本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法，尤其涉及根據(jù)EGR率進(jìn)行控制的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法，其中，該EGR率表示汽缸中所填充的氣體中包含的廢氣(燃燒氣體)的比例。

背景技術(shù)：

作為這樣的控制裝置，以往，例如已知在申請人所申請的專利文獻(xiàn)1中公開的裝置。在該控制裝置中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來計算節(jié)氣門處于全開狀態(tài)時的吸入空氣量即全開吸入空氣量，并根據(jù)全開吸入空氣量和進(jìn)氣壓力來計算與假定廢氣未回流至燃燒室的理想狀態(tài)對應(yīng)的理論吸入空氣量。然后，使用該理論吸入空氣量和實際吸入汽缸內(nèi)的實際吸入空氣量來計算EGR率。通過這樣計算EGR率，由此，無需預(yù)先設(shè)定與內(nèi)燃機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的大量的映射圖，就能夠大幅降低映射圖的設(shè)定工作量。計算出的EGR率被用于點(diǎn)火正時等的內(nèi)燃機(jī)的控制。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特許第5270008號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在上述的控制裝置中，在計算理論吸入空氣量時，雖然使用全開吸入空氣量和進(jìn)氣壓力，但沒有反映出汽缸內(nèi)的氣體的溫度(以下稱作“缸內(nèi)氣體溫度”)。即，在缸內(nèi)氣體溫度固定這樣的前提下來計算理論吸入空氣量。但是，在例如比較大量的廢氣回流(EGR)被導(dǎo)入的情況下，與之相伴，缸內(nèi)氣體溫度上升，實際的缸內(nèi)氣體量(質(zhì)量)減少。

因此，在根據(jù)上述的控制裝置的計算方法中，理論吸入空氣量比實際的缸內(nèi)氣體量計算得更大，與此對應(yīng)地，使用理論吸入空氣量計算出的EGR率被過大地評價。其結(jié)果是，存在由于使用EGR率將點(diǎn)火正時控制成更靠提前側(cè)而產(chǎn)生爆震的情況。該情況在例如對于進(jìn)氣門和排氣門這兩者進(jìn)行動作相位的變更由此來執(zhí)行大量內(nèi)部EGR的情況下尤其顯著。

本發(fā)明是為了解決以上那樣的課題而完成的，目的在于提供下述這樣的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和控制方法：即使在由于內(nèi)部EGR的執(zhí)行而導(dǎo)致缸內(nèi)氣體溫度發(fā)生變化的情況下，也能夠利用比較簡單的方法來高精度地計算出缸內(nèi)氣體量和EGR率，并使用這樣的EGR率來適當(dāng)?shù)乜刂苾?nèi)燃機(jī)。

用于解決課題的手段

為了實現(xiàn)該目的，權(quán)利要求1所述的發(fā)明是內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)經(jīng)由設(shè)置于進(jìn)氣通道(本實施方式中的(以下，在本項中相同)進(jìn)氣管4)的節(jié)氣門6將空氣吸入汽缸內(nèi)，且利用進(jìn)氣門和排氣門的重疊來執(zhí)行使從排氣通道(排氣管5)側(cè)逆流至進(jìn)氣通道側(cè)的內(nèi)燃機(jī)1的廢氣回流至汽缸內(nèi)的內(nèi)部EGR，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具有：轉(zhuǎn)速檢測單元(曲軸角傳感器17)，其檢測內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速NE；進(jìn)氣壓力檢測單元(進(jìn)氣壓力傳感器11)，其檢測內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力PBA；基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量計算單元(ECU 2、步驟11～13)，其根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來計算在節(jié)氣門全開的基準(zhǔn)狀態(tài)下被填充到汽缸內(nèi)的氣體量即基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd；理想缸內(nèi)氣體量計算單元(ECU 2、步驟14)，其根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd和進(jìn)氣壓力PBA來計算在假定為內(nèi)燃機(jī)的廢氣未回流至汽缸的理想狀態(tài)下被填充到汽缸內(nèi)的氣體量即理想缸內(nèi)氣體量Gth；理想缸內(nèi)氣體溫度計算單元(ECU 2、步驟2)，其計算理想狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體的溫度(理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd)；缸內(nèi)氣體溫度計算單元(ECU 2、步驟3)，其計算實際的被填充到汽缸內(nèi)的缸內(nèi)氣體的溫度(缸內(nèi)氣體溫度Tcyl)；缸內(nèi)氣體量計算單元(ECU 2、步驟4)，其使用理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth(基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd)，根據(jù)缸內(nèi)氣體溫度Tcyl對理想缸內(nèi)氣體量Gth進(jìn)行校正，由此計算實際被填充到汽缸內(nèi)的缸內(nèi)氣體的量(缸內(nèi)氣體量Gact)；吸入空氣量取得單元(吸入空氣量傳感器9)，其取得實際吸入汽缸內(nèi)的吸入空氣量Gaircyl；以及EGR率計算單元(ECU 2、步驟5)，其使用缸內(nèi)氣體量Gact和吸入空氣量Gaircyl來計算EGR量(Gact-Gaircyl)相對于缸內(nèi)氣體量Gact的比率即EGR率REGRT。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來計算在節(jié)氣門全開的基準(zhǔn)狀態(tài)下被填充到汽缸內(nèi)的氣體量作為基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量。在該基準(zhǔn)狀態(tài)下，節(jié)氣門為全開狀態(tài)，由此，幾乎沒有排氣側(cè)與進(jìn)氣側(cè)的壓力差，因此，即使在進(jìn)氣門與排氣門由于重疊而同時開閥的狀態(tài)下，也不會發(fā)生從排氣側(cè)朝向進(jìn)氣側(cè)的廢氣的逆流，基于來自進(jìn)氣側(cè)的風(fēng)向倒轉(zhuǎn)的內(nèi)部EGR量大致為0。另一方面，在基準(zhǔn)狀態(tài)下，除了吸入空氣外，在汽缸內(nèi)的活塞位于上止點(diǎn)的狀態(tài)下殘留在汽缸內(nèi)的殘留燃燒氣體存在于汽缸內(nèi)。因此，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量成為吸入空氣量與殘留燃燒氣體量之和。

此外，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量和進(jìn)氣壓力來計算在假定為廢氣未回流至汽缸內(nèi)的理想狀態(tài)下被填充到汽缸內(nèi)的氣體量作為理想缸內(nèi)氣體量。該理想狀態(tài)是假定為廢氣未回流至汽缸內(nèi)的狀態(tài)、即假定為填充有吸入空氣和殘留燃燒氣體的狀態(tài)，因此，理想狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體溫度與上述的基準(zhǔn)狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體溫度相等。這樣，根據(jù)在基準(zhǔn)狀態(tài)與理想狀態(tài)之間缸內(nèi)氣體溫度固定這一關(guān)系和氣體的狀態(tài)方程式，理想狀態(tài)下的理想缸內(nèi)氣體量以基準(zhǔn)狀態(tài)下的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量為最大值，以與此時的進(jìn)氣壓力成比例的方式發(fā)生變化。因此，如上述那樣，通過根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量和進(jìn)氣壓力來計算理想缸內(nèi)氣體量，能夠高精度地進(jìn)行理想缸內(nèi)氣體量的計算。

而且，根據(jù)本發(fā)明，計算理想狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體的溫度即理想缸內(nèi)氣體溫度，計算實際的被填充到汽缸內(nèi)的缸內(nèi)氣體的溫度，并且，使用理想缸內(nèi)氣體溫度，根據(jù)缸內(nèi)氣體溫度對理想缸內(nèi)氣體量進(jìn)行校正，由此來計算實際被填充到汽缸內(nèi)的缸內(nèi)氣體量。在進(jìn)氣壓力相同的條件下對廢氣未回流至汽缸內(nèi)、僅填充有吸入空氣的理想狀態(tài)與廢氣和吸入空氣一同回流的實際狀態(tài)進(jìn)行比較時，氣體的狀態(tài)方程式中的壓力(進(jìn)氣壓力)與容積(汽缸容積)相同，因此，如下的公式(A)成立。

理想缸內(nèi)氣體量×理想缸內(nèi)氣體溫度＝實際缸內(nèi)氣體量×實際缸內(nèi)氣體溫度…(A)

根據(jù)該公式(A)，如上述那樣，使用理想缸內(nèi)氣體溫度，根據(jù)實際的缸內(nèi)氣體溫度對理想缸內(nèi)氣體量進(jìn)行校正，由此，能夠高精度地計算出實際的缸內(nèi)氣體量。

并且，在本發(fā)明中，使用如上述那樣計算出的缸內(nèi)氣體量和所取得的實際的吸入空氣量來計算EGR率。根據(jù)以上內(nèi)容，基于本發(fā)明，即使在由于內(nèi)部EGR的執(zhí)行而導(dǎo)致缸內(nèi)氣體溫度發(fā)生變化的情況下，也能夠利用比較簡單的方法來高精度地計算出缸內(nèi)氣體量和EGR率，并使用這樣的EGR率來適當(dāng)?shù)乜刂苾?nèi)燃機(jī)。

權(quán)利要求2的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置還具有：進(jìn)氣溫度檢測單元(進(jìn)氣溫度傳感器10)，其檢測出吸入汽缸的空氣的溫度作為進(jìn)氣溫度Ta；廢氣溫度取得單元(ECU 2)，其通過檢測或估計來取得內(nèi)燃機(jī)的廢氣的溫度作為廢氣溫度Tex；以及內(nèi)部EGR量計算單元(ECU 2、步驟24)，其使用理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth(基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd)、理想缸內(nèi)氣體量Gth、進(jìn)氣溫度Ta、吸入空氣量Gaircyl和廢氣溫度Tex來計算內(nèi)部EGR量Ginegr，缸內(nèi)氣體溫度計算單元根據(jù)吸入空氣量Gaircyl、進(jìn)氣溫度Ta、內(nèi)部EGR量Ginegr和廢氣溫度Tex來計算缸內(nèi)氣體溫度Tcyl(步驟25)。

此外，在基于內(nèi)部EGR的廢氣與吸入空氣一同回流至汽缸內(nèi)的實際的狀態(tài)下，根據(jù)汽缸內(nèi)的溫度的平衡關(guān)系，如下的公式(B)成立。

實際缸內(nèi)氣體溫度×實際缸內(nèi)氣體量

＝進(jìn)氣溫度×吸入空氣量+廢氣溫度×內(nèi)部EGR量…(B)

此外，根據(jù)該公式(B)和所述公式(A)，將公式(B)的左邊替換為公式(A)的左邊時，如下的公式(C)成立。

理想缸內(nèi)氣體溫度×理想缸內(nèi)氣體量

＝進(jìn)氣溫度×吸入空氣量+廢氣溫度×內(nèi)部EGR量…(C)

因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，基于公式(C)，能夠使用包括在權(quán)利要求1中已計算出的理想缸內(nèi)氣體溫度和理想缸內(nèi)氣體量以及檢測出或所取得的進(jìn)氣溫度和廢氣溫度的其他5個參數(shù)來計算內(nèi)部EGR量。此外，這樣計算內(nèi)部EGR量時，公式(B)的實際缸內(nèi)氣體量由吸入空氣量與內(nèi)部EGR量之和來表示，因此，根據(jù)公式(B)，能夠根據(jù)包含內(nèi)部EGR量的其他4個參數(shù)高精度地計算實際缸內(nèi)氣體溫度。

權(quán)利要求3的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機(jī)具有進(jìn)/排氣門動作相位變更機(jī)構(gòu)(閥動作特性變更裝置3)，該進(jìn)/排氣門動作相位變更機(jī)構(gòu)(閥動作特性變更裝置3)通過變更進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN和CAEX來變更內(nèi)部EGR量，根據(jù)預(yù)先執(zhí)行的實驗的計測數(shù)據(jù)和所述內(nèi)燃機(jī)的規(guī)格來設(shè)定并存儲內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣門和排氣門的動作相位(CAIN和CAEX)與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd及基準(zhǔn)狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體的溫度即基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd之間的關(guān)系，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置還具有動作相位取得單元(進(jìn)氣凸輪角傳感器18和排氣凸輪角傳感器19)，該動作相位取得單元取得進(jìn)氣門和排氣門的動作相位，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量計算單元根據(jù)檢測出的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速及取得的進(jìn)氣門和排氣門的動作相位，基于所存儲的關(guān)系來計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量(步驟11～13)，理想缸內(nèi)氣體溫度計算單元根據(jù)檢測出的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速及取得的進(jìn)氣門和排氣門的動作相位，基于所存儲的關(guān)系來計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度作為理想缸內(nèi)氣體溫度(步驟2)。

在該結(jié)構(gòu)中，利用進(jìn)/排氣門動作相位變更機(jī)構(gòu)來變更進(jìn)氣門和排氣門的動作相位，由此來變更內(nèi)部EGR量。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)預(yù)先執(zhí)行的實驗的計測數(shù)據(jù)和內(nèi)燃機(jī)的規(guī)格來設(shè)定并存儲內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣門的動作相位及排氣門的動作相位與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量之間的關(guān)系、以及上述3個參數(shù)與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度(基準(zhǔn)狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體的溫度)之間的關(guān)系?；鶞?zhǔn)狀態(tài)是節(jié)氣門全開、且在汽缸內(nèi)填充有吸入空氣和殘留燃燒氣體這一比較單純的狀態(tài)，因此，能夠根據(jù)上述3個參數(shù)，基于計測數(shù)據(jù)和內(nèi)燃機(jī)的規(guī)格，容易且高精度地設(shè)定該狀態(tài)下的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量和基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度。

并且，根據(jù)本發(fā)明，基于在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中檢測出的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和所取得的進(jìn)氣門和排氣門的動作相位，根據(jù)所存儲的上述關(guān)系來計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量，因此，能夠容易且高精度地進(jìn)行基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量的計算。此外，如前述那樣，理想缸內(nèi)氣體溫度與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度處于相等的關(guān)系。根據(jù)該關(guān)系，根據(jù)檢測或所取得的上述3個參數(shù)，基于所存儲的關(guān)系來求出基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度，并且，作為理想缸內(nèi)氣體溫度計算出來，因此，能夠容易地且高精度地進(jìn)行理想缸內(nèi)氣體溫度的計算。

權(quán)利要求4的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的基礎(chǔ)上，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd被設(shè)定為基準(zhǔn)狀態(tài)下的吸入空氣量Gaircyl與在汽缸內(nèi)的活塞位于上止點(diǎn)的狀態(tài)下殘留在汽缸內(nèi)的殘留燃燒氣體量Gegrd之和(Gaircyl+Gegrd)。

如前述那樣，在排氣行程結(jié)束時，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)的狀態(tài)下，燃燒氣體的一部分未從汽缸排出而作為殘留燃燒氣體殘留于活塞與汽缸蓋之間。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量設(shè)定為基準(zhǔn)狀態(tài)下的吸入空氣量與殘留燃燒氣體量之和，因此，能夠在使殘留燃燒氣體的影響反映出來的情況下適當(dāng)?shù)卦O(shè)定基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量，并且，能夠使用所設(shè)定的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量來更高精度地計算缸內(nèi)氣體量及缸內(nèi)氣體溫度等。

權(quán)利要求5的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求2至權(quán)利要求4中的任意一項所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機(jī)還具有外部EGR裝置(EGR管13和EGR控制閥14)，該外部EGR裝置執(zhí)行使從汽缸被排出至排氣通道中的廢氣經(jīng)由EGR通道回流至進(jìn)氣通道的外部EGR，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置還具有：外部EGR量計算單元(ECU 2、步驟21)，其計算外部EGR量Gexegr；和外部EGR溫度取得單元(ECU 2、步驟22)，其檢測或估計外部EGR溫度Tegr(進(jìn)氣溫度Ta+溫度上升量DTegr)，缸內(nèi)氣體溫度計算單元還使用外部EGR量Gexegr和外部EGR溫度(進(jìn)氣溫度Ta+溫度上升量DTegr)來計算缸內(nèi)氣體溫度Tcyl(步驟25)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在與內(nèi)部EGR一并執(zhí)行外部EGR的情況下，還使用外部EGR量和外部EGR溫度來計算缸內(nèi)氣體溫度。由此，能夠在使外部EGR的影響適當(dāng)?shù)胤从吵鰜淼那闆r下高精度地計算缸內(nèi)氣體溫度和缸內(nèi)氣體量。

權(quán)利要求6的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置具有：基本值計算單元(ECU 2、步驟41)，其計算與內(nèi)燃機(jī)中的爆震的產(chǎn)生極限對應(yīng)的爆震極限點(diǎn)火正時的基本值IGKNOCKB；EGR爆震校正量計算單元(ECU 2、步驟43)，其根據(jù)EGR率來計算EGR爆震校正量DEGRT；溫度爆震校正量計算單元(ECU 2、步驟53)，其根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度與缸內(nèi)氣體溫度之差(TICKNBS-Tcyl)來計算溫度爆震校正量DIGTIC；以及爆震極限點(diǎn)火正時計算單元(ECU 2、步驟45)，其利用EGR爆震校正量和溫度爆震校正量來校正基本值，由此來計算爆震極限點(diǎn)火正時DIGTIC，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置還具有點(diǎn)火正時控制單元(ECU 2、步驟34、36)，該點(diǎn)火正時控制單元使用爆震極限點(diǎn)火正時來控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時IGLOG。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，計算與爆震的產(chǎn)生極限對應(yīng)的爆震極限點(diǎn)火正時的基本值作為用于校正該基本值的校正量，根據(jù)EGR率計算EGR爆震校正量，根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度與缸內(nèi)氣體溫度之差來計算溫度爆震校正量。爆震極限點(diǎn)火正時與EGR率的相關(guān)性越高、或者實際的缸內(nèi)氣體溫度越高，則越難以產(chǎn)生爆震。因此，通過利用上述那樣計算出的EGR爆震校正量和溫度爆震校正量來校正基本值，能夠根據(jù)EGR率和缸內(nèi)氣體溫度來適當(dāng)?shù)赜嬎愠霰饦O限點(diǎn)火正時。此外，能夠使用計算出的爆震極限點(diǎn)火正時來適當(dāng)?shù)乜刂泣c(diǎn)火正時。

權(quán)利要求7的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的基礎(chǔ)上，點(diǎn)火正時控制單元還具有最佳點(diǎn)火正時計算單元(ECU 2、步驟31)，該最佳點(diǎn)火正時計算單元根據(jù)EGR率來計算內(nèi)燃機(jī)的輸出成為最大的最佳點(diǎn)火正時IGMBT，并且，所述點(diǎn)火正時控制單元使用爆震極限點(diǎn)火正時和最佳點(diǎn)火正時中的任意一個滯后側(cè)的點(diǎn)火正時來控制點(diǎn)火正時(步驟33～36)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)EGR率來計算最佳點(diǎn)火正時。關(guān)于EGR率與最佳點(diǎn)火正時之間的關(guān)系，已經(jīng)確認(rèn)到：不會受到進(jìn)氣門/排氣門的動作相位或外部EGR的有無的影響，因此，利用上述計算方法，能夠根據(jù)EGR率簡單且高精度地設(shè)定最佳點(diǎn)火正時。此外，使用所設(shè)定的最佳點(diǎn)火正時和爆震極限點(diǎn)火正時中的更靠滯后側(cè)的點(diǎn)火正時來控制點(diǎn)火正時，因此，能夠在能可靠地避免爆震的范圍內(nèi)得到最大的內(nèi)燃機(jī)的輸出。

權(quán)利要求8的發(fā)明是內(nèi)燃機(jī)的控制方法，該內(nèi)燃機(jī)經(jīng)由設(shè)置于進(jìn)氣通道(進(jìn)氣管4)的節(jié)氣門6將空氣吸入汽缸內(nèi)，且利用進(jìn)氣門和排氣門的重疊來執(zhí)行使從排氣通道(排氣管5)側(cè)逆流至進(jìn)氣通道側(cè)的內(nèi)燃機(jī)1的廢氣回流至汽缸內(nèi)的內(nèi)部EGR，所述內(nèi)燃機(jī)的控制方法的特征在于，包括以下步驟：a)檢測內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速NE；b)檢測內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力PBA；c)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd，該基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd是在節(jié)氣門全開的基準(zhǔn)狀態(tài)下被填充到汽缸內(nèi)的氣體量(步驟11～13)；d)根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd和進(jìn)氣壓力PBA來計算理想缸內(nèi)氣體量Gth，該理想缸內(nèi)氣體量Gth是在假定為內(nèi)燃機(jī)的廢氣未回流至汽缸內(nèi)的理想狀態(tài)下被填充到汽缸內(nèi)的氣體量(步驟14)；e)計算理想狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體的溫度即理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth(基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd)(步驟2)；f)計算實際的被填充到汽缸內(nèi)的缸內(nèi)氣體的溫度(缸內(nèi)氣體溫度Tcyl)(步驟3)；g)使用理想缸內(nèi)氣體溫度(基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd)，根據(jù)缸內(nèi)氣體溫度Tcyl對理想缸內(nèi)氣體量Gth進(jìn)行校正，由此來計算實際被填充到汽缸內(nèi)的缸內(nèi)氣體的量(缸內(nèi)氣體量Gact)(步驟4)；h)取得實際被吸入汽缸內(nèi)的吸入空氣量Gaircyl；i)使用缸內(nèi)氣體量Gact和吸入空氣量Gaircyl來計算EGR率REGRT，該EGR率REGRT是EGR量(Gact-Gaircyl)相對于缸內(nèi)氣體量Gact的比率(步驟5)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求1的前述作用、效果相同的作用、效果。

權(quán)利要求9的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的基礎(chǔ)上，還包括下述步驟：j)檢測出被吸入汽缸內(nèi)的空氣的溫度作為進(jìn)氣溫度Ta；k)通過檢測或估計，取得內(nèi)燃機(jī)的廢氣的溫度作為廢氣溫度Tex；以及l(fā))使用理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth(基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd)、理想缸內(nèi)氣體量Gth、進(jìn)氣溫度Ta、吸入空氣量Gaircyl和廢氣溫度Tex來計算內(nèi)部EGR量Ginegr(步驟24)，在步驟f)中，根據(jù)吸入空氣量Gaircyl、進(jìn)氣溫度Ta、內(nèi)部EGR量Ginegr和廢氣溫度Tex來計算缸內(nèi)氣體溫度Tcyl(步驟25)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求2的前述作用、效果相同的作用、效果。

權(quán)利要求10的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機(jī)具有進(jìn)/排氣門動作相位變更機(jī)構(gòu)(閥動作特性變更裝置3)，該進(jìn)/排氣門動作相位變更機(jī)構(gòu)(閥動作特性變更裝置3)通過變更進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN和CAEX來變更內(nèi)部EGR量，根據(jù)預(yù)先執(zhí)行的實驗的計測數(shù)據(jù)和內(nèi)燃機(jī)的規(guī)格來設(shè)定并存儲內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣門及排氣門的動作相位(CAIN和CAEX)與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd及基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd之間的關(guān)系，其中，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd是基準(zhǔn)狀態(tài)下的缸內(nèi)氣體的溫度，所述控制方法還包括取得進(jìn)氣門和排氣門的動作相位的步驟m)，根據(jù)檢測出的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和取得的進(jìn)氣門和排氣門的動作相位，根據(jù)所存儲的關(guān)系，在步驟c)中，計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量(步驟11～13)，在步驟e)中，計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度作為理想缸內(nèi)氣體溫度(步驟2)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求3的前述作用、效果相同的作用、效果。

權(quán)利要求11的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的基礎(chǔ)上，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd被設(shè)定為基準(zhǔn)狀態(tài)下的吸入空氣量Gaircyl與在汽缸內(nèi)的活塞位于上止點(diǎn)的狀態(tài)下殘留在汽缸內(nèi)的殘留燃燒氣體量Gegrd之和(Gaircyl+Gegrd)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求4的前述作用、效果相同的作用、效果。

權(quán)利要求12的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求9至權(quán)利要求11中的任意一項所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機(jī)還具有外部EGR裝置(EGR管13和EGR控制閥14)，該外部EGR裝置(EGR管13和EGR控制閥14)執(zhí)行使從汽缸排出至排氣通道中的廢氣經(jīng)由EGR通道回流至進(jìn)氣通道的外部EGR，所述控制方法還包括以下步驟：n)計算外部EGR量Gexegr(步驟21)，o)檢測或估計外部EGR溫度Tegr(進(jìn)氣溫度Ta+溫度上升量DTegr)，在步驟f)中，還使用外部EGR量Gexegr和外部EGR溫度(進(jìn)氣溫度Ta+溫度上升量DTegr)來計算缸內(nèi)氣體溫度Tcyl(步驟25)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求5的前述作用、效果相同的作用、效果。

權(quán)利要求13的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求8至權(quán)利要求12中的任意一項所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的基礎(chǔ)上，還包括下述步驟：p)計算與內(nèi)燃機(jī)中的爆震的產(chǎn)生極限對應(yīng)的爆震極限點(diǎn)火正時的基本值IGKNOCKB(步驟41)，q)根據(jù)EGR率來計算EGR爆震校正量DEGRT(步驟43)，r)根據(jù)基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度與缸內(nèi)氣體溫度之差(TICKNBS-Tcyl)來計算溫度爆震校正量DIGTIC(步驟53)，s)利用EGR爆震校正量和溫度爆震校正量來校正基本值，由此計算爆震極限點(diǎn)火正時DIGTIC，t)使用爆震極限點(diǎn)火正時來控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時IGLOG(步驟34、36)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求6的前述作用、效果相同的作用、效果。

權(quán)利要求14的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的基礎(chǔ)上，在步驟t)中，根據(jù)EGR率來計算內(nèi)燃機(jī)的輸出成為最大的最佳點(diǎn)火正時IGMBT(步驟31)，使用爆震極限點(diǎn)火正時或最佳點(diǎn)火正時中的任意一個滯后側(cè)的點(diǎn)火正時來控制點(diǎn)火正時(步驟33～36)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠獲得與權(quán)利要求7的前述作用、效果相同的作用、效果。

附圖說明

圖1是概要地示出本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機(jī)及控制裝置的圖。

圖2是示出進(jìn)氣門和排氣門的氣門定時的變化的氣門升程曲線。

圖3是用于說明缸內(nèi)氣體量和缸內(nèi)氣體溫度的計算方法的概要的圖。

圖4是示出EGR率REGRT的計算處理的流程圖。

圖5是示出理想缸內(nèi)氣體量Gth的計算處理的流程圖。

圖6是示出缸內(nèi)氣體量Tcyl的計算處理的流程圖。

圖7是示出點(diǎn)火正時IGLOG的計算處理的流程圖。

圖8是示出爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK的計算處理的流程圖。

圖9是示出溫度爆震校正量DIGTIC的計算處理的流程圖。

圖10是示出EGR率REGRT與最佳點(diǎn)火正時IGMBT之間的關(guān)系的映射圖。

圖11是示出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE與校正系數(shù)KIGTIC之間的關(guān)系的映射圖。

圖12是示出EGR率REGRT與EGR爆震校正量DEGRT之間的關(guān)系的映射圖。

圖13是示出實效壓縮比CMPR與壓縮比爆震校正量DCMPR之間的關(guān)系的映射圖。

圖14是示出EGR率REGRT與爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK之間的關(guān)系的映射圖。

圖15是示出EGR率REGRT與最佳點(diǎn)火正時IGMBT之間的關(guān)系的映射圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖1概要地示出了本發(fā)明的一個實施方式的內(nèi)燃機(jī)及控制裝置。該內(nèi)燃機(jī)(以下稱作“發(fā)動機(jī)”)1是例如車輛用的4汽缸型的汽油發(fā)動機(jī)，具有：4組汽缸和活塞；針對每個汽缸而設(shè)置的進(jìn)氣門和排氣門(都未圖示)；以及閥動作特性變更裝置3等，該閥動作特性變更裝置3具有凸輪相位變更機(jī)構(gòu)，該凸輪相位變更機(jī)構(gòu)能夠分別變更驅(qū)動上述部分的進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪的相位。進(jìn)氣凸輪相位變更機(jī)構(gòu)構(gòu)成為將進(jìn)氣凸輪相對于發(fā)動機(jī)1的曲軸的相對相位連續(xù)地向提前側(cè)或滯后側(cè)進(jìn)行變更，由此來變更進(jìn)氣門的動作相位。另一方面，排氣凸輪相位變更機(jī)構(gòu)構(gòu)成為對排氣凸輪相對于曲軸的相對相位與上述進(jìn)氣凸輪相同地連續(xù)地進(jìn)行變更，由此來變更排氣門的動作相位。此外，閥動作特性變更裝置3還具有氣門升程變更機(jī)構(gòu)，該氣門升程變更機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑦M(jìn)氣門的升程量變更為大小2個階段。

進(jìn)氣管4(進(jìn)氣通道)和排氣管5(排氣通道)與發(fā)動機(jī)1連接。進(jìn)氣管4上設(shè)置有節(jié)氣門6，利用由ECU 2控制的致動器7來驅(qū)動節(jié)氣門6。此外，節(jié)氣門6的開度由節(jié)氣門開度傳感器8進(jìn)行檢測，并將該檢測信號輸出至ECU 2。

此外，在進(jìn)氣管4的節(jié)氣門6的上游側(cè)設(shè)置有吸入空氣量傳感器9和進(jìn)氣溫度傳感器10，另一方面，在節(jié)氣門6的下游側(cè)設(shè)置有進(jìn)氣壓力傳感器11。利用這些傳感器9、10和11分別對吸入空氣量Gaircyl、進(jìn)氣溫度Ta和進(jìn)氣壓力PBA進(jìn)行檢測，并將它們的檢測信號輸出至ECU 2。

而且，在進(jìn)氣管4上針對每個汽缸設(shè)置有燃料噴射閥12。各燃料噴射閥12與未圖示的燃料泵連接，并且與ECU 2電連接，并利用來自ECU 2的驅(qū)動信號來控制燃料的噴射量和噴射時機(jī)。

在進(jìn)氣管4與排氣管5之間設(shè)置有EGR管13，該EGR管13用于使從汽缸排出至排氣管5的廢氣的一部分作為外部EGR氣體回流至進(jìn)氣管4側(cè)。該EGR管13與進(jìn)氣管4的節(jié)氣門6的下游側(cè)連接。此外，在EGR管13的中途設(shè)置有用于調(diào)整外部EGR氣體的流量的EGR控制閥14。利用來自ECU 2的驅(qū)動信號來控制該EGR控制閥14的開度，由此來控制回流至進(jìn)氣管4側(cè)的外部EGR量Gexegr。

在發(fā)動機(jī)1的汽缸蓋，以面對燃燒室的方式針對每個汽缸安裝有火花塞15。各火花塞15與ECU 2電連接，根據(jù)來自ECU 2的驅(qū)動信號進(jìn)行點(diǎn)火，由此來進(jìn)行點(diǎn)火正時控制。

此外，在發(fā)動機(jī)1設(shè)置有用于檢測該冷卻水溫TW的發(fā)動機(jī)水溫傳感器16、用于檢測發(fā)動機(jī)1的曲軸的旋轉(zhuǎn)角度的曲軸角傳感器17、用于分別檢測固定有進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)角度的進(jìn)氣凸輪角傳感器18和排氣凸輪角傳感器19，這些傳感器16、17、18和19的檢測信號被輸出至ECU 2。

曲軸角傳感器17伴隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)而將都作為脈沖信號的CRK信號和TDC信號輸出至ECU 2。每隔規(guī)定的曲軸角(例如1°)輸出CRK信號，ECU 2根據(jù)該CRK信號來計算發(fā)動機(jī)1的轉(zhuǎn)速(以下稱作“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速”)NE。此外，TDC信號是表示各汽缸的活塞位于比進(jìn)氣行程開始時的上止點(diǎn)稍靠近前的規(guī)定曲軸角位置的信號，在發(fā)動機(jī)1是4汽缸的情況下，每曲軸角180°輸出TDC信號。

進(jìn)氣凸輪角傳感器18伴隨著進(jìn)氣凸輪的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而每隔規(guī)定的凸輪角(例如1°)將作為脈沖信號的進(jìn)氣CAM信號輸出至ECU 2。ECU 2根據(jù)該進(jìn)氣CAM信號和前述的CRK信號來計算進(jìn)氣門的動作相位CAIN。另一方面，排氣凸輪傳感器19伴隨著排氣凸輪的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而每隔規(guī)定的凸輪角(例如1°)將作為脈沖信號的排氣CAM信號輸出至ECU 2。ECU 2根據(jù)該排氣CAM信號和前述的CRK信號來計算排氣門的動作相位CAEX。

此外，在發(fā)動機(jī)1安裝有檢測高頻振動的爆震傳感器20，該檢測信號被輸出至ECU 2。而且，從檢測排氣壓力Pex的排氣壓力傳感器21將該檢測信號輸出至ECU 2。

利用閥動作特性變更裝置3的進(jìn)氣凸輪相位變更機(jī)構(gòu)來變更進(jìn)氣凸輪的相位，由此，在圖2中實線所示的最滯后的相位與以單點(diǎn)劃線所示的最超前的相位之間無級地變更進(jìn)氣門的動作相位CAIN。此外，雖然省略圖示，但利用前述的氣門升程變更機(jī)構(gòu)將進(jìn)氣門的升程量變更為大小2個階段。另一方面，利用閥動作特性變更裝置3的排氣凸輪相位變更機(jī)構(gòu)來變更排氣凸輪的相位，由此，在圖2中實線所示的最超前的相位與以虛線所示的最滯后的相位之間無級地變更排氣門的動作相位CAEX。

此外，如圖2所示，在上止點(diǎn)(TDC)附近，發(fā)生進(jìn)氣門和排氣門同時開閥的重疊。由此，被排出至排氣管5的廢氣的一部分倒流至進(jìn)氣管4側(cè)，在與此相連續(xù)的吸入行程中被吸入汽缸內(nèi)，通過回流而得到內(nèi)部EGR。通過變更進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN、CAEX來控制該內(nèi)部EGR量，重疊越大、即進(jìn)氣門的動作相位CAIN越位于提前側(cè)、或者排氣門的動作相位CAEX越位于滯后側(cè)，則該內(nèi)部EGR量越大，能夠得到比較大量的內(nèi)部EGR。

ECU 2是由微型計算機(jī)構(gòu)成的，所述微型計算機(jī)由C P U、RAM、ROM和I/O接口(都未圖示)等構(gòu)成。該ECU 2根據(jù)來自前述的各種傳感器的檢測信號，如以下敘述的那樣，進(jìn)行汽缸內(nèi)實際填充的缸內(nèi)氣體量的計算、EGR率的計算以及點(diǎn)火正時控制。并且，在本實施方式中，ECU 2相當(dāng)于本發(fā)明的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量計算單元、理想缸內(nèi)氣體量計算單元、理想缸內(nèi)氣體溫度計算單元、缸內(nèi)氣體溫度計算單元、缸內(nèi)氣體量計算單元、EGR率計算單元、內(nèi)部EGR量計算單元、外部EGR量計算單元、外部EGR溫度取得單元、基本值計算單元、EGR爆震校正量計算單元、溫度爆震校正量計算單元、爆震極限點(diǎn)火正時計算單元、點(diǎn)火正時控制單元和最佳點(diǎn)火正時計算單元。

在此，參照圖3，對汽缸內(nèi)填充的實際的缸內(nèi)氣體量Gact和缸內(nèi)氣體溫度Tcyl的計算方法的概要進(jìn)行說明。該附圖示出了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE是固定的規(guī)定值，此外，示出了進(jìn)氣門的動作相位CAIN和排氣門的動作相位CAEX分別為固定的規(guī)定值時的進(jìn)氣壓力PBA與缸內(nèi)氣體量G之間的關(guān)系。

圖3所示的基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT與節(jié)氣門6是全開的狀態(tài)(基準(zhǔn)狀態(tài))對應(yīng)。在該基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT處，節(jié)氣門6是全開狀態(tài)，由此使得進(jìn)氣壓力PBA成為與大氣壓大致相等的進(jìn)氣壓力PBAWOT(基準(zhǔn)進(jìn)氣壓力)。此外，由于幾乎沒有排氣側(cè)與進(jìn)氣側(cè)的壓力差，因此，即使在發(fā)生了進(jìn)氣門與排氣門的重疊的狀態(tài)下，也不會發(fā)生廢氣從排氣側(cè)向進(jìn)氣側(cè)逆流的情況，基于來自進(jìn)氣側(cè)的風(fēng)向倒轉(zhuǎn)的內(nèi)部EGR量大致為0。

此外，連接該基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT與原點(diǎn)O的線Lth(以下稱作“理想線Lth”)表示在假定廢氣未回流至汽缸內(nèi)的理想狀態(tài)、即假定未進(jìn)行外部EGR且沒有內(nèi)部EGR時的理想的狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力與缸內(nèi)氣體之間的關(guān)系。即，在上述的基準(zhǔn)狀態(tài)和理想狀態(tài)下，看作缸內(nèi)氣體溫度和缸內(nèi)氣體的氣體常數(shù)是固定的，因此，根據(jù)氣體的狀態(tài)方程式推導(dǎo)出理想線Lth作為直線。

此外，圖3中的線L1、L2和L3示出了實際的缸內(nèi)氣體中的各種氣體的量。即，線L1表示缸內(nèi)氣體中的吸入空氣量Gaircyl，線L2表示缸內(nèi)氣體中的吸入空氣量Gaircyl與外部EGR量Gexegr的和，線L3表示整個缸內(nèi)氣體量、即吸入空氣量Gaircyl、外部EGR量Gexegr與內(nèi)部EGR量Ginegr的和。并且，這些線L1～L3與前述的直線的理想線Lth不同，實際上是從基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT向下方稍稍突出地彎曲并延伸，但為了方便，以直線示出。

在此，對進(jìn)氣壓力PBA是比基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT處的基準(zhǔn)進(jìn)氣壓力PBAWOT小的規(guī)定進(jìn)氣壓力PBA1時的理想線Lth和線L1～L3的狀態(tài)下的關(guān)系進(jìn)行說明。

首先，關(guān)于理想線Lth上的狀態(tài)P1與線L3上的狀態(tài)P2之間的關(guān)系，根據(jù)氣體的狀態(tài)方程式，下式(1)成立。

[算式1]

Gth×Tcylth＝Gact×Tcyl …(1)

Gth：狀態(tài)P1處的缸內(nèi)氣體量(理想缸內(nèi)氣體量)

Tcylth：狀態(tài)P1處的缸內(nèi)氣體溫度(理想缸內(nèi)氣體溫度)

Gact：狀態(tài)P2處的缸內(nèi)氣體量(實際的缸內(nèi)氣體量)

Tcyl：狀態(tài)P2處的缸內(nèi)氣體溫度(實際的缸內(nèi)氣體溫度)

此外，在線L3上的狀態(tài)P2、即基于內(nèi)部EGR和外部EGR的廢氣與吸入空氣一同回流至汽缸內(nèi)的實際的狀態(tài)下，根據(jù)汽缸內(nèi)的溫度的平衡關(guān)系，下式(2)成立。

[算式2]

Gact×Tcyl＝Ta×Gaircyl+Tex×Ginegr+Tegr×Gexegr…(2)

Ta：進(jìn)氣溫度

Gaircyl：吸入空氣量

Tex：廢氣溫度

Ginegr：內(nèi)部EGR量

Tegr：外部EGR氣體溫度

Gexegr：外部EGR量

解開上述的公式(1)和公式(2)的聯(lián)立方程式，如以下那樣計算汽缸內(nèi)實際填充的缸內(nèi)氣體量Gact和缸內(nèi)氣體溫度Tcyl。即，首先，以下公式(3)來表示內(nèi)部EGR量Ginegr。

[算式3]

并且，在公式(3)中，上層的TcyLth是理想線Lth上的缸內(nèi)氣體溫度即理想缸內(nèi)氣體溫度，但是，如前述那樣，理想缸內(nèi)氣體溫度在理想線Lth上是固定的，因此，在公式(3)的下層，將理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth替換為基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT的缸內(nèi)氣體溫度即基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd。

此外，如以下那樣計算上述的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd和基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT的缸內(nèi)氣體量即基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd。在發(fā)動機(jī)的排氣行程結(jié)束時，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)的狀態(tài)下，燃燒氣體的一部分未從汽缸排出而殘留于活塞與汽缸蓋之間的燃燒室中。即使在節(jié)氣門全開且內(nèi)部EGR量等大致為0的基準(zhǔn)狀態(tài)下，該殘留燃燒氣體也與所填充的吸入空氣量一同存在于汽缸內(nèi)。使用氣體的狀態(tài)方程式，以下式(4)來表示上述的殘留燃燒氣體量Gegrd。

[公式4]

Pex：排氣壓力

Vd：活塞上止點(diǎn)時的汽缸內(nèi)的燃燒室的容積

R：氣體常數(shù)

Tex：廢氣溫度

使用以上式(4)計算出的殘留燃燒氣體量Gegrd時，關(guān)于基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd，根據(jù)基準(zhǔn)狀態(tài)下的汽缸內(nèi)的溫度的平衡關(guān)系，下式(5)成立。

[公式5]

Ta：進(jìn)氣溫度

Gaircyl：吸入空氣量

Tex：廢氣溫度

此外，基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd是吸入空氣量Gaircyl與殘留燃燒氣體量Gegrd的和，下式(6)成立。

[公式6]

Gstd＝Gaircyl+Gegrd…(6)

因此，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT與理想線Lth上的狀態(tài)P1之間的關(guān)系，使用基準(zhǔn)點(diǎn)PWOT的進(jìn)氣壓力PBAWOT、狀態(tài)P1的進(jìn)氣壓力PBA1和基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd，以下式(7)來計算狀態(tài)P1下的理想缸內(nèi)氣體量Gth。

[公式7]

通過將如以上那樣計算出的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd和理想缸內(nèi)氣體量Gth應(yīng)用于所述公式(3)，能夠得到內(nèi)部EGR量Ginegr。

此外，根據(jù)吸入空氣、基于內(nèi)部EGR氣體和外部EGR氣體的汽缸內(nèi)的溫度的平衡關(guān)系，使用計算出的內(nèi)部EGR量Ginegr等，利用下式(8)來計算圖3的狀態(tài)P2下的缸內(nèi)氣體溫度、即實際的缸內(nèi)氣體溫度Tcyl。

[公式8]

并且，將所述公式(1)的理想缸內(nèi)氣體溫度Tcylth替換為基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd，將分別以所述公式(7)、公式(5)和公式(8)計算出的Gth、Tcyl std和Tcyl應(yīng)用于針對缸內(nèi)氣體量Gact表示的下式(9)中，由此來計算Gact。

[公式9]

并且，在不執(zhí)行外部EGR時，將公式(3)和公式(8)右邊的Gexegr設(shè)定為0，計算內(nèi)部EGR量Ginegr和缸內(nèi)氣體溫度Tcyl。

接下來，參照圖4～圖6，對由ECU 2執(zhí)行的、相對于由吸入空氣量、內(nèi)部EGR量和外部EGR量實現(xiàn)的缸內(nèi)氣體量的內(nèi)部和外部EGR量的比例即EGR率的計算處理進(jìn)行說明。與TDC信號的產(chǎn)生同步地執(zhí)行本處理。

如圖4所示，在該EGR率的計算處理中，首先，在步驟1(圖示為“S1”。以下相同)中，計算理想缸內(nèi)氣體量Gth。圖5示出了理想缸內(nèi)氣體量Gth的計算處理。在本處理中，首先，在步驟11中，根據(jù)基于氣門升程變更機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣門的升程量的大小、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣門的動作相位CAIN和排氣門的動作相位CAEX，檢索未圖示的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量映射圖，計算映射值Gstdm。

上述的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量映射圖是下述這樣的映射圖：在節(jié)氣門6全開的基準(zhǔn)狀態(tài)下，根據(jù)預(yù)先執(zhí)行的實驗的計測數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)1的規(guī)格(汽缸、燃燒室和節(jié)氣門的下游側(cè)的進(jìn)氣管的容積等)來設(shè)定進(jìn)氣門的升程量的大小、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣門的動作相位CAIN和排氣門的動作相位CAEX與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd之間的關(guān)系，作為映射值Gstdm進(jìn)行存儲。

接著，根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻水溫TW檢索未圖示的溫度校正系數(shù)映射圖，計算溫度校正系數(shù)KTW(步驟12)。接著，通過將溫度校正系數(shù)KTW乘以在步驟11中計算出的映射值Gstdm來對映射值Gstdm進(jìn)行溫度校正，計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd(步驟13)。

然后，在步驟14中，使用基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量Gstd和基準(zhǔn)進(jìn)氣壓力PBAWOT，將檢測出的進(jìn)氣壓力PBA乘以與前述的理想線Lth的傾斜度相當(dāng)?shù)腉std/PBAWOT，由此來計算理想缸內(nèi)氣體量Gth。

返回圖4，在與步驟1連續(xù)的步驟2中，根據(jù)進(jìn)氣門的升程量的大小、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣門的動作相位CAIN和排氣門的動作相位CAEX檢索未圖示的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度映射圖，計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd。上述的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度映射圖是下述這樣的映射圖：根據(jù)預(yù)先執(zhí)行的實驗的計測數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)1的規(guī)格來設(shè)定并存儲進(jìn)氣門的升程量的大小、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣門的動作相位CAIN和排氣門的動作相位CAEX與基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd之間的關(guān)系。

接著，計算缸內(nèi)氣體溫度Tcyl(步驟3)。圖6示出了缸內(nèi)氣體溫度Tcyl的計算處理。在本處理中，首先，在步驟21中，計算外部EGR量Gexegr。通過將例如EGR控制閥14的開度、EGR控制閥14的上游側(cè)的壓力(例如，排氣壓力Pex)和該下游側(cè)的壓力(例如，進(jìn)氣壓力PBA)應(yīng)用于噴嘴的公式來計算該外部EGR量Gexegr。

接著，根據(jù)在上述步驟21中計算出的外部EGR量Gexegr和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索未圖示的溫度上升量映射圖，計算通過執(zhí)行外部EGR實現(xiàn)的溫度上升量DTegr(步驟22)。在該溫度上升量映射圖中，設(shè)定成，外部EGR量Gexegr越大、或者發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE越大，溫度上升量DTegr越大。

接著，根據(jù)吸入空氣量Gaircyl和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索未圖示的廢氣溫度映射圖，計算廢氣溫度Tex(步驟23)。在該廢氣溫度映射圖中，設(shè)定成，吸入空氣量Gaircyl越大、或者發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE越大，廢氣溫度Tex越大。

接著，通過將在所述步驟1中計算出的理想缸內(nèi)氣體量Gth、在步驟2中計算出的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd、檢測出的進(jìn)氣溫度Ta和吸入空氣量Gaircyl以及分別在步驟21、22和23中計算出的外部EGR量Gexegr、溫度上升量DTegr和廢氣溫度Tex應(yīng)用于與所述公式(3)對應(yīng)的下式(10)，由此來計算內(nèi)部EGR量Ginegr(步驟24)。

[公式10]

接著，通過將進(jìn)氣溫度Ta和吸入空氣量Gaircyl以及計算出的外部EGR量Gexegr、溫度上升量DTegr、廢氣溫度Tex和內(nèi)部EGR量Ginegr應(yīng)用于與所述式(8)對應(yīng)的下式(11)，由此來計算缸內(nèi)氣體溫度Tcyl(步驟25)，結(jié)束本處理。

[公式11]

返回圖4，在與步驟3連續(xù)的步驟4中，通過將分別在所述步驟1、2和3中計算出的理想缸內(nèi)氣體量Gth、基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd和缸內(nèi)氣體溫度Tcyl應(yīng)用于所述式(9)，由此來計算缸內(nèi)氣體量Gact(步驟4)。

然后，在步驟5中，通過將在上述步驟4中計算出的缸內(nèi)氣體量Gact和吸入空氣量Gaircyl應(yīng)用于下式(12)，由此來計算EGR率REGRT，結(jié)束本處理。

[公式12]

接下來，參照圖7～圖13，對由ECU 2執(zhí)行的點(diǎn)火正時的計算處理進(jìn)行說明。以從壓縮上止點(diǎn)起的提前量來表示該點(diǎn)火正時。與TDC信號的產(chǎn)生同步地執(zhí)行本處理。

在本處理中，首先，在步驟31中，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE和如前述那樣計算出的EGR率REGRT檢索圖10所示的IGMBT映射圖，由此來計算發(fā)動機(jī)1的輸出扭矩成為最大的最佳點(diǎn)火正時IGMBT。在該IGMBT映射圖中，設(shè)定成，EGR率REGRT越大，則最佳點(diǎn)火正時IGMBT越大(在提前側(cè))。并且，關(guān)于EGR率REGRT與最佳點(diǎn)火正時IGMBT之間的關(guān)系，已經(jīng)確認(rèn)到：不依賴于進(jìn)氣門的動作相位CAIN、排氣門的動作相位CAEX或外部EGR的執(zhí)行的有無，能夠以圖10所示的IGMBT映射圖來表示。

接著，計算與發(fā)動機(jī)1中的爆震的產(chǎn)生極限對應(yīng)的爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK(步驟32)。圖8示出了該爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK的計算處理的子程序。如該附圖所示，在本處理中，首先，在步驟41中，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE和吸入空氣量Gaircyl檢索未圖示的IGKNOCKB映射圖，由此來計算爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK的基本值IGKNOCKB。上述的IGKNOCKB映射圖中，EGR率REGRT被設(shè)定為規(guī)定的基準(zhǔn)值，并且，分別與被設(shè)定為基準(zhǔn)相位(例如，最滯后相位、最超前相位)的狀態(tài)對應(yīng)地設(shè)定進(jìn)氣門的動作相位CAIN和排氣門的動作相位CAEX。

接著，在步驟42中，計算溫度爆震校正量DIGTIC。圖9示出了該溫度爆震校正量DIGTIC的計算處理的子程序。如該附圖所示，在本處理中，首先，在步驟51中，計算基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TICKNBS。根據(jù)進(jìn)氣門的升程量的大小、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE以及進(jìn)氣門和排氣門的上述的基準(zhǔn)相位檢索在前述的步驟2的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TcylStd的計算中所使用的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度映射圖，由此計算該基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TICKNBS。

接著，根據(jù)進(jìn)氣門的升程量的大小和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE根據(jù)檢索圖11所示的KIGTIC映射圖，計算校正系數(shù)KIGTIC(步驟52)。在該KIGTIC映射圖中，設(shè)定成，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE越大，校正系數(shù)KIGTIC也逐漸變大。

然后，通過將分別在步驟51和52中計算出的基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TICKNBS和校正系數(shù)KIGTIC以及在所述步驟3中計算出的缸內(nèi)氣體溫度Tcyl應(yīng)用于下式(13)，由此來計算溫度爆震校正量DIGTIC，結(jié)束本處理(步驟53)。

[公式13]

DIGTIC＝(TICKNBS-Tcyl)×KIGTIC…(13)

根據(jù)以上的計算方法可知，設(shè)定成，相對于基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度TICKNBS，缸內(nèi)氣體溫度Tcyl越高，則溫度爆震校正量DIGTIC越小，即，溫度爆震校正量DIGTIC被設(shè)定為更靠滯后側(cè)。

返回圖8，在與步驟42連續(xù)的步驟43中，根據(jù)EGR率REGRT和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索圖12所示的DEGRT映射圖，由此來計算EGR爆震校正量DEGRT。在該DEGR T映射圖中，設(shè)定成，EGR率REGRT越大，則EGR爆震校正量DEGRT越大，即，EGR爆震校正量DEGRT設(shè)定在滯后側(cè)。

接著，在步驟44中，計算壓縮比爆震校正量DCMPR。關(guān)于該壓縮比爆震校正量DCMPR，首先，根據(jù)進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN和CAEX檢索未圖示的CMPR表格，計算實效壓縮比CMPR。并且，在上述的CMPR表格中，設(shè)定成，進(jìn)氣門的動作相位CAIN的提前量越大、或者排氣門的動作相位CAEX的滯后量越大，則實效壓縮比CMPR越大。并且，根據(jù)計算出的實效壓縮比CMPR和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索圖13所示的DCMPR映射圖，計算壓縮比爆震校正量DCMPR。如圖13所示，在DCMPR映射圖中，壓縮比爆震校正量DCMPR取“0”以下的值，并被設(shè)定成，實效壓縮比CMPR越增加，壓縮比爆震校正量DCMPR越小，即，壓縮比爆震校正量DCMPR設(shè)定在滯后側(cè)。

然后，在步驟45中，通過將分別在所述步驟41～44計算出的基本值IGKNOCKB、溫度爆震校正量DIGTIC、EGR爆震校正量DEGRT和實效壓縮比校正量DCMPR應(yīng)用于下式(14)，由此來計算爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK，結(jié)束本處理。

[公式14]

IGKNOCK＝IGKNOCKB=DIGTIC+DEGRT+DCMPB…(14)

返回圖7，在與步驟32連續(xù)的步驟33中，對最佳點(diǎn)火正時IGMBT是否為爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK以上進(jìn)行判別。在該判別結(jié)果為“是”、且計算出最佳點(diǎn)火正時IGMBT相對于爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK在相同或提前側(cè)時，將基本點(diǎn)火正時IGB設(shè)定為爆震極限點(diǎn)火正時，以避免爆震的產(chǎn)生(步驟34)。另一方面，在步驟33的判別結(jié)果為“否”、且計算出最佳點(diǎn)火正時IGMBT比爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK靠滯后側(cè)時，將基本點(diǎn)火正時IGB設(shè)定為最佳點(diǎn)火正時IGMBT，以避免爆震的產(chǎn)生并得到發(fā)動機(jī)1的最大輸出(步驟35)。

然后，通過將在上述步驟34或35中設(shè)定的基本點(diǎn)火正時IGB加上例如根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻水溫TW計算出的校正值IGCR來計算出點(diǎn)火正時IGLOG(步驟36)，結(jié)束本處理。根據(jù)如以上那樣計算出的點(diǎn)火正時IGLOG來進(jìn)行火花塞15的點(diǎn)火。

圖14示出了EGR率REGRT與爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK之間的關(guān)系的映射圖，更具體來說，將進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN、CAEX分別設(shè)定為互不相同的6組動作相位，并利用與EGR率REGRT之間的關(guān)系來圖示出使用缸內(nèi)氣體溫度Tcyl進(jìn)行了校正后的爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK。根據(jù)該附圖可知，已經(jīng)確認(rèn)到：使用缸內(nèi)氣體溫度Tcyl進(jìn)行了校正后的爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK不依賴于進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN、CAEX或外部EGR的執(zhí)行的有無，而是與EGR率REGRT具有較高的相關(guān)性。

圖15示出了EGR率REGRT與最佳點(diǎn)火正時IGMBT之間的關(guān)系，更具體來說，與圖14相同地設(shè)定進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN、CAEX，并利用與EGR率REGRT之間的關(guān)系來圖示出使用缸內(nèi)氣體溫度Tcyl進(jìn)行了校正后的最佳點(diǎn)火正時IGMBT。根據(jù)該附圖可知，已經(jīng)確認(rèn)到：使用缸內(nèi)氣體溫度Tcyl進(jìn)行了校正后的最佳點(diǎn)火正時IGMBT也與上述爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK相同，不依賴于進(jìn)氣門和排氣門的動作相位CAIN、CAEX或外部EGR的執(zhí)行的有無，而是與EGR率REGRT具有較高的相關(guān)性。

如以上詳細(xì)敘述那樣，根據(jù)本實施方式，即使在由于內(nèi)部EGR和外部EGR的執(zhí)行而導(dǎo)致缸內(nèi)氣體溫度Tcyl發(fā)生變化的情況下，也能夠利用比較簡單的方法來高精度地計算出缸內(nèi)氣體量Gact和EGR率REGRT。此外，能夠使用這樣的EGR率REGRT適當(dāng)?shù)赜嬎愠霰饦O限點(diǎn)火正時IGKNOCK和最佳點(diǎn)火正時IGMBT，能夠使用上述爆震極限點(diǎn)火正時IGKNOCK和最佳點(diǎn)火正時IGMBT適當(dāng)?shù)乜刂泣c(diǎn)火正時IGLOG。

并且，本發(fā)明并不限定于進(jìn)行了說明的上述實施方式，能夠以各種方式來實施。例如，在實施方式中，對使用EGR率REGRT來控制點(diǎn)火正時IGLOG的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，也可以在其他發(fā)動機(jī)1的其他控制中使用。

此外，實施方式是將本發(fā)明應(yīng)用于車輛用汽油發(fā)動機(jī)的示例，但也可以應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)，此外，還可以應(yīng)用于其他用途的發(fā)動機(jī)、例如將曲軸配置成在鉛直方向上延伸的船外機(jī)那樣的船舶推進(jìn)機(jī)用發(fā)動機(jī)等。此外，能夠在本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)適當(dāng)變更細(xì)微部分的結(jié)構(gòu)。

標(biāo)號說明

1：內(nèi)燃機(jī)；

2：ECU(基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量計算單元、理想缸內(nèi)氣體量計算單元、理想缸內(nèi)氣體溫度計算單元、缸內(nèi)氣體溫度計算單元、缸內(nèi)氣體量計算單元、EGR率計算單元、內(nèi)部EGR量計算單元、外部EGR量計算單元、外部EGR溫度取得單元、基本值計算單元、EGR爆震校正量計算單元、溫度爆震校正量計算單元、爆震極限點(diǎn)火正時計算單元、點(diǎn)火正時控制單元、最佳點(diǎn)火正時計算單元)；

3：閥動作特性變更裝置(進(jìn)/排氣門動作相位變更機(jī)構(gòu))；

4：進(jìn)氣管(進(jìn)氣通道)；

5：排氣管(排氣通道)；

6：節(jié)氣門；

9：吸入空氣量傳感器(吸入空氣量取得單元)；

10：進(jìn)氣溫度傳感器(進(jìn)氣溫度檢測單元)；

11：進(jìn)氣壓力傳感器(進(jìn)氣壓力檢測單元)；

13：EGR管(EGR裝置)；

14：EGR控制閥(EGR裝置)；

16：發(fā)動機(jī)水溫傳感器；

17：曲軸角傳感器(轉(zhuǎn)速檢測單元)；

18：進(jìn)氣凸輪角傳感器(動作相位取得單元)；

19：排氣凸輪角傳感器(動作相位取得單元)；

Gaircyl：吸入空氣量；

Ta：進(jìn)氣溫度；

PBA：進(jìn)氣壓力；

TW：發(fā)動機(jī)冷卻水溫；

NE：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；

CAIN：進(jìn)氣門的動作相位；

CAEX：排氣門的動作相位；

Gact：缸內(nèi)氣體量；

Tcyl：缸內(nèi)氣體溫度；

Gth：理想缸內(nèi)氣體量；

Tcylth：理想缸內(nèi)氣體溫度；

Gstd：基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體量；

Tcylstd：基準(zhǔn)缸內(nèi)氣體溫度；

Ta：進(jìn)氣溫度；

Tex：廢氣溫度；

Ginegr：內(nèi)部EGR量；

Tegr：外部EGR氣體溫度；

Gexegr：外部EGR量；

REGRT：EGR率；

PBAWOT：基準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力；

DTegr：基于外部EGR的溫度上升量；

IGMBT：最佳點(diǎn)火正時；

IGKNOCK：爆震極限點(diǎn)火正時；

IGKNOCKB：爆震極限點(diǎn)火正時的基本值；

DIGTIC：溫度爆震校正量；

DEGRT：EGR爆震校正量。