內(nèi)燃機(jī)的控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于，抑制與要求負(fù)載的上升相伴的向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)下的扭矩下降，并且抑制渦輪延遲。在規(guī)定的穩(wěn)定狀態(tài)下，以熱效率成為最大的方式，設(shè)定內(nèi)燃機(jī)壓縮比εm以及點(diǎn)火定時(shí)Th。另一方面，在與要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的過渡狀態(tài)下，相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比εm以及點(diǎn)火定時(shí)Tm，將內(nèi)燃機(jī)壓縮比εh向高壓縮比側(cè)校正，將點(diǎn)火定時(shí)Th向延遲角側(cè)校正，從而冷卻損耗下降，排氣能量增加，因此，抑制增壓壓力上升的響應(yīng)延遲。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)的控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有由排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，并且能夠變更內(nèi)燃機(jī)壓縮比的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制。
【背景技術(shù)】
[0002]如公知所示，在由內(nèi)燃機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器中，在針對(duì)內(nèi)燃機(jī)的要求負(fù)載上升的加速時(shí)的、從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生增壓壓力上升的響應(yīng)延遲，即所謂的渦輪延遲。在專利文獻(xiàn)I中，記載有利用能夠變更內(nèi)燃機(jī)壓縮比的壓縮比變更機(jī)構(gòu)，對(duì)渦輪延遲進(jìn)行抑制的技術(shù)。在其中，在存在使渦輪延遲的影響變得顯著的加速要求的情況下，為了得到規(guī)定的熱效率而設(shè)定比基準(zhǔn)壓縮比低的壓縮比，從而使排氣能量增加，抑制渦輪延遲。
[0003]另一方面，在專利文獻(xiàn)2中記載了下述技術(shù):在發(fā)生渦輪延遲的期間中，進(jìn)行盡量提高熱效率這樣的內(nèi)燃機(jī)壓縮比的設(shè)定，因此，能夠提高發(fā)生渦輪延遲的過渡狀態(tài)下的扭矩。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特許第4497018號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特許第4415464號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，如上述專利文獻(xiàn)I所示，如果在加速過渡狀態(tài)下使內(nèi)燃機(jī)壓縮比下降，則由于熱效率的下降而扭矩下降，加速響應(yīng)性下降。另外，如上述專利文獻(xiàn)2所示，如果在加速過渡狀態(tài)下，成為盡量提高熱效率的內(nèi)燃機(jī)壓縮比，則由于排氣能量減少，因此存在渦輪延遲本身變長的問題。
[0007]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其特征在于，在規(guī)定的穩(wěn)定狀態(tài)下，以獲得高熱效率的方式控制內(nèi)燃機(jī)壓縮比及點(diǎn)火定時(shí)，另一方面，在與上述要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的過渡狀態(tài)下，相對(duì)于上述穩(wěn)定狀態(tài)下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)，使上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比提高，并且，使上述點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明，抑制與要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的過渡狀態(tài)下的扭矩下降，并且，能夠抑制增壓壓力上升的響應(yīng)延遲，即所謂的渦輪延遲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是表示與內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)的設(shè)定相對(duì)的熱效率、冷卻損耗以及排氣能量的關(guān)系的說明圖。
[0011]圖2與圖1同樣地，表示與與內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)的設(shè)定相對(duì)的熱效率、冷卻損耗以及排氣能量的關(guān)系的說明圖。
[0012]圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。[0013]圖4是簡略地表示上述實(shí)施例的控制處理的控制框圖。
[0014]圖5是表示上述實(shí)施例的控制流程的流程圖。
[0015]圖6是表示加速過渡狀態(tài)下的各特性值的變化的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3表示本實(shí)施例所適用的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)10具有:氣缸體11，其設(shè)置有多個(gè)氣缸13 ;氣缸蓋12，其固定在該氣缸體11的上側(cè)；以及油盤14，其固定在氣缸體11的下側(cè)。另外，在本圖中，僅描繪出一個(gè)氣缸的氣缸13,實(shí)際上在氣缸列方向上并列設(shè)置有多個(gè)氣缸13。
[0017]在各氣缸13中可滑動(dòng)地配置有活塞15，在各活塞15的上方，在其與屋脊型的氣缸蓋12的下表面之間形成燃燒室。在各燃燒室上經(jīng)由進(jìn)氣閥16連接進(jìn)氣通路(進(jìn)氣口)17，并且經(jīng)由排氣閥18連接排氣通路(排氣口)19，并且，在燃燒室內(nèi)的頂部中央設(shè)置有對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火的作為點(diǎn)火裝置的火花塞20。
[0018]另外，在該內(nèi)燃機(jī)10中設(shè)置有渦輪增壓器21，該渦輪增壓器21由排氣能量驅(qū)動(dòng)而對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行增壓。該渦輪增壓器21同軸地設(shè)置有:渦輪22，其設(shè)置在排氣通路19中，由排氣驅(qū)動(dòng)；以及壓縮機(jī)23，其設(shè)置在進(jìn)氣通路17中，對(duì)吸入空氣(進(jìn)氣)進(jìn)行增壓，為了與運(yùn)轉(zhuǎn)條件相對(duì)應(yīng)而控制增壓壓力，在使排氣的一部分從渦輪22的上游側(cè)繞過的旁通通路24中，設(shè)置有排氣旁通閥25。
[0019]在進(jìn)氣通路17中，從上游側(cè)開始，依次設(shè)置有:空氣濾清器26，其對(duì)進(jìn)氣中的異物進(jìn)行捕集；空氣流量計(jì)27，其對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行檢測；上述的壓縮機(jī)23 ;中間冷卻器28，其對(duì)增壓后的空氣進(jìn)行冷卻；以及電子控制式的節(jié)氣門閥29，其設(shè)置在進(jìn)氣集氣管30的上游側(cè)，調(diào)整進(jìn)氣量。另外，雖未進(jìn)行圖示，但設(shè)置有向進(jìn)氣口或者燃燒室內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥。
[0020]在排氣通路19中安裝三元催化劑等催化劑31，并且，在該催化劑31的下游側(cè)設(shè)置消音用的消聲器32。
[0021]并且，作為能夠變更內(nèi)燃機(jī)10的內(nèi)燃機(jī)壓縮比(下面，簡稱為“壓縮比”)的可變壓縮比單元，設(shè)置有利用多連桿式活塞-曲柄機(jī)構(gòu)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)40。該可變壓縮比機(jī)構(gòu)40如上述的日本專利第4415464號(hào)公報(bào)等記載所示是公知技術(shù)，所以簡單地進(jìn)行說明，其具有:下連桿41，其可旋轉(zhuǎn)地安裝在曲軸33的曲柄銷34上；上連桿42，其將該下連桿41和活塞15連結(jié)；以及控制連桿45，其一端與下連桿41連結(jié)，該控制連桿43的另一端可旋轉(zhuǎn)地安裝在與控制軸44偏心設(shè)置的偏心軸部上。由此，通過利用電動(dòng)機(jī)等可變壓縮比致動(dòng)器45變更控制軸44的旋轉(zhuǎn)位置，從而經(jīng)由控制連桿43改變下連桿41的姿態(tài)，由此，能夠與活塞行程特性的變化相伴，變更壓縮比。
[0022]作為控制部的E⑶(電動(dòng)機(jī)控制單元)50，具有儲(chǔ)存以及執(zhí)行各種控制處理的功能，基于由各種傳感器類檢測或推定的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，向燃料噴射閥、火花塞20、節(jié)氣門閥29、排氣旁通閥25、以及可變壓縮比致動(dòng)器45等輸出控制信號(hào)，對(duì)燃料噴射量、燃料噴射定時(shí)、點(diǎn)火定時(shí)、節(jié)氣門開度(吸入空氣量)、增壓壓力以及壓縮比等進(jìn)行控制。作為上述的傳感器類，在氣缸體11中設(shè)置對(duì)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器51、和對(duì)作為內(nèi)燃機(jī)溫度的冷卻水溫度進(jìn)行檢測的冷卻水溫度傳感器52，并且，在進(jìn)氣集氣管30中設(shè)置用于測定進(jìn)氣溫度以及壓力的進(jìn)氣傳感器53。另外，設(shè)置對(duì)渦輪增壓器21的渦輪22的轉(zhuǎn)速即渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測的渦輪轉(zhuǎn)速傳感器54，并且，設(shè)置有對(duì)由駕駛員操作的加速器踏板的開度進(jìn)行檢測的加速器踏板傳感器55 (參照?qǐng)D4)。
[0023]圖4是簡略地示出由上述E⑶50儲(chǔ)存及執(zhí)行的控制處理的控制框圖。穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比運(yùn)算部BI基于目標(biāo)負(fù)載(要求負(fù)載)tT、和由內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器51檢測出的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，計(jì)算規(guī)定的穩(wěn)定狀態(tài)下的目標(biāo)壓縮比即穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT，并發(fā)送至目標(biāo)壓縮比校正部B3。目標(biāo)負(fù)載tT是基于由加速器踏板傳感器55檢測出的加速器開度而設(shè)定的。實(shí)際負(fù)載運(yùn)算部B2根據(jù)上述的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和進(jìn)氣壓力Pint，推定.計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際負(fù)載rT，并發(fā)送至目標(biāo)壓縮比校正部B3。目標(biāo)壓縮比校正部B3基于目標(biāo)負(fù)載tT、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、冷卻水溫度Tw、進(jìn)氣溫度Tint、實(shí)際負(fù)載rT以及渦輪轉(zhuǎn)速Nt，對(duì)穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT進(jìn)行校正，計(jì)算最終的目標(biāo)壓縮比tCR，并發(fā)送至可變壓縮比致動(dòng)器45。通過該可變壓縮比致動(dòng)器45，對(duì)可變壓縮比機(jī)構(gòu)40向目標(biāo)壓縮比tCR進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。具體地在后面進(jìn)行敘述，但在該目標(biāo)壓縮比校正部B3中，在處于與目標(biāo)負(fù)載tT的上升相對(duì)應(yīng)的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)的情況下，相對(duì)于穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT，將目標(biāo)壓縮比tCR向高壓縮比側(cè)校正，與該壓縮比的校正相匹配，將點(diǎn)火定時(shí)向延遲角側(cè)校正。
[0024]圖5是表示本實(shí)施例的控制流程的流程圖，該程序每隔規(guī)定期間(例如，每IOms)由上述E⑶50反復(fù)執(zhí)行。
[0025]在步驟SI中，分別從上述各種傳感器的輸出中讀取目標(biāo)負(fù)載tT、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、冷卻水溫度Tw、進(jìn)氣溫度Tint、進(jìn)氣壓力Pint、以及渦輪轉(zhuǎn)速Nt，并進(jìn)入步驟S2。在步驟S2中，根據(jù)目標(biāo)負(fù)載tT和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne計(jì)算穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT，并進(jìn)入步驟S3。具體地說，從與目標(biāo)負(fù)載tT和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne相對(duì)應(yīng)而儲(chǔ)存有穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT的規(guī)定的控制對(duì)應(yīng)圖中，查找所對(duì)應(yīng)的值。
[0026]在步驟S3中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和進(jìn)氣壓力Pint計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際負(fù)載rT，并進(jìn)入步驟S4。在該步驟S4中，對(duì)是否處于與目標(biāo)負(fù)載tT的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)進(jìn)行判定。具體地說，如果目標(biāo)負(fù)載tT和實(shí)際負(fù)載rT的差值A(chǔ)T(=tT - rT)大于或等于規(guī)定值，則判定為處于加速過渡狀態(tài)，進(jìn)入步驟S5，如果小于規(guī)定值，則判定為不處于加速過渡狀態(tài)，進(jìn)入步驟S12。
[0027]在步驟S5中，在進(jìn)入加速過渡狀態(tài)后，對(duì)是否是第一次控制循環(huán)，即是否是從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速開始時(shí)刻t0 (參照?qǐng)D6)進(jìn)行判定，如果是第一次，則進(jìn)入步驟S6，如果是第二次及其之后，則進(jìn)入步驟S8。在步驟S6中，開始對(duì)從加速開始時(shí)刻t0算起的經(jīng)過時(shí)間KT進(jìn)行計(jì)時(shí)，并進(jìn)入步驟S7。在步驟S7中，基于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，對(duì)直至開始進(jìn)行校正處理為止的延遲時(shí)間DT進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)入步驟S8，在該校正處理中，與后述的穩(wěn)定狀態(tài)相比將壓縮比提高。該延遲時(shí)間DT相當(dāng)于從加速開始時(shí)刻t0開始至向高壓縮比側(cè)進(jìn)行校正處理的時(shí)刻tl (參照?qǐng)D6)為止的期間，以內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne越大越成為較小的值的方式，利用預(yù)先設(shè)定以及儲(chǔ)存的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的函數(shù)或者表格求出。
[0028]在步驟S8中，對(duì)進(jìn)氣溫度Tint是否小于或等于規(guī)定值進(jìn)行判定，如果小于或等于規(guī)定值，則進(jìn)入步驟S9，如果比規(guī)定值大，則進(jìn)入步驟S13。在步驟S9中，對(duì)冷卻水溫度Tw是否小于或等于規(guī)定值進(jìn)行判定，如果小于或等于規(guī)定值，則進(jìn)入步驟S10，如果大于規(guī)定值，則進(jìn)入步驟S13。在步驟SlO中，基于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、渦輪轉(zhuǎn)速Nt、目標(biāo)負(fù)載tT以及實(shí)際負(fù)載rT，計(jì)算壓縮比校正量Λ CR，并進(jìn)入步驟Sll，該壓縮比校正量Λ CR相當(dāng)于針對(duì)穩(wěn)定壓縮比tTCR的壓縮比增加量。具體地說，從與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、渦輪轉(zhuǎn)速Nt、以及負(fù)載的差值Λ T相對(duì)應(yīng)而儲(chǔ)存有壓縮比校正量ACR的規(guī)定的控制對(duì)應(yīng)圖中，查找所對(duì)應(yīng)的值，從而求出壓縮比校正量Λ CR。在這里設(shè)定為，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne越小、或渦輪轉(zhuǎn)速Nt越小、或負(fù)載的差值Λ越大，壓縮比校正量Λ CR越成為較大的值。
[0029]在步驟Sll中，對(duì)經(jīng)過時(shí)間KT是否大于延遲時(shí)間DT進(jìn)行判定，如果經(jīng)過時(shí)間KT大于延遲時(shí)間DT，則進(jìn)入步驟S14，如果小于延遲時(shí)間DT，則進(jìn)入步驟S13。在步驟S12中，將經(jīng)過時(shí)間KT復(fù)位至O (零)，并進(jìn)入步驟S13。在步驟S13中，將壓縮比校正量ACR設(shè)為O(零)并進(jìn)入S14。在步驟S14中，根據(jù)穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT和壓縮比校正量Λ CR，計(jì)算目標(biāo)壓縮比tCR。即，在加速過渡狀態(tài)下，通過將壓縮比校正量八0?與穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比比奶相加，從而計(jì)算出目標(biāo)壓縮比tCR。另一方面，在穩(wěn)定狀態(tài)下，從步驟S4進(jìn)入步驟S12、步驟S13，不對(duì)穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT進(jìn)行校正，而直接設(shè)定為目標(biāo)壓縮比tCR (=tCRT)。與如上所述計(jì)算.設(shè)定的目標(biāo)壓縮比tCR相對(duì)應(yīng)，計(jì)算出點(diǎn)火定時(shí)。
[0030]下面，參照?qǐng)D1及圖2，針對(duì)成為本實(shí)施例的要部的處于加速過渡狀態(tài)的壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)的具體的校正處理、即在圖4的目標(biāo)壓縮比校正部B3和圖5的步驟S10、S14中實(shí)施的校正處理進(jìn)行說明。
[0031]如上述實(shí)施例所示，在具有能夠與內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)而變更壓縮比的可變壓縮比單元的火花點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)中，通過在穩(wěn)定狀態(tài)下設(shè)定為用于盡量提高熱效率的壓縮t匕，從而能夠改善燃料消耗以及輸出性能。
[0032]在這里，在不具有增壓器的自然進(jìn)氣式的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)中組合有可變壓縮比單元的情況下，即使在要求負(fù)載上升的加速過渡狀態(tài)下，也與穩(wěn)定狀態(tài)相同地控制為，與進(jìn)氣空氣量相對(duì)應(yīng)而成為用于盡量提高熱效率的壓縮比，從而能夠改善燃料消耗以及輸出性能。另一方面，在具有由排·氣能量驅(qū)動(dòng)并對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行增壓的渦輪增壓器的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)中組合有可變壓縮比單元的結(jié)構(gòu)的情況下，在從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)下，如果為了單純地提高熱效率而與穩(wěn)定狀態(tài)相同地設(shè)定壓縮比和點(diǎn)火定時(shí)，則由于熱效率的提高而排氣能量變小，因此，增壓壓力上升的響應(yīng)延遲、即渦輪延遲變大。
[0033]針對(duì)上述的課題，在上述實(shí)施例中，在與要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)下，相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)下的壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)，將壓縮比向高壓縮比側(cè)校正，并且，將點(diǎn)火定時(shí)向延遲角側(cè)校正。即，在從非壓縮狀態(tài)向增壓狀態(tài)的要求負(fù)載上升的情況下，在內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際負(fù)載?扭矩不斷上升的過渡狀態(tài)期間，與該負(fù)載在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相比，使壓縮比提高，并且使點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角。由此，如上所述，與為了單純地提高熱效率而設(shè)定壓縮比和點(diǎn)火定時(shí)的情況相比，雖然熱效率會(huì)稍微下降，但是冷卻損耗降低，該部分轉(zhuǎn)化為排氣能量，因此能夠抑制扭矩的下降，并且有效地抑制.縮短過渡狀態(tài)下的渦輪延遲。
[0034]圖1示出在規(guī)定的負(fù)載(進(jìn)入空氣量)下，與壓縮比及點(diǎn)火定時(shí)對(duì)應(yīng)的熱效率、冷卻損耗以及排氣能量。圖中的中壓縮比em以及點(diǎn)火定時(shí)Tm，是在該負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下獲得最高熱效率的壓縮比和點(diǎn)火定時(shí)的組合，相當(dāng)于穩(wěn)定狀態(tài)下的目標(biāo)值。即，中壓縮比επ?相當(dāng)于上述實(shí)施例中的穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT。此時(shí)的點(diǎn)火定時(shí)Tm被設(shè)定在爆燃極限附近。與此相對(duì)，在與上述的中壓縮比em相比更低的低壓縮比ε I的設(shè)定中，由于與壓縮比的下降相伴，爆燃極限大幅度地被提前，因此，點(diǎn)火定時(shí)Tl被設(shè)定在與中壓縮比ε m下的點(diǎn)火定時(shí)Tm相比位于提前角側(cè)的最佳點(diǎn)火定時(shí)(MBT)附近。由此，在該低壓縮比ε I和點(diǎn)火定時(shí)Tl的組合中，與中壓縮比em以及點(diǎn)火定時(shí)Tm的組合相比，由于壓縮比的下降而引起的下降量與由于點(diǎn)火定時(shí)成為提前角(燃燒的實(shí)際時(shí)間增加)而引起的增加量合并，冷卻損耗稍微下降，與該冷卻損耗的下降量與熱效率的下降量合并而得的量△ ε I相應(yīng)地，排氣能量稍微增加。
[0035]并且，高壓縮比ε h及點(diǎn)火定時(shí)Th的組合，是在與要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)下，作為目標(biāo)值而使用的值，相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)下的中壓縮比em以及點(diǎn)火定時(shí)Tm的組合，是壓縮比較高且使點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角的值。即，高壓縮比eh相當(dāng)于上述實(shí)施例中的加速過渡狀態(tài)下的校正后的目標(biāo)壓縮比tCR (=tCRT+ACR)。
[0036]在該高壓縮比ε h的設(shè)定中，由于與壓縮比的增加相伴，爆燃極限成為延遲角，因此，點(diǎn)火定時(shí)Tm與爆燃極限的延遲角相伴，與熱效率最大的位置(點(diǎn)火定時(shí)Tm附近)相比大幅度地延遲，其結(jié)果，與穩(wěn)定狀態(tài)下的設(shè)定相比，熱效率稍微下降。并且，在該高壓縮比eh的設(shè)定中，與中壓縮比ε m的情況相同地，在爆燃極限附近運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，如果考慮針對(duì)爆燃的壓縮履歷的影響，則相對(duì)于燃燒定時(shí)的壓縮比成為稍微降低的狀態(tài)，并且，與使點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角的量相應(yīng)地，燃燒的實(shí)際時(shí)間進(jìn)一步縮短，因此冷卻損耗大幅度地降低。由于將該冷卻損耗降低量向熱效率和排氣損耗分配，因此，在該高壓縮比ε h、點(diǎn)火定時(shí)Th的設(shè)定中，與穩(wěn)定狀態(tài)下的中壓縮比ε m、點(diǎn)火定時(shí)Tm的設(shè)定相比，壓縮比提高，使點(diǎn)火定時(shí)延遲，因此，能夠大幅度地增加排氣能量，進(jìn)而獲得充分降低.縮短渦輪延遲的效果。
[0037]圖2是將圖1的橫軸置換為壓縮比的圖，各壓縮比中的點(diǎn)火定時(shí)的設(shè)定與圖1相同。如該圖2所示，與壓縮比降低的低壓縮比ε I的設(shè)定相比，在壓縮比升高的高壓縮比ε h的設(shè)定中，相對(duì)于熱效率最大的中壓縮比ε m的設(shè)定，能夠抑制熱效率(扭矩)的下降，并且增大排氣能量的增加量(Λ ε h > Λ ε I)。
[0038]圖6是表示加速·過渡狀態(tài)下的各特性值的變化的時(shí)序圖。圖中的實(shí)線的特性示出使用了本實(shí)施例的控制的情況下的特性，在本實(shí)施例中，在加速過渡狀態(tài)下與穩(wěn)定狀態(tài)相比將壓縮比提高，并且使點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角。另一方面，虛線的特性示出對(duì)比例的特性，即，不使用上述實(shí)施例，即使在加速過渡狀態(tài)下，也設(shè)定相對(duì)于要求負(fù)載tT可獲得最高熱效率的穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tTCR以及點(diǎn)火定時(shí)的組合。
[0039]在與駕駛員對(duì)加速器踏板的踏入動(dòng)作等相對(duì)應(yīng)，要求負(fù)載tT以階梯狀上升的加速開始時(shí)刻t0，判斷為從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速過渡狀態(tài)已開始，在圖5的程序中，從步驟S4進(jìn)入步驟S5。但是，在從該加速開始時(shí)刻t0開始至經(jīng)過上述延遲時(shí)間DT的時(shí)刻tl為止的期間，從圖5的步驟Sll進(jìn)入步驟S13，不對(duì)穩(wěn)定目標(biāo)壓縮比tCRT進(jìn)行校正。
[0040]在從加速開始時(shí)刻t0開始經(jīng)過了延遲時(shí)間DT后的時(shí)刻tl及其之后，與實(shí)際負(fù)載(扭矩)的上升相對(duì)應(yīng)，壓縮比不斷下降，但在由實(shí)線的特性示出的本實(shí)施例中，相對(duì)于由虛線的特性示出的對(duì)比例，將壓縮比設(shè)定得較高，同時(shí)使點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角(點(diǎn)火定時(shí)未圖示)因此，相比于與穩(wěn)定狀態(tài)相同地持續(xù)進(jìn)行優(yōu)先熱效率的控制的對(duì)比例，在加速開始時(shí)刻tl之后扭矩稍微下降，但由于排氣能量增加，因此渦輪轉(zhuǎn)速迅速上升，增壓壓力上升得較快，因此扭矩迅速地上升，在較早的階段t2中扭矩逆轉(zhuǎn)，與對(duì)比例相比，扭矩升高。
[0041 ] 然后，在某個(gè)時(shí)刻t3，在對(duì)比例的控制和實(shí)施例的控制中壓縮比相同，但在該時(shí)刻t3,實(shí)施例的控制的填充效率提聞，在更聞的負(fù)載(扭矩)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，即使進(jìn)行提聞壓縮比的控制，也成為與對(duì)比例相同的壓縮比。T4是在實(shí)施例的控制下實(shí)際的負(fù)載達(dá)到要求負(fù)載的定時(shí)，t5是在對(duì)比例的控制下實(shí)際的負(fù)載達(dá)到要求負(fù)載的定時(shí)。因此，通過使用實(shí)施例的控制，從而與持續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)的控制的對(duì)比例相比，能夠?qū)⒃诩铀龠^渡狀態(tài)下達(dá)到要求負(fù)載為止的時(shí)間縮短從t4至t5的期間Λ α量。
[0042]如上所述，在本實(shí)施例中，在與要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的過渡狀態(tài)中，與穩(wěn)定狀態(tài)相比，壓縮比提高，并且使點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角，因此，抑制扭矩下降，并且能夠抑制增壓壓力上升的響應(yīng)延遲、即所謂的渦輪延遲。
[0043]另外，在圖5的步驟SlO中的壓縮比校正量ACR的計(jì)算中，如上所述，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne越低，穩(wěn)定狀態(tài)和過渡狀態(tài)之間的壓縮比的差即壓縮比校正值A(chǔ)CR越大，因此，通常在渦輪延遲容易變長的低速時(shí)，將壓縮比校正量Λ CR變大，有效地降低渦輪延遲，并且，在渦輪延遲較短的高速時(shí)，將壓縮比校正量Λ CR變小，能夠抑制渦輪延遲中的扭矩下降。
[0044]并且，在與向增壓狀態(tài)的過渡相伴的要求負(fù)載上升的時(shí)刻t0下，要求負(fù)載和實(shí)際負(fù)載之間的差A(yù)T越大，穩(wěn)定狀態(tài)和過渡狀態(tài)之間的壓縮比的差即壓縮比校正量ACR越大，因此，在要求負(fù)載和實(shí)際負(fù)載的差變大，渦輪延遲容易變長的狀況下，能夠較大地獲得將壓縮比校正量ACR增大，將渦輪延遲縮短的作用，在要求負(fù)載和實(shí)際負(fù)載之間的差較小的情況下，壓縮比校正量Λ CR變小，抑制加速剛剛開始后的扭矩下降，能夠改善運(yùn)轉(zhuǎn)性。
[0045]并且，渦輪增壓器21的渦輪轉(zhuǎn)速Nt越高，穩(wěn)定狀態(tài)和過渡狀態(tài)之間的壓縮比的差即壓縮比校正量Λ CR越小，因此，在例如持續(xù)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)后要求負(fù)載暫時(shí)下降，之后立刻提高要求負(fù)載的情況等下，在渦輪增壓器21由于慣性而保持高轉(zhuǎn)速，難以發(fā)生渦輪延遲的狀態(tài)下，通過將壓縮比校正量變小，接近穩(wěn)定狀態(tài)的壓縮比，從而能夠抑制加速過渡狀態(tài)的初始階段的扭矩下降。另外，在本實(shí)施例中形成為，利用渦輪轉(zhuǎn)速傳感器54直接對(duì)渦輪增壓器21的渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測的結(jié)構(gòu)，但也可以更簡便地，不使用上述的傳感器，而是根據(jù)增壓壓力等進(jìn)行推定。
[0046]另外，在從要求負(fù)載上升的時(shí)刻t0即從不進(jìn)行增壓的非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速開始時(shí)刻to開始，直至相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)的設(shè)定而開始向高壓縮比側(cè)以及點(diǎn)火定時(shí)延遲角側(cè)進(jìn)行校正的時(shí)刻tl為止的期間，設(shè)置有規(guī)定的延遲時(shí)間DT，因此，在加速開始時(shí)刻t0之后的負(fù)載上升初期即節(jié)氣門閥29的下游的進(jìn)氣被壓縮而進(jìn)氣溫度開始上升的期間，避免急劇的高壓縮比化，能夠抑制爆燃的發(fā)生。
[0047]并且，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne越高，在負(fù)載上升的初期節(jié)氣門閥29的下游的進(jìn)氣被壓縮而進(jìn)氣溫度上升的期間越短，因此，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne越高，上述的延遲時(shí)間DT越短，從而不會(huì)發(fā)生爆燃，能夠與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne相對(duì)應(yīng)地縮短延遲時(shí)間DT，盡快地開始校正控制。
[0048]另外，在圖5的步驟S8中，在進(jìn)氣溫度比規(guī)定的溫度高的情況下，禁止向加速過渡狀態(tài)下的高壓縮比側(cè)及點(diǎn)火定時(shí)延遲角側(cè)進(jìn)行校正控制，因此，能夠可靠地避免高進(jìn)氣溫狀態(tài)下的爆燃的發(fā)生、和由于過剩的點(diǎn)火定時(shí)延遲而導(dǎo)致燃燒的不穩(wěn)定化。
[0049]并且，在圖5的步驟S9中，在作為內(nèi)燃機(jī)溫度的冷卻水溫度比規(guī)定溫度高的情況下，禁止向加速過渡狀態(tài)下的高壓縮比側(cè)及點(diǎn)火定時(shí)延遲角側(cè)進(jìn)行校正控制，因此，能夠可靠地避免高溫狀態(tài)下的爆燃的發(fā)生和由于過剩的點(diǎn)火定時(shí)延遲而導(dǎo)致燃燒的不穩(wěn)定化。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，該內(nèi)燃機(jī)具有: 可變壓縮比單元，其能夠變更內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)壓縮比； 渦輪增壓器，其由上述內(nèi)燃機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)而對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行增壓； 點(diǎn)火裝置，其對(duì)上述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火；以及控制單元，其至少基于內(nèi)燃機(jī)的要求負(fù)載，對(duì)上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比和點(diǎn)火定時(shí)進(jìn)行控制，上述控制單元，在與上述要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的過渡狀態(tài)下，相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比向高壓縮比側(cè)校正，并且，將上述點(diǎn)火定時(shí)向延遲角側(cè)校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越低，上述控制單元將穩(wěn)定狀態(tài)和過渡狀態(tài)之間的內(nèi)燃機(jī)壓縮比的差設(shè)定得越大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 上述要求負(fù)載和內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際負(fù)載之間的差越大，上述控制單元將穩(wěn)定狀態(tài)和過渡狀態(tài)之間的內(nèi)燃機(jī)壓縮比的差設(shè)定得越大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 具有對(duì)上述渦輪增壓器的渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行測定或推定的單元， 上述渦輪轉(zhuǎn)速越高，上述控制單元將穩(wěn)定狀態(tài)和過渡狀態(tài)之間的內(nèi)燃機(jī)壓縮比的差設(shè)定得越小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4·中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 在從上述非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的加速開始時(shí)刻開始經(jīng)過規(guī)定的延遲時(shí)間之后，上述控制單元將上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比向高壓縮比側(cè)校正，并且，將上述點(diǎn)火定時(shí)向延遲角側(cè)校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越高，上述控制單元將上述延遲時(shí)間設(shè)定得越短。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 具有對(duì)進(jìn)氣溫度進(jìn)行測定或推定的單元， 上述控制單元，在上述進(jìn)氣溫度高于規(guī)定溫度的情況下，即使在上述過渡狀態(tài)下，也禁止進(jìn)行上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)的校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中， 具有對(duì)內(nèi)燃機(jī)溫度進(jìn)行測定或推定的單元， 上述控制單元，在上述內(nèi)燃機(jī)溫度高于規(guī)定溫度的情況下，即使在上述過渡狀態(tài)下，也禁止進(jìn)行上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)的校正。
9.一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法，該內(nèi)燃機(jī)具有: 可變壓縮比單元，其能夠變更內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)壓縮比； 渦輪增壓器，其由上述內(nèi)燃機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)而對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行增壓；以及 點(diǎn)火裝置，其對(duì)上述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火； 在該內(nèi)燃機(jī)的控制方法中， 在規(guī)定的穩(wěn)定狀態(tài)下，以熱效率成為最大的方式，對(duì)內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)進(jìn)行控制，另一方面， 在與上述要求負(fù)載的上升相伴的從非增壓狀態(tài)向增壓狀態(tài)的過渡狀態(tài)下，相對(duì)于上述穩(wěn)定狀態(tài)下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比以及點(diǎn)火定時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)壓縮比提高，并且，使上述點(diǎn)火定時(shí)成為延遲角。·
【文檔編號(hào)】F02D43/00GK103857893SQ201280050722
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月1日
【發(fā)明者】高橋英二, 釜田忍 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社