內燃機的控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對構成為能夠將用于運轉的空燃比在至少兩個空燃比之間切換的內燃機的空氣量、燃料供給量以及點火正時進行綜合控制的控制裝置。
【背景技術】
[0002]在日本特開平11-22609號公報中公開了與如下內燃機的燃燒方式的切換控制相關的技術(以下，現有技術)，所述內燃機是能夠將內燃機的燃燒方式從分層燃燒向均質燃燒切換、或者從均質燃燒向分層燃燒切換的內燃機。分層燃燒的空燃比比均質燃燒的空燃比稀，因此燃燒方式的切換伴有空燃比的切換。作為空燃比的切換方法，眾所周知為了不產生轉矩階梯差而使空燃比逐漸變化的方法。但若采用該公知的方法，則會存在如下問題:雖然可緩和轉矩的階梯差，但是無法獲得所期望的轉矩，另外，由于使用不是本來所預想的空燃比，因此會招致排放性惡化。上述現有技術是作為針對該問題的解決方案而提出的。
[0003]根據上述現有技術，在進行從均質燃燒向分層燃燒的切換時，在階躍性地切換目標當量比之前僅對目標空氣量進行階躍性地切換。詳細而言，僅使目標空氣量階躍性地增大來預先使空氣量增大，在實際空氣量達到目標空氣量的正時使目標當量比階躍性地減少。即，在空氣量晚于目標空氣量地正在增大的期間，維持燃燒方式切換前的目標當量比。但是，若以燃燒方式切換前的目標當量比來決定燃料量，則燃料量相對于將轉矩保持為恒定所需的量過剩。因此，在上述現有技術中，用點火正時的延遲來修正該燃料量的過剩部分，由此來避免燃燒方式切換前的轉矩的增大。
[0004]另外，在具有使進氣門的氣門正時變化的可變氣門正時機構的內燃機中，在將空燃比從理論空燃比向稀空燃比切換的情況下，將目標氣門正時從與理論空燃比對應的氣門正時切換到與稀空燃比對應的氣門正時。由此，目標氣門正時隨著空燃比從理論空燃比向稀空燃比的切換而切換為使得氣門重疊量減少。
[0005]在此，如上述的現有技術那樣，在進行先于目標空燃比切換目標空氣量的控制的情況下，若在目標空燃比的切換正時切換目標氣門正時，則由于在可變氣門正時機構的切換動作期間實現稀空燃比，因此伴有由燃燒惡化引起的不發火的可能性。因此，也考慮將目標氣門正時的切換正時設為目標空氣量的切換時刻。然而，若在目標空氣量的切換時刻進行目標氣門正時的切換，則氣門重疊量先于空燃比的切換而減少。在該情況下，空氣量的增大變緩慢而伴有從目標空氣量的切換到實際空氣量增大到目標空氣量為止的過渡期間長期化的可能性。在過渡期間，實際轉矩會比要求轉矩大，因此通過點火正時的延遲控制來實現要求轉矩并消除轉矩階梯差。然而，若由于上述氣門重疊量的減少的影響而使得到實現目標空氣量為止的過渡期間長期化，則擔心會發生燃燒的惡化、燃料經濟性的惡化。另外，若由于過渡期間的長期化而使得點火正時的延遲控制長期化，則排氣系統部件的溫度上升會成為問題。雖然能夠通過對點火正時的延遲時間設限來防止排氣系統部件的溫度上升，但是卻無法避免由燃料量的過剩所引起的轉矩的增大。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平11-22609號公報
【發明內容】
[0009]本發明是鑒于上述問題而做成的，其要解決的技術問題在于，在構成為能夠將用于運轉的空燃比在至少兩個空燃比之間切換的內燃機中，不產生轉矩變動地切換空燃比。
[0010]本發明能夠應用于內燃機的控制裝置的構成。以下，對本發明的內燃機的控制裝置的概要進行說明。其中，根據以下說明的本發明的內容顯而易見的是，本發明既能夠應用于內燃機的控制方法的步驟，也能夠應用于由控制裝置執行的程序的算法。
[0011]本發明的控制裝置具有3種致動器，將構成為能夠選擇第1空燃比下的運轉和比第1空燃比稀的第2空燃比下的運轉的內燃機作為控制對象。3種致動器是指使空氣量變化的第1致動器、向缸內供給燃料的第2致動器、還有對缸內的混合氣進行點火的第3致動器。第1致動器包括使節氣門、進氣門的氣門正時變化的可變氣門正時機構，而且如果內燃機為增壓發動機，則第1致動器包含使增壓器的增壓特性變化的增壓特性可變致動器，具體而言，包含可變噴嘴、廢氣旁通閥。第2致動器具體是噴射燃料的噴射器，包括向進氣口噴射燃料的氣口噴射器和直接向氣缸內噴射燃料的缸內噴射器。第3致動器具體是點火裝置。本發明的控制裝置通過這3種致動器的協調操作來對內燃機的空氣量、燃料供給量以及點火正時進行綜合控制。
[0012]本發明的控制裝置能夠通過計算機而具體化。更詳細而言，能夠通過具有存儲器和處理器的計算機來構成本發明的控制裝置，所述存儲器存儲有記載了用于實現各種功能的處理，所述處理器從該存儲器讀取程序并執行所讀取到的程序。本發明的控制裝置所具備的功能包括要求轉矩接收功能、目標空燃比切換功能、目標空氣量算出功能以及假想空燃比變更功能，作為用于決定上述3種致動器的協調操作所使用的目標空氣量以及目標空燃比的功能。
[0013]根據要求轉矩接收功能，接收針對內燃機的要求轉矩。要求轉矩基于響應于駕駛員所操作的加速器踏板的開度的信號來計算。在駕駛員對內燃機要求減速的情況下，獲得根據駕駛員關閉加速器踏板的速度而減少的要求轉矩。在駕駛員對內燃機要求加速的情況下，獲得根據駕駛員打開加速器踏板的速度而增大的要求轉矩。
[0014]根據目標空氣量算出功能，根據要求轉矩算出用于達成要求轉矩的目標空氣量。目標空氣量的計算使用給出空氣量向轉矩轉換的轉換效率的參數。空燃比相對于理論空燃比越稀則以同一空氣量產生的轉矩降低為越低，因此與空燃比對應的參數相當于給出空氣量向轉矩轉換的轉換效率的參數。假想空燃比是與空燃比對應的參數，是目標空氣量的計算所使用的參數之一。假想空燃比的值是可變的，根據假想空燃比變更功能而變更。根據假想空燃比變更功能，在滿足了將運轉模式從第1空燃比下的運轉向第2空燃比下的運轉切換的條件時，響應于此而將假想空燃比從第1空燃比向第2空燃比變更。如果要求轉矩的值相同，則假想空燃比越濃則目標空氣量越小，假想空燃比越稀則目標空氣量越大。
[0015]根據目標空燃比切換功能，在假想空燃比從第1空燃比變更到第2空燃比之后，將目標空燃比從第1空燃比向比第1空燃比稀的第2空燃比切換。優選的是，將目標空燃比從第1空燃比向第2空燃比切換的具體的正時為根據第1致動器的操作量推定的空氣量(推定空氣量)與目標空氣量之差成為閾值以下的時刻。另外，也可以是，在參數的值被變更后經過了一定時間的時刻，將目標空燃比從第1空燃比向第2空燃比切換。
[0016]本發明的控制裝置基于由上述處理所決定的目標空氣量和目標空燃比來對3種致動器進行協調操作。本發明的控制裝置所具備的功能包括第1致動器控制功能、第2致動器控制功能以及第3致動器控制功能，作為用于基于目標空氣量和目標空燃比進行協調操作的功能。
[0017]根據第1致動器控制功能，基于目標空氣量來決定第1致動器的操作量。然后，按照所決定的操作量進行第1致動器的操作。通過第1致動器的操作，從而實際的空氣量追隨目標空氣量而變化。
[0018]根據第2致動器控制功能，基于目標空燃比來決定燃料供給量。然后，按照所決定的燃料供給量進行第2致動器的操作。
[0019]根據第3致動器控制功能，基于推定轉矩和要求轉矩決定用于達成要求轉矩的點火正時，該推定轉矩是根據第1致動器的操作量和目標空燃比推定的轉矩。然后，按照所決定的點火正時進行第3致動器的操作。能夠根據第1致動器的操作量推定實際空氣量，能夠根據推定空氣量和目標空燃比推定轉矩。第3致動器的操作以如下方式進行，即通過點火正時修正推定轉矩相對于要求轉矩的過剩的部分。
[0020]此外，第1致動器控制功能包括第1氣門正時算出功能、第2氣門正時算出功能以及目標氣門正時切換功能，作為用于決定第1致動器即可變氣門正時機構的操作量的功會泛。
[0021]根據第1氣門正時算出功能，基于目標空氣量算出與第1空燃比對應的目標氣門正時即第1氣門正時。
[0022]根據第2氣門正時算出功能，基于目標空氣量算出與比第1空燃比稀的第2空燃比對應的目標氣門正時即第2氣門正時。
[0023]根據目標氣門正時切換功能，在假想空燃比從第1空燃比變更到第2空燃比之后，將目標氣門正時從第1氣門正時向第2氣門正時切換。
[0024]優選的是，將目標氣門正時從第1氣門正時向第2氣門正時切換的具體正時為第1達到預測時間與第2達到預測時間相一致的時刻，所述第1達到預測時間為根據第1致動器的操作量推定的空氣量達到目標空氣量為止的時間的預測值，所述第2達到預測時間為將可變氣門正時機構從第1氣門正時的位置操作到第2氣門正時的位置所需的時間的預測值。
[0025]根據本發明的控制裝置，通過具備以上所述的功能，能夠不產生轉矩變動地將內燃機的運轉模式從第1空燃比下的運轉向比第1空燃比稀的第2空燃比下的運轉切換。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示本發明的實施方式1的控制裝置的邏輯的框圖。
[0027]圖2是表示本發明的實施方式1的控制裝置的運轉模式的切換的邏輯的框圖。
[0028]圖3是表示本發明的實施方式1的控制裝置的目標氣門正時的切換的邏輯的框圖。
[0029]圖4是記載了第1氣門正時與第2氣門正時之差同稀氣門正時達到預測時間之間的關系的映射。
[0030]圖5是記載了目標空氣量與推定空氣量之差同目標空氣量達到預測時間之間的關系的映射。
[0031]圖6是表示本發明的實施方式1的控制裝置的控制結果的圖像的時間圖。圖7是表示比較例的控制結果的圖像的時間圖。
[0032]圖8是表示本發明的實施方式2的控制裝置的邏輯的框圖。
[0033]圖9是表示本發明的實施方式2的控制裝置的控制結果的圖像的時間圖。
【具體實施方式】
[0034](實施方式1)
[0035]以下，參照【附圖說明】本發明的實施方式1。
[0036]在本實施方式中被設為控制對象的內燃機(以下，發動機)是火花點火式的4循環往復式發動機。另外，該發動機是所謂的稀燃燒發動機，作為發動機的運轉模式，構成為能夠選擇進行理論空燃比下的運轉的理想配比模式(第1運轉模式)和進行比理論空燃比稀的空燃比下的運轉的稀模式(第2運轉模式)。
[0037]車輛所搭載的EQJ (Electrical control Unit:電子控制單元)通過操作發動機所具備的各種致動器來控制發動機的運轉。由ECU操作的致動器包括使空氣量變化的第1致動器即節氣門和可變氣門正時機構(以下，VVT)、向缸內供給燃料的第2致動器即噴射器、以及對缸內的混合氣進行點火的第3致動器即點火裝置。VVT針對進氣門設置，噴射器設于進氣口。EOT操作這些致動器來控制發動機的運轉。EOT對發動機的控制包括從理想配比模式向稀模式的運轉模式的切換、或者從稀模式向理想配比模式的運轉模式的切