内燃机的控制装置制造方法及图纸

使用假想空燃比并根据要求转矩算出用于达成要求转矩的目标空气量。在满足了将运转模式从第1空燃比下的运转向第2空燃比下的运转切换的条件时，响应于此而将假想空燃比从第1空燃比变更为第2空燃比。在将假想空燃比从第1空燃比变更到第2空燃比之后，将目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换。而且，在将假想空燃比从第1空燃比变更到第2空燃比之后，将目标气门正时从第1气门正时向第2气门正时切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对构成为能够将用于运转的空燃比在至少两个空燃比之间切换的内燃机的空气量、燃料供给量以及点火正时进行综合控制的控制装置。
技术介绍
在日本特开平11-22609号公报中公开了与如下内燃机的燃烧方式的切换控制相关的技术(以下，现有技术)，所述内燃机是能够将内燃机的燃烧方式从分层燃烧向均质燃烧切换、或者从均质燃烧向分层燃烧切换的内燃机。分层燃烧的空燃比比均质燃烧的空燃比稀，因此燃烧方式的切换伴有空燃比的切换。作为空燃比的切换方法，众所周知为了不产生转矩阶梯差而使空燃比逐渐变化的方法。但若采用该公知的方法，则会存在如下问题:虽然可缓和转矩的阶梯差，但是无法获得所期望的转矩，另外，由于使用不是本来所预想的空燃比，因此会招致排放性恶化。上述现有技术是作为针对该问题的解决方案而提出的。根据上述现有技术，在进行从均质燃烧向分层燃烧的切换时，在阶跃性地切换目标当量比之前仅对目标空气量进行阶跃性地切换。详细而言，仅使目标空气量阶跃性地增大来预先使空气量增大，在实际空气量达到目标空气量的正时使目标当量比阶跃性地减少。即，在空气量晚于目标空气量地正在增大的期间，维持燃烧方式切换前的目标当量比。但是，若以燃烧方式切换前的目标当量比来决定燃料量，则燃料量相对于将转矩保持为恒定所需的量过剩。因此，在上述现有技术中，用点火正时的延迟来修正该燃料量的过剩部分，由此来避免燃烧方式切换前的转矩的增大。另外，在具有使进气门的气门正时变化的可变气门正时机构的内燃机中，在将空燃比从理论空燃比向稀空燃比切换的情况下，将目标气门正时从与理论空燃比对应的气门正时切换到与稀空燃比对应的气门正时。由此，目标气门正时随着空燃比从理论空燃比向稀空燃比的切换而切换为使得气门重叠量减少。在此，如上述的现有技术那样，在进行先于目标空燃比切换目标空气量的控制的情况下，若在目标空燃比的切换正时切换目标气门正时，则由于在可变气门正时机构的切换动作期间实现稀空燃比，因此伴有由燃烧恶化引起的不发火的可能性。因此，也考虑将目标气门正时的切换正时设为目标空气量的切换时刻。然而，若在目标空气量的切换时刻进行目标气门正时的切换，则气门重叠量先于空燃比的切换而减少。在该情况下，空气量的增大变缓慢而伴有从目标空气量的切换到实际空气量增大到目标空气量为止的过渡期间长期化的可能性。在过渡期间，实际转矩会比要求转矩大，因此通过点火正时的延迟控制来实现要求转矩并消除转矩阶梯差。然而，若由于上述气门重叠量的减少的影响而使得到实现目标空气量为止的过渡期间长期化，则担心会发生燃烧的恶化、燃料经济性的恶化。另外，若由于过渡期间的长期化而使得点火正时的延迟控制长期化，则排气系统部件的温度上升会成为问题。虽然能够通过对点火正时的延迟时间设限来防止排气系统部件的温度上升，但是却无法避免由燃料量的过剩所引起的转矩的增大。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-22609号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做成的，其要解决的技术问题在于，在构成为能够将用于运转的空燃比在至少两个空燃比之间切换的内燃机中，不产生转矩变动地切换空燃比。本专利技术能够应用于内燃机的控制装置的构成。以下，对本专利技术的内燃机的控制装置的概要进行说明。其中，根据以下说明的本专利技术的内容显而易见的是，本专利技术既能够应用于内燃机的控制方法的步骤，也能够应用于由控制装置执行的程序的算法。本专利技术的控制装置具有3种致动器，将构成为能够选择第1空燃比下的运转和比第1空燃比稀的第2空燃比下的运转的内燃机作为控制对象。3种致动器是指使空气量变化的第1致动器、向缸内供给燃料的第2致动器、还有对缸内的混合气进行点火的第3致动器。第1致动器包括使节气门、进气门的气门正时变化的可变气门正时机构，而且如果内燃机为增压发动机，则第1致动器包含使增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器，具体而言，包含可变喷嘴、废气旁通阀。第2致动器具体是喷射燃料的喷射器，包括向进气口喷射燃料的气口喷射器和直接向气缸内喷射燃料的缸内喷射器。第3致动器具体是点火装置。本专利技术的控制装置通过这3种致动器的协调操作来对内燃机的空气量、燃料供给量以及点火正时进行综合控制。本专利技术的控制装置能够通过计算机而具体化。更详细而言，能够通过具有存储器和处理器的计算机来构成本专利技术的控制装置，所述存储器存储有记载了用于实现各种功能的处理，所述处理器从该存储器读取程序并执行所读取到的程序。本专利技术的控制装置所具备的功能包括要求转矩接收功能、目标空燃比切换功能、目标空气量算出功能以及假想空燃比变更功能，作为用于决定上述3种致动器的协调操作所使用的目标空气量以及目标空燃比的功能。根据要求转矩接收功能，接收针对内燃机的要求转矩。要求转矩基于响应于驾驶员所操作的加速器踏板的开度的信号来计算。在驾驶员对内燃机要求减速的情况下，获得根据驾驶员关闭加速器踏板的速度而减少的要求转矩。在驾驶员对内燃机要求加速的情况下，获得根据驾驶员打开加速器踏板的速度而增大的要求转矩。根据目标空气量算出功能，根据要求转矩算出用于达成要求转矩的目标空气量。目标空气量的计算使用给出空气量向转矩转换的转换效率的参数。空燃比相对于理论空燃比越稀则以同一空气量产生的转矩降低为越低，因此与空燃比对应的参数相当于给出空气量向转矩转换的转换效率的参数。假想空燃比是与空燃比对应的参数，是目标空气量的计算所使用的参数之一。假想空燃比的值是可变的，根据假想空燃比变更功能而变更。根据假想空燃比变更功能，在满足了将运转模式从第1空燃比下的运转向第2空燃比下的运转切换的条件时，响应于此而将假想空燃比从第1空燃比向第2空燃比变更。如果要求转矩的值相同，则假想空燃比越浓则目标空气量越小，假想空燃比越稀则目标空气量越大。根据目标空燃比切换功能，在假想空燃比从第1空燃比变更到第2空燃比之后，将目标空燃比从第1空燃比向比第1空燃比稀的第2空燃比切换。优选的是，将目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换的具体的正时为根据第1致动器的操作量推定的空气量(推定空气量)与目标空气量之差成为阈值以下的时刻。另外，也可以是，在参数的值被变更后经过了一定时间的时刻，将目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换。本专利技术的控制装置基于由上述处理所决定的目标空气量和目标空燃比来对3种致动器进行协调操作。本专利技术的控制装置所具备的功能包括第1致动器控制功能、第2致动器控制功能以及第3致动器控制功能，作为用于基于目标空气量和目标空燃比进行协调操作的功能。根据第1致动器控制功能，基于目标空气量来决定第1致动器的操作量。然后，按照所决定的操作量进行第1致动器的操作。通过第1致动器的操作，从而实际的空气量追随目标空气量而变化。根据第2致动器控制功能，基于目标空燃比来决定燃料供给量。然后，按照所决定的燃料供给量进行第2致动器的操作。根据第3致动器控制功能，基于推定转矩和要求转矩决定用于达成要求转矩的点火正时，该推定转矩是根据第1致动器的操作量和目标空燃比推定的转矩。然后，按照所决定的点火正时进行第3致动器的操作。能够根据第1致动器的操作量推定实际空气量，能够根据推定空气量和目标空燃比推定转矩。第3致动器的操作以如下方式进行，即通过点火正时修正推定转矩相对于要求转矩的过剩的部分。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机的控制装置，所述内燃机具有使吸入缸内的空气的量变化的第1致动器、向缸内供给燃料的第2致动器以及对缸内的混合气进行点火的第3致动器，并构成为能够选择将第1空燃比作为目标空燃比的运转和将比所述第1空燃比稀的第2空燃比作为目标空燃比的运转，所述控制装置的特征在于，具备：要求转矩接收单元，其接收要求转矩；目标空气量算出单元，其使用给出空气量向转矩转换的转换效率的参数，根据所述要求转矩算出用于达成所述要求转矩的目标空气量；假想空燃比变更单元，在满足了将运转模式从所述第1空燃比下的运转向所述第2空燃比下的运转切换的条件时，所述假想空燃比变更单元响应于此而将所述参数所包括的假想空燃比从所述第1空燃比变更为所述第2空燃比；目标空燃比切换单元，其在所述假想空燃比从所述第1空燃比变更到所述第2空燃比后，将目标空燃比从所述第1空燃比向所述第2空燃比切换；第1致动器控制单元，其基于所述目标空气量决定所述第1致动器的操作量，按照所述操作量操作所述第1致动器；第2致动器控制单元，其基于所述目标空燃比决定燃料供给量，按照所述燃料供给量操作所述第2致动器；以及第3致动器控制单元，其基于推定转矩和所述要求转矩决定用于达成所述要求转矩的点火正时，按照所述点火正时操作所述第3致动器，所述推定转矩是根据所述第1致动器的操作量和所述目标空燃比推定的转矩，所述第1致动器包括使进气门的气门正时变化的可变气门正时机构，所述第1致动器控制单元包括：基于所述目标空气量算出与所述第1空燃比对应的目标气门正时即第1气门正时的单元；基于所述目标空气量算出与所述第2空燃比对应的目标气门正时即第2气门正时的单元；目标气门正时切换单元，其在所述假想空燃比从所述第1空燃比变更到所述第2空燃比后，将所述目标气门正时从所述第1气门正时向所述第2气门正时切换；以及按照所述目标气门正时操作所述可变气门正时机构的单元。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤佑辅，田中聪，吉嵜聪，森口龙太郎，松本阳介，足立宪保，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP