CN103547782B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机的控制装置,该内燃机具有可变地控制与内燃机相关的控制量的控制对象(63、52)和变更该控制对象的动作状态的促动器。该控制装置具有促动器控制机构,为了实现目标动作状态,所述促动器控制机构决定应提供给促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给促动器以便对促动器的驱动状态进行反馈控制。在未向燃烧室供给燃料时,使促动器进行驱动来进行控制对象的动作状态的变更,将从此时的促动器的驱动开始起直至控制量开始变化为止的时间作为控制量变化延迟时间进行测量,考虑该测量到的控制量变化延迟时间,设定在由促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
在专利文献1中记载有具有增压器的内燃机,该增压器具有配置在进气通路中的压缩机和配置在排气通路中的排气涡轮。该内燃机的增压器还具有:可变地控制通过排气涡轮的废气的流量的叶片;以及用于驱动该叶片的促动器(以下将该促动器称为“叶片促动器”)。通过利用叶片促动器驱动叶片来变更叶片的动作状态,从而使通过排气涡轮的废气的流量变化。进而,根据该流量的变化,由压缩机进行的空气压缩的程度变化。即,在专利文献1记载的内燃机中,通过控制叶片的动作状态,可以控制进气通路内的比压缩机更靠下游的空气的压力(以下将该压力称为“增压压力”)。
然而,在利用叶片促动器来变更叶片的动作状态的情况下,用于使叶片促动器驱动叶片的控制信号,从电子控制装置被提供给叶片促动器。此时,控制信号中含有与驱动叶片的量(以下将该量称为“操作量”)相关的指令。即,在存在所希望的操作量的情况下,用于以该所希望的操作量驱动叶片的控制信号被提供给叶片促动器。而且,在该情况下,为了利用叶片促动器以所希望的操作量准确地驱动叶片,提供给叶片促动器的控制信号必须准确地反映所希望的操作量。通常,预先求出针对叶片的操作量和控制信号之间的关系,并基于该关系,由所希望的操作量决定控制信号。因此,为了利用叶片促动器以所希望的操作量准确地驱动叶片,叶片的操作量和控制信号之间的关系必须准确。
然而,叶片的操作量和控制信号之间的关系根据叶片促动器自身的温度而变化。于是,在专利文献1记载的内燃机中,通过基于叶片促动器自身的温度,对基于预先求出的叶片的操作量和控制信号之间的关系由所希望的操作量决定的控制信号进行修正,从而以所希望的操作量准确地驱动叶片。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-275058号公报
专利文献2:日本特开2010-249057号公报
专利文献3:日本特开2004-108329号公报
专利文献4:日本特开2009-57853号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在上述增压器的叶片的控制中,不仅要求以所希望的操作量准确地驱动叶片,而且也要求较高地维持实际的增压压力相对于目标增压压力的追随性(以下将该追随性称为“目标增压压力追随性”)。而且,为了较高地维持目标增压压力追随性,优选考虑从控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起直至增压压力实际开始变化为止所需的时间来决定提供给叶片促动器的控制信号,所述控制信号是为了使增压压力变化而变更叶片的动作状态的信号。换言之,为了较高地维持目标增压压力追随性,优选考虑增压压力响应性(即增压压力针对向叶片促动器提供控制信号的响应性)来决定提供给叶片促动器的控制信号。
而且,上述情况不仅适合于用于驱动叶片的叶片促动器,而且也适合于通常用于驱动控制对象(在上述的例子中是叶片)的促动器(在上述例子中是叶片促动器),所述控制对象用于对控制量(在上述例子中是增压压力)进行控制。
于是,本发明的目的在于使准确的控制量响应性(即控制量针对向促动器提供控制信号的响应性)反映到促动器的控制中。
用于解决课题的方案
本发明涉及内燃机的控制装置,该内燃机具有:可变地控制与内燃机相关的控制量的控制对象、以及变更该控制对象的动作状态的控制对象促动器。在此,控制量至少受到内燃机的燃烧室中的燃烧的影响而变化、或者受到内燃机所处的环境的影响而使得针对控制对象的动作状态的变化的变化特性(以下将该变化特性简称为“变化特性”)产生变化。更具体地说,控制量指的是例如从燃烧室排出的废气的压力变化了时受到该压力变化的影响而使得变化特性产生变化的控制量、或者是内燃机所处的环境变化了时受到该环境变化的影响而使得变化特性产生变化的控制量。在此,内燃机所处的环境指的是:例如在内燃机具有所谓增压器且为了冷却内燃机而利用冷却水的情况下的冷却水的温度、或者内燃机具有所谓增压器且为了润滑内燃机的结构要素而利用润滑油的情况下的润滑油的温度、或者内燃机具有所谓增压器且在内燃机的排气通路中配置有用于净化废气中的特定成分并具有捕获废气中的黑烟的功能的催化剂的情况下被催化剂捕获的黑烟的量。即,在冷却水的温度或润滑油的温度变化了时,受到该变化的影响,增压器的压缩机、排气涡轮的旋转的容易性产生变化。即,在冷却水的温度或润滑油的温度变化了时,受到该变化的影响,压缩机、排气涡轮的动作特性产生变化,其结果是,作为控制量的所谓增压压力的变化特性也产生变化。根据上述情况,作为内燃机所处的环境的一例,可以列举冷却水的温度或润滑油的温度。另外,在被催化剂捕获的黑烟的量变化时,排气通路内的比催化剂更靠上游的废气的压力产生变化。因此,在被催化剂捕获的黑烟的量变化了时,受到该变化的影响,压缩机、排气涡轮的动作特性有可能产生变化,在压缩机、排气涡轮的动作特性变化了的情况下,作为控制量的增压压力的变化特性也产生变化,即便压缩机、排气涡轮的动作特性不产生变化,至少作为控制量的增压压力的变化特性也产生变化。根据上述情况,作为内燃机所处的环境的一例,可以列举被催化剂捕获的黑烟的量。
而且,本发明的控制装置具有:目标动作状态决定机构,所述目标动作状态决定机构决定所述控制对象的目标动作状态;以及控制对象促动器控制机构,为了实现由该目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述控制对象促动器控制机构决定应提供给所述控制对象促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述控制对象促动器,以便对所述控制对象促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,本发明的控制装置在未向燃烧室供给燃料时,使所述控制对象促动器进行驱动来进行所述控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述控制对象促动器的驱动开始起直至由所述控制对象控制的控制量开始变化为止的时间作为控制量变化延迟时间进行测量,考虑该测量到的控制量变化延迟时间,设定在由所述控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据本发明,准确的控制量响应性被反映到控制对象促动器的控制中。即,从燃烧室排出的废气的压力根据燃烧室中的燃烧量而变化。因此,在控制量的变化特性受到从燃烧室排出的废气的压力的影响的情况下,从控制对象促动器的驱动开始起直至控制量开始变化为止的时间(即控制量变化延迟时间),根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,由于被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。因此,在燃烧室中正进行燃烧时测量到的控制量变化延迟时间不能说是稳定的控制量变化延迟时间。另一方面,根据本发明,在未向燃烧室供给燃料时测量控制量变化延迟时间。即,在燃烧室中未进行燃烧时测量控制量变化延迟时间。因此,根据本发明测量的控制量变化延迟时间可以说是稳定的控制量变化延迟时间。另外,在内燃机所处的环境变化时,控制量的变化特性变化。在此,在因燃烧室中的燃烧而产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,控制量也变化。因此,在产生了转矩的状态下测量控制量变化延迟时间时,在测量到的控制量变化延迟时间中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的控制量变化延迟时间的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的控制量变化延迟时间的变化。在该情况下,测量到的控制量变化延迟时间不能说是稳定的控制量变化延迟时间。另一方面,根据本发明,在燃烧室中未进行燃烧时,测量控制量变化延迟时间。因此,根据本发明测量的控制量变化延迟时间,在排除了由上述环境的变化以外的主要原因引起的控制量变化延迟时间的变化这方面,可以说是稳定的控制量变化延迟时间。而且,考虑如上所述的稳定的控制量变化延迟时间来设定反馈增益,其结果是,稳定的控制量变化延迟时间被反映到控制对象促动器的控制中。因此,根据本发明,准确的控制量响应性被反映到控制对象促动器的控制中。
另外,对控制对象促动器的反馈控制既可以是基于所谓古典控制理论的反馈控制,也可以是基于所谓现代控制理论的反馈控制。
另外,在上述发明中,控制对象只要是可变地控制受到从燃烧室排出的废气的压力的影响而使得变化特性产生变化的控制量的控制对象、或者是可变地控制受到内燃机所处的环境的影响而使得变化特性产生变化的控制量的控制对象即可,无论是怎样的控制对象都可以。因此,例如,内燃机具有增压器,该增压器具有:为了压缩向燃烧室供给的气体而配置在进气通路中的压缩机、以及配置在排气通路中并且与所述压缩机连结的排气涡轮,并且,该增压器具有叶片和变更该叶片的动作状态的叶片促动器,通过变更所述叶片的动作状态来可变地控制通过所述排气涡轮的废气的流量,在这种情况下,在上述发明中,所述控制对象可以是所述叶片,所述控制对象促动器可以是所述叶片促动器。
在该情况下,所述目标动作状态决定机构决定所述叶片的目标动作状态,为了实现由所述目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述控制对象促动器控制机构决定应提供给所述叶片促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述叶片促动器,以便对所述叶片促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,在未向燃烧室供给燃料时,控制装置使所述叶片促动器进行驱动来进行所述叶片的动作状态的变更,将从此时的所述叶片促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间作为所述控制量变化延迟时间即压力变化延迟时间进行测量,考虑该测量到的压力变化延迟时间,设定在由所述叶片促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
在此,由压缩机压缩的气体的压力(即所谓“增压压力”)是受到从燃烧室排出的废气的压力的影响及内燃机所处的环境的影响而使得变化特性产生变化的控制量。因此,基于与上述理由相同的理由,根据本发明,准确的增压压力响应性(即增压压力针对向叶片促动器提供控制信号的响应性)被反映到叶片促动器的控制中。
另外,内燃机具有将从燃烧室排出到了排气通路中的废气导入进气通路的排气再循环装置,该排气再循环装置具有排气再循环控制阀和变更该排气再循环控制阀的动作状态的排气再循环控制阀促动器,通过变更所述排气再循环控制阀的动作状态来可变地控制被导入进气通路的废气的量,在这种情况下,在上述发明中,所述控制对象可以是所述排气再循环控制阀,所述控制对象促动器可以是所述排气再循环控制阀促动器。
在该情况下,所述目标动作状态决定机构决定所述排气再循环控制阀的目标动作状态,为了实现由所述目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述控制对象促动器控制机构决定应提供给所述排气再循环控制阀促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述排气再循环控制阀促动器,以便对所述排气再循环控制阀促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,在未向燃烧室供给燃料时,控制装置使所述排气再循环控制阀促动器进行驱动来进行所述排气再循环控制阀的动作状态的变更,将从此时的所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间作为废气量变化延迟时间进行测量,考虑该测量到的废气量变化延迟时间,设定在由所述排气再循环控制阀促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
在此,被导入进气通路的废气(以下也将该废气称为“EGR气体”)是受到从燃烧室排出的废气的压力的影响及内燃机所处的环境的影响而使得变化特性产生变化的控制量。因此,基于与上述理由相同的理由,根据本发明,准确的废气量响应性(即被导入进气通路的废气量针对向排气再循环控制阀促动器提供控制信号的响应性)被反映到排气再循环控制阀促动器的控制中。
另外,在上述发明中,也可以构成为,在内燃机正进行停止向燃烧室供给燃料的燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧,将此时的所述控制量的变化速度作为控制量变化速度进行计算,考虑所述测量到的控制量变化延迟时间和所述计算出的控制量变化速度,设定在由所述控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据上述结构,可以较高地维持在向燃烧室供给燃料时的实际的控制量相对于目标控制量的追随性。即,在控制对象的动作状态被变更时,控制量变化。而且,此时,即便控制对象的动作状态的变更是相同的变更,控制量的变化方式也根据燃烧室中的燃烧量而不同。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。另一方面,在大多数情况下,在向燃烧室供给燃料时进行针对控制对象促动器的反馈控制,因此,若未考虑与燃烧室中的燃烧量相应的控制量的变化方式地进行针对控制对象促动器的反馈控制,则与不是这种情形的情况相比,实际的控制量相对于目标控制量的追随性降低。另一方面,在内燃机正进行燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧时,控制量变化。而且,此时,由于不产生转矩,因此,此时的控制量的变化速度未受转矩的影响。即,可以说此时的控制量的变化速度仅受燃烧室中的燃烧的影响。因此,若计算此时的控制量的变化速度,并考虑该计算出的控制量的变化速度来设定在被提供给控制对象促动器的控制信号的决定中所使用的反馈增益,则由于在该反馈增益中考虑到燃烧室中的燃烧,因此,若根据使用该反馈增益被决定的控制信号进行控制对象促动器的反馈控制,则即便正向燃烧室供给燃料时,也可以较高地维持实际的控制量相对于目标控制量的追随性。另外,在计算控制量变化速度时以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧的目的在于:通过排除转矩对控制量的变化的影响来计算准确的控制量变化速度。即,例如在内燃机所处的环境(例如冷却水的温度、润滑油的温度)变化时,如上所述,控制量的变化特性产生变化,因此,控制量变化速度也变化。在此,在产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,控制量也变化。因此,若在产生了转矩的状态下计算控制量变化速度,则在计算出的控制量变化速度中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的控制量变化速度的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的控制量变化速度的变化。在该情况下,计算出的控制量变化速度不能说是准确的控制量变化速度。于是,以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧的同时计算控制量变化速度。
另外,内燃机具有增压器,该增压器具有:为了压缩向燃烧室供给的气体而配置在进气通路中的压缩机、以及配置在排气通路中并且与所述压缩机连结的排气涡轮,并且,该增压器具有叶片和变更该叶片的动作状态的叶片促动器,通过变更所述叶片的动作状态来可变地控制通过所述排气涡轮的废气的流量,在这种情况下,在上述发明中,所述控制对象可以是所述叶片,所述控制对象促动器可以是所述叶片促动器。
在该情况下,所述目标动作状态决定机构决定所述叶片的目标动作状态,为了实现由所述目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述控制对象促动器控制机构决定应提供给所述叶片促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述叶片促动器,以便对所述叶片促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,在未向燃烧室供给燃料时,控制装置使所述叶片促动器进行驱动来进行所述叶片的动作状态的变更,将从此时的所述叶片促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间作为所述控制量变化延迟时间即压力变化延迟时间进行测量,而且,在内燃机正进行所述燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧,将此时的由所述压缩机压缩的气体的压力的变化速度作为所述控制量变化速度即压力变化速度进行计算,考虑所述测量到的压力变化延迟时间和所述计算出的压力变化速度,设定在由所述叶片促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据上述结构,基于与上述理由相同的理由,可以较高地维持在向燃烧室供给燃料时的实际的增压压力相对于目标增压压力的追随性。
另外,内燃机具有将从燃烧室排出到了排气通路中的废气导入进气通路的排气再循环装置,该排气再循环装置具有排气再循环控制阀和变更该排气再循环控制阀的动作状态的排气再循环控制阀促动器,通过变更所述排气再循环控制阀的动作状态来可变地控制被导入进气通路的废气的量,在这种情况下,在上述发明中,所述控制对象可以是所述排气再循环控制阀,所述控制对象促动器可以是所述排气再循环控制阀促动器。
在该情况下,所述目标动作状态决定机构决定所述排气再循环控制阀的目标动作状态,为了实现由所述目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述控制对象促动器控制机构决定应提供给所述排气再循环控制阀促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述排气再循环控制阀促动器,以便对所述排气再循环控制阀促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,在未向燃烧室供给燃料时,控制装置使所述排气再循环控制阀促动器进行驱动来进行所述排气再循环控制阀的动作状态的变更,将从此时的所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间作为所述控制量变化延迟时间即废气量变化延迟时间进行测量,而且,在内燃机正进行所述燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧,将此时的被导入进气通路的废气的量的变化速度作为所述控制量变化速度即废气量变化速度进行计算,考虑所述测量到的废气量变化延迟时间和所述计算出的废气量变化速度,设定在由所述排气再循环控制阀促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据上述结构,基于与上述理由相同的理由,可以较高地维持在向燃烧室供给燃料时的实际的EGR气体量相对于目标EGR气体量的追随性。
另外,本申请的另一发明涉及内燃机的控制装置,该内燃机具有:可变地控制作为与内燃机相关的控制量之一的第一控制量的第一控制对象、变更该第一控制对象的动作状态的第一控制对象促动器、可变地控制作为与内燃机相关的控制量之一且不同于第一控制量的第二控制量的第二控制对象、以及变更该第二控制对象的动作状态的第二控制对象促动器。在此,第一控制量至少受到内燃机的燃烧室中的燃烧的影响而变化、或者受到内燃机所处的环境的影响而使得针对第一控制对象的动作状态的变化的变化特性(以下将该变化特性简称为“变化特性”)产生变化。更具体地说,第一控制量指的是例如在从燃烧室排出的废气的压力变化了时受到该压力变化的影响而使得变化特性产生变化的控制量、或者是内燃机所处的环境变化了时受到该环境变化的影响而使得变化特性产生变化的控制量。另外,第二控制量至少受到内燃机的燃烧室中的燃烧的影响而变化、或者受到内燃机所处的环境的影响而使得针对第二控制对象的动作状态的变化的变化特性(以下将该变化特性简称为“变化特性”)产生变化。更具体地说,第二控制量指的是例如从燃烧室排出的废气的压力变化了时受到该压力变化的影响而使得变化特性产生变化的控制量、或者是内燃机所处的环境变化了时受到该环境变化的影响而使得变化特性产生变化的控制量。在此,内燃机所处的环境指的是,如上所述,例如内燃机具有所谓增压器且为了冷却内燃机而使用冷却水的情况下的冷却水的温度、或者内燃机具有所谓增压器且为了润滑内燃机的结构要素而使用润滑油的情况下的润滑油的温度、或者内燃机具有所谓增压压力且在内燃机的排气通路中配置有用于净化废气中的特性成分并具有捕获废气中的黑烟的功能的催化剂的情况下被催化剂捕获的黑烟的量。
而且,本发明的控制装置具有:第一目标动作状态决定机构,所述第一目标动作状态决定机构决定所述第一控制对象的目标动作状态;第一控制对象促动器控制机构,为了实现由该第一目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第一控制对象促动器控制机构决定应提供给所述第一控制对象促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述第一控制对象促动器,以便对所述第一控制对象促动器的驱动状态进行反馈控制;第二目标动作状态决定机构,所述第二目标动作状态决定机构决定所述第二控制对象的目标动作状态;以及第二控制对象促动器控制机构,为了实现由该第二目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第二控制对象促动器控制机构决定应提供给所述第二控制对象促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述第二控制对象促动器,以便对所述第二控制对象促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,本发明的控制装置,在未向燃烧室供给燃料时,使所述第一控制对象促动器进行驱动来进行所述第一控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述第一控制对象促动器的驱动开始起直至所述第一控制量开始变化为止的时间作为第一控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间进行测量,并且,将从所述第一控制对象促动器的驱动开始起直至所述第二控制量开始变化为止的时间作为第一控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间进行测量,而且,在未向燃烧室供给燃料时,使所述第二控制对象促动器进行驱动来进行所述第二控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述第二控制对象促动器的驱动开始起直至所述第一控制量开始变化为止的时间作为第二控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间进行测量,并且,将从所述第二控制对象促动器的驱动开始起直至所述第二控制量开始变化为止的时间作为第二控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间进行测量。
而且,本发明的控制装置考虑所述测量到的两个第一控制量变化延迟时间,设定在由所述第一控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益,并且,考虑所述测量到的两个第二控制量变化延迟时间,设定在由所述第二控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据本发明,准确的控制对象响应性被反映到第一控制对象促动器及第二控制对象促动器的控制中。即,从燃烧室排出的废气的压力根据燃烧室中的燃烧量而变化。因此,在控制量的变化特性受到从燃烧室排出的废气的压力的影响的情况下,从控制对象促动器的驱动开始起直至控制量开始变化为止的时间(即控制量变化延迟时间)根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。因此,在燃烧室中正进行燃烧时测量到的控制量变化延迟时间不能说是稳定的控制量变化延迟时间。另一方面,根据本发明,在未向燃烧室供给燃料时测量第一控制量变化延迟时间及第二控制量变化延迟时间。即,在燃烧室中未进行燃烧时,测量第一控制量变化延迟时间及第二控制量变化延迟时间。因此,根据本发明测量的控制量变化延迟时间可以说是稳定的控制量变化延迟时间。另外,在内燃机所处的环境变化时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,第一控制量及第二控制量也变化。因此,若在产生了转矩的状态下测量第一控制量变化延迟时间及第二控制量变化延迟时间,则在测量到的各控制量变化延迟时间中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的各控制量变化延迟时间的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的各控制量变化延迟时间的变化。在该情况下,测量到的各控制量变化延迟时间不能说是稳定的控制量变化延迟时间。另一方面,根据本发明,在燃烧室中未进行燃烧时测量第一控制量变化延迟时间及第二控制量变化延迟时间。因此,根据本发明测量的第一控制量变化延迟时间及第二控制量变化延迟时间,在排除了由上述环境的变化以外的主要原因引起的各控制量变化延迟时间的变化这方面,可以说是稳定的控制量变化延迟时间。而且,第一控制量和第二控制量都受到从燃烧室排出的废气的压力的影响。因此,为了使第一控制量变化而变更第一控制对象的动作状态时,受该变更的影响而使得从燃烧室排出的废气的压力变化,为了使第二控制量变化而变更第二控制对象的动作状态时,受该变更的影响而使得从燃烧室排出的废气的压力变化。因此,第一控制对象的动作状态的变更不仅影响到第一控制量而且也影响到第二控制量,所以,在反馈增益的设定中考虑第二控制量变化延迟时间的情况下,为了使更准确的控制量响应性反映到第二控制对象促动器的控制中,优选考虑第一控制对象的动作状态的变更也影响到第二控制量这种情况。另外,第二控制对象的动作状态的变更不仅影响到第二控制量而且也影响到第一控制量,所以,在反馈增益的设定中考虑第一控制量变化延迟时间的情况下,为了使更准确的控制量响应性反映到第一控制对象促动器的控制中,优选考虑第二控制对象的动作状态的变更也影响到第一控制量这种情况。根据本发明,在由第一控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益的设定中,不仅考虑由第一控制对象促动器变更了第一控制对象的动作状态时的第一控制量变化延迟时间,而且也考虑由第二控制对象促动器变更了第二控制对象的动作状态时的第一控制量变化延迟时间。因此,更准确的控制量响应性被反映到第一控制对象促动器的控制中。另外,在由第二控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益的设定中,不仅考虑由第二控制对象促动器变更了第二控制对象的动作状态时的第二控制量变化延迟时间,而且也考虑由第一控制对象促动器变更了第一控制对象的动作状态时的第二控制量变化延迟时间。因此,更准确的控制量响应性被反映到第二控制对象促动器的控制中。
另外,针对第一控制对象促动器的反馈控制既可以是基于所谓古典控制理论的反馈控制,也可以是基于所谓现代控制理论的反馈控制。另外,针对第二控制对象促动器的反馈控制既可以是基于所谓古典控制理论的反馈控制,也可以是基于所谓现代控制理论的反馈控制。
另外,在上述发明中,第一控制对象及第二控制对象只要是可变地控制受到从燃烧室排出的废气的压力的影响而使得变化特性产生变化的控制量的控制对象、或者是可变地控制受到内燃机所处的环境的影响而使得变化特性产生变化的控制量的控制对象即可,无论是怎样的控制对象都可以。
因此,在上述发明中,内燃机具有增压器和排气再循环装置,所述增压器具有:为了压缩向燃烧室供给的气体而配置在进气通路中的压缩机、以及配置在排气通路中并且与所述压缩机连结的排气涡轮,所述排气再循环装置将从燃烧室排出到了排气通路中的废气导入进气通路,所述增压器具有叶片和变更该叶片的动作状态的叶片促动器,通过变更所述叶片的动作状态来可变地控制通过所述排气涡轮的废气的流量,所述排气再循环装置具有排气再循环控制阀和变更该排气再循环控制阀的动作状态的排气再循环控制阀促动器,通过变更所述排气再循环控制阀的动作状态来可变地控制被导入进气通路的废气的量,在这种情况下,所述第一控制对象可以是所述叶片,所述第一控制对象促动器可以是所述叶片促动器,所述第二控制对象可以是所述排气再循环控制阀,所述第二控制对象促动器可以是所述排气再循环控制阀促动器。
在该情况下,所述第一目标动作状态决定机构决定所述叶片的目标动作状态,为了实现由所述第一目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第一控制对象促动器控制机构决定应提供给所述叶片促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述叶片促动器,以便对所述叶片促动器的驱动状态进行反馈控制,所述第二目标动作状态决定机构决定所述排气再循环控制阀的目标动作状态,为了实现由所述第二目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第二控制对象促动器控制机构决定应提供给所述排气再循环控制阀促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述排气再循环控制阀,以便对所述排气再循环控制阀促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,在未向燃烧室供给燃料时,控制装置使所述叶片促动器进行驱动来进行所述叶片的动作状态的变更,将从此时的所述叶片促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间作为所述第一控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间即叶片操作时的压力变化延迟时间进行测量,并且,将从所述叶片促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间作为所述第一控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间即叶片操作时的废气量变化延迟时间进行测量,而且,在未向燃烧室供给燃料时,使所述排气再循环控制阀进行驱动来进行所述排气再循环控制阀的动作状态的变更,将从此时的所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间作为所述第二控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间即排气再循环控制阀操作时的压力变化延迟时间进行测量,并且,将从所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间作为所述第二控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间即排气再循环控制阀操作时的废气量变化延迟时间进行测量。
而且,控制装置考虑所述测量到的两个压力变化延迟时间,设定在由所述叶片促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益,并且,考虑所述测量到的两个废气量变化延迟时间,设定在由所述排气再循环控制阀促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据本发明,基于与上述理由相同的理由,准确的增压压力响应性(即增压压力针对向叶片促动器提供控制信号的响应性)被反映到叶片促动器的控制中,并且,准确的废气量响应性(即被导入进气通路的废气量针对向排气再循环控制阀促动器提供控制信号的响应性)被反映到排气再循环控制阀促动器的控制中。
另外,在上述发明中,也可以构成为,在内燃机正进行停止向燃烧室供给燃料的燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧,将此时的所述第一控制量的变化速度作为第一控制量变化速度进行计算并且将所述第二控制量的变化速度作为第二控制量变化速度进行计算,考虑所述测量到的第一控制量变化延迟时间和所述计算出的第一控制量变化速度,设定在由所述第一控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益,并且,考虑所述测量到的第二控制量变化延迟时间和所述计算出的第二控制量变化速度,设定在由所述第二控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据上述结构,可以较高地维持在向燃烧室供给燃料时的实际的第一控制量相对于目标第一控制量的追随性以及实际的第二控制量相对于目标第二控制量的追随性。即,在第一控制对象及第二控制对象的动作状态被变更时,第一控制量及第二控制量变化。而且,此时,即便第一控制对象及第二控制对象的动作状态的变更分别是相同的变更,第一控制量及第二控制量的变化方式也根据燃烧室中的燃烧量而不同。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。另一方面,在大多数情况下,在向燃烧室供给燃料时进行针对控制对象促动器的反馈控制,因此,若不考虑与燃烧室中的燃烧量相应的第一控制量及第二控制量的变化方式地进行针对第一控制对象促动器及第二控制对象促动器的反馈控制,则与不是上述情形的情况相比,实际的第一控制量相对于目标第一控制量的追随性及实际的第二控制量相对于目标第二控制量的追随性降低。另一方面,在内燃机正进行燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧时,第一控制量及第二控制量变化。而且,此时,由于不产生转矩,因此,此时的第一控制量的变化速度及第二控制量的变化速度未受转矩的影响。即,可以说此时的第一控制量的变化速度及第二控制量的变化速度仅受燃烧室中的燃烧的影响。因此,若计算此时的第一控制量的变化速度及第二控制量的变化速度,并考虑这些计算出的第一控制量的变化速度及第二控制量的变化速度来设定在被提供给第一控制对象促动器及第二控制对象促动器的控制信号的决定中所使用的反馈增益,则在这些反馈增益中,燃烧室中的燃烧被考虑,所以若根据使用这些反馈增益被决定的控制信号进行第一控制对象促动器及第二控制对象促动器的反馈控制,则即便在正向燃烧室供给燃料时,也可以较高地维持实际的第一控制量相对于目标第一控制量的追随性及实际的第二控制量相对于目标第二控制量的追随性。另外,在计算第一控制量变化速度及第二控制量变化速度时以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧的目的在于:通过排除转矩对第一控制量及第二控制量的影响来计算准确的第一控制量变化速度及第二控制量变化速度。即,如上所述,例如在内燃机所处的环境(例如冷却水的温度、润滑油的温度)变化时,如上所述第一控制量及第二控制量的变化特性产生变化,因此,第一控制量变化速度及第二控制量变化速度也变化。在此,在产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,第一控制量变化、第二控制量也变化。因此,若在产生了转矩的状态下计算第一控制量变化速度及第二控制量变化速度,则在计算出的第一控制量变化速度及第二控制量变化速度中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的各控制量变化速度的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的各控制量变化速度的变化。在该情况下,计算出的第一控制量变化速度及第二控制量变化速度不能说是准确的控制量变化速度。于是,以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧的同时计算控制量变化速度。
另外,内燃机具有增压器和排气再循环装置,所述增压器具有:为了压缩向燃烧室供给的气体而配置在进气通路中的压缩机、以及配置在排气通路中并且与所述压缩机连结的排气涡轮,所述排气再循环装置将从燃烧室排出到了排气通路中的废气导入进气通路,所述增压器具有叶片和变更该叶片的动作状态的叶片促动器,通过变更所述叶片的动作状态来可变地控制通过所述排气涡轮的废气的流量,所述排气再循环装置具有排气再循环控制阀和变更该排气再循环控制阀的动作状态的排气再循环控制阀促动器,通过变更所述排气再循环控制阀的动作状态来可变地控制被导入进气通路的废气的量,在这种情况下,在上述发明中,所述第一控制对象可以是所述叶片,所述第一控制对象促动器可以是所述叶片促动器,所述第二控制对象可以是所述排气再循环控制阀,所述第二控制对象促动器可以是所述排气再循环控制阀促动器。
在该情况下,所述第一目标动作状态决定机构决定所述叶片的目标动作状态,为了实现由所述第一目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第一控制对象促动器控制机构决定应提供给所述叶片促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述叶片促动器,以便对所述叶片促动器的驱动状态进行反馈控制,所述第二目标动作状态决定机构决定所述排气再循环控制阀的目标动作状态,为了实现由所述第二目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第二控制对象促动器控制机构决定应提供给所述排气再循环控制阀促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述排气再循环控制阀,以便对所述排气再循环控制阀促动器的驱动状态进行反馈控制。
而且,为实现上述目的,在未向燃烧室供给燃料时,控制装置使所述第一控制对象促动器进行驱动来进行所述第一控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述第一控制对象促动器的驱动开始起直至所述第一控制量开始变化为止的时间作为第一控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间进行测量,并且,将从所述第一控制对象促动器的驱动开始起直至所述第二控制量开始变化为止的时间作为第一控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间进行测量,而且,在未向燃烧室供给燃料时,使所述第二控制对象促动器进行驱动来进行所述第二控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述第二控制对象促动器的驱动开始起直至所述第一控制量开始变化为止的时间作为第二控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间进行测量,并且,将从所述第二控制对象促动器的驱动开始起直至所述第二控制量开始变化为止的时间作为第二控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间进行测量,而且,在内燃机正进行所述燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧,将此时的由所述压缩机压缩的气体的压力的变化速度作为所述第一控制量变化速度即压力变化速度进行计算,并且,将被导入进气通路的废气的量的变化速度作为所述第二控制量变化速度即废气量变化速度进行计算。
而且,控制装置考虑所述测量到的两个压力变化延迟时间和所述计算出的压力变化速度,设定在由所述叶片促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益,并且,考虑所述测量到的两个废气量变化延迟时间和所述计算出的废气量变化速度,设定在由所述排气再循环控制阀促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
根据本发明,基于与上述理由相同的理由,可以较高地维持在向燃烧室供给燃料时的实际的增压压力相对于目标增压压力的追随性及实际的EGR气体量相对于目标EGR气体量的追随性。
附图说明
图1是表示应用了本发明的控制装置的内燃机的图。
图2是表示图1所示的内燃机的增压器的排气涡轮的周边部分的图。
图3(A)是表示为了设定目标燃料喷射量而使用的映射图的图,(B)是表示为了设定目标节气门开度而使用的映射图的图,(C)是表示为了设定目标增压压力而使用的映射图的图。
图4是表示执行第一实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例的图。
图5是表示执行第二实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图6是表示执行第二实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图7是表示应用了本发明的控制装置的内燃机的图。
图8是表示为了设定目标EGR率而使用的映射图的图。
图9是表示执行第三实施方式的EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的图。
图10是表示执行第四实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图11是表示执行第四实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图12是表示应用了本发明的控制装置的内燃机的图。
图13是表示执行第五实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图14是表示执行第五实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图15是表示执行第五实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图16是表示执行第五实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图17是表示执行第六实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图18是表示执行第六实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图19是表示执行第六实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图20是表示执行第六实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
图21是表示执行第六实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例的一部分的图。
具体实施方式
对本发明的内燃机的控制装置的一个实施方式(以下称为“第一实施方式”)进行说明。另外,在以下的说明中,“发动机运转”指的是“内燃机的运转”,“发动机转速”指的是“内燃机的转速”,“燃料喷射量”指的是“从燃料喷射阀喷射的燃料的量”。
在图1中示出应用了第一实施方式的控制装置的内燃机。在图1中,附图标记20是内燃机10的主体、附图标记21是燃料喷射阀、附图标记22是燃料泵、附图标记23是燃料供给通路、附图标记30是进气通路、附图标记31是进气歧管、附图标记32是进气管、附图标记33是节气门、附图标记34是中间冷却器、附图标记35是空气流量计、附图标记36是空气滤清器、附图标记37是增压压力传感器、附图标记40是排气通路、附图标记41是排气歧管、附图标记42是排气管、附图标记60是增压器、附图标记70是油门踏板、附图标记71是油门踏板踩踏量传感器、附图标记72是曲轴位置传感器、附图标记80是电子控制装置。进气通路30由进气歧管31和进气管32构成。排气通路40由排气歧管41和排气管42构成。
电子控制装置80由微型计算机构成。另外,电子控制装置80具有CPU(中央处理器)81、ROM(只读存储器)82、RAM(随机存储器)83、备用RAM84及接口85。这些CPU81、ROM82、RAM83、备用RAM84及接口85通过双向总线相互连接。
燃料喷射阀21安装在内燃机的主体20上。燃料泵22经由燃料供给通路23与燃料喷射阀21连接。燃料泵22经由燃料供给通路23将高压燃料供给到燃料喷射阀21。另外,燃料喷射阀21与电子控制装置80的接口85电连接。电子控制装置80向燃料喷射阀21提供用于使燃料喷射阀21喷射燃料的指令信号。另外,燃料泵22也与电子控制装置80的接口85电连接。电子控制装置80向燃料泵22提供对燃料泵22的动作进行控制的控制信号,以使从燃料泵22向燃料喷射阀21供给的燃料的压力被维持在预先确定的压力。另外,燃料喷射阀21以使其燃料喷射孔在燃烧室内露出的方式安装在内燃机的主体20上。因此,若从电子控制装置80向燃料喷射阀21提供指令信号,则燃料喷射阀21向燃烧室内直接喷射燃料。
进气歧管31在其一端分支成多个管,这些分支的管分别与分别对应于内燃机的主体20的燃烧室而形成的进气口(未图示)连接。另外,进气歧管31在其另一端与进气管32的一端连接。
排气歧管41在其一端分支成多个管,这些分支的管分别与分别对应于内燃机的主体20的燃烧室而形成的排气口(未图示)连接。另外,排气歧管41在其另一端与排气管42的一端连接。
节气门33配置于进气管32。另外,若节气门33的开度(以下将该开度称为“节气门开度”)被变更,则进气管32内的配置有节气门33的区域中的流路面积改变。由此,通过节气门33的空气的量改变,进而,被吸入到燃烧室的空气的量改变。在节气门33上连接有用于变更节气门33的动作状态(即节气门开度)的促动器(以下将该促动器称为“节气门促动器”)。节气门促动器与电子控制装置80的接口85电连接。电子控制装置80将用于驱动节气门促动器的控制信号提供给节气门促动器,以便将节气门开度控制在目标节气门开度。
中间冷却器34在比节气门33更靠上游的位置配置在进气管32中。中间冷却器34将流入该中间冷却器34的空气冷却。
空气流量计35在比中间冷却器34更靠上游的位置配置在进气管32中。另外,空气流量计35与电子控制装置80的接口85电连接。空气流量计35输出与通过该空气流量计35的空气的量对应的输出值。该输出值被输入到电子控制装置80中。电子控制装置80基于该输出值计算通过空气流量计35的空气的量、进而计算被吸入到燃烧室的空气的量。
空气滤清器36配置在比空气流量计35更靠上游的进气管32中。空气滤清器36将通过该空气滤清器36的空气中含有的尘埃等除去。
增压压力传感器37配置在比节气门33更靠下游的进气通路30(更具体地说是进气歧管31)中。另外,增压压力传感器37与电子控制装置80的接口85电连接。增压压力传感器37输出与其周边的空气的压力(即,进气歧管31内的空气的压力,也是被吸入到燃烧室的空气的压力)对应的输出值。电子控制装置80基于该输出值计算增压压力传感器37周围的空气的压力、即被吸入到燃烧室的空气的压力(以下将该压力称为“增压压力”)。
增压器60具有压缩机61和排气涡轮62。压缩机61在比中间冷却器34更靠上游且比空气流量计35更靠下游的位置,能够旋转地配置在进气管32内。排气涡轮62能够旋转地配置在排气管42内。这些压缩机61和排气涡轮62经由轴(未图示)相互连结。利用通过排气涡轮62的废气的能量,使排气涡轮62旋转。排气涡轮62的旋转经由轴传递到压缩机61。即,利用排气涡轮62的旋转,使压缩机61旋转。而且,利用压缩机61的旋转,来压缩进气通路30内的比压缩机61更靠下游的空气。
另外,如图2所示,增压器60具有呈翼状的多个叶片63。叶片63配置成包围排气涡轮62。而且,叶片63以排气涡轮62的旋转中心轴线R1为中心呈放射状地隔着等角度间隔而配置。各叶片63能够分别绕对应的轴线R2进行转动。而且,在将各叶片63延伸的方向(即在图2中附图标记E表示的方向)称为“延伸方向”、将连结排气涡轮62的旋转中心轴线R1和叶片63的转动轴线R2的线(即图2中附图标记A所示的线)称为“基准线”时,各叶片63能够转动,以使各叶片的延伸方向E和与该叶片对应的基准线A所成的角度(以下将该角度称为“叶片开度”)对于所有的叶片63而言变得相等。
若使各叶片63以叶片开度减小(即相邻的两个叶片63之间的流路面积减小)的方式转动,则排气通路40内的比排气涡轮62更靠上游的压力增高。其结果是,向排气涡轮62供给的废气的流速加快。因此,排气涡轮62的旋转速度加快,其结果是,压缩机61的旋转速度也加快。因此,由压缩机61进行的进气通路30内的空气压缩的程度增大。即,若叶片开度减小,则由压缩机61进行的进气通路30内的空气压缩的程度增大。当然,若叶片开度增大,则由压缩机61进行的进气通路30内的空气压缩的程度减小。
在叶片63上连接有用于驱动叶片63的促动器(以下将该促动器称为“叶片促动器”),以使叶片63的开度变更。叶片促动器与电子控制装置80的接口85电连接。电子控制装置80向叶片促动器提供用于驱动叶片促动器的控制信号,以便将叶片开度控制在目标叶片开度。
油门踏板踩踏量传感器71与电子控制装置80的接口85电连接。油门踏板踩踏量传感器71输出与油门踏板70的踩踏量对应的输出值。该输出值被输入到电子控制装置80中。电子控制装置80基于该输出值计算油门踏板70的踩踏量、进而计算内燃机所要求的转矩。
曲轴位置传感器72配置在内燃机的曲轴(未图示)附近。另外,曲轴位置传感器72与电子控制装置80的接口85电连接。曲轴位置传感器72输出与曲轴的旋转相位对应的输出值。该输出值被输入到电子控制装置80中。电子控制装置80基于该输出值计算发动机转速。
接着,对第一实施方式的燃料喷射阀的控制进行说明。在第一实施方式中,根据油门踏板的踩踏量,通过实验等预先求出最佳的燃料喷射量。而且,上述求出的燃料喷射量如图3(A)所示,以油门踏板的踩踏量Dac的函数的映射图的形态,作为目标燃料喷射量TQ被存储在电子控制装置中。而且,在发动机运转中,从图3(A)的映射图取得与其各个时期的油门踏板的踩踏量Dac对应的目标燃料喷射量TQ。而且,从电子控制装置向燃料喷射阀提供指令信号,以便从燃料喷射阀喷射目标燃料喷射量TQ的燃料。另外,如图3(A)所示,油门踏板的踩踏量Dac越大,目标燃料喷射量TQ越多。另外,在第一实施方式中,在油门踏板的踩踏量Dac为零时,判断为内燃机要求减速,从而将目标燃料喷射量TQ设定为零。即,此时不从燃料喷射阀喷射燃料,燃料喷射量为零。以下将该燃料喷射量为零的发动机运转称为“无喷射运转”。
接着,对第一实施方式的节气门的控制进行说明。在第一实施方式中,根据发动机运转状态,通过实验等预先求出最佳的节气门开度。而且,上述求出的节气门开度如图3(B)所示以发动机转速N和发动机负荷L的函数的映射图的形态,作为目标节气门开度TDth被存储在电子控制装置中。而且,在发动机运转中取得与其各个时期的发动机转速N和发动机负荷L对应的目标节气门开度TDth。而且,从电子控制装置提供使节气门促动器进行驱动的控制信号来驱动节气门,以使节气门开度成为该取得的目标节气门开度TDth。另外,在图3(B)所示的映射图中,发动机转速N越大则目标节气门开度TDth越大,发动机负荷L越大则目标节气门开度TDth越大。
接着,对第一实施方式的叶片的控制进行说明。在第一实施方式中,根据发动机运转状态,通过实验等预先求出最佳的增压压力。而且,上述求出的增压压力如图3(C)所示,以发动机转速N和发动机负荷L的函数的映射图的形态,作为目标增压压力TPim被存储在电子控制装置中。而且,在发动机运转中,从图3(C)的映射图取得与其各个时期的发动机转速N和发动机负荷L对应的目标增压压力TPim。而且,由电子控制装置对叶片促动器进行反馈控制来控制叶片开度,以使实际的增压压力(该增压压力是由增压压力传感器检测到的增压压力)与上述取得的目标增压压力TPim一致。更具体地说,若实际的增压压力比目标增压压力低,则从电子控制装置向叶片促动器提供使叶片促动器进行驱动的控制信号来驱动叶片,以使叶片开度减小。另一方面,若实际的增压压力比目标增压压力高,则从电子控制装置向叶片促动器提供使叶片促动器进行驱动的控制信号来驱动叶片,以使叶片开度增大。另外,在图3(C)所示的映射图中,发动机转速N越大则目标增压压力TPim越高,发动机负荷L越大则目标增压压力TPim越高。
接着,对第一实施方式的叶片的控制所使用的叶片反馈增益进行说明。在第一实施方式中,根据从电子控制装置向叶片促动器提供的控制信号来使叶片促动器进行驱动。在此,叶片促动器驱动叶片的程度(以下将该程度称为“叶片操作量”),基于实际的增压压力与目标增压压力的偏差(以下将该偏差称为“增压压力偏差”)来决定。而且,在该决定中,使用对如何使增压压力偏差反映到叶片操作量中进行规定的反馈增益(即叶片反馈增益)。
而且,在第一实施方式中,预先求出用于使用规定的参数计算叶片反馈增益的运算式(以下也将该运算式称为“叶片反馈增益运算式”),该叶片反馈增益使实际的增压压力相对于目标增压压力的追随性(以下将该追随性称为“目标增压压力追随性”)尽可能高,该求出的运算式被存储在电子控制装置中。该叶片反馈增益运算式用于计算叶片反馈增益以便计算如下的操作量:在与基于增压压力偏差计算的叶片操作量对应的控制信号被提供给叶片促动器时实际的增压压力收敛到目标增压压力所需的时间尽可能缩短,且实际的增压压力超过目标增压压力的所谓超调量尽可能减小,并且实际的增压压力低于目标增压压力的所谓负超调量尽可能减小。
而且,在叶片反馈增益运算式中,作为参数,包含有增压压力变化延迟时间。在此,增压压力变化延迟时间指的是“从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力实际开始变化为止所需的时间,该控制信号用于驱动叶片促动器以驱动叶片来变更叶片开度”。而且,在第一实施方式中,在发动机运转中测量增压压力变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),将该测量到的增压压力变化延迟时间应用于叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益,该计算出的叶片反馈增益被用于计算叶片操作量。
另外,第一实施方式的叶片反馈增益运算式既可以是使用所谓古典控制理论计算叶片反馈增益的运算式,也可以是使用所谓现代控制理论计算叶片反馈增益的运算式。在此,叶片反馈增益运算式是使用所谓现代控制理论计算叶片反馈增益的运算式,在作为该运算式之一而使用下式1所示的所谓状态方程式的情况下,如下式2所示,上述测量到的增压压力变化延迟时间Δt被反映到与叶片开度Dv相关的时刻中。在式1及式2中,“Pim(t)”是“时刻t的增压压力”、“Dv(t)”是“时刻t的叶片开度”、“Dv(t-Δt)”是“时刻t-Δt的叶片开度”、“A”是“与增压压力相关的常数矩阵(或系数矩阵)”、“B”是“与叶片开度相关的常数矩阵(或系数矩阵)”。
dPim(t)/dt=A·Pim(t)+B·Dv(t)    (1)
dPim(t)/dt=A·Pim(t)+B·Dv(t-Δt)    (2)
另外,叶片反馈增益既可以是单数,也可以是复数。例如,在针对第一实施方式的叶片促动器的反馈控制是所谓PID控制(即比例积分微分控制)的情况下,比例增益、积分增益及微分增益这三个反馈增益是叶片反馈增益。
接着,对第一实施方式的增压压力变化延迟时间的测量进行说明。首先,用于在无喷射运转中以预先确定的操作量驱动叶片的控制信号,从电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力开始变化为止的时间,作为增压压力变化延迟时间被测量。接着,如上所述,将该测量到的增压压力变化延迟时间应用于上述叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益。
另外,上述预先确定的操作量(即在无喷射运转中为了测量增压压力变化延迟时间而驱动叶片的量)只要是引起如下程度的增压压力的变化的操作量即可:即能够充分识别由为测量增压压力变化延迟时间的叶片的驱动引起的增压压力的变化这种程度,不管是怎样的操作量都可以,而且,既可以是减小叶片开度的操作量,也可以是增大叶片开度的操作量。
但是,由于在无喷射运转中从燃烧室排出的废气的压力逐渐降低,因此,增压压力也逐渐降低。因此,在上述预先确定的操作量是增大叶片开度的操作量(即、使增压压力降低的操作量)的情况下,难以判断增压压力的降低是由无喷射运转引起的降低、还是由为测量增压压力变化延迟时间的叶片的驱动引起的降低。因此,从容易识别由为测量增压压力变化延迟时间的叶片的驱动引起的增压压力的变化这种观点来看,在上述预先确定的操作量是增大叶片开度的操作量的情况下,优选将上述预先确定的操作量设定为绝对值较大的操作量。
另外,在上述预先确定的操作量是减小叶片开度的操作量(即、使增压压力上升的操作量)的情况下,上述预先确定的操作量的绝对值较小,在由按照该操作量的叶片的驱动引起的增压压力的上升量不超过由无喷射运转引起的增压压力的降低量的情况下,增压压力不上升。在该情况下,难以确定由为测量增压压力变化延迟时间的叶片的驱动的影响引起的增压压力的变化的开始时刻。因此,从容易确定由为测量增压压力变化延迟时间的叶片的驱动引起的增压压力的变化的开始时刻这种观点来看,优选将上述预先确定的操作量设定为绝对值大到即便在上述预先确定的操作量是减小叶片开度的操作量的情况下也至少使增压压力上升这种程度的操作量。
另外,虽说处于无喷射运转中,但从驾驶性能等观点来看,为了测量增压压力变化延迟时间而使得叶片开度较大地变化这种情况可能不优选。而且,与上述预先确定的操作量是增大叶片开度的操作量的情况相比,在上述预先确定的操作量是减小叶片开度的操作量的情况下,作为上述预先确定的操作量,可以采用绝对值小的操作量。因此,从驾驶性能等观点来看,优选将上述预先确定的操作量设定为减小叶片开度的操作量。
另外,在无喷射运转开始了时进行增大或者减小叶片开度的控制的情况下,鉴于由该控制引起的增压压力的推移,参照与为测量增压压力变化延迟时间的叶片的驱动所使用的上述预先确定的操作量相关的上述记载,设定上述预先确定的操作量即可。
接着,对将如上所述测量到的增压压力变化延迟时间用于计算新的叶片反馈增益的优点进行说明。为了较高地维持目标增压压力追随性,应考虑从变更叶片的动作状态的控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起直至增压压力实际开始变化为止的时间(即增压压力变化延迟时间),来决定被提供给叶片促动器的控制信号。
但是,从燃烧室排出的废气的压力根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,增压压力受到从燃烧室排出的废气的压力的影响。在该情况下,从叶片促动器的驱动开始起直至增压压力开始变化为止的时间(即增压压力变化延迟时间)根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。因此,在燃烧室中正进行燃烧时测量增压压力变化延迟时间的情况下,燃烧室中的燃烧的影响被反映到测量到的增压压力变化延迟时间中。另外,在内燃机所处的环境(例如内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度等)变化时,增压压力的变化特性产生变化。在此,在因燃烧室中的燃烧而产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,增压压力也变化。因此,在产生了转矩的状态下测量到的增压压力变化延迟时间中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的增压压力变化延迟时间的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的增压压力变化延迟时间的变化。因此,作为为了较高地维持目标增压压力追随性而应考虑的增压压力变化延迟时间,不能说是充分的。
另一方面,在第一实施方式中,在未向燃烧室供给燃料时,测量增压压力变化延迟时间。即,在燃烧室中未进行燃烧时,测量增压压力变化延迟时间。因此,如上所述测量的增压压力变化延迟时间,作为为了较高地维持目标增压压力追随性而应考虑的增压压力变化延迟时间是充分的。而且,在第一实施方式中,如上所述测量到的增压压力变化延迟时间在叶片反馈增益的计算中被考虑。而且,该叶片反馈增益是叶片促动器的反馈控制所使用的增益,因此,在第一实施方式中具有目标增压压力追随性被较高地维持的优点。
另外,根据第一实施方式,当然,从较高地维持目标增压压力追随性这种观点来看,内燃机的温度、内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度、大气压、在用于净化废气中的特定成分的催化剂被配置在排气通路中的情况下比排气涡轮更靠下游且比催化剂更靠上游的排气通路内的废气的压力、叶片自身的机械性的劣化等使增压压力响应性产生变化的主要原因被考虑。
接着,对执行第一实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例进行说明。该程序的一例如图4所示。图4的程序是每经过规定时间被执行的程序。
在开始图4的程序时,首先在步骤100中,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,无喷射运转标记Ffc是在无喷射运转开始了时被输入“1”而被设定、在无喷射运转结束了时被输入“0”而被复位的标记。当在步骤100中判定为Ffc=1时、即判定为正进行无喷射运转时,程序进入步骤101。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时、即判定为未进行无喷射运转(换言之,正进行通常运转)时,程序直接结束。即,在该情况下,不进行新的叶片反馈增益的计算。
当在步骤100中判定为Ffc=1且程序进入步骤101时,用于以预先确定的操作量驱动叶片以使叶片开度减小的控制信号,自电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,在步骤102中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤103。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序进入步骤106。
当在步骤102中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤103时,表示从在步骤101中控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起经过的时间、即增压压力变化延迟时间的计时值Tdly被加起来。接着,在步骤104中,判定增压压力的变化量ΔPim是否比零大(ΔPim>0)。在此,在判定为ΔPim>0时(即,判定为增压压力已开始上升时),程序进入步骤105。另一方面,在判定为并非是ΔPim>0时,程序回到步骤102,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤103,计时值Tdly被加起来。即,在本程序中,程序进入步骤102直至在步骤104中判定为ΔPim>0,在此仅在被判定为Ffc=1时,步骤103反复被执行且计时值Tdly继续被加起来。
当在步骤104中判定为ΔPim>0、即判定为增压压力已开始上升且程序进入步骤105时,将该时刻的计时值Tdly应用于叶片反馈增益运算式,从而计算叶片反馈增益Kgain。接着,在步骤106中,计时值Tdly被清除,程序结束。
另外,当在步骤102中判定为并非是Ffc=1、即判定为无喷射运转结束且程序已进入步骤106时,计时值Tdly也被清除,程序结束。即,在该情况下,虽然增压压力变化延迟时间Tdly的测量暂时开始,但因无喷射运转已结束,所以该测量被中止。
接着,对本发明的内燃机的控制装置的另一实施方式(以下称为“第二实施方式”)进行说明。应用第二实施方式的控制装置的内燃机是图1所示的内燃机。另外,第二实施方式的结构除一部分结构之外与第一实施方式的结构相同,因此,以下主要对与第一实施方式的结构不同的第二实施方式的结构进行说明。
对第二实施方式的叶片的控制所使用的叶片反馈增益进行说明。在第二实施方式中,与第一实施方式同样地,叶片操作量基于增压压力偏差被决定。而且,在该决定中,与第一实施方式同样地,使用叶片反馈增益。而且,与第一实施方式同样地,叶片反馈增益运算式被存储在电子控制装置中。
而且,在第二实施方式的叶片反馈增益运算式中,作为参数,包含有增压压力变化延迟时间和燃料喷射时增压压力变化速度。在此,增压压力变化延迟时间与第一实施方式的“增压压力变化延迟时间”相同。另外,燃料喷射时增压压力变化速度指的是“在从燃料喷射阀喷射燃料时受该燃料的燃烧的影响而变化的增压压力的速度”。而且,在第二实施方式中,在发动机运转中测量增压压力变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述)并且计算燃料喷射时增压压力变化速度(该计算的详细情况在后面论述),将该测量到的增压压力变化延迟时间及该计算出的燃料喷射时增压压力变化速度应用于叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益,该计算出的叶片反馈增益被用于计算叶片操作量。
另外,第二实施方式的叶片反馈增益运算式既可以是使用所谓古典控制理论计算叶片反馈增益的运算式,也可以是使用所谓现代控制理论计算叶片反馈增益的运算式。在此,叶片反馈增益运算式是使用所谓现代控制理论计算叶片反馈增益的运算式,在作为该运算式之一而使用下式3所示的所谓状态方程式的情况下,如下式4所示,上述测量到的增压压力变化延迟时间Δt被反映到与叶片开度Dv相关的时刻中,并且,上述计算出的燃料喷射时增压压力变化速度被反映到与燃料喷射量相关的常数矩阵(或系数矩阵)C中。在式3及式4中,“Pim(t)”是“时刻t的增压压力”、“Dv(t)”是“时刻t的叶片开度”、“Dv(t-Δt)”是“时刻t-Δt的叶片开度”、“Q(t)”是“时刻t的燃料喷射量”、“A”是“与增压压力相关的常数矩阵(或系数矩阵)”、“B”是“与叶片开度相关的常数矩阵(或系数矩阵)”、“C”是“与燃料喷射量相关的常数矩阵(或系数矩阵)”。
dPim(t)/dt=A·Pim(t)+B·Dv(t)+C·Q(t)    (3)
dPim(t)/dt=A·Pim(t)+B·Dv(t-Δt)+C·Q(t)    (4)
接着,对第二实施方式的增压压力变化延迟时间的测量及燃料喷射时增压压力变化速度的计算进行说明。在第二实施方式中,用于在无喷射运转中以预先确定的操作量驱动叶片的控制信号,从电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力开始变化为止的时间,作为增压压力变化延迟时间被测量。即,与第一实施方式同样地,测量增压压力变化延迟时间。并且,在第二实施方式中,在处于无喷射运转中且不是增压压力变化延迟时间的测量中时,从燃料喷射阀喷射微量的燃料的指令信号被提供给燃料喷射阀。此时的燃料喷射量被设定为小到不会因燃料的燃烧而从内燃机产生转矩这种程度的量。而且,此时的增压压力的变化速度作为燃料喷射时增压压力变化速度被计算。而且,如上所述,将如上所述测量到的增压压力变化延迟时间和如上所述计算出的燃料喷射时增压压力变化速度应用于上述叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益。
另外,当然,在为了计算燃料喷射时增压压力变化速度而从燃料喷射阀喷射微量的燃料时、以及此时被喷射的燃料的燃烧的影响不从增压压力消失时,不进行增压压力变化延迟时间的测量。另外,增压压力变化延迟时间的测量和燃料喷射时增压压力变化速度的计算无论按照怎样的顺序都可以进行,而且,既可以在一次无喷射运转中进行这些测量及计算,也可以在各自的无喷射运转中分别进行这些测量及计算。
接着,对将如上所述测量到的增压压力变化延迟时间及计算出的燃料喷射时增压压力变化速度用于计算新的叶片反馈增益的优点进行说明。在第二实施方式中,除与第一实施方式相关联地已说明的优点之外,还具有以下优点。即,在叶片的动作状态被变更时,增压压力变化。而且,此时,即便叶片的动作状态的变更是相同的变更,增压压力的变化方式也根据燃烧室中的燃烧量而不同。而且,燃料喷射量根据对内燃机的要求(例如根据油门踏板的踩踏量)而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。另一方面,在大多数情况下,在向燃烧室喷射燃料时进行针对叶片促动器的反馈控制,因此,若不考虑与燃烧室中的燃烧量相应的增压压力的变化方式地进行针对叶片促动器的反馈控制,则与不是上述情形的情况相比,目标增压压力追随性降低。另一方面,当在内燃机正进行无喷射运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧时,增压压力变化。而且,此时,由于不产生转矩,因此,此时的增压压力的变化速度未受转矩的影响。即,可以说此时的增压压力的变化速度仅受燃烧室中的燃烧的影响及内燃机所处的环境的影响(例如内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度等)。因此,若计算此时的增压压力的变化速度,并考虑该计算出的增压压力的变化速度来设定叶片反馈增益,则燃烧室中的燃烧被反映到该叶片反馈增益中。因此,若根据使用该叶片反馈决定的控制信号进行叶片促动器的反馈控制,则即便在正向燃烧室喷射燃料时,也可以较高地维持目标增压压力追随性。
接着,对执行第二实施方式的叶片反馈增益的计算的程序的一例进行说明。该程序的一例如图5及图6所示。图5及图6的程序是每经过规定时间被执行的程序。
在开始图5及图6的程序时,首先在图5的步骤200中,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,无喷射运转标记Ffc是与图4的程序的无喷射运转标记相同的标记。当在步骤200判定为Ffc=1时、即判定为正进行无喷射运转时,程序进入步骤201。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时、即判定为未进行无喷射运转(换言之正进行通常运转)时,程序直接结束。即,在该情况下,不进行新的叶片反馈增益的计算。
当在步骤200中判定为Ffc=1且程序进入步骤201时,判定在执行本次的程序之前已执行的程序的步骤206中被保存在了电子控制装置中的增压压力变化延迟时间Tdly的数据是否还被保存在电子控制装置中。在此,在判定为该数据还被保存在电子控制装置中时,程序进入图6的步骤208。另一方面,在判定为该数据未保存在电子控制装置中时,程序进入步骤202。另外,被保存在电子控制装置中的增压压力变化延迟时间Tdly的数据通过执行图6的步骤214,从电子控制装置被清除。
当在步骤201中判定为增压压力变化延迟时间Tdly的数据并非还保存在电子控制装置中且程序进入步骤202时,用于以预先确定的操作量驱动叶片以使叶片开度减小的控制信号,自电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,在步骤203中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤204。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序进入步骤207。
当在步骤203中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤204时,表示从在步骤202中控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起经过的时间、即增压压力变化延迟时间的计时值Tdly被加起来。接着,在步骤205中,判定增压压力的变化量ΔPim是否比零大(ΔPim>0)。在此,在判定为ΔPim>0时(即,判定为增压压力已开始上升时),程序进入步骤206。另一方面,在判定为并非是ΔPim>0时,程序返回步骤203,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤204,计时值Tdly被加起来。即,在本程序中,程序进入步骤203直至在步骤205中判定为ΔPim>0,在此仅在被判定为Ffc=1时,步骤204反复被执行且计时值Tdly继续被加起来。
当在步骤205中判定为ΔPim>0、即判定为增压压力已开始上升且程序进入步骤206时,该时刻的计时值Tdly被保存在电子控制装置中。接着,在图6的步骤208中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤209。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序直接结束。
当在步骤208中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤209时,用于使燃料喷射阀喷射微量的燃料的指令信号被提供给燃料喷射阀。接着,在步骤210中,计算增压压力的变化量ΔPim。接着,在步骤211中,使用在步骤210中计算出的增压压力的变化量ΔPim计算增压压力的变化速度Spim。接着,在步骤212中,取得被保存在电子控制装置中的计时值Tdly。接着,在步骤213中,将在步骤211中计算出的增压压力的变化速度Spim和在步骤212中取得的计时值Tdly、即增压压力变化延迟时间应用于叶片反馈增益运算式,从而计算叶片反馈增益Kgain。接着,在步骤214中,被保存在电子控制装置中的计时值Tdly从电子控制装置中被清除,程序结束。
另外,当在图5的步骤203中判定为并非是Ffc=1、即判定为无喷射运转结束且程序进入步骤207时,计时值Tdly被清除,程序结束。即,在该情况下,虽然增压压力变化延迟时间Tdly的测量暂时开始,但因无喷射运转已结束,因此,该测量被终止。
接着,对本发明的内燃机的控制装置的另一实施方式(以下称为“第三实施方式”)进行说明。应用第三实施方式的控制装置的内燃机如图7所示。在图7中,附图标记50表示排气再循环装置(以下将该装置称为“EGR装置”)。另外,在将图7所示的内燃机与图1所示的内燃机相比较时,除图7所示的内燃机具有EGR装置50而不具有增压器60这一点之外,图7所示的内燃机的结构与图1所示的内燃机的结构相同,因此,省略其详细说明。
排气再循环装置(以下将该装置称为“EGR装置”)50具有:排气再循环通路(以下将该通路称为“EGR通路”)51、排气再循环控制阀(以下将该控制阀称为“EGR控制阀”)52、以及排气再循环冷却器(以下将该冷却器称为“EGR冷却器”)53。EGR装置50是将从燃烧室排出到了排气通路40中的废气经由EGR通路51导入进气通路30的装置。EGR通路51在其一端与排气通路40(更具体地说是排气歧管41)连接并且在其另一端与进气通路30(更具体地说是进气歧管31)连接。即,EGR通路51将排气通路40与进气通路30连结。EGR控制阀52配置在EGR通路51中。在EGR控制阀52的开度(以下将该开度称为“EGR控制阀开度”)被变更时,通过EGR控制阀52的废气的量改变,进而,被导入到进气通路30的废气的量改变。EGR控制阀52内置有用于变更其动作状态(即EGR控制阀开度)的促动器(以下将该促动器称为“EGR控制阀促动器”)。EGR控制阀促动器与电子控制装置80电连接。电子控制装置80将用于驱动EGR控制阀促动器的控制信号提供给EGR控制阀促动器,以便将EGR控制阀开度控制在目标EGR控制阀开度。
接着,对第三实施方式的EGR控制阀的控制进行说明。另外,第三实施方式的燃料喷射阀的控制及节气门的控制与第一实施方式相同,因此省略其详细说明。另外,在以下的说明中,“EGR率”指的是“被吸入到燃烧室中的气体中含有的废气的量与所述被吸入到燃烧室中的气体的量之比”,“EGR气体”指的是“利用EGR装置被导入到了进气通路中的废气”。
在第三实施方式中,根据发动机运转状态,通过实验等预先求出最佳的EGR率。而且,如图8所示,上述求出的EGR率以发动机转速N和发动机负荷L的函数的映射图的形态,作为目标EGR率TRegr被存储在电子控制装置中。而且,在发动机运转中,从图8的映射图中取得与其各个时期的发动机转速N和发动机负荷L对应的目标EGR率TRegr。而且,通过电子控制装置,对EGR控制阀促动器进行反馈控制,以控制EGR控制阀开度,使得实际的EGR率(关于该EGR率将在后面论述)与上述取得的目标EGR率TRegr。更具体地说,若实际的EGR率比目标EGR率低,则如下的控制信号从电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器,该控制信号为驱动EGR控制阀促动器以驱动EGR控制阀、使得EGR控制阀开度增大的信号。另一方面,若实际的EGR率比目标EGR率高,则如下的控制信号从电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器,该控制信号为驱动EGR控制阀促动器以驱动EGR控制阀、使得EGR控制阀开度减小的信号。另外,在图8的映射图中,发动机转速N越大则目标EGR率TRegr越低,发动机负荷L越大则目标EGR率TRegr越低。
接着,对第三实施方式的实际的EGR率的计算进行说明。在第三实施方式中,按照下式5计算实际的EGR率Regr。在式5中,“Gc”是“在一个进气行程中被吸入到了燃烧室中的气体的总量(即,空气和EGR气体的混合气体)”,“Ga”是“在一个进气行程中被供给到了燃烧室中的空气的量”。另外,在一个进气行程中被吸入到燃烧室中的气体的总量例如可以根据发动机转速、增压压力等参数进行计算,在一个进气行程中被吸入到燃烧室中的空气的量例如可以根据由空气流量计检测到的空气的量进行计算。
Regr=(Gc-Ga)/Gc    (5)
接着,对第三实施方式的EGR控制阀的控制所使用的EGR控制阀反馈增益进行说明。在第三实施方式中,根据从电子控制装置向EGR控制阀促动器提供的控制信号,使EGR控制阀促动器进行驱动。在此,EGR控制阀促动器驱动EGR控制阀的程度(以下将该程度称为“EGR控制阀操作量”),基于实际的EGR率相对于目标EGR率的偏差(以下将该偏差称为“EGR率偏差”)被决定。而且,在该决定中使用对如何使EGR率偏差反映到EGR控制阀操作量中进行规定的反馈增益(即EGR控制阀反馈增益)。
而且,在第三实施方式中,预先求出用于使用规定的参数计算EGR控制阀反馈增益的运算式(以下将该运算式称为“EGR控制阀反馈增益运算式”),该EGR控制阀反馈增益使实际的EGR率相对于目标EGR率的追随性(以下将该追随性称为“目标EGR率追随性”)尽可能高,该求出的运算式被存储在电子控制装置中。该EGR控制阀反馈增益运算式用于计算EGR控制阀反馈增益以便计算如下的操作量:在与基于EGR率偏差计算的EGR控制阀操作量对应的控制信号被提供给EGR控制阀促动器时实际的EGR率收敛到目标EGR率所需的时间尽可能缩短,且实际的EGR率超过目标EGR率的所谓超调量尽可能减小,并且实际的EGR率低于目标EGR率的所谓负超调量尽可能减小。
而且,在EGR控制阀反馈增益运算式中,作为参数,包含有EGR率变化延迟时间。在此,EGR率变化延迟时间指的是“从用于使EGR控制阀促动器进行驱动来驱动EGR控制阀以变更EGR控制阀开度的控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率实际开始变化为止所需的时间”。而且,在第三实施方式中,在发动机运转中测量EGR率变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),将该测量到的EGR变化延迟时间应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益,该计算出的EGR控制阀反馈增益被用于计算EGR控制阀操作量。
另外,第三实施方式的EGR控制阀反馈增益运算式既可以是使用所谓古典控制理论计算EGR控制阀反馈增益的运算式,也可以是使用所谓现代控制理论计算EGR控制阀反馈增益的运算式。在此,EGR控制阀反馈增益运算式是使用所谓现代控制理论计算EGR控制阀反馈增益的运算式,在作为该运算式之一而使用下式6所示的所谓状态方程式的情况下,如下式7所示,上述测量到的EGR率变化延迟时间Δt被反映到与EGR控制阀开度Degr相关的时刻中。在式6及式7中,“Regr(t)”是“时刻t的EGR率”、“Degr(t)”是“时刻t的EGR控制阀开度”、“Degr(t-Δt)”是“时刻t-Δt的EGR控制阀开度”、“A”是“与EGR率相关的常数矩阵(或系数矩阵)”、“B”是“与EGR控制阀开度相关的常数矩阵(或系数矩阵)”。
dRegr(t)/dt=A·Regr(t)+B·Degr(t)    (6)
dRegr(t)/dt=A·Regr(t)+B·Degr(t-Δt)    (7)
另外,EGR控制阀反馈增益既可以是单数,也可以是复数。例如,在针对第三实施方式的EGR控制阀促动器的反馈控制是所谓PID控制(即比例积分微分控制)的情况下,比例增益、积分增益及微分增益这三个反馈增益是EGR控制阀反馈增益。
接着,对第三实施方式的EGR率变化延迟时间的测量进行说明。首先,用于在无喷射运转中以预先确定的操作量驱动EGR控制阀的控制信号,自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率开始变化为止的时间,作为EGR率变化延迟时间被测量。而且,如上所述,将该测量到的EGR率变化延迟时间应用于上述EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益。
另外,上述预先确定的操作量(即在无喷射运转中为了测量EGR率变化延迟时间而驱动EGR控制阀的量)只要是引起如下程度的EGR率的变化的操作量即可:即能够充分识别由为测量EGR率变化延迟时间的EGR控制阀的驱动引起的EGR率的变化这种程度,不管是怎样的操作量都可以,而且,既可以是减小EGR控制阀开度的操作量,也可以是增大EGR控制阀开度的操作量。
但是,由于无喷射运转中从燃烧室排出的废气的压力逐渐降低,因此,EGR率也逐渐降低。因此,在上述预先确定的操作量是减小EGR控制阀开度的操作量(即、使EGR率降低的操作量)的情况下,难以判断EGR率的降低是由无喷射运转引起的降低、还是由为测量EGR率变化延迟时间的EGR控制阀的驱动引起的降低。因此,从容易识别由为测量EGR率变化延迟时间的EGR控制阀的驱动引起的EGR率的变化这种观点来看,在上述预先确定的操作量是减小EGR控制阀开度的操作量的情况下,优选将上述预先确定的操作量设定为绝对值较大的操作量。
另外,在上述预先确定的操作量是增大EGR控制阀开度的操作量(即、使EGR率上升的操作量)的情况下,上述预先确定的操作量的绝对值较小,在由按照该操作量的EGR控制阀的驱动引起的EGR率的上升量不超过由无喷射运转引起的EGR率的降低量的情况下,EGR率不上升。在该情况下,难以确定由为测量EGR率变化延迟时间的EGR控制阀的驱动的影响引起的EGR率的变化的开始时刻。因此,从容易确定由为测量EGR率变化延迟时间的EGR控制阀的驱动引起的EGR率的变化的开始时刻这种观点来看,优选将上述预先确定的操作量设定为绝对值大到即便在上述预先确定的操作量是增大EGR控制阀开度的操作量的情况下也至少使EGR率上升这种程度的操作量。
另外,虽说处于无喷射运转中,但从驾驶性能等观点来看,为了测量EGR率变化延迟时间而使得EGR控制阀开度较大地变化这种情况可能不优选。而且,与上述预先确定的操作量是减小EGR控制阀开度的操作量的情况相比,在上述预先确定的操作量是增大EGR控制阀开度的操作量的情况下,作为上述预先确定的操作量,可以采用绝对值小的操作量。因此,从驾驶性能等观点来看,优选将上述预先确定的操作量设定为增大EGR控制阀开度的操作量。
另外,在无喷射运转开始了时进行增大或减小EGR控制阀开度的控制的情况下,鉴于由该控制引起的EGR率的推移,参照与为测量EGR率变化延迟时间的EGR控制阀的驱动所使用的上述预先确定的操作量相关的上述记载,设定上述预先确定的操作量即可。
接着,对将如上所述测量到的EGR率变化延迟时间用于计算新的EGR控制阀反馈增益的优点进行说明。为了较高地维持目标EGR率追随性,应考虑从变更EGR控制阀的动作状态的控制信号自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率实际开始变化为止的时间(即EGR率变化延迟时间),来决定提供给EGR控制阀促动器的控制信号。
但是,从燃烧室排出的废气的压力根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,EGR率受到从燃烧室排出的废气的压力的影响。在该情况下,从EGR控制阀促动器的驱动开始起直至EGR率开始变化为止的时间(即EGR率变化延迟时间)根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。因此,在燃烧室中正进行燃烧时测量EGR率变化延迟时间的情况下,燃烧室中的燃烧的影响被反映到测量到的EGR率变化延迟时间中。另外,在内燃机所处的环境(例如内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度等)变化时,EGR率的变化特性产生变化。在此,在因燃烧室中的燃烧而产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,增压压力也变化。因此,在产生了转矩的状态下测量到的EGR率变化延迟时间中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的EGR率变化延迟时间的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的EGR率变化延迟时间的变化。因此,作为为了较高地维持目标EGR率追随性而应考虑的EGR率变化延迟时间,不能说是充分的。
另一方面,在第三实施方式中,在未向燃烧室供给燃料时,测量EGR率变化延迟时间。即,在燃烧室中未进行燃烧时,测量EGR率变化延迟时间。因此,如上所述测量的EGR率变化延迟时间,作为为了较高地维持目标EGR率追随性而应考虑的EGR率变化延迟时间是充分的。而且,在第三实施方式中,在EGR控制阀反馈增益的计算中考虑如上所述测量到的EGR率变化延迟时间。而且,该EGR控制阀反馈增益用于EGR控制阀促动器的反馈控制,因此,在第三实施方式中具有目标EGR率追随性被较高地维持的优点。
另外,根据第三实施方式,当然,从较高地维持目标EGR率追随性这种观点来看,内燃机的温度、内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度、大气压、在用于净化废气中的特定成分的催化剂被配置在排气通路中的情况下比催化剂更靠上游的排气通路内的废气的压力、EGR控制阀自身的机械性的劣化等使EGR率响应性产生变化的主要原因被考虑。
接着,对执行第三实施方式的EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例进行说明。该程序的一例如图9所示。图9的程序是每经过规定时间被执行的程序。
在开始图9的程序时,首先在步骤300中,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,无喷射运转标记Ffc是与图4的无喷射运转标记相同的标记。当在步骤300中判定为Ffc=1时、即判定为正进行无喷射运转时,程序进入步骤301。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时、即判定为未进行无喷射运转(换言之正进行通常运转)时,程序直接结束。即,在该情况下,不进行新的EGR控制阀反馈增益的计算。
当在步骤300中判定为Ffc=1且程序进入步骤301时,用于以预先确定的操作量驱动EGR控制阀以使EGR控制阀开度减小的控制信号,自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,在步骤302中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤303。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序进入步骤306。
当在步骤302中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤303时,表示从在步骤301中控制信号自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器起经过的时间、即EGR率变化延迟时间的计时值Tdly被加起来。接着,在步骤304中,判定EGR率的变化量ΔRegr是否比零小(ΔRegr<0)。在此,在判定为ΔRegr<0时(即判定为EGR率已开始降低时),程序进入步骤305。另一方面,在判定为并非是ΔRegr<0时,程序返回步骤302,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤303,计时值Tdly被加起来。即,在本程序中,程序进入步骤302直至在步骤304中判定为ΔRegr<0,在此仅在判定为Ffc=1时,步骤303反复被执行且计时值Tdly继续被加起来。
当在步骤304中判定为ΔRegr<0、即判定为EGR率已开始降低且程序进入步骤305时,将该时刻的计时值Tdly应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算EGR控制阀反馈增益Kgain。接着,在步骤306中,计时值Tdly被清除,程序结束。
另外,当在步骤302中判定为并非是Ffc=1、即判定为无喷射运转结束且程序已进入步骤306时,计时值Tdly也被清除,程序结束。即,在该情况下,虽然EGR率变化延迟时间Tdly的测量暂时开始,但因无喷射运转已结束,因此,该测量被中止。
接着,对本发明的内燃机的控制装置的另一实施方式(以下称为“第四实施方式”)进行说明。应用第四实施方式的控制装置的内燃机是图7所示的内燃机。另外,第四实施方式的结构除一部分结构之外与第三实施方式的结构相同,因此,以下主要对与第三实施方式的结构不同的第四实施方式的结构进行说明。
对第四实施方式的EGR控制阀的控制所使用的EGR控制阀反馈增益进行说明。在第四实施方式中,与第三实施方式同样地,EGR控制阀操作量基于EGR率偏差被决定。而且,在该决定中,与第三实施方式同样地,使用EGR控制阀反馈增益。而且,与第三实施方式同样地,EGR控制阀反馈增益运算式被存储在电子控制装置中。
而且,在第四实施方式的EGR控制阀反馈增益运算式中,作为参数,包含有EGR率变化延迟时间和燃料喷射时EGR率变化速度。在此,EGR率变化延迟时间与第三实施方式的“EGR率变化延迟时间”相同。另外,燃料喷射时EGR率变化速度指的是“在从燃料喷射阀喷射燃料时受该燃料的燃烧的影响而变化的增压压力的速度”。而且,在第四实施方式中,在发动机运转中测量EGR率变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),并且,计算燃料喷射时EGR率变化速度(该计算的详细情况在后面论述),将该测量到的EGR率变化延迟时间及该计算出的燃料喷射时EGR率变化速度应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益,该计算出的EGR控制阀反馈增益被用于计算EGR控制阀操作量。
另外,第四实施方式的EGR控制阀反馈增益运算式既可以是使用所谓古典控制理论计算EGR控制阀反馈增益的运算式,也可以是使用所谓现代控制理论计算EGR控制阀反馈增益的运算式。在此,EGR控制阀反馈增益运算式是使用所谓现代控制理论计算EGR控制阀反馈增益的运算式,在作为该运算式之一而使用下式8所示的所谓状态方程式的情况下,如下式9所示,上述测量到的EGR率变化延迟时间Δt被反映到与EGR控制阀开度Degr相关的时刻中,并且,上述计算出的燃料喷射时EGR率变化速度被反映到与燃料喷射量相关的常数矩阵(或系数矩阵)C中。在式8及式9中,“Regr(t)”是“时刻t的EGR率”、“Degr(t)”是“时刻t的EGR控制阀开度”、“Degr(t-Δt)”是“时刻t-Δt的EGR控制阀开度”、“Q(t)”是“时刻t的燃料喷射量”、“A”是“与EGR率相关的常数矩阵(或系数矩阵)”、“B”是“与EGR控制阀开度相关的常数矩阵(或系数矩阵)”、“C”是“与燃料喷射量相关的常数矩阵(或系数矩阵)”。
dRegr(t)/dt=A·Regr(t)+B·Degr(t)+C·Q(t)    (8)
dRegr(t)/dt=A·Regr(t)+B·Degr(t-Δt)+C·Q(t)    (9)
接着,对第四实施方式的EGR率变化延迟时间的测量及燃料喷射时EGR率变化速度的计算进行说明。在第四实施方式中,用于在无喷射运转中以预先确定的操作量驱动EGR控制阀的控制信号,从电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率开始变化为止的时间,作为EGR率变化延迟时间被测量。即,与第三实施方式同样地,测量EGR率变化延迟时间。并且,在第四实施方式中,在处于无喷射运转中且不是EGR率变化延迟时间的测量中时,从燃料喷射阀喷射微量的燃料的指令信号被提供给燃料喷射阀。此时的燃料喷射量被设定为小到不会因燃料的燃烧而从内燃机产生转矩这种程度的量。而且,此时的EGR率的变化速度作为燃料喷射时EGR率变化速度被计算。而且,如上所述,将如上所述测量到的EGR率变化延迟时间和如上所述计算出的燃料喷射时EGR率变化速度应用于上述EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益。
另外,当然,在为了计算燃料喷射时EGR率变化速度而从燃料喷射阀喷射微量的燃料时、以及此时被喷射的燃料的燃烧的影响不从增压压力消失时,不进行EGR率变化延迟时间的测量。另外,EGR率变化延迟时间的测量和燃料喷射时EGR率变化速度的计算无论按照怎样的顺序都可以进行,而且,既可以在一次无喷射运转中进行这些测量及计算,也可以在各自的无喷射运转中分别进行这些测量及计算。
接着,对将如上所述测量到的EGR率变化延迟时间及计算出的燃料喷射时EGR率变化速度用于计算新的EGR控制阀反馈增益的优点进行说明。在第四实施方式中,除与第三实施方式相关联地已说明的优点之外,还具有以下优点。即,在EGR控制阀的动作状态被变更时,EGR率变化。而且,此时,即便EGR控制阀的动作状态的变更是相同的变更,EGR率的变化方式也根据燃烧室中的燃烧量而不同。而且,燃料喷射量根据对内燃机的要求(例如根据油门踏板的踩踏量)而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。另一方面,在大多数情况下,在向燃烧室喷射燃料时进行针对EGR控制阀促动器的反馈控制,因此,若不考虑与燃烧室中的燃烧量相应的EGR率的变化方式地进行针对EGR控制阀促动器的反馈控制,则与不是上述情形的情况相比,目标EGR率追随性降低。另一方面,当在内燃机正进行无喷射运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧时,EGR率变化。而且,此时,由于不产生转矩,因此,此时的EGR率的变化速度未受转矩的影响。即,可以说此时的EGR率的变化速度仅受燃烧室中的燃烧的影响。因此,若计算此时的EGR率的变化速度,并考虑该计算出的EGR率的变化速度来设定EGR控制阀反馈增益,则燃烧室中的燃烧被反映到该EGR控制阀反馈增益中。因此,若根据使用该EGR控制阀反馈被决定的控制信号进行EGR控制阀促动器的反馈控制,则即便在正向燃烧室喷射燃料时,也可以较高地维持目标EGR率追随性。
接着,对执行第四实施方式的EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例进行说明。该程序的一例如图10及图11所示。图10及图11的程序是每经过规定时间被执行的程序。
在开始图10及图11的程序时,首先在图10的步骤400中,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,无喷射运转标记Ffc是与图4的程序的无喷射运转标记相同的标记。在步骤400中判定为Ffc=1时、即判定为正进行无喷射运转时,程序进入步骤401。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时、即判定为未进行无喷射运转(换言之正进行通常运转)时,程序直接结束。即,在该情况下,不进行新的EGR控制阀反馈增益的计算。
当在步骤400中判定为Ffc=1且程序进入步骤401时,判定在执行本次的程序之前已执行的程序的步骤406中被保存在了电子控制装置中的EGR率变化延迟时间Tdly的数据是否还被保存在电子控制装置中。在此,在判定为该数据还被保存在电子控制装置中时,程序进入图11的步骤408。另一方面,在判定为该数据未保存在电子控制装置中时,程序进入步骤402。另外,被保存在电子控制装置中的EGR率变化延迟时间Tdly的数据通过执行图11的步骤414,从电子控制装置被清除。
当在步骤401中判定为EGR率变化延迟时间Tdly的数据未保存在电子控制装置中且程序进入步骤402时,用于以预先确定的操作量驱动EGR控制阀以使EGR控制阀开度减小的控制信号,自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,在步骤403中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤404。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序进入步骤407。
当在步骤403中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤404时,表示从在步骤402中控制信号自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器起经过的时间、即EGR率变化延迟时间的计时值Tdly被加起来。接着,在步骤405中,判定EGR率的变化量ΔRegr是否比零小(ΔRegr<0)。在此,在判定为ΔRegr<0时(即判定为EGR率已开始降低时),程序进入步骤406。另一方面,在判定为并非是ΔRegr<0时,程序返回步骤403,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤404,计时值Tdly被加起来。即,在本程序中,程序进入步骤403直至在步骤405中判定为ΔRegr<0,在此仅在判定为Ffc=1时,步骤404反复被执行且计时值Tdly继续被加起来。
当在步骤405中判定为ΔRegr<0、即判定为EGR率已开始降低且程序进入步骤406时,该时刻的计时值Tdly被保存在电子控制装置中。接着,在图11的步骤408中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤409。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序直接结束。
当在步骤408中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤409时,用于使燃料喷射阀喷射微量的燃料的指令信号被提供给燃料喷射阀。接着,在步骤410中,计算EGR率的变化量ΔRegr。接着,在步骤411中,使用在步骤410中计算出的EGR率的变化量ΔRegr计算EGR率的变化速度Sregr。接着,在步骤412中,取得被保存在电子控制装置中的计时值Tdly。接着,在步骤413中,将在步骤411中计算出的EGR率的变化速度Sregr和在步骤412中取得的计时值Tdly、即EGR率变化延迟时间应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算EGR控制阀反馈增益Kgain。接着,在步骤414中,被保存在电子控制装置中的计时值Tdly从电子控制装置中被清除,程序结束。
另外,当在图10的步骤403中判定为并非是Ffc=1、即判定为无喷射运转结束且程序进入步骤407时,计时值Tdly被清除,程序结束。即,在该情况下,虽然EGR率变化延迟时间Tdly的测量暂时开始,但因无喷射运转已结束,因此该测量被终止。
接着,对本发明的内燃机的控制装置的另一实施方式(以下称为“第五实施方式”)进行说明。应用第五实施方式的控制装置的内燃机如图12所示。在将图12所示的内燃机与图1所示的内燃机相互比较时,除图12所示的内燃机具有EGR装置50这一点之外,图12所示的内燃机的结构与图1所示的内燃机的结构相同,因此,省略其详细说明。另外,图12所示的内燃机的EGR装置50的结构与图7所示的内燃机的EGR装置50的结构相同,因此,省略其详细说明。另外,第五实施方式的燃料喷射阀的控制、节气门的控制及叶片的控制与第一实施方式相同,第五实施方式的EGR控制阀的控制与第三实施方式相同,因此,省略其详细说明。
接着,对第五实施方式的叶片的控制所使用的叶片反馈增益进行说明。在第五实施方式中,与第一实施方式同样地,叶片操作量基于增压压力偏差被决定。而且,在该决定中,使用对如何使增压压力偏差反映到叶片操作量中进行规定的反馈增益(即叶片反馈增益)。而且,在第五实施方式中,预先求出用于使用规定的参数计算叶片反馈增益的运算式(以下也将该运算式称为“叶片反馈增益运算式”),该叶片反馈增益使目标增压压力追随性尽可能高,该求出的运算式被存储在电子控制装置中。该叶片反馈增益运算式用于计算叶片反馈增益以便计算如下的叶片操作量:在与基于增压压力偏差计算的叶片操作量对应的控制信号被提供给叶片促动器时实际的增压压力收敛到目标增压压力所需的时间尽可能缩短,且实际的增压压力超过目标增压压力的所谓超调量尽可能减小,并且实际的增压压力低于目标增压压力的所谓负超调量尽可能减小。
而且,在叶片反馈增益运算式中,作为参数,包含有叶片操作时的增压压力变化延迟时间和EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间。在此,叶片操作时的增压压力变化延迟时间指的是“从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力实际开始变化为止所需的时间,该控制信号用于在将EGR控制阀开度恒定维持的状态下驱动叶片促动器以驱动叶片来变更叶片开度”,EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间指的是“从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至增压压力实际开始变化为止所需的时间,该控制信号用于在将叶片开度恒定维持的状态下驱动EGR控制阀促动器以驱动EGR控制阀来变更EGR控制阀开度”。而且,在第五实施方式中,在发动机运转中测量这些增压压力变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),将这些测量到的增压压力变化延迟时间应用于叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益,该计算出的叶片反馈增益被用于计算叶片操作量。
接着,对第五实施方式的EGR控制阀的控制所使用的EGR控制阀反馈增益进行说明。在第五实施方式中,与第三实施方式同样地,EGR控制阀操作量基于EGR率偏差被决定。而且,在该决定中使用对如何使EGR率偏差反映到EGR控制阀操作量中进行规定的反馈增益(即EGR控制阀反馈增益)。而且,在第五实施方式中,预先求出用于使用规定的参数计算EGR控制阀反馈增益的运算式(以下也将该运算式称为“EGR控制阀反馈增益运算式”),该EGR控制阀反馈增益使目标EGR率追随性尽可能高,该求出的运算式被存储在电子控制装置中。该EGR控制阀反馈增益运算式用于计算EGR控制阀反馈增益以便计算如下的EGR控制阀操作量:在与基于EGR率偏差计算的EGR控制阀操作量对应的控制信号被提供给EGR控制阀促动器时实际的EGR率收敛到目标EGR率所需的时间尽可能缩短,且实际的EGR率超过目标EGR率的所谓超调量尽可能减小,并且实际的EGR率低于目标EGR率的所谓负超调量尽可能减小。
而且,在EGR控制阀反馈增益运算式中,作为参数,包含有EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间和叶片操作时的EGR率变化延迟时间。在此,EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间指的是“从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率实际开始变化为止所需的时间,该控制信号用于在将叶片开度恒定维持的状态下驱动EGR控制阀促动器以驱动EGR控制阀来变更EGR控制阀开度”,叶片操作时的EGR率变化延迟时间指的是“从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力实际开始变化为止所需的时间,该控制信号用于在将EGR控制阀开度恒定维持的状态下驱动叶片促动器以驱动叶片来变更叶片开度”。而且,在第五实施方式中,在发动机运转中测量这些EGR率变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),将这些测量到的EGR率变化延迟时间应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益,该计算出的EGR控制阀反馈增益被用于计算EGR控制阀操作量。
接着,对第五实施方式的增压压力变化延迟时间及EGR率变化延迟时间的测量进行说明。首先,用于在无喷射运转中在将EGR控制阀开度恒定维持的状态下以预先确定的操作量驱动叶片的控制信号,从电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力开始变化为止的时间,作为叶片操作时的增压压力变化延迟时间被测量,并且,如上所述,从控制信号被提供给叶片促动器起直至EGR率开始变化为止的时间,作为叶片操作时的EGR率变化延迟时间被测量。并且,用于在无喷射运转中在将叶片开度恒定维持的状态下以预先确定的操作量驱动EGR控制阀的控制信号,从电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率开始变化为止的时间,作为EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间被测量,并且,如上所述,从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至增压压力开始变化为止的时间,作为叶片操作时的增压压力变化延迟时间被测量。而且,如上所述,将这些测量到的叶片操作时的增压压力变化延迟时间及EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间应用于上述叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益,并且,将这些测量到的叶片操作时的EGR率变化延迟时间及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间应用于上述EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益。
另外,叶片操作时的增压压力变化延迟时间及叶片操作时的EGR率变化延迟时间的测量、以及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间及EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间的测量,既可以在一次无喷射运转中进行测量,各测量也可以在各自的无喷射运转中分别进行。
接着,对将如上所述测量到的两个增压压力变化延迟时间用于计算新的叶片反馈增益的优点进行说明。为了较高地维持目标增压压力追随性,应考虑从变更叶片的动作状态的控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起直至增压压力实际开始变化为止的时间(即叶片操作时的增压压力变化延迟时间),来决定提供给叶片促动器的控制信号。另外,由于即便EGR率变化,增压压力也变化,因此,为了较高地维持目标增压压力追随性,应考虑从变更EGR控制阀的动作状态的控制信号自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器起直至增压压力实际开始变化为止的时间(即EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间),来决定提供给叶片促动器的控制信号。
但是,从燃烧室排出的废气的压力根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,增压压力受到从燃烧室排出的废气的压力的影响。在该情况下,从叶片促动器的驱动开始起直至增压压力开始变化为止的时间根据燃烧室中的燃烧量而变化。当然,从EGR控制阀促动器的驱动开始起直至增压压力开始变化为止的时间也根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。因此,在燃烧室中正进行燃烧时测量增压压力变化延迟时间的情况下,燃烧室中的燃烧的影响被反映到测量到的增压压力变化延迟时间中。在内燃机所处的环境(例如内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度等)变化时,增压压力的变化特性产生变化。在此,在因燃烧室中的燃烧而产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,增压压力也变化。因此,在产生了转矩的状态下测量到的增压压力变化延迟时间中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的增压压力变化延迟时间的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的增压压力变化延迟时间的变化。因此,作为为了较高地维持目标增压压力追随性而应考虑的增压压力变化延迟时间,不能说是充分的。
另一方面,在第五实施方式中,在未向燃烧室供给燃料时测量叶片的动作状态被变更时的增压压力变化延迟时间(即叶片操作时的增压压力变化延迟时间)、以及在未向燃烧室供给燃料时测量EGR控制阀的动作状态被变更时的增压压力变化延迟时间(即EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间)。即,在燃烧室中未进行燃烧时测量叶片操作时的增压压力变化延迟时间和EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间。因此,如上所述测量的增压压力变化延迟时间,作为为了较高地维持目标增压压力追随性而应考虑的增压压力变化延迟时间是充分的。而且,在第五实施方式中,在叶片反馈增益的计算中考虑如上所述测量到的两个增压压力变化延迟时间。而且,该叶片反馈增益用于叶片促动器的反馈控制,因此,在第五实施方式中,在内燃机具有增压器和EGR装置这样的用于控制相互影响的控制量(即增压压力和EGR率)的机构的情况下,具有目标增压压力追随性被较高地维持的优点。
另外,如第五实施方式那样,通过在叶片反馈增益的计算中考虑增压压力变化延迟时间,从较高地维持目标增压压力追随性这种观点来看,内燃机的温度、内燃机的润滑油的温度、大气压、在用于净化废气中的特定成分的催化剂被配置在排气通路中的情况下比排气涡轮更靠下游且比催化剂更靠上游的排气通路内的废气的压力、叶片自身的机械性的劣化、EGR控制阀自身的机械性的劣化等使增压压力响应性产生变化的主要原因也被考虑。
接着,对将如上所述测量到的两个EGR率变化延迟时间用于计算新的EGR控制阀反馈增益的优点进行说明。为了较高地维持目标EGR率追随性,应考虑从变更EGR控制阀的动作状态的控制信号自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率实际开始变化为止的时间(即EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间),来决定提供给EGR控制阀促动器的控制信号。另外,由于即便增压压力变化,EGR率也变化,因此,为了较高地维持目标EGR率追随性,应考虑从变更叶片的动作状态的控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起直至EGR率实际开始变化为止的时间(即叶片操作时的EGR率变化延迟时间),来决定提供给EGR控制阀促动器的控制信号。
但是,从燃烧室排出的废气的压力根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,EGR率受到从燃烧室排出的废气的压力的影响。在该情况下,从EGR控制阀促动器的驱动开始起直至EGR率开始变化为止的时间根据燃烧室中的燃烧量而变化。当然,从叶片促动器的驱动开始起直至EGR率开始变化为止的时间也根据燃烧室中的燃烧量而变化。而且,被供给到燃烧室中的燃料的量根据对内燃机的要求而时时刻刻变化,因此,燃烧室中的燃烧量也时时刻刻变化。因此,在燃烧室中正进行燃烧时测量EGR率变化延迟时间的情况下,燃烧室中的燃烧的影响被反映到测量到的EGR率变化延迟时间中。在内燃机所处的环境(例如内燃机的冷却水的温度、内燃机的润滑油的温度等)变化时,EGR率的变化特性产生变化。在此,在因燃烧室中的燃烧而产生转矩时,内燃机的运转状态变化,受该运转状态变化的影响,EGR率也变化。因此,在产生了转矩的状态下测量到的EGR率变化延迟时间中,不仅反映了由内燃机所处的环境的变化引起的EGR率变化延迟时间的变化,而且也反映了由上述环境的变化以外的主要原因(即转矩)引起的EGR率变化延迟时间的变化。因此,作为为了较高地维持目标EGR率追随性而应考虑的EGR率变化延迟时间,不能说是充分的。
另一方面,在第五实施方式中,在未向燃烧室供给燃料时测量EGR控制阀的动作状态被变更时的EGR率变化延迟时间(即EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间)、以及在未向燃烧室供给燃料时测量叶片的动作状态被变更时的EGR率变化延迟时间(即叶片操作时的EGR率变化延迟时间)。即,在燃烧室中未进行燃烧时测量EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间和叶片操作时的EGR率变化延迟时间。因此,如上所述测量的EGR率变化延迟时间,作为为了较高地维持目标EGR率追随性而应考虑的EGR率变化延迟时间是充分的。而且,在第五实施方式中,在EGR控制阀反馈增益的计算中考虑如上所述测量到的两个EGR率变化延迟时间。而且,该EGR控制阀反馈增益用于EGR控制阀促动器的反馈控制,因此,在第五实施方式中,在内燃机具有增压器和EGR装置这样的用于控制相互影响的控制量(即增压压力和EGR率)的机构的情况下,具有目标EGR率追随性被较高地维持的优点。
另外,如第五实施方式那样,通过在EGR控制阀反馈增益的计算中考虑EGR率变化延迟时间,从较高地维持目标EGR率追随性这种观点来看,内燃机的温度、内燃机的润滑油的温度、大气压、在用于净化废气中的特定成分的催化剂被配置在排气通路中的情况下比排气涡轮更靠下游且比催化剂更靠上游的排气通路内的废气的压力、叶片自身的机械性的劣化、EGR控制阀自身的机械性的劣化等使EGR率响应性产生变化的主要原因也被考虑。
接着,对执行第五实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例进行说明。该程序的一例如图13~图16所示。图13~图16的程序是每经过规定时间被执行的程序。
在开始图13~图16的程序时,首先在图13的步骤500中,判定无喷射运转标记Ffc是否被设定(Ffc=1)。在此,无喷射运转标记Ffc是与图4的程序的无喷射运转标记相同的标记。当在步骤500中判定为Ffc=1时、即判定为正进行无喷射运转时,程序进入步骤501。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时、即判定为未进行无喷射运转(换言之正进行通常运转)时,程序直接结束。即,在该情况下,新的叶片反馈增益的计算和新的EGR控制阀反馈增益的计算都不进行。
当在步骤500中判定为Ffc=1且程序进入步骤501时,判定在执行本次的程序之前已执行的程序的步骤507中被保存在了电子控制装置中的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly的数据及在步骤511中被保存在了电子控制装置中的叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly的数据是否还被保存在电子控制装置中。在此,在判定为这些数据还被保存在电子控制装置中时,程序进入图15的步骤516。另一方面,在判定为这些数据未保存在电子控制装置中时,程序进入步骤502。另外,被保存在电子控制装置中的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly及叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly的数据通过执行图16的步骤532的执行,从数据中被清除。
当在步骤501中判定为叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly及叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly的数据未保存在电子控制装置中且程序进入步骤502时,用于以预先确定的操作量驱动叶片以使叶片开度减小的控制信号,自电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,在步骤503中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤504。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序进入步骤509。
当在步骤503中判定为并非是Ffc=1且程序进入步骤509时,表示从在步骤502中控制信号自电子控制装置被提供给叶片促动器起经过的时间、即叶片操作时的增压压力变化延迟时间的计时值(以下将该计时值称为“叶片操作时的增压压力变化延迟时间计时值”)Tpvdly及表示叶片操作时的EGR率变化延迟时间的计时值(以下将该计时值称为“叶片操作时的EGR率变化延迟时间计时值”)Trvdly被清除,程序结束。
当在步骤503中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤504时,判定叶片操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpv是否被设定(Fpv=1)。在此,该叶片操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpv是如下标记:在步骤507中叶片操作时的增压压力变化延迟时间计时值Tpvdly作为叶片操作时的增压压力变化延迟时间被保存在电子控制装置中时在步骤508中该标记被设定,被保存在电子控制装置中的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly在步骤532中被清除时在步骤533中该标记被复位。当在步骤504中判定为Fpv=1时,程序进入图14的步骤510。另一方面,在判定为并非是Fpv=1时,程序进入步骤505。
当在步骤504中判定为并非是Fpv=1且程序进入步骤505时,叶片操作时的增压压力变化延迟时间计时值Tpvdly被加起来。接着,在步骤506中,判定增压压力的变化量ΔPim是否比零大(ΔPim>0)。在此,在判定为ΔPim>0时,程序进入步骤507。另一方面,在判定为并非是ΔPim>0时,程序进入图14的步骤510。
当在步骤506中判定为ΔPim>0且程序进入步骤507时,该时刻的叶片操作时的增压压力变化延迟时间计时值Tpvdly作为叶片操作时的增压压力变化延迟时间被保存在电子控制装置中。接着,在步骤508中,叶片操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpv被设定。
接着步骤508,在程序进入图14的步骤509时,或者当在步骤504中判定为Fpv=1且程序进入图14的步骤509时,或者,当在步骤506中判定为并非是ΔPim>0且程序进入图14的步骤509时,判定叶片操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Frv是否被设定(Frv=1)。在此,该叶片操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Frv是如下标记:在步骤513中叶片操作时的EGR率变化延迟时间计时值Trvdly作为叶片操作时的EGR率变化延迟时间被保存在电子控制装置中时在步骤514中该标记被设定,被保存在电子控制装置中的叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly在步骤532中被清除了时在步骤533中该标记被复位。当在步骤510中判定为Frv=1时,程序进入步骤515。另一方面,在判定为并非是Frv=1时,程序进入步骤511。
当在步骤510中判定为并非是Frv=1且程序进入步骤511时,叶片操作时的EGR率变化延迟时间计时值Trvdly被加起来。接着,在步骤512中,判定EGR率的变化量ΔRegr是否比零大(ΔRegr>0)。在此,在判定为ΔRegr>0时,程序进入步骤513。另一方面,在判定为并非是ΔRegr>0时,程序进入步骤515。
当在步骤512中判定为ΔRegr>0且程序进入步骤513时,该时刻的叶片操作时的EGR率变化延迟时间计时值Trvdly作为叶片操作时的EGR率变化延迟时间被保存在电子控制装置中。接着,在步骤514中,叶片操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Frv被设定。
接着步骤514,在程序进入步骤515时,或者,当在步骤510中判定为Frv=1且程序进入步骤515时,或者,当在步骤512中判定为并非是ΔRegr>0且程序进入步骤515时,判定是否为叶片操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpv被设定(Fpv=1)且叶片操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Frv被设定(Frv=1)。在此,在判定为Fpv=1且Frv=1时,程序进入图15的步骤516。另一方面,在判定为并非是Fpv=1且Frv=1时,程序返回图13的步骤503。即,在本程序中,在无喷射运转持续的期间,在叶片操作时的增压压力变化延迟时间及叶片操作时的EGR率变化延迟时间的测量完成之前,步骤503~步骤515反复被执行。
当在步骤515中判定为Fpv=1且Frv=1并且程序进入图15的步骤516时,或者,当在图13的步骤501中判定为叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly及叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly的数据还被保存在电子控制装置中且程序进入图15的步骤516时,用于以预先确定的操作量驱动EGR控制阀以使EGR控制阀开度减小的控制信号,自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,在步骤517中,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤518。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序进入步骤522。
当在步骤517中判定为并非是Ffc=1且程序进入步骤523时,表示从在步骤516中控制信号自电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器起经过的时间、即EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间的计时值(以下将该计时值称为“EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间计时值”)Tpedly及表示EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间的计时值(以下将该计时值称为“EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间计时值”)Tredly被清除,程序结束。
当在步骤517中判定为Ffc=1、即判定为无喷射运转继续且程序进入步骤518时,判定EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpe是否被设定(Fpe=1)。在此,该EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpe是如下标记:在步骤521中EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间计时值Tpedly作为EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间被保存在电子控制装置中时在步骤522中该标记被设定,被保存在电子控制装置中的EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间Tpedly在步骤532中被清除了时在步骤533中该标记被复位。当在步骤518中判定为Fpe=1时,程序进入图16的步骤524。另一方面,在判定为并非是Fpe=1时,程序进入步骤519。
当在步骤518中判定为并非是Fpe=1且程序进入步骤519时,EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间计时值Tpedly被加起来。接着,在步骤520中,判定增压压力的变化量ΔPim是否比零小(ΔPim<0)。在此,在判定为ΔPim<0时,程序进入步骤521。另一方面,在判定为并非是ΔPim<0时,程序进入图16的步骤524。
当在步骤520中判定为ΔPim<0且程序进入步骤521时,该时刻的EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间计时值Tpedly作为EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间被保存在电子控制装置中。接着,在步骤522中,EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpe被设定。
接着步骤522,在程序进入图16的步骤524时,或者,当在步骤518中判定为Fpe=1且程序进入图16的步骤524时,或者,当在步骤520中判定为并非是ΔPim<0且程序进入图16的步骤524时,判定EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Fre是否被设定(Fre=1)。在此,该EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Fre是如下标记:在步骤527中EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间计时值Tredly作为EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间被保存在电子控制装置中时在步骤528中该标记被设定,被保存在电子控制装置中的EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间Tredly在步骤532中被清除了时在步骤533中该标记被复位。当在步骤524中判定为Fre=1时,程序进入步骤529。另一方面,在判定为并非是Fre=1时,程序进入步骤525。
当在步骤524中判定为并非是Fre=1且程序进入步骤525时,EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间计时值Tredly被加起来。接着,在步骤526中,判定EGR率的变化量ΔRegr是否比零小(ΔRegr<0)。在此,在判定为ΔRegr<0时,程序进入步骤527。另一方面,在判定为并非是ΔRegr<0时,程序进入步骤529。
当在步骤526中判定为ΔRegr<0且程序进入步骤527时,该时刻的EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间计时值Tredly作为EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间被保存在电子控制装置中。接着,在步骤528中,EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Fre被设定。
接着步骤528,在程序进入步骤529时,或者,当在步骤524中判定为Fre=1且程序进入步骤529时,或者,当在步骤526中判定为并非是ΔRegr<0且程序进入步骤529时,判定是否为EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpe被设定(Fpe=1)且EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Fre被设定(Fre=1)。在此,在判定为Fpe=1且Fre=1时,程序进入步骤530。另一方面,在判定为并非是Fpe=1且Fre=1时,程序返回图15的步骤517。即,在本程序中,在无喷射运转持续的期间,在EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间的测量完成之前,步骤517~步骤529反复被执行。
当在步骤529中判定为Fpe=1且Fre=1并且程序进入步骤530时,取得被保存在电子控制装置中的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly、EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间Tpedly、叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间Tredly。接着,在步骤531中,将在步骤530中取得的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly及EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间Tpedly应用于叶片反馈增益运算式,从而计算叶片反馈增益Kvgain,并且,将在步骤530中取得的叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间Tredly应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算EGR控制阀反馈增益Kegain。接着,在步骤532中,被保存在电子控制装置中的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly、EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间Tpedly、叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间Tredly被清除。接着,在步骤533中,叶片操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpv、叶片操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Frv、EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间保存标记Fpe及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间保存标记Fre被复位,程序结束。
接着,对本发明的内燃机的控制装置的另一实施方式(以下称为“第六实施方式”)进行说明。应用第六实施方式的控制装置的内燃机是图12所示的内燃机。另外,第六实施方式的结构除一部分结构之外与第五实施方式的结构相同,因此,以下主要对与第五实施方式的结构不同的第六实施方式的结构进行说明。
对第六实施方式的叶片的控制所使用的叶片反馈增益及EGR控制阀的控制所使用的EGR控制阀反馈增益进行说明。在第六实施方式中,与第五实施方式同样地,叶片操作量基于增压压力偏差被决定。而且,在该决定中,与第五实施方式同样地,使用叶片反馈增益。而且,与第五实施方式同样地,叶片反馈增益运算式被存储在电子控制装置中。另外,在第六实施方式中,与第五实施方式同样地,EGR控制阀操作量基于EGR率偏差被决定。而且,在该决定中,与第五实施方式同样地,使用EGR控制阀反馈增益。而且,与第五实施方式同样地,EGR控制阀反馈增益运算式被存储在电子控制装置中。
而且,在第六实施方式的叶片反馈增益运算式中,作为参数,包含有叶片操作时的增压压力变化延迟时间、EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间及燃料喷射时增压压力变化速度。在此,叶片操作时的增压压力变化延迟时间与第五实施方式的“叶片操作时的增压压力变化延迟时间”相同,EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间与第五实施方式的“EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间”相同。另外,燃料喷射时增压压力变化速度与第二实施方式的“燃料喷射时增压压力变化速度”相同。而且,在第六实施方式中,在发动机运转中测量叶片操作时的增压压力变化延迟时间及EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),并且,计算燃料喷射时增压压力变化速度(该计算的详细情况在后面论述),将这些测量到的增压压力变化延迟时间及该计算出的燃料喷射时增压压力变化速度应用于叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益,该计算出的叶片反馈增益被用于计算叶片操作量。
另外,在第六实施方式的EGR控制阀反馈增益运算式中,作为参数,包含有EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间、叶片操作时的EGR率变化延迟时间及燃料喷射时EGR率变化速度。在此,EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间与第五实施方式的“EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间”相同,叶片操作时的EGR率变化延迟时间与第五实施方式的“叶片操作时的EGR率变化延迟时间”相同。另外,燃料喷射时EGR率变化速度与第四实施方式的“燃料喷射时EGR率变化速度”相同。而且,在第六实施方式中,在发动机运转中测量EGR操作时的EGR率变化延迟时间及叶片操作时的EGR率变化延迟时间(该测量的详细情况在后面论述),并且,计算燃料喷射时EGR率变化速度(该计算的详细情况在后面论述),将这些测量到的EGR率变化延迟时间及该计算出的燃料喷射时EGR率变化速度应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益,该计算出的EGR控制阀反馈增益被用于计算EGR控制阀操作量。
接着,对第六实施方式的增压压力变化延迟时间及EGR率变化延迟时间的测量以及燃料喷射时增压压力变化速度及燃料喷射时EGR率变化速度的计算进行说明。在第六实施方式中,用于在无喷射运转中在将EGR控制阀开度恒定维持的状态下以预先确定的操作量驱动叶片的控制信号,从电子控制装置被提供给叶片促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给叶片促动器起直至增压压力开始变化为止的时间,作为叶片操作时的增压压力变化延迟时间被测量,并且,如上所述,从控制信号被提供给叶片促动器起直至EGR率开始变化为止的时间,作为叶片操作时的EGR率变化延迟时间被测量。并且,在第六实施方式中,用于在无喷射运转中在将叶片开度恒定维持的状态下以预先确定的操作量驱动EGR控制阀的控制信号,从电子控制装置被提供给EGR控制阀促动器。接着,如上所述,从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至EGR率开始变化为止的时间,作为EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间被测量,并且,如上所述,从控制信号被提供给EGR控制阀促动器起直至增压压力开始变化为止的时间,作为EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间被测量。并且,在第六实施方式中,在处于无喷射运转中且不是叶片操作时的增压压力变化延迟时间及EGR率变化延迟时间的测量中并且不是EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间及增压压力变化延迟时间的测量中时,从燃料喷射阀喷射微量的燃料的指令信号被提供给燃料喷射阀。此时的燃料喷射量被设定为小到不会因燃料的燃烧而从内燃机产生转矩这种程度的量。而且,此时的增压压力的变化速度作为燃料喷射时增压压力变化速度被计算,并且,此时的EGR率的变化速度作为燃料喷射时EGR率变化速度被计算。而且,如上所述,将如上所述测量到的两个增压压力变化延迟时间和如上所述计算出的燃料喷射时增压压力变化速度应用于叶片反馈增益运算式,从而计算新的叶片反馈增益,并且,将如上所述测量到的两个EGR率变化延迟时间和如上所述计算出的燃料喷射时EGR率变化速度应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算新的EGR控制阀反馈增益。
另外,当然,在为了计算燃料喷射时增压压力变化速度而从燃料喷射阀喷射微量的燃料时、此时被喷射的燃料的燃烧的影响不从增压压力及EGR率消失时、为了计算燃料喷射时EGR率变化速度而从燃料喷射阀喷射微量的燃料时、以及此时被喷射的燃料的燃烧的影响不从EGR率及增压压力消失时,不进行叶片操作时的增压压力变化延迟时间及EGR率变化延迟时间的测量以及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间及增压压力变化延迟时间的测量。另外,叶片操作时的增压压力变化延迟时间及EGR率变化延迟时间的测量、EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间及增压压力变化延迟时间的测量、以及燃料喷射时增压压力变化速度及燃料喷射时EGR率变化速度的计算无论按照怎样的顺序都可以进行,而且,既可以在一次无喷射运转中进行这些测量及计算,也可以在各自的无喷射运转中分别进行这些测量及计算。
根据第六实施方式,通过将如上所述测量到的增压压力变化延迟时间及计算出的燃料喷射时增压压力变化速度用于计算新的叶片反馈增益,基于与关联到第二实施方式及第五实施方式已说明的理由相同的理由,在内燃机具有增压器和EGR装置这样的用于控制相互影响的控制量(即增压压力和EGR率)的机构的情况下,即便在正向燃烧室喷射燃料时,也可以较高地维持目标增压压力追随性。
另外,根据第六实施方式,通过将如上所述测量到的EGR率变化延迟时间及计算出的燃料喷射时EGR率变化速度用于计算新的EGR控制阀反馈增益,基于与关联于第四实施方式及第五实施方式已说明的理由相同的理由,在内燃机具有增压器和EGR装置这样的用于控制相互影响的控制量(即增压压力和EGR率)的机构的情况下,即便在正向燃烧室喷射燃料时,也可以较高地维持目标EGR率追随性。
接着,对执行第六实施方式的叶片反馈增益及EGR控制阀反馈增益的计算的程序的一例进行说明。该程序的一例如图17~图21所示。图17~图21的程序是每经过规定时间被执行的程序。另外,图17~图21的程序的步骤600~步骤629、步骤632及步骤633,分别与图13~图16的程序的步骤500~步骤529、步骤532及步骤533相同,因此,省略这些步骤的说明。
当在图20的步骤629中判定为Fpe=1且Fre=1并且程序进入图21的步骤629A时,判定无喷射运转标记Ffc是否保持被设定的状态不变(Ffc=1)、即无喷射运转是否继续。在此,在判定为Ffc=1时,程序进入步骤629B。另一方面,在判定为并非是Ffc=1时,程序直接结束。
当在步骤629A中判定为Ffc=1且程序进入步骤629B时,用于使燃料喷射阀喷射微量的燃料的指令信号被提供给燃料喷射阀。接着,在步骤629C中,计算增压压力的变化量ΔPim及EGR率的变化量ΔRegr。接着,在步骤629D中,使用步骤629C中计算出的增压压力的变化量ΔPim计算增压压力的变化速度Spim,并且,使用步骤629C中计算出的EGR率的变化量ΔRegr计算EGR率的变化速度Sregr。接着,在步骤630中,取得被保存在电子控制装置中的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly、EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间Tpedly、叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间Tredly。接着,在步骤631中,将在步骤630中取得的叶片操作时的增压压力变化延迟时间Tpvdly及EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间Tpedly和在步骤629D中计算出的增压压力的变化速度Spim应用于叶片反馈增益运算式,从而计算叶片反馈增益Kvgain,并且,将在步骤630中取得的叶片操作时的EGR率变化延迟时间Trvdly及EGR控制阀操作时的EGR率变化延迟时间Tredly和在步骤629D中计算出的EGR率的变化速度Sregr应用于EGR控制阀反馈增益运算式,从而计算EGR控制阀反馈增益Kegain。
另外,在上述实施方式中,也可以在无喷射运转开始了时仅在增压压力为预先确定的压力以上时进行增压压力变化延迟时间的测量或EGR率变化延迟时间的测量。即,也可以构成为,即便无喷射运转开始了,但在增压压力比预先确定的压力低时,也不进行增压压力变化延迟时间的测量或EGR率变化延迟时间的测量。
上述情况具有以下的优点。即,在增压压力低时,存在叶片的动作状态已变化时的增压压力的变化小的可能性。在该情况下,即便为了测量增压压力变化延迟时间(或叶片操作时的EGR率变化延迟时间)而变更了叶片的动作状态,也难以确定由该叶片的动作状态的变更引起增压压力或EGR率开始变化的时刻。但是,若增压压力高,则叶片的动作状态已变化时的增压压力的变化较大。因此,在开始了无喷射运转时,仅在增压压力为预先确定的压力以上时,进行增压压力变化延迟时间的测量或叶片操作时的EGR率变化延迟时间的测量,这种情形具有如下优点:容易确定由叶片的动作状态的变更引起的增压压力或EGR率的变化的开始时刻。同样地,在增压压力低时,存在EGR控制阀的动作状态已变化时的EGR率的变化小的可能性。在该情况下,即便为了测量EGR率变化延迟时间(或EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间)而变更了EGR控制阀的动作状态,也难以确定由该EGR控制阀的动作状态的变更引起EGR率或增压压力开始变化的时刻。但是,若增压压力高,则EGR控制阀的动作状态已变化时的EGR率的变化较大。因此,在开始了无喷射运转时,仅在增压压力为预先确定的压力以上时,进行EGR率变化延迟时间的测量或EGR控制阀操作时的增压压力变化延迟时间的测量,这种情形具有如下优点:容易确定由EGR控制阀的动作状态的变更引起的EGR率或增压压力的变化的开始时刻。
另外,上述实施方式是将本发明应用于压缩自点火式的内燃机的情况下的实施方式。但是,本发明也可以应用于火花点火式的内燃机(所谓汽油发动机)。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置,该内燃机具有:可变地控制作为与内燃机相关的控制量之一的第一控制量的第一控制对象、变更该第一控制对象的动作状态的第一控制对象促动器、可变地控制作为与内燃机相关的控制量之一且不同于第一控制量的第二控制量的第二控制对象、以及变更该第二控制对象的动作状态的第二控制对象促动器,所述内燃机的控制装置的特征在于,具有:
第一目标动作状态决定机构,所述第一目标动作状态决定机构决定所述第一控制对象的目标动作状态;
第一控制对象促动器控制机构,为了实现由该第一目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第一控制对象促动器控制机构决定应提供给所述第一控制对象促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述第一控制对象促动器,以便对所述第一控制对象促动器的驱动状态进行反馈控制;
第二目标动作状态决定机构,所述第二目标动作状态决定机构决定所述第二控制对象的目标动作状态;以及
第二控制对象促动器控制机构,为了实现由该第二目标动作状态决定机构决定的目标动作状态,所述第二控制对象促动器控制机构决定应提供给所述第二控制对象促动器的控制信号并将该决定的控制信号提供给所述第二控制对象促动器,以便对所述第二控制对象促动器的驱动状态进行反馈控制,
在未向燃烧室供给燃料时,使所述第一控制对象促动器进行驱动来进行所述第一控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述第一控制对象促动器的驱动开始起直至所述第一控制量开始变化为止的时间作为第一控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间进行测量,并且,将从所述第一控制对象促动器的驱动开始起直至所述第二控制量开始变化为止的时间作为第一控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间进行测量,
而且,在未向燃烧室供给燃料时,使所述第二控制对象促动器进行驱动来进行所述第二控制对象的动作状态的变更,将从此时的所述第二控制对象促动器的驱动开始起直至所述第一控制量开始变化为止的时间作为第二控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间进行测量,并且,将从所述第二控制对象促动器的驱动开始起直至所述第二控制量开始变化为止的时间作为第二控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间进行测量,
考虑所述测量到的两个第一控制量变化延迟时间,设定在由所述第一控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益,并且,考虑所述测量到的两个第二控制量变化延迟时间,设定在由所述第二控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
内燃机具有增压器和排气再循环装置,所述增压器具有:为了压缩向燃烧室供给的气体而配置在进气通路中的压缩机、以及配置在排气通路中并且与所述压缩机连结的排气涡轮,所述排气再循环装置将从燃烧室排出到了排气通路中的废气导入进气通路,
所述增压器具有叶片和变更该叶片的动作状态的叶片促动器,通过变更所述叶片的动作状态来可变地控制通过所述排气涡轮的废气的流量,
所述排气再循环装置具有排气再循环控制阀和变更该排气再循环控制阀的动作状态的排气再循环控制阀促动器,通过变更所述排气再循环控制阀的动作状态来可变地控制被导入进气通路的废气的量,
所述第一控制对象是所述叶片,所述第一控制对象促动器是所述叶片促动器,所述第二控制对象是所述排气再循环控制阀,所述第二控制对象促动器是所述排气再循环控制阀促动器,
在未向燃烧室供给燃料时,从通过使所述叶片促动器进行驱动而进行了所述叶片的动作状态的变更时的所述叶片促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间,是所述第一控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间,并且,从所述叶片促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间,是所述第一控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间,
而且,在未向燃烧室供给燃料时,从通过使所述排气再循环控制阀促动器进行驱动而进行了所述排气再循环控制阀的动作状态的变更时的所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间,是所述第二控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间,并且,从所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间,是所述第二控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间。
3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
在内燃机正进行停止向燃烧室供给燃料的燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行燃烧,将此时的所述第一控制量的变化速度作为第一控制量变化速度进行计算并且将所述第二控制量的变化速度作为第二控制量变化速度进行计算,考虑所述测量到的第一控制量变化延迟时间和所述计算出的第一控制量变化速度,设定在由所述第一控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益,并且,考虑所述测量到的第二控制量变化延迟时间和所述计算出的第二控制量变化速度,设定在由所述第二控制对象促动器控制机构进行的控制信号的决定中所使用的反馈增益。
4.如权利要求3所述的内燃机的控制装置,其特征在于,
内燃机具有增压器和排气再循环装置,所述增压器具有:为了压缩向燃烧室供给的气体而配置在进气通路中的压缩机、以及配置在排气通路中并且与所述压缩机连结的排气涡轮,所述排气再循环装置将从燃烧室排出到了排气通路中的废气导入进气通路,
所述增压器具有叶片和变更该叶片的动作状态的叶片促动器,通过变更所述叶片的动作状态来可变地控制通过所述排气涡轮的废气的流量,
所述排气再循环装置具有排气再循环控制阀和变更该排气再循环控制阀的动作状态的排气再循环控制阀促动器,通过变更所述排气再循环控制阀的动作状态来可变地控制被导入进气通路的废气的量,
所述第一控制对象是所述叶片,所述第一控制对象促动器是所述叶片促动器,所述第二控制对象是所述排气再循环控制阀,所述第二控制对象促动器是所述排气再循环控制阀促动器,
在未向燃烧室供给燃料时,从通过使所述叶片促动器进行驱动而进行了所述叶片的动作状态的变更时的所述叶片促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间,是所述第一控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间,并且,从所述叶片促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间,是所述第一控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间,
而且,在未向燃烧室供给燃料时,从通过使所述排气再循环控制阀促动器进行驱动而进行了所述排气再循环控制阀的动作状态的变更时的所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至由所述压缩机压缩的气体的压力开始变化为止的时间,是所述第二控制对象操作时的第一控制量变化延迟时间,并且,从所述排气再循环控制阀促动器的驱动开始起直至被导入进气通路的废气的量开始变化为止的时间,是所述第二控制对象操作时的第二控制量变化延迟时间,
而且,在内燃机正进行所述燃料供给停止运转的期间以不产生转矩的方式在燃烧室中进行了燃烧时的由所述压缩机压缩的气体的压力的变化速度,是所述第一控制量变化速度,并且,被导入进气通路的废气的量的变化速度是所述第二控制量变化速度。
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