CN101180460A - 用于配备有增压器的内燃机的控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于配备有增压器的内燃机的控制系统，其利用具有虚拟上游进气压力(P_A)的虚拟内燃机模型、根据加速器踏板行程(θ_A)来计算目标进气质量流量(m_t’)。而后，此控制系统根据测得的上游进气压力(P_IN)计算目标节气门开度(θ)，由此提供所述目标进气质量流量(m_t’)，并基于所述目标节气门开度(θ)控制节气门。

Description

用于配备有增压器的内燃机的控制系统和控制方法

技术领域

本发明总体上涉及用于配备有增压器的内燃机的控制技术，具体涉及用于改进配备有增压器的内燃机的加速特性(或扭矩特性)的节气门控制技术。

背景技术

例如在JP-A-2004-60479，JP-A-2001-90573，JP-A-11-351010，JP-A-11-141375以及JP-A-2000-97080中已经提出多种用于配备有增压器的内燃机中的节气门控制的技术。确定目标扭矩或目标增压压力以及控制节气门来获得目标扭矩或目标增压压力是这些公开公报中所公开的传统技术的共同特征。例如，在JP-A-2004-60479中公开的现有技术中，基于关于增压压力的信息计算涡轮迟滞指数，并且基于涡轮迟滞指数控制节气门开度以提供所需扭矩特性。在JP-A-2001-90573中公开的现有技术中，根据目标增压压力与实际增压压力(或估计增压压力)之间的差来校正节气门开度。

图11示出车辆加速度(B)、发动机转速(C)、节气门流速(D)、上游进气压力和下游进气压力(E)以及扭矩(F)相对于节气门开度(A)的变化的变化，以便在配备有增压器的内燃机和具有同样最大扭矩的自然吸气式发动机之间进行比较。在图11中，实线表示配备有增压器的内燃机中的上述变化，虚线表示自然吸气式发动机中的上述变化。如图11所示，由于所谓的涡轮迟滞(或增压中的延迟)，具有配备了增压器的内燃机的车辆有两个加速阶段(即，以两个阶段进行加速)，进而，其要花费相当长的时间到达最大加速度。这样的加速特性会使驾驶者感到失望或不适。

为了防止驾驶者在加速过程中感到受挫或不适，希望配备有增压器的内燃机提供象自然吸气式发动机所提供的那样的平稳加速特性。因为车辆的加速特性取决于目标值——诸如目标扭矩或目标增压压力，因此，会将设定目标值的方法看作获得理想加速特性所要考虑的极为关键的技术问题。但是，在任一上述专利公开公报中都没有提供关于设定目标扭矩或目标增压压力的具体内容。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供用于配备有增压器的内燃机的控制系统和方法，其在不受增压器增压延迟(例如，涡轮迟滞)的影响而获得理想的加速特性。

为了实现上述和/或其他目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于配备有增压器的内燃机的控制系统，所述控制系统包括：(a)加速器踏板行程测量装置，用于测量加速器踏板的行程；(b)进气压力测量装置，用于测量位于节气门上游、增压器下游的位置处的进气压力；(c)目标进气质量流量计算装置，其包括具有虚拟上游进气压力的虚拟内燃机模型，用于利用虚拟内燃机模型中加速器踏板行程与进气质量流量之间的关系、根据所测得的加速器踏板行程计算目标进气质量流量；(d)目标节气门开度计算装置，用于根据所测得的上游进气压力计算目标节气门开度，由此提供所算出的目标进气质量流量；以及(e)节气门控制装置，用于基于目标节气门开度控制节气门。

根据本发明的上述方面，所述控制系统利用由虚拟内燃机模型获得的进气质量流量作为目标进气质量流量来计算目标节气门开度，并且基于此目标节气门开度控制节气门，从而使得配备有增压器的内燃机上获得与虚拟内燃机模型基本相同的扭矩特性。此外，由于虚拟发动机模型的扭矩特性根据虚拟上游进气压力的设定值而改变，所以，通过将虚拟上游进气压力设定为适当值，发动机可提供所需的加速特性。

在本发明的一个实施方式中，在虚拟内燃机模型中虚拟上游进气压力设定为恒定值。由于虚拟上游进气压力设定为象自然吸气式内燃机的上游进气压力那样的恒定值，所以配备有增压器的内燃机可提供象自然吸气式内燃机所提供的那样的不分阶段的平稳加速。

在本发明的另一实施方式中，目标进气质量流量计算装置根据由进气压力测量装置测得的上游进气压力来设定虚拟上游进气压力。由于根据所测得的上游进气压力来设定虚拟上游进气压力，所以可以考虑所测得的上游进气压力来设定虚拟内燃机模型的扭矩特性。

在本发明的再一实施方式中，目标进气质量流量计算装置在所测得的上游进气压力等于或低于预定值时将虚拟内燃机模型的虚拟上游进气压力设定为预定值，在所测得的上游进气压力超过预定值时将虚拟上游进气压力设定为等于所测得的上游进气压力。

根据本发明的上述实施方式，当所测得的上游进气压力等于或低于预定值时，将虚拟上游进气压力设定为预定值——即，设定为象自然吸气式内燃机的上游进气压力情况那样的固定或恒定的值，使得内燃机能够提供象自然吸气内燃机所提供的那样的不分阶段的平稳加速特性。当所测得的上游进气压力进一步增加而超过预定值时，使用所测得上游进气压力作为虚拟上游进气压力。由此，使用虚拟内燃机模型算出的目标进气质量流量根据所测得的上游进气压力的增加而增加，由此能够根据所测得的上游进气压力的增加而对车辆进行加速。

在本发明的上述实施方式的一个特征中，所述预定值低于节气门的下游位置处的进气压力的上限值，并且，当所测得的上游进气压力超过下游进气压力的上限值时，目标进气质量流量计算装置将虚拟上游进气压力设定为下游进气压力的上限值。由于在所测得的上游进气压力超过下游进气压力的上限值时虚拟上游进气压力受到下游进气压力的上限值的限制，因此使用虚拟内燃机模型算出的目标进气质量流量也受到限制，由此，防止下游进气压力过大，即防止下游进气压力大于上述上限值。

在本发明的又一实施方式中，所述控制系统进一步包括进气温度测量装置，用于在通过增压器进行增压之后测量进气温度，并且，目标节气门开度计算装置基于进气温度测量装置测得的进气温度来校正目标节气门开度。

根据本发明的上述实施方式，目标节气门开度反映由借助于增压器的空气压缩所导致的进气温度的增加。由此，配备有增压器的内燃机能够提供与自然吸气式发动机类似的理想加速特性。

附图说明

参照附图，从下文对示例性实施方式的描述中将更为清楚本发明的前述和/或其他目的、特征和优点，在上述附图中类似的标号用来表示类似的元件并且其中：

图1是配备有增压器的内燃机的示意图，在所述内燃机上应用了根据本发明第一实施方式的控制系统；

图2是用于说明本发明第一实施方式中节气门控制期间的ECU操作的方框图；

图3是示出函数B和变量x之间关系的图表；

图4是示出函数和变量x之间关系的图表；

图5示出在以根据本发明第一实施方式的方法计算目标节气门开度的情况下的节气门控制结果；

图6是用于说明发明第二实施方式中节气门控制期间的ECU操作的方框图；

图7是说明本发明第二实施方式中设定虚拟节气门上游压力的过程的流程图；

图8示出在以根据本发明第二实施方式的方法计算目标节气门开度的情况下的节气门控制结果；

图9示出在以根据本发明第二实施方式的方法计算目标节气门开度的情况下的节气门控制结果；

图10示出在以根据本发明的变例实施方式的方法计算目标节气门开度的情况下的节气门控制结果；以及

图11是为了进行比较的目的而示出配备有增压器的传统内燃机的加速特性与自然吸气式内燃机的加速特性的视图。

具体实施方式

第一实施方式

参照图1至图5，下面将详细描述本发明的第一示例性实施方式。图1示意性示出配备有增压器的内燃机，其采用了根据本发明第一实施方式的控制系统。在此实施方式中，本发明应用于所谓的涡轮发动机，即，配备有涡轮增压器的内燃机，所述涡轮增压器是一种的增压器。如图1所示，涡轮发动机具有发动机本体2，进气通道4和排气通道8连接至发动机本体2。稳压罐6形成在进气通道4中，并且电控节气门12设置在稳压罐6的上游。涡轮增压器10包括设置在进气通道4中的压缩轮10a以及设置在排气通道8中的涡轮机10b。在操作中，压缩轮10a和涡轮机10b作为一个单元旋转。废气门14也设置在排气通道8中，用于使废气可以从其通过而绕过涡轮机10b。

图1的涡轮发动机包括用于控制发动机本体2的运行状态的ECU(电子控制单元)20。包括例如节气门12等的多种装置或设备连接到ECU 20的输出侧，而多种传感器连接到ECU 20的输入侧。在此涡轮发动机中，在稳压罐6中安装下游进气压力传感器36，下游进气压力传感器36产生表示节气门12下游的压力POUT的信号。在进气通道4中的压缩轮10a下游、节气门12上游处安装上游进气压力传感器32和进气温度传感器34，上游进气压力传感器32产生表示节气门12上游的压力PIN的信号，进气温度传感器34产生表示进气温度TIN的信号。此外，设置有加速器踏板位置传感器30，加速器踏板位置传感器30产生表示加速器踏板的行程或操作量θA的信号。尽管ECU还连接至除上述装置和传感器之外的多个装置和传感器，但在此不作进一步的说明。ECU 20适合于基于相应传感器的输出、根据特定控制程序来驱动相应的装置。

作为其功能之一，用作涡轮发动机的控制单元的ECU 20执行节气门控制，以便根据加速器踏板行程θA来控制节气门12的开度θ。以下参照图2的方框图说明ECU 20在执行节气门控制时的操作。如图2所示，在节气门控制过程中，ECU 20用作计算临时目标节气门开度的第一计算单元22、计算目标节气门流速(目标进气质量流量)的第二计算单元24以及计算目标节气门开度的第三计算单元26。

初始时，ECU 20用作第一计算单元22。更具体而言，ECU 20使用预设的虚拟内燃机模型(内燃机的虚拟模型)计算临时目标节气门开度θ’。虚拟内燃机模型是模拟自然吸气式内燃机的扭矩特性的内燃机模型。在虚拟内燃机模型中，上游进气压力假定为高于大气压力的恒定压力(虚拟上游进气压力)PA，以便在与涡轮发动机排量相同的情况下提供相等的扭矩。ECU 20使用虚拟内燃机模型中的节气门开度θ’和加速器踏板行程θA之间的关系、根据由加速器踏板位置传感器30测得的加速器踏板行程θA而获得节气门开度θ’，并且将所得的节气门开度θ’设定为临时目标节气门开度θ’。

接下来，ECU 20用作第二计算单元24。更具体而言，ECU 20使用上述虚拟内燃机模型计算目标节气门流速(即，目标进气质量流量)。在虚拟内燃机模型中，如上所述，在加速器踏板行程等于θA时，节气门12的开度设定为θ’。在节气门开度这样设定的情况下，可通过将节气门开度θ’、虚拟上游进气压力PA、下游进气压力POUT以及进气温度TIN代入如下示出的称为喷嘴公式的等式(1)来计算虚拟内燃机模型的节气门流速mt’。在等式(1)中，下游进气压力POUT是由下游进气压力传感器36实际测得的压力，而进气温度TIN是由进气温度传感器34实际测得的温度。

${m_t}^{\text{'}}\left({\mathrm{\θ}}^{\text{'}}\right)=\frac{P_A}{\sqrt{T_{\mathrm{IN}}}}B\left({\mathrm{\θ}}^{\text{'}}\right)\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_A}\right)...\left(1\right)$

在上面的等式(1)中，B是包括流量系数的节气门开度的函数，且其与变量x之间具有如图3所示的特定关系；而是如下面示出的等式(2)所表示的函数，且其与变量x之间具有如图4所示的特定关系。在下面的等式(2)中，k是比热比。

$\mathrm{\φ}\left(x\right)=x^{\frac{1}{k}}\sqrt{\frac{2k}{k-1}(1-x^{\frac{k-1}{k}})},$ $x>{\left(\frac{2}{k+1}\right)}^{\frac{k}{k-1}}$ ···(2)

$\mathrm{\φ}\left(x\right)={\left(\frac{2}{k+1}\right)}^{\frac{1}{k-1}}\sqrt{\frac{2k}{k-1}},$ $x\≤{\left(\frac{2}{k+1}\right)}^{\frac{k}{k-1}}$

发动机的输出扭矩由节气门流速确定。因此，为了使涡轮发动机基本上获得与自然吸气式发动机相同的扭矩特性，可控制节气门12使得空气以与虚拟内燃机模型的节气门流速mt’相同的流速通过节气门12。即，可以使用虚拟内燃机模型的流速mt’作为目标节气门流速来控制节气门12。因而，ECU 20将上述等式(1)表示的节气门流速mt’设定为目标节气门流速。

接下来，ECU 20用作第三计算单元26。在涡轮发动机中节气门开度设定为θ时所获得的节气门流速mt可以使用节气门开度θ和分别由传感器32、36、34测得的上游进气压力PIN、下游进气压力POUT和进气温度TIN通过下面所示的等式(3)表示。

$\mathrm{mt}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{P_{\mathrm{IN}}}{\sqrt{T_{\mathrm{IN}}}}B\left(\mathrm{\θ}\right)\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_{\mathrm{IN}}}\right)...\left(3\right)$

ECU 20设定节气门开度θ使得通过上述等式(3)确定的节气门流速mt等于目标节气门流速mt’，即，使其满足以下等式(4)。

m_t(θ)＝m_t′(θ′)  ···(4)

满足上面的等式(4)的节气门开度θ可根据下面示出的等式(5)计算。在表达式(5)中，B-1是B的反函数。ECU 20将根据等式(5)得出的节气门开度θ设定为目标节气门开度。

$\mathrm{\θ}=B^{-1}(\frac{P_A}{P_{\mathrm{IN}}}B\left({\mathrm{\θ}}^{\′}\right)\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_A}\right)/\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_{\mathrm{IN}}}\right))...\left(5\right)$

ECU 20根据以如上所述的方式算出的目标节气门开度θ控制目标节气门12。借助于ECU的节气门控制结果示于图5中。在图5中，针对本实施方式的涡轮发动机、传统涡轮发动机以及自然吸气式发动机，对照于车辆加速过程中加速器踏板行程(G)的变化，而绘制节气门开度(A)、车辆加速度(B)、发动机转速(C)、节气门流速(D)、上游进气压力和下游进气压力(E)以及扭矩(F)的变化。假定自然吸气式发动机提供与本实施方式的涡轮发动机相同的扭矩。在图5中，粗实线指示本实施方式的涡轮发动机中的变化，细实线指示传统涡轮发动机中的变化，而虚线指示自然吸气式发动机中的变化。

如图5所示，当驾驶者压下加速器踏板时，本实施方式的涡轮内燃机的节气门的打开程度大于传统涡轮发动机和自然吸气式发动机的打开程度。如果在加速器踏板压下时涡轮发动机的上游进气压力PIN达到虚拟内燃机模型的虚拟上游进气压力PA，则通过将节气门开度设定为等于自然吸气式发动机的节气门开度，涡轮发动机可提供与自然吸气式发动机基本相同的节气门流速。但是，加速开始时的上游进气压力PIN由于涡轮发动机的涡轮迟滞而低于虚拟上游进气压力PA。因此，在本实施方式的涡轮发动机中，将节气门开度设定为大于自然吸气式发动机的节气门开度(在图5的示例中节气门完全打开)，由此弥补低水平的上游进气压力。

通过如上所述将节气门开度设定为较大程度，本实施方式的涡轮发动机确保节气门流速从紧接着加速器踏板下压之后的时刻起就接近自然吸气式发动机的节气门流速。由此，涡轮发动机能够在初期阶段便产生所需扭矩，进而，车辆加速度从一开始便上升，而不会象传统涡轮发动机中那样在到达其最大值之前一度降低。此外，可以使涡轮发动机到达其最大加速度所花费的时间接近自然吸气式发动机的情况。因而，本实施方式的涡轮发动机获得了与自然吸气式发动机类似的不分阶段的平稳加速特性。

尽管虚拟内燃机模型的虚拟上游进气压力PA象自然吸气式发动机的情况那样是恒定的，但是，涡轮发动机的上游进气压力PIN由于涡轮增压器10的增压而增加。如果节气门开度保持恒定，则节气门流速随着上游进气压力PIN的增加而增加。但是，在本实施方式的涡轮发动机中，节气门开度设定为随着上游进气压力PIN的增加而越来越小。如果上游进气压力PIN超过虚拟上游进气压力PA，则将涡轮发动机的节气门开度设定为小于自然吸气式发动机的节气门开度。以此方式，即使是在上游进气压力PIN由于涡轮增压器10的增压而增加后，涡轮发动机仍可保持与自然吸气式发动机基本相同的节气门流速。

在图1的涡轮发动机中，当涡轮增压器10的增压压力由于某些原因而变得过大时，则使废气门14操作而主动降低上游进气压力PIN。甚至通过此控制，本实施方式的涡轮发动机能够无关于上游进气压力PIN的变化而提供与自然吸气式反动机基本相同的节气门流速，从而防止车辆加速度不按照驾驶者的意图变化。

第二实施方式

参照图6至图9，下面详细描述本发明的第二示例性实施方式。图6的方框图示出ECU 20在执行节气门控制时的操作。在此实施方式中，ECU20在节气门控制过程中用作计算临时目标节气门开度的第一计算单元22、计算目标节气门流速(目标进气质量流量)的第二计算单元24、计算目标节气门开度的第三计算单元26以及设定虚拟上游进气压力的第四计算单元28。ECU 20用作第一计算单元22、第二计算单元24和第三计算单元26的操作与第一实施方式中的ECU 20的相应操作类似。在下文中，主要说明用作第四计算单元28的ECU 20的操作，其是第二实施方式的主要特征。

图7的流程图示出第四计算单元28设定虚拟上游进气压力PA时所依据的程序。尽管在第一实施方式中虚拟上游进气压力PA设定为固定或恒定的值，但在第二实施方式中虚拟上游进气压力PA的设定值取决于上游进气压力传感器32所测得的上游进气压力PIN的水平而变化。每当曲柄轴到达预定曲柄角时，第四计算单元28便执行图7中所示的程序。

在图7所示程序的步骤100中，将上游进气压力PIN与预定的基准压力PA’相比较。如果比较结果显示上游进气压力PIN等于或低于基准压力PA’，则在步骤102中将虚拟上游进气压力PA设定为基准压力PA’。虚拟上游进气压力PA保持在恒定压力(即，基准压力PA’)，直到上游进气压力PIN超过基准压力PA’。

如果步骤100中的比较结果显示上游进气压力PIN超过基准压力PA’，则随后在步骤104中将上游进气压力PIN与预定的上限压力Pceil相比较。上限压力Pceil是下游进气压力的上限，其是为了防止发动机本体2破损而设定的。上述基准压力PA’设定为高于大气压力但低于下游进气压力的上限Pceil的值。

如果步骤104中的比较结果显示上游进气压力PIN等于或低于上限压力Pceil，则在步骤108中将上游进气压力传感器32测得的上游进气压力PIN的值设定为虚拟上游进气压力PA。因此，虚拟上游进气压力PA设定为等于上游进气压力PIN，并且取决于上游进气压力PIN的变化而改变，直到上游进气压力PIN超过上限压力Pceil。

如果步骤104中的比较结果显示上游进气压力PIN超过上限压力Pceil，则在步骤106中将虚拟上游进气压力PA设定为上限压力Pceil。由此，在上游进气压力PIN高于上限压力Pceil的情况下，虚拟上游进气压力PA保持在恒定的压力(即上限压力Pceil)。

在第二实施方式中，ECU 20在如上所述根据上游进气压力PIN的水平而改变虚拟上游进气压力PA的设定值的同时控制节气门12。图8示出由ECU 20执行的节气门控制的结果。在图8中，针对本实施方式的涡轮发动机和第一实施方式的涡轮发动机，对照于车辆加速过程中加速器踏板行程(G)的变化，绘制节气门开度(A)、车辆加速度(B)、发动机转速(C)、节气门流速(D)、上游进气压力和下游进气压力(E)以及扭矩(F)的变化。在图8中，粗实线指示本实施方式的涡轮发动机中的变化，粗虚线指示第一实施方式的涡轮发动机中的变化。在图8(E)中，细虚线指示基准压力PA’，细点划线指示虚拟上游进气压力PA的设定值。

如图8所示，虚拟进气压力PA保持在恒定水平(＝基准压力PA’)，直到上游进气压力PIN超过基准压力PA’，从而提供与第一实施方式基本相同的控制结果。即，紧接着加速器踏板下压之后，ECU 20将节气门开度设定到较大程度，由此弥补低水平的上游进气压力，从而确保节气门流速从紧接着加速开始之后的时刻便接近自然吸气式发动机的节气门流速。此后，随着上游进气压力PIN由于涡轮增压器10的增压而增加，节气门开度设定为越来越小，从而，即使在上游进气压力PIN增加之后，也可保持与自然吸气式发动机相等的节气门流速。由此，本实施方式的涡轮发动机获得象自然吸气式发动机一样的不分阶段的平稳加速特性。

如果上游进气压力PIN由于涡轮增压器10的增压而进一步增加并且最终超过基准压力PA’，则将虚拟上游进气压力PA设定为等于上游进气压力PIN。以此设定，根据上述等式(5)算出的目标节气门开度θ保持在恒定值。由此，节气门流速随着上游进气压力PIN的增加而增加，并且以与上游进气压力PIN的增加相对应的速率对车辆进行加速。由此，本实施方式的涡轮发动机获得与自然吸气式发动机相类似的不分阶段的平稳加速特性，直到涡轮增压器10的增压压力上升到足够高的水平，然后在涡轮增压器10的增压压力达到足够高的水平之后提供涡轮发动机所特有的极佳加速能力或性能。

图8示出相应运行状态在上游进气压力PIN等于或低于上限压力Pceil情况下的变化。图9示出在上游进气压力PIN超过上限压力Pceil的情况下节气门开度(A)、节气门流速(B)、上游进气压力和下游进气压力(C)以及扭矩(D)的变化。在图9中，粗实线指示此实施方式的涡轮发动机的运行状态的变化，细实线指示在虚拟上游进气压力PA未由上限压力Pceil限制时运行状态的变化。在图9C中，细虚线指示上限压力Pceil，而细点划线指示虚拟上游进气压力PA的设定值。在图9中，假定上游进气压力PIN从开始时便高于基准压力PA’。

如图9所示，直到上游进气压力PIN超过上限压力Pceil之前，虚拟上游进气压力PA均设定为等于上游进气压力PIN，从而使得节气门开度保持在恒定值，并且节气门流速随上游进气压力PIN的增加而增加。如果上游进气压力PIN进一步增加并最终超过上限压力Pceil，则虚拟上游进气压力PA被设定为等于上限值Pceil。以此设定，按照上述等式(5)计算的目标节气门开度θ根据上游进气压力PIN的增加而减少，并且，即使在上游进气压力PIN变得高于上限压力Pceil之后，节气门流速也保持在与上游进气压力PIN等于上限压力Pceil的情况相同的值。由此，防止下游进气压力过高，即，防止下游进气压力高于上限压力Pceil。由此，此实施方式的涡轮发动机能够在确保极佳的加速能力的同时防止发动机本体2由于过高的汽缸压力而损坏。

其他实施方式

尽管已经参照所示实施方式对本发明进行了描述，但应该理解，本发明并不限于这些示例性的实施方式或构造，而是可以在不背离本发明的范围和精神的情况下采用其他方式以各种变化、改型或等同设置来实施。例如，所示实施方式可以以下述方式进行改型。

尽管在所示实施方式中使用由进气温度传感器34测得的温度TIN来计算虚拟内燃机模型的节气门流速mt’，但是，应该指出的是，温度TIN根据天气情况和涡轮增压器10的增压情况而不同。为了准确地计算虚拟内燃机模型的节气门流速mt’，希望使用虚拟内燃机模型中实际采用的进气温度TA来进行计算。在此情况下，可按照下面的等式(6)来计算节气门流速mt’。

${\mathrm{mt}}^{\text{'}}\left({\mathrm{\θ}}^{\text{'}}\right)=\frac{P_A}{\sqrt{T_A}}B\left({\mathrm{\θ}}^{\text{'}}\right)\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_A}\right)...\left(6\right)$

如果将按照上述等式(6)算出的节气门流速mt’看作目标节气门流速，则可按照如下所示的等式(7)计算目标节气门开度θ。如可从等式(7)理解的，通过按照上述等式(6)计算节气门流速mt’，可以根据进气温度TIN校正目标节气门开度θ。

$\mathrm{\θ}=B^{-1}(\frac{P_A}{P_{\mathrm{IN}}}\sqrt{\frac{T_{\mathrm{IN}}}{T_A}}B\left({\mathrm{\θ}}^{\text{'}}\right)\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_A}\right)/\mathrm{\φ}\left(\frac{P_{\mathrm{OUT}}}{P_{\mathrm{IN}}}\right))...\left(7\right)$

在图10中，针对目标节气门开度θ按照等式(7)计算的情况以及目标节气门开度θ按照上述等式(5)计算的情况，对照于进气温度传感器34测得的进气温度(C)的变化，绘出了节气门开度(A)、车辆加速度(B)、节气门流速(D)和下游进气压力(E)的变化。在图10中，粗实线指示在目标节气门开度θ按照等式(7)计算的情况下运行状态的变化，细实线指示在目标节气门开度θ按照等式(5)计算的情况下运行状态的变化。

随着进气温度的增加，进气密度降低，由此，如果节气门开度恒定，则节气门流速降低。但是，按照上述等式(7)，根据进气温度校正目标节气门开度θ，使得节气门流速能够以无关于进气温度变化的方式而保持在恒定值，并且车辆加速度可保持恒定，如图10所示。

尽管在所示实施方式中使用涡轮增压器来作为增压器，但本发明并不限于应用在配备有涡轮增压器的发动机中，而是可以应用到配备有其他类型的的增压器的发动机中——只要所述增压器能够增加上游进气压力。例如，本发明可以应用于配备有机械增压器的发动机中。

还应该理解，虚拟内燃机模型中的虚拟上游进气压力的设定值并不限于所示实施方式中示出的情况。由于虚拟内燃机模型的扭矩特性根据虚拟上游进气压力的设定方式而改变，所以可根据所需的加速特性设定虚拟上游进气压力。

Claims (8)

1.一种用于配备有增压器的内燃机的控制系统，其特征在于包括：(a)加速器踏板行程测量装置，用于测量加速器踏板的行程；(b)进气压力测量装置，用于测量位于节气门上游、所述增压器下游的位置处的进气压力；(c)目标进气质量流量计算装置，其包括具有虚拟上游进气压力的虚拟内燃机模型，用于利用所述虚拟内燃机模型中加速器踏板行程与进气质量流量之间的关系、根据所测得的加速器踏板行程来计算目标进气质量流量；(d)目标节气门开度计算装置，用于根据所测得的上游进气压力计算目标节气门开度，由此提供所算出的目标进气质量流量；以及(e)节气门控制装置，用于基于所述目标节气门开度控制所述节气门。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中，在所述虚拟内燃机模型中所述虚拟上游进气压力设定为恒定值。

3.如权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述目标进气质量流量计算装置根据所测得的上游进气压力设定所述虚拟上游进气压力。

4.如权利要求1-3中任一项所述的控制系统，其中，所述目标进气质量流量计算装置在所测得的上游进气压力等于或低于预定值时将所述虚拟内燃机模型的虚拟上游进气压力设定为所述预定值，以及在所测得的上游进气压力超过所述预定值时将所述虚拟上游进气压力设定为等于所测得的上游进气压力。

5.如权利要求4所述的控制系统，其中，所述预定值低于所述节气门的下游位置处的进气压力的上限值，并且，当所测得的上游进气压力超过所述下游进气压力的所述上限值时，所述目标进气质量流量计算装置将所述虚拟上游进气压力设定为所述下游进气压力的所述上限值。

6.如权利要求1-5中任一项所述的控制系统，进一步包括用于在增压器进行增压之后测量进气温度的进气温度测量装置，其中，所述目标节气门开度计算装置基于所述进气温度测量装置测得的进气温度来校正所述目标节气门开度。

7.一种用于配备有增压器的内燃机的控制方法，包括：

测量加速器踏板的行程；

测量位于节气门上游、所述增压器下游的位置处的进气压力；

利用具有虚拟上游进气压力的虚拟内燃机模型中加速器踏板行程与进气质量流量之间的关系、根据所测得的加速器踏板行程来计算目标进气质量流量；

根据所测得的上游进气压力计算目标节气门开度，由此提供所述目标进气质量流量；以及

基于所述目标节气门开度控制所述节气门。

8.一种用于配备有增压器的内燃机的控制系统，包括：

加速器踏板行程传感器，其测量加速器踏板的行程；

进气压力传感器，其测量位于节气门上游、所述增压器下游的位置处的进气压力；

目标进气质量流量计算器，其包括具有虚拟上游进气压力的虚拟内燃机模型，并且利用所述虚拟内燃机模型中加速器踏板行程与进气质量流量之间的关系、根据所测得的加速器踏板行程来计算目标进气质量流量；

目标节气门开度计算器，其根据所测得的上游进气压力计算目标节气门开度，由此提供所算出的目标进气质量流量；以及

节气门控制器，其基于所述目标节气门开度控制所述节气门。

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