CN101523033B

CN101523033B - 内燃机控制装置

Info

Publication number: CN101523033B
Application number: CN2007800379213A
Authority: CN
Inventors: 水野浩
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: DE602007010806D1; WO2008047816A1; JP4483850B2; EP2072784B1; CN101523033A; US20100006064A1; US8205595B2; ATE489546T1; EP2072784A4; EP2072784A1; JP2008095579A

Abstract

本发明的目的在于提供一种即使需要比无负载怠速相当输出小的内燃机输出，也能够对内燃机输出进行高精度的控制的内燃机控制装置。本发明的内燃机控制装置具有通过内燃机的输出轴来驱动的发电机等辅助设备、对发动机和辅助设备进行综合性控制的ECU、以及对辅助设备进行驱动控制的辅助设备驱动控制部。在ECU中，根据驾驶员的要求计算出目标发动机输出，当该目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，向辅助设备驱动控制部16发送控制信号以使辅助设备的负载增大，并且将怠速提升量设定为零。当目标发动机输出为无负载怠速相当输出以上时，求出与辅助设备的负载相对应的怠速提升量。于是，向目标发动机输出相加怠速提升量部分的输出，根据该计算值对发动机设备进行控制。

Description

内燃机控制装置

技术领域

本发明涉及对装载在汽车等上的内燃机进行控制的内燃机控制装置。

背景技术

作为对装载在汽车等上的内燃机(发动机)进行控制的装置，例如如日本专利文献2002-303177号公报中所记载的那样，进行转矩按需控制，即：根据驾驶员所操作的油门开度等计算目标发动机输出(转矩)，根据该目标转矩控制节气门角度。

发明内容

可是，在上述的以往技术中，对于算出了比无负载怠速运转时的输出(无负载怠速相当输出)小的目标发动机输出时的控制，没有做出任何考虑。

本发明的目的在于提供一种即使需要比无负载怠速相当输出小的内燃机输出也能够对内燃机输出进行高精度的控制的内燃机控制装置。

本发明的内燃机控制装置，对装载在车辆上的内燃机进行控制，其特征在于，内燃机控制装置包括：辅助设备，通过内燃机的输出轴驱动该辅助设备；辅助设备控制单元，对辅助设备的负载进行控制；输出目标设定单元，设定内燃机的输出目标值；以及输出控制单元，使用由输出目标设定单元设定的输出目标值而对内燃机的输出进行控制；当输出目标值比无负载怠速运转时的输出小时，辅助设备控制单元对所述辅助设备的负载进行控制以使辅助设备的负载增大。

例如当在高速道路中减速或行驶下坡道路时，有时进行使内燃机的输出比无负载怠速运转时的输出(无负载怠速相当输出)小的驾驶。为了获得比无负载怠速相当输出小的内燃机输出，需要并用停止供燃料、停止气缸、延迟点火等的控制，但是在此情况下只能进行开启-关闭性或步骤性的控制，难以对内燃机输出进行极微细的控制。可是，与内燃机的输出轴连接有发电机、空调压缩机等辅助设备，经由内燃机的输出轴驱动这些辅助设备。本发明是通过有效地利用这些辅助设备的负载来对发动机的输出进行有效的控制的。

即，通过输出目标设定单元来设定内燃机的输出目标值，判断该输出目标值是否比无负载怠速相当输出小。于是，当输出目标值比无负载怠速相当输出小时，通过辅助设备控制单元进行使辅助设备的负载增大的控制。由此，由于内燃机的输出只下降辅助设备的负载的增大部分，因此可获得比无负载怠速相当输出小的内燃机输出。如此将对辅助设备负载的控制积极地用作对内燃机输出的控制，从而不需要并用停止供燃料、停止气缸等的控制，因此对比无负载怠速相当输出小的内燃机输出进行高精度的控制。

优选的是，当输出目标值比无负载怠速运转时的输出小时，辅助设备控制单元对所述辅助设备的负载进行控制以使辅助设备的负载只增加相当于输出目标值与无负载怠速运转时的输出的差值的部分。

在此情况下，由于使与内燃机的输出目标值相对应的辅助设备负载的增加量成为最恰当，能够可靠地获得比无负载怠速相当输出小的任意的内燃机输出。

另外，优选的是，还包括：怠速提升调整单元，设定内燃机的怠速提升量；以及校正单元，向在输出目标设定单元中设定的输出目标值相加与怠速提升量相对应的输出，从而校正输出目标值；输出控制单元根据被校正单元所校正了的输出目标值而对内燃机的输出进行控制，通常时，怠速提升调整单元求出与辅助设备的负载相对应的怠速提升量，当由输出目标设定单元设定的输出目标值比无负载怠速运转时的输出小时，怠速提升调整单元将怠速提升量设定成比通常时的小。

当通常、即内燃机的输出目标值比无负载怠速相当输出大时，求出与辅助设备的负载相对应的怠速提升量，使用该怠速提升量来校正输出目标值，根据该校正了的输出目标值而对内燃机的输出进行控制，因此即使在辅助设备的负载发生了变化时，也能够实现稳定的怠速运转状态。另一方面，当内燃机的输出目标值比无负载怠速相当输出小时，将怠速提升量设定成比通常时的小，从而通过怠速提升控制来防止了不必要的能量的产生，因此可降低燃料消耗量。

附图说明

图1是与内燃机一起表示本发明的内燃机控制装置的一个实施方式的简要构成图；

图2是表示通过图1中示出的电子控制单元(ECU)实施的发动机输出控制处理的顺序的流程图；

图3是详细地表示图2中示出的怠速提升量确认处理顺序的流程图；

图4是表示发电机负载特性的一个例子的图表。

具体实施方式

下面，参照附图来详细地说明本发明的内燃机控制装置的优选的实施方式。

图1是与内燃机一起表示本发明的内燃机控制装置的一个实施方式的简要构成图。在该图中，作为装载在汽车等车辆上的内燃机的发动机1包括通过燃烧燃料而获得动力的发动机主体2。

在发动机主体2上连接有用于吸入空气的进气管3和用于排出燃烧后的废气的排气管4。在进气管3的内部配置有调整向发动机主体2内吸入的空气的吸入量的节流阀5。通过节气门驱动马达6来控制节流阀5。在进气管3上设置有检测节流阀5的角度(节气门角度)的节气门位置传感器7。另外，在进气管3的靠近发动机主体2处安装有朝向发动机主体2内供应燃料的喷射器8。另外，也可以将喷射器8安装在发动机主体2上。

在内置于发动机主体2内的曲轴9的一端上安装有飞轮10。飞轮10与驱动系部件(未图示)连结，经由该驱动系部件向车轮传递发动机输出。

曲轴9的另一端经由驱动带11与发电机12的轴12a连接。由此，在发动机主体2中产生的动力经由驱动带11传递给发电机12，驱动发电机12。发电机12与蓄电池13连接。发电机12是一个通过发动机1的输出轴(曲轴9)驱动的辅助设备。另外，作为辅助设备，虽然没有特别地图示，但是除此以外还有空调压缩机、以及液压泵等。这些辅助设备构成内燃机控制装置14的一部分。

另外，内燃机控制装置14包括电子控制单元(ECU)15和辅助设备驱动控制部16，其中，所述电子控制单元(ECU)15对发动机1和发电机12的辅助设备类的动作进行综合控制，所述辅助设备驱动控制部16进行辅助设备的驱动控制。

ECU 15上连接有检测加速踏板17的操作量的加速踏板位置传感器18、检测车辆车速的车速传感器19、以及检测发动机1的转速的转速传感器20。另外，虽然没有特别地图示，但是ECU 15上例如还连接有检测齿轮杆的位置的传感器等其它的传感器。

ECU 15接收各种传感器的检测信号和发电机12等辅助设备类的输出值，进行预定的计算处理等，对节气门驱动马达6和喷射器8等的发动机设备进行控制，并且向辅助设备驱动控制部16发送用于控制辅助设备的驱动负载的控制信号。

辅助设备驱动控制部16从蓄电池13的电压计算出所所需发电量，控制发电机12的输出(发电量)以使得获得该所需发电量、并且接收来自ECU 15的控制信号，控制包括发电机12在内的各辅助设备的输出。

图2是表示通过ECU 15实施的发动机输出控制处理顺序的流程图。图2示出的处理是通过预先存储的程序来执行的发动机控制处理的一部分，是作为定时处理(例如为4ms周期)而执行的。

在该图中，首先根据驾驶员的要求，计算出发动机1应产生的输出目标值(目标发动机输出)(顺序51)。这里，作为驾驶员的要求，由于综合参考加速踏板17的踩下量、车辆的车速、以及发动机1的转速等，因此使用上述的加速踏板位置传感器18、车速传感器19、以及转速传感器20等的输出信号而进行该顺序的计算处理。

关于目标发动机输出，可以用直接性的发动机输出或转矩的量来计算，也可以计算为如节气门角度或发动机负载等这样的、间接性地规定发动机输出的控制量。但是，当用直接性的量来计算目标发动机输出时，目标发动机输出为从曲轴9获取的实际输出(轴输出或轴转矩)的目标值。

接着，判定在顺序51中求出的目标发动机输出是否比无负载怠速运转时的输出(以下称为无负载怠速相当输出)小(顺序52)。这里，无负载怠速是指无负载时的怠速运转、即完成暖机后在齿轮杆位于空档并且空调器、音响设备、灯等电器类全部为关闭的状态下的怠速运转。

但是，在顺序51的处理中，作为目标发动机输出，需要求出在车辆的行驶当中和停止当中不发生发动机失速的值。因此，当处于通常行驶或停止时，虽然目标发动机输出比无负载怠速相当输出大，但是例如当在高速道路中减速或下坡行驶时，根据对驾驶员的驾驶进行的状况判断而可能会计算出比无负载怠速相当输出小的目标发动机输出。

当在顺序52中判定为目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，向辅助设备驱动控制部16发送控制信号，以便向辅助设备驱动控制部16请求增加包括发电机12在内的各辅助设备类的负载(输出)(顺序53)。

当目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，例如如果要通过停止供应燃料、停止气缸、延迟点火等的控制来使发动机输出下降，则发动机会变得不能稳定地旋转。即，仅靠发动机1自身难以稳定地得到比无负载怠速相当输出小的发动机输出。另一方面，如果增加发电机12等辅助设备类的负载，则发动机轴输出将会下降与该部分相对应的量。因此，当目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，不是为了获得辅助设备的期望输出，而是为了稳定地得到比无负载怠速相当输出小的发动机输出，积极地增加辅助设备类的负载。此时的辅助设备负载增加量用下式表示。

辅助设备负载增加量＝无负载怠速相当输出-目标发动机输出

将从上式得出的辅助设备负载增加量的数据作为控制信号的一部分发送给辅助设备驱动控制部16。于是，辅助设备驱动控制部16根据该辅助设备负载增加量控制发电机12等的负载。此时，由于只增加相当于无负载怠速相当输出与目标发动机输出的差值部分的、发电机12等的负载，因此可通过辅助设备的负载来抵消相对于目标发动机输出剩余的发动机输出部分。另外，作为负载的控制方法，例如可以增加发电机12的负载，或者也可以使所使用的多个辅助设备的负载均衡地增加。

实施顺序53的处理后，将发动机1的怠速提升量(转速等的增加量)设定为零(顺序54)。即，当目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，不实施怠速提升控制。

另一方面，当在顺序52中判定为处于目标发动机输出比无负载怠速相当输出大的通常状态时，确认此时的怠速提升量(顺序55)。在图3中详细地示出了该顺序55的处理顺序。另外，图3中示出的处理是作为与发动机输出控制处理不同的其它定时处理(例如为4ms周期)而执行的。

在该图中，首先检测发电机12等辅助设备的负载(顺序61)。此时，在发电机12中，将发电电流检测为负载。

接着，求出与辅助设备的负载相对应的怠速提升量(顺序62)。具体地说，如图4所示，在ECU 15的存储器中预先存储有表示发电电流(发电量)与驱动马力的关系的发电机负载特性数据。使用这样的发电机负载特性数据求出与发电电流相对应的驱动马力，从该驱动马力求出所需的怠速提升量。由此，得出与发电机12的负载相对应的怠速提升量。

关于空调器等其它的辅助设备，也预先准备有负载特性数据。于是，当同时使用了多个辅助设备时，计算出各辅助设备的负载的总和，求出与该负载总和值相对应的怠速提升量。

回到图2，紧接着，给在顺序51中求出的目标发动机输出加上在顺序54、55中求出的怠速提升量部分的发动机输出，将其作为校正目标发动机输出(顺序56)。

该校正目标发动机输出不是如在顺序51中求出的目标发动机输出那样的轴输出或轴转矩的目标值，而是在发动机1的气缸内通过燃烧而产生的燃烧能(指示输出或指示转矩)的目标值。另外，指示输出(指示转矩)是加上了轴输出(轴转矩)、和由发动机内部的摩擦等和辅助设备类的负载所消耗掉的输出(转矩)的部分。

接着，计算节气门角度、燃料喷射量、以及点火正时等的控制量，按照这些控制量来控制节流阀5、喷射器8、以及火花塞(没有图示)等发动机设备(顺序57)，其中所述的节气门角度、燃料喷射量、以及点火正时等的控制量是用于实现在顺序56中求出的校正目标发动机输出的。

在上述中，ECU 15的顺序51构成设定内燃机的输出目标值的输出目标设定单元。ECU 15的顺序52、53和辅助设备驱动控制部16构成对辅助设备的负载进行控制的辅助设备控制单元。ECU 15的顺序52、54、55构成设定内燃机的怠速提升量的怠速提升调整单元。ECU 15的顺序56构成通过向在输出目标设定单元中设定的输出目标值加上与怠速提升量相对应的输出而校正输出目标值的校正单元。ECU 15的顺序57构成使用在输出目标设定单元中设定的输出目标值而对内燃机的输出进行控制的输出控制单元。

在如上述所构成的本实施方式中，当通常行驶或停止时，由于目标发动机输出比无负载怠速相当输出大，因此求出与辅助设备的负载相对应的怠速提升量，根据使用该怠速提升量所得出的校正目标发动机输出而对节流阀5和喷射器8等进行控制。即，实施发动机1的怠速提升控制。由此，即使在辅助设备的负载发生了变化的情况下，也防止了发动机失速和振动，从而能够确保稳定的怠速运转状态。

另一方面，例如当在高速公路上减速或者下坡行驶时，即使通过驾驶员的驾驶操作而目标发动机输出变得比无负载怠速相当输出小，由于控制成辅助设备使得辅助设备的负载增大，因此发动机输出(轴输出或轴转矩)下降辅助设备的负载所增大的部分。因此，例如在减速时，即使在由于或多或少地踩下加速踏板17而在发动机1内产生某种程度的燃烧能的状态下，也能够通过调整辅助设备的负载增加量来获得从结果来看比无负载怠速相当输出小的发动机输出。

通过如此将辅助设备的负载控制积极地用作发动机输出的减少手段，不再需要一并使用节气门控制和停止供应燃料、停止气缸、延迟点火等的控制，因此能够对无负载怠速相当输出以下的发动机输出连续地(模拟)进行控制。由此，即使需要比无负载怠速相当输出小的发动机输出，也能够精细地进行控制而使得发动机1的实际输出成为目标发动机输出。结果，可改善行驶和运转的稳定性以及耗油率。

另外，当目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，由于不实施怠速提升控制，因此防止了由于怠速提升而致的燃烧能的产生。因此，在这一点上也有助于耗油率的改善。

本发明不限于上述实施方式。例如在上述实施方式中，当目标发动机输出比无负载怠速相当输出小时，将发动机1的怠速提升量设定为了零，但是不限于此，将怠速提升量设定为比通常时(当目标发动机输出为无负载怠速相当输出以上时)小即可。

另外，在上述实施方式中，在ECU 15中设定了与辅助设备的负载相对应的怠速提升量，但是也可以在辅助设备驱动控制部16中进行这样的怠速提升量的设定处理，将在辅助设备驱动控制部16中获得的怠速提升量发送给ECU 15。

另外，毋庸置疑，本发明的内燃机控制装置可适用于汽油内燃机和柴油发动机的任一种。

产业上的可利用性

根据本发明，即使在需要比无负载怠速相当输出小的内燃机输出时，也能够对内燃机输出进行高精度的控制。由此，可实现行驶和运转的稳定性以及耗油率的改善。

Claims

1.一种内燃机控制装置，对装载在车辆上的内燃机进行控制，所述内燃机控制装置包括：

辅助设备，该辅助设备通过所述内燃机的输出轴而被驱动；

辅助设备控制单元，对所述辅助设备的负载进行控制；

输出目标设定单元，设定所述内燃机的输出目标值；以及

输出控制单元，使用由所述输出目标设定单元设定的所述输出目标值对所述内燃机的输出进行控制；

所述内燃机控制装置的特征在于，

当所述输出目标值比无负载怠速运转时的输出小时，所述辅助设备控制单元进行控制以使得所述辅助设备的负载增大，以通过所述辅助设备的负载将所述内燃机的输出降低得比所述无负载怠速运转时的输出低而成为所述输出目标值。

2.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

当所述输出目标值比所述无负载怠速运转时的输出小时，所述辅助设备控制单元进行控制以使得所述辅助设备的负载增加与所述输出目标值和所述无负载怠速运转时的输出的差值相当的部分。

3.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

还包括：

怠速提升调整单元，设定所述内燃机的怠速提升量；以及

校正单元，给由所述输出目标设定单元设定的输出目标值加上与所述怠速提升量相对应的输出，从而校正所述输出目标值；

其中，

所述输出控制单元根据被所述校正单元校正的输出目标值对所述内燃机的输出进行控制，

通常时，所述怠速提升调整单元求出与所述辅助设备的负载相对应的所述怠速提升量，当由所述输出目标设定单元设定的所述输出目标值比所述无负载怠速运转时的输出小时，所述怠速提升调整单元将所述怠速提升量设定成比通常时小。

4.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

所述输出目标设定单元设定不使所述内燃机发生失速的所述内燃机的输出目标值。

5.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

当所述输出目标值比所述无负载怠速运转时的输出大时，所述辅助设备控制单元不进行使所述辅助设备的负载增大的控制。

6.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

当所述输出目标值比所述无负载怠速运转时的输出小时，所述辅助设备控制单元进行控制以使所述辅助设备的负载连续地增大。