CN101080561A - 用于控制内燃机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

发动机机体(1)包括多个气缸，并且每个气缸的进气门升程量基于发动机运行状态变化。压力传感器(40)持续地检测进气压力以检测对应于每个气缸的进气压力减小量，所述进气压力是进气管(IM)中的压力，所述进气压力减小量是由于执行进气行程所产生的进气压力的减小量。基于检测到的进气压力减小量，计算用于补偿每个气缸的缸内供气量的变化的空气量变化校正系数，且用所述空气量变化校正系数校正燃料喷射量。

Description

用于控制内燃机的装置和方法

背景技术

1.技术领域

[0001]本发明涉及一种用于控制内燃机的装置和方法。

2.现有技术

[0002]如公开号为JP-A-2004-84637的日本专利申请中描述的内燃机是已知的，该内燃机设置有多个气缸，并且每个气缸的进气门的升程量(lift-amount)取决于发动机的运行状态。在所述内燃机中，通过节气门的空气量由空气流量计检测；计算每个气缸中对应于检测到的空气量的波动幅度的进气脉动量；并且基于每个气缸的进气脉动量检测每个气缸的进气门的升程量的变化。在这种内燃机中采用上述结构的原因在于，如果进气门升程量随每个气缸变化，则单个气缸吸入的空气量也随每个气缸而变化，以及进气脉动量也随每个气缸变化。

[0003]然而，由于通过节气门的空气量不是总能与进入每个气缸的空气量相匹配，对应于通过节气门的空气量的波动幅度的进气脉动量、可能未精确地表示出每个气缸中进气门升程量的变化。这样，例如即使基于检测到的每个气缸进气门升程量的变化校正了空燃比，对空燃比的校正也可能不准确。

发明内容

[0004]本发明的目的是提供一种用于控制并精确地补偿供给到内燃机中单个气缸的空气量的变化的装置和方法。

[0005]本发明的第一方面涉及一种用于内燃机的控制装置，在所述内燃机内设置有多个气缸，并且每个气缸的进气门升程量的变化基于发动机运行状态。所述控制装置包括：减小量检测装置，其用于检测对应于每个所述气缸的进气压力减小量，所述进气压力减小量是由于执行进气行程所引起的进气压力减小的量；变化计算装置，其用于基于检测到的对应于各气缸的进气压力减小量，计算每个气缸的缸内供气量的变化，所述缸内供气量是供给到每个气缸内的空气量；及控制装置，其用于基于计算出的每个气缸的缸内供气量的变化，执行发动机控制。

[0006]此外，减小量检测装置也可确定是否可以检测到对应于全部气缸中的每一气缸的进气压力减小量。当确定出对应于所述气缸中至少一个气缸的进气压力减小量不能被检测到时，减小量检测装置可暂时增加每个气缸的进气门的升程量以检测进气压力减小量。

[0007]此外，减小量检测装置也可持续地检测进气压力；并且检测从第一基准时间点直至进气压力中出现进气压力波峰所需的时间间隔(下文中表示为“压力波峰时间间隔”)，以及从第二基准时间点直至进气压力中出现进气压力波谷所需的时间间隔(下文中表示为“压力波谷时间间隔”)。然后，减小量检测装置可基于自第一基准时间点经过检测到的压力波峰时间间隔时检测到的进气压力、以及自第二基准时间点经过检测到的压力波谷时间间隔时检测到的进气压力，来检测进气压力减小量。

[0008]此外，减小量检测装置也可持续地检测进气压力；检测在平滑的进气压力中出现进气压力波峰和进气压力波谷的时间点，平滑的进气压力通过对检测到的进气压力进行平滑处理来获得；基于出现进气压力波峰和进气压力波谷的检测到的时间点的进气压力，检测对应于每个气缸的进气压力减小量。

在进气行程顺序中出现一个气缸的进气门的开启周期与下一个气缸的进气门的开启周期重叠的情况下；如果每个气缸的进气门的开启时刻改变，进气门的开启周期的重叠时刻改变；并且进气门的开启周期的重叠时刻不靠近两个气缸中任一个的上死点或下死点，则减小量检测装置可禁止进气压力减小量的检测。

[0009]本发明的第二方面涉及一种用于内燃机的控制方法，在所述内燃机中设置有多个气缸，并且每个气缸的进气门升程量的变化基于发动机运行状态。所述控制方法包括：检测对应于每个气缸的进气压力减小量，所述进气压力减小量是由于执行进气行程所引起的进气压力减小的量；基于检测到的对应于各气缸的进气压力减小量，计算每个气缸的缸内供气量的变化，所述缸内供气量是供应到每个气缸内的空气量；及基于计算出的每个气缸的缸内供气量的变化，执行发动机控制。

附图说明

[0010]通过结合附图阅读以下本发明的优选实施例的详细说明，本发明的特征、优点以及技术和工业的重要性将会得到更好理解，其中：

图1为说明内燃机的总图；

图2为说明进气门升程量的图表；

图3说明了进气压力Pm的检测结果；

图4为说明用于描述进气压力减小量ΔPmdi的图；

图5为说明用于描述计算缸内供气量Mci的方法的图；

图6为说明示出用于计算进气压力减小量ΔPmdi的程序的流程图；

图7为说明用于计算燃料喷射时间TAUi的程序的流程图；

图8A和图8B为说明用于描述实施例的第一改进后实例的图；

图9为说明用于计算实施例的第一改进后实例中的进气压力减小量ΔPmdi的程序的流程图；

图10A和图10B为说明用于描述实施例的第二改进后实例的图；

图11为说明在实施例的第二改进后实例中用于计算进气压力减小量ΔPmdi的程序的流程图；

图12为说明用于描述实施例的第三改进后实例的图；

图13为说明在实施例的第三改进后实例中用于计算进气压力减小量ΔPmdi的程序的流程图；

图14A、图14B和图14C为说明用于描述实施例的第四改进后实例的图；

图15为说明在实施例的第四改进后实例中用于计算进气压力减小量的程序的流程图。

具体实施方式

[0011]图1示出本发明应用于火花点火内燃机的情况。然而，本发明也可应用于压缩点火内燃机。

[0012]图1示出发动机1，该发动机设置有，例如，八个气缸；气缸体2；气缸盖3；活塞4；燃烧室5；进气门6；进气口7；排气门8；排气口9；以及火花塞10。进气口7通过相应的进气支管11连接到浪涌调整槽12。浪涌调整槽12通过进气管13连接到空气滤清器14。每个进气支管11均设置有燃料喷射器15。由步进电机16驱动的节气门17设置在进气管13内。

[0013]值得注意的是，在说明书中，位于节气门17的下游的进气管13的一部分，浪涌调整槽12，进气支管11，以及进气口17将被共同表示为进气管IM。

[0014]排气口9通过排气歧管18和排气管19连接到催化转化器20。催化转化器20与外部空气之间通过消音器(未标出)连通。在图1所示的内燃机中，进气行程按照以下气缸顺序执行：#1-#8-#4-#3-#6-#5-#7-#2。

[0015]电子控制模块(下文中表示为“ECU”)30由数字计算机形成，并包括ROM(只读存储器)32，RAM(随机存储器)33，CPU(微处理器)34，通过双向总线31相互连接的输入口35和输出口36。空气流量计39在节气门17的上游位置连接到进气管13，空气流量计39检测流经发动机进气通道的空气的流量。外部空气温度传感器嵌入空气流量计39内。压力传感器40和温度传感器41连接到浪涌调整槽12。压力传感器40在例如10毫秒的时间间隔检测进气管IM中的压力(下文中这个压力将被表示为“进气压力Pm”(kpa))。温度传感器41检测进气管IM中存在的空气的温度(下文中这个温度将被表示为“进气温度Tm”(k)。检测加速踏板42的踏入量ACC的负荷传感器43连接到加速踏板42。从这些传感器39、40、41和43输出的信号通过各自的A/D转换器37输入到输入口35。在诸如30度的预定的曲轴转角间隔产生输出脉冲的曲轴转角传感器44连接到输入口35。CPU 34基于来自曲轴转角传感器44的输出脉冲计算发动机转速NE。输出口36通过各自的驱动电路38连接到火花塞10、燃料喷射器15、步进电机16和进气门升程量变换装置21。基于从ECU 30输出的信号控制这些元件10、15、16和21。

[0016]每个气缸的进气门6由进气门驱动单元50开启/闭合。进气门驱动单元50包括设置有如高升程廓线(high-lift-profile)凸轮和低升程廓线凸轮的凸轮轴；以及可选择地使驱动进气门6的凸轮在高升程廓线凸轮和低升程廓线凸轮之间变换的进气门升程量变换装置21。当进气门6被高升程廓线凸轮驱动时，如图2中的实线所示，进气门6的升程量(下文中这个升程量将被表示为“进气门升程量”)增加，并且进气门6的开启周期(下文中这个周期将被表示为“进气门开启周期”)和凸轮的工作角增加。另一方面，当进气门6被低升程廓线凸轮驱动时，如图2中的虚线所示，进气门6的升程量减小，并且进气门6的开启周期和凸轮的工作角减小。即如果驱动进气门6的凸轮改变，进气门升程量和进气门开启周期也改变。同样，进气门6的开启时刻也改变。

[0017]在本发明的实施例中，通常进气门6由高升程廓线凸轮驱动(即执行高升程操作)，并且当发动机开始低负荷运转时，如当发动机开始空转时，驱动进气门6的凸轮变为低升程廓线凸轮(即进气门6的驱动方式变为低升程操作)。因此，当发动机低负荷运转时，即使节气门17的升程量不减小，进气量也可减小。结果，可减小泵气损失。本发明也可应用于进气门驱动单元50连续改变进气门升程量和进气门开启周期(工作角)的情况。

[0018]在本发明的实施例中，根据以下公式(1)计算第“i”个气缸的燃料喷射时间TAUi(“i”＝1，2，3，4，5，6，7，8)。

[0019]TAUi＝TAUb×kDi×kk…(1)

此处，“TAUb”表示基本燃料喷射时间，“kDi”表示第“i”个气缸的空气量变化校正系数(下文中，这个校正系数将被表示为“空气量变化校正系数”)，并且“kk”表示另一个校正系数。

[0020]基本燃料喷射时间TAUb是使空燃比与理想空燃比相匹配所需的时间。预先获得基本燃料喷射时间TAUb，将其作为发动机运行状态的函数，如加速踏板42的踏入量ACC以及发动机转速NE，并以设定表的形式存储在ROM32中。

[0021]到进气行程末为止已经供给到第“i”个气缸的空气量将被表示为缸内供气量Mci(g)。在这种情况下，空气量变化校正系数kDi用于补偿每个气缸的缸内供气量Mci的变化。校正系数kk共同地表示用于校正空燃比的系数，用于校正加速度增加的系数等等。当不需要校正这些值时，校正系数kk设置为“1.0”。

[0022]如果每个气缸的进气门升程量不同，那么每个气缸的缸内供气量Mci也不同。结果，每个气缸的输出扭矩也不同。在进气管IM的内表面和进气门6的外表面上可形成主要包含碳的沉积物。每个气缸的沉积物的量通常不同。因此，这些沉积物也会使每个气缸中的缸内供气量Mci不同。这尤其成为缸内供气量Mci、的低升程操作中的问题。

[0023]因此，在本发明的实施例中，空气量变化校正系数kDi用于补偿每个气缸的缸内供气量Mci的变化。

[0024]根据以下公式(2)计算第“i”个气缸的空气量变化校正系数kDi。

[0025]kDi＝ΔPmdi/ΔPmdav…(2)

此处，“ΔPmdi”表示执行第“i”个气缸的进气行程的进气压力Pm的减小量(下文中这个量将表示为“进气压力减小量ΔPmdi”)。“ΔPmdav”表示进气压力减小量“ΔPmdi”的平均值(＝∑ΔPmdi/Ncy1；“Ncy1”表示气缸的数目。例如，在图1所示的内燃机中“Ncy1”是“8”)。

[0026]下面将结合图3至图5说明进气压力减小量ΔPmdi。

[0027]图3示出当曲轴转过720度时压力传感器40在预定时间间隔检测到的进气压力Pm。在图3中，“Opi”(i＝1，2，3，4，5，6，7，8)表示第“i”个气缸的进气门开启周期。“0”度曲轴转角对应于第一气缸#1的进气上死点。如图3所示，在一个气缸内开始进气行程之后，进气压力Pm增加然后开始减小，不久进气压力Pm中出现进气压力波峰。进气压力Pm进一步减小，然后又开始增加。然后，不久进气压力Pm中出现进气压力波谷。按这种方式，进气压力波峰和进气压力波谷在进气压力Pm中交替出现。在图3中，“UPi”表示进气压力波峰且“DNi”表示进气压力波谷，它们由于在第“i”个气缸执行进气行程出现在进气压力Pm中。

[0028]如图4所示，在进气压力波峰UPi获得的进气压力Pm是最大值PmMi，在进气压力波谷DNi获得的进气压力Pm是最小值Pmmi。在这种情况下，如果在第“i”个气缸内执行进气行程，进气压力Pm从最大值PmMi减小到最小值Pmmi。因此，根据以下公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0029]ΔPmdi＝PmMi-Pmmi…(3)

如图4和图5所示，当进气门6开启时，从进气管IM流出并进入气缸CYL的空气的流量(下文中，这个流量将被表示为“缸内进气流量mci”(g/sec)开始增加。当缸内进气流量mci变得大于流经节气门17并在进气管IM中流动的空气的流量时(下文中，这个流量将被表示为“通过节气门的空气流量mt”(g/sec))，进气压力Pm开始减小。当缸内进气流量mci减小到小于通过节气门的空气流量mt的值时，进气压力Pm开始增加。

[0030]在这种情况下，基于缸内进气流量mci确定执行进气行程所产生的进气压力Pm的减小量，即进气压力减小量ΔPmdi。缸内供气量Mci通过对缸内进气流量mci时间积分获得。因此，缸内供气量Mci可通过进气压力减小量ΔPmdi表示。每个气缸内缸内供气量Mci的变化可通过每个气缸内进气压力减小量ΔPmdi的变化表示。

[0031]因此，在本发明的实施例中，检测出进气压力减小量ΔPmdi，并基于进气压力减小量ΔPmdi计算空气量变化校正系数kDi。更特别地，首先，在曲轴转过720度的同时检测进气压力Pm，并基于检测到的进气压力Pm获得第“i”个气缸的最大值PmMi和最小值Pmmi。接下来，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi，并根据公式(2)计算空气量变化校正系数kDi。

[0032]可基于缸内供气量Mci计算空气量变化校正系数kDi。在这种情况中，根据以下公式(4)计算空气量变化校正系数kDi。

[0033]kDi＝Mci/Mciav…(4)

此处，“Mciav”表示缸内供气量Mci的平均值(＝∑Mci/Ncy1)。

[0034]例如可按以下方式获得缸内供气量Mci。如上所述，缸内供气量Mci通过对缸内进气流量mci时间积分获得。因此，缸内供气量Mci可由以下公式(5)表示。

$\left[0035\right]\mathrm{Mci}={\∫}_{\mathrm{mi}}^{\mathrm{tMi}}(\mathrm{mci}-\mathrm{mt})\mathrm{dt}+\mathrm{mt}\·\frac{\mathrm{\Δtdi}+\mathrm{\Δtopi}}{2}...\left(5\right)$

[0036]此处，“tMi”表示进气压力Pm出现进气压力波峰的时间点(下文中，这个时间点将被表示为“进气压力波峰产生时刻”)；tmi”表示进气压力Pm出现进气压力波谷的时间点(下文中，这个时间点将被表示为“进气压力波谷产生时刻”)；“Δtdi”表示tMi时刻与tmi时刻之间的时间间隔(s)；且“Δtopi”表示第“i”个气缸的进气门开启周期(参看图4)。

[0037]在公式(5)中，等式右边的第一项表示图4所示的T1部分，即由缸内进气流量mci和通过节气门的空气流量mt环绕部分的区域。同样，等式右边的第二项表示图4所示的T2，即由缸内进气流量mci，通过节气门的空气流量mt和进气压力Pm为“0”(Pm＝“0”)处的直线环绕的区域，用梯形近似估算这个区域。

[0038]进气管IM的能量守恒定律由以下公式(6)表示。

$\left[0039\right]\frac{\mathrm{dPm}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{Ra}\·\mathrm{Tm}}{\mathrm{Vm}}\·(\mathrm{mt}-\mathrm{mci})...\left(6\right)$

[0040]此处，“Vm”表示进气管IM的容积(m³)，且“Ra”表示每摩尔空气或进气的气体常数(参看图5)。

[0041]通过tMi时刻与tmi时刻之间的进气压力减小量ΔPmdi，进气压力Pm减小。如果考虑到此因素，可用公式(6)将公式(5)校正为公式(7)。

$\left[0042\right]\mathrm{Mci}=\mathrm{\ΔPmdi}\·\frac{\mathrm{Vm}}{\mathrm{Ra}\·\mathrm{Tm}}+\mathrm{mt}\·\frac{\mathrm{\Δtdi}+\mathrm{\Δtopi}}{2}...\left(7\right)$

[0043]因此，如果按上述方式计算进气压力减小量ΔPmdi，进气温度Tm由温度传感器41检测，通过节气门的空气流量mt由空气流量计39检测，并且通过基于进气压力Pm检测tMi时刻和tmi时刻来计算时间间隔Δtdi(＝tmi-tMi)，则可根据公式(7)计算缸内供气量Mci。基于进气门升程量获得进气门开启周期Δtopi，并预先存储在ROM32中。

[0044]如上所述，可根据公式(2)基于进气压力减小量ΔPmdi计算空气量变化校正系数kDi。选择性地，可根据公式(4)基于缸内供气量Mci计算空气量变化校正系数kDi。然而，当用公式(2)时，不需检测进气温度Tm和通过节气门的空气流量mt，因此易于获得空气量变化校正系数kDi。基于进气压力减小量ΔPmdi计算缸内供气量Mci。如果考虑此因素，在采用公式(2)时可直接根据进气压力减小量ΔPmdi计算空气量变化校正系数kDi；并且在采用公式(4)时可间接根据进气压力减小量ΔPmdi计算空气量变化校正系数kDi。

[0045]图6说明用于计算对应于本发明的实施例中第“i”个气缸的进气压力减小量ΔPmdi的程序。这个程序在预定的时间间隔被作为中断执行。

[0046]如图6所示，在步骤S100中，检测到第“i”个气缸的最大值PmMi和最小值Pmmi(“i”＝1，2，3，4，5，6，7，8)。接下来在步骤S101中，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0047]图7说明用于计算本发明的实施例中第“i”个气缸的燃料喷射时间TAUi的程序。这个程序在预定曲轴转角间隔被作为中断执行。

[0048]如图7所示，在步骤S110中，计算基本燃料喷射时间TAUb。接下来，在步骤S111中，根据公式(2)或(4)计算第“i”个气缸(“i”＝1，2，3，4，5，6，7，8)的空气量变化校正系数kDi。在步骤S112中，计算校正系数kk。在步骤S113中，根据公式(1)计算燃料喷射时间TAUi。在燃料喷射时间TAUi内，燃料通过第“i”个气缸的燃料喷射器15喷射。

[0049]如上所述，在采用公式(2)和采用公式(4)的两种情况下，采用进气压力减小量ΔPmdi，并且，因此需要精确地取得进气压力减小量ΔPmdi。接下来，将描述用于计算进气压力减小量ΔPmdi的实施例的第一至第四改进实例。

[0050]首先，将描述实施例的第一改进后的实例。

[0051]图8A示出当执行低升程操作时进气压力Pm如何变化的实例。在图8A所示的实例中，例如在由箭头X所示的区域内，进气压力Pm保持增加。结果，进气压力波峰UPi或进气压力波谷DNi均未出现在进气压力Pm中。从而不能检测到最大值PmMi和最小值Pmmi，因此，不能检测到进气压力减小量ΔPmdi。如果不能检测到对应于其中一个气缸的进气压力减小量ΔPmdi，便不能计算空气量变化校正系数kDi。现认为，进气压力Pm表现为这种方式的原因在于：这个气缸的缸内供气量Mci远小于其它气缸中每一个的缸内供气量Mci，并且缸内进气流量mci没有变得大于通过节气门的空气流量mt(参看图4)。

[0052]图8B示出在与图8A相同的发动机运行状态下执行高升程操作时进气压力Pm如何变化。在这种情况下，如箭头Y所示，进气压力Pm中清楚地出现了进气压力波峰UPi和进气压力波谷DNi，因此可检测到进气压力减小量ΔPmdi。

[0053]因此，在实施例的第一改进后的实例中，确定是否能够检测到对应于每个气缸的进气压力减小量ΔPmdi。当确定对应于至少一个气缸的进气压力减小量ΔPmdi不能被检测到时，进气门的驱动方式暂时转换为高升程操作以检测进气压力减小量ΔPmdi。因此，进气压力Pm中可靠地出现了进气压力波峰UPi和进气压力波谷DNi。从而可以可靠地检测到最大值PmMi和最小值Pmmi，并且，因此可以可靠地检测到进气压力减小量ΔPmdi。

[0054]在这种情况下，通过确定是否可以检测到最大值PmMi和最小值Pmmi，来确定是否能够检测到进气压力减小量ΔPmdi。即，当不能检测到最大值PmMi或最小值Pmmi时，则确定不能检测到进气压力减小量ΔPmdi。另一方面，当可检测到最大值PmMi和最小值Pmmi时，则确定可以检测到进气压力减小量ΔPmdi。

[0055]在完成进气压力减小量ΔPmdi的检测后，正常地驱动进气门6，即，根据发动机运行状态执行高升程廓线或低升程操作。

[0056]图9说明用于计算在实施例的第一改进后的实例中对应于第“i”个气缸的进气压力减小量ΔPmdi的程序。这个程序在预定的时间间隔被作为中断执行。

[0057]如图9所示，在步骤S120中，检测到第“i”个气缸的最大值PmMi和最小值Pmmi(“i”＝1，2，3，4，5，6，7，8)。接下来，在步骤S121中，确定是否可以检测到全部气缸中每一个的最大值PmMi和最小值Pmmi。如果至少一个气缸的最大值PmMi或最小值Pmmi不能被检测到，则执行步骤S122。在步骤S122中，无论发动机的运行状态如何，均执行高升程操作，然后再次执行步骤S120。

[0058]另一方面，当在步骤S121中确定可以检测到全部气缸中每一个的最大值PmMi和最小值Pmmi时，执行步骤S123。在步骤S123中，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。接下来，在步骤S124中，正常地驱动进气门6。

[0059]现确定进气压力减小量ΔPmdi在仅执行低升程操作时不能被检测到。如果考虑到此因素，则可能认为在实施例的第一改进后的实例中，当执行低升程操作时禁止对进气压力减小量ΔPmdi的检测。

[0060]接下来，将描述实施例的第二改进后的实例。

[0061]在上述实施例的第一改进后的实例中，即使当应该执行低升程操作时，进气门的驱动方式也被转换为高升程操作以检测进气压力减小量ΔPmdi。因此，需要辅助控制，例如降低节气门17的开启量。

[0062]如图10A所示，如果曲轴已经转过自例如第“i”个气缸的进气门开始开启的时间点(下文中，这个时间点将被表示为“进气门开启的开始时刻θSi”)以后在进气压力Pm中产生进气压力波峰所须的曲轴转角(下文中，这个曲轴转角将被表示为“压力波峰曲轴转角ΔθMi”)，则由于执行第“i”个气缸的进气行程，在进气压力Pm中产生进气压力波峰UPi。如果曲轴转过自进气门开启的开始时刻θSi以后在进气压力Pm中产生进气压力波谷所须的曲轴转角(下文中，这个曲轴转角将被表示为“压力波谷曲轴转角Δθmi”)，则在进气压力Pm中产生进气压力波谷DNi。

[0063]无论是否执行高升程操作或低升程操作，压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi均被保持在基本恒定的值。

[0064]因此，如果自进气门开启的开始时刻θSi以后曲轴已经转过压力波峰曲轴转角ΔθMi时，所获得的进气压力Pm是最大值PmMi。相似地，自进气门开启的开始时刻θSi以后曲轴已经转过压力波谷曲轴转角Δθmi时，所获得的进气压力Pm是最小值Pmmi。

[0065]因此，如果预先获得压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi，即使进气压力Pm中没有出现进气压力波峰UPi或进气压力波谷DNi时，也可分别用压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi检测最大值PmMi和最小值Pmmi。因此，可检测到进气压力减小量ΔPmdi。这是实施例的第二改进后的实例的原理。

[0066]如上所述，当执行高升程操作时，在进气压力Pm中可靠地产生进气压力波峰UPi和进气压力波谷DNi。然而，当执行低升程操作时，在进气压力Pm中可能不能产生进气压力波峰UPi或进气压力波谷DNi。

[0067]因此，在实施例的第二改进后的实例中，当执行高升程操作时，预先取得压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi并储存。然后，当执行低升程操作时，用压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi检测进气压力减小量ΔPmdi。

[0068]更具体地，当执行高升程操作时，检测到压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi并储存。然后，如图10B所示，当开始低升程操作时，自进气门开启的开始时刻θSi以后曲轴已经转过压力波峰曲轴转角ΔθMi时，检测进气压力Pm，并且这个检测到的进气压力Pm被用作最大值PmMi。相似地，自进气门开启的开始时刻θSi以后曲轴已经转过压力波谷曲轴转角Δθmi时，检测进气压力Pm，并且这个检测到的进气压力Pm被用作最小值Pmmi。接下来，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0069]图11说明在实施例的第二改进后实例中用于计算对应于第“i”个气缸的进气压力减小量ΔPmdi的程序。这个程序在预定的时间间隔被作为中断执行。

[0070]如图11所示，在步骤S130中确定是否执行低升程操作。当确定执行高升程操作时，执行步骤S131。在步骤S131中，检测到第“i”个气缸的最大值PmMi和最小值Pmmi，并检测到压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi(“i”＝1，2，3，4，5，6，7，8)。然后执行步骤S133。

[0071]另一方面，当在步骤S130中确定执行低升程操作时，执行步骤S132。在步骤S132中，读取所存储的压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi，并且分别用这些压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi检测最大值PmMi和最小值Pmmi。然后执行步骤S133。

[0072]在步骤S133中，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0073]如果即使在执行低升程操作时，进气压力Pm中也出现进气压力波峰UPi和进气压力波谷DNi，则检测到这时的压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi并储存。当进气压力Pm中没有出现进气压力波峰UPi或进气压力波谷DNi时，可用这些储存的压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi计算进气压力减小量ΔPmdi。即使在执行高升程操作时，也可用储存的压力波峰曲轴转角ΔθMi和压力波谷曲轴转角Δθmi计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0074]因此，一般说来，检测到从第一基准时间点到进气压力中产生进气压力波峰UPi所须时间的压力波峰时间间隔，和从第二基准时间点到进气压力中产生进气压力波谷DNi所须时间的压力波谷时间间隔；基于进气压力PmMi和进气压力Pmmi检测进气压力减小量ΔPmdi，进气压力PmMi是自第一基准时间点经过压力波峰时间间隔时所取得的，且进气压力Pmmi是自第二基准时间点经过压力波谷时间间隔时所取得的。在这种情况中，第一基准时间点可与第二基准时间点相匹配。可选择地，第一基准时间点可与第二基准时间点不同。即第一基准时间点与第二基准时间点可全部设置为进气门开启的开始时刻θSi。可选择地，第一基准时间点可设置为进气门开启的开始时刻θSi，第二基准时间点可设置为进气压力Pm中出现进气压力波峰UPi的时间点(＝θSi+Δθmi)

[0075]接下来，将描述实施例的第三改进后的实例。

[0076]如图12所示，由压力传感器40实际检测到的进气压力Pm包含噪声。因此，有时难以精确地识别由于执行进气行程在进气压力Pm中出现的进气压力波峰UPi和进气压力波谷DNi。

[0077]在实施例的第三改进后的实例中，对检测到的进气压力Pm进行平滑处理，以获得平滑的进气压力Pmsm。然后检测到对应于在平滑的进气压力Pmsm中产生进气压力波峰UPi的时间点的导出压力波峰曲轴转角θMi，以及对应于在平滑的进气压力Pmsm中产生进气压力波谷DNi的时间点的导出压力波谷曲轴转角θmi。因此，如图12中箭头Z所示，可使由噪声引起的对波峰的影响最小化。

[0078]接下来，确定在导出压力波峰曲轴转角θMi处检测到的进气压力Pm。这个进气压力Pm表示最大值PmMi。相似地，确定在导出压力波谷曲轴转角θmi处检测到的进气压力Pm。这个进气压力Pm表示最小值Pmmi。

[0079]接下来，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0080]在这种情况下，在导出压力波峰曲轴转角θMi处的平滑进气压力Pmsm可用作最大值PmMi，且在导出压力波谷曲轴转角θmi处的平滑进气压力Pmsm可用作最小值Pmmi。然而，由于平滑进气压力Pmsm通过对进气压力Pm进行平滑处理获得，它不能精确地表示进气压力Pm。因此，在实施例的第三改进后的实例中，在导出压力波峰曲轴转角θMi检测到的进气压力Pm被用作最大值PmMi，且在导出压力波谷曲轴转角θmi检测到的进气压力Pm被用作最小值Pmmi。

[0081]图13说明用于计算在实施例的第三改进后的实例中对应于第“i”个气缸的进气压力减小量ΔPmdi的程序。这个程序在预定的时间间隔被作为中断执行。

[0082]如图13所示，在步骤S140中，通过在曲轴转过例如720度的同时对检测到的进气压力Pm进行平滑处理来计算平滑进气压力Pmsm。在步骤S141中，基于平滑进气压力Pmsm检测导出压力波峰曲轴转角θMi和导出压力波谷曲轴转角θmi。在步骤S142中，检测到在导出压力波峰曲轴转角θMi的最大值PmMi以及在导出压力波谷曲轴转角θmi的最小值Pmmi。在步骤S143中，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。

[0083]接下来，将描述实施例的第四改进后的实例。

[0084]在图1所示的内燃机中，一个气缸的进气门开启周期与进气行程顺序中的下一个气缸的进气门开启周期重叠。即如图14A中的“W1”所示，第(i-1)个气缸的进气门开启周期OP(i-1)的末期与第“i”个气缸的进气门开启周期OP(i)的初期重叠。相似地，如“W2”所示，第“i”个气缸的进气门开启周期OP(i)的末期与第(i+1)个气缸的进气门开启周期OP(i+1)的初期重叠(此处，参考标记“i”表示执行进气行程的顺序)。

[0085]然而，当两个气缸的进气门开启周期相互重叠时，空气可同时流入这两个气缸。在这种情况下，不能确定使进气压力Pm减小的空气流入的气缸。因此，当进气门开启周期的这种重叠对进气压力减小量的影响不能忽略时，到目前为止描述的方法不是特别合适，因为在这种方法中不能总是精确地检测到进气压力减小量ΔPmdi。

[0086]然而，如果图1中的进气门驱动单元50改变了进气门升程量，进气门开启的开始时刻改变，则进气门的重叠周期W1和W2的时间均发生改变。如图14B所示，当进气门的重叠周期W2靠近第(i+1)个气缸的进气上死点TDC(i+1)时，在进气门的重叠周期W2内，基本没有空气在第(i+1)个气缸内流动。因此，认为在进气门的重叠周期W2期间，进气压力Pm的减小是由在第“i”个气缸内流动的空气引起的。相似地，如图14C所示，当进气门的重叠周期W1靠近第(i-1)个气缸的进气下死点BDC(i-1)时，认为在进气门的重叠周期W1期间，进气压力Pm的减小是由在第“i”个气缸内流动的空气引起的。

[0087]此外，如图14B所示，当进气门的重叠周期W1靠近第“i”个气缸的上死点TDC(i)时，认为在进气门的重叠周期W1期间，进气压力Pm的减小是由在第(i-1)个气缸内流动的空气引起的。如图14C所示，当进气门重叠周期W2靠近第“i”个气缸的下死点BDC(i)时，认为在进气门的重叠周期W2期间，进气压力Pm的减小是由在第(i+1)个气缸内流动的空气引起的。

[0088]因此，在实施例的第四改进后的实例中，当第“i”个气缸的进气门开启周期和第(i+1)个气缸的进气门开启周期的重叠时刻既不靠近第“i”个气缸或第(i+1)个气缸的上死点，也不靠近第“i”个气缸或第(i+1)个气缸的下死点时，禁止检测进气压力减小量ΔPmdi。另一方面，当这个重叠时刻靠近第“i”个气缸或第(i+1)个气缸的上死点或下死点时，检测进气压力减小量ΔPmdi。结果，即使当进气门开启周期相互重叠时，也可精确地检测到进气压力减小量ΔPmdi。

[0089]实施例的第四改进后的实例也可应用于在保持进气门升程量和进气门开启周期的同时，改变进气门开启时刻的情况。

[0090]图15说明用于计算在实施例的第四改进后的实例中对应于第“i”个气缸的进气压力减小量ΔPmdi的程序。这个程序在预定的时间间隔被作为中断执行。

[0091]如图15所示，在步骤S150中确定是否满足了检测进气压力减小量ΔPmdi的条件。如果第“i”个气缸的进气门开启周期和第(i+1)个气缸的进气门开启周期的重叠时刻靠近第“i”个气缸或第(i+1)个气缸的上死点或下死点，则确定满足了所述条件。如果第“i”个气缸的进气门开启周期和第(i+1)个气缸的进气门开启周期的重叠时刻既不靠近第“i”个气缸或第(i+1)个气缸的上死点，也不靠近第“i”个气缸或第(i+1)个气缸的下死点，则认为没有满足所述条件。当确定满足了所述条件时，执行步骤S151。在步骤S151中，检测最大值PmMi和最小值Pmmi。接下来，在步骤S152中，根据公式(3)计算进气压力减小量ΔPmdi。另一方面，当确定没有满足所述条件时，终止程序。因此，禁止进气压力减小量ΔPmdi的计算。

Claims (14)

1、一种用于内燃机的控制装置，在所述内燃机中设置有多个气缸，并且每个所述气缸的进气门的升程量基于发动机运行状态变化，其特征在于所述控制装置包括：

减小量检测装置，其用于检测对应于每个所述气缸的进气压力减小量，所述进气压力减小量是由于执行进气行程所引起的进气压力减小的量；

变化计算装置，其用于基于检测到的对应于各气缸的进气压力减小量，计算每个气缸的缸内供气量的变化，所述缸内供气量是供给到每个气缸内的空气量；及

控制装置，其用于基于计算出的每个气缸的缸内供气量的变化，执行发动机控制。

2、如权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其特征在于：

所述控制装置确定是否可以检测到对应于全部气缸中每一气缸的进气压力减小量；及

当确定对应于所述气缸中至少一个气缸的进气压力减小量不能被检测到时，暂时增加每个气缸的进气门的升程量；及

在增加升程量之后，所述减小量检测装置检测每个气缸的进气压力减小量。

3、如权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其特征在于所述减小量检测装置：

持续地检测进气压力；

检测压力波峰时间间隔和压力波谷时间间隔，所述压力波峰时间间隔是从第一基准时间点直至所述进气压力中出现进气压力波峰所需的时间，所述压力波谷时间间隔是从第二基准时间点直至所述进气压力中出现进气压力波谷所需的时间；及

基于自所述第一基准时间点经过检测到的压力波峰时间间隔时检测到的进气压力、和自所述第二基准时间点经过检测到的压力波谷时间间隔时检测到的进气压力，检测进气压力减小量。

4、如权利要求3所述的用于内燃机的控制装置，其特征在于所述第一基准时间点和所述第二基准时间点的每一个均是所述进气门开始开启的时间点。

5、如权利要求3所述的用于内燃机的控制装置，其特征在于所述第一基准时间点是所述进气门开始开启的时间点，且所述第二基准时间点是自所述第一基准时间点经过压力波峰时间间隔的时间点。

6、如权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，其特征在于所述减小量检测装置：

持续地检测进气压力；

检测在通过对检测到的进气压力进行平滑处理所获得的平滑的进气压力中出现进气压力波峰的时间点，以及在所述平滑的进气压力中出现进气压力波谷的时间点；及

基于在出现所述进气压力波峰的检测时间点检测到的进气压力，以及在出现所述进气压力波谷的检测时间点检测到的进气压力，检测对应于所述气缸中每一气缸的进气压力减小量。

7、如权利要求1至6中任一项所述的用于内燃机的控制装置，其中：

所述内燃机被构造成：当多个气缸中的至少两个气缸的进气门开启周期相互重叠时，如果所述至少两个气缸的进气门开启周期改变，则进气门开启周期的重叠时刻改变，所述多个气缸中，进气行程连续执行；

其特征在于，当所述进气门开启周期的重叠时刻不靠近所述至少两个气缸中任一个的上死点或下死点时，所述控制装置禁止对所述进气压力减小量的检测。

8、一种用于内燃机的控制方法，其特征在于包括：

检测对应于每个气缸的进气压力减小量，所述进气压力减小量是由于执行进气行程所引起的进气压力减小的量；

基于检测到的对应于各气缸的进气压力减小量，计算每个气缸的缸内供气量的变化，所述缸内供气量是供应到每个气缸内的空气量；及

基于计算出的每个气缸的缸内供气量的变化，执行发动机控制。

9、所述用于内燃机的控制方法，其特征在于进一步包括：

确定是否可以检测到对应于全部气缸中每一气缸的进气压力减小量；

当确定对应于所述气缸中至少一个气缸的进气压力减小量不能被检测到时，暂时增加每个气缸的升程量；及

在增加升程量之后，检测所述进气压力减小量。

10、如权利要求8所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于进一步包括：

持续地检测进气压力；

检测压力波峰时间间隔和压力波谷时间间隔，所述压力波峰时间间隔是从第一基准时间点直至所述进气压力中出现进气压力波峰所需的时间，所述压力波谷时间间隔是从第二基准时间点直至所述进气压力中出现进气压力波谷所需的时间；及

基于自所述第一基准时间点经过检测到的压力波峰时间间隔时检测到的进气压力，和自所述第二基准时间点经过检测到的压力波谷时间间隔时检测到的进气压力，检测进气压力减小量。

11、如权利要求10所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于所述第一基准时间点和所述第二基准时间点的每一个均是进气门开始开启的时间点。

12、如权利要求10所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于所述第一基准时间点是进气门开始开启的时间点，且所述第二基准时间点是自所述第一基准时间点经过压力波峰时间间隔的时间点。

13、如权利要求8所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于进一步包括：

持续地检测进气压力；

检测在通过对检测到的进气压力进行平滑处理所获得的平滑的进气压力中出现进气压力波峰的时间点，以及在所述平滑的进气压力中出现进气压力波谷的时间点；及

基于在出现所述进气压力波峰的检测时间点检测到的进气压力，以及在出现所述进气压力波谷的检测时间点检测到的进气压力，检测对应于每个气缸的进气压力减小量。

14、如权利要求8至13中任一项所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于进一步包括：

在多个气缸中的至少两个气缸的进气门开启周期相互重叠的状态下，在如果至少两个气缸的进气门开启周期改变、则所述进气门开启周期的重叠时刻改变的情况下，当所述至少两个气缸的进气门开启周期的重叠时刻不靠近所述至少两个气缸中任一个的上死点或下死点时，禁止对所述进气压力减小量的检测，所述多个气缸中，进气行程连续执行。

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