(shù)表達式32的學(xué)習(xí)。這就保持15了本實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)的良好能力。9)發(fā)動機控制系統(tǒng)以協(xié)調(diào)的方式同時地設(shè)定不同類型燃燒參數(shù)的目標值，以使在 反饋模式中發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值或計算值與其要求值一致，從而最小化不同類型發(fā) 動機輸出相關(guān)值與目標值之間的誤差，其例如由環(huán)境條件變化如發(fā)動機10的冷卻水溫度 變化引起。這就提高了燃燒參數(shù)計算器20在計算滿足發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值所需的 目標值方面對環(huán)境條件變化的耐受性。代表產(chǎn)生發(fā)動機10輸出條件(即發(fā)動機輸出相關(guān)值)所需的發(fā)動機10燃燒條件 (即燃燒參數(shù))的校正較少地取決于環(huán)境條件如發(fā)動機10的冷卻水溫度或外界空氣溫度的 變化，而是可隨著發(fā)動機10的個體差異或老化而變化。因此發(fā)動機控制系統(tǒng)被設(shè)計為將實 際測得或計算的發(fā)動機輸出相關(guān)值反饋回以計算得到發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值所需的 燃燒參數(shù)的目標值。這就確保了發(fā)動機控制系統(tǒng)的良好操控性。10)對環(huán)境條件變化的耐受性提高就不需要例如由冷卻劑溫度傳感器在控制發(fā)動 機10時測得的環(huán)境條件。這就可能省略一個或多個環(huán)境條件傳感器。11)通常，直接限定不同類型發(fā)動機輸出相關(guān)值與致動器11的不同類型控制變 量之間的相關(guān)性是非常復(fù)雜的。換句話說，很難用實驗方法找出如圖3(a)所示的回歸線 32aM。但是，得到發(fā)動機輸出相關(guān)值與燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性和燃燒參數(shù)與致動器11的控 制變量之間的相關(guān)性相對更為容易?；谶@個事實，本實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)使用燃燒 參數(shù)算術(shù)表達式22和控制變量算術(shù)表達式32通過將燃燒參數(shù)作為中間參數(shù)來限定發(fā)動機 輸出相關(guān)值與控制變量之間的相關(guān)性，從而使得更容易獲取在形成燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22 和控制變量算術(shù)表達式32中使用的回歸線22aM和32aM上的數(shù)據(jù)。12)發(fā)動機控制系統(tǒng)作用為在其中燃燒參數(shù)被用作中間參數(shù)的反饋模式下控制發(fā) 動機輸出相關(guān)值的實際或計算值，還作用為控制反饋模式下中間參數(shù)(即燃燒參數(shù))的實 際值或計算值，從而通過燃燒參數(shù)控制器30和燃燒參數(shù)計算器20提高了在控制發(fā)動機10 方面對環(huán)境條件變化的耐受性。13)如果致動器11之一不能正常運行，那么就不可能改變相應(yīng)的一個控制變量， 發(fā)動機控制系統(tǒng)控制反饋模式下燃燒參數(shù)的實際值或計算值，因此控制變量的命令值繼續(xù) 被校正直至燃燒參數(shù)誤差變?yōu)榱?0)。這就導(dǎo)致致動器11的其他正常運行的控制變量以協(xié) 調(diào)的方式被調(diào)節(jié)，從而使得燃燒參數(shù)的實際值與目標值一致，從而使發(fā)動機輸出相關(guān)值分 別接近要求值。圖7示出本發(fā)明第二實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)。在第一實施例中使用的相同附圖 標記指的是相同的部件，并且其詳細解釋此處省略。第一實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)如上所述被設(shè)計為把通過將燃燒參數(shù)目標值代入 控制變量算術(shù)表達式32中得到的答案作為命令值p2，通過反饋控制器33基于燃燒參數(shù)誤 差計算反饋校正值P1，并且基于基準命令值P2和反饋控制值ρ 1通過命令值計算器34計算 將被輸出至致動器11的命令值p3( = pl+p2)。相反，圖7中第二實施例的發(fā)動機控制系 統(tǒng)將燃燒參數(shù)誤差代入控制變量算術(shù)表達式32并且使用得到的答案作為命令值中的目標 變化P2，其代表控制變量的當(dāng)前值將被改變的量。發(fā)動機控制系統(tǒng)還將預(yù)備作為發(fā)動機運 行條件(如發(fā)動機10的速度)的函數(shù)的值確定為控制變量的基準命令值pi。這就使得在 ECU IOa的反饋控制操作中燃燒參數(shù)的實際值與其目標值一致。
基準命令值pi可在E⑶IOa中根據(jù)數(shù)學(xué)公式或通過使用作為發(fā)動機10運行條 件函數(shù)的映射查表進行計算。該映射不像在本申請前言部分提到的日本專利首次公開號 2008-223643和2007-77935中教導(dǎo)的那樣，而是僅提供基準命令值pi，因而使用更少的適 應(yīng)性測試即很容易制得。相應(yīng)的一個基準命令值Pl與相應(yīng)的一個目標改變P2之和的各個 命令值P3作為結(jié)果被直接輸出至相應(yīng)的一個致動器11。燃燒參數(shù)控制器30還包括積分器31，其作用為合計或總計從燃燒參數(shù)誤差計算 器50得到的各個燃燒參數(shù)實際值與其目標值之間的誤差并且將其輸入控制變量算術(shù)表達 式32。這就恒定地最小化了燃燒參數(shù)實際值偏離其目標值的可能性。當(dāng)從積分器31得到 的各個誤差的總值變?yōu)榱?0)，由控制變量算術(shù)表達式32計算的相應(yīng)值也將為零(0)。因 此各個控制變量的命令值設(shè)定為將控制變量的最新值保持原樣。第一實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)把通過將發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值代入燃燒參 數(shù)算術(shù)表達式22得到的答案確定為基準目標值q2，通過反饋控制器23基于發(fā)動機輸出誤 差計算反饋校正值ql，并且基于基準目標值q2和反饋控制值ql通過目標值計算器M計算 將從燃燒參數(shù)計算器20輸出的燃燒參數(shù)的目標值q3( = ql+q2)。相反，圖7中第二實施 例的發(fā)動機控制系統(tǒng)將發(fā)動機輸出誤差代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22并且使用得到的答案 作為燃燒參數(shù)目標值中的目標變化q2，其代表發(fā)動機10的當(dāng)前燃燒條件(即燃燒參數(shù)的 當(dāng)前值)將被改變的量。發(fā)動機控制系統(tǒng)還將預(yù)備作為發(fā)動機運行條件(如發(fā)動機10速 度)的函數(shù)的值確定為燃燒參數(shù)的基準目標值ql。這就使得在ECU IOa的反饋控制操作中 發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值與其要求值一致?；鶞誓繕酥祋l可在E⑶IOa中根據(jù)數(shù)學(xué)公式或通過使用作為發(fā)動機10運行條件 函數(shù)的映射查表進行計算。該映射被設(shè)計為僅提供目標值ql，因而使用更少的適應(yīng)性測試 即很容易制得。相應(yīng)的一個基準目標值ql與相應(yīng)的一個目標改變q2之和的各個目標值q3 作為結(jié)果被直接輸出至燃燒參數(shù)誤差計算器50。燃燒參數(shù)計算器20還包括積分器21，其作用為合計或總計從發(fā)動機輸出誤差計 算器40得到的各個發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值與其要求值之間的誤差并且將其輸入燃燒 參數(shù)算術(shù)表達式22。這就恒定地最小化了發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值偏離其要求值的可能 性。當(dāng)從積分器21得到的各個誤差的總值變?yōu)榱?0)，由燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22計算的相 應(yīng)值也將為零(0)。因此各個燃燒參數(shù)設(shè)定為將最新值保持原樣。第二實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)作用為在與第一實施例中相同的協(xié)調(diào)反饋模式下 控制燃燒參數(shù)和發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值或計算值。盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實施例公開了本發(fā)明從而利于更好的理解，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可 以多種形式體現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的原理。因此，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被理解為包括所有可能實施例 和對所示實施例的改進而不脫離權(quán)利要求所附權(quán)利要求限定的原理。例如，在設(shè)計發(fā)動機控制系統(tǒng)時第一和第二實施例中的某些特征可被合并或省 略。可省略圖6中的步驟100，其中確定發(fā)動機10是否以穩(wěn)態(tài)工況運行。換句話說，當(dāng) 發(fā)動機10處于瞬態(tài)工況時，致動器11控制變量的命令值和燃燒參數(shù)的實際值也可采樣以 優(yōu)化或更新控制變量算術(shù)表達式32。在這種情形下，優(yōu)選地，使用當(dāng)發(fā)動機10以穩(wěn)態(tài)工況 運行時采樣的命令值和燃燒參數(shù)的實際值更新控制變量算術(shù)表達式32時使用更大的權(quán)重因數(shù)，而使用當(dāng)發(fā)動機10以瞬態(tài)工況運行時采樣的命令值和燃燒參數(shù)的實際值更新控制 變量算術(shù)表達式32時使用更小的權(quán)重因數(shù)。矩陣A4中的元素或條目可使用下列方式的權(quán)重因數(shù)被優(yōu)化。在圖6中步驟140 得到的各個值的誤差用于從矩陣A4中相應(yīng)的各個條目更新矩陣A4的條目。接下來，每個 誤差乘以預(yù)定的權(quán)重因數(shù)w以得到校正值。該校正值加上矩陣A4中的相應(yīng)條目就更新了 各個條目。當(dāng)使用發(fā)動機10以穩(wěn)態(tài)工況運行時采樣的命令值和燃燒參數(shù)的實際值優(yōu)化控 制變量算術(shù)表達式32時權(quán)重因數(shù)w可具有更大值，而當(dāng)使用發(fā)動機10以瞬態(tài)工況運行時 采樣的命令值和燃燒參數(shù)的實際值優(yōu)化控制變量算術(shù)表達式32時權(quán)重因數(shù)w可具有更小 值?？墒÷詧D6的步驟110，其確定完成燃燒條件傳感器13的校準開始經(jīng)過的時間是 否在預(yù)定時限內(nèi)。因此，也可在預(yù)定時限過后進行學(xué)習(xí)。在這種情形下，優(yōu)選地，使用在預(yù) 定時限內(nèi)采樣的命令值和燃燒參數(shù)的實際值更新控制變量算術(shù)表達式32時使用更大的權(quán) 重因數(shù)，而使用在預(yù)定時限過后采樣的命令值和燃燒參數(shù)的實際值更新控制變量算術(shù)表達 式32時使用更小的權(quán)重因數(shù)。第一和第二實施例中任意的發(fā)動機控制系統(tǒng)可選地被設(shè)計為除了學(xué)習(xí)或優(yōu)化控 制變量算術(shù)表達式32之外還學(xué)習(xí)或優(yōu)化燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22?？墒褂脧陌l(fā)動機輸出傳感器12得到的全部或部分發(fā)動機輸出相關(guān)值的實際值優(yōu) 化燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22。類似地，也可使用從燃燒條件傳感器13得到的全部或部燃燒參 數(shù)的實際值優(yōu)化控制變量算術(shù)表達式32。第一和第二實施例中的發(fā)動機控制系統(tǒng)都控制反饋模式下燃燒參數(shù)的實際值或 計算值以及發(fā)動機輸出相關(guān)值，其可能可選地被設(shè)計為控制開環(huán)模式下的前者和后者的至 少之一。例如，省略圖1所示的反饋控制器23，目標值計算器M，以及發(fā)動機輸出誤差計算 器40。發(fā)動機控制系統(tǒng)將通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達式22得到的基準目標值直接地輸出至燃 燒參數(shù)控制器30。可選地，省略反饋控制器33，命令值計算器34，以及燃燒參數(shù)誤差計算器 50。發(fā)動機控制系統(tǒng)將通過控制變量算術(shù)表達式32得到的基準命令值直接地輸出至致動 器Il0第一和第二實施例中的發(fā)動機控制系統(tǒng)都被構(gòu)造為用映射代替燃燒參數(shù)算術(shù)表 達式22，在該映射中燃燒參數(shù)的最優(yōu)值被存儲作為發(fā)動機輸出相關(guān)值的每個要求值。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機控制設(shè)備，包括燃燒目標值計算器，其使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達式計算滿足發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值 所需的燃燒參數(shù)目標值，所述燃燒參數(shù)算術(shù)表達式限定了指示內(nèi)燃機輸出特性的至少一個 發(fā)動機輸出相關(guān)值與和內(nèi)燃機燃燒條件相關(guān)的至少一個燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性；控制變量命令值計算器，其使用控制變量算術(shù)表達式計算代表控制變量目標值的命令 值以得到燃燒參數(shù)的目標值，所述控制變量算術(shù)表達式限定了燃燒參數(shù)與至少一個致動器 的至少一個控制變量之間的相關(guān)性，所述致動器被操作為基于所述命令值控制內(nèi)燃機的燃 燒條件；確定燃燒參數(shù)實際值的燃燒條件確定器；以及學(xué)習(xí)電路，其執(zhí)行學(xué)習(xí)操作從而基于燃燒參數(shù)的實際值學(xué)習(xí)燃燒參數(shù)與控制變量之間 的相關(guān)性，從而更新控制變量算術(shù)表達式。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，其中使得所述學(xué)習(xí)電路的學(xué)習(xí)操作從內(nèi)燃機 穩(wěn)態(tài)工況運行期間開始，在所述穩(wěn)態(tài)工況運行期間由所述燃燒條件確定器確定的燃燒參數(shù) 實際值的變化率穩(wěn)定在給定值范圍內(nèi)，并且防止學(xué)習(xí)操作在其中變化率大于給定值的內(nèi)燃 機瞬態(tài)工況運行期間開始。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，其中，在基于內(nèi)燃機的穩(wěn)態(tài)工況運行期間采 樣的燃燒參數(shù)實際值更新控制變量算術(shù)表達式時使用更大的權(quán)重因數(shù)，其中在所述穩(wěn)態(tài)工 況運行期間，燃燒參數(shù)實際值的變化率穩(wěn)定在給定值范圍內(nèi)；在基于內(nèi)燃機的瞬態(tài)工況運 行期間采樣的燃燒參數(shù)實際值更新控制變量算術(shù)表達式時使用更小的權(quán)重因數(shù)，其中在所 述瞬態(tài)工況運行期間變化率大于給定值。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，其中，在內(nèi)燃機的運行期間燃燒條件確定器 被校準，并且其中，從燃燒條件確定器的校準完成后開始經(jīng)過的時間在預(yù)定時限內(nèi)時開始 學(xué)習(xí)操作，并且當(dāng)經(jīng)過的時間超過預(yù)定時限時防止學(xué)習(xí)操作開始。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，其中所述燃燒條件確定器通過測定內(nèi)燃機汽 缸內(nèi)壓力的汽缸壓力傳感器來實施。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，其中控制變量算術(shù)表達式限定了不同類型燃 燒參數(shù)與不同類型控制變量之間的相關(guān)性，并且其中，所述控制變量命令值計算器通過控 制變量算術(shù)表達式確定實現(xiàn)燃燒參數(shù)目標值所需的命令值的組合。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，還包括燃燒參數(shù)反饋電路，其將燃燒參數(shù)實 際值與其目標值之間的誤差反饋回到控制變量命令值的計算中。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，其中燃燒參數(shù)算術(shù)表達式限定了不同類型發(fā) 動機輸出相關(guān)值與不同類型燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性，并且其中，所述燃燒目標值計算器通 過燃燒參數(shù)算術(shù)表達式確定滿足發(fā)動機輸出相關(guān)值的要求值的燃燒參數(shù)目標值的組合。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制設(shè)備，還包括發(fā)動機輸出反饋電路，其將發(fā)動機輸 出相關(guān)值的實際值或計算值與其要求值之間的誤差反饋回到燃燒參數(shù)的目標值的計算中。
全文摘要
可用于機動車內(nèi)的發(fā)動機控制設(shè)備。該發(fā)動機控制設(shè)備配備有控制變量算術(shù)表達式，其限定了與發(fā)動機燃燒條件有關(guān)的燃燒參數(shù)與用于發(fā)動機運行的控制變量致動器之間的相關(guān)性。這就不需要通過適應(yīng)性測試找出控制變量最優(yōu)值與燃燒參數(shù)之間的關(guān)系，從而減少了制造商在適應(yīng)性工作和映射制作工作上的負擔(dān)。發(fā)動機控制設(shè)備還作用為基于燃燒參數(shù)的實際值學(xué)習(xí)或優(yōu)化控制變量算術(shù)表達式，從而避免了由于環(huán)境條件改變引起的由控制變量算術(shù)表達式限定的相關(guān)性的不利變化。
文檔編號F02D43/00GK102052183SQ201010534370
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者佐佐木覺, 森本洋平, 樋口和弘, 池田純孝, 淺野正裕, 石塚康治, 西村光弘, 高島祥光 申請人:株式會社電裝