CN1523225A - 内燃发动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃发动机控制装置。电子控制单元根据内部EGR量随着用于内燃发动机中的可变气阀正时机构的正时操作而发生的变动校正点火正时。该电子控制单元根据发动机转速NE和发动机负荷系数KL计算基本校正量AVVTb。该控制单元把该基本校正量AVVTb乘以实际气阀重叠量rea 10L的平方数和目标气阀重叠量t0L的平方数之比，从而计算点火正时的VVT校正量AVVT。结果，可根据可变气阀正时机构的状态与内部EGR量的变动之间的关系容易和适当地控制该发动机。

Description

内燃发动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃发动机(内燃机)的装置，该内燃发动机具有用于改变进气阀和排气阀的气阀重叠状态的可变气阀正时(驱动)机构。

背景技术

已经提出具有可变气阀正时机构的内燃发动机，用以通过减少由内部EGR(整体式EGR，即内部排气再循环)造成的泵气损失来提高进气效率、减少NO_x或排气排放以及改善燃料消耗。可变气阀正时机构按照发动机运转状态改变进气阀和排气阀的正时。例如，可变气阀正时机构和可变气阀升程机构广泛用于车载内燃发动机。可变气阀正时机构(可变配气相位装置)改变进气阀和排气阀的正时，即气阀正时(配气正时，配气相位)。可变气阀升程机构改变进气阀和排气阀的气阀升程。

在具有这样一种可变气阀正时机构的发动机中，存留在气缸中的气体数量，即内部EGR量，按照该机构的操作，例如按照进气阀和排气阀的气阀重叠的变动而变。考虑到内部EGR量根据可变气阀正时机构的运行的变动，发动机控制参数例如点火正时的设定也变动。例如，日本延迟公开专利公报No.9-209895公开了一种用于控制具有这样一种可变气阀正时机构的内燃发动机的装置。该公报的装置考虑到(计及)内部EGR量根据可变气阀正时机构的运行的变动而改变点火正时。气阀重叠是指进气阀(进气门)和排气阀(排气门)同时开启时的状态。

内部EGR量按照发动机转速、发动机负荷以及可变气阀正时机构的状态以复杂方式变动。但是，上述公报的装置没有清楚限定可变气阀正时机构的状态与内部EGR量的变动之间的关系。因此，该装置难于使与内部EGR量的变动有关的点火正时最优化。

由于可变气阀正时机构的运行影响内部EGR量，因此可考虑用可变气阀正时机构控制内部EGR量。但是，由于没有清楚限定可变气阀正时机构的状态与内部EGR量的变动之间的关系，因此无法高度精确控制内部EGR量。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种内燃发动机控制装置，该装置能根据可变气阀正时机构的状态与内部EGR量之间的关系容易和适当地控制该发动机。

为实现上述和其他目的，并且按照本发明的目的，提供一种内燃发动机控制装置。该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构。该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态。内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动。该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。所述装置包括计算机。该计算机根据所述内部EGR量随所述可变气阀正时机构的正时操作的变动，校正受所述内部EGR量的变动影响的发动机控制量。该计算机根据实际内部EGR量与目标内部EGR量之比、实际气阀重叠面积与目标气阀重叠面积之比或实际气阀重叠量的平方数与目标气阀重叠量的平方数之比，计算在所述发动机控制量的校正中使用的校正量。

本发明提供另一种内燃发动机控制装置。该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构。该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态。内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动。该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。所述装置包括控制器，该控制器控制所述可变气阀正时机构，以把所述内部EGR量调节到一预定目标内部EGR量。该控制器控制所述可变气阀正时机构，使得所述进气阀和排气阀的气阀重叠面积变成一个由实际气阀重叠面积乘以所述目标内部EGR量与实际内部EGR量之比得出的值，或使得所述进气阀和排气阀的气阀重叠量变成一个由实际气阀重叠量乘以所述目标内部EGR量与实际EGR量之比的平方根得出的值。

此外，本发明提供一种内燃发动机控制装置。该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构。该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态。内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动。该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。所述装置包括控制器，该控制器控制所述可变气阀正时机构，以把所述内部EGR量调节到一预定目标内部EGR量。该控制器根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷计算基本气阀重叠面积。该控制器还计算基本内部EGR量，该基本内部EGR量为所述进气阀和排气阀的气阀重叠面积等于所述基本气阀重叠面积时的内部EGR量。该控制器控制所述可变气阀正时机构，使得所述气阀重叠面积变成一个由所述基本气阀重叠面积乘以所述目标内部EGR量与所述基本内部EGR量之比得出的值。

本发明还提供另一种内燃发动机控制装置。该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构。该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态。内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动。该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。所述装置包括控制器，该控制器控制所述可变气阀正时机构，以把所述内部EGR量调节到一预定目标内部EGR量。该控制器根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷计算基本气阀重叠量。该控制器还计算基本内部EGR量，该基本内部EGR量为所述进气阀和排气阀的气阀重叠量等于所述基本气阀重叠量时的内部EGR量。该控制器控制所述可变气阀正时机构，使得所述气阀重叠量变成一个由所述基本气阀重叠量乘以所述目标内部EGR量与所述基本内部EGR量之比的平方根得出的值。

从以下结合附图通过示例示出本发明原理的说明中可清楚理解本发明的其他方面和优点。

附图说明

从以下结合附图对优选实施例的说明中可最好地理解本发明及其目的和优点，附图中：

图1为示出本发明第一实施例总体结构的示意图；

图2为示出根据第一实施例的气阀正时的设定示例的曲线图；

图3A-3C为示出一内燃发动机中的燃烧后气体的性状的示意图；

图4为示出燃烧后气体从排气管的回流的视图；

图5A和5B为示出从排气管回流的燃烧后气体的性状的示意图；

图6为示出进气阀和排气阀的气阀升程的变动的曲线图；

图7为示出函数f₃(NE，Pm)的示例的曲线图；

图8为示出内部EGR量与最佳点火正时之间的关系的曲线图；

图9为示出气阀升程曲线随气阀重叠量的变动而变的曲线图；

图10为示出实际气阀重叠量与VVT(可变气阀正时，即可变配气相位)校正量(修正量)之间关系的曲线图；

图11为示出用于计算第一实施例的VVT校正量的逻辑(算法)的方框图；

图12为示出内部EGR量随气阀重叠量的变动而变的曲线图；

图13为示出根据第二实施例的内部EGR限值控制程序的流程图；

图14为示出图13所示用于控制目标内部EGR量的程序的工作情况示例的时序图；以及

图15为示出内部EGR量随气阀重叠量的变动而变的曲线图。

具体实施方式

现在结合附图说明根据本发明第一实施例的内燃发动机控制装置。

如图1所示，该实施例的内燃发动机10包括一个或多个气缸15，每一气缸装有一活塞16；至少一个进气阀17和至少一个排气阀18。每一进气阀17和每一排气阀18与气缸15之一对应。一个作为进气通道的进气管25与气缸15连接。进气阀17选择性地将进气管25与气缸15连接和断开。一个作为排气通道的排气管26与气缸15连接。排气阀18选择性地将排气管26与气缸15连接和断开。

发动机10具有检测发动机10的运转状态的各种传感器。例如，在作为发动机10输出轴的曲轴附近设有一曲轴转角传感器21。在进气阀凸轮轴和排气阀凸轮轴附近分别设有凸轮角度传感器22m、22e。此外，在进气管25中设有一进气管压力传感器23和一作为流量传感器的空气流量计24。这些传感器检测到的信号传送至一对发动机10进行各种控制的电子控制单元20。该电子控制单元20为一包括计算机的控制器。

电子控制单元20根据这些传感器检测到的信号监控发动机10的运转状态。例如，从曲轴转角传感器21的检测信号获得曲轴的转动相位，计曲轴转角。发动机转速NE也从曲轴转角传感器21的输出信号获得。从凸轮角度传感器22m、22e的检测信号获得进气阀凸轮轴和排气阀凸轮轴的转动相位，即凸轮角度。此外，从进气压力传感器23的检测信号获得进气管25中的压力Pm，从空气流量计24的检测信号获得进气量GA。

根据基于这些传感器的检测结果监控的发动机10的运转状态，电子控制单元20对发动机10进行各种控制。例如，电子控制单元20根据发动机10的运转状态向发动机10的喷油器12、火花塞14和节气阀(节气门)13发出指令信号，从而控制燃料喷射、点火正时和进气量。

发动机10具有两个可变气阀正时机构11m、11e。可变气阀正时机构11m、11e分别改变进气阀17和排气阀18的气阀正时。在此实施例中，可变气阀正时机构11m、11e改变进气阀和排气阀17、18相对于作为发动机输出轴的曲轴的转动相位，从而改变进气阀和排气阀17、18的气阀正时。

根据可变气阀正时机构11m、11e的控制，电子控制单元20控制或改变进气阀和排气阀17、18的气阀正时。在此实施例中电子控制单元20以如下方式进行气阀正时控制。

首先，根据发动机转速和发动机负荷，计算作为进气阀和排气阀17、18的气阀正时的目标值的目标气阀正时tVTm和目标气阀正时tVTe。操纵可变气阀正时机构11m、11e，使得由凸轮角度传感器22m、22e检测的进气阀和排气阀17、18的实际气阀正时realVTm、realVTe以求达到计算出的目标气阀正时tVTm、tVTe。

在该实施例中，如图2所示，气阀正时VTm是指用曲轴转角表示的进气阀17开启正时的提前量。此外，如图2所示，气阀正时Vte是指用曲轴转角表示的排气阀18开启正时的迟后量(延迟量)。进气阀17的气阀正时VTm用相对于最迟后角位置的提前量[℃A]表示，在该最迟后角位置上，进气阀17的开启和关闭在由可变气阀正时机构11m变动的气阀正时范围中最迟后。排气阀18的气阀正时VTe用相对于最提前角位置的迟后量[℃A]表示，在该最提前角位置上，排气阀18的开启和关闭在由可变气阀正时机构11e变动的气阀正时范围中最提前。

当进气阀和排气阀17、18的气阀正时改变时，内部EGR量增加或减小。相应地，最佳点火正时改变。因此，在该实施例中，利用可变气阀正时机构11m、11e，考虑到随着进气阀和排气阀17、18的气阀正时的变化而变的内部EGR量的变化来校正点火正时。下文中将说明根据该实施例的点火正时的校正。

[内部EGR量M_egrALL的计算]

现在说明给定发动机转速下的内部EGR量M_egrALL的计算。如上所述，内部EGR量M_egrALL不仅随发动机转速NE和发动机负荷变动，还随可变气阀正时机构11m、11e的状态变动。可使用进气阀和排气阀17、18的气阀重叠面积AOL或气阀重叠量OL容易和适当地检测内部EGR量M_egrALL的这种变动。

气缸15中燃烧后气体的性状

现在说明发动机10的气缸15中燃烧后气体的性状。

燃料在气缸15中燃烧生成燃烧后气体。排气阀18开启时(见图3A)燃烧后气体排进排气管26中。然后，进气阀17开启，从而开始气阀重叠。由于排气管中压力Pe与进气管中压力Pm之间的压差，一些燃烧后气体从排气管26流回气缸15(见图3C)。此时，一部分燃烧后气体经气缸15流入进气管25。这部分燃烧后气体在下一进气行程中与新鲜空气一起被抽入气缸15中。在本说明中，在进气阀17开启后的气阀重叠过程中从排气管26流回气缸15的该部分燃烧后气体称为回流燃烧后气体。回流燃烧后气体的数量称为燃烧后气体回流量M_egr2。

另一方面，紧接在进气阀17开启之前，一些燃烧后气体存留在气缸15中而不排放到排气管26(见图3B)。在气阀重叠期间中，一部分存留的燃烧后气体继续留在气缸15中，而其余存留的燃烧后气体由于排气的回流暂时回流入进气管25中，然后在下一进气行程中重新被抽入气缸15中。因此，紧接在进气阀17开启之前存留于气缸15中的燃烧后气体在下一燃烧中将全部存在于气缸15中。紧接在进气阀17开启之前存在于气缸15中的该部分燃烧后气体称为存留燃烧后气体。存留燃烧后气体的数量称为燃烧后气体存留量M_egr1。

因此，用下式(1)计算燃烧中存在于气缸15中的内部EGR量，在式(1)中，推定(估定)的内部EGR量用M_egrALL表示。在式(1)中，推定的内部EGR量M_egrALL表示为燃烧后气体存留量M_egr1与燃烧后气体回流量M_egr2之和。

M_egrALL＝M_egr1+M_egr2                    (1)

燃烧后气体存留量M_egr1的计算

燃烧后气体存留量M_egr1用下式(2)表示，式(2)为基于紧接在进气阀17开启之前气缸15状态的气体状态方程式。在式(2)中，Pm为进气管压力；Pe为排气管26中压力；Re为燃烧后气体的气体常数；Te为排气温度(流经排气管26的燃烧后气体的温度，即排气温度)；V为紧接在进气阀17开启之前的气缸15的容积。

$M_{\mathrm{egr}1}=\frac{\mathrm{Pe}\·V}{\mathrm{Re}\·\mathrm{Te}}---\left(2\right)$

紧接在进气阀17开启之前的气缸容积V根据进气阀开启正时T_open(BTDC)、气缸孔径r_b、活塞16的行程S和活塞16在上止点时的燃烧室容积即余隙容积V_C用下式(3)计算。

$V=\mathrm{Vc}+\mathrm{\π}\frac{r_b^2}{4}\frac{S}{2}\{1-\sin \left(T_{\mathrm{open}}\right)\}---\left(3\right)$

在式(3)中，气缸孔径r_b、活塞行程S和余隙容积V_C为由设计尺寸确定的常数。因此，在具有可变气阀正时机构11m，11e的内燃发动机中，气缸容积V为进气阀开启正时T_open的函数f₂(T_open)。

燃烧后气体回流量M_egr2的计算

在气阀重叠期间，由于排气管压力Pe与进气管压力Pm之差，燃烧后气体从排气管26流到进气管25。即，燃烧后气体从排气管流过气缸。在该状态下，在燃烧后气体的流路中，由进气阀17限定的进气管25与气缸15之间的开口(进气阀开口)和由排气阀18限定的排气管26与气缸15之间的开口(排气阀开口)用作各自具有减小的面积的节流口(限流口，限流器)。因此，经燃烧后气体流的性状用图4表示。可使用一计算节流口截面上的流量的公式计算燃烧后气体的流量Q。

下式(4)用于计算用作节流口的部位处流量的公式。在式(4)中，k为燃烧后气体比热比，μ为流动系数，A为气阀的开口面积。

$Q=\mathrm{\μA}\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\·\mathrm{Te}}}\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(4\right)$

当不等式1/(k+1)＜Pm/Pe成立时，式(4)中的Φ(Pm/Pe)由下式(5)表达。

$\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)=\sqrt{\{\frac{\mathrm{\κ}-1}{2\mathrm{\κ}}\·(1-\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}})+\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\}\·(1-\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}})}---\left(5\right)$

当不等式1/(k+1)≥Pm/Pe成立时，式(4)中的Φ(Pm/Pe)由下式(6)表达。

$\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)=\sqrt{\frac{\mathrm{\κ}}{2(\mathrm{\κ}+1)}}---\left(6\right)$

因此，可用气阀重叠期间节流口处燃烧后气体的流量的时间积分来计算抽回气缸15中的燃烧后气体的数量，即燃烧后气体回流量M_egr2。由于进气管压力Pm、排气管压力Pe、排气温度Te和比热比k不突变，因此可假定这些值在气阀重叠期间基本恒定。因此，将燃烧后气体回流量M_egr2作为一个与气阀的有效开口面积μA(μA＝流动系数×气阀开口面积A)的时间积分∑(μA)成正比的值来计算。这样，燃烧后气体回流量M_egr2可表达为下式(7)。

$M_{\mathrm{egr}2}=\mathrm{\Σ}\left(\mathrm{\μA}\right)\·\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\·\mathrm{Te}}}\·\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(7\right)$

气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)的计算

气阀重叠期间排气回流时，如果如图5A所示进气阀17的气阀的有效开口面积μ_iA_i小于排气阀18的气阀的有效开口面积μ_eA_e，则进气阀用作节流口。如果如图5B所示排气阀18的气阀的有效开口面积μ_eA_e小于进气阀17的气阀的有效开口面积μ_iA_i，则排气阀18用作节流口。总之，排气阀18和进气阀17中气阀的有效开口面积μA较小的一个气阀用作节流口。这样，气阀的有效开口面积(有效的节流口开口面积)的时间积分∑(μA)由下式(8)表达。时间积分∑(μA)为气阀重叠期间的时间积分。

$\mathrm{\&Sigma;}\left(\mathrm{\&mu;A}\right)=\underset{{\mathrm{\&mu;}}_e{A}_e<{\mathrm{\&mu;}}_i{A}_i}{\mathrm{\&Sigma;}}\left({\mathrm{\&mu;}}_e{A}_e\right)+\underset{{\mathrm{\&mu;}}_i{A}_i\&le;{\mathrm{\&mu;}}_e{A}_e}{\mathrm{\&Sigma;}}\left({\mathrm{\&mu;}}_i{A}_i\right)---\left(8\right)$

如果假定排气阀18与进气阀17具有相同的流动系数μ(μ_i＝μ_e＝μ)，式(8)可变为下式(9)。在式(9)中，右边括号中的式子表示由图4中气阀升程曲线界定的气阀重叠阴影区，即气阀重叠面积AOL。

$\mathrm{\&Sigma;}\left(\mathrm{\&mu;A}\right)=\mathrm{\&mu;}(\underset{A_e<A_i}{\mathrm{\&mu;}}{A}_e+\underset{A_i\&le;A_E}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_i)---\left(9\right)$

在内燃发动机具有改变进气阀17和排气阀18的开启和关闭正时即气阀正时的可变气阀正时机构11m，11e的情况下，气阀重叠面积AOL根据进气阀17和排气阀18的气阀正时的设定而变。由于气阀的有效开口面积μA的瞬时值由设计尺寸如凸轮轮廓来确定，因此时间积分∑(μA)作为进气阀17和排气阀18的气阀重叠量OL和发动机转速NE的函数来计算。即，气阀重叠量OL代表以曲轴转角表示的气阀重叠。因此，如果将气阀的有效开口面积μA对曲轴转角积分，即得到只与气阀重叠量OL相关的函数f₁(OL)。然后，如果将曲轴转角积分除以发动机转速NE，则得到气阀重叠面积AOL，即气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)。因此，式(9)可变成下式(10)。如果把式(10)代入式(7)中，则得出下式(11)。

$\mathrm{\&Sigma;}\left(\mathrm{\&mu;A}\right)=\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}---\left(10\right)$

$M_{\mathrm{egr}2}=\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\&CenterDot;\mathrm{Te}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(11\right)$

内部EGR量M_egrALL的计算

燃烧过程中存在于气缸15中的内部EGR量M_egrALL为由式(2)表示的燃烧后气体存留量M_egr1和由式(11)表示的燃烧后气体回流量M_egr2之和。即，内部EGR量M_egrALL用下式(12)表示。

$M_{\mathrm{egrALL}}=\frac{\mathrm{Pe}}{\mathrm{Re}\&CenterDot;\mathrm{Te}}\&times;f_2\left(T_{\mathrm{open}}\right)+\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\&CenterDot;\mathrm{Te}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(12\right)$

排气管压力Pe和排气温度Te可从发动机运行状态来推定。即，排气管压力Pe和排气温度Te作为发动机转速NE和发动机负荷的函数来计算。因此，如果不测定或推定排气管压力Pe和排气温度Te，这些值可作为发动机转速NE和一表示发动机负荷如发动机负荷系数KL(当前负荷与最大负荷之比(WOT))、进气量GA和进气管压力Pm的参数的函数来得到。

如果把进气管压力Pm用做发动机负荷的指标，式(11)可表达为下式(13)，式(13)为气阀重叠量OL、发动机转速NE和进气管压力Pm的函数。图7示出这一函数f₃(NE，Pm)设置的一个例子。

$M_{\mathrm{egr}2}=\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;f_3(\mathrm{NE},\mathrm{Pm})---\left(13\right)$

如果把式(2)中的(Pe/(Re×Te))表示为发动机转速NE和进气管压力Pm的函数f₄(NE，Pm)，则燃烧后气体存留量M_egr1用下式(14)表示。

M_egr1＝f₄(NE，Pm)×f₂(T_open)           (14)

此时，内部EGR量M_egrALL用下式(15)，即一个发动机转速NE、进气管压力Pm、气阀重叠量OL和进气阀开启正时T_open的函数来表示。

$M_{\mathrm{egrALL}}=f_4(\mathrm{NE},\mathrm{Pm})\&times;f_2\left(T_{\mathrm{open}}\right)+\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;f_3(\mathrm{NE},\mathrm{Pm})---\left(15\right)$

[点火正时的VVT校正量AVVT的计算]

如上所述，在发动机10的给定运转状态下的内部EGR量可用发动机转速NE、进气管压力Pm、以及进气和排气阀17、18的气阀重叠量OL(或气阀重叠面积AOL)表示。因此，可按照与可变气阀正时机构11m、11e的操作对应的内部EGR量以如下方式校正点火正时。

图8示出在给定发动机转速和给定发动机负荷下的最佳点火正时tSA的变动，该点火正时tSA与内部EGR量的变动对应。随着内部EGR量增加，如图8所示，最佳点火正时tSA提前。这部分是因为内部EGR量的增加减小了气缸15中燃料的燃烧速度。

如果进气和排气阀17、18的气阀正时只取决于发动机转速和发动机负荷的给定值，则内部EGR量只取决于发动机转速和发动机负荷的给定值。但是，在发动机10运转中，由于可变气阀正时机构11m、11e伴随进气和排气阀17、18的点火正时变动的响应迟后，因此实际气阀正时VTm、VTe可与目标气阀正时tVTm、tVTe不同。因此，为了按照实际内部EGR量校正点火正时，必须考虑到由实际气阀正时VTm、VTe与目标气阀正时tVTm、tVTe之间的差值所造成的内部EGR量的变动。

在本说明中，内部EGR量为0时的最佳点火正时称为基准点火正时tSA0。进气和排气阀17、18的实际气阀正时VTm、VTe等于目标气阀正时tVTm、tVTe时的内部EGR量称为目标内部EGR量tEGR。内部EGR量等于目标内部EGR量tEGR时的最佳点火正时tSAb与基准点火正时tSA0之间的差值称为基本校正量AVVTb。基准点火正时tSA0、目标内部EGR量tEGR以及基本校正量AVVTb只取决于发动机转速和发动机负荷。目标内部EGR量tEGR和基本校正量AVVTb与发动机转速和发动机负荷的关系可预先通过实验得出。

使用基准点火正时tSA0、目标内部EGR量tEGR和基本校正量AVVTb，点火正时tSAb用下式(16)表示。

tSAb＝tSA0+AVVTb                 (16)

此外，如果最佳点火正时tSA和内部EGR如图8所示呈线性关系，则与由可变气阀正时机构11m、11e的操作所造成的内部EGR量的变动相对应的点火正时的校正量，即VVT校正量AVVT，用下式(17)表示。即，VVT校正量AVVT可视作一值，该值与实际内部EGR量realEGR和目标内部EGR量tEGR之比r_egr(realEGR/tEGR)成正比。

$\mathrm{AVVT}=\mathrm{AVVTb}\&times;\frac{\mathrm{realEGR}}{\mathrm{tEGR}}---\left(17\right)$

如式(1)所示，给定发动机转速下的内部EGR量用燃烧后气体存留量M_egr1和燃烧后气体回流量M_egr2之和表示。因此，比r_egr用下式(18)表示。在式(18)中，realM_egr1和realM_egr2为燃烧后气体存留量和燃烧后气体回流量的当前值。tM_egr1和tM_egr2为进气和排气阀17、18的气阀正时等于目标气阀正时tVTm、tVTe时的燃烧后气体存留量和燃烧后气体回流量。

$r_{\mathrm{egr}}(=\frac{\mathrm{realEGR}}{\mathrm{tEGR}})=\frac{{\mathrm{realM}}_{\mathrm{egr}1}+{\mathrm{realM}}_{\mathrm{egr}2}}{{\mathrm{tM}}_{\mathrm{egr}1}+t{M}_{\mathrm{egr}2}}---\left(18\right)$

由于进气阀17开启时存留在气缸15中的燃烧后气体的温度非常高，因此气体的密度低，与燃烧后气体回流量M_egr2相比，燃烧后气体存留量M_egr1一般极小(M_egr1＜＜M_egr2)。因此，如果假设该比采用上述值，则式(18)可近似为下式(19)。

$r_{\mathrm{egr}}=\frac{{\mathrm{realM}}_{\mathrm{egr}2}}{{\mathrm{tM}}_{\mathrm{egr}2}}---\left(19\right)$

如果把表示燃烧后气体回流量M_egr2的式(13)代入式(19)，则得出下式(20)。在式(20)中，real0L、realNE和realPm分别表示气阀重叠量、发动机转速和进气管压力的当前值。tOL、tNE、tPm分别表示进气和排气阀17、18的气阀正时等于目标气阀正时tVTm、tVTe时的气阀重叠量、发动机转速和进气管压力的值。

$r_{\mathrm{egr}}=\frac{f_1\left(\mathrm{realOL}\right)/\mathrm{realNE}\&times;f_3(\mathrm{realNE},\mathrm{realPm})}{f_1\left(\mathrm{tOL}\right)/\mathrm{tNE}\&times;f_3(\mathrm{tNE},\mathrm{tPm})}---\left(20\right)$

由于进气和排气阀17、18的气阀正时的暂态变动不直接影响发动机转速NE和进气管压力Pm，因此气阀正时变动时发动机转速NE和进气管压力Pm可基本视为恒定。因此，式realNE＝tNE和realPm＝tPm成立，式(20)可简化为下式(21)。

$r_{\mathrm{egr}}(=\frac{\mathrm{realEGR}}{\mathrm{tEGR}})=\frac{f_1\left(\mathrm{realOL}\right)}{f_1\left(\mathrm{tOL}\right)}---\left(21\right)$

如上所述，函数f₁(OL)表示进气和排气阀17、18的气阀重叠面积AOL。因此，比r_egr可表示为实际气阀重叠面积realAOL，即气阀重叠面积的当前值，与目标气阀重叠面积tAOL，即进气和排气阀17、18的气阀正时等于目标值时的气阀重叠面积值，之比。

如图9所示，尽管气阀重叠量OL变动，气阀重叠面积AOL1和气阀重叠面积AOL2的几何形状基本相似。如果不考虑气阀重叠量的差值而假定气阀重叠面积AOL1和AOL2的几何形状相似，则气阀重叠量OL给定值的气阀重叠面积AOL可近似成一个与气阀重叠量OL的平方成正比的值。因此，式(21)可表示为下式(22)。

$r_{\mathrm{egr}}(=\frac{\mathrm{realEGR}}{\mathrm{tEGR}})=\frac{{\left(\mathrm{realOL}\right)}^2}{{\left(\mathrm{tOL}\right)}^2}---\left(22\right)$

如果把式(21)、(22)代入式(17)中，则得出下式(23)、(24)。即，根据实际气阀重叠面积realAOL与目标气阀重叠面积tAOL之比，或根据实际气阀重叠量realOL的平方数与目标气阀重叠量tOL的平方数之比，计算点火正时的VVT校正量AVVT。

$\mathrm{AVVT}=\mathrm{AVVTb}\&times;\frac{f_1\left(\mathrm{realOL}\right)}{f_1\left(\mathrm{tOL}\right)}---\left(23\right)$

$\mathrm{AVVT}=\mathrm{AVVTb}\&times;\frac{{\left(\mathrm{realOL}\right)}^2}{{\left(\mathrm{tOL}\right)}^2}---\left(24\right)$

图10示出给定发动机转速和给定发动机负荷下的VVT校正量AVVT与气阀重叠量OL之间的关系。该关系用式(24)表示。如图10所示，当发动机转速和发动机负荷保持不变(恒定)时，VVT校正量AVVT与实际气阀重叠量realOL的平方数成正比。

在该实施例中，在设定点火正时时，电子控制单元20利用用式(24)计算的VVT校正量AVVT校正点火正时。现在结合图11说明根据该实施例的用于计算VVT校正量AVVT的方法。

图11为用于计算VVT校正量AVVT的过程(处理)的方框图。如图11所示，利用在上述气阀正时控制中计算的进气和排气阀17、18的目标气阀正时tVTm、tVTe计算目标气阀重叠量tOL。在上述气阀正时控制中，根据发动机转速NE和发动机负荷系数KL计算目标气阀正时tVTm、tVTe。在图11的示例中，使用计算图MO1和MO2计算目标气阀正时tVTm、tVTe。计算图MO1定义(限定)目标进气阀正时tVTm与发动机转速NE和发动机负荷系数KL之间的关系。计算图MO2定义目标排气阀正时tVTe与发动机转速NE和发动机负荷系数KL之间的关系。

此外，根据凸轮角度传感器22m、22e的检测结果，计算进气和排气阀17、18的实际气阀正时VTm、VTe。根据实际气阀正时VTm、Vte，计算实际气阀重叠量realOL。

此外，根据发动机转速NE和发动机负荷系数KL，计算基本校正量AVVTb。使用一定义基本校正量AVVTb与发动机转速NE和发动机负荷系数KL之间关系的计算图MO3，计算基本校正量AVVTb。

根据基本校正量AVVTb、目标气阀重叠量tOL和实际气阀重叠量realOL的计算值，用式(24)计算VVT校正量AVVT。然后使用算出的VVT校正量AVVT校正点火正时。因此，点火正时按照由可变气阀正时机构11m、11e的操作所造成的内部EGR量的变动被适当地校正。

该实施例具有如下优点。

(1)在上面示出的实施例中，根据实际气阀重叠量realOL的平方数与目标气阀重叠量tOL的平方数之比，计算点火正时的VVT校正量AVVT。该平方数之比代表由式(22)所示的实际内部EGR量realEGR与目标内部EGR量tEGR之比。这样，使用算出的VVT校正量AVVT可按照内部EGR量随着可变气阀正时机构11m、11e的操作的变动容易且恰当地校正点火正时。

由于抽入气缸15中的新鲜空气量随内部EGR量的变动而变，因此在精确控制新鲜空气量时，需要按照内部EGR量的变动校正进气量和节气阀的开度。为控制与引入的新鲜空气量的变动相对应的空气-燃料比，需要按照内部EGR量的变动校正燃料喷射量。为处理受内部EGR量变动影响的燃烧状态的变动，需要按照内部EGR量校正喷射正时。为控制进行外部EGR的存在于内燃发动机的气缸15中的燃烧后气体，需要按照内部EGR量的变动校正外部EGR量。外部EGR是指燃烧后气体从排气管26经一专用EGR通道(外部EGR通道)到进气管25的再循环。

以这种方式，发动机除点火正时之外的控制参数受内部EGR量随可变气阀正时机构的操作的变动的影响。在校正这类参数时，可根据实际气阀重叠面积与目标气阀重叠面积之比，或实际气阀重叠量的平方数与目标气阀重叠量的平方数之比，计算校正量。

现在说明根据本发明第二实施例的内燃发动机控制装置。下面主要说明与第一实施例的差别之处。

按照上式(21)，实际内部EGR量realEGR与目标内部EGR量tEGR之比r_egr等于实际气阀重叠面积realAOL与目标气阀重叠面积tAOL之比。此外，按照上式(22)，该比r_egr等于实际气阀重叠量realOL的平方数与目标气阀重叠量tOL的平方数之比。因此，式(25)、(26)成立。即，内部EGR量M_egrALL与气阀重叠面积AOL成正比，和与气阀重叠量OL的平方数成正比。在这两式中，k1、k2为预定常数。

M_egrALL＝k₁·AOL              (25)

M_egrALL＝k₂·(OL)²           (26)

按照这两式，可变气阀正时机构11m、11e的状态，特别是按照这些状态确定的气阀重叠面积AOL，以及气阀重叠量OL与内部EGR量之间的关系得到可靠检测(把握)。例如，如图12所示，如果内部EGR量M_egrALL减小到当前值的1/4，则气阀重叠量OL需要减小到当前值的一半。

因此，按照以下(a)和(b)中所述的方式控制可变气阀正时机构11m、11e。因此，内部EGR量简便而可靠地受到控制，以求调整到目标内部EGR量tEGR。

(a)控制可变气阀正时机构11m、11e，使得进气和排气阀17、18的气阀重叠面积AOL达到(成为)一个由实际气阀重叠面积realAOL乘以目标内部EGR量tEGR与实际内部EGR量realEGR之比算出的值。

(b)控制可变气阀正时机构11m、11e，使得进气和排气阀17、18的气阀重叠量OL达到一个由实际气阀重叠量realOL乘以目标内部EGR量tEGR与实际内部EGR量realEGR之比的平方根算出的值。

从上式(25)、(26)导出下式(27)、(28)。在式(27)、(28)中，基本气阀重叠面积baseAOL、基本气阀重叠量baseOL、基本内部EGR量baseEGR分别表示进气和排气阀17、18的气阀正时为基本目标气阀正时tbVTm和tbVTe时的气阀重叠面积、气阀重叠量和内部EGR量。

$\mathrm{tAOL}=\mathrm{baseAOL}\&times;\frac{\mathrm{tEGR}}{\mathrm{baseEGR}}---\left(27\right)$

$\mathrm{tOL}=\mathrm{baseOL}\&times;\sqrt{\frac{\mathrm{tEGR}}{\mathrm{baseEGR}}}---\left(28\right)$

由于基本气阀重叠面积baseAOL和基本气阀重叠量baseOL只取决于基本目标气阀正时tbVTm、tbVTe，因此可只根据发动机转速和发动机负荷计算baseAOL和baseOL。此外，由于基本内部EGR量baseEGR只取决于发动机转速和发动机负荷，因此可预先通过实验计算baseEGR。

按照式(27)、(28)，可容易且可靠地得到用来把内部EGR量设定成期望值的气阀重叠面积和气阀重叠量。即，如果控制可变气阀正时机构11m、11e使得实际气阀重叠面积和实际气阀重叠量达到由式(27)、(28)计算的目标气阀重叠面积tAOL和目标气阀重叠量tOL，则可精确地控制内部EGR量。

下面说明把该方法用于内部EGR的限值控制的示例。

图13示出根据该实施例的内部EGR限值控制程序的流程图。电子控制单元20周期性地执行作为一次中断(***)的图13的程序。

开始该程序时，在步骤S100计算进气和排气阀17、18的基本目标气阀正时tbVTm、tbVTe。利用基于发动机转速NE和发动机负荷的计算图执行气阀正时tbVTm、tbVTe的计算。此外，在步骤S100，使用算出的基本目标气阀正时tbVTm、tbVTe计算基本气阀重叠量baseOL。基本气阀重叠量baseOL表示进气阀和排气阀的气阀正时为基本目标气阀正时tbVTm、tbVTe时的气阀重叠量。

在步骤S110，根据发动机转速NE和发动机负荷系数KL，计算基本内部EGR量baseEGR。基本内部EGR量baseEGR表示假设进气阀和排气阀的气阀正时等于气阀正时tbVTm、tbVTe并在当前发动机转速NE和发动机负荷系数KL下的内部EGR量。

在步骤S120，根据发动机转速NE的变动计算转矩波动量ΔTL。在步骤S130，判定算出的转矩波动量ΔTL是否不小于一判定值α。该判定值α略小于转矩波动量ΔTL的允许范围的上限值，或略小于表示燃烧不稳定的转矩波动量ΔTL的最低值。

如果转矩波动量ΔTL等于或大于该判定值α(步骤S130中判定为“是”)，则在步骤S150中把一预定值γ加到内部EGR减量值ΔEGR上。如果转矩波动量ΔTL小于判定值α，(步骤S130中判定为“否”)，则在步骤S140中从内部EGR减量值ΔEGR减去一预定值β。预定值β小于预定值γ。

内部EGR减量值ΔEGR表示应从基本内部EGR量baseEGR中减去的内部EGR量的量。在内部EGR减量值ΔEGR为负值时，内部EGR量与基本内部EGR量baseEGR相比增加。

设定内部EGR减量值ΔEGR后，在步骤S160，根据下式(29)，使用基本内部EGR量baseEGR和内部EGR减量值ΔEGR，计算目标内部EGR量tEGR。

tEGR＝baseEGR-ΔEGR                      (29)

图14示出用于按照图13中所示程序设定目标内部EGR量tEGR的程序的示例。如图14所示，目标内部EGR量tEGR在转矩波动量ΔTL小于判定值α时以预定值β递增。另一方面，在内部EGR量过量且转矩波动量ΔTL由于燃烧不稳定而达到并超过判定值α时(图14中时刻t1、t2)，把目标内部EGR量tEGR显著地减小(降低)该预定值γ。因此，目标内部EGR量tEGR增加到一值，该值接近一不造成燃烧不稳定的范围中的最大值。

因此，通过控制可变气阀正时机构11m、11e使得内部EGR量达到目标内部EGR量tEGR，内部EGR量可在一保持有利燃烧的范围中最大化。因此，燃料消耗和排气排放量减小。在步骤S170和S180中计算控制内部EGR量所需的目标气阀正时tVTm、tVTe。

在步骤S170中，使用下式(30)计算限值校正量ΔOL。该限值校正量ΔOL表示基本气阀重叠量baseOL与目标气阀重叠量tOL之间的差值。

$\mathrm{\&Delta;OL}=\mathrm{baseOL}\&times;(1-\sqrt{\frac{\mathrm{tEGR}}{\mathrm{baseEGR}}})---\left(30\right)$

在步骤S180中，校正基本目标气阀正时tbVTm、tbVTe使得将气阀重叠量减小该限值校正量ΔOL，从而计算最终目标气阀正时tVTm、tVTe。在该示例中，把排气阀18的基本目标气阀正时tbVTe提前该限值校正量ΔOL，以得出最终目标气阀正时tVTe(tVTe＝tbVTe+ΔOL)。另一方面，把进气阀17的基本目标气阀正时tbVTm用作最终气阀正时tVTm(tVTm＝tbVTm)。

电子控制单元20如此设定进气和排气阀17、18的最终目标气阀正时tVTm、tVTe后暂时中止当前程序。当根据最终目标气阀正时tVTm、tVTe控制可变气阀正时机构11m、11e时，进气和排气阀17、18的气阀重叠量OL将成为目标气阀重叠量tOL，并将内部EGR量调节到目标内部EGR量tEGR。

此实施例具有如下优点。

(1)在此实施例中，控制可变气阀正时机构11m、11e，使得目标气阀重叠量tOL的值为基本气阀重叠量baseOL与目标内部EGR量tEGR和基本内部EGR量baseEGR之比的平方根的乘积。因此，把内部EGR量控制成为目标内部EGR量tEGR。在本实施例中，根据由式(22)表示的内部EGR量与气阀重叠量之间的关系，控制可变气阀正时机构11m、11e，并相应地调节内部EGR量。这样，可精确控制内部EGR量。

本领域的普通技术人员显然可知，可在本发明的精神和范围内以许多其他具体形式实施本发明。特别是，应理解，可以如下形式实施本发明。在图11所示的计算逻辑中，根据实际气阀重叠量realOL和目标气阀重叠量tOL用式(24)计算VVT校正量AVVT。但是，也可用式(23)得出VVT校正量AVVT。在这种情况下，可从进气和排气阀17、18的气阀正时的目标值和当前值计算实际气阀重叠面积realAOL和目标气阀重叠面积tAOL。因此，即使不能假设气阀重叠面积AOL与气阀重叠量OL的平方数成正比，也能应用本发明。

在图13所示内部EGR的限值控制程序中，根据用式(28)表示的气阀重叠量与内部EGR量之间的关系，计算进气和排气阀17、18的目标气阀正时tVTm、tVTe。可根据式(27)所示的气阀重叠面积与内部EGR量之间的关系，计算目标气阀正时tVTm、tVTe。因此，即使不能假设气阀重叠面积AOL与气阀重叠量OL的平方数成正比，也能应用本发明。

可用以下方式得到第一实施例中的VVT校正量AVVT的计算。首先，利用例如式(15)计算实际内部EGR量realEGR和目标内部EGR量tEGR。然后，如式(17)所示，根据实际内部EGR量realEGR与目标内部EGR量tEGR之比，计算VVT校正量AVVT。

只要通过用可变气阀正时机构改变气阀重叠状态来调节内部EGR量，第二实施例中可变气阀正时机构相对于内部EGR量的调节的控制，就可应用于除参照图13所述的内部EGR的限值控制之外的控制。在任何情况下，只要根据式(21)、(22)所表示的关系控制可变气阀正时机构11m、11e，就可方便和精确地控制内部EGR量。

在示出的实施例中，本发明应用于在其中可变气阀正时机构11m、11e分别改变进气阀17和排气阀18的气阀正时的发动机10。但是，本发明也可应用于在其中只在进气阀或排气阀设有一单个可变阀正时机构的发动机。此外，本发明还可用于具有其他类型的可变气阀正时机构例如气阀升程改变机构的发动机。即，本发明可应用于在其中通过可变气阀正时机构改变进气阀和排气阀的气阀重叠的任何类型的内燃发动机。

因此，这些示例和实施例应看成是示例性的而非限制性的，并且本发明不限于在此给出的细节，而是可在后附权利要求书的范围内作出变更。

Claims (17)

1.一种内燃发动机控制装置，其中，该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构，其中，该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态，其中，内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动，其中，该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，所述装置的特征在于包括：

计算机，其中，该计算机根据所述内部EGR量随所述可变气阀正时机构的正时操作的变动，校正受所述内部EGR量的变动影响的发动机控制量；其中，该计算机根据实际内部EGR量与目标内部EGR量之比、实际气阀重叠面积与目标气阀重叠面积之比或实际气阀重叠量的平方数与目标气阀重叠量的平方数之比，计算在所述发动机控制量的校正中使用的校正量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机根据所述发动机的运转状态确定所述气阀重叠状态的控制目标，并且其中，所述可变气阀正时机构驱动所述进气阀和排气阀中的至少一个，使得所述气阀重叠状态达到所确定的控制目标。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发动机运转状态包括所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述计算机根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷得出一基本校正量，并且其中，所述计算机通过把该基本校正量乘以所述比来计算所述校正量。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述实际内部EGR量为所述内部EGR量的当前值，并且其中，所述目标内部EGR量对应于所述气阀重叠状态等于所述控制目标时的所述内部EGR量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算机根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷得出所述目标内部EGR量。

7.根据权利要求2-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述实际气阀重叠面积为所述气阀重叠面积的当前值，并且其中，所述目标气阀重叠面积为所述气阀重叠状态等于所述控制目标时的气阀重叠面积。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述气阀重叠面积对应于所述进气阀和排气阀的有效开口面积在所述气阀两者都开启期间中的时间积分。

9.根据权利要求2-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述实际气阀重叠量为所述气阀重叠量的当前值，并且其中，所述目标气阀重叠量为所述气阀重叠状态等于所述控制目标时的气阀重叠量。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算机根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷得出所述目标气阀重叠量。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述发动机控制量包括所述气缸中空气-燃料混合气的点火正时、抽入所述气缸中的空气量、燃料喷射量和燃料喷射正时中的至少之一。

12.一种内燃发动机控制装置，其中，该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构，其中，该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态，其中，内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动，其中，该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，所述装置的特征在于包括：

控制器，该控制器控制所述可变气阀正时机构，以把所述内部EGR量调节到一预定目标内部EGR量，其中，该控制器控制所述可变气阀正时机构，使得所述进气阀和排气阀的气阀重叠面积变成一个由实际气阀重叠面积乘以所述目标内部EGR量与实际内部EGR量之比得出的值，或使得所述进气阀和排气阀的气阀重叠量变成一个由实际气阀重叠量乘以所述目标内部EGR量与实际EGR量之比的平方根得出的值。

13.一种内燃发动机控制装置，其中，该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构，其中，该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态，其中，内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动，其中，该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，所述装置的特征在于包括：

控制器，该控制器控制所述可变气阀正时机构，以把所述内部EGR量调节到一预定目标内部EGR量，其中，该控制器根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷计算基本气阀重叠面积，其中，该控制器还计算基本内部EGR量，该基本内部EGR量为所述进气阀和排气阀的气阀重叠面积等于所述基本气阀重叠面积时的内部EGR量，并且其中，该控制器控制所述可变气阀正时机构，使得所述气阀重叠面积变成一个由所述基本气阀重叠面积乘以所述目标内部EGR量与所述基本内部EGR量之比得出的值。

14.一种内燃发动机控制装置，其中，该发动机包括进气阀、排气阀和可变气阀正时机构，其中，该可变气阀正时机构驱动所述气阀中的至少一个以改变所述气阀两者都开启的气阀重叠状态，其中，内部EGR量根据所述可变气阀正时机构的状态变动，其中，该内部EGR量为空气-燃料混合气在所述发动机的气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，所述装置的特征在于包括：

控制器，该控制器控制所述可变气阀正时机构，以把所述内部EGR量调节到一预定目标内部EGR量，其中，该控制器根据所述发动机的转速和施加给所述发动机的负荷计算基本气阀重叠量，其中，该控制器还计算基本内部EGR量，该基本内部EGR量为所述进气阀和排气阀的气阀重叠量等于所述基本气阀重叠量时的内部EGR量，其中，该控制器控制所述可变气阀正时机构，使得所述气阀重叠量变成一个由所述基本气阀重叠量乘以所述目标内部EGR量与所述基本内部EGR量之比的平方根得出的值。

15.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述气阀重叠面积对应于所述进气阀和排气阀的有效开口面积在所述气阀两者都开启期间中的时间积分。

16.根据权利要求12或14所述的装置，其特征在于，所述气阀重叠量对应于所述进气阀和排气阀两者都开启的期间，该期间用所述发动机输出轴的转角表示。

17.根据权利要求12-14中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器根据所述发动机的转矩波动程度确定所述目标内部EGR量。

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