用于內燃機的控制裝置和控制方法

用于內燃機的控制裝置和控制方法
【專利摘要】本公開涉及用于內燃機的控制裝置和控制方法。該控制裝置包括ECU。該ECU被配置成：計算歸一化進氣壓力；基于歸一化進氣壓力計算泵損轉矩；計算第一值或者線性函數的值作為歸一化進氣壓力，第一值是通過用大氣壓力除進氣壓力而獲得的；基于歸一化進氣壓力和關系數據計算輸出值，該關系數據使歸一化輸出值與歸一化進氣壓力相關聯；該輸出值是通過用大氣壓力除泵損轉矩而獲得的第二值、歸一化泵損轉矩、通過用大氣壓力除排氣壓力而獲得的第三值、以及歸一化排氣壓力中的一個；以及計算泵損轉矩和排氣壓力中的一個。
【專利說明】
用于內燃機的控制裝置和控制方法
技術領域
[0001 ]本公開涉及計算栗損轉矩的用于內燃機的控制裝置和控制方法。
【背景技術】
[0002]日本專利申請公布N0.2000-064900(JP 2000-064900 A)公開了基于在排氣沖程中由缸內壓力傳感器檢測到的缸內壓力的積分值和在吸氣沖程中由缸內壓力傳感器檢測到的缸內壓力的積分值之間的差來估計栗損(栗損轉矩)。

【發明內容】

[0003]在沒有設置缸內壓力傳感器的情況下難于將前述裝置應用于內燃機。還可以設想用進氣壓力傳感器檢測到的進氣壓力替換吸氣沖程中的缸內壓力，并且用檢測排氣通道中的壓力的排氣壓力傳感器的檢測值替換排氣沖程中的缸內壓力。然而，在該情況下，需要進氣壓力傳感器和排氣壓力傳感器二者。本發明人已發現排氣壓力取決于大氣壓力和進氣壓力，并且已嘗試基于大氣壓力和進氣壓力來計算栗損轉矩。然而，當簡單地使用大氣壓力和進氣壓力代替排氣壓力來計算栗損轉矩時，調節至少使大氣壓力和進氣壓力與排氣壓力和栗損轉矩相關聯的數據。因此，用于調節的工時增加。
[0004]本公開提供了能夠在抑制用于調節的工時增加的情況下根據進氣壓力和大氣壓力計算栗損轉矩的用于內燃機的控制裝置和控制方法。
[0005]本公開的一個示例方面提供了一種用于內燃機的控制裝置，該內燃機包括進氣通道、排氣通道和致動器，該控制裝置包括電子控制單元。該電子控制單元被配置成:向致動器輸出命令信號并且控制內燃機的受控變量;獲取進氣通道中的進氣壓力;獲取大氣壓力；計算歸一化進氣壓力，歸一化進氣壓力是通過利用大氣壓力對進氣壓力進行歸一化而獲得的壓力；基于歸一化進氣壓力計算內燃機的栗損轉矩;計算第一值或者以第一值為獨立變量的線性函數的值作為歸一化進氣壓力，第一值是通過用大氣壓力除進氣壓力而獲得的；存儲關系數據，該關系數據是使利用大氣壓力進行歸一化的輸出值與歸一化進氣壓力相關聯的數據;基于歸一化進氣壓力和關系數據計算輸出值，該輸出值是通過用大氣壓力除栗損轉矩而獲得的第二值、作為以第二值為獨立變量的線性函數的值的歸一化栗損轉矩、通過用大氣壓力除作為排氣通道中的壓力的排氣壓力而獲得的第三值、以及作為以第三值為獨立變量的線性函數的值的歸一化排氣壓力中的一個；以及計算基于歸一化栗損轉矩和大氣壓力的栗損轉矩、以及基于歸一化排氣壓力和大氣壓力的排氣壓力中的一個，排氣壓力用來基于相對于進氣壓力的壓力差來計算栗損轉矩。
[0006]根據前述配置，能夠在抑制用于調節的工時增加的情況下根據進氣壓力和大氣壓力計算栗損轉矩。在該控制裝置中，利用大氣壓力進行歸一化的輸出值可以是歸一化栗損轉矩，電子控制單元可以被配置成基于歸一化進氣壓力計算歸一化栗損轉矩，并且電子控制單元可以被配置成基于歸一化栗損轉矩和大氣壓力計算栗損轉矩。
[0007]在前述配置中，關系數據使歸一化栗損轉矩與歸一化進氣壓力相關聯。因此，較之使歸一化排氣壓力與歸一化進氣壓力相關聯的情況，由于沒有執行根據排氣壓力計算栗損轉矩的處理，因此可以使算術運算負擔更小。
[0008]在該控制裝置中，內燃機可以進一步配備有可變閥特性機構，該可變閥特性機構可以被配置成改變內燃機的進氣閥的閥特性，除了歸一化進氣壓力之外，關系數據還可以使進氣閥的閥打開正時與歸一化栗損轉矩相關，關系數據使歸一化栗損轉矩關聯，使得當閥打開正時在滯后側時的歸一化栗損轉矩大于當閥打開正時在提前側時的歸一化栗損轉矩，并且電子控制單元可以被配置成，除了歸一化進氣壓力之外，還基于閥打開正時和關系數據來計算歸一化栗損轉矩。
[0009]在進氣閥的閥打開正時滯后的情況下，當假設工作流體施加到活塞的功為正時，在活塞朝向下死點移位期間由進入空氣施加到活塞的功減少。因此，在通過從在排氣沖程中由活塞施加到工作流體的功中減去在吸氣沖程中由工作流體施加到活塞的功而獲得的值具有與栗損轉矩相同的符號的情況下，在進氣閥的閥打開正時滯后時，栗損轉矩增加。在前述配置中，有鑒于此，根據進氣閥的閥打開正時計算栗損轉矩。因而，可以更準確地計算栗損轉矩。
[0010]在該控制裝置中，電子控制單元可以被配置成，當閥打開正時相對于活塞的上死點(TDC)的提前量等于或大于規定值時，計算與提前量等于規定值的情況相同的歸一化栗損轉矩的值，并且規定值可以是等于或大于零的值。
[0011]在進氣閥的閥打開正時與上死點一致或者按特定程度相對于上死點提前的情況下，當活塞開始朝向下死點移位時，即便使閥打開正時進一步提前，進入空氣施加到活塞的功量也不會改變。在前述配置中，有鑒于此，當進氣閥的閥打開正時相對于活塞的上死點的提前量等于或大于規定值時，計算與提前量等于規定值的情況相同的歸一化栗損轉矩的值。
[0012]在該控制裝置中，關系數據可以包括第一數據和第二數據，第一數據是當閥打開正時相對于活塞的上死點的提前量等于規定值時的數據，而第二數據是當閥打開正時最滯后時的數據，并且電子控制單元可以被配置成，當閥打開正時相對于活塞的上死點的提前量小于規定值時，通過對在第一數據和第二數據中的每個數據中利用大氣壓力進行了歸一化的輸出值進行內插算術運算，來計算利用大氣壓力進行歸一化的輸出值。
[0013]在閥打開正時相對于TDC滯后時，在假設由工作流體施加到活塞的功為正的情況下，由進入空氣施加到活塞的功減少。因此，在通過從在排氣沖程中由活塞施加到工作流體的功中減去在吸氣沖程中由工作流體施加到活塞的功而獲得的值具有與栗損轉矩相同的符號的情況下，在閥打開正時相對于TDC滯后時，栗損轉矩單調增加。在前述配置中，有鑒于此，通過根據兩條數據中的每條數據執行輸出值的內插算術運算來計算在前述提前量小于規定值的情況下的輸出值。因此，在盡可能抑制數據量增加的情況下，能夠適當地計算在閥打開正時滯后時單調增加的栗損轉矩。
[0014]在該控制裝置中，利用大氣壓力進行了歸一化的輸出值可以是歸一化排氣壓力。電子控制單元可以被配置成基于歸一化進氣壓力計算歸一化排氣壓力。電子控制單元可以被配置成基于歸一化排氣壓力和大氣壓力計算排氣壓力，并且電子控制單元可以被配置成基于排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差來計算栗損轉矩。
[0015]栗損是在吸氣沖程和排氣沖程中由燃燒室中的氣體施加到活塞的功。當通過進氣壓力和排氣壓力分別近似在吸氣沖程中的燃燒室中的壓力和在排氣沖程中的燃燒室中的壓力時，可以通過將排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差乘以活塞在其從上死點到下死點的移位期間推開的體積來獲得栗損。另一方面，栗損轉矩按常數倍數不同于栗損。因此，還可以基于排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差來計算栗損轉矩。在前述配置中，有鑒于此，基于通過非歸一化值計算處理單元計算的排氣壓力和所獲取的進氣壓力之間的壓力差來計算栗損轉矩。
[0016]在該控制裝置中，除了歸一化進氣壓力之外，關系數據還可以使內燃機的旋轉速度與輸出值相關，并且電子控制單元可以被配置成，除了歸一化進氣壓力之外，還基于旋轉速度和關系數據來計算輸出值。
[0017]利用大氣壓力進行歸一化的輸出值和歸一化進氣壓力之間的關系取決于旋轉速度。在前述配置中，有鑒于此，考慮旋轉速率來計算利用大氣壓力進行歸一化的輸出值。在該控制裝置中，除了歸一化進氣壓力和閥打開正時之外，關系數據還可以使內燃機的旋轉速度還與輸出值相關，并且電子控制單元可以被配置成基于歸一化進氣壓力、閥打開正時、旋轉速度和關系數據來計算輸出值。
[0018]利用大氣壓力進行歸一化的輸出值和歸一化進氣壓力之間的關系取決于旋轉速度。在前述配置中，有鑒于此，考慮旋轉速率來計算利用大氣壓力進行歸一化的輸出值。在該控制裝置中，電子控制單元可以被配置成計算內燃機的所需軸向轉矩，電子控制單元可以被配置成基于使內燃機的摩擦轉矩與所需軸向轉矩相加的處理來計算內燃機的所需指示轉矩，并且電子控制單元可以被配置成基于通過使栗損轉矩與所需指示轉矩相加而獲得的值來設定內燃機的致動器的操作量。
[0019]在前述配置中，基于通過使栗損轉矩與所需指示轉矩相加而獲得的值來設定內燃機的致動器的操作量，因此可以考慮栗損轉矩來設定操作量。因此，可以高度準確地將內燃機的軸向轉矩控制到所需的軸向轉矩。
[0020]在該控制裝置中，內燃機可以包括節流閥。電子控制單元可以被配置成存儲空氣量轉換數據和進氣壓力轉換數據，空氣量轉換數據使通過將栗損轉矩與所需指示轉矩相加而獲得的值與目標空氣量相關聯，并且進氣壓力轉換數據使目標空氣量與進氣壓力相關聯。電子控制單元可以被配置成使用空氣量轉換數據計算目標空氣量并且隨后使用所計算的目標空氣量和進氣壓力轉換數據來執行計算目標進氣壓力的處理，目標空氣量是設定節流閥的開度的算術參數，獲取進氣壓力的處理是獲取目標進氣壓力的處理。
[0021]在前述配置中，與操作量計算處理單元在設定節流閥的操作量(開度)時利用的目標空氣量對應的目標進氣壓力由進氣壓力獲取處理單元獲取。隨后，歸一化處理單元對目標進氣壓力進行歸一化。因而，計算歸一化進氣壓力。因此，在栗損轉矩計算處理單元中，可以計算與通過操作量計算處理單元設定節流閥的開度的處理假設的進氣壓力對應的栗損轉矩。
[0022]本公開的另一示例方面提供了一種用于內燃機的控制方法，該內燃機包括進氣通道、排氣通道和致動器，該控制方法包括:獲取進氣通道的進氣壓力;獲取大氣壓力;計算歸一化進氣壓力，該歸一化進氣壓力是通過利用大氣壓力對進氣壓力進行歸一化而獲得的壓力；基于歸一化進氣壓力計算內燃機的栗損轉矩;計算第一值或者以第一值為獨立變量的線性函數的值作為歸一化進氣壓力，第一值是通過用大氣壓力除進氣壓力而獲得的；存儲關系數據，關系數據是使利用大氣壓力進行歸一化的輸出值與歸一化進氣壓力相關聯的數據;基于歸一化進氣壓力和關系數據計算輸出值，輸出值是通過用大氣壓力除栗損轉矩而獲得的第二值、作為以第二值為獨立變量的線性函數的值的歸一化栗損轉矩、通過用大氣壓力除作為排氣通道中的壓力的排氣壓力而獲得的第三值、以及作為以第三值為獨立變量的線性函數的值的歸一化排氣壓力中的一個；以及計算基于歸一化栗損轉矩和大氣壓力的栗損轉矩、以及基于歸一化排氣壓力和大氣壓力的排氣壓力中的一個，排氣壓力用來基于相對于進氣壓力的壓力差計算栗損轉矩。
【附圖說明】
[0023]下文將參照附圖描述示例實施例的特征、優點以及技術和工業意義，在附圖中相同的附圖標記表示相同的元件，以及其中:
[0024]圖1是包括根據第一實施例的用于內燃機的控制裝置的內燃機系統的視圖；
[0025]圖2是示出根據第一實施例轉矩需求控制的一部分的處理的框圖；
[0026]圖3是PV 圖；
[0027]圖4表示示出進氣壓力和“排氣壓力-大氣壓力”之間的關系的測量數據；
[0028]圖5表示示出進氣壓力的歸一化值和“排氣壓力-大氣壓力”的歸一化值之間的關系的測量數據；
[0029]圖6是示出根據第一實施例的初步處理單元和栗損轉矩計算處理單元的處理的框圖；
[0030]圖7是不出本公開的第一實施例的效果的視圖；
[0031 ]圖8是示出第一實施例的技術適當性的PV圖；
[0032]圖9是示出根據第二實施例的初步處理單元和栗損轉矩計算處理單元的處理的框圖；
[0033]圖10是示出根據第二實施例的歸一化值計算處理單元的處理過程的流程圖；以及
[0034]圖11是示出根據第三實施例的初步處理單元和栗損轉矩計算處理單元的處理的框圖。
【具體實施方式】
[0035]發明人已發現盡管“(排氣壓力)_(實際大氣壓力)”取決于實際大氣壓力和進氣壓力，但是通過用校正系數分別除“(排氣壓力)_(實際大氣壓力)”和進氣壓力而獲得的值之間的對應關系可以被視為與實際大氣壓力無關，該校正系數是通過用預定大氣壓力(基準大氣壓力)除實際大氣壓力而獲得的，假設預定大氣壓力是在位于海平面以上10m或更小的高度的地點的大氣壓力。因此，當生成使通過用校正系數除前述進氣壓力而獲得的值與用校正系數除“(排氣壓力)_(實際大氣壓力)”而獲得的值相關聯的關系數據，而非生成使進氣壓力和實際大氣壓力與“(排氣壓力)_(實際大氣壓力)”相關聯的關系數據時，可以減少用于調節的工時。
[0036]通過用校正系數除“(排氣壓力)-(實際大氣壓力)”而獲得的值滿足如下關系式。
[0037](基準大氣壓力).K排氣壓力)-(實際大氣壓力)}/(實際大氣壓力)=(基準大氣壓力).(排氣壓力)/(實際大氣壓力)-(基準大氣壓力)
[0038]基準大氣壓力是固定值。因此，通過用校正系數除進氣壓力而獲得的值和通過用校正系數除排氣壓力而獲得的值之間的對應關系也可以被視為與實際大氣壓力無關。例如，在兩個參數A和B之間的對應關系可以被視為與實際大氣壓力無關的情況下，假設a、b、c和d是常數(注意，a和b可以彼此不相等但是不為零)，則通過改變A和B的單位或者改變原點可以簡單地獲得“a.A+b”和“c.B+d”。因此顯然“a.A+b”和“c.B+d”之間的對應關系也可以被視為與實際大氣壓力無關。
[0039]就是說，首先將考慮單位。例如，一對值，即通過用校正系數除進氣壓力而獲得的值和通過用校正系數除排氣壓力而獲得的值之間的對應關系，即使在針對每對值獲得按“兆帕(MPa)”表示的測量結果時，仍可以被視為與實際大氣壓力無關，并且隨后每對值被轉換成按“巴(bar)”表示值。在該情況下，成對值自身被轉換成通過使按“兆帕”表示的值乘以“10”而獲得的值。通過同一記號，即使在每對值被替換為按“大氣壓(atm)”表示的值之間的關系時，成對值之間的對應關系可以被視為與實際大氣壓力無關。在該情況下，成對值自身被轉換成通過使按“兆帕”表示的值乘以“9.869”而獲得的值。根據前文顯見，當A和B之間的對應關系可以被首先視為與實際大氣壓力無關時，通過使A和B乘以同一系數a而獲得的值，即“a.A”和“a.B”之間的對應關系也可以被視為與實際大氣壓力無關。此外，在例如按“兆帕”表示的A和B之間的對應關系可以被視為與實際大氣壓力無關的情況下，即使在僅將B從按“兆帕”表示的值轉換成按“大氣壓”等表示的值時，按“兆帕”表示的A和按“大氣壓”表示的B之間的對應關系也可以被視為與實際大氣壓力無關。因此，前述系數a和b可以彼此不相等。
[0040]截距b和d的改變對應于原點的改變。然而，當在前面的描述中提及“通過用校正系數除進氣壓力而獲得的值和通過用校正系數除排氣壓力而獲得的值之間的對應關系與實際大氣壓力無關”時已進行該改變。就是說，即使在截距b和d改變時，A和B之間的對應關系仍與實際大氣壓力無關。順便提及，前面的描述等同于基準大氣壓力移動通過原點的物理量的定義。
[0041]因此，“使歸一化排氣壓力與歸一化進氣壓力相關聯的數據”是允許根據歸一化進氣壓力高度準確地計算歸一化排氣壓力的數據。隨后，可以根據能夠從該數據計算的排氣壓力和進氣壓力之間的壓力差來計算栗損轉矩。
[0042]通過使“(排氣壓力)-(進氣壓力)”乘以活塞在其從上死點到下死點的移位期間推開的體積而獲得的值等同于栗損，并且與栗損轉矩成比例。因此，通過用實際大氣壓力除栗損轉矩而獲得的值與“K排氣壓力)/(實際大氣壓力)}-{(進氣壓力)/(實際大氣壓力)}”成比例。如上文所述，“K排氣壓力)/(實際大氣壓力)}”和“K進氣壓力)/(實際大氣壓力)}”之間的對應關系可以被視為與實際大氣壓力無關。就是說，通過用實際大氣壓力除栗損轉矩而獲得的值和“K進氣壓力)/(實際大氣壓力)}”之間的對應關系也可以被視為與實際大氣壓力無關。因此，通過改變用實際大氣壓力除栗損轉矩而獲得的值的單位或原點而獲得的值和“K進氣壓力)/(實際大氣壓力)}”之間的對應關系也可以被視為與實際大氣壓力無關。而且，通過改變用實際大氣壓力除栗損轉矩而獲得的值的單位或原點而獲得的值和歸一化進氣壓力之間的對應關系可以被視為與實際大氣壓力無關。因此，“使歸一化栗損轉矩與歸一化進氣壓力相關聯的數據”是允許根據歸一化進氣壓力高度準確地計算歸一化栗損轉矩的數據。
[0043]下面將參照視圖描述根據本公開的第一實施例的用于內燃機的控制裝置。
[0044]如圖1中所示，調整內燃機10的進氣通道12的流動通道橫截面積的節流閥14布置在進氣通道12中。燃料噴射閥16設置在節流閥14下游。在操作進氣閥18打開時，燃料噴射閥16噴射的燃料和從節流閥14的上游區域吸入的空氣的混合物被吸入到由汽缸20和活塞22限定的燃燒室24中。火花塞26暴露于燃燒室24。吸入到燃燒室24中的混合物通過火花塞26釋放的火花燃燒。通過活塞22的移位，通過燃燒生成的能量被轉換成作為內燃機輸出軸的曲軸28的旋轉能量。車輛的驅動輪機械耦接到曲軸28。因此，曲軸28的動力被傳送到驅動輪。
[0045]通過排氣閥30的閥打開操作，在燃燒室24中燃燒的混合物作為排放氣體被釋放到排氣通道32。根據凸軸40的旋轉操作驅動前述進氣閥18打開/關閉。用于進氣閥18的凸軸40設置有可變閥正時機構42，其調整打開/關閉進氣閥18的正時，即進氣閥18的閥正時。曲軸28的旋轉力從正時鏈條44傳送到可變閥正時機構42。當曲軸28的旋轉力被傳送到凸軸40時，通過與凸軸40—體設置的凸輪43的旋轉來驅動進氣閥18打開/關閉。
[0046]可變閥正時機構42是改變相對于曲軸28的旋轉角度的凸軸40的旋轉角度的機構。可變閥正時機構42在固定閥的提升量和工作角度的情況下通過改變相對旋轉角度來使閥正時可變。
[0047]增壓器50設置在前述進氣通道中的節流閥14的上游，并且設置在排氣通道32中。電子控制單元(ECU)60是被設計成控制內燃機10的控制裝置。ECU 60配備有非易失性存儲器62，其是不論是否被供給電力都保持數據的存儲器。ECU 60取得各個傳感器的檢測值，諸如大氣壓力傳感器70檢測到的大氣壓力Pa、曲柄角度傳感器72檢測到的曲軸28的旋轉速度NE、冷卻劑溫度傳感器74檢測到的內燃機10的冷卻劑溫度THW、加速器傳感器76檢測到的加速器踏板的操作量ACCP等。隨后，E⑶60基于這些檢測值將命令信號MSl至MS4等輸出到各個致動器，諸如節流閥14、燃料噴射閥16、火花塞26、可變閥正時機構42等，并且控制內燃機10的受控變量(轉矩、空燃比等)。特別地，ECU 60基于加速器踏板的操作量ACCP計算作為內燃機10需要的軸向轉矩的所需軸向轉矩Trqa*，并且執行所謂的轉矩需求控制，用于控制內燃機10的轉矩，使得內燃機10的實際軸向轉矩變得等于所需軸向轉矩Trqa*。后面將詳細描述轉矩需求控制。
[0048]圖2是ECU60執行的轉矩需求控制的一部分的框圖。所需軸向轉矩計算處理單元MlO基于加速器踏板的操作量ACCP計算所需軸向轉矩Trqa*。所計算的所需軸向轉矩Trqa*是根據加速器踏板的操作量ACCP確定的用于驅動輪的轉矩和用于諸如車輛空調等的交流發電機、壓縮機的輔助設備的轉矩(負載轉矩)的和。因此，所需軸向轉矩計算處理單元MlO在計算所需軸向轉矩Trqa*時考慮交流發電機和壓縮機的操作量。
[0049]摩擦轉矩計算處理單元M12基于冷卻劑溫度傳感器74檢測到的冷卻劑溫度THW計算內燃機10的活塞22和汽缸20之間的摩擦轉矩。在加法處理單元M13中，通過使摩擦轉矩與所需軸向轉矩Trqa*相加來計算所需指示轉矩Trgi*。
[0050]栗損轉矩計算處理單元M20基于初步處理單元M20a的輸出計算栗損轉矩Pump，大氣壓力傳感器70檢測到的大氣壓力Pa、曲柄角度傳感器72檢測到的旋轉速度NE和后面描述的目標進氣壓力Pm*被輸入到初步處理單元M20a。
[OO51 ] 加法處理單元M14對所需指示轉矩Trgi*和栗損轉矩Pump求和。指示轉矩和栗損轉矩的和以下將被稱為燃燒轉矩。因此，加法處理單元M14計算并輸出所需燃燒轉矩Trqc*。
[0052]點火正時設定處理單元M15設定作為用于開始火花塞26的火花釋放的正時的點火正時。點火正時設定處理單元M15通過各種類型的公知的控制，諸如爆震控制、催化劑加熱控制等，來設定點火正時。
[0053]增加轉矩計算處理單元M16通過用點火正時設定處理單元M15輸出的效率值除所需燃燒轉矩Trqc*來計算所需轉矩Trq*。被輸入所需轉矩Trq*、旋轉速度NE和目標空燃比A/F*的目標空氣量設定處理單元M18計算作為吸入到燃燒室24的空氣量的目標值的目標空氣量KL0*。當實際點火正時是作為具有最大內燃機轉矩生成效率的最大轉矩的最小點火提前(MBT)時，目標空氣量設定處理單元M18將在實現所需轉矩Trq*時吸入到燃燒室24的空氣量設定為目標空氣量KL0*。這可以通過將作為空氣量轉換數據的映射存儲到非易失性存儲器62中來實現，該空氣量轉換數據使所需轉矩Trq*、旋轉速度NE和目標空燃比A/F*與吸入到燃燒室24的空氣量相關聯。該映射可以例如通過測量在點火正時被設定為MBT并且吸入到燃燒室24的空氣量、空燃比和旋轉速度NE分別被設定為各個值時的內燃機10的轉矩來創建。這里提及的旋轉速度NE是內燃機10的穩定操作狀態下的值。該映射是分別確定輸入變量的多個互不相同的值(離散值)的輸出變量的值的數據的集合。
[0054]前述增加轉矩計算處理單元M16被設置成考慮目標空氣量設定處理單元M18在點火正時是MBT的前提下計算目標空氣量KL0*。就是說，在增加轉矩計算處理單元M16中校正所需燃燒轉矩Trqc*，使得在點火正時設定處理單元M15設定的實際點火正時不是MBT時，可以由目標空氣量設定處理單元M18計算用于實現所需燃燒轉矩Trqc*的目標空氣量KL0*。因此，所需轉矩Trq*不是被實現為內燃機10的燃燒轉矩的值，而是用于將內燃機10的燃燒轉矩控制到所需燃燒轉矩Trqc*的算術參數。
[0055]逆空氣模型M30基于目標空氣量KL0*、旋轉速度NE和進氣閥18的閥打開正時IV0，計算作為用于將內燃機10的軸向轉矩控制到所需軸向轉矩Trqa*的操作量的節流閥14的開度TA。接下來，將詳細描述逆空氣模型M30。
[0056]進氣壓力計算處理單元M31基于目標空氣量KL0*、旋轉速度NE和進氣閥18的閥打開正時IVO來計算目標進氣壓力PmO*。這可以通過將作為進氣壓力轉換數據的映射預先存儲到非易失性存儲器62中來實現，該進氣壓力轉換數據使吸入到燃燒室24的空氣量、旋轉速度NE和閥打開正時IVO與進氣壓力相關聯。該映射可以例如通過測量在吸入到燃燒室24的空氣量、旋轉速度NE和閥打開正時IVO被設定為各個值時的進氣壓力而被預先創建。在映射中確定的進氣壓力是被消除壓力脈動的影響的進氣壓力，并且對應于例如平均進氣壓力。
[0057]上限保護處理單元M32通過使目標進氣壓力PmO*接受基于旋轉速度NE和大氣壓力Pa的上限保護處理來計算目標進氣壓力Pm*。該處理是在目標進氣壓力PmO*高于上限時將目標進氣壓力Pm*設定為上限的處理。根據旋轉速度NE確定上限，因為進氣壓力能夠采取的最大值取決于旋轉速度NE。設定上限的處理可以通過如下方式實現:基于測量在將旋轉速度NE設定為各個值并且在各個旋轉速度NE將致動器的操作量設定為各個值時的進氣壓力的最大值所獲得的測量結果創建映射或關系表述，并且將該映射或關系表述預先存儲到非易失性存儲器62中。該映射或關系表述包括彼此不同的大氣壓力Pa的各個測量結果。
[0058]空氣量計算處理單元M33基于目標進氣壓力Pm*、旋轉速度NE和閥打開正時IVO來計算目標空氣量KL1*。這可以通過將使進氣壓力、旋轉速度和閥打開正時IVO與吸入到燃燒室24的空氣量相關聯的映射預先存儲在非易失性存儲器62中來實現。該映射可以例如通過測量在進氣壓力、旋轉速度和閥打開正時IVO被設定為各個值時的吸入到燃燒室24的空氣量來預先創建。這里提到的進氣壓力是被消除壓力脈動的影響的值，并且對應于例如平均值。旋轉速度和閥打開正時是內燃機的穩定操作狀態下的值。
[0059]空氣流率計算處理單元M34計算作為目標空氣量KL2*的、通過使目標空氣量KLl*乘以旋轉速度NE并且使該積除以流速系數Kv而獲得的值，作為通過節流閥14的空氣流率的目標值。這里應注意，考慮到每單位時間將空氣吸入到燃燒室24的吸氣沖程的達到次數隨著旋轉速度NE升高而增加，使目標空氣量KLl*乘以旋轉速度NE。由于通過節流閥14的空氣的流率取決于跨越節流閥14的壓力差并且跨越節流閥的該壓力差波動，因此使該積除以流速系數Kv。流速系數Kv是用于使吸入到燃燒室24中的空氣量等于目標空氣量KL0*而不考慮因跨越節流閥的壓力差導致的空氣流率改變的算術參數，并且基于目標進氣壓力Pm*和大氣壓力Pa來設定。
[0060]大氣壓力校正處理單元Μ35通過基于大氣壓力校正系數Ka校正目標空氣量KL2*來計算目標空氣量KL*，作為通過節流閥14的空氣流率的最終目標值。這里應注意，大氣壓力校正系數Ka是根據大氣壓力Pa可變地設定的參數。
[0061]開度設定處理單元Μ36基于目標空氣量KL*計算節流閥14的開度TA。開度設定處理單元Μ36被配置成配備有確定在跨越節流閥14的壓力差是基準壓力差并且大氣壓力是預定壓力時的節流閥14的開度TA和通過節流閥14的空氣量之間的關系的映射。因此，當跨越節流閥14的壓力差偏離基準值時等，輸入到開度設定處理單元Μ36的目標空氣量KL*不是實際通過節流閥14的空氣量的目標值。目標空氣量KL*是用于將節流閥14的開度TA設定為適當值的算術參數。
[0062]前述的所計算的開度TA是用于將吸入到燃燒室24的空氣量控制為目標空氣量KL0*的開環操作量。E⑶60通過向節流閥14傳送命令信號MSl來調整節流閥14的開度，使得獲得所計算的開度TA。
[0063]接下來，將詳細描述前述初步處理單元M20a和前述栗損轉矩計算處理單元Μ20的處理。圖3是簡單的PV圖。圖3中所示的體積Vc是在活塞22在上死點和下死點之間移位期間由活塞22推開的體積。區域T2的面積等同于栗損。在圖3中，吸氣沖程中的燃燒室24中的壓力被近似為進氣壓力Pm，并且排氣沖程中的燃燒室24中的壓力被近似為排氣壓力Pex。進氣壓力Pm和排氣壓力Pex是隨著壓力脈動而波動的物理量。這些物理量的平均值分別是吸氣沖程中的燃燒室24中的壓力的平均值和排氣沖程中的燃燒室24中的壓力的平均值的良好近似值。因此，在吸氣沖程中由燃燒室24側的流體施加到活塞22的功是進氣壓力Pm和體積Vc的積，并且在排氣沖程中由活塞22施加到燃燒室24側的流體的功是排氣壓力Pex和體積Vc的積。因此，在吸氣沖程和燃燒沖程中由燃燒室24側的流體施加到活塞22的功是“Pm.Vc-Pex.Vc” ο
[0064]栗損轉矩是具有通過使栗損乘以預定常數而計算的轉矩的維度的物理量。然而，應注意，這里提到的栗損被定義為在由四個沖程構成的一個循環中在吸氣沖程和燃燒沖程中由燃燒室24側的流體施加到活塞22的功。順便提及，由于通常“Pm〈PeX”，因此“Pm.Vc-Pex.Vc”是負的。然而，在下文中在“Pm〈Pex”的情況下栗損和栗損轉矩將被定義為正值。
[0065]栗損轉矩Pump可以根據前述區域T2的面積來計算，并且因此可以根據進氣壓力Pm和排氣壓力Pex之間的壓力差來計算。圖4示出了在內燃機10的旋轉速度NE恒定的情況下進氣壓力Pm與大氣壓力Pa同排氣壓力Pex之間的壓力差Δ Pex( =Pex-Pa)之間的關系。然而，應注意，圖4中所示的數據包括在大氣壓力Pa是“70千帕(kPa)”時的數據以及在大氣壓力Pa是“101.3千帕”時的數據。順便提及，圖4中的進氣壓力Pm和排氣壓力Pex不是具有壓力脈動的實際進氣壓力和實際排氣壓力的瞬時值，而是具有壓力脈動的進氣壓力和排氣壓力的平均值。如圖4中所示，壓力差APex取決于大氣壓力Pa和進氣壓力Pm。
[0066]圖5示出了在內燃機10的旋轉速度NE恒定的情況下通過用校正系數ekpa除進氣壓力Pm而獲得的值和通過用校正系數ekpa除壓力差APex而獲得的值之間的關系。這里應注意，校正系數ekpa是在標準狀態下(基準大氣壓力PaO)通過用大氣壓力除實際大氣壓力Pa而獲得的值。就是說，“ekpa = Pa/PaO”。順便提及，在該情況下，假設基準大氣壓力是位于海平面以上標準高度(例如，等于或低于100米)的地點的大氣壓力“102.2千帕”。如圖5中所示，通過用校正系數ekpa除進氣壓力Pm而獲得的值和通過用校正系數ekpa除壓力差APex而獲得的值之間的對應關系被視為與大氣壓力無關。
[0067]圖4和5意味著通過用校正系數ekpa除進氣壓力Pm而獲得的值可以與通過用校正系數ekpa除壓力差△ Pex而獲得的值相關聯，而非使壓力差△ Pex與兩個參數，即大氣壓力Pa和進氣壓力Pm相關聯。這里應注意，通過用校正系數ekpa除壓力差△ Pex而獲得的值是通過從用校正系數ekpa除排氣壓力Pex而獲得的值中減去基準大氣壓力PaO而獲得的值，如根據以下計算而顯見的。
[0068]Δ Pex/ekpa= (Pex-Pa).PaO/Pa= (Pa0.Pex/Pa)-PaO = (Pex/ekpa)-PaO
[0069]前述基準大氣壓力PaO是固定值。因此，當通過用校正系數ekpa除進氣壓力Pm而獲得的值和通過用校正系數ekpa除壓力差△ Pex而獲得的值之間的對應關系可被視為與大氣壓力無關時，通過用校正系數ekpa除進氣壓力Pm而獲得的值和通過用校正系數ekpa除排氣壓力Pex而獲得的值之間的對應關系也可被視為與大氣壓力無關。
[°07°] 現在，該對應關系被表述為Pex/Pa = PexO(Pm/ekpa)。這樣，圖3中所示的區域T2的面積如下。
[0071](區域T2的面積)=(Pex-Pm).Vc
[0072]={PexO(Pm/ekpa).ekpa_(Pm/ekpa).ekpa}.Vc
[0073]= {PexO(Pm/ekpa)_(Pm/ekpa)}.Vc.ekpa
[0074]前述等式意味著通過用校正系數ekpa除區域T2的面積而獲得的值由Pm/ekpa唯一確定。
[0075]順便提及，可以通過用預定常數除前述區域T2的面積來計算栗損轉矩Pump。因此，通過用校正系數ekpa除栗損轉矩Pump而獲得的值由“Pm/ekpa”唯一確定。在下文中，通過用校正系數ekpa除栗損轉矩Pump而獲得的值將被視為被歸一化的參數，使得大氣壓力Pa變得等于基準大氣壓力PaO，通過用校正系數ekpa除進氣壓力Pm而獲得的值將被稱為歸一化進氣壓力Pm/ekpa，并且通過用校正系數ekpa除栗損轉矩而獲得的值將被稱為歸一化栗損轉矩PumpO。這樣，歸一化進氣壓力Pm/ekpa和歸一化栗損轉矩PumpO之間的對應關系可以被視為與大氣壓力無關。栗損轉矩計算處理單元M20通過使用該對應關系計算栗損轉矩。
[0076]圖6示出了初步處理單元M20a和栗損轉矩計算處理單元M20的處理。校正系數計算處理單元M21通過用基準大氣壓力PaO除大氣壓力Pa來計算校正系數ekpa。歸一化處理單元M22通過用校正系數ekpa除目標進氣壓力Pm*來計算歸一化進氣壓力Pm*/ekpa。這里應注意，初步處理單元M20a獲取目標進氣壓力Pm*的最新的值并且將所獲取的值輸入到歸一化處理單元M22。進行該設定使得目標進氣壓力Pm*的計算是在栗損轉矩Pump的計算之后執行的。
[0077]栗損轉矩計算處理單元M20基于歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE計算栗損轉矩Pump。具體地，歸一化值計算處理單元M24首先基于歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE計算歸一化栗損轉矩PumpO。這可以通過將使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的映射預先存儲到非易失性存儲器62中并且使用該映射來實現。這里應注意，該映射是關于在歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE分別是多個互不相同的值(離散值)時的歸一化栗損轉矩PumpO的值的記錄數據的集合。順便提及，該映射可以通過預先測量在將歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE設定為各個值時的歸一化栗損轉矩PumpO來創建。順便提及，這里提到的旋轉速度NE是內燃機10的穩定操作狀態下的值。構成計算歸一化進氣壓力的基礎的進氣壓力是被消除壓力脈動的影響的值，并且對應于例如平均值。
[0078]非歸一化值計算處理單元M25通過使歸一化栗損轉矩PumpO乘以校正系數ekpa來計算栗損轉矩Pump。這是栗損轉矩計算處理單元M20的輸出。
[0079]圖7示出了栗損轉矩計算處理單元M20計算栗損轉矩Pump時的準確性的評估結果。在圖7中，基準大氣壓力是“101.3千帕”，并且彼此對照地示出了當大氣壓力Pa是“70.8千帕”并且進氣壓力Pm分別是“32.5千帕”和“53.7千帕”時的實際栗損轉矩，以及栗損轉矩計算處理單元M20計算的栗損轉矩Pump。順便提及，在圖7中，當大氣壓力Pa是“101.3千帕”時，示出了實際測量的栗損轉矩的值，并且沒有提及栗損轉矩計算處理單元M20計算的栗損轉矩Pump。如圖7中所示，當大氣壓力Pa是“70.8千帕”時，栗損轉矩計算處理單元M20計算的栗損轉矩Pump高度準確地與實際栗損轉矩一致。
[0080]圖8示出了當大氣壓力Pa是“101.3千帕”和“70千帕”時在吸氣沖程和排氣沖程中的缸內壓力的測量值。在圖8中所示的測量結果中，在將大氣壓力Pa是“101.3千帕”時的吸氣沖程和排氣沖程中的缸內壓力乘以校正系數ekpa時，它們分別高度準確地與大氣壓力Pa是“70千帕”時的吸氣沖程和排氣沖程中的缸內壓力一致。這意味著通過利用校正系數ekpa對吸氣沖程和排氣沖程中的缸內壓力進行歸一化而獲得的值不依賴于大氣壓力Pa的值。該事實還指出了本公開的本實施例中的對歸一化進氣壓力等的處理的適當性。
[0081 ]現將描述本公開的本實施例的操作。在歸一化值計算處理單元M24中，基于根據大氣壓力Pa和目標進氣壓力Pm*計算的歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE計算歸一化栗損轉矩PumpO。隨后在非歸一化值計算處理單元M25中，通過使歸一化栗損轉矩PumpO乘以校正系數ekpa來計算栗損轉矩Pump。
[0082]根據以上描述的本公開的本實施例，獲得了以下提及的效果。(I)在歸一化值計算處理單元M24基于歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE計算歸一化栗損轉矩PumpO之后，非歸一化值計算處理單元M25通過使歸一化栗損轉矩PumpO乘以校正系數ekpa來計算栗損轉矩Pump。因此，通過調節使兩個參數，即歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE，與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的關系數據(映射)，可以通過簡單的算術運算來計算栗損轉矩Pump。相反，在沒有使用歸一化進氣壓力Pm*/ekpa時，排氣壓力Pex取決于進氣壓力Pm和大氣壓力Pa。因此，需要調節使三個參數，即旋轉速度NE、進氣壓力Pm和大氣壓力Pa，與栗損轉矩Pump相關聯的關系數據。這里應注意，例如，在旋轉速度NE、進氣壓力Pm和大氣壓力Pa中的每個采取10個互不相同的值時調節栗損轉矩Pump的值的情況下，調節1000個值作為栗損轉矩Pump的值。另一方面，由于在歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE中的每個采取10個互不相同的值時調節歸一化栗損轉矩PumpO的值的情況下，僅調節100個值作為歸一化栗損轉矩PumpO的值即是足夠的。
[0083]因此，在本公開的本實施例中，能夠在抑制用于調節的工時增加的情況下根據進氣壓力和大氣壓力計算栗損轉矩。(2)在校正系數ekpa中使用的基準大氣壓力PaO是在位于海平面以上10m或更小的高度的地點的大氣壓力。因此，除了車輛在高原上的情況行駛之夕卜，可以使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和歸一化栗損轉矩PumpO分別近似等于目標進氣壓力Pm*和栗損轉矩Pump。
[0084](3)基于通過使栗損轉矩Pump與所需指示轉矩Trqi*相加而獲得的所需燃燒轉矩Trqc*來計算節流閥14的開度TA。因此，可以考慮栗損轉矩Pump高度準確地計算節流閥14的開度TA。
[0085](4)基于通過使栗損轉矩Pump與所需指示轉矩Trqi*相加而獲得的所需燃燒轉矩Trqc*來設定目標空氣量KL0*。因此，可以減少在設定目標空氣量KL0*時要考慮的參數數目。相反，在根據所需指示轉矩Trqi*設定目標空氣量KL0*的情況下，在設定目標空氣量KL0*時，除了所需指示轉矩Trqi*、目標空燃比A/F*和旋轉速度NE之外，用于計算栗損轉矩Pump的參數也被認為是必需的。
[0086](5)使用目標進氣壓力Pm*作為用于計算栗損轉矩Pump的進氣壓力。因而，可以計算與通過開度設定處理單元M36的設定節流閥14的開度TA的處理采取的進氣壓力對應的栗損轉矩。
[0087]下面將參照附圖著重于與本公開的第一實施例的不同之處描述根據本公開的第二實施例的用于內燃機的控制裝置。
[0088]圖9示出了根據本公開的本實施例的初步處理單元M20a和栗損轉矩計算處理單元M20的處理。順便提及，為了簡便，在圖9中與圖6中所示處理對應的處理分別由相同的附圖標記表不O
[0089]在本公開的本實施例中，除了歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE之外，歸一化值計算處理單元M24a還基于進氣閥18的閥打開正時IVO來計算歸一化栗損轉矩PumpO。這可以通過在進氣閥18的閥打開正時IVO與活塞22的上死點一致時以及在進氣閥18的閥打開正時IVO是最滯后的正時時，分別將使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的映射預先存儲到非易失性存儲器62中來實現。
[0090]圖10示出了根據本公開的本實施例的計算歸一化栗損轉矩PumpO的處理過程。歸一化值計算處理單元M24a例如按預定的周期重復地執行這些處理。
[0091 ] 在圖1O中所示的系列處理中，歸一化值計算處理單元M24a首先確定閥打開正時IVO是否是與活塞22的上死點一致的閥打開正時IVOTDC或者相對于與活塞22的上死點一致的閥打開正時IVOTDC提前(SlO)。順便提及，在該處理中，閥正時被量化，使得參照閥打開正時IVO是最滯后的正時IVOAVI的時間，隨著相對于最滯后正時IVOAVI的提前量的增加而增加。就是說，在最滯后正時IVOAVI是“30° ATDC"的情況下，當閥打開正時IVO是“15° ATDC”時，閥打開正時IVO被量化為“15°”。然而，應注意，最滯后正時IVOAVI被表示為絕對值，并且設為 “30。，，。
[0092 ]如果確定閥打開正時IVO是閥打開正時IVORDC或者比其提前(S1中的“是”)，則歸一化值計算處理單元M24a選擇在閥打開正時IVO是前述閥打開正時IVOTDC時使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的映射(S12)。隨后，歸一化值計算處理單元M24a基于所選擇的映射計算歸一化栗損轉矩PumpO(S14)。因此，歸一化值計算處理單元M24a根據相同的單個映射計算歸一化栗損轉矩PumpO，而與閥打開正時IVO是否相對于閥打開正時IVOTDC提前或者等于閥打開正時IVOTDC無關。這出于如下考慮。就是說，在進氣閥18的閥打開正時IVO以特定程度相對于閥打開正時IVOTDC提前的情況下，當活塞22開始朝向下死點移位時，即便進氣閥18的閥打開正時IVO進一步提前，進入空氣施加到活塞22的功量也不會改變。因此，栗損轉矩Pump響應于閥打開正時IVO的敏感性消失。
[0093]另一方面，如果確定閥打開正時IVO相對于前述閥打開正時IVOTDC滯后(S10中的“否”)，則歸一化值計算處理單元M24a通過使用前述映射二者來計算歸一化栗損轉矩PumpO。就是說，歸一化值計算處理單元M24a首先基于在閥打開正時IVO是前述閥打開正時IVOTDC時使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的映射來計算歸一化栗損轉矩PumpOTDC(S16)。此外，歸一化值計算處理單元M24a基于在閥打開正時IVO是最滯后的正時IVOAVI時使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的映射來計算歸一化栗損轉矩PumpOAVI (S18)。隨后，歸一化值計算處理單元M24a基于獲得歸一化栗損轉矩PumpOTDC和歸一化栗損轉矩PumpOAVI的加權平均值的處理來計算歸一化栗損轉矩Pump0(S20)。具體地，歸一化值計算處理單元M24a使用下式。
[0094]PumpO =
[0095]{(PumpOAV1-PumpOTDC).(IVO-1VOAVI)/(-1VOAVI)}+PumpOTDC
[0096]這是內插算術運算，其出于如下考慮，當工作流體施加到活塞22的功被假設為正時，由于進入空氣施加到活塞22的功隨著閥打開正時IVO相對于上死點TDC滯后而減小，因此栗損轉矩單調增加。
[0097]順便提及，當步驟S14和步驟S20的處理完成時，歸一化值計算處理單元M24a暫時結束該系列處理。下面將參照附圖著重于與本公開的第一實施例的不同之處描述根據本公開的第三實施例的用于內燃機的控制裝置。
[0098]圖11示出了根據本公開的本實施例的初步處理單元M20a和栗損轉矩計算處理單元M20的處理。順便提及，為了簡便，在圖11中與圖6中所示處理對應的處理分別由相同的附圖標記表示。
[0099]如圖11中所示，在本公開的本實施例中，歸一化值計算處理單元M26基于歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE計算歸一化排氣壓力PexO，其是通過用校正系數ekpa除排氣壓力Pex而獲得的值。這出于如下考慮，如在本公開的第一實施例中參照圖3和4描述的，歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和歸一化排氣壓力PexO之間的對應關系可以被視為與大氣壓力無關。因此，在本公開的本實施例中，將使歸一化進氣壓力Pm*/ekpa和旋轉速度NE與歸一化排氣壓力PexO相關聯的映射預先存儲到非易失性存儲器62中，并且基于該映射計算歸一化排氣壓力PexO。[0?00]非歸一化值計算處理單元Μ27通過使歸一化排氣壓力PexO乘以校正系數ekpa來計算排氣壓力Pex。隨后在輸出單元M28中，基于排氣壓力Pex和目標進氣壓力Pm*之間的壓力差來計算栗損轉矩Pump。
[0101]本公開的前述實施例中的各個項目中的至少一個可以進行如下修改。
[0102]并非絕對需要初步處理單元M20a獲取目標進氣壓力Pm*。例如，在提供檢測節流閥14下游的進氣通道12中的壓力的傳感器的情況下，進氣壓力獲取處理單元M20a可以獲取傳感器的檢測值。然而，在該情況下，期望以短于“720°/(汽缸數目)”的間隔多次對傳感器的檢測值進行采樣，并且獲取這些采樣值的移動平均值作為用于計算栗損轉矩Pump的參數，但是本公開不限于此。例如，檢測值可以被一次采樣，使得對應于每個汽缸中的燃料噴射，并且可以調節采樣時刻，使得采樣值變得等同于前述平均值。順便提及，平均值的利用不限于對傳感器的檢測值進行采樣的情況。例如，當通過使用模型而非如前述逆空氣模型M30的情況中那樣計算進氣壓力Pm和空氣量的平均值，還計算流體的瞬時流動狀態時，期望獲取模型輸出的進氣壓力的多個采樣值的平均值，以及預定時刻的采樣值。
[0103]順便提及，即使在提供傳感器的情況下，通過獲取目標進氣壓力Pm*無疑地實現了諸如前述(5)等的效果。并非絕對需要初步處理單元M20a使用大氣壓力傳感器70檢測到的大氣壓力Pa，而是可以使用在ECU 60中估計的估計值。這可以例如通過如下處理來實現，對大氣壓力的估計值進行運算，作為用于漸減地控制氣流計檢測到的進入空氣量和估計的空氣量之間的誤差的運算量。
[0104]對于歸一化進氣壓力和歸一化處理單元M22，基準大氣壓力PaO不限于前述值。例如，基準大氣壓力PaO可以是“95至105千帕”。此外，例如，基準大氣壓力PaO可以是“70至105千帕”。此外，將校正系數ekpa中使用的基準大氣壓力PaO設定為當車輛行駛時假設的位于海平面以上高度的地點的大氣壓力的值不是必不可缺的。例如，校正系數可以是“Pa/Γ或者“Pa/0.01”。總而言之，使用預先確定的系數a(0以外的實數)和截距b將校正系數表示為“a.(Pm/Pa)+b”，換言之，校正系數是以“Pm/Pa”為獨立變量的線性函數的值，即是足夠的。這是因為，簡單地通過改變“Pm/ekpa”的單位或者改變原點獲得了以“Pm/Pa”為獨立變量的線性函數的值。就是說，即使當在例如圖5中改變橫坐標軸的單位或者原點，繪制點的離差程度也不會改變。因此，在本公開的前述實施例中以“Pm/Pa”為獨立變量的線性函數的值和“Pm/ekpa”之間的對應關系可以被視為與大氣壓力無關。因此，可以實現與本公開的這些前述實施例相似的效果。相反，例如，在使用以“Pm/Pa”為獨立變量的二次函數或三次函數的值的情況下，在繪制這些值和“ A Pex/ekpa”之間的關系時，不能確保維持圖5中所示的分布。不可否認可能出現如圖4中所示的離差。
[0105]歸一化栗損轉矩不限于通過用于校正系數ekpa除栗損轉矩Pump獲得的值“Pump/ekpa”。總而言之，使用預先確定的系數c(0以外的實數)和截距d將歸一化栗損轉矩表示為“c.(Pump/ekpa)+(1^，換言之，歸一化栗損轉矩是以“Pump/ekpa”為獨立變量的線性函數的值，即是足夠的。盡管這是相同的，但是歸一化栗損轉矩可以是以“Pump/ekpa”為獨立變量的線性函數的值。簡單地通過改變“Pump/ekpa”的單位或原點獲得該線性函數的值。因此，線性函數的值與歸一化進氣壓力之間的對應關系可被視為與大氣壓力無關。因此，可以實現與本公開的這些前述實施例相似的效果。
[0106]歸一化排氣壓力不限于通過用校正系數ekpa除排氣壓力Pex而獲得的值“Pex/Pa”。總而言之，使用預先確定的系數e(0以外的實數)和截距f將歸一化排氣壓力表示為“e.(Pex/Pa)+f”，換言之，歸一化排氣壓力是以“Pex/Pa”為獨立變量的線性函數的值，SP是足夠的。簡單地通過改變“Pex/Pa”的單位或原點獲得該線性函數的值。因此，線性函數的值與歸一化進氣壓力之間的對應關系可被視為與大氣壓力無關。因此，可以實現與本公開的這些前述實施例相似的效果。
[0?07] 并非絕對需要非歸一化值計算處理單元M25和M27使歸一化值計算處理單元的輸出值乘以校正系數ekpa。例如，在本公開的前述實施例中(圖11)，當歸一化值計算處理單元M26利用的映射使歸一化進氣壓力Pm/ekpa與通過用校正系數ekpa除前述壓力差△ Pex而獲得的值相關聯時，首先使基準大氣壓力PaO與歸一化值計算處理單元M26的輸出值相加，并且隨后使和乘以校正系數ekpa。因而，可以按照與本公開的前述第三實施例相同的方式計算排氣壓力Pex。此外，不同于該計算，歸一化值計算處理單元M26的輸出值可以與校正系數ekpa相乘，并且隨后可以使大氣壓力Pa與該積相加。通過這種方式，也可以按照與本公開的前述第三實施例相同的方式計算排氣壓力Pex。
[0108]在本公開的每個前述實施例中，對于用于確定相對于上死點TDC的提前量的規定值，當閥打開正時IVO相對于上死點TDC提前時，根據與閥打開正時IVO與上死點TDC—致的情況相同的映射計算歸一化栗損轉矩PumpO，但是本公開不限于此。換言之，當閥打開正時IVO相對于上死點TDC的提前量等于或大于規定值時，通過使用與閥打開正時IVO相對于上死點TDC的提前量等于規定值的情況相同的映射計算歸一化栗損轉矩PumpO，并且規定值被設定為零，但是本公開不限于此。例如，規定值可以大于零。這出于如下考慮，作為響應于進入空氣的延遲的結果，在進氣閥18的閥打開正時IVO相對于上死點TDC提前的情況下的栗損轉矩可以不同于在閥打開正時IVO與上死點TDC—致的情況下的栗損轉矩。這里應注意，規定值可以被設定為使得即使在進氣閥18閥打開正時IVO進一步提前的情況下栗損也不會改變的提前量。
[0109]對于關系數據，在本公開的前述第二實施例中，提供了在進氣閥18的閥打開正時IVO與上死點TDC—致的情況下的映射和在進氣閥18的閥打開正時IVO是最滯后的正時IVOAVI的情況下的映射，但是本公開不限于此。例如，可以針對閥打開正時采取三個或更多個互不相同的正時的情況分別提供映射。
[Ο??Ο]在使歸一化進氣壓力Pm/ekpa與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的映射以及使歸一化進氣壓力Pm/ekpa與歸一化排氣壓力PexO相關聯的映射中，對于互不相同的旋轉速度NE中的每個，使歸一化進氣壓力Pm/ekpa與歸一化栗損轉矩PumpO或歸一化排氣壓力PexO相關聯不是必不可缺的。例如，在內燃機10的實際操作范圍中的旋轉速度NE受限的情況下，即便是單個旋轉速度NE的數據也能有效地用于高度準確地計算栗損轉矩。順便提及，考慮限制旋轉速度NE的預期目的是包括如下動作，通過固定在例如串聯混合動力車輛等中內燃機1正在操作時的旋轉速度來使轉矩可變。
[0111]除了歸一化進氣壓力、旋轉速度NE和閥打開正時IVO之外，該數據還可以使點火正時與歸一化栗損轉矩和歸一化排氣壓力相關聯。因而，可以考慮由可歸于點火正時的排氣壓力的改變導致的栗損轉矩的改變，來計算歸一化栗損轉矩和歸一化排氣壓力。
[0112]映射不是必不可缺的。例如，可以使用關系表達式。就是說，例如，在本公開的前述第三實施例中，對于每個旋轉速度NE，可以調節“(Pex/ekpa)=a.(Pm/ekpa)+β”中的系數a和截距β。然而，在該情況下，并非絕對需要關系表達式是線性表達式。即使在使用該關系表達式的情況下，通過使用歸一化進氣壓力Pm*/ekpa仍可以減少用于調節的工時。就是說，例如，當不使用本公開的第一實施例的歸一化進氣壓力Pm*/ekpa時，調節使進氣壓力Pm、大氣壓力Pa和旋轉速度NE與栗損轉矩Pump相關聯的關系表達式。由于存在大量的變量，因此用于調節的工時增加。
[0113]在本公開的第一實施例(圖6)和本公開的第二實施例(圖9)中，栗損轉矩計算處理單元M23被配置成輸出非歸一化值計算處理單元M25的輸出值，但是本公開不限于此。例如，當歸一化值計算處理單元M24和M24a利用沒有使歸一化栗損轉矩PumpO與點火正時相關聯的映射時，可以輸出通過基于點火正時校正非歸一化值計算處理單元M25的輸出值而獲得的值。因而，即使在利用沒有使歸一化栗損轉矩PumpO與點火正時相關聯的映射時，仍可以輸出考慮由可歸于點火正時的排氣壓力的改變導致的栗損轉矩的改變的栗損轉矩P u mp和排氣壓力Pex。
[0114]可變閥特性機構不限于可變閥正時機構42。例如，可以采用使閥的工作角度可變的可變閥工作角度機構。在該情況下，使用使進氣閥18的閥打開正時與歸一化栗損轉矩PumpO相關聯的關系數據仍是有效的。
[0115]操作量設定處理單元M16、M18和M30可以配備有針對每個點火正時確定所需燃燒轉矩Trqc*、空燃比A/F和旋轉速度NE如何與目標空氣量設定處理單元M18中的進氣壓力相關的映射，而非配備有增加轉矩計算處理單元M16。
[0116]可以不提供上限保護處理單元M32。在該情況下，進氣壓力計算處理單元M31計算的目標進氣壓力PmO*可以被輸入到初步處理單元M20a，并且可以基于進氣壓力計算處理單元M31計算的目標進氣壓力PmO*計算流速系數Kv。
[0117]當節流閥14的上游區域和節流閥14的下游區域之間的壓力差是基準壓力差時，并非絕對需要開度設定處理單元Μ36使用使進入空氣量與節流閥14的開度相關聯的數據。例如，可以針對前述壓力差的每個互不相同的值提供使進入空氣量與節流閥14的開度相關聯的數據，并且可以使用這些數據設定開度TA。在該情況下，可以利用空氣流率計算處理單元Μ34中的流速系數Kv來進行校正。
[0118]逆空氣模型Μ30的使用也不是必不可缺的。例如，可以設置進氣壓力傳感器，可以將目標空氣量設定處理單元Μ18設定的目標空氣量KL0*轉換成通過節流閥14的目標空氣量，并且可以基于大氣壓力Pa和進氣壓力傳感器檢測到的進氣壓力Pm之間的壓力差來設定用于實現該目標空氣量的節流閥14的開度TA。這可以通過準備使目標空氣量和壓力差與開度相關聯的映射來實現。
[0119]對于內燃機，并非絕對需要燃料噴射閥來將燃料噴射到進氣通道12中。例如，燃料噴射閥可以將燃料直接噴射到燃燒室24中。
[0120]火花點火內燃機并非是必不可缺的。例如，可以采用諸如柴油機等的壓縮點火內燃機。同樣地，在該情況下，例如，當使用所需的燃燒轉矩Trqc*執行轉矩需求控制時，以本公開的前述實施例的方式來計算栗損轉矩Pump是有效的。
【主權項】
1.一種用于內燃機的控制裝置，所述內燃機包括進氣通道、排氣通道和致動器，所述控制裝置的特征在于包括: 電子控制單元，其被配置成: 向所述致動器輸出命令信號并且控制所述內燃機的受控變量； 獲取所述進氣通道中的進氣壓力； 獲取大氣壓力； 計算歸一化進氣壓力，所述歸一化進氣壓力是通過利用所述大氣壓力對所述進氣壓力進行歸一化而獲得的壓力； 基于所述歸一化進氣壓力計算所述內燃機的栗損轉矩； 計算第一值或者以所述第一值為獨立變量的線性函數的值作為所述歸一化進氣壓力，所述第一值是通過用所述大氣壓力除所述進氣壓力而獲得的； 存儲關系數據，所述關系數據是使利用所述大氣壓力進行歸一化的輸出值與所述歸一化進氣壓力相關聯的數據； 基于所述歸一化進氣壓力和所述關系數據計算所述輸出值， 所述輸出值是通過用所述大氣壓力除所述栗損轉矩而獲得的第二值、作為以所述第二值為獨立變量的線性函數的值的歸一化栗損轉矩、通過用所述大氣壓力除作為所述排氣通道中的壓力的排氣壓力而獲得的第三值、以及作為以所述第三值為獨立變量的線性函數的值的歸一化排氣壓力中的一個;以及 計算基于所述歸一化栗損轉矩和所述大氣壓力的所述栗損轉矩、以及基于所述歸一化排氣壓力和所述大氣壓力的所述排氣壓力中的一個，所述排氣壓力用來基于相對于所述進氣壓力的壓力差來計算所述栗損轉矩。2.根據權利要求1所述的控制裝置，其中 利用所述大氣壓力進行歸一化的所述輸出值是所述歸一化栗損轉矩， 所述電子控制單元被配置成基于所述歸一化進氣壓力計算所述歸一化栗損轉矩，以及 所述電子控制單元被配置成基于所述歸一化栗損轉矩和所述大氣壓力計算所述栗損轉矩。3.根據權利要求2所述的控制裝置，其中 所述內燃機進一步配備有可變閥特性機構，所述可變閥特性機構被配置成改變所述內燃機的進氣閥的閥特性， 除了所述歸一化進氣壓力之外，所述關系數據還使所述進氣閥的閥打開正時與所述歸一化栗損轉矩相關，所述關系數據使所述歸一化栗損轉矩關聯，使得當所述閥打開正時在滯后側時的所述歸一化栗損轉矩大于當所述閥打開正時在提前側時的所述歸一化栗損轉矩，以及 所述電子控制單元被配置成，除了所述歸一化進氣壓力之外，還基于所述閥打開正時和所述關系數據來計算所述歸一化栗損轉矩。4.根據權利要求3所述的控制裝置，其中 所述電子控制單元被配置成，當所述閥打開正時相對于活塞的上死點的提前量等于或大于規定值時，計算與所述提前量等于所述規定值的情況相同的所述歸一化栗損轉矩的值，以及 所述規定值是等于或大于零的值。5.根據權利要求4所述的控制裝置，其中 所述關系數據包括第一數據和第二數據，所述第一數據是當所述閥打開正時相對于所述活塞的上死點的所述提前量等于所述規定值時的數據，以及所述第二數據是當所述閥打開正時最滯后時的數據，以及 所述電子控制單元被配置成，當所述閥打開正時相對于所述活塞的上死點的所述提前量小于所述規定值時，通過對在所述第一數據和所述第二數據中的每個數據中利用所述大氣壓力進行了歸一化的所述輸出值進行內插算術運算，來計算利用所述大氣壓力進行歸一化的所述輸出值。6.根據權利要求1所述的控制裝置，其中 利用所述大氣壓力進行了歸一化的所述輸出值是所述歸一化排氣壓力， 所述電子控制單元被配置成基于所述歸一化進氣壓力計算所述歸一化排氣壓力，所述電子控制單元被配置成基于所述歸一化排氣壓力和所述大氣壓力計算所述排氣壓力，以及 所述電子控制單元被配置成基于所述排氣壓力和所述進氣壓力之間的所述壓力差來計算所述栗損轉矩。7.根據權利要求1、2和6中任一項所述的控制裝置，其中 除了所述歸一化進氣壓力之外，所述關系數據還使所述內燃機的旋轉速度與所述輸出值相關，以及 所述電子控制單元被配置成，除了所述歸一化進氣壓力之外，還基于所述旋轉速度和所述關系數據來計算所述輸出值。8.根據權利要求3至5中任一項所述的控制裝置，其中 除了所述歸一化進氣壓力和所述閥打開正時之外，所述關系數據還使所述內燃機的旋轉速度與所述輸出值相關，以及 所述電子控制單元被配置成基于所述歸一化進氣壓力、所述閥打開正時、所述旋轉速度和所述關系數據來計算所述輸出值。9.根據權利要求1至7中任一項所述的控制裝置，其中 所述電子控制單元被配置成計算所述內燃機的所需軸向轉矩， 所述電子控制單元被配置成基于使所述內燃機的摩擦轉矩與所述所需軸向轉矩相加的處理來計算所述內燃機的所需指示轉矩，以及 所述電子控制單元被配置成基于通過使所述栗損轉矩與所述所需指示轉矩相加而獲得的值來設定所述內燃機的致動器的操作量。10.根據權利要求9所述的控制裝置，其中 所述內燃機包括節流閥， 所述電子控制單元被配置成存儲空氣量轉換數據和進氣壓力轉換數據，所述空氣量轉換數據使通過將所述栗損轉矩與所述所需指示轉矩相加而獲得的值與目標空氣量相關聯，并且所述進氣壓力轉換數據使所述目標空氣量與所述進氣壓力相關聯，以及 所述電子控制單元被配置成使用所述空氣量轉換數據計算所述目標空氣量并且隨后使用所計算的目標空氣量和所述進氣壓力轉換數據來執行計算目標進氣壓力的處理，所述目標空氣量是設定所述節流閥的開度的算術參數，獲取所述進氣壓力的處理是獲取所述目標進氣壓力的處理。11.一種用于內燃機的控制方法，所述內燃機包括進氣通道、排氣通道和致動器，所述控制方法的特征在于包括: 獲取所述進氣通道的進氣壓力； 獲取大氣壓力； 計算歸一化進氣壓力，所述歸一化進氣壓力是通過利用所述大氣壓力對所述進氣壓力進行歸一化而獲得的壓力； 基于所述歸一化進氣壓力計算所述內燃機的栗損轉矩； 計算第一值或者以所述第一值為獨立變量的線性函數的值作為所述歸一化進氣壓力，所述第一值是通過用所述大氣壓力除所述進氣壓力而獲得的； 存儲關系數據，所述關系數據是使利用所述大氣壓力進行歸一化的輸出值與所述歸一化進氣壓力相關聯的數據； 基于所述歸一化進氣壓力和所述關系數據計算所述輸出值，所述輸出值是通過用所述大氣壓力除所述栗損轉矩而獲得的第二值、作為以所述第二值為獨立變量的線性函數的值的歸一化栗損轉矩、通過用所述大氣壓力除作為所述排氣通道中的壓力的排氣壓力而獲得的第三值、以及作為以所述第三值為獨立變量的線性函數的值的歸一化排氣壓力中的一個；以及 計算基于所述歸一化栗損轉矩和所述大氣壓力的所述栗損轉矩、以及基于所述歸一化排氣壓力和所述大氣壓力的所述排氣壓力中的一個，所述排氣壓力用來基于相對于所述進氣壓力的壓力差計算所述栗損轉矩。
【文檔編號】F02D45/00GK105927408SQ201610108856
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發明人】高橋真知子
【申請人】豐田自動車株式會社