專利名稱：具有用于致動(dòng)器控制的算法的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其可應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛中并且設(shè)計(jì)來使用 一種算法來控制致動(dòng)器比如燃料噴射器和EGR(廢氣再循環(huán))閥的操作以調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)中燃 料的燃燒狀況以及還控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是已知的，其決定受控變量，比如將噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料量(也 稱為噴射量)、噴射定時(shí)、將被返回至發(fā)動(dòng)機(jī)入口的一部分廢氣的量(以下也稱為EGR量)、 升壓、進(jìn)氣量、點(diǎn)火定時(shí)、以及進(jìn)氣和排氣閥的開閉定時(shí)，以將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值，比如廢氣 排放(例如NOx或CO)的量，由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩、或者特定燃料消耗(或者燃料效率)帶 至與所需值相符合。大多發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)裝備有控制映射圖，其存儲(chǔ)對(duì)于與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)的相應(yīng)所 需值而言例如將噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)燃料量的最佳值?？刂朴成鋱D一般通過由發(fā)動(dòng)機(jī)制造 商執(zhí)行的適應(yīng)性試驗(yàn)來制得。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作來使用控制映射圖計(jì)算符合與發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出相關(guān)的所需值所需的受控變量并將指令信號(hào)輸出至相應(yīng)致動(dòng)器以獲得受控變量?？刂朴成鋱D的制作需要巨大數(shù)目的適應(yīng)性試驗(yàn)，因此適應(yīng)性試驗(yàn)總共消耗顯著量 的時(shí)間。適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作因此給控制系統(tǒng)制造商帶來沉重的負(fù)擔(dān)。尤其， 在控制映射圖針對(duì)每種環(huán)境狀況比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度和室外氣溫制作時(shí)，需要大量的 適應(yīng)性試驗(yàn)，這將對(duì)控制系統(tǒng)制造商構(gòu)成沉重的負(fù)擔(dān)。適應(yīng)性試驗(yàn)一般對(duì)于每個(gè)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值執(zhí)行。這很可能導(dǎo)致不同類型 受控變量之間的干涉，在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值達(dá)到其所需值時(shí)，另一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值 偏離其所需值，而在這個(gè)另一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值被帶至所需值時(shí)，前述一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相 關(guān)值就偏離其所需值。因此非常難以將不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值同時(shí)帶入與目標(biāo)值相 符合。日本專利首次公開No. 2008-223643和No. 2007-77935公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)，其基于發(fā)動(dòng)機(jī)要輸出的扭矩值計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的目標(biāo)壓力值(即燃燒參數(shù))并調(diào)節(jié) 進(jìn)氣和排氣閥的開閉定時(shí)和要噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料量(即致動(dòng)器的受控變量)以將缸內(nèi)壓 力帶至與目標(biāo)值相符合。然而，上述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也需要通過適應(yīng)性試驗(yàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的各個(gè)所需 值實(shí)驗(yàn)性地取樣缸內(nèi)壓力的最佳值以制作控制映射圖，這將消耗大量時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)還面對(duì)關(guān)于不同類型受控變量之間干涉的問題，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出扭矩達(dá)到所需 值時(shí)，另一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值比如NOx量偏離目標(biāo)值，而當(dāng)這個(gè)另一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值達(dá) 到目標(biāo)值時(shí)，實(shí)際輸出扭矩偏離所需值。因而難以將不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值同時(shí)帶 至與目標(biāo)值相符合。我們也發(fā)現(xiàn)難以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀況將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值 準(zhǔn)確地帶至與所需值相符合。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其構(gòu)造為降低關(guān)于適應(yīng)性試驗(yàn) 工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)和改進(jìn)將多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值同時(shí)且準(zhǔn)確地帶至與所需 或目標(biāo)值相符合的可控制性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種可應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。這種 發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置包括(a)存儲(chǔ)設(shè)備，在其中存儲(chǔ)定義多種類型與內(nèi)燃機(jī)的輸出特性相關(guān) 的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和多種類型與內(nèi)燃機(jī)的燃燒狀況相關(guān)的燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性的燃 燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式，燃燒參數(shù)被分為多個(gè)根據(jù)燃料噴射入內(nèi)燃機(jī)的狀況而變化的燃料噴射 相關(guān)燃燒參數(shù)以及至少一個(gè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)中的空氣狀況而變化的空氣相關(guān)燃燒參數(shù)；(b)燃 燒目標(biāo)值計(jì)算器，其使用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)設(shè)備中的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相 關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合；(c)受控變量指令值計(jì)算器，其基于由燃 燒目標(biāo)值計(jì)算器得到的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合計(jì)算指令值，指令值提供來調(diào)節(jié)致動(dòng)器的 受控變量，致動(dòng)器工作來控制內(nèi)燃機(jī)的燃燒狀況以獲得內(nèi)燃機(jī)的輸出特性的期望值；以及 (d)安裝在燃燒目標(biāo)值計(jì)算器中的燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器。燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù) 校正器工作來基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值響應(yīng)于其目標(biāo)值變化而變化的響應(yīng)延遲來 校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。存儲(chǔ)設(shè)備、燃燒目標(biāo)值計(jì)算器和受控變量指令值計(jì)算器提供了以下優(yōu)點(diǎn)。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式如上所述定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其所需值的符合因此可通過將內(nèi)燃機(jī)的燃燒狀況朝著如通 過將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式而得到的燃燒參數(shù)的值帶來獲 得。換言之，燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式描述了其中內(nèi)燃機(jī)將置于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的燃燒狀況 的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值因此通過將由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算的值確定為燃 燒參數(shù)的目標(biāo)值并控制致動(dòng)器的操作以符合目標(biāo)值來實(shí)現(xiàn)。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式可通過如 圖1(b)所示的行列式或如圖1(a)所示的模型來實(shí)施。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式可定義例如NOx量、PM(顆粒物質(zhì))的量、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩等 (即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值)與例如點(diǎn)火定時(shí)、點(diǎn)火延遲等(即燃燒參數(shù))之間的相關(guān)性。換言 之，燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式不定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和點(diǎn)火定時(shí)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是定義需 要滿足所有輸出扭矩、NOx量和PM量的所需值的點(diǎn)火定時(shí)和點(diǎn)火延遲的值的組合?；旧?，燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式用來定義獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值所需的給 定數(shù)目或所有可能的燃燒參數(shù)(例如點(diǎn)火定時(shí)和點(diǎn)火延遲)與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值(例如輸 出扭矩、NOx量和PM量)的組合。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置如上所述工作來使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算與發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合并計(jì)算符合目標(biāo)值的組合所需的 致動(dòng)器的指令值。與本申請(qǐng)引言部分所涉及的公開物不同，這消除了對(duì)于通過適應(yīng)性試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)燃燒參數(shù)的最佳值與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的關(guān)系的需要，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置制 造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。如果燃燒參數(shù)的目標(biāo)值相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值彼此獨(dú)立地確定，可能會(huì)導(dǎo)致以 下的相互干涉。特別地，當(dāng)與一個(gè)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值相應(yīng)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值達(dá)到其 所需值時(shí)，另一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值偏離其所需值，而在所述另一發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值被帶入與其所需值相符合時(shí)，所述一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值偏離其所需值。因此非常難以將不同類 型的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值同時(shí)帶入與目標(biāo)值相符合。相反，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算與 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合并控制致動(dòng)器的操作以獲得 目標(biāo)值，從而避免由于燃燒參數(shù)之間的相互干涉所引起的可控性惡化并實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相 關(guān)值與其所需值的同時(shí)符合，這改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的可控性。燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器提供了以下優(yōu)點(diǎn)?？諝庀嚓P(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值響應(yīng)于其目標(biāo)值變化而變化比燃料噴射相關(guān)燃燒參 數(shù)緩慢。因而，當(dāng)在通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算用于這個(gè)控制循環(huán)的空氣相關(guān)燃燒參數(shù) 的目標(biāo)值中空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的最近測(cè)量值錯(cuò)誤地確定為已經(jīng)與如在前一控制循環(huán)中得 到的其最近目標(biāo)值相符合時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其所需值的較大偏差。為了減輕以上問題，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置設(shè)計(jì)為基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值相對(duì) 于其目標(biāo)值變化的響應(yīng)延遲來校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，尤其是當(dāng)燃燒參數(shù)的 目標(biāo)值在發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)操作期間改變時(shí)，從而最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其目標(biāo) 值的符合中的錯(cuò)誤。在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，存儲(chǔ)設(shè)備可在其中存儲(chǔ)燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式， 燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式定義作為燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)將要校正的量的校正量和 響應(yīng)延遲之間的相關(guān)性。燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器可使用燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá) 式基于響應(yīng)延遲計(jì)算用于燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的校正量。這便于易于確定燃料 噴射相關(guān)燃燒參數(shù)將要校正的量以補(bǔ)償響應(yīng)延遲。燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器可使用單個(gè)校正因子校正所有燃料噴射相關(guān)燃燒 參數(shù)的目標(biāo)值。這使得與為每個(gè)燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)確定一個(gè)校正量的情況相比減少了 計(jì)算校正量的負(fù)擔(dān)。存儲(chǔ)設(shè)備還可在其中存儲(chǔ)定義燃燒參數(shù)和受控變量之間相關(guān)性的受控變量算術(shù) 表達(dá)式。受控變量指令值計(jì)算器可使用受控變量算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與燃燒參數(shù)的目標(biāo)值相 應(yīng)的用于受控變量的指令值的組合。受控變量算術(shù)表達(dá)式如上所述定義燃燒參數(shù)和致動(dòng)器的受控變量之間的相關(guān)性。 燃燒參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值的符合因此可通過控制致動(dòng)器的操作以獲得如通過將燃燒 參數(shù)的目標(biāo)值代入受控變量算術(shù)表達(dá)式所得到的受控變量的所需值來實(shí)現(xiàn)。換言之，受控 變量算術(shù)表達(dá)式表達(dá)如何操作致動(dòng)器以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況。燃燒參數(shù)的目標(biāo)值因 此通過基于從受控變量算術(shù)表達(dá)式計(jì)算的值確定指令值并將指令值輸出至致動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)。 受控變量算術(shù)表達(dá)式可通過如圖1(c)所示的行列式或如圖1(a)所示的模型實(shí)施。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置因此還工作來使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式和受控變量算術(shù)表達(dá)式 來定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)和受控變量之間的相關(guān)性，從而得 出如何操作致動(dòng)器以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況并發(fā)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出狀況相關(guān)的燃燒狀 況。這意味著燃燒參數(shù)用作獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和受控變量之間相關(guān)性的中間參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值與其所需值的同時(shí)符合因此通過基于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所 需值借助于燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值、借助于受控變量算術(shù)表達(dá)式產(chǎn)生 與計(jì)算的目標(biāo)值相應(yīng)的用于受控變量的指令值、以及借助于指令值控制致動(dòng)器的操作來實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置還可包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出反饋控制回路，其反饋發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的 實(shí)際或計(jì)算值與其所需值的偏差至燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的計(jì)算中。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際 值可直接由傳感器測(cè)量。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的計(jì)算值可由模型得到。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況(即燃燒參數(shù))與輸出狀況(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值)的相關(guān)性 將隨著環(huán)境狀況比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度或外界氣溫的變化而變化。如對(duì)于每種環(huán)境狀況 由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式得到的目標(biāo)值的校正需要適應(yīng)性試驗(yàn)以預(yù)定目標(biāo)值將要校正的量。 這導(dǎo)致了制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。為了避免以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以在反饋模 式下消除發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值與其所需值的偏差，因此得到適應(yīng)環(huán)境狀況變 化的目標(biāo)值。這消除了對(duì)于進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)校正量的需要，從而降低制造商的適應(yīng) 性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置還可包括燃燒參數(shù)反饋控制回路，其反饋燃燒參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算 值與其目標(biāo)值的偏差以計(jì)算用于受控變量的指令值。燃燒參數(shù)的實(shí)際值可直接由傳感器測(cè) 量。燃燒參數(shù)的計(jì)算值可由模型得到。顯示如何操作致動(dòng)器以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況的燃燒參數(shù)和受控變量之間 的相關(guān)性將隨著環(huán)境狀況比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度或外界氣溫的變化而變化。如對(duì)于每種 環(huán)境狀況通過受控變量算術(shù)表達(dá)式得到的指令值的校正需要適應(yīng)性試驗(yàn)以預(yù)定指令值將 要校正的量。這導(dǎo)致了制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)增加。為了避免以上缺點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算用于受控變量的指令值以在反饋模式下 消除燃燒參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值與其目標(biāo)值的偏差，因此得到適應(yīng)環(huán)境狀況變化的指令值。 這消除了對(duì)于進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)校正量的需要，從而降低制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和 映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。例如，空氣相關(guān)燃燒參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的空氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的氧氣(O2)濃 度、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的壓力等中的至少一個(gè)。這種空氣相關(guān)燃燒參數(shù)根 據(jù)噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料狀況而稍微變化，但是嚴(yán)重依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣狀況。例如，燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)是點(diǎn)火定時(shí)和作為燃料開始噴射和燃料開始點(diǎn)火之 間所需時(shí)間的點(diǎn)火延遲等。這些燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣狀況稍微改 變，但是嚴(yán)重依賴于噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值表示與內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放相關(guān)的物理量、與內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩 相關(guān)的物理量、與燃料消耗相關(guān)的物理量、以及與內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪音相關(guān)的物理量中的至 少兩個(gè)。例如，與廢氣排放相關(guān)的物理量是NOx量、PM量、CO量、或HC量。與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出 扭矩相關(guān)的物理量是從發(fā)動(dòng)機(jī)自身輸出的扭矩或發(fā)動(dòng)機(jī)速度。與燃燒噪音相關(guān)的物理量是 燃燒噪音本身或發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)。這些各種物理量可例舉為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值并大致分 為廢氣排放、輸出扭矩、燃料消耗和燃燒噪音。這四種發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值置于彼此干涉。發(fā) 動(dòng)機(jī)控制裝置因此非常有效地處理這些發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值還可包括NOx量、PM量、CO量和HC量中的至少兩個(gè)。與這種廢 氣排放相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值更可能具有折中關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置因此非常有效地處理這些發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值。受控變量可包括燃料噴射量、燃料噴射定時(shí)、燃料噴射次數(shù)、燃料供應(yīng)壓力、EGR 量、增壓壓力以及進(jìn)氣和排氣閥的開閉定時(shí)中的至少兩個(gè)。這些受控變量是用于發(fā)動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)中的典型變量并且更可能彼此間相互干涉。受控變量算術(shù)表達(dá)式的使用因此最小化 了這些受控變量之間的相互干涉。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其包括(a)燃燒目標(biāo)值 計(jì)算器，其基于指示內(nèi)燃機(jī)輸出特性的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值計(jì)算與內(nèi)燃機(jī)的燃燒狀況相關(guān)的 燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，燃燒參數(shù)被分為多個(gè)根據(jù)燃料噴射入內(nèi)燃機(jī)的狀況而變化的燃料噴射 相關(guān)燃燒參數(shù)以及至少一個(gè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)中的空氣狀況而變化的空氣相關(guān)燃燒參數(shù)；(b)存 儲(chǔ)設(shè)備，在其中存儲(chǔ)定義燃燒參數(shù)和工作來控制內(nèi)燃機(jī)燃燒狀況的致動(dòng)器的受控變量之間 相關(guān)性的受控變量算術(shù)表達(dá)式，受控變量被分為多個(gè)影響燃料噴射入內(nèi)燃機(jī)氣缸的狀況的 燃料噴射相關(guān)受控變量以及至少一個(gè)影響內(nèi)燃機(jī)氣缸中的空氣狀況的空氣相關(guān)受控變量； (C)受控變量指令值計(jì)算器，其使用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)設(shè)備中的受控變量算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與燃 燒參數(shù)的目標(biāo)值相應(yīng)的指令值的組合，指令值提供來調(diào)節(jié)致動(dòng)器的受控變量，用以獲得內(nèi) 燃機(jī)的輸出特性的期望值；以及(d)安裝在受控變量指令值計(jì)算器中的燃料噴射相關(guān)受控 變量校正器。燃料噴射相關(guān)受控變量校正器工作來基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值響應(yīng)于 其目標(biāo)值變化的變化中的響應(yīng)延遲來校正燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值。受控變量算術(shù)表達(dá)式如上所述定義燃燒參數(shù)和致動(dòng)器的受控變量之間的相關(guān)性。 燃燒參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值的符合因此可通過控制致動(dòng)器的操作以實(shí)現(xiàn)如通過將燃燒 參數(shù)的目標(biāo)值代入受控變量算術(shù)表達(dá)式而得到的受控變量的所需值來實(shí)現(xiàn)。換言之，受控 變量算術(shù)表達(dá)式表達(dá)如何操作致動(dòng)器以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況。燃燒參數(shù)的目標(biāo)值因 此通過基于從受控變量算術(shù)表達(dá)式計(jì)算的值確定指令值并將指令值輸出至致動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)。 受控變量算術(shù)表達(dá)式可通過如圖1(c)所示的行列式或如圖1(a)所示的模型實(shí)現(xiàn)。受控變量算術(shù)表達(dá)式可定義點(diǎn)火定時(shí)、點(diǎn)火延遲等(即燃燒參數(shù))和噴射量、EGR 量、增壓壓力等(即受控變量)的相關(guān)性。換言之，受控變量算術(shù)表達(dá)式不定義例如點(diǎn)火定 時(shí)和噴射量之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是顯示如何選擇例如噴射量、EGR量和增壓壓力的組合 以滿足點(diǎn)火定時(shí)和點(diǎn)火延遲的所有目標(biāo)值?；旧希芸刈兞克阈g(shù)表達(dá)式用來定義獲得燃燒參數(shù)的目標(biāo)值所需的給定數(shù)目或 所有可能的受控變量與燃燒參數(shù)的組合。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置如上所述工作來使用受控變量算術(shù)表達(dá)式計(jì)算與燃燒參數(shù)的目 標(biāo)值相應(yīng)的用于受控變量的指令值的組合，從而消除了對(duì)于通過適應(yīng)性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)受控變量 的最佳值與燃料參數(shù)的關(guān)系的需要，從而降低了制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工 作的負(fù)擔(dān)。如果用于受控變量的指令值相對(duì)于燃料參數(shù)而言彼此獨(dú)立地確定，可能會(huì)導(dǎo)致以 下相互干涉。特別地，當(dāng)與一個(gè)受控變量的指令值相應(yīng)的一個(gè)燃料參數(shù)已經(jīng)達(dá)到其目標(biāo)值 時(shí)，另一個(gè)燃料參數(shù)偏離其目標(biāo)值，而當(dāng)所述另一個(gè)燃料參數(shù)被帶入與其目標(biāo)值相符合時(shí)， 所述一個(gè)燃料參數(shù)偏離其目標(biāo)值。相反，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算與燃燒參數(shù)的目標(biāo)值相應(yīng)的 受控變量的指令值的組合并基于指令值的組合控制致動(dòng)器的操作，從而避免由于燃燒參數(shù) 之間的相互干涉所引起的可控性惡化并實(shí)現(xiàn)燃燒參數(shù)與其目標(biāo)值的同時(shí)符合，這改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的可控性。燃料噴射相關(guān)受控變量校正器提供了以下優(yōu)點(diǎn)。空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值響應(yīng)于其目標(biāo)值變化而變化比燃料噴射相關(guān)燃燒參 數(shù)緩慢。因而，當(dāng)在通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算用于這個(gè)控制循環(huán)的空氣相關(guān)燃燒參數(shù) 的目標(biāo)值中空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的最近測(cè)量值錯(cuò)誤地確定為已經(jīng)與如在前一控制循環(huán)中得 到的其最近目標(biāo)值相符合時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其所需值的較大偏差。為了減輕以上問題，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置設(shè)計(jì)為基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值相對(duì) 于其目標(biāo)值變化的響應(yīng)延遲來校正燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值，尤其是當(dāng)燃燒參數(shù)的 目標(biāo)值在發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)操作期間改變時(shí)，從而最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其目標(biāo) 值的符合中的誤差。在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，存儲(chǔ)設(shè)備可在其中存儲(chǔ)受控變量校正算術(shù)表達(dá)式，受控 變量校正算術(shù)表達(dá)式定義作為燃料噴射相關(guān)受控變量將要校正的量的校正量和響應(yīng)延遲 之間的相關(guān)性。燃料噴射相關(guān)受控變量校正器使用受控變量校正算術(shù)表達(dá)式基于響應(yīng)延遲 計(jì)算用于燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值的校正量。這便于易于確定燃料噴射相關(guān)受控變 量將要校正以補(bǔ)償響應(yīng)延遲的量。燃料噴射相關(guān)受控變量校正器可使用單個(gè)校正因子校正所有燃料噴射相關(guān)受控 變量的指令值。這使得與為每個(gè)燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)確定一個(gè)校正量的情況相比減少計(jì) 算校正量的負(fù)擔(dān)。存儲(chǔ)設(shè)備還可在其中存儲(chǔ)定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的燃燒 參數(shù)算術(shù)表達(dá)式。受控變量指令值計(jì)算器使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相 關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置如上所述還工作來使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 相關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合并計(jì)算滿足目標(biāo)值的組合所需的用于致 動(dòng)器的指令值。與本申請(qǐng)引言部分所涉及的公開物不同，這消除了對(duì)于通過適應(yīng)性試驗(yàn)發(fā) 現(xiàn)燃燒參數(shù)的最佳值與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的關(guān)系的需要，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置制造 商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的 組合并控制致動(dòng)器的操作以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值，從而避免由于燃燒參數(shù)之間的相互干涉所引起的 可控性惡化并實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值與其所需值的同時(shí)符合，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的可 控性得到改進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置還工作來使用燃料參數(shù)算術(shù)表達(dá)式和和受控變量算術(shù)表達(dá)式來 定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)和受控變量之間的相關(guān)性，從而得出 如何操作致動(dòng)器以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況并發(fā)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出狀況相關(guān)的燃燒狀況。 這意味著燃燒參數(shù)用作獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和受控變量之間相關(guān)性的中間參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出相關(guān)值與其所需值的同時(shí)符合因此通過基于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值借助于燃燒 參數(shù)算術(shù)表達(dá)式計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值、借助于受控變量算術(shù)表達(dá)式產(chǎn)生與計(jì)算的目標(biāo)值 相應(yīng)的用于受控變量的指令值、以及借助于指令值控制致動(dòng)器的操作來實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置還可包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出反饋控制回路，其反饋發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值與其所需值的偏差至燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的計(jì)算中。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際 值可直接由傳感器測(cè)量。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的計(jì)算值可由模型得到。燃燒狀況(即燃燒參數(shù))與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出狀況(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值)的相關(guān)性 將隨著環(huán)境狀況比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度或外界氣溫的變化而變化。如對(duì)于每種環(huán)境狀況 由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式得到的目標(biāo)值的校正需要適應(yīng)性試驗(yàn)以預(yù)定目標(biāo)值將要校正的量。 這導(dǎo)致了制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。為了避免以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以在反饋模 式下消除發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值與其所需值的偏差，因此得到適應(yīng)環(huán)境狀況變 化的目標(biāo)值。這消除了對(duì)于進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)校正量的需要，從而降低制造商的適應(yīng) 性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置還可包括燃燒參數(shù)反饋控制回路，其反饋燃燒參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算 值與其目標(biāo)值的偏差以計(jì)算受控變量的指令值。燃燒參數(shù)的實(shí)際值可直接由傳感器測(cè)量。 燃燒參數(shù)的計(jì)算值可由模型得到。顯示如何操作致動(dòng)器以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況的燃燒參數(shù)和受控變量之間 的相關(guān)性將隨著環(huán)境狀況比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度或外界氣溫的變化而變化。如對(duì)于每種 環(huán)境狀況由受控變量算術(shù)表達(dá)式得到的指令值的校正需要適應(yīng)性試驗(yàn)以預(yù)定指令值將要 校正的量。這導(dǎo)致了制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。為了避免以上缺點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置計(jì)算用于受控變量的指令值以在反饋模式下 消除燃燒參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值與其目標(biāo)值的偏差，因此得到適應(yīng)環(huán)境狀況變化的指令值。 這消除了對(duì)于進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)校正量的需要，從而降低制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和 映射圖制作工作的負(fù)擔(dān)。例如，空氣相關(guān)燃燒參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的空氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的氧氣(O2)濃 度、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的壓力等中的至少一個(gè)。這種空氣相關(guān)燃燒參數(shù)根 據(jù)噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料狀況而稍微變化，但是嚴(yán)重依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣狀況。例如，燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)是點(diǎn)火定時(shí)和作為燃料開始噴射和燃料開始點(diǎn)火之 間所需時(shí)間的點(diǎn)火延遲等。這些燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣狀況稍微改 變，但是嚴(yán)重依賴于噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值代表與內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放相關(guān)的物理量、與內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩 相關(guān)的物理量、與燃料消耗相關(guān)的物理量、以及與內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪音相關(guān)的物理量中的至 少兩個(gè)。例如，與廢氣排放相關(guān)的物理量是NOx量、PM量、CO量、或HC量。與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出 扭矩相關(guān)的物理量是從發(fā)動(dòng)機(jī)自身輸出的扭矩或發(fā)動(dòng)機(jī)速度。與燃燒噪音相關(guān)的物理量是 燃燒噪音本身或發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)。這些各種物理量可例舉為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值并大致分 為廢氣排放、輸出扭矩、燃料消耗和燃燒噪音。這四種發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值置于彼此干涉。發(fā) 動(dòng)機(jī)控制裝置因此非常有效地處理這些發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值還可包括NOx量、PM量、CO量和HC量中的至少兩個(gè)。與這種廢 氣排放相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值更可能具有折中關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置因此非常有效地處 理這些發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值。受控變量可包括燃料噴射量、燃料噴射定時(shí)、燃料噴射次數(shù)、燃料供應(yīng)壓力、EGR量、增壓壓力以及進(jìn)氣或排氣閥的開閉定時(shí)中的至少兩個(gè)。這些受控變量是用于發(fā)動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)中的典型變量并且更可能彼此間相互干涉。受控變量算術(shù)表達(dá)式的使用因此最小化 了這些受控變量之間的相互干涉。


從下面給出的詳細(xì)描述和本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖中將能更完全地理解本發(fā)明， 然后附圖不應(yīng)當(dāng)用來將本發(fā)明限制于具體實(shí)施例而是僅用于解釋和理解的目的。在附圖中圖1 (a)是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的框圖；圖1 (b)是表示用作燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式的行列式的圖示；圖1 (c)是表示用作受控變量算術(shù)表達(dá)式的行列式的圖示；圖2是將由圖1 (a)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序的流程圖；圖3(a)是示出如由圖1(a)至1 (c)中的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式和受控變量算術(shù)表 達(dá)式所定義的相關(guān)性的解釋圖；圖3(b)是舉例說明如由圖3(a)的受控變量算術(shù)表達(dá)式所定義的相關(guān)性的圖示；圖3(c)是舉例說明如由圖3(a)的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式所定義的相關(guān)性的圖示；圖4是表示燃燒參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的影響的解釋圖；圖5 (a)是舉例說明發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的變化的視圖；圖5 (b)是舉例說明內(nèi)燃機(jī)的冷卻劑的溫度變化的視圖；圖5 (C)是舉例說明燃燒參數(shù)的變化的視圖；圖5 (d)是舉例說明發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的變化的視圖；圖6(a)和6(b)是顯示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值中的變化的時(shí)間圖；圖6(c)是表示空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的變化的時(shí)間圖；圖6(d)是表示燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的變化的時(shí)間圖；圖7 (a)是詳細(xì)示出圖1(b)的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式以校正第一實(shí)施例中燃料噴射 相關(guān)燃燒參數(shù)的視圖；圖7 (b)是示出校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的變型的視圖；圖8 (a)至8 (c)示出根據(jù)第二實(shí)施例如何校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)；圖9示出根據(jù)第三實(shí)施例如何校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)；圖10示出根據(jù)第四實(shí)施例如何校正燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值；圖11示出根據(jù)第五實(shí)施例如何校正燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值；并且圖12是示出根據(jù)第六實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中相同的參考數(shù)字在數(shù)個(gè)附圖中涉及相同的部件，尤其參照?qǐng)D1(a)， 其中示出了根據(jù)第一實(shí)施例的設(shè)計(jì)來控制機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃機(jī)10的操作的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。 下面的描述作為示例將涉及一種自點(diǎn)火柴油機(jī)，其中燃料在高壓下噴射入四個(gè)氣缸#1至#4。圖1(a)是由電控單元(ECU) IOa實(shí)施的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的框圖，其工作來控制多個(gè)致動(dòng)器11的操作以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料燃燒狀況用以使發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出特性與期望 特性相符合。安裝在燃料系統(tǒng)中的致動(dòng)器11是例如將燃料噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料噴射器以 及控制將供入燃料噴射器的燃料的壓力的高壓泵。ECU IOa工作來計(jì)算表示目標(biāo)受控變量 (即將被高壓泵吸入并排出的目標(biāo)燃料量)的指令值并將其以指令信號(hào)的形式輸出至高壓 泵從而控制將噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料的壓力。ECU IOa還確定表示目標(biāo)受控變量的指令 值，即要從每個(gè)燃料噴射器噴射的目標(biāo)燃料量(即噴射持續(xù)時(shí)間)、每個(gè)燃料噴射器開始噴 射燃料的目標(biāo)噴射定時(shí)、以及在包括進(jìn)氣或吸氣、壓縮、燃燒和排出的每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作循環(huán) (即四沖程循環(huán))中每個(gè)燃料噴射器將噴射燃料并將它們以指令信號(hào)的形式輸出至燃料噴 射器的次數(shù)。安裝在入口系統(tǒng)中的致動(dòng)器11例如是EGR(廢氣再循環(huán))閥，其控制從發(fā)動(dòng)機(jī)10 發(fā)出的將返回至發(fā)動(dòng)機(jī)10的入口端的一部分廢氣的量(以下也稱為EGR量)、可變地調(diào)節(jié) 增壓壓力的可變控制增壓器的操作、控制將引入發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸的新鮮空氣的量的節(jié)流 閥的操作、以及設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣和排氣閥的開閉定時(shí)并調(diào)節(jié)進(jìn)氣和排氣閥的提升量 的閥控制機(jī)構(gòu)的操作。ECU IOa工作來計(jì)算表示目標(biāo)受控變量(即EGR量、增壓壓力、新鮮 空氣量、開閉定時(shí)以及進(jìn)氣和排氣閥提升量的目標(biāo)值)的指令值并將它們以指令信號(hào)的形 式分別輸出至EGR閥、可變控制增壓器、節(jié)流閥以及閥控制機(jī)構(gòu)。以如上所述的方式，E⑶IOa控制致動(dòng)器11的操作以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)受控變量，從而控 制發(fā)動(dòng)機(jī)10中的燃燒狀況從而將發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出特性帶入與期望特性相符合。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況，如上所涉及的，由多種類型的燃燒參數(shù)定義。燃燒參數(shù)被 分為多個(gè)嚴(yán)重依賴于噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的燃料噴射狀況的燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù) 以及至少一個(gè)嚴(yán)重依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的空氣狀況的空氣相關(guān)燃燒參數(shù)。例如，燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)是點(diǎn)火定時(shí)和點(diǎn)火延遲等，點(diǎn)火延遲是在燃料開始 噴射時(shí)和在燃料開始點(diǎn)火時(shí)之間所需的時(shí)間。這種燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)是一般由例如氣 缸壓力傳感器13測(cè)量的物理量，氣缸壓力傳感器13測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的壓力?？諝庀嚓P(guān)燃燒參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的空氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的氧氣 (O2)濃度、發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的壓力等中的至少一個(gè)。氣缸中的空氣量是可由工作為燃燒 狀況傳感器14的氣流計(jì)測(cè)量的物理量。氣缸中的氧氣濃度可由工作為燃燒狀況傳感器14 的典型氧氣傳感器測(cè)量。受控變量也分為極大地影響噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的燃料噴射狀況的燃料噴 射相關(guān)受控變量以及至少一個(gè)極大地影響發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸中的空氣狀況的空氣相關(guān)受控 變量。例如，燃料噴射相關(guān)受控變量是燃料壓力、將噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料量、噴射定時(shí)、 以及每個(gè)燃料噴射器在如上所述每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作循環(huán)中噴射燃料的次數(shù)。空氣相關(guān)受控變 量是EGR量、增壓壓力、將供入發(fā)動(dòng)機(jī)10的空氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣和排氣閥的開閉定時(shí)、 以及進(jìn)氣和排氣閥提升量中的至少一個(gè)。發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出特性，如上所涉及的，由多種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值表達(dá)，這 些值是例如廢氣排放相關(guān)物理量(例如NOx量、PM(顆粒物質(zhì))量以及CO或HC量)、與從 發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出的扭矩(例如發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出軸的扭矩)以及發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度相關(guān)的物 理量、與發(fā)動(dòng)機(jī)10中的燃料消耗相關(guān)的燃料量(例如每消耗燃料體積的行進(jìn)距離或者每發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行時(shí)間的消耗體積，通過模式運(yùn)行試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量)、以及與燃燒噪音相關(guān)的物理 量(例如發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)或者燃燒或廢氣噪音)。ECU IOa裝備有典型的微型計(jì)算機(jī)，包括執(zhí)行關(guān)于給定任務(wù)的操作的CPU、用作在 其中存儲(chǔ)在CPU的操作期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或CPU操作結(jié)果的主存儲(chǔ)器、用作程序存儲(chǔ)器的 ROM、在其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的EEPR0M、以及即使在E⑶IOa的主電源被切斷也一直由后備電源比 如安裝在車輛中的存儲(chǔ)電池供電的后備RAM。發(fā)動(dòng)機(jī)10在其中已經(jīng)安裝有將輸出提供給E⑶IOa的傳感器12、13和14。傳感 器12是用作發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的反饋回路的一部分的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出傳感器以實(shí)際測(cè)量發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出傳感器12實(shí)施為測(cè)量從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出的廢氣的一種成 分(例如NOx)的濃度的氣體傳感器、測(cè)量由發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出的扭矩的扭矩傳感器、以及測(cè)量 由于發(fā)動(dòng)機(jī)10中的燃料燃燒所引起的噪音幅度的噪音傳感器。如后面將描述的，發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出相關(guān)值的實(shí)際值作為選擇可在不使用傳感器12之下使用算術(shù)模型來計(jì)算或估計(jì)。傳感器13和14是用作燃燒參數(shù)反饋回路一部分的燃燒狀況傳感器，以實(shí)際地確 定上述燃燒參數(shù)。例如，傳感器13如上所述實(shí)施為測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即氣缸)中 的壓力的氣缸壓力傳感器或者測(cè)量由于發(fā)動(dòng)機(jī)10中的燃料燃燒所產(chǎn)生的離子的量的離子 傳感器。例如，ECU IOa計(jì)算由氣缸壓力傳感器13測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室中的壓力的 變化，以確定點(diǎn)火定時(shí)和點(diǎn)火延遲。燃燒參數(shù)的實(shí)際值作為選擇可在不使用傳感器13之下 使用算術(shù)模型來計(jì)算或估計(jì)。E⑶IOa包括燃燒參數(shù)計(jì)算器20、燃燒參數(shù)控制器30、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40、 以及燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50。燃燒參數(shù)計(jì)算器20用作燃燒目標(biāo)值計(jì)算器以確定將發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出相關(guān)值帶至與所需值相符合所需的發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況(即燃燒參數(shù))。燃燒參數(shù)控 制器30用作受控變量指令計(jì)算器以控制致動(dòng)器11的操作(即受控變量)從而獲得發(fā)動(dòng)機(jī) 10的目標(biāo)燃燒狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40用作發(fā)動(dòng)機(jī)輸出反饋回路以計(jì)算每個(gè)發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出傳感器12的輸出)與其所需值的差值或偏差。燃 燒參數(shù)偏差計(jì)算器50用作燃燒參數(shù)反饋回路以計(jì)算每個(gè)燃燒參數(shù)的實(shí)際值(即燃燒狀況 傳感器13和14的輸出)與其目標(biāo)值的差值或偏差。這些回路20至50由E⑶IOa的微型 計(jì)算機(jī)中的功能塊實(shí)施。特別地，燃燒參數(shù)計(jì)算器20具有積分器21和燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22。積分器21 工作來求和或總計(jì)由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40計(jì)算的每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差。燃燒參數(shù)算 術(shù)表達(dá)式22存儲(chǔ)于ECU IOa的存儲(chǔ)器比如ROM中。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22用來定義不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和不同類型的燃 燒參數(shù)之間的相關(guān)性。特別地，燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22由如圖1(a)所示的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出一 燃燒參數(shù)模型或者如圖1(b)所示的行列式提供，并數(shù)學(xué)地表達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況(即 燃燒參數(shù))與發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出狀況(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值)的關(guān)系。換言之，燃燒參數(shù)算 術(shù)表達(dá)式22產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值符合所需的發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況的值。燃 燒參數(shù)的目標(biāo)值(或者需要將如前一控制循環(huán)獲得的目標(biāo)值改變的量)通過將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 相關(guān)值的所需值(或者實(shí)際值與所需值的偏差)代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22來獲得。具有圖1 (a)所示結(jié)構(gòu)的燃燒參數(shù)計(jì)算器20將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的偏差(即發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其所需值之間的差值)代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22，以確定在這個(gè)控制循環(huán)中需要將如前一控制循環(huán)設(shè)置的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值改變的量。實(shí)際上，積分器21分別總計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值的偏差并將它們代入燃 燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22，以最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值一直偏離其所需值的可能性。 當(dāng)偏差的總值變?yōu)榱?0)時(shí)，由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22計(jì)算的相應(yīng)值也將為零。燃燒參數(shù) 的目標(biāo)值因此設(shè)置為保持發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況不變。燃燒參數(shù)控制器30包括積分器21和受控變量算術(shù)表達(dá)式32。積分器31工作來 加和或總計(jì)從燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50得到的每個(gè)燃燒參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值的偏差。 受控變量算術(shù)表達(dá)式32存儲(chǔ)于ECU IOa的存儲(chǔ)器(即存儲(chǔ)設(shè)備)比如ROM中。受控變量算術(shù)表達(dá)式32用來定義不同類型的燃燒參數(shù)和不同類型的受控變量之 間的相關(guān)性。特別地，受控變量算術(shù)表達(dá)式32由如圖1(a)所示的燃燒參數(shù)一受控變量模 型或者如圖1(c)所示的行列式提供，并數(shù)學(xué)地表達(dá)受控變量相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)10的期望燃燒 狀況的值。換言之，受控變量算術(shù)表達(dá)式32提供將發(fā)動(dòng)機(jī)10置于目標(biāo)燃燒狀況下所需的 受控變量的值的組合。用于受控變量的指令值(或者指令值將要變化的量)因此通過將受 控變量的目標(biāo)值(或者目標(biāo)值將要變化的量)代入受控變量算術(shù)表達(dá)式32來獲得。圖1 (a)所示結(jié)構(gòu)的燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器30將燃燒參數(shù)偏差(即目標(biāo)值需要變化 的量)代入受控變量算術(shù)表達(dá)式32以確定在這個(gè)控制循環(huán)中由前一控制循環(huán)而得到的指 令值需要改變的量，以得到前一控制循環(huán)中提供的受控變量在這個(gè)控制循環(huán)中需要改變的 量。實(shí)際上，積分器31分別求和或總計(jì)從燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50得到的燃燒參數(shù)的 實(shí)際值與其目標(biāo)值的偏差并將它們代入受控變量算術(shù)表達(dá)式32，以最小化燃燒參數(shù)的實(shí)際 值一直偏離其目標(biāo)值的可能性。當(dāng)每個(gè)偏差的總值變?yōu)榱?0)時(shí)，由受控變量算術(shù)表達(dá)式 32計(jì)算的相應(yīng)值也將為零。用于每個(gè)受控變量的指令值因此設(shè)置為保持受控變量的最近值 不變。下面將參照如圖2所示的致動(dòng)器控制程序的流程圖描述如何計(jì)算將由致動(dòng)器11 輸出的指令值以實(shí)現(xiàn)其受控變量的期望值。這個(gè)程序?qū)⒂蒃CUlOa的微型計(jì)算機(jī)以規(guī)則的 間隔(例如CPU的操作循環(huán)或等同于發(fā)動(dòng)10給定曲軸角度的循環(huán))執(zhí)行。在進(jìn)入程序后，該例程進(jìn)行至步驟10，其中基于發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度和車輛加速踏板 的位置(即駕駛員對(duì)油門踏板的作用)來計(jì)算各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值。例如，ECU IOa使用通過適應(yīng)性試驗(yàn)制作的映射圖計(jì)算所需值并在其中存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值關(guān)于發(fā) 動(dòng)機(jī)10的速度和油門踏板的位置而言的最佳值。ECU IOa還可將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所 需值確定為另外環(huán)境狀況或參數(shù)(比如發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水的溫度、外界氣溫和/或大氣壓 力)的函數(shù)。該例程進(jìn)行至步驟20，其中各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出傳感器 12的輸出測(cè)量。ECU IOa作為選擇可設(shè)計(jì)來在不使用發(fā)動(dòng)機(jī)輸出傳感器12之下通過數(shù)學(xué) 模型估計(jì)或計(jì)算當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值并將它們確定為上述實(shí)際值。這種估計(jì)可僅對(duì)一些 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值進(jìn)行。例程進(jìn)行至步驟30，其中執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40的操作。特別地，確定在 步驟20測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與從步驟10得到的其所需值的偏差。這種偏差 在下面也將稱為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差。
例程進(jìn)行至步驟40，其中執(zhí)行積分器21的操作。特別地，確定從步驟30得到的 每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差的總值X(i)。更特別地，如從較早一個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)得到的每個(gè)總值 x(i-l)以及從這個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)得到的相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差的總和計(jì)算為總值x(i)。例程進(jìn)行至步驟50，其中將從步驟40得到的總值x(i)代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式 22。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22的解答確定為燃燒參數(shù)的當(dāng)前或最近值需要改變的量。例如， 燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22如圖1(b)所示設(shè)計(jì)為使得表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的當(dāng)前值將要改 變的量的變量的r列向量A和由qXr個(gè)元素al 1至aqr構(gòu)成的矩陣A2的乘積定義為表示 燃燒參數(shù)將要改變的量的變量的q列向量A3。從步驟40得到的偏差的總值x(i)代入列向 量Al的變量以得到列向量A3的各個(gè)變量(即條目)的解答。該解答確定為燃燒參數(shù)的最 近值需要改變的量以獲得在這個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)中得到的目標(biāo)值(在下面也稱為燃燒參數(shù) 目標(biāo)變化值)。例程進(jìn)行至步驟60，其中監(jiān)視燃燒狀況傳感器13和14的輸出以得到燃燒參數(shù)的 實(shí)際值。ECU IOa作為選擇在不使用燃燒狀況傳感器13或14之下可通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算或 估計(jì)燃燒參數(shù)的當(dāng)前值并將它們確定為上述實(shí)際值。這種估計(jì)僅可對(duì)一些燃燒參數(shù)進(jìn)行。例程進(jìn)行至步驟70，其中執(zhí)行燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50的操作。特別地，從步驟50 得到的每個(gè)燃燒參數(shù)目標(biāo)變化值增加至其基準(zhǔn)值以確定目標(biāo)值。接著，計(jì)算每個(gè)目標(biāo)值與 相應(yīng)一個(gè)燃燒參數(shù)在步驟60得到的實(shí)際值的偏差。作為選擇，可計(jì)算每個(gè)燃燒參數(shù)目標(biāo)變 化值與相應(yīng)一個(gè)燃燒參數(shù)的實(shí)際值中的變化之間的偏差。例程進(jìn)行至步驟80，其中執(zhí)行積分器31的操作。特別地，確定從步驟70得到的 每個(gè)燃燒參數(shù)目標(biāo)偏差的總值y(i)。更特別地，如從較早一個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)得到的總值 y(i-l)以及從這個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)得到的燃燒參數(shù)目標(biāo)偏差的總和計(jì)算作為總值y(i)。例程進(jìn)行至步驟90，其中執(zhí)行燃料噴射相關(guān)受控變量的校正。特別地，將從步驟 80得到的總值y (i)代入受控變量算術(shù)表達(dá)式32。受控變量算術(shù)表達(dá)式32的解答確定為 所有類型受控變量的最近指令值需要改變或調(diào)節(jié)的量。例如，受控變量算術(shù)表達(dá)式32如圖 1 (C)所示設(shè)計(jì)為使得表示燃燒參數(shù)目標(biāo)變化的變量的q列向量A3和由pXq個(gè)元素bll 至bpq構(gòu)成的矩陣A4的乘積定義為表示受控變量將要改變的量的變量的ρ列向量A5。從 步驟80得到的偏差的總值y(i)代入列向量A3的變量以得到列向量A5的各個(gè)變量(即條 目)的解答。該解答確定為受控變量的最近值需要改變的量以實(shí)現(xiàn)在這個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)中 得到的目標(biāo)值(即，目標(biāo)指令值)(在下面也稱為受控變量目標(biāo)變化)。除了圖2中的操作，E⑶IOa還計(jì)算表示受控變量基準(zhǔn)值的基準(zhǔn)指令值。E⑶IOa 然后基于從步驟90得到的受控變量目標(biāo)變化來校正基準(zhǔn)指令值，以產(chǎn)生將直接地分別輸 出至致動(dòng)器11的指令值?；鶞?zhǔn)指令值可預(yù)定為發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況(比如發(fā)動(dòng)機(jī)10的速度) 的函數(shù)或者根據(jù)數(shù)學(xué)公式在ECUlOa中計(jì)算或基于發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況使用映射圖來查看。與 本申請(qǐng)引言部分所涉及的日本專利首次公開No. 2008-223643和No. 2007-77935中教導(dǎo)的 不同，該映射圖僅提供基準(zhǔn)指令值并且因而易于用較少的適應(yīng)性試驗(yàn)來制作。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)和受控變量之間的相關(guān)性的示 例，如燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22和受控變量算術(shù)表達(dá)式32所定義的，將在下面參照?qǐng)D3(a) 至3 (c)進(jìn)行描述。圖3 (a)示意性地示出上述相關(guān)性。噴射量、噴射持續(xù)時(shí)間和EGR量定義為致動(dòng)器11的受控變量。NOx量、CO量以及燃料消耗定義為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值?！癆”、“B”和“C”分 別表示不同類型的燃燒參數(shù)。例如，“A”表示發(fā)動(dòng)機(jī)10中的點(diǎn)火定時(shí)。在圖3 (a)的示例中，參考標(biāo)號(hào)3 標(biāo)識(shí)回歸線32aM，其表示噴射量和燃燒參數(shù)A 之間的相關(guān)性。回歸線32aM通過例如多重回歸分析而形成。類似地，參考標(biāo)號(hào)32b標(biāo)識(shí)一 個(gè)表示噴射量和燃燒參數(shù)B之間的相關(guān)性的回歸線。參考標(biāo)號(hào)32c標(biāo)識(shí)一個(gè)表示噴射量和 燃燒參數(shù)C之間的相關(guān)性的回歸線。特別地，如圖3(b)所示噴射量、噴射定時(shí)和EGR量中的 每個(gè)與燃燒參數(shù)A、B和C之一之間的相關(guān)性通過如上所述的模型或行列式由回歸線定義。 因此，在噴射量、噴射定時(shí)和EGR量的值的組合確定時(shí)，就獲得了燃燒參數(shù)A、B和C的值的 相應(yīng)組合。換言之，定義了受控變量與發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況(即燃燒參數(shù))的關(guān)系。如圖 1(a)能看到的受控變量算術(shù)表達(dá)式32由與圖3(a)相反的模型定義。在圖3(a)中，參考標(biāo)號(hào)2 標(biāo)識(shí)回歸線22aM，其表示燃燒參數(shù)A和NOx量之間的 相關(guān)性?；貧w線22aM通過例如多重回歸分析而形成。類似地，參考標(biāo)號(hào)22b標(biāo)識(shí)一個(gè)表示 燃燒參數(shù)A和CO量之間的相關(guān)性的回歸線。參考標(biāo)號(hào)22c標(biāo)識(shí)一個(gè)表示燃燒參數(shù)A和燃料 消耗之間的相關(guān)性的回歸線。特別地，如圖3(c)所示燃燒參數(shù)A、B和C的每個(gè)與NOx量、 CO量和燃料消耗之一之間的相關(guān)性通過如上所述的模型或行列式由回歸線定義。因此，在 燃燒參數(shù)A、B和C的組合確定時(shí)，就獲得了 NOx量、CO量和燃料消耗的相應(yīng)組合。換言之， 定義了發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況(即燃燒參數(shù))與發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出狀況(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān) 值)的關(guān)系。如圖1(a)能看到的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22由與圖3(a)相反的模型定義。例如，當(dāng)點(diǎn)火定時(shí)A的目標(biāo)值保持不變但是其實(shí)際值已經(jīng)變化時(shí)，這個(gè)差值(即燃 燒參數(shù)偏差)由燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50給出。燃燒參數(shù)控制器30將這個(gè)燃燒參數(shù)偏差代 入如圖3(b)所示的模型或者行列式，得到噴射量、噴射定時(shí)和EGR量的當(dāng)前值將要改變或 校正的量(即，校正值)，以將點(diǎn)火定時(shí)A的實(shí)際值帶至與其目標(biāo)值相符合。將噴射量的校正值A(chǔ)Q(噴射量將要改變的量)作為示例，燃燒參數(shù)控制器30基 于圖3(a)中的回歸線32aM得到與點(diǎn)火定時(shí)A中的目標(biāo)變化ΔΑ相應(yīng)的校正值A(chǔ)Q。圖 3(b)中的受控變量算術(shù)表達(dá)式32定義燃燒參數(shù)和受控變量的組合，以使得當(dāng)僅是一個(gè)燃 燒參數(shù)已經(jīng)從目標(biāo)值變化時(shí)，同時(shí)校正所有受控變量。類似地，當(dāng)NOx量的所需值保持不變但是其實(shí)際值已經(jīng)變化時(shí)，這個(gè)差值(即發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出偏差)由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40得到。燃燒參數(shù)計(jì)算器20將這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏 差代入如圖3(c)所示的模型，或者行列式，得到燃燒參數(shù)A、B和C的當(dāng)前值將要改變或校 正的量(即，校正值)，以將NOx量的實(shí)際值帶至與其所需值相符合。將點(diǎn)火定時(shí)的校正值ΔΑ(點(diǎn)火定時(shí)將要改變的量)作為示例，燃燒參數(shù)計(jì)算器20 從圖3(a)中的回歸線22aM得到與NOx量中的目標(biāo)變化ΔΝΟχ相應(yīng)的校正值ΔΑ。圖3 (c) 中的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)的組合，以使得當(dāng)僅是一 個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值已經(jīng)從其所需值變化時(shí)，同時(shí)校正所有燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22如前所述定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)的組合，因 而使得能算出響應(yīng)于燃燒參數(shù)之一的變化各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的變化。例如，在NOx和 PM量的實(shí)際值分別如圖4所示偏離其所需值時(shí)，這種偏差通過將點(diǎn)火定時(shí)Al (即從較早一 個(gè)程序執(zhí)行循環(huán)得到的值)的最近值改變至值A(chǔ)2來消除。即使沒有找到將NOx量和PM量 正好帶至與其所需值相符合所需的點(diǎn)火定時(shí)A的值，可通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22得到將NOx量和PM量都分別帶至盡可能地接近所需值的最優(yōu)值。圖4是為了方便的緣故僅示出點(diǎn)火定時(shí)A的校正的示意圖，但是然而，燃燒參數(shù)算 術(shù)表達(dá)式22如上所述提供來定義不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和不同類型燃燒參數(shù)的給定 數(shù)目或所有可能組合，從而使得響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的一個(gè)或多個(gè)偏差同時(shí)校正燃燒 參數(shù)的目標(biāo)值。類似于燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22，受控變量算術(shù)表達(dá)式32準(zhǔn)備來定義不同類型燃 燒參數(shù)和不同類型受控變量的給定數(shù)目或所有可能組合，從而使得響應(yīng)于燃燒參數(shù)的一個(gè) 或多個(gè)偏差同時(shí)校正用于受控變量的指令值。圖5(a)至5(d)是顯示當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水的溫度(即環(huán)境狀況)在發(fā)動(dòng)機(jī) 10的穩(wěn)定工作期間已經(jīng)改變時(shí)本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的操作的模擬結(jié)果的時(shí)間圖。當(dāng)冷卻水的溫度如圖5(b)所示逐漸增大時(shí)，即使受控變量保持不變也將引起發(fā) 動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況改變。燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50然后輸出燃燒參數(shù)偏差。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)在反饋模式中改變受控變量的當(dāng)前值以最小化或消除由燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器50得到的 燃燒參數(shù)偏差。在所示示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)如圖5(d)所示響應(yīng)于冷卻水的溫度的變化 同時(shí)校正受控變量的當(dāng)前值，因此就以協(xié)調(diào)的方式同時(shí)控制致動(dòng)器11的操作以整體地最 小化燃燒參數(shù)偏差。另外，當(dāng)冷卻水的溫度逐漸增大時(shí)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況保持不變也將引起 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值改變。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40然后輸出發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差。發(fā)動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)在反饋模式中改變?nèi)紵齾?shù)的目標(biāo)值以最小化或消除由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算器40 得到的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差。在所示示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)如圖5(c)所示響應(yīng)于冷卻水的溫 度的變化以協(xié)調(diào)的方式同時(shí)校正不同類型燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以整體地最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 偏差。簡(jiǎn)言之，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)如圖5(d)和5(c)所示在反饋模式中同時(shí)調(diào)節(jié)受控變量 并且還同時(shí)調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)以將如圖5(a)中的實(shí)線所示的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值帶至與固定值 相符合。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不執(zhí)行上述反饋控制的情況下，例如，使用表示不同類型 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和不同類型受控變量之間一一對(duì)應(yīng)的適應(yīng)性試驗(yàn)制作的映射圖來執(zhí)行 開環(huán)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值響應(yīng)于用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水的溫度的變化而如圖5(a)中 的虛線所示也發(fā)生變化。圖5(a)至5(d)中的模擬結(jié)果顯示本實(shí)施例中的上述反饋控制改 進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)健性。這樣以如圖2所示的方式計(jì)算用于受控變量的指令值面對(duì)以下問題，尤其在發(fā)動(dòng) 機(jī)10的瞬態(tài)操作期間?？諝庀嚓P(guān)燃燒參數(shù)(例如將引入發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣量)的實(shí)際值的 變化對(duì)其目標(biāo)值的變化的響應(yīng)比燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)(例如點(diǎn)火定時(shí))的響應(yīng)要慢。因 而，在通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22計(jì)算空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以用于這個(gè)控制循環(huán) 中，在空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的最近測(cè)量值被錯(cuò)誤地確定為已經(jīng)與從前一控制循環(huán)中得到的其 最近目標(biāo)值相符合時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值與其所需值的較大偏差。為了減輕上述問題，本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為執(zhí)行瞬態(tài)校正模式從而以 緩慢的速度改變?nèi)剂蠂娚湎嚓P(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，這個(gè)速度被選擇作為一個(gè)或多個(gè)空氣相 關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值對(duì)其目標(biāo)值改變的響應(yīng)延遲的函數(shù)。圖6(a)至6(d)是顯示瞬態(tài)校正模式的示例的時(shí)間圖。當(dāng)然，除了發(fā)動(dòng)機(jī)10的瞬態(tài)操作模式之外，可進(jìn)行燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的校正。圖6(a)和6(b)表示發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值(即從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放的煙霧量和燃燒噪音水平)的所需值的變化。圖6(c) 表示空氣相關(guān)燃燒參數(shù)(即引入發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣量)的目標(biāo)值的變化。圖6(d)表示燃料 噴射相關(guān)燃燒參數(shù)(即點(diǎn)火定時(shí))的目標(biāo)值的變化。當(dāng)煙霧量和燃燒噪音水平的所需值如圖6(a)和6(b)所示在時(shí)刻tl階梯式下 降時(shí)，ECU IOa檢測(cè)煙霧量和燃燒噪音水平的實(shí)際值與所需值的偏差(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏 差)，然后增大進(jìn)氣量，并推遲點(diǎn)火定時(shí)以最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差。特別地，ECU IOa在時(shí)刻 t2(參見圖6(c)中的實(shí)線)階梯式增大將由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22計(jì)算的進(jìn)氣量的目標(biāo) 值(即進(jìn)氣量的最近目標(biāo)值將要改變的量)。另外，ECU IOa還在時(shí)刻t2(參見圖6(d)中 的實(shí)線)步進(jìn)地推遲將由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22計(jì)算的點(diǎn)火定時(shí)的目標(biāo)值(即點(diǎn)火定時(shí) 的最近目標(biāo)值將要改變的量)然而，在目標(biāo)值步進(jìn)變化后的延遲時(shí)間之后，實(shí)際引入發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣量如圖 6(c)中的虛線所示逐漸變化。相反，點(diǎn)火定時(shí)大致與其目標(biāo)值的變化幾乎同時(shí)地變化。換 言之，點(diǎn)火定時(shí)在其目標(biāo)值步進(jìn)變化時(shí)也步進(jìn)地變化。于是，當(dāng)ECU IOa錯(cuò)誤地決定實(shí)際引 入的進(jìn)氣量已經(jīng)達(dá)到其目標(biāo)值并且然后開始計(jì)算點(diǎn)火定時(shí)的目標(biāo)值時(shí)，即使實(shí)際引入的進(jìn) 氣量還沒有達(dá)到目標(biāo)值，也將引起點(diǎn)火定時(shí)推遲至目標(biāo)值。因而實(shí)際點(diǎn)火定時(shí)對(duì)于實(shí)際引 入的進(jìn)氣量而言過度推遲，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)10中燃料燃燒的不穩(wěn)定性，引起發(fā)動(dòng)機(jī)10的排 放惡化，可能使發(fā)動(dòng)機(jī)10不點(diǎn)火。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)如上所述設(shè)計(jì)為如圖6(d)的實(shí)線所示以緩慢速度改 變或校正點(diǎn)火定時(shí)的目標(biāo)值，這個(gè)緩慢速度作為將進(jìn)氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)10對(duì)其目標(biāo)值改變的 響應(yīng)延遲的函數(shù)。在當(dāng)引起進(jìn)氣的響應(yīng)延遲變?yōu)榱?0)時(shí)的時(shí)刻t3，ECU IOa設(shè)置將點(diǎn)火 定時(shí)要被校正的量設(shè)為零(0)。下面將描述燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的上述瞬態(tài)校正(即燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù) 校正)的示例。這個(gè)校正在圖2的步驟50中進(jìn)行。圖7(a)示出圖1(b)中的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22。列向量A3由包含空氣相關(guān)燃燒參數(shù)中選定一個(gè)的空氣相關(guān)列向量A3air和包含 燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的燃料噴射相關(guān)列向量A3inj構(gòu)成。空氣相關(guān)列向量A3air作為選 擇可包括兩個(gè)或更多空氣相關(guān)燃燒參數(shù)。矩陣A2由定義空氣相關(guān)列向量A3air和發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出相關(guān)值之間相關(guān)性的空氣相關(guān)矩陣A2air以及定義燃料噴射相關(guān)列向量A3inj和發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值之間相關(guān)性的燃料噴射相關(guān)矩陣A2inj構(gòu)成。燃燒參數(shù)計(jì)算器20將校正因子K確定為空氣相關(guān)燃燒參數(shù)之一(例如引入發(fā)動(dòng) 機(jī)10的進(jìn)氣量)的實(shí)際值變化響應(yīng)于其目標(biāo)值變化的延遲的函數(shù)，并將燃料噴射相關(guān)矩陣 A2inj與校正因子K相乘以校正燃料噴射相關(guān)列向量A3inj。校正因子K可確定為兩個(gè)或 更多空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值的響應(yīng)延遲的函數(shù)。作為選擇，燃燒參數(shù)計(jì)算器20，如圖 7(b)所示，可工作來將使用燃料噴射相關(guān)列向量A2inj得到的燃料噴射相關(guān)列向量A3inj 與校正因子K相乘以產(chǎn)生燃料噴射相關(guān)列向量A3inr。簡(jiǎn)言之，本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用單個(gè)校正因子K校正所有燃料噴射相關(guān) 燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。例如，燃燒參數(shù)計(jì)算器20可從零(0)和一(1)之間選擇校正因子K(即 0<K<1)以沿著圖6(d)中的實(shí)線平滑燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的變化。優(yōu)選地，校正因子K隨著空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的響應(yīng)延遲的增大而降低并且在響應(yīng)延遲變?yōu)榱?0)時(shí) 設(shè)置為零(0)。例如，引入發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣量中的變化的響應(yīng)延遲可由如通過燃燒參數(shù)算術(shù)表 達(dá)式22計(jì)算的進(jìn)氣量的目標(biāo)值與由氣流計(jì)14測(cè)量的其實(shí)際值的偏差確定。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供了以下優(yōu)點(diǎn)。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作來將燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值校正為至少一個(gè)空 氣相關(guān)燃燒參數(shù)的響應(yīng)延遲的函數(shù)，從而將燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值帶入與期望值 相符合，該期望值和現(xiàn)在經(jīng)受響應(yīng)延遲的一個(gè)空氣相關(guān)燃燒參數(shù)相匹配。這最小化了在發(fā) 動(dòng)機(jī)10的瞬態(tài)操作期間發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其所需值的偏差。(2)相同的校正因子K用來校正所有燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，從而使得 與為每個(gè)燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)確定一個(gè)校正量相比，計(jì)算燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)將要校 正的量的負(fù)擔(dān)降低。(3)燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22設(shè)計(jì)為定義不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和不同類型 燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性，從而得出如何控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況以得到所需的發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出相關(guān)值。特別地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作來通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22確定燃燒參數(shù)的目 標(biāo)值的組合，以在考慮到不同類型燃燒參數(shù)與一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值相互干涉這個(gè)事實(shí)之 下最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際值與其所需值的偏差并實(shí)現(xiàn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值。 這帶來了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值同時(shí)更靠近所需值的改進(jìn)。(4)受控變量算術(shù)表達(dá)式32設(shè)計(jì)為定義不同類型燃燒參數(shù)和不同類型受控變量 之間的相關(guān)性，從而得出如何控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況以得到發(fā)動(dòng)機(jī)10的期望輸出狀況。 特別地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作來通過受控變量算術(shù)表達(dá)式32確定受控變量的組合以最小 化燃燒參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值的偏差，從而避免由于不同類型受控變量與一個(gè)燃燒參數(shù) 相互干涉所引起的發(fā)動(dòng)機(jī)可控性的惡化。這帶來了燃燒參數(shù)同時(shí)更靠近目標(biāo)值的改進(jìn)。(5)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)如上所述具有燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22和受控變量算術(shù)表達(dá) 式32，用于選擇獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值所需的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的組合以及獲得 燃燒參數(shù)的目標(biāo)值所需的用于受控變量的指令值的組合，從而避免分別得到這種組合的最 佳值的適應(yīng)性試驗(yàn)，這會(huì)減輕控制系統(tǒng)制造商的適應(yīng)性試驗(yàn)工作和映射圖制作工作的負(fù)擔(dān) 并且還允許ECU IOa中存儲(chǔ)映射圖所需的存儲(chǔ)能力降低。尤其，通過適應(yīng)性試驗(yàn)獲得每種環(huán)境狀況下上述組合的最佳值一般使得適應(yīng)性試 驗(yàn)的數(shù)量大大地增大。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，然而，通過如下在(4)和(5)中描述的 反饋控制，改進(jìn)了對(duì)于環(huán)境狀況變化的穩(wěn)健性，如已經(jīng)在圖5(a)至5(d)中描述的，從而避 免了對(duì)于每種環(huán)境狀況都需要準(zhǔn)備燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22和受控變量算術(shù)表達(dá)式32，這 也減輕了控制系統(tǒng)制造商的負(fù)擔(dān)。(6)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以協(xié)調(diào)的方式同時(shí)設(shè)置致動(dòng)器11的受控變量以在反饋模式 下將控制參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值帶至與其目標(biāo)值相符合，從而最小化發(fā)動(dòng)機(jī)10的不同類型 燃燒狀況與目標(biāo)狀況由于環(huán)境狀況(比如用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水的溫度)變化所引起的 偏差。這改進(jìn)了燃燒參數(shù)控制器30在控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒狀況時(shí)相對(duì)于環(huán)境狀況變化的 穩(wěn)健性。(7)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以協(xié)調(diào)的方式同時(shí)設(shè)置不同類型燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以在反饋模式下將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值帶至與其所需值相符合，從而最小化不同類型 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值與目標(biāo)值由于環(huán)境狀況(比如用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水的溫度)變化所 引起的偏差。這改進(jìn)了燃燒參數(shù)計(jì)算器20在計(jì)算與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值相符合所 需的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值時(shí)相對(duì)于環(huán)境狀況變化的穩(wěn)健性。(8)相對(duì)于環(huán)境狀況變化的穩(wěn)健性的改進(jìn)消除了在控制發(fā)動(dòng)機(jī)10中反映由例如 冷卻劑溫度傳感器測(cè)量的環(huán)境狀況的需要。這使得可以省略一個(gè)或更多環(huán)境狀況傳感器。(9) 一般來說，直接定義不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和致動(dòng)器11的不同類型受控 變量之間的相關(guān)性是非常復(fù)雜的。換言之，非常難以通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如圖3(a)所示的回歸線 32aM。然而，獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)和致動(dòng)器11的受控變量 之間的相關(guān)性是相對(duì)容易的。考慮到這個(gè)事實(shí)，本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用燃燒參數(shù) 算術(shù)表達(dá)式22和受控變量算術(shù)表達(dá)式32來通過作為中間參數(shù)的燃燒參數(shù)定義發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 相關(guān)值和受控變量之間的相關(guān)性，從而便于容易地獲得關(guān)于用于形成燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式 22和受控變量算術(shù)表達(dá)式32的回歸線22aM和32aM的數(shù)據(jù)。(10)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作來在其中燃燒參數(shù)用作中間參數(shù)的反饋模式下控制發(fā) 動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值，并且還在反饋模式下控制中間參數(shù)(即燃燒參數(shù))的實(shí) 際或計(jì)算值，從而在通過燃燒參數(shù)控制器30和燃燒參數(shù)計(jì)算器20控制發(fā)動(dòng)機(jī)10中改進(jìn)對(duì) 于環(huán)境狀況變化的穩(wěn)健性。(11)如果一個(gè)致動(dòng)器11已經(jīng)發(fā)生故障不能正確地操作，以致于其已經(jīng)不可能改 變相應(yīng)一個(gè)受控變量，那么發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)在反饋模式下控制燃燒參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值， 以使得繼續(xù)校正用于受控變量的指令值直到燃燒參數(shù)偏差變?yōu)榱?0)。這引起正確操作的 致動(dòng)器11的其它受控變量以協(xié)調(diào)的方式被調(diào)節(jié)從而將燃燒參數(shù)的實(shí)際值帶至與目標(biāo)值相 符合，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值分別帶至接近所需值。圖8(a)至8(c)示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22，其中與第 一實(shí)施例不同，燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)將要校正的量是對(duì)于每個(gè)燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)準(zhǔn) 備一個(gè)。燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)分別將要校正的校正量和選定一個(gè)空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的 響應(yīng)延遲之間的相關(guān)性由燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式定義，如圖8(b)所示。類似于第一 實(shí)施例，兩個(gè)或更多空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的響應(yīng)延遲可用于校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)。燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式由列向量Bi、矩陣B2和列向量B3inj構(gòu)成。列向量 Bl包括表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的當(dāng)前值將要改變的量(即目標(biāo)變化)的變量以及響應(yīng)延遲 AAir0列向量B3inj包括表示用于不同類型燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的校正量的變量。列 向量Bl和矩陣B2的乘積是列向量B3inj。矩陣B2由實(shí)驗(yàn)得到的條目構(gòu)成。每個(gè)燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的校正量(即列向量B3inj的每個(gè)條目)因此通過以 下得到將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需或測(cè)量值中的目標(biāo)變化、由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)數(shù)器40 計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差中的目標(biāo)變化、或者由積分器21計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差的總值中 的目標(biāo)變化帶入列向量Bl中表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的一個(gè)變量，并且還將由燃燒參數(shù)算 術(shù)表達(dá)式22計(jì)算的空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值與由燃燒狀況傳感器14測(cè)量的其實(shí)際值的 偏差帶入列向量Bl中表示響應(yīng)延遲AAir的一個(gè)變量。燃料噴射相關(guān)列向量A3inj的校正如圖8(c)所示通過將由圖8(b)的燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式得到的列向量B3inj (即校正量)加至如使用圖8 (a)的燃燒參數(shù)算術(shù)表 達(dá)式22計(jì)算的燃料噴射相關(guān)列向量A3inj從而產(chǎn)生燃料噴射相關(guān)列向量A3in_f來進(jìn)行。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)獨(dú)立于燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22使用燃料噴射相關(guān)校 正算術(shù)表達(dá)式，從而除了如前(1)至(10)所述的有益效果之外，還具有便于對(duì)于各個(gè)燃料 噴射相關(guān)燃燒參數(shù)計(jì)算校正量的優(yōu)點(diǎn)。圖9示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22，其中燃燒參數(shù)算術(shù)表 達(dá)式22中燃料噴射相關(guān)列向量A3inj的條目的校正通過直接校正燃料噴射相關(guān)矩陣A2inj 來進(jìn)行。在所示示例中，燃料噴射相關(guān)矩陣A2inj的值％被校正作為響應(yīng)延遲AAir的函 數(shù)。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供了與第二實(shí)施例相同的有益效果。圖10示出本發(fā)明第四實(shí)施例中的受控變量算術(shù)表達(dá)式32，其中校正用于受控變 量的指令值。這個(gè)校正對(duì)于燃燒噴射相關(guān)受控變量如下詳細(xì)描述的在圖2的步驟90中通 過使用圖10的受控變量算術(shù)表達(dá)式32代替圖1 (c)中的那個(gè)來進(jìn)行。圖10的受控變量算術(shù)表達(dá)式32由包含表示燃燒參數(shù)的當(dāng)前值將要改變的量(即 目標(biāo)變化)的變量以及選定一個(gè)空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的響應(yīng)延遲AAir的列向量A3、矩陣 A4、以及包含表示受控變量的當(dāng)前值將要改變的量(即目標(biāo)變化)的變量的列向量A5構(gòu) 成。類似于上述實(shí)施例，作為選擇也可使用兩個(gè)或更多空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的響應(yīng)延遲。列 向量A3和矩陣A4乘積是列向量A5。矩陣A4由通過實(shí)驗(yàn)得到的條目構(gòu)成。列向量A3包括 表示空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的空氣相關(guān)列向量A3air、表示燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的燃料噴射 相關(guān)列向量A3inj、以及表示響應(yīng)延遲AAir的響應(yīng)延遲向量A3K。矩陣A4的第(q+Ι)列 中的值A(chǔ)4K表示受控變量校正算術(shù)表達(dá)式并定義不同類型受控變量的校正量和響應(yīng)延遲 AAir之間的相關(guān)性。矩陣A4的第(q+Ι)列中的值A(chǔ)4K選擇為在不步進(jìn)地改變之下平穩(wěn)化燃料噴射相 關(guān)受控變量(例如待噴射燃料的壓力、噴射量、噴射定時(shí)以及噴射次數(shù))。值A(chǔ)4K可確定為 對(duì)于空氣相關(guān)受控變量(例如EGR量、增壓壓力、進(jìn)氣量、進(jìn)氣和排氣閥的開閉定時(shí)、以及進(jìn) 氣和排氣閥的提升量)產(chǎn)生為零(0)的校正量或者以與上述相同的方式校正空氣相關(guān)受控變量。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也提供與如已經(jīng)在⑴至(10)中描述的相同的有益 效果。圖11示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的受控變量算術(shù)表達(dá)式32。第四實(shí)施例的受控 變量算術(shù)表達(dá)式32具有表示響應(yīng)延遲Δ Air并結(jié)合于列向量A3中的響應(yīng)延遲Α3Κ以校正 燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值。在圖11的受控變量算術(shù)表達(dá)式32中，列向量Α5中的燃 料噴射相關(guān)受控變量的值的校正通過直接校正列向量Α4來進(jìn)行。在所示示例中，矩陣Α4 的值bp2被校正作為響應(yīng)延遲AAir的函數(shù)。本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供了與第四實(shí) 施例相同的有益效果。圖12示出本發(fā)明第六實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為相對(duì)于圖2中的控制任務(wù)獨(dú)立地計(jì)算基準(zhǔn) 指令值并且將通過將燃燒參數(shù)偏差代入受控變量算術(shù)表達(dá)式32得到的解答確定為基準(zhǔn)指 令值將在反饋模式下校正的量。相反，圖12中第六實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)將通過將燃燒 參數(shù)的目標(biāo)值代入受控變量算術(shù)表達(dá)式32得到的解答確定為基準(zhǔn)指令值并且還在反饋控制器33中基于燃燒參數(shù)偏差計(jì)算基準(zhǔn)指令值將在反饋模式下校正的量。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 使用由受控變量算術(shù)表達(dá)式32得到的基準(zhǔn)指令值以及由反饋控制器33得到的校正量來通 過指令值計(jì)算器34產(chǎn)生直接輸出至致動(dòng)器11的指令值。第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)與圖2中的控制任務(wù)獨(dú)立地計(jì)算燃燒參數(shù)的基準(zhǔn) 目標(biāo)值并且將通過將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22得到的解答確定為基準(zhǔn) 目標(biāo)值將在反饋模式下校正的量。相反，第六實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)將通過將發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出相關(guān)值的所需值代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22得到的解答確定為基準(zhǔn)目標(biāo)值并且還在反 饋控制器23中基于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差計(jì)算基準(zhǔn)目標(biāo)值將在反饋模式下校正的量。發(fā)動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)使用由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22得到的基準(zhǔn)目標(biāo)值以及由反饋控制器23得到的校正 量來在目標(biāo)值計(jì)算器M中產(chǎn)生將直接輸出至受控變量算術(shù)表達(dá)式32和反饋控制器33中 的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。第六實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用來以與第一實(shí)施例相同的協(xié)調(diào)反饋模式控制燃 燒參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值。雖然本發(fā)明已經(jīng)就優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行公開以便于更好地理解，但是應(yīng)當(dāng)理解到，本 發(fā)明能在不背離本發(fā)明原理之下以各種方式具體化。因此，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解為包括所示實(shí) 施例在不背離本發(fā)明如所附權(quán)利要求闡述的原理之下具體化的所有可能實(shí)施例和變型。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為以組合第一至第六實(shí)施例中一些特征的方式控制 致動(dòng)器11。第一至第六實(shí)施例每個(gè)中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以反饋模式控制燃燒參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值，然而，作為選擇可以設(shè)計(jì)為以開環(huán)模式控制前者和后者中的 至少一個(gè)。例如，省略如圖12所示的反饋控制器23、目標(biāo)值計(jì)算器M和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出偏差 計(jì)算器40。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)將由燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22得到的基準(zhǔn)目標(biāo)值直接輸出至燃 燒參數(shù)控制器30。作為選擇，省略反饋控制器33、指令值計(jì)算器34和燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器 50。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)將由受控變量算術(shù)表達(dá)式32得到的基準(zhǔn)指令值直接輸出至致動(dòng)器11。第一至第六實(shí)施例每個(gè)中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可構(gòu)造為將燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22 和受控變量算術(shù)表達(dá)式32中的任一個(gè)用以下圖替換。其中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的每個(gè) 所需值存儲(chǔ)燃燒參數(shù)的最佳值的映射圖可用燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式22替代。其中對(duì)于燃燒 參數(shù)的每個(gè)目標(biāo)值存儲(chǔ)受控變量的最佳值的映射圖作為選擇可用受控變量算術(shù)表達(dá)式32 替代。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可裝備有傳感器，其測(cè)量環(huán)境狀況比如用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水 或冷卻劑的溫度，以便基于測(cè)量的環(huán)境狀況校正由燃燒參數(shù)計(jì)算器20計(jì)算的燃燒參數(shù)的 目標(biāo)值，和/或由燃燒參數(shù)控制器30計(jì)算的用于受控變量的指令值。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其包括存儲(chǔ)設(shè)備，在其中存儲(chǔ)定義多種類型與內(nèi)燃機(jī)的輸出特性相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值和 多種類型與內(nèi)燃機(jī)的燃燒狀況相關(guān)的燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式，燃燒參 數(shù)被分為多個(gè)根據(jù)燃料噴射入內(nèi)燃機(jī)的狀況而變化的燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)以及至少一 個(gè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)中的空氣狀況而變化的空氣相關(guān)燃燒參數(shù)；燃燒目標(biāo)值計(jì)算器，其使用存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)設(shè)備中的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與發(fā) 動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù)目標(biāo)值的組合；受控變量指令值計(jì)算器，其基于由所述燃燒目標(biāo)值計(jì)算器得到的燃燒參數(shù)目標(biāo)值的組 合來計(jì)算指令值，指令值被提供來調(diào)節(jié)致動(dòng)器的受控變量，致動(dòng)器工作來控制內(nèi)燃機(jī)的燃 燒狀況以獲得內(nèi)燃機(jī)輸出特性的期望值；以及安裝在所述燃燒目標(biāo)值計(jì)算器中的燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器，所述燃料噴射相關(guān) 燃燒參數(shù)校正器工作來基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值響應(yīng)于其目標(biāo)值變化而變化的響 應(yīng)延遲來校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中所述存儲(chǔ)設(shè)備在其中存儲(chǔ)燃料噴射相關(guān) 校正算術(shù)表達(dá)式，燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式定義作為燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)將要被校 正的量的校正量和響應(yīng)延遲之間的相關(guān)性，并且其中所述燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器使 用燃料噴射相關(guān)校正算術(shù)表達(dá)式基于響應(yīng)延遲來計(jì)算用于燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo) 值的校正量。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中所述燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)校正器使用 單個(gè)校正因子校正所有燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中所述存儲(chǔ)設(shè)備還在其中存儲(chǔ)定義燃燒參 數(shù)和受控變量之間相關(guān)性的受控變量算術(shù)表達(dá)式，并且其中所述受控變量指令值計(jì)算器使 用受控變量算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與燃燒參數(shù)的目標(biāo)值相應(yīng)的用于受控變量的指令值的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出反饋控制回路，其將發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值與其所需值的偏差反饋至燃燒參數(shù)目標(biāo)值的計(jì)算中。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，還包括燃燒參數(shù)反饋控制回路，其將燃燒參 數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值與其目標(biāo)值的偏差反饋至用于受控變量的指令值的計(jì)算中。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值代表與內(nèi)燃機(jī)的廢氣 排放相關(guān)的物理量、與內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩相關(guān)的物理量、與燃料消耗相關(guān)的物理量、以及與 內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪音相關(guān)的物理量中的至少兩個(gè)。
8.一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其包括燃燒目標(biāo)值計(jì)算器，其基于指示內(nèi)燃機(jī)輸出特性的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值來計(jì)算與內(nèi)燃機(jī) 的燃燒狀況相關(guān)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，燃燒參數(shù)被分為多個(gè)根據(jù)燃料噴射入內(nèi)燃機(jī)的狀況 而變化的燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)以及至少一個(gè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)中的空氣狀況而變化的空氣相 關(guān)燃燒參數(shù)；存儲(chǔ)設(shè)備，在其中存儲(chǔ)定義燃燒參數(shù)和工作來控制內(nèi)燃機(jī)燃燒狀況的致動(dòng)器的受控變 量之間相關(guān)性的受控變量算術(shù)表達(dá)式，受控變量被分為多個(gè)影響燃料噴射入內(nèi)燃機(jī)氣缸的 狀況的燃料噴射相關(guān)受控變量以及至少一個(gè)影響內(nèi)燃機(jī)氣缸中的空氣狀況的空氣相關(guān)受控變量；受控變量指令值計(jì)算器，其使用存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)設(shè)備中的受控變量算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算 與燃燒參數(shù)的目標(biāo)值相應(yīng)的指令值的組合，指令值被提供來調(diào)節(jié)致動(dòng)器的受控變量，用以 獲得內(nèi)燃機(jī)輸出特性的期望值；以及安裝在所述受控變量指令值計(jì)算器中的燃料噴射相關(guān)受控變量校正器，所述燃料噴射 相關(guān)受控變量校正器工作來基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的實(shí)際值響應(yīng)于其目標(biāo)值變化而變化 的響應(yīng)延遲來校正燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中所述存儲(chǔ)設(shè)備在其中存儲(chǔ)受控變量校正 算術(shù)表達(dá)式，受控變量校正算術(shù)表達(dá)式定義作為燃料噴射相關(guān)受控變量將要被校正的量的 校正量和響應(yīng)延遲之間的相關(guān)性，并且其中所述燃料噴射相關(guān)受控變量校正器使用受控變 量校正算術(shù)表達(dá)式基于響應(yīng)延遲來計(jì)算用于燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值的校正量。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中所述燃料噴射相關(guān)受控變量校正器使 用單個(gè)校正因子校正所有燃料噴射相關(guān)受控變量的指令值。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中所述存儲(chǔ)設(shè)備還在其中存儲(chǔ)定義發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式，并且其中所述受控變量指令 值計(jì)算器使用燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式來計(jì)算與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值相應(yīng)的燃燒參數(shù) 目標(biāo)值的組合。
12.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出反饋控制回路，其將發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出相關(guān)值的實(shí)際或計(jì)算值與其所需值的偏差反饋至燃燒參數(shù)的目標(biāo)值的計(jì)算中。
13.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，還包括燃燒參數(shù)反饋控制回路，其將燃燒參 數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值與其目標(biāo)值的偏差反饋至用于受控變量的指令值的計(jì)算中。
14.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值代表與內(nèi)燃機(jī)的廢 氣排放相關(guān)的物理量、與內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩相關(guān)的物理量、與燃料消耗相關(guān)的物理量、以及 與內(nèi)燃機(jī)的燃燒噪音相關(guān)的物理量中的至少兩個(gè)。
全文摘要
一種應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。這種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置裝備有燃燒參數(shù)或受控變量算術(shù)表達(dá)式的至少一個(gè)。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式定義獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值比如廢氣排放的所需值所需的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況。受控變量算術(shù)表達(dá)式定義如何操作致動(dòng)器以使發(fā)動(dòng)機(jī)的操作符合發(fā)動(dòng)機(jī)的期望燃燒狀況。燃燒參數(shù)或受控變量算術(shù)表達(dá)式的使用實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值與所需值的同時(shí)符合而沒有與燃燒狀況相關(guān)的燃燒參數(shù)之間的相互干涉。這種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置還工作來基于空氣相關(guān)燃燒參數(shù)的響應(yīng)延遲來校正燃料噴射相關(guān)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，從而確保準(zhǔn)確地獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相關(guān)值的所需值。
文檔編號(hào)F02D43/00GK102052184SQ20101053438
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:株式會(huì)社電裝