TW200523467A - An ignition timing controlling device - Google Patents
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Description
200523467 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用以控制内燃機的點火正時之穿置及 方法。 【先前技術】 已建議一種用以偵測内燃機(下文稱為引擎)的燃燒室内 之塵力(下文稱為缸内壓力)以控制點火正時之方法。依據第 2003-262 177號日本專利申請案之未經審核的公開案(κ〇ι^) 中所示方法,將上死點(TDC)的缸内壓力ptdc與最大缸内壓 力Pmax之間的差△!>與一臨界值相比。若該差Δρ小於該2 界值,則將該點火正時提前。 … W %丨土 .奶人止日寻 一般稱為ΜΒΤ(產生最佳扭矩的點火正時ρ該最佳點火正 時之點火提高燃燒效率及排氣之淨化性能。 一般地’在-記憶體中將對應於該引擎的各種操作狀況 之點火正日$儲存為一映射。依撼伯、、目丨山 射域偵測出的該引擎操作狀況 映射以決定對應於债測出的操作狀況之點火正 ::構ΓΙΓ—閥正時機構與一可變壓縮比率機構之類 ㈣广該引擎之可能操作狀況數目較大,因此 ::::義一:射中的點火正時數9將較大。可能難二 映射中疋義此類大量點火正時。 由於近來的車幸兩包含與該引擎 燒狀況可能發生變化,而各愛 ^種令件,因此燃 同。因此,可能難以5“. 退化可能各不相 、 適應各種零件的點火正時。 96728.doc 200523467 右不肖b决定對應於該引擎的當前操作狀況之最佳點火正 寸MBT則而要延遲该點火正時以避免爆震。用以延遲該 點火正時之控制可能降低燃燒效率。 依據以上先前技術,當在該缸内壓力與一臨界值之間作 週期11的比#父時,將該點火正時逐漸移動至該最佳點火正 4。由於此結構花費時間使得該點火正時收斂為該最佳點 火正時,因此可能降低燃燒效率。 因此,需要一種用以估計對應於該引擎的當前操作狀況 之最佳點火正時MBT而且然後使得該點火正時快速收斂為 所估計的最佳點火正時之裝置及方法。 【發明内容】 士依據本發明之一方面,提供一種用以控制引擎的點火正 時之裝置。該裝置包含:一點火正時計算器,其係用以將 波動成分添加給一設定的點火正時來計算該引擎點火之 一最終點火正時;一平均有效壓力計算器,其係用以計算 在該引擎已依據該最終點火正時而點火時偵測出的缸内壓 力之平均有效指示壓力;_MBT計算器,其係用以估計表 示該平均有效指示壓力與該波動成分之間的相關之一點火 正時特徵曲線,並用以依據該特徵曲線來決定一最佳點火 正時;以及一控制器,其係用以控制設定的點火正時收斂 為該最佳點火正時。 依據本兔明,藉由將该波動成分添加給該點火正時,能 決定對應於該引擎的當前操作狀況之最佳點火正時。該點 火正時收斂為該最佳點火正時會使該缸内壓力增加並防止 96728.doc 200523467 燃燒效率降低。由於能蚊對應於該當前操作狀況之最佳 ::正時’因此不需要提前將大量點火正時儲存於一記憶 體中。 依據本發明之一項具體實施例,以一函數來表示該點火 正時特徵。該函數之—輸人係該波動成分,而該函數之一 輸出係邊平均有效指示壓力。該MBT計算器進一步包括一 ,別器,該識別器係用以依據由該平均有效壓力計算器計 异出的平均有效指示壓力來朗與該函數中的波動成分相 關之係數。依據4等係數之識別而估計該特徵曲線。從而, 更正確地識別該函數中所包括的係數,由此提高估計該特 徵曲線之精確度。 依據本發明之一項具體實施 <列,該裝置進一步包含用以 產生該波動成分之—產生器。該產生器產生該波動成分以 滿足識別該函數係數之自我激發條件。在一範例中,自我 激發條件之數目等於或大於藉由向欲識別的係數之數目添 U得之值。因此,適當地產生用以估計該特徵曲 線之一信號。 依據本發明之一項具體實施例,將該識別器進一步配置 成决疋用於該等係數之更新成分以使得由該平均有效壓力 汁异器計算出的平均有效指示壓力與依據該函數而估計出 、十平句有效私示壓力之間的一誤差收數為零,將該等 更新成刀添加給預定的參考值以決定該等係數。當該誤差 Μ為零時’該㈣數收斂為料參考值。預先決定該等 ί考值而使得當该等係數已收斂為該參考值時,用以控制 96728.doc 200523467 設定的點火正時1^為最佳點火正時之控制停止。 :據本發明,當—實際的平均有效虔力等於依據該特徵 曲'計出的平均有效指示壓力時(即,當該識別誤差近 乎為零時),該等係數收敛為該等參考值,從而防止該等係 數之漂移:進—步,由於該等參考值之建立使得當該等係 數已收斂為該等參考值時,對該點火正時之回授控制停 止,因此能防止錯誤識別繼續。 /依據本發明之-項具體實施例,向該等係數_的至少一 係數%加-限制程序,從而防止將該特徵曲線估計為一向 下凸出的曲線。 s δ又疋的點火正時已收敛於該最佳點火正時附近時,該 估計特徵曲線之曲率平坦。依據本發明,在此—狀態下, 防止錯誤地估計該特徵曲線之曲率。 依據本發明之-項具體實施例,將該平均有效屬力計算 ㈣置成㈣測出的缸内壓力類取一交變成分並依據該交 成刀而计^r出σ亥平均有效指示壓力。因此,即使焦電效 應以及熱漂移所產生的影響出現在缸内麼力感測器之輸出 中亦可由決定該平均有效指示壓力而移除此類影響。因 此可將冑莞型壓電儿件用於該缸内壓力感測器。進一 步’可將該缸内壓力感測器放置於該引擎汽缸之壁附近。 依據本發明之一項具體實施例,該控制器使用一回應指 派控制來控制設定的點火正時。該回應指派控制能夠指定 :疋的點火正日可對該最佳點火正時之回應特徵。因此,設 疋的點火正時收斂為該最佳點火正時而不會過沖。由於不 96728.doc 200523467 因此防止燃燒效率降低。 需要過度延遲或提前該點火正時, 【實施方式】 引擎及控制單元之結構 參考該等圖式,脾# a日士义 將此明本發明之特定具體實施例。圖1 顯示依據本發明之一項具體實施例之引擎及用於該引擎之 一控制單元之方塊圖。 一電子控制單元(下文稱為_ECU)1包纟·•一輸入介面 la,其係用以接收從該車輛之每一零件傳送的資料;一 1 b其心、用以貫施控制該車輛的各種零件之操作;一記憶 體1c,其包括一唯讀記憶體(R0M)與一 @機存取記憶體 (RAM);以及一輸出介面1(1,其係用以將一控制信號傳送 給該車輛之各種零件。將用以控制該車輛每一零件之程式 及各種貢料儲存於該ROM中。將用以依據本發明實施一點 火正時控制之程式及資料儲存於該R0M中。該R0M可為一 可重寫ROM,例如一EPR0M。該尺〇]^提供該cpu ib進行操 作之工作區域,其中暫時儲存從該車輛每一零件傳送的資 料以及欲傳送出去給該車輛每一零件之控制信號。 一引擎2係,例如,一 4循環引擎。該引擎2係經由一進氣 閥3而連接至一進氣歧管4並經由一排氣閥5而連接至一排 氣歧管6。在該進氣歧管4_為每一汽缸提供一燃料喷射閥 7。該燃料喷射閥7依據來自該ECU 1之一控制信號而喷射燃 料。 該引擎2將來自該進氣歧管4的進氣與從該燃料喷射閥7 喷射的燃料之一混合物引入一燃燒室8中。在該燃料室8中 96728.doc -10- 200523467 提供用以依據來自該ECU 1之一點火正時信號而產生火花 之一火星塞9。來自該火星塞9之火花引起該混合物之燃 燒。燃燒增加該混合物之體積,從而推倒活塞1 〇。將該活 塞10之互反運動轉換成曲軸11之旋轉運動。 一缸内壓力感測器15係,例如,包含一鐵電元件之一感 測為。將該缸内壓力感測器15嵌入該汽缸與該火星塞之間 的連接部分中。該缸内壓力感測器15產生對應於該燃燒室8 内的壓力之一缸内信號Pcyl。將該缸内信號傳送給該ecu 1 ° 將一曲柄角感測器17置放於該引擎2内。該曲柄角感測器 1 7依據該曲軸11之旋轉而將一 CRK信號與一 TDC信號輸出 給該ECU 1。 該CRK信號係於每一預定曲柄角(例如,1 5度)輸出之一脈 衝"fa號。该ECU 1依據或CRK信號而計算該引擎2之一旋轉 速度NE。該TDC信號亦係輸出於一曲柄角之一脈衝信號, 該曲柄角與活塞10之一 TDC(上死點)位置相關。 一節流閥1 8係置放於該引擎2之一、進氣歧管4内。藉由來 自該ECU 1之一控制信號來控制該節流閥18之開啟角度。連 接至該節流閥18之一節流閥開啟感測器(^TH) 19將對應於 該節流閥1 8的開啟角度之一電氣信號提供給ecu 1。 將一進氣歧管壓力(Pb)感測器2〇置放於該節流閥18之下 游。將該Pb感測器20所偵測到的進氣歧管壓力抑傳送給該 ECU 1。 將一氣流汁(AFM)21置放於該節流閥1 8之上游。該氣流 96728.doc -11 · 200523467 汁21偵測牙過該節流閥18之空氣量並將其傳送給該ECU 1。 一加速器開啟感測器25係連接至該Ecu丨。該加速器開啟 感測器25偵測該加速器踏板之一開啟角度並將其傳送給該 ECU 1。 可提供用以可變地驅動該進氣閥及/或該排氣閥之一相 位及/或提升量之一機構(未顯示)。可提供用以改變該燃燒 室之一壓縮比率之一機構(未顯示)。 將傳送給忒ECU 1之信號傳遞給該輸入介面u。該輸入介 面la將類比信號值轉換成數位信號值。該cpu ^處理所產 φ 生的數位信號,依據儲存於該記憶體“中的一或多個程式 來執订操作,亚產生控制信號。該輸出介面id將該些控制 信號傳送給該燃料喷射閥7之驅動器、火星塞9、節流闕Η 及其他機械組件。 本發明之一般原理 為能更容易地瞭解本發明,首先將說明本發明之一般原 理。 參考圖2,該垂絲指示肢内壓力之—平均有效指示壓 力。忒水平軸指不該點火正時。該特徵曲線3ι指示該平均 有效私不[力與5亥點火正時之間的相關。後面將說明用以 計算該平均有效指示摩力之一方法。如圖所示,該特徵曲 線31具有-最大值32。對應於該最大值32之點火正時稱為 一最佳點火正時MBT。 —假定當前設;t的點火正時為⑹。依據本發明之—項具體 ““列’將-波動成分添加給該點火正時igi。此類添加波 96728.doc -12- 200523467 動成分之舉使得該點火正時在一預定範圍内波動。在一項 具體貫施例中,如箭頭33所示,決定該波動成分而使得該 點火正時於連續的循環中在關於IG1的正值與負值之間變 動。 從而’獲取該點火正時波動時的平均有效指示壓力。依 據該波動成分及所獲取的平均有效指示壓力,獲取該特徵 曲線31上對應於該範圍33之部分34(實線從該部分“估計 出逡特徵曲線3 1之一形式。依據估計特徵曲線3丨而決定最 佳點火正時MBT。將該點火正時控制成收斂為該最佳點火 正時MBT。 依據本發明,由於依據該引擎的當前操作狀況之最佳點 火正時MBT得以決定,因此該點火正時能快速收斂為該最 佳點火正時MBT。藉由使該點火正時快速收斂為該最佳點 火正時MBT而使得該缸内壓力最大化並防止燃燒效率降 低。此外,依據本發明,不需要提前將對應於該引擎之各 種操作狀況以及與該引擎相關的各種零件之大量點火正時 儲存於一記憶體中。 點火正時控制裝置 圖3顯示依據本發明之一項具體實施例之點火正時控制 &置之方塊圖。一波動信號產生器41產生一波動信號 DIGID。該波動信號DIGID標示如上文參考圖2所說明之波 動成分。將該波動信號DIGID傳遞給一點火正時信號產生 器42 °在一項具體實施例中,可將該波動信號DIGID之值 提前儲存於該記憶體1 c中。 96728.doc -13- 200523467 該點火正時信號產生 為42依據偵測出的該引擎當前操作 狀況而參考—映射以決定該點火正.時之-參考值 SE在此項具體實施例中,藉由依據偵測出的進氣量
Gcyl及偵測出的引擎旋 疋轉連度NE而芩考一映射來決定該參 考值IGBASE。圖4顯千可抑七# π 頌不可儲存於圖1之記憶體lc中的此一映 射之一範例。 車又佳的係’ 3亥映射僅針對該引擎之一般操作狀況而指定 :火正時。該映射中不需要針對眾多操作狀況之點火正 。應注意,如後面所# gg 傻曲所呪明,不一定需要此一映射。但是, 若此一映射可用,則能搵古—县 J此杈间向取佳點火正時MBT收斂之速 度0 依據等式⑴來言十算該進氣量Gcy卜在該等式中,⑽表示 由該氣流計21㈣出之—值(圖…朴表示由該進氣歧管壓 力感測器2(H貞測出之一值(圖1}。%表示該進氣歧管之體積 «几表示該進氣歧管之溫度叫味示該氣體常數。〜 係用來識別-㈣彳;!環。⑻標示#前控制循環,而糾)標 示前一控制循環。 在下面的說明中,與一燃燒循環(例如,一四循環引擎之 燃燒循環係從G。至72G。之曲柄角)同步執行「k」所表示之一 控制循環中的程序。
Gcyl(k)= Gth(k)- (pKK)-Pb(k-1))·%
Tb^R (1) 該點火正時信號產生器42藉由將從該波動信號產生器Μ 接收之波動信號DIGID添加給該參考值IGBASE與一校正 值DIGOP之和而計算一點火正時信號IGL〇G,如等式(2)所 96728.doc -14- 200523467 示。依據該點火正時信號IGLOG而驅動該火星塞9 (圖1)。 IGLOG= IGBASE+ DIGOP+ DIGID ⑺ 該校正值DIGOP係用來使該點火正時收斂為該最佳點火 正時MBT。應注意,該點火正時信號IGLOG中包括該波動 信號DIGID。藉由有意地將此一波動信號DIGID包括於該點 火正時信號IGLOG中,使(IGBASE+DIGOP)在一預定範圍 内波動。 在以下說明中,可將(IGBASE + DIGOP)稱為一設定的點 火正時。該設定的點火正時係依據該引擎之當前操作狀況 並係由控制以使該點火正時收斂為該最佳點火正時之一物 件而受控。如上文參考圖2所說明,添加該波動信號DIGID 以使得該點火正時相對於設定的點火正時而在一預定範圍 内波動。較佳的係,產生該波動信號DIGID而使得由此產 生的波動信號不引起燃燒狀況出現大的變化。 當該引擎已依據包括該波動信號DIGID的點火正時信號 IGLOG而點火後,藉由該缸内壓力感測器15來偵測該缸内 壓力Pcyle。一平均有效壓力計算器43依據偵測出的缸内壓 力Pcyl而計算一平均有效指示壓力pmi_act。 一 MBT計算器44依據該平均有效指示壓力pmi_act以及 對應於平均有效指示壓力Pmi—act之波動信號DIGID來估計 該點火正時之一特徵曲線。依據估計特徵曲線來計算該最 佳點火正時MBT。 一點火正時控制器45計算上述校正值DIGOP而使得設定 的點火正時收斂為該最佳點火正時MBT。 96728.doc -15- 200523467 在此項具體實施例中,該參考值IGBASE與該校正值 DIGOP之和受到控制而收斂為該mbt。使用該參考值具有 以下優點。該引擎之操作狀況可能突然改變。若使用對應 於此一變化後偵測到的操作狀況之參考值,則該控制器45 此使得該點火正時更快速地收斂為該最佳點火正時MBt。 但是,替代地,可將該控制器45配置成計算每一控制循環 中的點火正時以便使得該點火正時收斂為該最佳點火正時 而不使用此一參考值。 平均有效壓力計算器 參考圖5 ’將說明該平均有效指示壓力。圖5顯示該引擎 的燃燒室體積與該引擎的燃燒室之缸内壓力之間的關係。 於一點P處開啟該進氣閥以開始一進氣衝程。該缸内壓力經 由對應於該活塞的上死點TDC之一點n而減小至一點u,此 處壓力最小。然後,該缸内壓力經由對應於該下死點 之一點K而增加。一壓縮衝程開始於一點Q。該缸内壓力在 该壓縮衝程期間增加。在一點尺處,一燃燒衝程開始,而該 缸内壓力由於空氣與燃料混合物之燃燒而突然增加。在一 點S處,該缸内壓力最大。由於該空氣與燃料混合物之燃燒 而推倒該活塞。該活塞移動至一點M所示之BDC。該缸内 壓力依據此運動而減小。在一點τ處開啟該排氣閥以開始一 排氣衝程。該缸内壓力在該排氣衝程期間進一步減小。 藉由以活塞衝程體積來分割缸内壓力曲線所包圍之區域 (如圖5中說明)而獲得之一值係稱為一平均有效指示壓力。 在一替代性的具體實施例中,可將從對應於Bdc的點κ 96728.doc -16- 200523467 經由對應於TDC的點L至對應於BDC的點M之平均有效壓 力計算為一平均有效指示壓力。 在^發明之一項具體實施例令,該平均有效壓力計算器 43於每—預定曲柄角(此項具體實施例中為15度)對該缸内 盧力感測H之γ貞測值取樣。以Peyi⑻表示—取樣的虹内麼 力。「η」標示一取樣循環。 边平均有效壓力計算器43依據等式(3)來計算一平均有 效指示壓力pmi_act。該等式顯示用以藉由從該缸内屢力僅 擷取交變成分而計算該平均有效指示壓力Pmi 一 aci之方 法第H〇8-20339號日本專利申請案之未經審核的公開案 (Kokoku)中顯示此方法之細節。 在專式(3)中h」係依據一燃燒循環所需的衝程數目之 係數。在四循環引擎之情況下,h=1/2而在二循環引擎之 情況下’ h=卜「λ」係該連接桿之長度「s」與該曲轴之半 徑「Γ」之一比率。即,\=s/r。
Cl表不在該缸内壓力Pcyl下,該引擎旋轉速度之一階成 分之振幅(即,對應於該引擎旋轉速度之一頻率成分之振 幅)。Φ1表示在該缸内壓力Pcyl下相對於該引擎旋轉速度的 一階成分之TDC之一相位誤差。C2表示在該缸内壓力 下j該引擎旋轉速度之二階成分之振幅(即,對應於二倍該 引擎旋轉速度之-頻率成分之振幅)。0表示在該红内壓力 下相對於該引擎旋轉速度的二階成分之TDC之一相位 為差如上所述k表示與該燃燒循環同步之一控制循環。 在母一燃燒循環中執行對平均有效指示壓力Pmi一au之計 96728.doc (3) (3)200523467
P mi—act(k) = — C1 (k)cos(</>l (k)) h--C2(k)cos(</>2(k)) 一 2h 1 2λ j 因此,該平均有效壓力計算器43依據該缸内壓力Pcyl之 交變成分(此項具體實施例中的一階成分與二階成分)來計 算該平均有效指示壓力Pmi_act。 將說明用以從該缸内壓力Pcyl擷取該一階成分與該二階 成分之方法。應注意,此擷取方法不同於上文所引用的第 H08-20339號日本專利申請案之未經審核的公開案(Kokoku) 中所述方法。此公開案中所顯示方法藉由使用類比濾波器 來擷取該等成分。相反地,依據本發明之一項具體實施例 之方法係藉由使用數位濾波器來擷取該等成分。 該平均有效壓力計算器43分別向取樣的缸内壓力
Pcyl(n)(如等式(4)及(5)中所示)施加一個一階濾波器及一個 二階濾波器。如上所述,「η」標示與預定的曲柄角(例如, 15度)同步之一取樣循環。
Pcylodl(n) = aodl 1 · Pcylodl(n -1) + aodl2 · Pcylodl(n - 2) + aodl3 · Pcylodl(n - 3) + aodl4 · Pcylodl(n - 4) + bodlO · Pcyl(n) + bodl 1 · Pcyl(n -1) + bodl2 · Pcyl(n - 2) + bodl3 · Pcyl(n - 3) + bodl4 · Pcyl(n - 4) (4) 渡波器係數:aodli(i= 1 〜4),bodlj(j = 0〜5) Pcylod2(n) = aod21 · Pcylodl(n -1) + aod22 · Pcylodl(n - 2) + aod23 · Pcylodl(n - 3) + aod24 · Pcylodl(n - 4) + bod20 · Pcyl(n) + bod21 · Pcyl(n -1) + bod22 · Pcyl(n - 2) + bod23 · Pcyl(n - 3) + bod24 · Pcyl(n - 4) (5) 濾波器係數:aod2i(i= 1 〜4),bod2j(j= 0〜5) 96728.doc -18- 200523467 ,⑷及6(b)中分別顯㈣些數㈣波器之特徵。該 濾波益(a)係具有擷取該引擎 ^白 一帶通渡波器m =轉速度的—P&成分之特徵之 产的、 kh(b)係具有擷取則擎旋轉速 示藉由 度的一匕成为之特徵之一帶通濾波器。一水平軸表
Nyquist頻率而正規化之一頻率。 义 _yq咖頻率依據該引擎旋轉速度而變化,因為係在鱼 該引擎旋轉速度同步之-循環中對該缸關―取樣:、 =uist頻率所作的此類正規化使得無論以丨擎旋轉速度之 田則值為多少,皆能夠從該缸内壓力Pcyl擷取該引擎旋轉 速度之-階成分及二階成分而不改變該些遽波器之係數。 依據用以於一固定的時間間隔施加該等濾波器之一方 法’當該引擎旋轉速度較低時,該帶通可變成一極低的頻 率,且因此該等濾波器係數可變得極小。此舉可能使得來 自該濾波器之輸出不穩定。依據本發明之一項具體實施例 之以上方法’可避免此類現象,因為該等濾波器之施加係 與該引擎旋轉速度同步。 藉由施加該一階濾波器而獲得表示pcyl〇dl(n)之一類比 波形係表示為Οΐ^ίηΜτ^+φΐ)。藉由施加該二階濾波器而獲 得表示Pcylod2(n)之一類比波形係表示為C2.sin(20ne+(1)2)。 在此,0ne表示值為〇至2τγ之一引擎旋轉角度。當該活塞係 疋位於TDC 時,0ne=〇rad。 可將專式(3)中的Cl*cos(c()l)及C2*cos((j)2)分別表示為如 等式(6)及(7)中所示。
Clcos((M)= cisin(|+ φΐ) (6) 96728.doc 200523467 Ο2ο〇δ(φ2)= 028ίη(|+φ2)= 〇2διη(2(^) + φ2)⑺ 從該一階濾波器輸出Cl.sln(he + (M)與等式(6)之間的比 較可看出,當該引擎旋轉角度為^2時(即,當^時), 可藉由對該一階濾波器之輪出取樣來獲得等式(3)之一階成 分Cl.cosQl)。同樣,從該二階濾波器輸出 與等式⑺之間的比較可看$,當該引擎旋轉角度為价時 (即,當0ne=TT/4時)可藉由對該二階濾波器之輸出取樣來獲 得等式(3)之二階成分C2.COS02)。 在此,參考圖7,暴頁示該缸内壓力Pcy卜該一階渡波器輸 出之類比波形Cl.sinMneH)與該二階濾波器輸出之類 比波形¢2^4(201^ + ())2)。該水平軸標示該曲柄角。以粗 線顯示該類比波形CWin(i?ne+(M)與該類比波形 C2.Sm(2^ne+(|)2)。基於比較目的,以細線顯示C1.sin(he) 與 C2*sin(2Wne)。 如上所述,在0ne = π/2時藉由對該一階濾波器輸出 Clwinane + cM)取樣(即,在TDC後的9〇度取樣)而獲得之值 51表示等式(3)之一階成分C1.cos((M)。如上所述,在0ne = π/4時藉由對該二階濾波器輸出C2.sin(2^ne +衫)取樣(即,在 TDC後的45度取樣)而獲得之值52表示等式(3)之二階成分 C2*cos((|)2) 〇 因此,藉由於該等預定曲柄角取樣並保存該一階濾波器 輸出及該二階濾波器輸出,可依據等式而計算該平均有 效指示壓力Pmi_act。 或者,可將該内部汽缸壓力之取樣循環設定為45度曲柄 96728.doc -20- 200523467 角之一整數約數(例如, 樣),因為若能在TDC後 取樣便已足夠。 可於每一 5度或3度曲柄角執行取 的45及90度對該等數位濾波器輸出 參考圖8’將說明用以藉由從該缸内壓力僅揭取該等交變 成分而計算該平均有效指示壓力之上述方法之效果。者如 圖1所示之機上缸内壓力感測器15係安裝於一車辅上時,波 形55顯示該感測器之❹】值。波形%顯示為實驗目的而使 用之一感測器之偵測值。 提供實驗用的缸内力感測器以直接接觸該燃燒室内的 空氣與燃料混合物。該實驗用缸内壓力感測器内所提供之 -壓電元件係由—很昂貴的單一晶體製成。 另一方面,從成本及耐用性觀點來看,用於該機上缸内 麼力感測器之-壓電元件一般係由多晶陶究製成。由於該 機上感測器係安裝於一車輛上,因此可能難以將該壓電元 件之溫度保持於-不變位準。因此,與表示實驗用感測器 之輸出的波形56相比,可看出,該機上感測器之波形”之 偵測值P c y 1出現由焦電效應及熱漂移而引起的「偏離」。 為防止此頭偏離,需要該麼電元件由昂貴的單一晶體製 成而且該感測器係遠離該燃燒室而定位以避免受到由該引 擎操作狀況變化而產生的該燃燒室内溫度之影響。但是, "亥感測益之此類配置成本太高。進一步,由於該感測器輸 出之絕對值變小’因此該S/N比率可能減小。 由於焦電效應及熱漂移而可能出現的頻率成分比該一階 成分更慢。依據本發明之一項具體實施例,由於依據該缸 96728.doc -21 - 200523467 内c力之父蜒成分而計算該平均有效指示壓力pmi_act,因 此能移除此類不需要的頻率成分。如圖8(b)所示,依據該機 上缸内壓力感測器15之偵測值而計算的平均有效指示壓力
Prm-act(以波形5 7顯示)呈現出的值幾乎與依據用於實驗的 感測器之偵測值而計算的平均有效指示壓力(以波形58顯 示)相同。 波動信號產生器及MBT計算器 圖9顯不類似於圖2之一圖式。該點火正時之一特徵曲線 71具有一最大值72。對應於該最大值72之點火正時係該最 佳點火正時MBT。 由於貫際的燃燒狀況在每一燃燒循環中皆發生變化,因 此,該平均有效指示壓力Pmi—act一般係分佈於寬度為73之 一陰影區域7 4所示之範圍内。 在用以測試該引擎之環境中,可藉由在將該點火正時從 「延遲」改變為「提前」之時測量該平均有效指示壓力而 獲得一特徵曲線71。但是,在該車輛實際上正在移動時執 行此類操作可能引起駕駛性能之退化。 若將該點火正時固定為如同傳統結構中從一映射擷取之 一值(例如IG1),則該平均有效指示壓力係分佈於一線75 上。從該平均有效指示壓力之此類一維分佈不能估計出該 特徵曲線71之形式(曲率及傾斜度)。 為估計該點火特徵曲線71而不降低駕駛性能,依據本發 明之一項具體實施例,如上文參考圖3之說明而引入該波動 L號產生杰41。#亥波動化號產生器41產生一波動信號,該 96728.doc -22- 200523467 波動信號滿足估計該特徵曲線71之自我激發條件。自我激 發條件之數目等於或大於藉由向包含於表示該特徵曲㈣ * 之一函數中的係數數目添加一而獲得之一值。後面將說明 3亥函數。 在此項具體實施例中,由於在表示該特徵曲線71之函數 中包括二個係數,因此將該等自我激發(pE)條件之數目設 定為四。從而,該波動信號產生器41藉由組合等式(8)中所 不之三個正弦波而產生一信號D〗GID。δ卜δ2及δ3表示個別 的振幅。將ωΐ、ω2及ω3設定為一控制頻率(在此項具體實施 _ 例中係對應於該燃燒循環之一頻率)之一整數約數。φ, 表示個別相位。該些參數係預定參數。 DIGID(k) = δ 1 · si+1 · k)+δ2 · sin(co2 · k + +δ 1 · si+3 · k + 0,)( 8) 或者,可產生該波動信號DIGID以滿足五或更多的自我 激發條件。例如,可產生包含無窮數目的正弦波之一隨機 波作為该波動信號DIGID。或者,可產生該波動信號digid 作為一系列脈衝信號(例如,Μ序列)。 圖10顯示該波動信號DIGID的波形之一範例。該水平軸 _ 才示示數器Cdigid之值。產生循環長度為cdigid—max之波 動k號DIGID。可將對應於每一計數器值cdigid之波動信號 DIGID儲存於該記憶體lc中作為一映射(圖1)。 · 每一控制循環中皆增加該計數器值。從該映射擷取對應 * 於該計數器值之波動信號DIGID。若該計數器值達到 Cdigid一max,則將該計數器值重新設定為零。 一參考數字77標示該波動信號DIGID可取值之範圍。產 96728.doc -23- 200523467 生該波動信號DIGID以在相對於零之正值與負值之間波 動。或者,该波動h 5虎DIGID波動之範圍可偏向正值或負 值。 該波動信號DIGID之波動寬度77較佳的係設定成使其在 該平均有效指示壓力之波動寬度73(如圖9所示)内,該波動 寬度73係在該引擎之一常規操作狀況下觀察到。該波動寬 度77之此類設定防止該波動信號DIGID影響該燃燒狀況。 參考圖11 ’將說明由該MBT計算器44執行以藉由使用該 波動信號DIGID來估計該點火正時特徵曲線7丨之一方法。 圖中所示之一範圍81對應於圖10之波動信號DIGID波動於 其中之寬度77。如上所述,設定的點火正時係該參考值 IGBASE與該校正值DIG0P之和。藉由向設定的點火正時添 加該波動信號DIGID,所產生的點火正時信號IGL〇G在該 範圍81内波動。 陰景》區域82所表示之一範圍係:在該點火正時因該波 動#唬DIGID所致而在該範圍81内波動時該平均有效指示 壓力之分佈範圍。依據分佈於該區域82内的平均有效指示 壓力來估計該特徵曲線7 i。 如上文參考圖9所說明,當該點火正時係固定為從該映射 擷取之一值時不能估計出該特徵曲線之形式(該傾斜度及 曲率)’因為該平均有效指示壓力係分佈於該線75上。但 疋依據本發明之一項具體實施例,由於獲取分佈於範圍 82(其並不像線81那樣係一維,而具有二維範圍)内的平均有 效私不壓力,因此可經由使用該波動信號DIGID而使該點 96728.doc 200523467 火正時在該範圍8 1内波動來估計該特徵曲線。 將說明用以估計該特徵曲線71之一特定方法。首先,將 該特徵曲線71定義為該波動信號DIGID之一二階函數 Fmbt,如等式(9)所示。
Fmbt(DIGID) = Aigop-DIGID2 + Bigop-DIGID + Cigop (9)
Aigop、Bigop及Cigop係欲識別之係數。依據由於該波動 信號DIGID而分佈於範圍82内的平均有效指示壓力來識別 該些係數。後面將說明該識別方法。 圖12顯示藉由識別出的係數Aigop、Bigop及Cigop而導出 之一估計曲線83。可看出,估計曲線83與實際的特徵曲線 71幾乎相同。一箭頭84顯示設定的點火正時與最佳點火正 時MBT之間的一誤差EIGOP。由於可藉由區分等式(9)來決 定估計曲線83之一最大值72,因此對該誤差EIGOP之計算 如等式(10)所示。 EIG0P=二辦op (10) 2 · Aigop v ’ 設定的點火正時具有相對於該最佳點火正時MBT之誤差 EIGOP。藉由控制設定的點火正時以消除該誤差,能於該 最佳點火正時MBT實施點火。後面將在「點火正時控制器」 部分中說明此控制結構。 嚴格意義上說,該特徵曲線71並非一二階函數。因此, 當設定的點火正時偏離該最佳點火正時MBT時,估計曲線 可能包括一誤差。但是,藉由該點火正時控制器45而使該 誤差EIGOP收斂為零,設定的點火正時便能收斂為該最佳 點火正時MBT。 96728.doc -25- 200523467 現在將說明用於上述函數Fmbt中所包括的係數Aigop、 Bigop及Cigop之一識別方法。該些係數之識別使得估計平 均有效壓力Pmi_hat等於Pmi_act,該估計平均有效壓力 Pmijiat係藉由將前一控制循環中所決定的波動信號DIGID 代入該估計曲線之函數Fmbt而決定得出,Pmi_act係在當前 循環中由該平均有效壓力計算器43依據因使用前一控制循 環中所決定之波動信號DIGID而偵測出的内缸壓力而計算 得出。 該識別方法可使用一熟知的技術,例如,最小平方方法 及一最大可能性方法。在本發明之一項具體實施例中,使 用一 delta(S)校正方法,其係一更有效的技術。第3304845 號日本專利案中說明該delta校正方法之細節。將簡要說明 藉由使用該delta校正方法來識別該些係數之一方法。 如等式(11)所示,表示使用該delta校正方法之一遞迴識 別演算法。以一參考值0^base(k)與其更新成分d0(k)之和來 表示一係數向量0(k)。δ係一遺忘係數向量,其係表示於等 式(16)中。 0(k) = Θ _ base (k) + d0(k) (11) de(k) = δ · d0(k -1) + KP(k) · E — id(k) (12) 其中 e θτ (k) = [Aigop (k), Bigop (k), Cigop (k)] (13) d0T (k) = [Aigop (k) - Aigop — base,dBigop (k),dCigop (k)] (14) Θ 一 base t (k) = [Aigop 一 base (k), 0, Cigop 一 base (k)] (15) "1 0 〇1 δ= 0 6f 0 (0<δ,<1) (16) 0 0 在遺忘係數向量δ中,將對應於Aigop之元素設定為值 96728.doc -26- 200523467 一 ’而將對應於Bigop及Cigop之元素設定為大於零而小於 之值。此類設定有一效果,即當該識別誤差收傲為 令日可’僅保留Aigop,而遺忘Bigop與Cigop。 以等式(17)來表示等式(12)中的識別誤差E—id(k)。即,該 識別誤差E—id係該平均有效指示壓力pmi—act與該估計平均 有效指示壓力pmi一hat之間的一誤差,該平均有效指示壓力
Pmi一act係由該平均有效壓力計算器43依據因將前一控制 循環中所決定的波動信號DIGID包括於該點火正時信號中 而備測出之缸内壓力而計算得出,而該估計平均有效指示 壓力Pmi一hat係依據將前一控制循環中所決定的波動信號 DIGID用作一輸入之函數Fmbt而計算得出。 E 一 id(k) = Pmi—act(k) - Pmi 一 hat(k) (17) 其中 i Pmi 一 hat(k) = θτ (k) · ζ(1〇 =Aigop(k) - DIGE)(k ^ l)2 + Bigop · DIGID(k -1) + Cigop(k) (18) ζτ (k) = [DIGED(k -1)2, DIGID(k ^ 1), 1] (19) 以等式(20)表示一增益KP(k)。以等式(21)表示p。視等式 (20)之係數XI及X2之設定而定,對該識別演算法類型之決定 如下: λΐ = 1而λ2 = 0 :固定增益演算法 λΐ = 1而Χ2 = 1 :最小平方演算法 λΐ = 1及λ2 = λ :逐漸減小的增益演算法(λ係非〇也非 一預定值) λ1 = λ而λ2= 1 ··加權最小平方演算法(λ係非〇也非丄之一 預定值) KP(k)二 P(k-1)·⑽ l + fT(k).P(k-l).^k) 96728.doc -27- (20) 200523467 其 P(k)=丄卜—_&P(k — l).^tk)·严(k) ^ λ1Κ Xl + X2.^T(k).p(k-l).^k), 中I係一(3x3)之單位矩陣。 P(k — 1) (21) 當該點火正時完全收斂為該最佳點火正時MBT時,該平 均有效指示壓力相對於該點火正時波動之變化變小。在此 一穩定狀態下,依據其他識別方法,識別出的係數可能漂 移。 相比之下’依據上述之本發明方法,以參考值0_base(k) 與其更新成分d0(k)之和來表示係數向量,如等式(11) 所示。從等式(12)可看出,當該識別誤差E_id完全接近零 日τ ’ 该更新成分 d0 收斂為(Aig〇p(k-l)-Aigop一base,0, 0)。因 此’從等式(11)可看出,該係數向量0收斂為(Aig〇p(k-1),〇, Cigop一base)。由於該係數Aig〇p之識別使得Aigop之值不會 變為零’因此能避免等式(10)中除以零。因此,防止對最佳 點火正時MBT之回授控制發散。 進一步,當該識別誤差E_id完全接近零時,該係數Bigop 收斂為零’因此與最佳點火正時MBT之誤差EIG0P(等式(10) 中所示)變為零。由於該誤差EIG〇P收斂為零,因此用以使 該點火正時收斂為該最佳點火正時MBT之回授控制自動終 止。 當平均有效指示壓力相對於該點火正時波動之變化由於 燃燒中的一些異常情況而變大時,便不一定保持該波動信 號DIGID與該平均有效壓力pmi_act之間的相關。在此情況 下’該誤差E—id作為白色雜訊而出現,而該誤差E_id之平 均值變為零。因此,該係數向量0收斂為該參考值Lbase, 96728.doc 200523467 從而自動終止該回授控制。 因此,依據該delta校正方法,防止識別出的係數在該識 別誤差id很小之穩定狀態下漂移。 在本發明之一項具體貫施例中,如等式(22)中所示,將 一函數Lim—a施加給識別出的係數Aig〇p。該函數Lim—a(x) 係用以將「x」限制為小於零的一值之函數。該函數 Urn—a(Aigop)將Aigop限制於一負值。
Aig〇p<=rLima 一 a(Aigop) (22) 將參考圖13來說明施加用以將該係數Aig0p限制於一負 值之函數Lim—a之原因。圖13顯示設定的點火正時已完全收 斂為該最佳點火正時MBT,而平均有效指示壓力Pmi—act幾 乎不呈現出任何波動(即,pmi—act幾乎為平坦)之一狀態。 以參考數字91表示實際特徵曲線。在此狀態下,可能將該 估汁曲線錯誤地決定為一向下凸出曲線94(即Aig〇p^〇)。此 頦錯祆估計可能造成計算該最佳點火正時MBT時出現錯 誤。為避免此類錯誤估計,施加該函數Lim—a以將估計曲線 计异為具有一向上凸出(即Aig〇p<〇)之一曲線93。 點火正時控制器 該點火正時㈣器45控制該.點火正時收斂為㈣該估計 曲線而計算出的最佳點火正時。更明確言之,該校正值 GOP之计异使得與忒最佳點火正時mbt之誤差EIG〇p收 斂為零。藉由將該校正值DIG〇P添加給該參考值IGBASE來 補償該誤差EIG0P。 该點火正時控制器45使用_回應指派控制來計算一控制 96728.doc 200523467 輸入(即,該校正值DIGOP)。等式(23)中表示DIGOP之計算。 DIGOP(k) = -Krch* σ (k) - Kadp ^σ{ί) (23) /=0 ff(k)= EIGOP(k)+ POLE-EIGOP(k-l) (24) 其中 Krch、Kadp>0 該回應指派控制係能夠將一受控變數(在此情況下係該 誤差EIGOP)之收斂速度指定為一所需值(在此情況下為零) 之一控制。依據該回應指派控制器,該誤差EIGOP能收斂 為零而不會過沖。 在該回應指派控制中建立一切換函數σ。POLE係該切換 函數中用以定義該誤差EIGOP的收斂速度之一回應指派參 數。POLE較佳的係設定成滿足-1<POLE<0。 等式a(k)= 0稱為一同等輸入系統,其指定該誤差EIGOP 之收斂特徵。假定〇"(k) = 0,則如等式(25)所示來表示該等 式(24)之切換函數σ。 EIGOP(k)= -POLEEIGOP(k-l) (25) 在此,參考圖14,將說明該切換函數。在EIGOP(k)處於 該垂直轴上而EIGOP(k-Ι)處於該水平轴上之一相位平面 内,將等式(25)之切換函數cr表示為一線95。此線95稱為一 切換線。假定以一點96來表示作為EIGOP(k-l)與EIGOP(k) 之一組合的狀態數量(EIGOP(k-l),EIGOP(k))之一初始 值。該回應指派控制器用以將該點96所表示的狀態數量放 置於該線95上,然後又將該狀態數量限制於該線95上。 依據該回應指派控制,由於將該狀態數量保持於該切換 線95上,因此該狀態數量能穩定地收斂為該原始值零而不 96728.doc -30- 200523467 受干擾之影響。換言之,藉由將該狀態數量(EIGOP(k-l), EIGOP(k))限制於不具有等式(25)所示輸入之一穩定系統 上,該誤差EIG0P能強固地抵抗干擾及模擬誤差而收斂為 零。 由於關於該切換函數σ之相位平面在此項具體實施例中 具有二維,因此以一直線95來表示該切換線。當該相位平 面具有三維時,以一平面來表示該切換線。當該相位平面 具有四或更多維數時,以一超平面來表示該切換線。 能可變地設定該回應指派參數POLE。藉由調整該回應指 派參數POLE之值,能指定該誤差EIG0P之收斂速度。 參考圖15,參考數字97、98及99顯示在該回應指派參數 POLE分別取值-卜-0.8及-0.5之情況下該誤差EIG0P之收斂 速度。當該回應指派參數POLE之絕對值減小時,該偏離 EIGOP之收斂速度增加。 依據一項具體實施例之點火正時控制效果 參考圖16及17,將說明依據本發明之一項具體實施例之 點火正時控制之效果。 圖16顯示在藉由將該波動信號DIGID添加給參考值 IGBASE來計算該點火正時IGL0G時的平均有效指示壓力 Pmi_act,該參考值IGBASE係依據該引擎之當前操作狀況 而從一預定映射獲得。在該範例中,不執行對使用該校正 值之最佳點火正時MBT之回授控制。 在時間tl,該引擎之操作狀況改變。從該映射擷取依據 改變後偵測出的操作狀況之參考值IGBASE。假定由此從該 96728.doc -31 - 200523467 映射擷取之參考值IGBASE相對於該最佳點火正時具有一 延遲的值。因此,該點火正時延遲。由於該點火正時延遲, 因此該平均有效指示壓力Pmi_act減小。以參考數字101來 顯示對應於該最佳點火正時MBT的平均有效指示壓力之位 準。由於該點火正時不能收斂為該MBT,因此,不能消除 平均有效指示壓力Pmi_act與該位準101之間的偏離。 因此,若不執行使該點火正時收斂為該最佳正時之回授 控制,則將該平均有效指示壓力維持於一減小的位準,從 而可降低燃燒效率。 圖17係顯示依據本發明之一項具體實施例對點火正時執 行回授控制之一情況。由於將該波動信號DIGID添加給設 定的點火正時信號(IGB ASE+DIGOP),因此該點火正時信號 IGLOG波動。 在從to至tl之一時間週期期間,該點火正時信號IGLOG 已收斂為該最佳點火正時MBT,而且因此將該平均有效指 示壓力Pmi_act維持於對應於該MBT之一位準。由於該點火 正時信號IGLOG已收斂為MBT,因此該校正值DIG0P之值 幾乎為零。 在時間tl,該引擎之操作狀況改變。由於此改變,該參 考值IGBASE自該MBT偏離,而且因此該點火正時信號 IGLOG自該MBT偏離。因此,該平均有效指示壓力Pmi_act 減小至低於對應於該MBT之位準105。 該MBT計算器44識別該等係數Aigop、Bigop及Cigop而使 得由該函數Fmbt依據該波動信號DIGID而估計出的平均有 96728.doc -32- 200523467 效指示壓力Pmi_hat等於實際的平均有效指示壓力 Pmi_act。因此,該估計平均有效指示壓力Pmi_hat依從實際 的平均有效壓力Pmi_act。藉由識別該等係數Aigop、Bigop 及Cigop而計算出最佳點火正時MBT。此外,計算出設定的 點火正時(IGBASE+DIOP)相對於該MBT之誤差EIGOP。 可看出,該誤差EIGOP約在時間t2增加。該點火正時控制 器45計算該校正值DIGOP以補償該誤差EIGOP。可看出, 該校正值DIGOP隨該誤差EIGOP增加而增加。 藉由添加該校正值DIGOP而使該點火正時信號IGLOG得 到校正而提前。因此,該點火正時信號IGLOG回到約在時 間t3之最佳點火正時MBT。由於該點火正時信號IGLOG已 收斂為該MBT,因此,實際的平均有效指示壓力Pmi__act回 到該最佳位準105。 在此模擬中,該等參考值之設定如下:Aigop_base = -2、 Bigop—base = 0及Cigop—base = 300。如上所述,當該識別誤 差完全收斂為零且因此該點火正時信號IGLOG收斂為最佳 點火正時MBT時,該係數Bigop收斂為其參考值(=零)。因 此,將該誤差EIGOP設定為零,從而自動終止該回授控制。 控制流程 圖1 8顯示用於該點火正時控制的一程序之主要常式。此 常式係與該燃燒循環同步執行。此流程圖顯示用於一單一 汽缸引擎之範例性程序。在一多汽缸引擎情況下,針對每 一汽缸之每一燃燒循環執行以下程序。例如,在四汽缸引 擎之情況下,於每一 180度曲柄角針對該等四個汽缸中的每 96728.doc -33- 200523467 一汽缸而啟動該程序。 在步驟s 1中,決定在一閥驅動系統(其可包括一可變相位 機構及一可變升提機構)或一可變壓縮比率機構中是否偵 測到一故障。由於若偵測到一故障便不能執行藉由該閥驅 動系統之一扭矩控制,因此,執行一故障安全控制以計算 用以將該引擎旋轉速度保持於一不變位準之一點火正時 (S2)。 例如,可藉由上述回應指派控制來實施該故障安全控 制。該點火正時Ig_fs之計算使得該引擎旋轉速度收斂為一 預定的所需值(例如,2000 rpm)。執行計算以為故障安全而 實施回應指派控制,例如,依據以下等式來計算: (26) (27) (28)
Ig—fs = Ig—fs一base-Krch’·〇’(]<:)— Kadp’· 5]σ’〇·) /=0 a’(k)= Enfs(k)+POLE’.Enfs(k-l)
Enfs(k)= NE(k)-NE_fs Krch’、Kadp’ :回授增益 POLE,:回應指派參數(-1<POLE,<0) NE—fs :引擎旋轉速度之所需值(例如2000 rpm) Ig_fs_base :故障安全之參考值(例如0度) 在步驟S3中,在點火正時IGL0G中設定計算出的Ig_fs。 若在步驟S 1中未偵測到故障,則決定該引擎是否處於啟 動模式(S4)。若該引擎處於啟動模式,則將該點火正時 IGL0G設定為一預定值(例如,+10度)(S5)。 若該引擎並非處於該啟動模式,則在步驟S6中決定一加 速器踏板是否完全關閉。若該加速器踏板完全關閉,則指 96728.doc -34- 200523467 不該引擎處於一閒置狀況。然後,在步驟S7中,決定為執 行快速觸媒預熱控制而設定之一預定時間是否已過去。若 該預定時間尚未過去,則指示該快速觸媒預熱控制仍在進 行。該快速觸媒預熱控制係用以增加該觸媒溫度以便快速 活化該觸媒之一控制。在該快速觸媒預熱控制期間,延遲 該點火正時以使得該引擎旋轉速度收斂為一所需值。以類 似於步驟S2之方式經由回應指派控制來實施此控制。下面 係用以實施該回應指派控制之等式。
Ig 一 ast=Ig 一 ast—base-KrcW’^-Kadp”·;^,》·) (29) (30) (31) af,(k)=Enast(k)+ P〇LEff-Enast(k-l) Enast(k)=NE(k)-NE—ast
Krch"、Kadpn :回授增益 POLE”:回應指派參數(-1<p〇LE”<〇) NE—ast:引擎旋轉速度之所需值(例如18〇〇rpm)
Ig—ast—base ·觸媒溫度預熱之參考值(例如+ 5度) 在步驟S9中,在點火正時IGL〇G中設定計算出的“^討。 若在步驟S7中完成該快速觸媒預熱控制,則在步驟si〇 中依據本發明對最佳點火正時MBT執行回授控制(圖19)。 圖19顯不對該最佳點火正時MBT的回授控制之流程圖。 在步驟S21中,接收藉由對該一階濾波器之輸出與該二階 濾波器之輸出取樣而獲得的值,並依據上述等式(3)而計算 平均有效指示壓力Pmi—act。圖20顯示用以對該一階濾波器 之輸出與該二階濾波器之輸出取樣之一流程圖。 在步驟S22中,依據上述等式(11)至(22)來計算該等係數 96728.doc -35- 200523467
Aigop、Bigop及Cigop以決定如等式(9)所表示的估計曲線。 在步驟S23中,依據等式(10)而計算該誤差EIGOP。 在步驟S24中,執行如等式(23)及(24)所表示的回應指派 控制以計算用以使該誤差EIGOP收斂為零之校正值。 在步驟S25中,依據當前引擎旋轉速度NE及當前進氣量 Gcyl,藉由參考如圖4所示之一映射來決定該參考值 IGBASE。 在步驟S26中,該計數器值Cdigid增加一。如上面參考圖 10之說明,該波動信號取決於該計數器值Cdigid。若該計 數器值Cdigid超過在步驟S27中標示該波動信號DIGID之一 循環長度之Cdigid_max,則重新設定該計數器值(S28)。若 該計數器值Cdigid等於或小於Cdigid_max,則該程序繼續進 行步驟S29。 在步驟S29中,參考如圖10所示之一表格來決定該波動信 號DIGID對應於該計數器值Cdigid之當前值。 在步驟S30中,將該參考值IGBASE、該校正值DIG0P及 該波動信號DIGID加總以決定該點火正時信號IGLOG。 可與步驟S25直至S29—起執行步驟S21直至S24。 圖20係針對該缸内壓力之一取樣程序之流程圖。於每一 1 5度曲柄角執行此常式。 在步驟S3 1中,對該缸内壓力感測器之偵測值Pcyl取樣。 在步驟S32中,向取樣的偵測值Pcyl施加該一階濾波器。在 步驟S33中,向該偵測值Pcyl施加該二階濾波器。 在步驟S34中,決定TDC後的當前曲柄角是否係45度。若 96728.doc -36- 200523467 該步驟之回答係是’則對該二階渡波器之輸出取樣並將其 儲存於—記憶體中(S35)。在步驟s财,決定TDC後的當前 曲柄角是否係90度。若該步驟之回答係是,則對該一階濾 波益之輸出取樣並將其儲存於—記憶體中(s37)。 將在步驟S35中取樣的二階輸出C2.c〇s(^2)與在步驟S37 中取樣的一階輸出Cl.cos((J>l)傳遞給圖19之步驟S21。 本發明可應用於通用引擎(例如,一外置馬達)。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示依據本發明之一項具體實施例之引擎及其控 籲 制單元之方塊圖。 圖2係用以解說依據本發明之一項具體實施例之點火正 時控制之一般原理之方塊圖。 圖3係顯示依據本發明之一項具體實施例之點火正時控 制裝置之方塊圖。 圖4顯不依據本發明之一項具體實施例用以指定該點火 正時之參考值之一映射。 圖5顯不一燃燒室之體積與缸内壓力之間的關係。 _ 圖6係依據本發明之一項具體實施例之一階濾波器與二 階渡波器之特徵。 圖7係用以解說依據本發明之一項具體實施例從該缸内 · 壓力擷取一階成分與二階成分之方法之圖式。 · 圖8係用以解說依據本發明之一項具體實施例,依據該缸 二力之乂受成分而計算一平均有效指示壓力之效果之圖 式。 96728.doc -37- 200523467 S ”、、員示點火正時與一平均有效指示壓力之間的關係。 圖1 〇頒不依據本發明之一項具體實施例之波動信號之一 波形。 圖11係用以解說依據本發明之一項具體實施例由一波動 信號引起的點火正時波動之圖式。 圖12 ?’、'員示依據本發明之一項具體實施例之一估計點火正 時曲線與一計算出的最佳點火正時。 圖13係用以解說依據本發明之一項具體實施例對欲識別 的係數中的-係數執行一限制程序之理由之圖式。 圖14顯不依據本發明之一項具體實施例在一回應指派控 制中之切換函數。 圖15顯示依據本發明之一項具體實施例在一回應指派控 制中由Θ應指派荟數指$之一受控變數之收斂速度。 Η 6颁示在未對最佳點火正時執行回授控制時之一平均 有效指示壓力。 圖Π係顯不依據本發明之一項具體實施例在對最佳點火 正時執行回授控制時各種參數之性能。 圖18係依據本發明之一項具體實施例之點火正時控制之 一主要常式之流程圖。 圖19係依據本發明之一項具體實施例對最佳·點火正時之 回授控制之流程圖。 圖20係依據本發明之一項具體實施例針對該缸内壓力之 取樣程序之流程圖。 【主要元件符號說明】 96728.doc 200523467 1 電子控制單元 2 引擎 3 進氣閥 4 進氣歧管 5 排氣閥 6 排氣歧管 7 燃料喷射閥 8 燃燒室 9 火星塞 10 活塞 11 曲軸 15 缸内壓力感測器 17 曲柄角感測器 18 節流閥 19 節流閥開啟感測器(0ΤΗ) 20 進氣歧管壓力(Pb)感測器 21 氣流計(AFM) 25 加速器開啟感測器 31 特徵曲線 32 最大值 33 箭頭/範圍 34 對應於該範圍33之部分 41 波動信號產生器 42 點火正時信號產生器 96728.doc -39- 200523467 43 平均有效壓力計算器 44 MBT計算器 45 點火正時控制器 55 波形 56 波形 57 波形 58 波形 63 平均有效壓力計算器 71 點火正時之特徵曲線 72 最大值 73 陰影區域74之寬度 74 陰影區域 75 線 77 波動信號可取值之範 81 點火正時信號之波動 82 陰影區域 83 估計曲線 84 箭頭 95 線 97 誤差之收斂速度 98 誤差之收斂速度 99 誤差之收斂速度 101 對應於MBT的平均有 105 對應於MBT的平均右
96728.doc -40- 200523467 la lb 1 c Id a b 輸入介面 CPU 記憶體 輸出介面 一階濾波器 二階濾波器 96728.doc -41
Claims (1)
- 200523467 十、申請專利範圍: 1. -種用以控制一引擎之點火正時之裝置,其包含. 一點火正時計算器,豆係 _ — /、係用以將一波動成分添加給一 汉疋的點火正時以計算該引擎 1手^人之一取終點火正時; 一平均有效壓力計算器,1係 々 Μ 1u /、係用以计异在該引擎已依 據§亥取終點火正時而點火時❹i到⑽_力之一平均 有效指示壓力; = :順計㈣,其係用以估計表示該平均有效指示屋 力與該波動成分之間相關的點火正時特徵曲線,並用以 依據該特徵曲線而決定一最佳點火正時;以及 -控制器,其係用以控制該設定的點火正時收敛為該 最佳點火正時。 2 ·如請求項1之裝置, 其中以-函數來表示該點火正時特徵曲線,該函數之 -輸入係該波動成分’而該函數之一輸出係該平均有效 指示壓力; 其中該MBT計算器進一步包括一識別器,該識別器係 用以依據由該平均有效壓力計算器計算出的平均有效指 示壓力來識別與該函數中的波動成分相關之係數,進而 依據该專係數之該識別來估計該特徵曲線。 3·如請求項2之裝置,其進-步包含用以產生該波動成分之 一產生器, 其中該產生器產生該波動成分以滿足用以識別該函數 的該等係數之自我激發條件。 96728.doc 200523467 4.如請求項2之裝置,其申該識別器係進一步配置成: 決定該等係數之更新成分以使得由該平均有效壓力計 算器計算出的平均有效指示壓力與依據該函t而估計出 的-估計平均有效指示壓力之間的一誤差收數為零; 將該等更新成分添加給預定的參考值以決定該等係數 ’從而使得在該誤差收斂為零時該等係數㈣為該等來 考值; 其中預先決定該等參考值,以使得當該等係數已收敛 :該等參考值時’用以控制該設定的點火正時收斂為該 隶佳點火正時之該控制停止。 5. 如請求項2之裝置,其中向該等係數中的至少一係數施加 一限制程序’從而防止將該特徵曲線估計為—向下凸出 的曲線。 6·如請求们之裝置,其中將該平均有效壓力計算器進一步 配置成從㈣測出的缸㈣力擷取-交變成分並依據該 交變成分而計算出該平均有效指示壓力。 8. 7·如凊未項1之裝置,其中該控制器使用一回應指派控制來 控制該設定的點火正時,該回應指派控制能夠指定該設 j的點火正時對該最佳點火正時之回應特徵。 :種用以控制一引擎之點火正時之方法,其包含以下步 以計算用 ⑻將-波動成分添加給一設定的點火正時 於該?丨擎點火之一最終點火正時; (b)計算在該引擎已依據該喿炊 像取終點火正時而點火時偵注 96728.doc 200523467 到的缸内壓力之一平均有效指示壓力; ⑷估计表不该平均有效指示壓力與該波動成分之間相 關的點火正時特徵曲線; (d)依據該特徵曲線而決定一最佳點火正時;以及 (勾控制該設定的點火正時收斂為該最佳點火正時。 9.如請求項8之方法, 中以函數來表示該點火正時特徵曲線,該函數之 一輸入係該波動成分,而該函數之一輸出係該平均有效 指示壓力; 其中该步驟(c)進一步包含以下步驟·· (cl)依據該平均有效指示壓力來識別與該函數中的該 皮動成刀相關之係數,進而依據該等係數之該識別來估 計該特徵曲線。 10·如請求項9之方法,其進一步包含產生該波動成分以滿足 識別該函數的該等係數之自我激發條件之步驟。 11·如請求項9之方法,其中該步驟(cl)進一步包含以下步驟: 決定該等係數之更新成分以使得該步驟(b)中所計算出 的該平均有效指示壓力與依據該函數而估計出之一估計 平均有效指示壓力之間的一誤差收斂為零;以及 將遠等更新成分添加給預定的參考值以決定該等係數 ,從而使得在該誤差收斂為零時該等係數收斂為該等參 考值; 其中預先決定該等參考值,以使得當該等係數已收斂 為該等參考值時,用以控制該設定的點火正時收斂為該 96728.doc 200523467 最么點火正時之該控制停止。 12. 13. 14. 月长項9之方法,其進—步包含以下該步驟. 從而防 向該等係數中的至少一係數施加一限制程序 止將°亥特徵曲線估計為一向下凸出的曲線。 如請求項8之方法,其中該步驟⑻進 ,,Λ ^ , 匕3 Μ下步驟·· Κ该偵測出的缸内壓力擷取一交變成分;以及 依據該交變成分而計算該平均有效指示壓力。 如請求項8之方法,其中該步驟⑷進 以下步驟: 使用—回應指派控制來控制該設定的點火正時,嗜回 應指派控制能夠指定該設定的點火正時對該最佳點:正 時之回應特徵。 96728.doc
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