CN101680384B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机的控制装置，其目的在于：当基于根据多个要求转矩算出的节气门开度来驱动节气门时，防止节气门的过大的反应。对多个要求转矩进行合并(步骤100)，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否较大(步骤102)。在判断为其灵敏度较大的情况下，首先，只将波动的要求转矩变换成节气门开度(步骤106)，接着，将对该波形的要求转矩以外的要求转矩进行合并后的要求转矩变换成节气门开度(步骤108)。接着，对步骤106中算出的要求气节门开度和、步骤108中算出的要求节气门开度进行合并，来算出最终的节气门开度。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
在日本特开2000-97073号公报中，公开了如下技术：在内燃机的控制装置中，用于防止在相对于目标转矩变化的节气门开度变化较大的区域内、节气门对于目标转矩的微动的过大的反应。在该装置中为：在上述区域以外，基于目标转矩算出节气门开度，而在上述区域内，基于加速踏板开度算出节气门开度。
专利文献1：日本特开2000-97073号公报
发明内容
但是，目标转矩并不只是由基于加速踏板开度的驾驶者的要求来进行输出，而是也由车辆运动控制等来进行输出。上述现有技术存在无法应对该车辆运动控制等来自驾驶者以外的要求这样的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，能够在基于根据多个要求转矩算出的节气门开度来对节气门进行控制的情况下，防止节气门的过大的反应。
为了实现上述目的，第一发明是内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
基于各自的目的分别对内燃机输出要求转矩的多个要求转矩输出单元；
灵敏度判断单元，其基于对来自所述多个要求转矩输出单元的要求转矩进行合并后的合并后要求转矩，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否大于基准值；以及
节气门开度算出单元，其在被判断为所述灵敏度大于所述基准值的情况下，通过合并第一要求节气门开度和第二要求节气门开度来算出节气门开度，所述第一要求节气门开度是将多个所述要求转矩中、波动性最强的要求转矩变换成节气门开度而得到的，所述第二要求节气门开度是将对所述波动性最强的要求转矩以外的要求转矩进行合并后的要求转矩变换成节气门开度而得到的。
另外，第二发明是内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
基于各自的目的分别对内燃机输出要求转矩的多个要求转矩输出单元；
节气门开度算出单元，其基于对来自所述多个要求转矩输出单元的要求转矩进行合并后的合并后要求转矩，算出节气门开度；
灵敏度判断单元，其基于所述合并后要求转矩，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否大于基准值；以及
内燃机转速变更单元，其在被判断为所述灵敏度大于所述基准值的情况下，以内燃机转速向所述灵敏度小于所述基准值的区域转移的方式，使内燃机转速变化。
另外，第三发明的特征在于，在第二发明中，
所述内燃机转速变更单元，通过对所述合并后要求转矩进行增加修正，来使内燃机转速变化。
另外，第四发明的特征在于，在第二发明中，
所述内燃机转速变更单元，通过使辅机负荷变化来使内燃机转速变化。
根据第一发明，能够在基于对内燃机输出的多个要求转矩来算出节气门开度的情况下，基于对多个要求转矩进行合并后的合并后要求转矩，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否较大。并且，在判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较大的情况下，能够通过合并第一要求节气门开度和第二要求节气门开度来算出最终的节气门开度，所述第一要求节气门开度是只将波动性最强的要求转矩变换成节气门开度而得到的，所述第二要求节气门开度是将对该波形性最强的要求转矩以外的要求转矩进行合并后的要求转矩变换成节气门开度而得到的。由此，与将合并后要求转矩直接变换成节气门开度的情况相比，能够防止节气门开度的变动变得过大。因此，能够可靠地防止节气门过大地进行反应(动作)，从而能够提高节气门的耐久性，防止发生故障等。
根据第二发明，能够在基于向内燃机输出的多个要求转矩来算出节气门开度的情况下，基于对多个要求转矩进行合并后的合并后要求转矩，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否较大。并且，在判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较大的情况下，能够通过使内燃机转速变化，来向该灵敏度较小的区域进行移动。因此，能够可靠地防止节气门过大地进行反应(动作)，从而能够提高节气门的耐久性，防止发生故障等。
根据第三发明，能够通过对合并后要求转矩进行增加修正来使内燃机转速迅速且可靠地发生变化，因此能够更可靠地防止节气门的过大的反应。
根据第四发明，能够通过使辅机负荷变化来使内燃机转速迅速且可靠地发生变化，因此能够更可靠地防止节气门的过大的反应。
附图说明
图1是用于说明本发明实施方式1的系统结构的图。
图2是用于说明比较例的节气门开度算出方法的图。
图3是用于说明本发明实施方式1的节气门开度算出方法的图。
图4是表示图3示出的节气门开度算出方法中的信号流的图。
图5是在本发明实施方式1中执行的程序的流程图。
图6是表示转矩-节气门开度映射的图。
图7是在本发明实施方式2中执行的程序的流程图。
符号说明
10 内燃机
12 活塞
16 进气通路
18 排气通路
26 催化剂
32 进气阀
36 排气阀
50 ECU
具体实施方式
实施方式1
[系统结构说明]
图1是用于说明本发明实施方式1的内燃机系统的结构的图。图1所示的系统具备搭载于车辆的内燃机10。内燃机10的汽缸数和汽缸配置没做特别的限定。在内燃机10的各汽缸内设置有活塞12。在各汽缸上连通有进气通路16和排气通路18。
在进气通路16上设置有电子控制式的节气门20。在节气门20的附近，设置有检测节气门20的开度(以下，称为“节气门开度”)的节气门位置传感器22。另外，在排气通路18上配置有用于净化排气气体的催化剂26。
在内燃机10的各汽缸，还设置有向进气口内喷射燃料的燃料喷嘴28、用于对燃烧室内的混合气体进行点火的火花塞30、进气阀32、以及排气阀36。需说明的是，本发明并不限于图示那样的口喷射式内燃机，也可以适用于缸内直接喷射式内燃机、并用口喷射和缸内直接喷射的内燃机。
在内燃机10的曲轴24的附近，设置有用于检测曲轴24的旋转角度(曲轴角)的曲轴角传感器42。另外，在加速踏板的附近设置有检测加速踏板开度的加速踏板位置传感器44。
另外，本系统具备发动机ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)50。在发动机ECU(以下简称为“ECU”)50上，分别电连接上述的节气门位置传感器22、曲轴角传感器42、加速踏板位置传感器44等各种传感器、以及上述的节气门20、燃料喷嘴28、火花塞30等的各种致动器(Actuator)。
本系统还具备控制车辆的防抱死制动系统(Antilock Brake System)的ABS-ECU52、以及控制车辆稳定性控制系统(Vehicle Stability Control)的VSC-ECU54。
[实施方式1的特征]
在本实施方式中，对内燃机10输出多个要求转矩。作为该要求转矩，例如，列举了基于加速踏板开度算出的来自驾驶者的要求转矩、为了驱动辅机类而要求的辅机类驱动要求转矩、从ABS-ECU52输出的ABS要求转矩、以及从VSC-ECU54输出的VSC要求转矩等。并且，ECU50基于这些多个要求转矩，算出对于节气门20的节气门开度指示值(以下简称为“节气门开度”)。以下，在对本实施方式的节气门开度算出方法进行说明之前，为了易于理解本实施方式的作用效果，对比较例的节气门开度算出方法进行说明。
(比较例的节气门开度算出方法)
图2是用于说明比较例的节气门开度算出方法的图。如图2(a)所示那样，在此假设有三个要求转矩A、B、C。其中，要求转矩A与要求转矩B、C相比，具有重复波动(微小的变动)。
图2(b)示出对要求转矩A、B、C进行合并后(例如进行相加后)的要求转矩(以下称为“A、B、C合并要求转矩”)。该A、B、C合并要求转矩因要求转矩A的波动而波动。
在内燃机10中，根据发动机转速和节气门开度来确定转矩。在ECU50中存储有表示其关系的映射(map，以下称为“转矩-节气门开度映射”)。图2(c)表示基于该转矩-节气门开度映射，对图2(b)的A、B、C合并要求转矩进行变换而算出的节气门开度。
一般而言，在内燃机10中，在节气门20接近全开(WOT：Wide OpenThrottle)的区域中(以下称为“WOT区域”)，具有相对于转矩变化的节气门开度的变化变得较大这样的性质。因此，如图2(c)所示，在WOT区域中，伴随A、B、C合并要求转矩的波动的节气门开度的变动会过度变大。因此，当利用这样的比较例的方法来算出节气门开度时，在WOT区域内节气门20过度反应，容易重复剧烈的动作。其结果，对节气门20造成负担，产生成为故障原因等的弊病。
(本实施方式的节气门开度算出方法)
为了避免上述那样的弊病，在本实施方式中，如下那样算出节气门开度。图3是用于说明本实施方式的节气门开度算出方法的图。在本实施方式中，在具有图3(a)示出的要求转矩A、B、C的情况下，首先，基于转矩-节气门开度映射，只将其中波动性最强地发生变化的要求转矩A变换成节气门开度(图3(c))。
接着，算出对波动性最强的要求转矩A以外的要求转矩B、C进行合并后(例如进行相加后)的要求转矩(以下称为“B、C合并要求转矩”)(图3(b))。接着，基于转矩-节气门开度映射，将该B、C合并要求转矩变换成节气门开度(图3(c))。
并且，通过对如上述那样得到的满足要求转矩A的要求节气门开度和、满足B、C合并要求转矩的要求节气门开度进行合并(例如进行相加)，来算出最终的节气门开度(图3(d))。总结以上说明的图3所示的情况下的信号流，为图4那样。
根据以上说明的本实施方式的方法，如图3(c)所示那样，满足要求转矩A的节气门开度，由于不在灵敏度敏感的WOT区域，变动不会变得过大。因此，对满足要求转矩A的节气门开度和、满足B、C合并要求转矩的要求节气门开度进行合并而算出的最终的节气门开度，其变动也不会变得过大。由此，根据本实施方式的方法，能够可靠地防止节气门开度的变动变得过大。
[实施方式1的具体的处理]
图5是为了实现上述的功能而在本实施方式中ECU50执行的程序的流程图。根据图5示出的程序，首先，对输出到内燃机10的多个要求转矩进行合并(例如进行相加)(步骤100)。
接着，基于上述步骤100中算出的合并后的要求转矩(以下称为“合并后要求转矩”)，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否较高(步骤102)。在该步骤102中，例如，在上述的转矩-节气门开度映射中，当合并后要求转矩在预定的WOT区域内时，判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高。或者，根据合并后要求转矩的微小变化ΔTrq、以及基于转矩-节气门开度映射试验性地对合并后要求转矩进行变换而算出的节气门开度的微小变化ΔTA，来算出ΔTA/ΔTrq，在ΔTA/ΔTrq超过预定的阈值的情况下，判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高。
在上述步骤102中，在判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度不高的情况下，可以判断为：即使将合并后要求转矩直接变换成节气门开度，节气门开度的变动也不会变得过大。因此，在这种情况下，基于转矩-节气门开度映射，将合并后要求转矩变换成节气门开度(步骤104)。
另一发面，在上述步骤102中，在判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高的情况下，首先，基于转矩-节气门开度映射，只有多个要求转矩中的、波动地变化的要求转矩变换成节气门开度(步骤106)。
接着，对在上述步骤106中选择出的波动的要求转矩以外的要求转矩进行合并，并且基于转矩-节气门开度映射，将该合并后的要求转矩变换成节气门开度(步骤108)。并且，通过对在上述步骤106算出的要求节气门开度和、在上述步骤108中算出的要求节气门开度进行合并，来算出最终的节气门开度(步骤110)。
根据以上说明的本实施方式，即使在节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高的区域，也能够可靠地防止节气门开度的变动变得过大(剧烈)。因此，可以提高节气门20的耐久性，可以防止发生故障。
在上述实施方式1中，ABS-ECU52以及VSC-ECU54相当于上述第一发明中的“要求转矩输出单元”。另外，通过ECU50基于加速踏板开度算出来自驾驶者的要求转矩、以及基于辅机类的工作状态算出驱动要求转矩来实现所述第一发明中的“要求转矩输出单元”；通过ECU50执行所述步骤100以及102的处理来实现所述第一发明中的“灵敏度判断单元”；通过ECU50执行所述步骤106～110的处理来实现所述第一发明中的“节气门开度算出单元”。
实施方式2
接着，参照图6和图7对本发明的实施方式2进行说明，以与上述实施方式1的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，简化或者省略其说明。本实施方式能够使用与图1所示的实施方式1相同的系统结构，能够通过使ECU50执行后述的图7所示的程序来实现。
[实施方式2的特征]
图6是表示转矩-节气门开度映射的图。如该图所示那样，节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度，也会根据发动机转速而发生变化。即，在节气门开度较大、并且发动机转速较低的区域内，节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高，但在同样地节气门开度较大的区域内，发动机转速越高，节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度越低。
因此，在本实施方式中为：当处于节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高的区域内时，通过使发动机转速变化(上升)，来使之向节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度不高的区域进行转移。
作为使发动机转速变化的方法，选择下述两种方法的任意一种。
(1)通过减轻用于驱动辅机的负荷，来使发动机转速上升。
(2)使合并后要求转矩增加，使发动机转速上升。
[实施方式2中的具体的处理]
图7是为了实现上述功能而在本实施方式中ECU50执行的程序的流程图。根据图7所示的程序，首先，对输出到内燃机10的多个要求转矩进行合并(步骤120)。接着，基于上述步骤120中算出的合并后要求转矩，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否较高(步骤122)。该处理与上述的实施方式1的步骤102的处理相同。
在上述步骤122中，在判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较高的情况下，接着，判断当前的状态是否为燃料经济性优先模式(步骤124)。在本实施方式中，ECU50根据驾驶者的操作、或者车辆的状态等，在预定的情况下，以特别优先燃料经济性性能的燃料经济性优先模式运行内燃机10。在步骤124中，在判断为处于该燃料经济性优先模式的情况下，关闭辅机类中的一部分或者全部(步骤126)。
另一方面，在上述步骤124中，在判断为不是燃料经济性优先模式的情况下，通过下述公式修正上述步骤120中算出的合并后要求转矩Trq_rq(步骤128)。
Trq_rq＝Trq_rq+ΔTrq    ...(1)
根据上述公式(1)，通过向上述步骤120中算出的合并后要求转矩Trq_rq加入修正部分ΔTrq，来增加合并后要求转矩。
在上述步骤126或者128的处理之后，基于转矩-节气门开度映射，将合并后要求转矩变换成节气门开度(步骤130)。此时，在执行上述步骤126的处理的情况下，为了驱动辅机而消耗的转矩减少，因此发动机转矩产生富余，发动机转速上升。另一方面，在执行上述步骤128的处理的情况下，合并后要求转矩增加，因此发动机转矩产生富余，发动机转速上升。因此，迅速地从节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度较大的区域，向该区域以外的区域转移，因此能够可靠地防止节气门开度的变动变得过大。
另外，根据图7示出的程序的处理，在燃料经济性优先模式时，通过减轻辅机驱动负荷，能够不增加燃料消耗量就使发动机转速上升。因此，能够防止燃料经济性的恶化。
需说明的是，在上述步骤122中，在判断为节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度不高的情况下，能够判断为：即使将合并后要求转矩直接变换成节气门开度，节气门开度的变动也不会变得过大。因此，在这种情况下，基于转矩-节气门开度映射，将合并后要求转矩直接变换成节气门开度(步骤130)。
需说明的是，在上述实施方式2中，通过ECU50执行上述步骤120以及130的处理来实现上述第二发明中的“节气门开度算出单元”；通过ECU50执行上述步骤122的处理来实现上述第二发明中的“灵敏度判断单元”；通过ECU50执行上述步骤124、126、128的处理来实现上述第二发明中的“内燃机转速变更单元”。

Claims (1)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
基于各自的目的分别对内燃机输出要求转矩的多个要求转矩输出单元；
灵敏度判断单元，其基于对来自所述多个要求转矩输出单元的要求转矩进行合并后的合并后要求转矩，判断节气门开度变化对于转矩变化的灵敏度是否大于基准值；以及
节气门开度算出单元，其在被判断为所述灵敏度大于所述基准值的情况下，通过合并第一要求节气门开度和第二要求节气门开度来算出节气门开度，所述第一要求节气门开度是将多个所述要求转矩中、波动性最强的要求转矩变换成节气门开度而得到的，所述第二要求节气门开度是将对所述波动性最强的要求转矩以外的要求转矩进行合并后的要求转矩变换成节气门开度而得到的。
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