CN108571389B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供内燃机的控制装置，能够防止如下情况：当进行在废气回流的执行中使吸入空气流量减少后立即增加的控制动作的情况下，实际的吸入空气流量超过目标吸入空气流量而过冲，产生扭矩冲击。通过进行与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的吸气压变化滞后处理来计算目标吸气压PBACMD，使用该目标吸气压PBACMD和目标吸入空气流量GAIRCMD计算节气门(3)的目标开度THCMD。因此，进行使节气门开度TH伴随着与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的滞后而变化的吸入空气流量控制。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及具有废气回流装置的内燃机的控制装置，尤其涉及进行吸入空气流量的控制以使内燃机的输出扭矩与目标扭矩一致的控制装置。
背景技术
在专利文献1中公开了一种内燃机的控制装置，其目的在于，即使与内燃机的节气门的开度和吸入空气流量之间的关系相关的特性存在偏差，也能够提高与目标扭矩对应的实际的吸入空气流量的控制精度。根据该控制装置，根据内燃机的目标扭矩计算目标吸入空气流量，并且根据目标吸入空气流量、回流废气流量等计算目标吸气压，不使用实际吸气压而根据目标吸气压和目标吸入空气流量计算节气门的目标开度，进行控制以使实际的节气门开度与目标开度一致。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第4415509号公报
发明内容
例如在进行与内燃机的输出轴连接的变速器的升挡时，通常情况下进行临时性地使内燃机的目标扭矩降低后立即恢复的控制动作，此时进行使吸入空气流量临时性地减少后立即增加的控制动作。当在进行该控制动作时进行废气回流的情况下，当增加吸入空气流量时，实际的吸入空气流量相对于目标吸入空气流量过冲(over shoot)而产生内燃机输出扭矩临时性地增加的不良情况(较小的扭矩冲击)。认为原因如下：在执行废气回流时，进行使回流废气流量与吸入空气流量的变化相应地变化的控制，但与吸入空气流量的变化速度相比，回流废气流量的变化速度稍慢。
认为即使像上述专利文献1所示那样应用不是根据实际吸气压而是根据目标吸气压来控制节气门开度的控制方法，有时也产生这样的问题。
本发明是为了解决该问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，该内燃机的控制装置能够防止如下情况：当进行在废气回流执行中使吸入空气流量减少后立即增加的控制动作时，实际的吸入空气流量超过目标吸入空气流量而过冲，从而产生扭矩冲击。
为了实现上述目的，第1方式的发明提供内燃机的控制装置，所述内燃机具有使废气向吸气通路2回流的废气回流装置12、13，该内燃机的控制装置具有：目标开度计算单元，其计算设置在所述吸气通路内的节气门3的目标开度THCMD；以及节气门驱动单元，其驱动所述节气门3以使所述节气门的实际的开度TH与所述目标开度THCMD一致，该内燃机的控制装置的特征在于，具有：目标扭矩计算单元，其计算所述内燃机的目标扭矩TRQCMD；目标吸入空气流量计算单元，其根据所述目标扭矩TRQCMD计算所述内燃机的目标吸入空气流量GAIRCMD；以及目标吸气压计算单元，其根据所述目标吸入空气流量GAIRCMD计算目标吸气压PBACMD，所述目标吸气压计算单元通过进行与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的吸气压变化滞后处理来计算所述目标吸气压PBACMD，该回流废气流量GEGR是指经由所述废气回流装置而回流的废气的流量，所述目标开度计算单元使用所述目标吸入空气流量GAIRCMD和所述目标吸气压PBACMD计算所述目标开度THCMD。
根据该结构，通过进行与废气回流装置的回流废气流量的变化滞后对应的吸气压变化滞后处理来计算目标吸气压，使用该目标吸气压和目标吸入空气流量计算节气门的目标开度，因此进行使节气门开度伴随着与回流废气流量的变化滞后对应的滞后而变化的吸入空气流量控制。其结果为，能够防止如下情况：因回流废气流量的变化滞后而使实际吸入空气流量超过目标吸入空气流量而过冲，产生扭矩冲击。
第2方式的发明的特征在于，在第1方式所述的内燃机的控制装置中具有：目标回流废气流量计算单元，其根据所述目标吸入空气流量GAIRCMD计算目标回流废气流量GEGRCMD；校正目标回流废气流量计算单元，其通过对所述目标回流废气流量GEGRCMD实施回流废气流量变化滞后处理，计算校正目标回流废气流量GEGRCMDC；以及流量调整阀控制单元，其对设置于所述废气回流装置的回流废气流量调整阀13的开度进行控制，以使所述回流废气流量GEGR与所述目标回流废气流量GEGRCMD一致，所述目标吸气压计算单元通过使用所述目标吸入空气流量GAIRCMD和所述校正目标回流废气流量GEGRCMDC计算所述目标吸气压PBACMD，执行所述吸气压变化滞后处理。
根据该结构，使用目标吸入空气流量计算目标回流废气流量，通过对目标回流废气流量实施回流废气流量变化滞后处理来计算校正目标回流废气流量进行计算，对回流废气流量调整阀的开度进行控制以使回流废气流量与目标回流废气流量一致，通过使用目标吸入空气流量和校正目标回流废气流量计算目标吸气压，执行吸气压变化滞后处理。校正目标回流废气流量反映出回流废气流量的变化滞后，因此通过使用校正目标回流废气流量和目标吸入空气流量计算目标吸气压，能够进行与回流废气流量的变化滞后对应的吸气压变化滞后处理。通过使用这样计算出的目标吸气压计算节气门的目标开度，能够进行伴随着与回流废气流量的变化滞后对应的滞后的目标开度设定。
第3方式的发明的特征在于，在第2方式所述的内燃机的控制装置中，所述流量调整阀控制单元根据所述目标回流废气流量GEGRCMD和所述目标吸气压PBACMD而对所述回流废气流量调整阀13的开度进行控制。
根据该结构，由于根据目标回流废气流量和目标吸气压对回流废气流量调整阀的开度进行控制，因此能够与使用目标吸气压来控制的节气门开度的变化特性同样地，使回流废气流量调整阀的开度变化。
第4方式的发明的特征在于，在第2方式或者第3方式所述的内燃机的控制装置中，所述回流废气流量变化滞后处理包含：与滞后时间(dead time)对应的滞后处理(S26、S27)；以及限制变化速度的速率限制处理(S21～S25)。
根据该结构，作为回流废气流量变化滞后处理，进行与滞后时间对应的滞后处理和限制变化速度的速率限制处理，因此能够以比较高的精度使校正目标回流废气流量的变化与实际的回流废气流量的变化滞后一致。
第5方式的发明的特征在于，在第1方式至第4方式中的任意1项所述的内燃机的控制装置中，所述目标吸入空气流量计算单元具有：候选值计算单元，其计算所述目标吸入空气流量的多个候选值GAIRCMD(i)；以及推定内燃机输出扭矩值计算单元，其使用与所述多个候选值GAIRCMD(i)对应的所述内燃机的多个临时点火正时IGEST(i)，计算与所述多个候选值GAIRCMD(i)对应的多个推定内燃机输出扭矩值HTRQ(i)，根据所述推定内燃机输出扭矩值HTRQ(i)与所述目标扭矩TRQCMD之间的关系和所述多个候选值GAIRCMD(i)，计算所述目标吸入空气流量GAIRCMD。
根据该结构，计算目标吸入空气流量的多个候选值，使用与该多个候选值对应的多个临时点火正时计算与多个候选值对应的多个推定内燃机输出扭矩值，根据推定内燃机输出扭矩值与目标扭矩之间的关系和多个候选值计算目标吸入空气流量。因此，能够进行加入了依赖于点火正时设定的实际输出扭矩的变化的吸入空气流量控制，使实际输出扭矩与目标扭矩高精度地一致。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的内燃机及其控制装置的结构的图。
图2是用于对本发明的解决课题进行说明的时序图。
图3是用于对本发明的控制方法进行说明的时序图。
图4是执行内燃机的输出扭矩控制的处理的流程图。
图5是在图4的处理中计算目标吸气压PBACMD的处理的流程图。
图6是用于对在图4或者图5的处理中所参照的映射图或者表的设定进行说明的图。
图7是用于对在图5的处理中所执行的增加方向的速率限制处理进行说明的图。
图8是用于对本实施方式的变形例进行说明的时序图。
标号说明
1：内燃机；2：吸气通路；3：节气门；3a：致动器(节气门驱动单元)；5：电子控制单元(目标开度计算单元、节气门驱动单元的一部分、目标扭矩计算单元、目标吸入空气流量计算单元、目标吸气压计算单元、目标回流废气流量计算单元、校正目标回流废气流量计算单元、流量调整阀控制单元、推定内燃机输出扭矩计算单元)；6：喷射器；8：火花塞；10：排气通路；12：废气回流通路(废气回流装置)；13：废气回流控制阀(流量控制阀、废气回流装置)；21：吸入空气流量传感器；22：吸气温度传感器；23：节气门开度传感器；24：吸气压传感器；27：油门传感器；28：大气压传感器；TRQCMD：目标扭矩；GAIRCMD：目标吸入空气流量；GEGRCMD：目标回流废气流量；GEGRCMDC：校正目标回流废气流量；PBACMD：目标吸气压；THCMD：目标开度；LCMD：目标升程量
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出本发明的一个实施方式的内燃机及其控制装置的结构的图，该图所示的内燃机(以下称为“发动机”)1具有例如4个气缸，在各气缸中设置有向燃烧室内直接喷射燃料的喷射器6。喷射器6的动作由电子控制单元(以下称为“ECU”)5控制。并且，在发动机1的各气缸中安装有火花塞8，通过ECU 5对火花塞8的点火正时进行控制。在发动机1的吸气通路2中配置有节气门3。
ECU 5连接有对发动机1的吸入空气流量GAIR进行检测的吸入空气流量传感器21、对吸气温度TA进行检测的吸气温度传感器22、对节气门开度TH进行检测的节气门开度传感器23、对吸气压PBA进行检测的吸气压传感器24、对发动机冷却水温度TW进行检测的冷却水温度传感器25、对发动机1的曲轴(未图示)的旋转角度进行检测的曲轴角度位置传感器26、对发动机1所驱动的车辆的油门踏板操作量AP进行检测的油门传感器27、对大气压PA进行检测的大气压传感器28、以及未图示的其他的传感器(例如，对空燃比AF进行检测的空燃比传感器、对凸轮轴的旋转角度进行检测的凸轮角度传感器、车速传感器等)，将这些传感器的检测信号提供给ECU 5。曲轴角度位置传感器26输出表示曲轴角度位置的多个脉冲信号，该脉冲信号用于燃料喷射正时、点火正时等各种时机控制以及发动机转速(旋转速度)NE的检测。
发动机1具有废气回流装置，该废气回流装置具有：与排气通路10和吸气通路2连接的废气回流通路12、对穿过废气回流通路12的废气的流量进行调整的废气回流控制阀(以下称为“EGR阀”)13。EGR阀13的动作由ECU 5进行控制。
发动机1具有阀动作特性可变装置40，该阀动作特性可变装置40能够连续性地变更设置于各气缸的吸气阀(未图示)的动作相位CAIN，吸气阀动作相位CAIN由ECU 5控制。
ECU 5具备具有CPU、存储器、输入输出电路等的公知的结构，根据发动机运转状态(主要是发动机转速NE和目标扭矩TRQCMD)而进行基于喷射器6的燃料喷射控制、基于火花塞8的点火正时控制、基于致动器3a和节气门3的吸入空气流量控制、基于EGR阀13的回流废气流量控制、基于阀动作特性可变装置40的吸气阀动作相位控制。主要根据油门踏板操作量AP来计算目标扭矩TRQCMD，以油门踏板操作量AP越增加则目标扭矩TRQCMD越增加的方式计算目标扭矩TRQCMD。并且，根据目标扭矩TRQCMD来计算目标吸入空气流量GAIRCMD，以与目标扭矩TRQCMD大致成比例的方式计算目标吸入空气流量GAIRCMD。进行通过致动器3a来驱动节气门3的吸入空气流量控制，以使实际的吸入空气流量GAIR与目标吸入空气流量GAIRCMD一致。
通过使用与空燃比传感器所检测的空燃比AF对应的空燃比校正系数KAF等校正系数对使用吸入空气流量GAIR计算的基本燃料量GINJB进行校正而对喷射器6的燃料喷射量(质量)GINJ进行控制。另外，使用公知的方法，根据燃压PF和燃料的密度等将燃料喷射量GINJ转换成喷射器6的开阀时间TOUT，对燃料喷射量GINJ进行控制以使每1循环向燃烧室内提供的燃料量是燃料喷射量GINJ。
ECU 5与变速控制用电子控制单元(变速ECU、未图示)连接，该变速控制用电子控制单元经由网络总线对发动机1所驱动的车辆的变速器进行控制，在进行升挡和降挡时，执行根据来自变速ECU的扭矩变更请求而变更目标扭矩TRQCMD的协作控制。
图2是用于对本发明的解决课题进行说明的时序图，示出目标扭矩TRQCMD、目标吸入空气流量GAIRCMD、目标回流废气流量(以下称为“目标EGR流量”)GEGRCMD、目标吸气压PBACMD、节气门3的目标开度THCMD、以及与EGR阀13的目标开度相应的目标升程量LCMD的推移。图2的(b)、(c)、(d)所示的虚线示出实际的吸入空气流量GAIR、回流废气流量GEGR和吸气压PBA的推移。
在本实施方式中，根据目标扭矩TRQCMD对目标吸入空气流量GAIRCMD进行计算，根据目标吸入空气流量GAIRCMD对目标EGR流量GEGRCMD进行计算，使用目标吸入空气流量GAIRCMD和目标EGR流量GEGRCMD对目标吸气压PBACMD进行计算，使用目标吸入空气流量GAIRCMD和目标吸气压PBACMD对目标开度THCMD进行计算，使用目标EGR流量GEGRCMD和目标吸气压PBA对目标升程量LCMD进行计算。进行节气门3和EGR阀13的控制，以使节气门开度TH与目标开度THCMD一致，与EGR阀13的实际开度相应的升程量LACT与目标升程LCMD一致。
在图2中示出目标扭矩TRQCMD在时刻t1呈阶梯状减小，在时刻t2呈阶梯状增大的动作例。例如在变速器中进行升挡时根据来自变速ECU的扭矩变更请求而产生这样的目标扭矩TRQCMD的变化。
在该例中，目标吸入空气流量GAIRCMD、目标EGR流量GEGRCMD和目标吸气压PBACMD与目标扭矩TRQCMD同样地变化，因此，目标开度THCMD和目标升程量LCMD也与目标扭矩TRQCMD同样地变化，但实际的吸入空气流量GAIR、回流废气流量GEGR以及吸气压PBA像虚线所示那样变化滞后。这里，将图2的(b)和(c)对比可知，回流废气流量GEGR的变化滞后比吸入空气流量GAIR的变化滞后大。因此，像箭头A所示那样产生吸入空气流量GAIR的过冲，产生发动机输出扭矩的临时性的增大、即扭矩冲击。
图3是用于对本实施方式的控制方法进行说明的时序图，图3的(a)～(f)示出与对应的图2的(a)～(f)相同的控制参数的推移。但是，图3的(d)示出使用校正目标EGR流量GEGRCMDC(图3的(c)中单点划线所示)计算出的目标吸气压PBACMD的推移，该校正目标EGR流量GEGRCMDC是通过对目标EGR流量GEGRCMD进行变化滞后处理(以下称为“EGR变化滞后处理”)来计算出的。
图3的(a)～(c)中实线所示的推移与图2的(a)～(c)相同，但图3的(d)所示的目标吸气压PBACMD在时刻t1和t2时的变化量减小，在从时刻t1到t3的期间和从时刻t2到t4的期间中，保持为同一值，在时刻t3以后逐渐减小，在时刻t4以后逐渐增大，而推移到原本的目标值。因此，使用目标吸气压PBACMD计算的目标开度THCMD和目标升程量LCMD被控制为示出与目标吸气压PBACMD相同的变化形式。但是，图3示出在时刻t1时目标EGR流量GEGRCMD为“0”的动作例，目标升程量LCMD在时刻t1时为“0”(参照后述的式子(6))。
在图2所示的以往例中，目标吸气压PBACMD与目标吸入空气流量GAIRCMD和目标EGR流量GEGRCMD同样变化，但在本实施方式中，通过对目标EGR流量GEGRCMD进行EGR变化滞后处理而对校正目标EGR流量GEGRCMDC进行计算，使用目标吸入空气流量GAIRCMD和校正目标EGR流量GEGRCMDC对目标吸气压PBACMD进行计算。通过进行EGR变化滞后处理而计算出的校正目标EGR流量GEGRCMDC对应于实际的回流废气流量GEGR的变化滞后，通过使用校正目标EGR流量GEGRCMDC对目标吸气压PBACMD进行计算，而得到进行了与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的变化滞后处理(以下称为“PBA变化滞后处理”)的目标吸气压PBACMD。
因此，通过使用进行PBA变化滞后处理而计算出的目标吸气压PBACMD和目标吸入空气流量GAIRCMD对目标开度THCMD进行计算，而使目标开度THCMD的变化伴随着与实际的回流废气流量GEGR的变化滞后对应的变化滞后，能够像图3的(b)中箭头B所示那样，解除实际的吸入空气流量GAIR的过冲。
图4是执行上述的发动机1的输出扭矩控制的处理的流程图。每隔规定的时间TCAL(例如10msec)在ECU 5中执行该处理。
在步骤S11中，根据目标扭矩TRQCMD来检索CAINCMD映射图，计算目标动作相位CAINCMD。目标动作相位CAINCMD是吸气阀动作相位CAIN的目标值，根据目标扭矩TRQCMD而设定为像例如图6的(a)所示那样，即，粗略地说目标扭矩TRQCMD越增大则吸气阀动作相位CAIN越增加。吸气阀动作相位CAIN被定义为相对于最滞后相位的提前量，被设定为：目标扭矩TRQCMD越增大，则吸气阀动作相位CAIN越增加(提前)。关于吸气阀动作相位CAIN的计算，还考虑发动机转速NE，吸气阀动作相位CAIN被设定为：发动机转速NE越大，则其越减少(滞后)。
在步骤S12中，根据目标动作相位CAINCMD计算10个临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)(i＝0～9)。即，计算与吸气压PBA为“0”的状态对应的临时目标吸入空气流量GAIRCMD(0)、与吸气压PBA和大气压PA相等的状态对应的临时目标吸入空气流量GAIRCMD(9)、在它们之间等间隔地配置的临时目标吸入空气流量GAIRCMD(1)～GAIRCMD(8)。与吸气压PBA对应的目标吸入空气流量GAIRCMD的计算使用像例如图6的(b)所示那样设定的GAIR映射图。图6的(b)示出与吸气阀动作相位CAIN和发动机转速NE恒定的状态对应的关系，发动机转速NE越增加并且吸气阀动作相位CAIN越增加，则吸入空气流量GAIR越增加。
在本实施方式中，与步骤S12中所计算的10个临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)(i＝0～9)对应地，对10个临时目标EGR流量GEGRCMD(i)、10个临时校正目标吸气压PBACMD(i)、10个临时点火正时IGEST(i)以及10个推定输出扭矩HTRQ(i)进行计算(步骤S13～S16)，根据目标扭矩TRQCMD与推定输出扭矩HTRQ(i)的关系以及10个临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)而对目标吸入空气流量GAIRCMD、目标EGR流量GEGRCMD以及目标吸气压PBACMD进行计算(步骤S17)。
在步骤S13中，与临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)(i＝0～9)对应地，对临时目标EGR流量GEGRCMD(i)(i＝0～9)进行计算。该运算中应用例如图6的(c)所示的关系(对应于发动机转速NE恒定的情况)。在执行废气回流的吸入空气流量范围中，目标EGR流量GEGRCMD被设定为发动机转速NE越增加则其越减少。
在步骤S14中，执行后述的图5所示的处理，使用临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)和临时目标EGR流量GEGRCMD(i)(i＝0～9)对临时目标吸气压PBACMD(i)(i＝0～9)进行计算。
在步骤S15中，与临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)、临时目标吸气压PBACMD(i)(i＝0～9)和发动机转速NE一同地还考虑有与爆震的产生状态对应的滞后校正量，使用公知的方法对临时点火正时IGEST(i)(i＝0～9)进行计算。
在步骤S16中，用公知的方法使用临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)、临时目标吸气压PBACMD(i)和临时点火正时IGEST(i)(i＝0～9)对发动机1的推定输出扭矩HTRQ(i)(i＝0～9)进行计算。
在步骤S17中，执行下述这样的插值运算，来对目标吸入空气流量GAIRCMD、目标EGR流量GEGRCMD和目标吸气压PBACMD进行计算。
1)决定满足下述关系的索引参数i的值iX(iX采取“0”至“8”之间的整数值)。
HTRQ(iX)≦TRQCMD＜HTRQ(iX+1)
2)通过下述式子(1)对插值比率KINT进行计算。
KINT＝(TRQCMD－HTRQ(iX))/(HTRQ(iX+1)－HTRQ(iX))
(1)3)将插值比率KINT应用于下述式子(2)～(4)，而对目标吸入空气流量GAIRCMD、目标EGR流量GEGRCMD和目标吸气压PBACMD进行计算。
GAIRCMD＝GAIRCMD(iX)
+KINT×(GAIRCMD(iX+1)－GAIRCMD(iX))(2)
GEGRCMD＝GEGRCMD(iX)
+KINT×(GEGRCMD(iX+1)－GEGRCMD(iX))(3)
PBACMD＝PBACMD(iX)
+KINT×(PBACMD(iX+1)－PBACMD(iX))(4)
在步骤S18中，作为喷嘴的式子，使用公知的下述式子(5)和(6)，对节气门3的有效开口面积ATHCMD和EGR阀13的有效开口面积ALCMD进行计算，使用规定的转换表分别将有效开口面积ATHCMD和ALCMD转换成目标开度THCMD和目标升程量LCMD。
【数学式1】
Figure BDA0001564422830000101
Figure BDA0001564422830000102
这里，R是气体常数，TAK和TEXK分别是由绝对温度表示的吸气温度和废气温度，PA和PEX分别是大气压和所回流的废气的压力(废气压)，KC是用于单位转换的常数，Ψ是公知的压力比流量函数。废气温度TEXK应用了使用与发动机转速NE和吸入空气流量GAIR对应设定的映射图而推定的温度，废气压PEX应用了使用大气压PA、从车辆100的消音器到废气回流通路12的入口的压力损耗PLS1、废气回流通路12中的压力损耗PLS2而推定出的压力值。使用与发动机转速NE和吸入空气流量GAIR对应设定的映射图对压力损耗PLS1进行计算，使用与发动机转速NE和回流废气流量GEGR对应设定的映射图对压力损耗PLS2进行计算。废气温度TEXK和废气压PEX的推定方法都是公知的方法。
图6是图5的步骤S14中所执行的PBACMD(i)计算处理的流程图。
在步骤S20中，根据发动机转速NE计算在速率限制处理的步骤S22和S24的运算中应用的增加量DGEGRR和减少量DGEGRF。增加量DGEGRR和减少量DGEGRF都被设定为发动机转速NE越增加则它们越增加。
在步骤S21中，判别目标EGR流量增加标志FINC是否为“1”。在下述式子(7)所定义的变化量DGEGR的标号为正时，目标EGR流量增加标志FINC被设定为“1”，在变化量DGEGR为“0”以上时，目标EGR流量增加标志FINC维持在“1”，在变化成负值时，目标EGR流量增加标志FINC变更为“0”，之后在变化量DGEGR为“0”以下时，目标EGR流量增加标志FINC维持在“0”，在变化成正值时，目标EGR流量增加标志FINC变更为“1”。
DGEGR＝GEGRCMD(k)－GEGRCMD(k-1) (7)
这里，k是按照本处理的运算周期(TCAL)进行了离散化的离散化时刻。
在步骤S21的答案为肯定(是)、即目标EGR流量增加标志FINC为“1”时，将步骤S20中计算出的增加量DGEGRR应用于下述式子(8)，对增加速率限制值GEGRLMR(k)进行计算(步骤S22)。
GEGRLMR(k)＝GEGRLMR(k-1)+DGEGRR (8)
这里，增加速率限制值GEGRLMR(k)的初始值被设定为“0”。
在步骤S23中，将计算出的增加速率限制值GEGRLMR(k)和临时目标EGR流量GEGRCMD(i，k)应用于下述式子(9)，对临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)进行计算。式子(9)相当于将GEGRCMD(i，k)和GEGRLMR(k)中的较小的一方选择为临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)的限制处理。
GEGRCMDC(i，k)＝MIN(GEGRCMD(i，k)，GEGRLMR(k)) (9)
在步骤S21的答案为否定(NO)、即目标EGR流量增加标志FINC为“0”时，将步骤S20中计算出的减少量DGEGRF应用于下述式子(10)，对减少速率限制值GEGRLMF(k)进行计算(步骤S24)。
GEGRLMF(k)＝GEGRLMF(k-1)－DGEGRF (10)
这里，减少速率限制值GEGRLMF(k)的初始值被设定为“0”。
在步骤S25中，将计算出的减少速率限制值GEGRLMF(k)和临时目标EGR流量GEGRCMD(i，k)应用于下述式子(11)，对临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)进行计算。式子(11)相当于将GEGRCMD(i，k)和GEGRLMF(k)中的较大的一方选择为临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)的限制处理。
GEGRCMDC(i，k)＝MAX(GEGRCMD(i，k)，GEGRLMF(k)) (11)
关于步骤S23和S25中计算出的临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)(i＝0～9)，为了进行与滞后时间(dead time)相应的滞后处理，将在相当于最大滞后时间的期间中计算出的值(例如在离散化时刻，相当于从(k－1)到(k－20)的计算值)保存在缓冲存储器。通过步骤S21～S25而得到临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)，该临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i，k)是进行了对每单位时间的变化量进行限制的速率限制处理而得到的。
在步骤S26中，根据发动机转速NE来检索图6的(d)所示的kDLY表，计算按照运算周期TCAL将滞后时间离散化得到的离散化滞后时间kDLY。kDLY表粗略地说被设定为：发动机转速NE越增加，则离散化滞后时间kDLY越减少。图6的(d)的k0和k1分别被设定为例如20(与200msec相当的值)和8(与80msec相当的值)。
在步骤S27中，从缓冲存储器中读出作为步骤S26中计算出的离散化滞后时间kDLY前的计算值的GEGRCMDC(i，k-kDLY)(以下称为“滞后时间处理值”)，使用该滞后时间处理值GEGRCMDC(i，k-kDLY)和临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)对临时目标吸气压PBACMD(i)(i＝0～9)进行计算(步骤S28)。
即，通过下述式子(12)对吸入气体流量GGASIN进行计算，使用吸入气体流量GGASIN和图6的(b)所示的关系对临时目标吸气压PBACMD(i)进行计算。
GGASIN＝GAIRCMD(i)+GEGRCMDC(i，k-kDLY) (12)
图7是用于对图6的步骤S22和S23的增加方向的速率限制处理进行说明的图，图7的(a)～(e)示出离散化时刻k从时刻k0到(k0+4)的期间中的临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i)(“×”所示)的推移。假定发动机转速NE大致恒定的情况，校正前的临时目标EGR流量GEGRCMD(i)由“○”示出。
在时刻k0，增加速率限制值GEGRLMR(k0)是“0”，临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i)(i＝0～9)全部为“0”。在时刻(k0+1)时，临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i)(i＝3～7)被限制为增加速率限制值GEGRLMR(k0+1)，在时刻(k0+2)时，临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i)(i＝3～7)被限制为增加速率限制值GEGRLMR(k0+2)，在时刻(k0+3)时，临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i)(i＝4～7)被限制为增加速率限制值GEGRLMR(k0+3)，在时刻(k0+4)时，临时校正目标EGR流量GEGRCMDC(i)(i＝5，6)被限制为增加速率限制值GEGRLMR(k0+4)。
像以上那样，在本实施方式中，通过进行与废气回流装置的回流废气流量GEGR的变化滞后对应的PBA变化滞后处理而对目标吸气压PBACMD进行计算，使用该目标吸气压PBACMD和目标吸入空气流量GAIRCMD对节气门3的目标开度THCMD进行计算，因此进行使节气门开度TH伴随着与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的滞后而变化的吸入空气流量控制。因此，能够防止如下情况：因回流废气流量GEGR的变化滞后而引起实际吸入空气流量GAIR超过目标吸入空气流量GAIRCMD而过冲，产生扭矩冲击。
并且，使用目标吸入空气流量GAIRCMD对目标EGR流量GEGRCMD进行计算，通过对目标EGR流量GEGRCMD实施EGR变化滞后处理而对校正目标EGR流量GEGRCMDC进行计算，对EGR阀13的升程量LACT进行控制以使回流废气流量GEGR与目标EGR流量GEGRCMD一致，通过使用目标吸入空气流量GAIRCMD和校正目标EGR流量GEGRCMDC对目标吸气压PBACMD进行计算而执行PBA变化滞后处理。由于校正目标EGR流量GEGRCMDC反映出回流废气流量GEGR的变化滞后，因此通过使用校正目标EGR流量GEGRCMDC和目标吸入空气流量GAIRCMD对目标吸气压PBACMD进行计算，能够进行与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的PBA变化滞后处理。通过使用这样计算的目标吸气压PBACMD对节气门3的目标开度THCMD进行计算，能够伴随着与回流废气流量GEGR的变化滞后对应的滞后而进行目标开度THCMD的设定。
并且，根据目标EGR流量GEGRCMD和目标吸气压PBACMD对EGR阀13的目标升程量LCMD进行计算，对EGR阀13进行控制以使EGR阀13的升程量LACT与目标升程量LCMD一致，因此能够与使用目标吸气压PBACMD而控制的节气门开度TH的变化特性同样地，使EGR阀13的升程量LACT发生变化。
并且，作为目标EGR流量GEGRCMD的变化滞后处理，进行与滞后时间对应的滞后时间相应滞后处理(图5，步骤S26、S27)和限制变化速度的速率限制处理(图5，步骤S21～S25)，而对校正目标EGR流量GEGRCMDC进行计算，因此能够以比较高的精度使校正目标EGR流量GEGRCMDC的变化与实际的回流废气流量GEGR的变化滞后一致。
并且，对与目标吸入空气流量GAIRCMD的多个候选值相当的临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)(i＝0～9)进行计算，使用与临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)对应的临时点火正时IGEST(i)而对与临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)对应的推定输出扭矩HTRQ(i)进行计算，根据推定输出扭矩HTRQ(i)与目标扭矩TRQCMD之间的关系和临时目标吸入空气流量GAIRCMD(i)而对目标吸入空气流量GAIRCMD进行计算。具体而言，根据推定输出扭矩HTRQ(i)与目标扭矩TRQCMD之间的关系来决定索引参数值iX，使用式子(1)和(2)对目标吸入空气流量GAIRCMD进行计算。因此，能够进行加入了依赖于点火正时的设定的实际输出扭矩TRQ的变化的吸入空气流量控制，使实际输出扭矩TRQ与目标扭矩TRQCMD高精度地一致。
并且，本实施方式的控制方法还应用于目标扭矩TRQCMD沿减小方向骤减的情况(参照图3，时刻t1～t3)，但没有因该情况引起的弊端，能够始终应用上述的目标开度THCMD和目标升程量LCMD的计算方法。在目标扭矩TRQCMD沿减小方向骤减的情况下，虽然在图2中未图示，但吸入空气流量GAIR临时性地比目标吸入空气流量GAIRCMD降低，有可能导致燃烧不稳定化。根据本实施方式的控制方法，也能够得到防止这样的燃烧不稳定化的效果。
在本实施方式中，ECU 5构成目标开度计算单元、节气门驱动单元的一部分、目标扭矩计算单元、目标吸入空气流量计算单元、目标吸气压计算单元、目标回流废气流量计算单元、校正目标回流废气流量计算单元、流量调整阀控制单元以及推定内燃机输出扭矩计算单元，致动器3a构成节气门驱动单元的一部分。
另外，本发明不限于上述的实施方式，能够进行各种变形。例如，也可以将对EGR阀13的有效开口面积ALCMD进行计算的式子(6)代入下述式子(6a)。在式子(6a)中，取代进行了PBA变化滞后处理的目标吸气压PBACMD，而应用相当于没有进行PBA变化滞后处理的目标吸气压的无滞后目标吸气压PBACMDX，因此目标升程量LCMD像图8的(f)所示那样被设定，能够使回流废气流量GEGR的滞后比上述的实施方式进一步降低。无滞后目标吸气压PBACMDX像图8的(d)中细虚线所示那样，以与目标扭矩TRQCMD同样变化的方式进行计算。
【数学式2】
Figure BDA0001564422830000141
并且，在上述的实施方式中，示出了具有阀动作特性可变装置40的发动机1的控制装置，但本发明也可以应用于不具有阀动作特性可变装置40的发动机的控制装置。并且，不限于向燃烧室内喷射燃料的发动机，也可以应用于向吸气通路内喷射燃料的发动机的控制装置。并且，本发明也可以应用于具有增压器的发动机的控制装置，在该情况下，式子(5)中的节气门的上游侧的压力应用增压压力PB而取代大气压PA。

Claims (3)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机具有使废气向吸气通路回流的废气回流装置，该控制装置具有：
目标开度计算单元，其计算被设置在所述吸气通路内的节气门的目标开度；以及
节气门驱动单元，其驱动所述节气门，使得所述节气门的实际的开度与所述目标开度一致，
该内燃机的控制装置的特征在于，具有：
目标扭矩计算单元，其计算所述内燃机的目标扭矩；
目标吸入空气流量计算单元，其根据所述目标扭矩计算所述内燃机的目标吸入空气流量；
目标吸气压计算单元，其根据所述目标吸入空气流量计算目标吸气压，
目标回流废气流量计算单元，其根据所述目标吸入空气流量计算目标回流废气流量；
校正目标回流废气流量计算单元，其通过对所述目标回流废气流量进行回流废气流量变化滞后处理来计算校正目标回流废气流量；以及
流量调整阀控制单元，其对被设置于所述废气回流装置中的回流废气流量调整阀的开度进行控制，使得经由所述废气回流装置而回流的废气的流量即回流废气流量与所述目标回流废气流量一致，
所述目标吸气压计算单元通过使用所述目标吸入空气流量和所述校正目标回流废气流量计算所述目标吸气压，来执行与所述回流废气流量的变化滞后对应的吸气压变化滞后处理，
所述目标开度计算单元使用所述目标吸入空气流量和所述目标吸气压计算所述目标开度，
所述流量调整阀控制单元对与所述目标扭矩同样地变化且相当于没有进行所述吸气压变化滞后处理的目标吸气压的无滞后目标吸气压进行计算，
根据所述目标回流废气流量和所述无滞后目标吸气压对所述回流废气流量调整阀的开度进行控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述回流废气流量变化滞后处理包含：与滞后时间对应的滞后处理；以及限制变化速度的速率限制处理。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述目标吸入空气流量计算单元具有：
候选值计算单元，其计算所述目标吸入空气流量的多个候选值；以及
推定内燃机输出扭矩值计算单元，其使用与所述多个候选值对应的所述内燃机的多个临时点火正时，计算与所述多个候选值对应的多个推定内燃机输出扭矩值，
根据所述推定内燃机输出扭矩值与所述目标扭矩之间的关系和所述多个候选值，计算所述目标吸入空气流量。
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