CN102510940A - 用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置 - Google Patents

用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置 Download PDF

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Abstract

通过基础系统规范模型(31)将要求吸入空气流量(Mt)转换为模型后要求吸入空气流量(BMtsm)，并且使用进气系统模型的逆模型来计算基础系统要求节气门开度(BTA)以便实现模型后要求吸入空气流量(BMtsm)。另一方面，通过高响应系统规范模型(33)将要求吸入空气流量(Mt)转换为模型后要求吸入空气流量(HMtsm)，并且使用进气系统模型的逆模型来计算高响应系统要求节气门开度(HTA)以便实现模型后要求吸入空气流量(HMtsm)。此后，将目标节气门开度(TAt)设定为落在从基础系统要求节气门开度(BTA)到高响应系统要求节气门开度(HTA)的范围内并减小变化量。

Description

用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置，该内燃发动机具有基于内燃发动机的要求吸入空气流量来计算目标节气门开度的功能。
背景技术
在对内燃发动机的吸入空气流量(吸入气缸内的空气流量)的控制中，存在一种用于补偿进气系统的响应延迟(例如节气门的响应延迟或由于进气通路的容积而引起的响应延迟)的技术。例如，日本专利申请公报No.2006-70701(JP-A-2006-70701)记载了将内燃发动机的目标吸入空气流量转换为可由规范模型实现的目标吸入空气流量，然后使用考虑了进气系统的响应延迟的模型的逆模型来计算目标节气门开度以使得规范模型的输出与实际吸入空气流量(或推定的吸入空气流量)一致。
另外，日本专利No.3873608记载了基于从内燃发动机的目标吸入空气流量计算出的目标进气管压力来计算在节气门移动前后的开口面积比，然后基于节气门移动前后的开口面积比和节气门移动前的开口面积来计算节气门移动后的目标节气门开度。
顺便说明，当使用考虑了进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型来从要求吸入空气流量计算目标节气门开度时，目标节气门开度趋于以振动的方式变化。随着目标节气门开度振动，实际节气门开度振动，因此实际节气门开度的变化量增加。这会增加由例如节气门和驱动节气门的马达形成的节气门装置的滑动部的磨损量从而降低耐久性，或者会导致驱动节气门的马达过热。
于是，日本专利申请公报No.2006-200466(JP-A-2006-200466)记载了在内燃发动机的过渡运转期间使用考虑了进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型来从要求吸入空气流量计算目标节气门开度；而在内燃发动机的稳定运转期间在不使用进气系统模型的逆模型的情况下基于内燃发动机的运转状态来计算目标节气门开度。
在JP-A-2006-200466中记载的技术中，在内燃发动机的稳定运转期间在不使用进气系统模型的逆模型的情况下基于内燃发动机的运转状态来计算目标节气门开度，因此可抑制目标节气门开度的振动。然而，在内燃发动机的过渡运转期间，使用进气系统模型的逆模型从要求吸入空气流量来计算目标节气门开度以便补偿进气系统的响应延迟，因此不能抑制目标节气门开度的振动，且难以消除目标节气门开度的振动带来的不便。
发明内容
本发明提供一种用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置，该控制装置能够设定补偿了进气系统的响应延迟的目标节气门开度，同时即使在内燃发动机的过渡运转期间也抑制目标节气门开度的振动。
本发明的第一方面涉及一种用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置，该内燃发动机具有基于内燃发动机的要求吸入空气流量来计算目标节气门开度的功能。该吸入空气流量控制装置包括：第一要求节气门开度计算装置，其基于要求吸入空气流量考虑进气系统的响应延迟来计算第一要求节气门开度；第二要求节气门开度计算装置，其以与第一要求节气门开度计算装置的响应特性不同的响应特性基于要求吸入空气流量考虑进气系统的响应延迟来计算第二要求节气门开度；以及目标节气门开度计算装置，其基于第一要求节气门开度和第二要求节气门开度来计算目标节气门开度，其中该目标节气门开度计算装置将目标节气门开度设定成使得目标节气门开度落在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围内并且目标节气门开度的变化量小于第一和第二要求节气门开度中任何一者的变化量。
在以上构型下，考虑进气系统的响应延迟从要求吸入空气流量来计算第一要求节气门开度和第二要求节气门开度，将第一和第二要求节气门开度中的一者设定为要求节气门开度的低响应侧容许极限值，且将另一者设定为要求节气门开度的高响应侧容许极限值。这样，可以设定补偿了进气系统的响应延迟的要求节气门开度的容许范围。然后，将目标节气门开度设定为落在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围(亦即，补偿了进气系统的响应延迟的要求节气门开度的容许范围)内。这样，可将补偿了进气系统的响应延迟的目标节气门开度设定在容许范围内。此外，将目标节气门开度设定为使得目标节气门开度的变化量小于第一和第二要求节气门开度中任何一者的变化量。这样，可抑制目标节气门开度的振动。以此方式，可设定补偿了进气系统的响应延迟的目标节气门开度，同时即使在内燃发动机的过渡运转期间也抑制了目标节气门开度的振动。
第一要求节气门开度计算装置和第二要求节气门开度计算装置均可具有如下功能：将要求吸入空气流量转换为能通过预定的规范模型实现响应的要求吸入空气流量(在下文中称作“模型后要求吸入空气流量”)，且计算要求节气门开度以便使用考虑了进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型来实现模型后要求吸入空气流量，第一要求节气门开度计算装置中的规范模型的响应特性可与第二要求节气门开度计算装置中的规范模型的响应特性不同。这样，可通过规范模型的响应特性(例如时间常数)在第一要求节气门开度计算装置与第二要求节气门开度计算装置之间变化的简单方法来改变要求节气门开度的响应特性。
另外，当基于第一要求节气门开度和第二要求节气门开度来设定目标节气门开度时，吸入空气流量控制装置还可包括节气门开度推定装置，该节气门开度推定装置基于目标节气门开度的上次值来计算推定节气门开度，该推定节气门开度是推定的实际节气门开度，其中目标节气门开度计算装置在推定节气门开度落在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围内时可将推定节气门开度设定为目标节气门开度，且在推定节气门开度落在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围以外时可将第一要求节气门开度和第二要求节气门开度中更接近推定节气门开度的一者设定为目标节气门开度。这样，可减小目标节气门开度的变化量，同时将目标节气门开度维持在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围内。这种情况下，可减小推定节气门开度(推定的实际节气门开度)与目标节气门开度之间的偏差，因此可有效地减小实际节气门开度的变化量。因而，可以通过减小节气门装置的滑动部的磨损量来有效地提高耐久性。
或者，目标节气门开度计算装置在目标节气门开度的上次值落在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围内时可将目标节气门开度的上次值设定为目标节气门开度的当前值，且在目标节气门开度的上次值落在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围以外时可将第一要求节气门开度和第二要求节气门开度中更接近目标节气门开度的上次值的一者设定为目标节气门开度的当前值。这样，同样可以减小目标节气门开度的变化量，同时将目标节气门开度维持在从第一要求节气门开度到第二要求节气门开度的范围内。这种情况下，可减小目标节气门开度的上次值与当前值之间的偏差，因此可有效地减小目标节气门开度的变化量。因而，抑制了流经驱动节气门的电机的电流的变动，由此使得可以有效地防止电机的过热。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的特征、优点以及技术和工业意义，附图中同样的标号表示同样的元件，并且其中：
图1是示出了根据本发明第一实施例的发动机控制系统的示意性构型的视图；
图2是图示了吸入空气流量控制的功能的框图；
图3是根据第一实施例的设定目标节气门开度的方法的时间图；
图4是图示了基础系统规范模型例程的处理流程的流程图；
图5是图示了高响应系统规范模型例程的处理流程的流程图；
图6是图示了根据第一实施例的小变化开度计算例程的处理流程的流程图；
图7是图示了根据第二实施例的设定目标节气门开度的方法的时间图；
图8是示出了根据第二实施例的目标节气门开度的变化过程的时间图；
图9是图示了根据第二实施例的小变化开度计算例程的处理流程的流程图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。
将参照图1至图6描述本发明的第一实施例。首先，将参照图1描述总体发动机控制系统的示意性构型。空气滤清器13设置于用作内燃发动机的发动机11的进气管12的最上游部。空气流量计14设置于空气滤清器13的下游。空气流量计14检测吸入空气流量。节气门16和节气门开度传感器17设置于空气流量计14的下游。节气门16的开度由电机15调节。节气门开度传感器17检测节气门16的开度(节气门开度)。
此外，稳压罐18设置于节气门16的下游，且为稳压罐18设置了进气管压力传感器19。进气管压力传感器19检测进气管压力。另外，进气歧管20连接到稳压罐18。进气歧管20将空气引入发动机11的各个气缸。燃料喷射阀21设置于各气缸的进气歧管20的进气口附近。燃料喷射阀21朝进气口中的相应一个喷射燃料。另外，火花塞22对于每个气缸附接到发动机11的气缸头，且各气缸内的空气-燃料混合物通过火花塞22的火花放电而被点燃。
另一方面，排气传感器24(空燃比传感器、氧传感器等)设置于发动机11的排气管23内。排气传感器24检测排气的空燃比、浓/稀等。诸如三元催化剂之类的催化剂25设置于排气传感器24的下游。催化剂25净化排气。
另外，冷却剂温度传感器26和爆震传感器27附接到发动机11的气缸体。冷却剂温度传感器26检测冷却剂温度。爆震传感器27检测爆震。另外，曲柄角传感器29设置于曲轴28的外周侧。每当曲轴28旋转预定曲柄角时曲柄角传感器29输出脉冲信号。基于曲柄角传感器29的输出信号来检测曲柄角和发动机转速。
这些各种传感器的输出被输入到发动机控制回路(在下文中称作“ECU”)30。ECU 30主要由微计算机形成。ECU 30执行存储在内置ROM(存储介质)中的各种发动机控制程序，以根据发动机运转状态来控制各燃料喷射阀21的燃料喷射量和各火花塞22的点火正时，并且还通过控制电机15来控制吸入空气流量(空气被吸入各气缸的空气流量)以使得由节气门开度传感器17检测到的实际节气门开度与目标节气门开度一致。
然后，ECU 30基于发动机运转条件(例如加速器操作量、要求转矩等)来计算要求吸入空气流量，然后基于要求吸入空气流量以如下方式计算目标节气门开度。
如图2所示，通过基础系统规范模型31将要求吸入空气流量Mt转换为基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm(可在所有运转范围内实现响应的要求吸入空气流量)，然后响应延迟补偿装置32使用考虑了进气系统的响应延迟(例如节气门16的响应延迟或由于进气通路的容积而引起的响应延迟)的进气系统模型的逆模型来计算基础系统要求节气门开度BTA(第一要求节气门开度)以便实现基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm。基础系统要求节气门开度BTA是要求节气门开度的低响应侧容许极限值(例如可确保实际吸入空气流量对要求吸入空气流量的响应的容许极限值)。这些基础系统规范模型31和响应延迟补偿装置32用作根据本发明的方面的第一要求节气门开度计算装置。
ECU 30执行后文将描述的图4中所示的基础系统规范模型例程，以起到基础系统规范模型31的作用。ECU 30使用上次模型后要求吸入空气流量Mtsm.old(上次输出值)和当前要求吸入空气流量Mt(当前输入值)通过由以下数学式(1)表达的一阶延迟模型(一阶低通滤波器)来计算当前模型后要求吸入空气流量Mtsm(当前输出值)。
Mtsm＝(C1×Mtsm.old+T1×Mt)/(C1+T1)    (1)
这里，C1是一阶延迟滤波器时间常数(例如，10ms)，T1是处理间隔(例如，8ms)。
此外，使用上次基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm.old(上次输出值)和当前模型后要求吸入空气流量Mtsm(当前输入值)通过由以下数学式(2)表达的一阶延迟模型(一阶低通滤波器)来计算当前基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm(当前输出值)。
BMtsm＝(C2×BMtsm.old+T1×Mtsm)/(C2+T1)    (2)
这里，C2是一阶延迟滤波器时间常数(例如，32ms)，T1是处理间隔(例如，8ms)。
基础系统规范模型31的响应特性(时间常数C1或C2)被设定成使得基础系统要求节气门开度BTA变成要求节气门开度的低响应侧容许极限值(例如，可确保实际吸入空气流量对要求吸入空气流量的响应的容许极限值)。
此后，响应延迟补偿装置32使用考虑了进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型从基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm来计算基础系统要求节气门开度BTA，并且还修正基础系统要求节气门开度BTA以便减小基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm与虚拟吸入空气流量Mvt(从上次最终目标节气门开度TAtt推定的实际吸入空气流量)之间的偏差，由此获得基础系统要求节气门开度BTA以便实现基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm。
具体而言，计算实现基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm所需的进气管压力BPm，然后计算实现进气管压力BPm所需的节气门通过空气流量BMi。此外，计算实现节气门通过空气流量BMi所需的节气门开口面积BAt，然后计算实现节气门开口面积BAt所需的基础系统要求节气门开度BTA。
此外，通过PI控制等计算反馈修正量BTAfb，以便减小基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm与虚拟吸入空气流量Mvt(从上次最终目标节气门开度TAtt推定的实际吸入空气流量)之间的偏差，然后使用反馈修正量BTAfb通过以下数学式(3)来修正基础系统要求节气门开度BTA。
BTA＝BTA+BTAfb     (3)
另一方面，通过高响应系统规范模型33(其响应特性与基础系统规范模型31不同)将要求吸入空气流量Mt转换成高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm(可在所有运转范围内实现响应的要求吸入空气流量)，然后响应延迟补偿装置34a使用考虑了进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型(与在响应延迟补偿装置32中使用的进气系统模型的逆模型相同的模型)来计算高响应系统要求节气门开度HTA(第二要求节气门开度)以便实现高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm。高响应系统要求节气门开度HTA是要求节气门开度的高响应侧容许极限值(例如，可抑制实际吸入空气流量相对于要求吸入空气流量的超调(overshoot)的容许极限值)。这些高响应系统规范模型33和响应延迟补偿装置34用作根据本发明的方面的第二要求节气门开度计算装置。
ECU 30执行后文将描述的高响应系统规范模型例程，以起到高响应系统规范模型33的作用。ECU 30使用上次高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm.old(上次输出值)和当前要求吸入空气流量Mt(当前输入值)通过由以下数学式(4)表达的一阶延迟模型(一阶低通滤波器)来计算当前高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm(当前输出值)。
HMtsm＝(C3×HMtsm.old+T1×Mt)/(C3+T1)    (4)
这里，C3是一阶延迟滤波器时间常数(例如，32ms)，T1是处理间隔(例如，8ms)。
将高响应系统规范模型33的响应特性(时间常数C3)设定成使得高响应系统要求节气门开度HTA变成要求节气门开度的高响应侧容许极限值(例如，可抑制实际吸入空气流量相对于要求吸入空气流量的超调的容许极限值)。
此后，响应延迟补偿装置34使用考虑了进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型(其为与在响应延迟补偿装置32中使用的进气系统模型的逆模型相同的模型)来从高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm计算高响应系统要求节气门开度HTA，并且还修正高响应系统要求节气门开度HTA以便减小高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm与虚拟吸入空气流量Mvt(从上次最终目标节气门开度TAtt推定的实际吸入空气流量)之间的偏差，由此获得用于实现高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm的高响应系统要求节气门开度HTA。
具体而言，计算实现高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm所需的进气管压力HPm，然后计算实现进气管压力HPm所需的节气门通过空气流量HMi。此外，计算实现节气门通过空气流量HMi所需的节气门开口面积HAt，然后计算实现节气门开口面积HAt所需的高响应系统要求节气门开度HTA。
此外，通过PI控制等来计算反馈修正量HTAfb等，以便减小高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm与虚拟吸入空气流量Mvt(从上次最终目标节气门开度TAtt推定的实际吸入空气流量)之间的偏差，然后利用以下数学式(5)使用该反馈修正量HTAfb来修正高响应系统要求节气门开度HTA。
HTA＝HTA+HTAfb    (5)
将从计算出的基础系统要求节气门开度BTA到计算出的高响应系统要求节气门开度HTA的范围设定为补偿了进气系统的响应延迟的要求节气门开度的容许范围。
此后，小偏差开度计算装置35(目标节气门开度计算装置)设定目标节气门开度TAt以使得目标节气门开度TAt落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内并且目标节气门开度TAt的变化量小于要求节气门开度BTA和HTA中任何一者的变化量。
目标节气门开度TAt被设定成落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内(亦即，补偿了进气系统的响应延迟的要求节气门开度的容许范围内)。这样，可将补偿了进气系统的响应延迟的目标节气门开度TAt设定在容许范围内。此外，目标节气门开度TAt被设定成使得目标节气门开度TAt的变化量小于要求节气门开度BTA和HTA中任何一者的变化量。这样，可抑制目标节气门开度TAt的振动。
ECU 30执行后文将描述的图6所示的小变化开度计算例程，以起到小变化开度计算装置35的作用。如图3所示，当推定节气门开度TAvt落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时，将推定节气门开度TAvt(从前一最终目标节气门开度TAtt推定的实际节气门开度)设定为目标节气门开度TAt。另一方面，当推定节气门开度TAvt落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围以外时，将基础系统要求节气门开度BTA和高响应系统要求节气门开度HTA中更接近推定节气门开度TAvt的一者设定为目标节气门开度TAt。这样，在目标节气门开度TAt维持在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内的同时，减小了目标节气门开度TAt的变化量。这种情况下，可减小推定节气门开度TAvt(推定的实际节气门开度)与目标节气门开度TAt之间的偏差，因此可有效地减小实际节气门开度的变化量。
此后，如图2所示，保护装置36执行保护处理，其中目标节气门开度TAt由上限保护值(例如，84度)和下限保护值(例如，0度)限制并且目标节气门开度TAt的变化速度(每单位预定时间段的变化量)由上限速度保护值(例如，+6.8度/8ms)和下限速度保护值(例如，-6.8度/8ms)限制，以由此设定最终目标节气门开度TAtt(最终目标节气门开度)。
此外，使用进气系统模型37从最终目标节气门开度TAtt计算虚拟吸入空气流量Mvt(推定的实际吸入空气流量)。具体而言，对最终目标节气门开度TAtt进行延迟处理(例如，一阶延迟处理)以获得推定节气门开度TAvt(推定的实际节气门开度)，从推定节气门开度TAvt计算节气门开口面积At，然后从节气门开口面积At计算节气门通过空气流量Mi。此外，从节气门通过空气流量Mi计算进气管压力Pm，并从进气管压力Pm计算虚拟吸入空气流量Mvt。
以下将描述由ECU 30执行的图4至图6所示的例程的详细处理。
基础系统规范模型例程
图4所示的基础系统规范模型例程在ECU 300的电源接通时以预定间隔反复执行。当例程起动时，首先，在步骤101中，使用上次模型后要求吸入空气流量Mtsm.old和当前要求吸入空气流量Mt通过由以下数学式表达的一阶延迟模型(一阶低通滤波器)来计算当前模型后要求吸入空气流量Mtsm。
Mtsm＝(C1×Mtsm.old+T1×Mt)/(C1+T1)
这里，C1是一阶延迟滤波器时间常数(例如，10ms)，T1是处理间隔(例如，8ms)。
此后，处理转入步骤102，然后使用上次基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm.old和当前模型后要求吸入空气流量Mtsm通过由以下数学式表达的一阶延迟模型(一阶低通滤波器)来计算当前基础系统模型后要求吸入空气流量BMtsm。
BMtsm＝(C2×Mtsm.old+T1×Mtsm)/(C2+T1)
这里，C2是一阶延迟滤波器时间常数(例如，32ms)，T1是处理间隔(例如，8ms)。
高响应系统规范模型例程
图5所示的高响应系统规范模型例程在ECU 300的电源接通时以预定间隔反复执行。当例程起动时，在步骤201中，使用上次高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm.old和当前要求吸入空气流量Mt通过由以下数学式表达的一阶延迟模型(一阶低通滤波器)来计算当前高响应系统模型后要求吸入空气流量HMtsm。
HMtsm＝(C3×HMtsm.old+T1×Mt)/(C3+T1)
这里，C3是一阶延迟滤波器时间常数(例如，32ms)，T1是处理间隔(例如8ms)。
小变化开度计算例程
图6所示的小变化开度计算例程在ECU 30的电源接通时以预定间隔反复执行。当例程起动时，首先，在步骤301中，加载基础系统要求节气门开度BTA、高响应系统要求节气门开度HTA和推定节气门开度TAvt(从上次最终目标节气门开度TAtt推定的实际节气门开度)。
此后，处理转入步骤302，然后判定推定节气门开度TAvt是否落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内(BTA≤TAvt≤HTA或HTA≤TAvt≤BTA)。
当在步骤302中判定出推定节气门开度TAvt落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时，处理转入步骤303，然后将推定节气门开度TAvt设定为目标节气门开度TAt。(目标节气门开度TAt＝推定节气门开度TAvt)
与此形成对比，当在步骤302中判定出推定节气门开度TAvt落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围以外时，处理转入步骤304，然后判定基础系统要求节气门开度BTA与推定节气门开度TAvt之差的绝对值(|BTA-TAvt|)是否小于或等于高响应系统要求节气门开度HTA与推定节气门开度TAvt之差的绝对值(|HTA-TAvt|)。
当在步骤304中判定出基础系统要求节气门开度BTA与推定节气门开度TAvt之差的绝对值(|BTA-TAvt|)小于或等于高响应系统要求节气门开度HTA与推定节气门开度TAvt之差的绝对值(|HTA-TAvt|)时，判定为基础系统要求节气门开度BTA比高响应系统要求节气门开度HTA更接近推定节气门开度TAvt。然后，处理转入步骤305，并且将更接近推定节气门开度TAvt的基础系统要求节气门开度BTA设定为目标节气门开度TAt。
(目标节气门开度TAt＝基础系统要求节气门开度BTA)
另一方面，当在步骤304中判定出基础系统要求节气门开度BTA与推定节气门开度TAvt之差的绝对值(|BTA-TAvt|)大于高响应系统要求节气门开度HTA与推定节气门开度TAvt之差的绝对值(|HTA-TAvt|)时，判定为高响应系统要求节气门开度HTA比基础系统要求节气门开度BTA更接近推定节气门开度TAvt。然后，处理转入步骤306，并且将更接近推定节气门开度TAvt的高响应系统要求节气门开度HTA设定为目标节气门开度TAt。
(目标节气门开度TAt＝高响应系统要求节气门开度HTA)
在这样描述的第一实施例中，目标节气门开度TAt被设定成落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围(亦即，补偿了进气系统的响应延迟的要求节气门开度的容许范围)内并减小目标节气门开度TAt的变化量。因此，即使在发动机11的过渡运转期间也在抑制了目标节气门开度TAt的振动的同时设定补偿了进气系统的响应延迟的目标节气门开度TAt。因而，减小了由节气门16和驱动节气门16的电机15形成的节气门装置的滑动部的磨损量，以由此使得可以提高耐久性并防止驱动节气门16的电机15的过热。
另外，在第一实施例中，当推定节气门开度TAvt(从上次最终目标节气门开度TAtt推定的实际节气门开度)落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时将推定节气门开度TAvt设定为目标节气门开度TAt；而当推定节气门开度TAvt落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围以外时将基础系统要求节气门开度BTA和高响应系统要求节气门开度HTA中更接近推定节气门开度TAvt的一者设定为目标节气门开度TAt。因此，可减小推定节气门开度TAvt(推定的实际节气门开度)与目标节气门开度TAt之间的偏差，并且可有效地减小实际节气门开度的变化量。因此，可以通过减小节气门装置的滑动部的磨损量而有效地提高耐久性。
接下来，将参考图7至图9描述本发明的第二实施例。然而，省略或简化了对与第一实施例中大致相似的部分的描述，并且将主要描述与第一实施例不同的部分。
在第二实施例中，ECU 30执行后文将描述的图9所示的小变化开度计算例程，以在上次目标节气门开度TAt.old落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时将推定节气门开度TAvt设定为当前目标节气门开度TAt，且在上次目标节气门开度TAt.old落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围以外时将基础系统要求节气门开度BTA和高响应系统要求节气门开度HTA中更接近上次目标节气门开度TAt.old中的一者设定为当前目标节气门开度TAt。这样，如图8所示，在将目标节气门开度TAt维持在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内的同时减小了目标节气门开度TAt的变化量。这种情况下，可减小上次目标节气门开度TAt.old与当前目标节气门开度TAt之间的偏差，因此可有效地减小目标节气门开度TAt的变化量。
在图9所示的小变化开度计算例程中，首先，在步骤401中，加载基础系统要求节气门开度BTA、高响应系统要求节气门开度HTA和上次目标节气门开度TAt.old。
此后，处理转入步骤402，然后判定上次目标节气门开度TAt.old是否落在从甚础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内(BTA≤TAt.old≤HTA或HTA≤TAt.old≤BTA)。
当在步骤402中判定出上次目标节气门开度TAt.old落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时，处理转入步骤403，然后将上次目标节气门开度TAt.old设定为当前目标节气门开度TAt。
(目标节气门开度TAt＝上次目标节气门开度TAt.old)
与此形成对比，当在步骤402中判定出上次目标节气门开度TAt.old落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围以外时，处理转入步骤404，然后判定基础系统要求节气门开度BTA与上次目标节气门开度TAt.old之差的绝对值(|BTA-TAt.old|)是否小于或等于高响应系统要求节气门开度HTA与上次目标节气门开度TAt.old之差的绝对值(|HTA-TAt.old|)。
当在步骤404中判定出基础系统要求节气门开度BTA与上次目标节气门开度TAt.old之差的绝对值(|BTA-TAt.old|)小于高响应系统要求节气门开度HTA与上次目标节气门开度TAt.old之差的绝对值(|HTA-TAt.old|)时，判定为基础系统要求节气门开度BTA比高响应系统要求节气门开度HTA更接近上次目标节气门开度TAt.old。然后，处理转入步骤405，并且将更接近上次目标节气门开度TAt.old的基础系统要求节气门开度BTA设定为目标节气门开度TAt。
(目标节气门开度TAt＝基础系统要求节气门开度BTA)
另一方面，当在步骤404中判定出基础系统要求节气门开度BTA与上次目标节气门开度TAt.old之差的绝对值(|BTA-TAt.old|)大于高响应系统要求节气门开度HTA与上次目标节气门开度TAt.old之差的绝对值(|HTA-TAt.old|)时，判定为高响应系统要求节气门开度HTA比基础系统要求节气门开度BTA更接近上次目标节气门开度TAt.old。然后，处理转入步骤406，并且将更接近上次目标节气门开度TAt.old的高响应系统要求节气门开度HTA设定为当前目标节气门开度TAt。
(目标节气门开度TAt＝高响应系统要求节气门开度HTA)
在这样描述的第二实施例中，当上次目标节气门开度TAt.old落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时将上次目标节气门开度TAt.old设定为当前目标节气门开度TAt；而当上次目标节气门开度TAt.old落在从基础系统要求节气门开度BTA到高响应系统要求节气门开度HTA的范围内时将基础系统要求节气门开度BTA和高响应系统要求节气门开度HTA中更接近上次目标节气门开度TAt.old的一者设定为当前目标节气门开度TAt。因此，可减小上次目标节气门开度TAt.old与当前目标节气门开度TAt之间的偏差，并且可有效地减小目标节气门开度TAt的变化量。因此，抑制了流经驱动节气门16的电机15的电流的变动，以由此使得可以进一步有效地防止电机15的过热。
应注意，在以上第一和第二实施例中，将规范模型设定为一阶延迟模型；然而，规范模型并不限于一阶延迟模型。规范模型在合适的情况下可以改变。例如，可将规范模型设定为二阶延迟模型。
另外，在以上第一和第二实施例中，基础系统规范模型31的响应特性与高响应系统规范模型33的响应特性不同；然而，该构型并不受限制。例如，在基础系统响应延迟补偿装置32中使用的进气系统模型的逆模型的响应特性可与在高响应系统响应延迟补偿装置34中使用的进气系统模型的逆模型的响应特性不同。
另外，在以上第一和第二实施例中，计算基础系统要求节气门开度(例如，要求节气门开度的低响应侧容许极限值)和高响应系统要求节气门开度(例如，要求节气门开度的高响应侧容许极限值)；然而，该构型并不受限制。例如，还可以采用的是：基于比要求吸入空气流量Mt高预定容许量(例如1％)的要求吸入空气流量考虑进气系统的响应延迟来计算正系统要求节气门开度，基于比要求吸入空气流量Mt低预定容许量(例如1％)的要求吸入空气流量考虑进气系统的响应延迟来计算负系统要求节气门开度，然后将目标节气门开度设定成使得目标节气门开度落在从负系统要求节气门开度到正系统要求节气门开度的范围内并且目标节气门开度的变化量小于要求节气门开度的变化量。
除以上外，本发明的方面并不限于图1所示的进气口喷射式发动机；作为替代，本发明的方面可适用于缸内喷射型发动机或包括用于进气口喷射的燃料喷射阀和用于缸内喷射的燃料喷射阀两者的双喷射型发动机。

Claims (5)

1.一种用于内燃发动机的吸入空气流量控制装置，所述内燃发动机具有基于所述内燃发动机的要求吸入空气流量来计算目标节气门开度的功能，所述吸入空气流量控制装置的特征在于包括：
第一要求节气门开度计算装置，用于基于所述要求吸入空气流量考虑进气系统的响应延迟来计算第一要求节气门开度；
第二要求节气门开度计算装置，用于以与所述第一要求节气门开度计算装置的响应特性不同的响应特性基于所述要求吸入空气流量考虑所述进气系统的响应延迟来计算第二要求节气门开度；以及
目标节气门开度计算装置，用于基于所述第一要求节气门开度和所述第二要求节气门开度来计算所述目标节气门开度，其中所述目标节气门开度计算装置将所述目标节气门开度设定成使得所述目标节气门开度落在从所述第一要求节气门开度到所述第二要求节气门开度的范围内并且所述目标节气门开度的变化量小于所述第一要求节气门开度和所述第二要求节气门开度中任何一者的变化量。
2.根据权利要求1所述的吸入空气流量控制装置，其中，所述第一要求节气门开度计算装置和所述第二要求节气门开度计算装置均具有如下功能：将所述要求吸入空气流量转换为能通过预定的规范模型实现响应的模型后要求吸入空气流量，并且计算所述要求节气门开度以便使用考虑了所述进气系统的响应延迟的进气系统模型的逆模型来实现所述模型后要求吸入空气流量，所述第一要求节气门开度计算装置中的所述规范模型的响应特性与所述第二要求节气门开度计算装置中的所述规范模型的响应特性不同。
3.根据权利要求1或2所述的吸入空气流量控制装置，还包括：
节气门开度推定装置，用于基于所述目标节气门开度的上次值来计算推定节气门开度，所述推定节气门开度是推定的实际节气门开度，其中
所述目标节气门开度计算装置在所述推定节气门开度落在从所述第一要求节气门开度到所述第二要求节气门开度的范围内时将所述推定节气门开度设定为所述目标节气门开度，且在所述推定节气门开度落在从所述第一要求节气门开度到所述第二要求节气门开度的范围以外时将所述第一要求节气门开度和所述第二要求节气门开度中更接近所述推定节气门开度的一者设定为所述目标节气门开度。
4.根据权利要求1或2所述的吸入空气流量控制装置，其中，所述目标节气门开度计算装置在所述目标节气门开度的上次值落在从所述第一要求节气门开度到所述第二要求节气门开度的范围内时将所述目标节气门开度的上次值设定为所述目标节气门开度的当前值，且在所述目标节气门开度的上次值落在从所述第一要求节气门开度到所述第二要求节气门开度的范围以外时将所述第一要求节气门开度和所述第二要求节气门开度中更接近所述目标节气门开度的上次值的一者设定为所述目标节气门开度的当前值。
5.一种用于内燃发动机的吸入空气流量控制方法，所述内燃发动机具有基于所述内燃发动机的要求吸入空气流量来计算目标节气门开度的功能，所述吸入空气流量控制方法的特征在于包括：
基于所述要求吸入空气流量考虑进气系统的响应延迟来计算第一要求节气门开度；
以与当计算所述第一要求节气门开度时不同的响应特性基于所述要求吸入空气流量考虑所述进气系统的响应延迟来计算第二要求节气门开度；
基于所述第一要求节气门开度和所述第二要求节气门开度来计算所述目标节气门开度；以及
将所述目标节气门开度设定成落在从所述第一要求节气门开度到所述第二要求节气门开度的范围内。
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Application publication date: 20120620