CN104471215A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是，即使在表示气门正时(VT)与空气量的关系的特性线上存在多个极大点或极小点的情况下，也能够恰当地控制VT。发动机(10)配备有VVT(42、44)等。首先，ECU(60)在表示进气门(32)的VT与负荷KL的关系的负荷特性线上存在多个极大点的规定的运转条件成立的情况下，作为最大空气量VT(VTmax)计算出对应于负荷KL的最大值KLmax的VT。并且，在负荷的最大值KLmax比目标KL小的情况下，使VT向VTmax变化。借此，基于与当前时刻的特性线的变化倾向(梯度)等没有关系地计算出的VTmax，决定变更VT的方向。从而，即使在空气量指标的特性线上存在多个极大点的情况下，也能够防止由特性线的梯度等引导而使VT锁死在并非最佳的极大点。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及例如适合用于汽车用发动机且配备有气门正时的可变机构的内燃机的控制装置。
背景技术
作为现有技术，例如，如专利文献1(日本特开2004－245082号公报)所公开的那样，配备有VVT(Variable Valve Timing System：可变气门正时系统)的内燃机的控制装置是已知的。在现有技术中，将目标开阀特性及目标进气压力设定在能够在规定时间内实现的范围，通过以实现这些目标值的方式驱动VVT，恰当地控制被向气缸内吸入的空气量。
另外，作为与本发明相关联的文献，包括上述文献在内，申请人还知道下面记载的文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－245082号公报
专利文献2：日本特开2009－057945号公报
专利文献3：日本特开2006－057573号公报
专利文献4：日本特开2000－87769号公报
发明内容
发明所以解决的课题
在上述现有技术中，通过利用VVT控制恰当地控制进气门的气门正时，可以使被向气缸内吸入的实际的空气量与目标值相一致。当列举出具体的例子时，在VVT控制中，在现在的空气量比目标值少的情况下，通过使气门正时向从现在的值向空气量增加的方向变化，搜索空气量与目标值相一致的气门正时。另外，在现在的空气量比目标值多的情况下，通过使气门正时向空气量减少的方向变化，实施上述搜索。
但是，在有的情况下，在表示气门正时与空气量的关系的空气量特性线上存在着多个极大点。作为这种情况的一个例子，在带增压器的发动机中，可以列举出从扫气发生之前到发生之后的过渡期等。在空气量特性线上存在多个极大点的情况下，有时，基于现在的气门正时中的空气量的变化特性(空气量特性线的梯度)不能判定应当使气门正时变化的正确方向。即，例如，在空气量比目标值小的情况下，存在着这样的可能性，即，即使使气门正时向空气量极大化的一个极大点变化，空气量到达目标值的极大点却存在于与之相反的方向。
因此，在现有技术中，在空气量特性线上存在多个极大点的情况下，有时，气门正时会被向错误的方向变更，从而，存在着产生响应性恶化或空气量的急剧变化的问题。这种问题在空气量特性线上存在多个极小点的情况下也会产生。
本发明是为了解决上述课题而做出的，本发明的目的是提供一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置，即使在表示气门正时与空气量的关系的特性线上存在多个极大点或极小点的情况下，也能够恰当地控制气门正时，提高运转性能。
解决课题的手段
第一个发明，其特征在于，配备有：
气门正时可变机构，所述气门正时可变机构能够变更进气门的气门正时；以及
进气门控制机构，所述进气门控制机构设定反映气缸内的空气量的空气量指标的目标值，并且，基于所述空气量指标的目标值计算所述进气门的气门正时的目标值、即目标气门正时，通过驱动所述气门正时可变机构来控制所述进气门的气门正时，以使该气门正时与所述目标气门正时相一致，
所述进气门控制机构配备有：
最大空气量VT计算机构，在表示所述进气门的气门正时与所述空气量指标的关系的特性线上存在多个极大点的规定的运转条件成立的情况下，所述最大空气量VT计算机构计算与所述空气量指标的最大值相对应的气门正时，作为最大空气量VT；以及
空气量最大化机构，在所述运转条件成立并且所述空气量指标的最大值比所述目标值小的情况下，所述空气量最大化机构使所述进气门的气门正时向所述最大空气量VT变化。
根据第二个发明，所述进气门控制机构配备有空气量增加机构，在处于所述运转条件成立的状态、而所述空气量指标的最大值比所述目标值大并且所述目标值比当前时刻的空气量指标大的情况下，所述空气量增加机构使所述进气门的气门正时向所述最大空气量VT变化到与所述目标值相对应的值。
根据第三个发明，所述进气门控制机构配备有空气量减小机构，在处于所述运转条件成立的状态、而所述空气量指标的最大值比所述目标值大并且所述目标值比当前时刻的空气量指标小的情况下，所述空气量减小机构使所述进气门的气门正时向所述空气量指标减小的方向变化到与所述目标值相对应的值。
根据第四个发明，所述进气门控制机构配备有邻近搜索机构，在所述运转条件成立并且当前时刻的空气量指标与所述目标值的差比规定的邻近判定值小的情况下，所述邻近搜索机构使所述进气门的气门正时向所述差减小的方向变化。
第五个发明，配备有：最小空气量VT计算机构，在所述特性线上存在多个极小点的规定的运转条件成立的情况下，所述最小空气量VT计算机构计算所述各个极小点中的与所述空气量指标的最小值相对应的气门正时，作为最小空气量VT；以及
空气量最小化机构，在所述运转条件成立并且所述空气量指标的最小值比所述目标值大的情况下，所述空气量最小化机构使所述进气门的气门正时向所述最小空气量VT变化。
第六个发明，其特征在于，配备有：
气门正时可变机构，所述气门正时可变机构能够变更进气门的气门正时；以及
进气门控制机构，所述进气门控制机构设定反映气缸内的空气量的空气量指标的目标值，并且，基于所述空气量指标的目标值计算所述进气门的气门正时的目标值、即目标气门正时，通过驱动所述气门正时可变机构来控制所述进气门的气门正时，以使该气门正时与所述目标气门正时相一致，
所述进气门控制机构配备有：
最小空气量VT计算机构，在表示所述进气门的气门正时与所述空气量指标的关系的特性线上存在多个极小点的规定的运转条件成立的情况下，所述最小空气量VT计算机构计算所述各个极小点中的与所述空气量指标的最小值相对应的气门正时，作为最小空气量VT；以及
空气量最小化机构，在所述运转条件成立并且所述空气量指标的最小值比所述目标值大的情况下，所述空气量最小化机构使所述进气门的气门正时向所述最小空气量VT变化。
第七个发明，配备有利用内燃机的废气压力对吸入空气增压的增压器，
在从扫气发生之前到发生之后的过渡期到来了的情况下，判定为所述运转条件成立。
发明的效果
根据第一个发明，在空气量指标的最大值比目标值小的情况下，即使在空气量指标的特性线上的任一个极大点都不能实现目标值。但是，在这种情况下，如果将进气门的当前的气门正时向最大空气量VT变更，则可以使空气量指标到达作为当前时刻的最佳点的最大值。即，基于与当前时刻的特性线的变化倾向(梯度)等没有关系地计算出的最大空气量VT，决定变更进气门的气门正时的方向。从而，即使在空气量指标的特性线上存在多个极大点的情况下，也能够防止被特性线的梯度引导导致而使气门正时锁死在并非最佳的极大点。借此，可以将气门正时向恰当的方向变更，将空气量指标最佳化，可以提高响应性或运转感觉。
根据第二个发明，由于“空气量指标的最大值>目标值”成立，所以，空气量指标变成与目标值相等的点存在于最大空气量VT的周围。另外，由于“目标值>当前时刻的空气量指标”成立，所以，如果使进气门的气门正时向最大空气量VT变化，则空气量指标到达与目标值相等的点。从而，空气量增加机构，无视空气量指标没有达到目标值的极大点，使气门正时向最大空气量VT变化。借此，可以使空气量指标与目标值相等。
根据第三个发明，由于“空气量指标的最大值>目标值”成立，所以，空气量指标变成与目标值相等的点存在于最大空气量VT的周围。另外，由于“当前时刻的空气量指标>目标值”成立，所以，可以认为当前时刻的空气量指标在超过了目标值的状态下，存在于空气量指标的最大值的周围。从而，空气量减小机构将进气门的气门正时向空气量指标减小的方向变更，以使空气量指标接近于目标值。借此，可以使空气量指标等于指标值。
根据第四个发明，基本上，可以利用所述第一至第三个发明中的任一项所述的方法控制进气门的气门正时，并且，根据当前时刻的空气量指标与目标值的接近程度，使邻近搜索机构动作。借此，可以根据情况高效率地将空气量指标最佳化，提高响应性。
根据第五个发明，即使在空气量指标的特性线上存在多个极小点的情况下，也可以防止被当前时刻的特性线的变化倾向(梯度)引导而使气门正时锁死在并非最佳的极小点。借此，可以使进气门的气门正时向恰当的方向变化，使空气量指标最佳化，可以提高响应性及运转感觉。
根据第六个发明，即使在空气量指标的特性线上存在多个极小点的情况下，也和所述第五个发明同样，可以使进气门的气门正时向恰当的方向变更而将空气量指标最佳化，可以提高响应性及运转感觉。
根据第七个发明，在从扫气发生之前到发生之后的过渡期到来了的情况下，判定为所述运转条件成立，可以使空气量最大化机构、空气量增加机构、空气量减小机构及邻近搜索机构中的任一个动作。从而，即使由于扫气而在空气量指标的特性线上出现了多个极大点(或者极小点)的情况下，也能够稳定地控制空气量指标。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式1的系统结构用的整体结构图。
图2是表示在现有技术的VVT控制的一个例子中，进气门的气门正时的行为的特性线图。
图3是表示根据本发明的实施方式1的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。
图4是表示在本发明的实施方式1中，由ECU实施的控制的一个例子的流程图。
图5是与不实施VT最佳化控制时相比较地表示由VT最佳化控制获得的运转性能的改善效果的时间图。
图6是表示由本发明的实施方式2获得的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。
图7是表示在本发明的实施方式2中由ECU实施的控制的一个例子的流程图。
图8是表示由本发明的实施方式3获得的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。
图9是表示在本发明的实施方式3中由ECU实施的控制的一个例子的流程图。
图10是表示本发明的实施方式4的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。
图11是表示在本发明的实施方式4中由ECU实施的控制的一个例子的流程图。
实施方式1.
[实施方式1的结构]
下面，参照图1及图5，对于本发明的实施方式1进行说明。图1是说明本发明的实施方式1的系统结构用的整体结构图。本实施方式1的系统配备有作为内燃机的发动机10。在发动机10的各个气缸中，由活塞12形成燃烧室14，活塞12被连接到发动机的曲轴16上。另外，发动机10配备有进气通路18和排气通路20，所述进气通路18连接到各个气缸的进气口上，将吸入空气吸入到燃烧室14内(气缸内)，所述排气通路20连接到各个气缸的排气口上，从气缸内排出废气。在进气通路18上，设置有调整吸入空气量的电子控制式的节气门22和冷却吸入空气的中间冷却器24。在排气通路20上，设置有净化废气的催化剂26。另外，在各个气缸上，设置有向进气口喷射燃料的燃料喷射阀28、对气缸内的混合气点火的火花塞30、使进气口相对于气缸内开闭的进气门32、和使排气口相对于气缸内开闭的排气门34。
另外，发动机10配备有利用废气压力对吸入空气增压的公知的涡轮增压器36。涡轮增压器36由设置于排气通路20的涡轮机36a和设置于进气通路18的压缩机36b构成。压缩机36b被接受废气压力而旋转的涡轮机36a驱动，对吸入空气增压。另外，在排气通路20上，设置有绕过涡轮机36a的旁通通路38和调整在旁通通路38中流动的废气的量的废气旁通阀40。
另外，发动机10配备有作为气门正时可变机构的进气VVT42和排气VVT44。进气VVT42变更进气门32的气门正时(相位)，例如，具有如日本特开2000－87769号公报中记载的公知的结构。具体地说，进气VVT42配置在设置有驱动进气门的凸轮的凸轮轴与被曲轴旋转驱动的凸轮带轮之间。并且，通过使凸轮轴和凸轮带轮相对旋转，根据其旋转角使进气门32的相位提前或者滞后。另外，本发明中使用的气门正时可变机构并不局限于VVT，只要是具备变更进气门32的开阀正时、闭阀及相位中的至少一个的功能即可。另一方面，排气VVT44具有与进气VVT42基本上同样的结构，可以变更排气门34的气门正时。
其次，对于系统的控制系统进行说明。本实施方式的系统配备有包含发动机10及车辆的控制中所必要的各种传感器系统、和控制发动机10的运转状态的ECU(Eclectronic，Control Unit：电子控制装置)60。首先，对于传感器系统进行说明，曲柄角传感器50输出与曲轴16的旋转同步的信号。另外，空气流量传感器52检测发动机的吸入空气量，进气压力传感器54检测发动机的进气压力(增压)。此外，在传感器系统中，还包括检测发动机冷却水的温度的水温传感器、检测驾驶员的加速器操作量的加速器传感器等。
ECU60例如由配备有ROM、RAM等存储电路和输入输出接口的运算处理装置构成。上述各个传感器分别连接到ECU60的输入侧。包含节气门22、燃料喷射阀28、火花塞30、WGV40、VVT42、44等的各种促动器，被连接到ECU60的输出侧。并且，ECU60基于由传感器系统检测出的发动机的运转信息来驱动各个促动器，进行发动机的运转控制。具体地说，基于曲柄角传感器50的输出，检测发动机转速(内燃机转速)NE和曲柄角，基于由空气流量传感器52检测出的吸入空气量和发动机转速，计算发动机的负荷KL。另外，基于发动机转速、负荷、水温等，计算燃料喷射量，基于曲柄角确定燃料喷射正时及点火正时。并且，在各个气缸中，在燃料喷射正时到来的时刻，驱动燃料喷射阀28，在点火正时到来的时刻，驱动火花塞30。借此，使混合气在各个气缸内燃烧，运转发动机10。另外，ECU60，具有实施后面描述的VT最佳化控制的功能，构成本实施方式的进气门控制机构。
[实施方式1的特征]
首先，对于由现有技术进行的控制的问题进行说明。图2是在由现有技术进行的VVT控制的一个例子中表示进气门的气门正时的行为的特性线图。在该图中，记载了表示进气门的气门正时VT和负荷KL的关系的负荷特性线(空气量特性线)。另外，这些图以其它运转条件恒定的情况作为前提。图2(A)表示在负荷特性线上存在一个极大点的情况。图2(B)表示在负荷特性线上存在多个(例如两个)极大点的情况。另外，负荷KL是对应于本实施方式中的空气量指标的一个例子的负荷，具有被吸入到气缸内的空气量越增加，该空气量越被反映而增加的特性。
当列举现有技术的一个例子时，在VVT控制中，基于发动机的运转状态等设定负荷KL的目标值(目标KL)，基于该目标KL计算进气门的气门正时的目标值(目标气门正时)。并且，驱动进气门VVT控制进气门的气门正时，以使实际的气门正时与目标气门正时相一致。具体地说，首先，如图2(A)所示，在极大点只有一个的情况下，如果当前(当前时刻)的负荷KL比目标KL小，则使气门正时从当前的值向负荷KL增加的方向变化。另外，如果当前的负荷KL比目标KL大，则使气门正时向负荷KL减小的方向变化。这时，负荷KL增加(减小)的方向，例如，可以基于通过使气门正时发生微小变化而获得的负荷KL的变化特性(当前的负荷特性线的梯度)来判定。
但是，在上述VVT控制中，如图2(B)所示，在存在多个极大点的情况下，存在着使气门正时向错误的方向变化的担忧。即，例如，在负荷KL未到达目标KL的极大点存在于当前的气门正时的附近的情况下，存在着基于当前的负荷KL的变化特性使气门正时向错误的极大点变化的可能性。在这种情况下，尽管存在着另外的最佳的极大点，控制却会锁死到错误的极大点，不能实现最佳的负荷KL，响应性容易恶化。另外，由于当从这种状态产生进气压力上升等而成为目标的极大点消失时，由于VVT立即动作，使空气量(负荷)急剧变化，所以存在产生运转感觉的不适感的情况。
(VT最佳化控制)
因此，在本实施方式中，在实施与现有技术同样的VVT控制并且如下面所述的特定的运转状态成立了的情况下，实施VT最佳化控制。另外，在下面的说明中，例如，当使进气门32的气门正时VT增加时，相位被向提前方向变更，当使VT减小时，相位向滞后方向变更。另外，在有的情况下，将进气门32的气门正时简单地表述为气门正时、VT。图3是表示由本发明的实施方式1进行的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。在VT最佳化控制中，在负荷特性线上存在多个极大点的特定的运转条件成立的情况下，实施后面描述的最大空气量VT的计算处理和空气量最大化处理。
这里，作为所述特定的运转条件成立的情况，例如，可以列举出从扫气(从进气系统向排气系统吹新鲜空气)的发生之前到发生之后的过渡期等。ECU60基于进气门32和排气门34打开的气门重叠期间的长度、在该期间的废气空燃比等检测扫气的发生。并且，例如，在扫气发生之后直到吸入空气的状态(流量、流速等)变成稳定状态的期间中，判定为所述特定的运转条件成立。
(最大空气量VT的计算处理)。
在VT最佳化控制中，在所述特定的运转条件成立的情况下，计算最大空气量VT(VTmax)。VTmax在图3等所示的负荷特性线上，被定义为对应于负荷KL的最大值KLmax的气门正时。由于负荷特性线的波形根据各种运转参数变化，所以，在ECU60中，预先存储有基于多个运转参数计算VTmax用的多维数据映射。作为成为该数据映射的自变量的运转参数，例如，可以列举出进气压力(增压)Pm、发动机转速NE、废气旁通阀40的开度等。另外，在ECU60中，预先存储有表示VTmax与负荷的最大值KLmax的关系的数据映射。在VTmax计算出之后，基于该数据映射等，计算对应于VTmax的负荷的最大值KLmax。
(空气量最大化处理)
VT最佳化控制在所述特定的运转条件成立的情况下实施，如图3所示，在负荷的最大值KLmax比目标KL小的情况下，使进气门32的气门正时向VTmax变化。这时，即使假定在当前的气门正时(VT)的附近，存在着与VT的变更方向(箭头方向)不同的方向上存在极大点，也可以无视该极大点，将VT向箭头方向变更。即，无视当在前的VT下的负荷特性线的变化倾向(梯度)，将VT向VTmax变更，在VT达到VTmax的时刻，结束该变更动作。
根据上述控制，可以获得下面所述的作用效果。在负荷的最大值KLmax比目标KL小的情况下，在负荷特性线上的任一个极大点都不能实现目标KL。但是，在这种情况下，如果将当前的VT向VTmax变更，可以使负荷KL到达作为在当前时刻的最佳点的最大值KLmax。即，基于与在当前时刻的负荷特性线的变化倾向(梯度)等无关地计算出的VTmax决定变更VT的方向。从而，即使在负荷特性线上存在多个极大点的情况下，也可以防止被负荷特性线的梯度等引导而使VT锁死在并非最佳的极大点，将VT向恰当的方向变更，可以将负荷KL最佳化。
[用于实现实施方式1的具体的处理]
其次，参照图4，对于实现上述控制用的具体的处理进行说明。图4是表示在本发明的实施方式1中，由ECU实施的控制的一个例子的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中被反复实施，表示在所述特定的运转条件成立的情况下的处理。在图4所示的程序中，首先，在步骤100，如前面所述，在当前的运转状态，计算负荷KL成为最大的VTmax。并且，在步骤102，计算对应于VTmax的负荷的最大值KLmax。
其次，在步骤104，判定负荷的最大值KLmax是否比目标KL小，在该判定成立的情况下，转移到步骤106，将进气门32的气门正时VT向VTmax变更。并且，在VT达到VTmax的时刻，结束该变更动作。另外，在步骤104的判定不成立的情况下，转移到步骤108，在当前的VT的附近搜索恰当的气门正时，以使负荷KL接近于目标KL。具体地说，在步骤108，一边使VT稍稍变化，一边计算负荷KL，将VT向负荷KL与目标KL的差减小的方向变更。并且，在该差变成最小的情况下，结束该变更动作。
其次，参照图5，对于由VT最佳化控制获得的运转性能的改善效果进行说明。图5是与不实施VT最佳化控制时相比较地表示通过VT最佳化控制获得的运转性能的改善效果的时间图。该图表示在通过加速运转等涡轮增压器36动作而增压上升的状况下，所述特定的运转条件成立的情况的一个例子。另外，图中的(A)表示对应于VT最佳化控制的实施时的特性线，(B)表示对应于该控制不实施时的特性线。
如图3所示，在不实施VT最佳化控制的情况下，有时，由于VT(KL)锁死于在负荷特性线上出现的多个极大点之中的并非最佳的极大点，响应性会降低。另外，当该极大点由于运转状态的变化等而消失时，VT急剧变化，吸入空气量Ga急剧增加，在运转感觉上产生不适感。与此相对，在实施了VT最佳化控制的情况下，由于如前面所述，选择将KL最大化(最佳化)的VTmax，所以，与不实施该控制时相比，可以使吸入空气量Ga迅速增加，提高响应性。另外，由于VT不锁死在并非最佳(最大值)的极大点，所以，不会产生由于极大点的消失引起的吸入空气量Ga的急剧变化，可以提高运转性能。特别是，在带增压器的发动机中，在从扫气的发生之前到发生之后的过渡期到来的情况下，可以显著地获得上述效果。
另外，在所述实施方式1中，图4中的步骤100表示最大空气量VT计算机构的具体例子，从步骤104至步骤106的处理表示空气量最大化机构的具体例子。另外，在实施方式1中，作为所述特定的运转条件成立的情况的一个例子，列举了从扫气的发生之前到发生之后的过渡期。但是，本发明并不局限于此，也可以制成这样的结构，即，在实现了在负荷特性线上出现多个极大点这样的任意的运转状态的情况下，判定为所述特定的运转条件成立而实施VT最佳化控制。另外，在实施方式1中，例举了带增压器的发动机10，但是，本发明并不局限于此，也可以适用于不具有增压器的内燃机。
实施方式2.
其次，参照图6至图7，对于本发明的实施方式2进行说明。在本实施方式中，其特征在于，对于和所述实施方式1同样的结构及控制，追加在空气量指标的最大值比目标值大的情况下的处理。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1相同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。
[实施方式2的特征]
图6是表示本发明的实施方式2的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。如该图所示，在负荷的最大值KLmax比目标KL大的情况下，只通过在所述实施方式1中所述的控制，存在着VT锁死在极大点，不能实现目标KL的可能性。因此，在本实施方式中，在VT最佳化控制中，实施下面所述的空气量增加处理及空气量减小处理。基于当前时刻的负荷KL和目标KL的大小关系，分别使用这些处理。
(空气量增加处理)
当在所述特定的运转条件成立的状态下，负荷的最大值KLmax比目标KL大，并且，在目标KL比当前时刻的负荷KL大的情况(KLmax>目标KL>当前时刻的负荷KL)时，实施该处理。并且，在该实施时，使进气门32的气门正时向VTmax变化到对应于目标KL的值。即，在空气量增加处理中，与所述实施方式1同样地，使VT向图6中的箭头方向变更，并且，计算负荷KL，在负荷KL的计算值到达目标KL的时刻，结束VT的变更动作。
根据上述处理，在“KLmax>目标KL>当前时刻的负荷KL”成立的情况下，即，在当前的VT位于图3中的区间X中的情况下，按如下方式考虑。首先，由于“KLmax>目标KL”成立，所以，在VTmax的周围存在着负荷KL等于目标KL的点。另外，由于“目标KL>当前时刻的负荷KL”成立，所以，如果使VT向VTmax变化，则到达负荷KL等于目标KL的点。从而，在空气量增加的处理中，无视负荷KL没有到达目标KL的极大点，使VT向VTmax变化。借此，可以使负荷KL等于目标KL，在实施方式1的效果的基础上，还可以促进负荷KL的最佳化。
(空气量减小处理)
当在所述特定的运转条件成立的状态下，负荷的最大值KLmax比目标负荷KL大，并且，目标KL比当前时刻的KL小的情况(KLmax>目标KL，并且，当前时刻的KL>目标KL)时，实施该处理。并且，在这样实施时，将进气门32的气门正时向负荷KL减小的方向变更，在负荷KL到达目标KL的时刻，结束该变更动作。
根据上述处理，在“KLmax>目标KL，并且，当前时刻的KL>目标KL”成立的情况下，即，在当前的VT位于图3中的区间Y中的情况下，按如下方式考虑。首先，由于“KLmax>目标KL”成立，所以，负荷KL等于目标KL的点存在于VTmax的周围。另外，可以设想，由于“当前时刻的KL>目标KL”成立，所以，当前时刻的负荷KL在超过目标KL的状态下存在于KLmax的周围。因此，在空气量减小处理中，将VT向负荷KL减小的方向变更，以使负荷KL接近于目标KL。借此，可以使负荷KL等于目标KL，可以促进负荷KL的最佳化。
[用于实现实施方式2的具体的处理]
其次，参照图7，对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图7是在本发明的实施方式2中，由ECU实施的控制的一个例子的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中反复实施，表示在所述特定的运转条件成立的情况下的处理。在图7所示的程序中，首先，通过在步骤200、202、204中，实施和实施方式1(图4)的步骤100、102、104同样的处理，计算出VTmax及KLmax，判定负荷的最大值KLmax是否比目标KL小。
其次，在步骤206，在步骤204的判定成立的情况下，将进气门32的气门正时VT向VTmax变更，在VT到达VTmax的时刻结束该变更动作。另外，在步骤204的判定不成立的情况下，转移到步骤208，判定目标KL是否比当前时刻的负荷KL大。在该判定成立的情况下，转移到步骤206，将进气门32的气门正时VT向VTmax变更。但是，在这种情况下，在负荷KL到达目标KL的时刻，结束该变更动作。
另一方面，在步骤208的判定不成立的情况下，转移到步骤210。在步骤210，在当前的VT附近搜索恰当的气门正时，以负荷KL接近于目标K。具体地说，在步骤210，例如，通过判定稍稍变更VT时的负荷KL的增减，将VT向负荷KL减小的方向变更，在负荷KL到达目标KL的时刻，结束该变更动作。
另外，在所述实施方式2中，图7中的步骤200表示最大空气量VT计算机构的具体例子，从步骤204到步骤206的处理表示空气量最大化机构的具体例子。另外，从步骤208到步骤206的处理，表示空气量增加机构的具体例子，从步骤208到步骤210的处理，表示空气量减小机构的具体例子。
实施方式3.
其次，参照图8及图9，对于本发明实施方式3进行说明。在本实施方式中，其特征在于，对于与所述实施方式1同样的结构及控制，追加了当前时刻的空气量指标与目标值的差小的情况下的处理。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1相同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。
[实施方式3的特征]
图8是表示根据本发明的实施方式3的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。如该图所示，在当前的VT位于对应于目标KL的VT(目标VT)附近的情况下，当将VT向位于比目标VT远的位置的VTmax变更时，存在着响应性恶化的可能性。因此，在本实施方式中，在VT最佳化控制中，实施下述的邻近搜索处理。
(邻近搜索处理)
在所述特定的运转条件成立的状态下，在当前时刻的负荷KL与目标KL的差ΔKL比规定的邻近判定值S小的情况(S>ΔKL)下，使进气门32的气门正时向差ΔKL减小的方向变化。这里，邻近判定值S例如被设定为即使使VT向远离VTmax的方向变化，也可以迅速地达到目标KL的小的值。并且，在实施邻近搜索处理时，一边变更VT一边计算负荷KL及差ΔKL，在差ΔKL变成零的时刻结束VT的变更动作。
根据上述处理，基本上，可以一边实施前面的实施方式1中所述的空气量最大化处理，一边根据当前时刻的负荷KL与目标KL的接近程度实施邻近搜索处理。借此，在实施方式1的效果的基础上，还可以根据状况高效率地将负荷KL最佳化，提高响应性。
[用于实现实施方式3的具体的处理]
其次，参照图9，对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图9是表示在本发明的实施方式3中，由ECU实施的控制的一个例子的流程图。该图所示的程序，在发动机的运转中反复实施，表示在所述特定的运转条件成立的情况下的处理。在图9所示的程序中，首先，通过在步骤300、302、304中实施与实施方式1(图4)的步骤100、102、104同样的处理，计算VTmax及KLmax，判定负荷的最大值KLMax是否比目标KL小。
其次，在步骤306，在步骤304的判定成立的情况下，将进气门32的气门正时VT向VTmax变更，在VT到达VTmax的时刻，结束该变更动作。另外，在步骤304的判定不成立的情况下，转移到步骤308。在步骤308，例如，通过从目标KL减去当前时刻的负荷KL，计算两者的差ΔKL(＝目标KL-当前时刻的负荷KL)，判定差ΔKL是否比邻近判定值S大。
由于在步骤308的判定成立的情况下，被认为是当前的VT处于从目标VT离开的位置，所以，转移到步骤306，将进气门32的气门正时VT向VTmax变更。在这种情况下，在步骤306，如在所述实施方式2中所述，基于当前时刻的负荷KL与目标KL的大小关系，实施空气量增加处理及空气量减小处理中的任一种处理。另一方面，在步骤308的判定不成立的情况下，由于当前的VT位于目标VT的附近位置，所以，转移到步骤310，实施所述的邻近搜索处理。即，在步骤310，在当前的VT附近搜索恰当的气门正时，以使负荷KL接近于目标KL。
另外，在所述实施方式3中，图9中的步骤300表示最大空气量VT计算机构的具体例子，步骤304至步骤306的处理表示空气量最大化机构的具体例子。另外，从步骤308至步骤310的处理表示邻近搜索机构的具体例子。
实施方式4.
其次，参照图10及图11，对于本发明的实施方式4进行说明。在本实施方式中，其特征在于，对于在空气量特性线(负荷特性线)上存在多个极小点的情况，应用VT最佳化控制。另外，在本实施方式中，对于和实施方式1同样的结构部件赋予相同的附图标记，省略其说明。
[实施方式4的特征]
图10是表示根据本发明的实施方式4的VT最佳化控制的一个例子的特性线图。如该图所示，在负荷特性线上存在多个极小点的状况下，在想要将负荷KL最小化的情况下，也可以应用VT最佳化控制。举具体的例子而言，在该VT最佳化控制中，首先，在负荷特性线上存在多个极小点的特定的运转条件成立的情况下，作为最小空气量VT(VTmin)，计算在所述各个极小点之中负荷KL变成实用上的最小值KLmin的气门正时。在这种情况下，作为特定的运转状态，例如，可以列举出从扫气的发生之前到发生之后的过渡期。
在ECU60中，预先存储有用于基于多个运转参数计算VTmin的多维数据映射。作为该多维数据映射的自变量，可以列举出和用于计算所述VTmax的数据映射同样的运转参数。另外，在ECU60中，预先存储有表示VTmin与负荷的最小值KLmin的关系的数据映射。在VTmin计算出之后，基于该数据映射等，计算对应于VTmin的负荷的最小值KLmin。
另外，在VT最佳化控制中，在所述特定的运转条件成立，并且，负荷的最小值KLmin比目标KL大的情况(KLmin>目标KL)下，实施使进气门32的气门正时向VTmin变化的处理(空气量最小化处理)。在该处理中，如图10所示，即使假定在当前的气门正时VT的附近，在与VT的变更方向(箭头方向)不同的方向上存在着极小点，也可以无视该极小点地将VT向箭头方向变更。即，无视当前的VT的负荷特性线的变化倾向(梯度)，将VT向VTmin变更。
另外，在负荷的最小值KLmin比目标KL小的情况(目标KL>KLmin)下，基于当前时刻的负荷KL与目标KL的大小关系，分别进行第二空气量增加处理和第二空气量减小处理。另外，第一空气量增加处理及第一空气量减小处理是在所述实施方式2中说明的处理。在本实施方式中，第二空气量增加处理，在当前时刻的负荷KL比目标KL小的情况(目标KL>当前时刻的负荷KL)下，使进气门32的气门正时向VTmin变化至对应于目标KL的值。另外，第二空气量减小处理，在当前时刻的负荷KL比目标KL大的情况(当前时刻的负荷KL>目标KL)下，将气门正时向负荷KL减小的方向变更，在负荷KL达到目标KL的时刻，结束该变更动作。
根据上述空气量最小化处理，可以获得下面所述的作用效果。在负荷的最小值KLmin比目标KL大的情况下，在负荷特性线上的任一个极小点都不能实现目标KL。但是，在这种情况下，如果将当前的VT向VTmin变更，则可以使负荷KL到达作为当前时刻的最佳点的最小值KLmin。从而，即使在负荷特性线上存在多个极小点的情况下，也可以防止被在当前时刻的负荷特性线的变化倾向(梯度)等引导而使VT锁死在并非最佳的极小点，可以将VT向恰当的方向变更，将负荷KL最佳化。
另外，根据第二空气量增加处理，无视负荷KL没有到达最小值KLmin的极小点，可以使VT向VTmin恰当地变化。进而，根据第二空气量减小处理，可以将VT向负荷KL减小的方向变更，以使负荷KL接近于目标KL。从而，通过这些处理，可以使负荷KL与目标KL相等。这样，根据本实施方式，在负荷特性线上存在多个极小点的状况下，在想要将负荷KL最小化的情况下，也可以获得与所述实施方式1同样的效果。
[用于实现实施方式4的具体的处理]
其次，参照图11对于用于实现上述控制的具体的处理进行说明。图11是在本发明的实施方式4中，由ECU实施的控制的一个例子的流程图。该图所示的程序在发动机的运转中被反复实施，表示在所述特定的运转条件成立的情况下的处理。在图11所示的程序中，首先，在步骤400，计算所述VTmax及VTmin。之后，在步骤402，计算对应于VTmax的负荷的最大值KLmax和对应于VTmin的负荷的最小值KLmin。
其次，在步骤404，判定负荷的最大值KLmax是否比目标KL小。在该判定成立的情况下，转移到步骤406，实施在所述实施方式1中所述的空气量最大化处理。另外，在步骤404的判定不成立的情况下，转移到步骤408。在步骤408，通过从目标KL中减去当前时刻的负荷KL，计算两者的差ΔKL，判定差ΔKL是否比邻近判定值S大。并且，由于在步骤408的判定成立的情况下，可以认为当前的VT处于与目标VT分离开的位置，所以，转移到步骤406。在步骤406，如所述实施方式2中所述，基于当前时刻的负荷KL与目标KL的大小关系，实施第一空气量增加处理和第一空气量减小处理中的任一项。
另一方面，在步骤408的判定不成立的情况下，在负荷特性线上存在多个极小点的状况下，对应于想要将负荷KL最小化的情况。在这种情况下，首先，转移到步骤410，判定目标KL是否比负荷的最小值KLmin小。并且，在步骤410的判定成立的情况下，转移到步骤412，实施所述空气量最小化处理。另外，在步骤410的判定不成立的情况下，转移到步骤414，判定差ΔKL是否比邻近判定值S′大。利用与所述邻近判定值S同样的方法设定邻近判定值S′，但是，也可以设定成与邻近判定值S不同的值。
在步骤414的判定成立的情况下，由于认为当前的VT位于与目标VT分离开的位置，所以，转移到所述步骤412。在步骤412，基于当前时刻的负荷KL与目标KL的大小关系，实施所述的第二空气量增加处理和第二空气量减小处理中中的任一项。另外，在步骤414的判定不成立的情况下，由于当前VT位于目标VT的附近，所以，转移到步骤416。在步骤416，在当前VT附近搜索恰当的气门正时，以使负荷KL接近于目标KL。
另外，在所述实施方式4中，图11中的步骤400表示最大空气量VT计算机构及最小空气量VT计算机构的具体例子。另外，从步骤404到步骤406的处理表示空气量最小化机构的具体例子。
另外，在实施方式1至4中，单独地说明了各种实施方式的结构，但是，本发明并不局限于此，也可以将能够将实施方式1至4之中能够组合的一个或者多个结构组合起来而实现系统。进而，在实施方式1至4中，例举了在负荷特性线上存在两个极大点(或者极小点)的情况，但是，本发明并不局限于此，也可以适用于存在三个以上的极大点(或者极小点)的情况。
附图标记说明
10  发动机(内燃机)
12  活塞
14  燃烧室
16  曲轴
18  进气通路
20  排气通路
22  节气门
24  中间冷却器
26  催化剂
28  燃料喷射阀
30  火花塞
32  进气门
34  排气门
36  涡轮增压器
36a 涡轮机
36b 压缩机
38  旁通通路
40  废气旁通阀
42  进气VVT(气门正时可变机构)
44  排气VVT
50  曲柄角传感器
52  空气流量传感器
54  进气压力传感器
60  ECU(进气门控制机构)
KL  负荷(空气量指标)
VTmax  (最大空气量VT)
KLmax  (空气量指标的最大值)
VTmin  (最小空气量VT)
KLmin  (空气量指标的最小值)

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，配备有：
气门正时可变机构，所述气门正时可变机构能够变更进气门的气门正时；以及
进气门控制机构，所述进气门控制机构设定反映气缸内的空气量的空气量指标的目标值，并且，基于所述空气量指标的目标值计算所述进气门的气门正时的目标值、即目标气门正时，通过驱动所述气门正时可变机构来控制所述进气门的气门正时，以使该气门正时与所述目标气门正时相一致，
所述进气门控制机构配备有：
最大空气量VT计算机构，在表示所述进气门的气门正时与所述空气量指标的关系的特性线上存在多个极大点的规定的运转条件成立的情况下，所述最大空气量VT计算机构计算与所述空气量指标的最大值相对应的气门正时，作为最大空气量VT；以及
空气量最大化机构，在所述运转条件成立并且所述空气量指标的最大值比所述目标值小的情况下，所述空气量最大化机构使所述进气门的气门正时向所述最大空气量VT变化。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述进气门控制机构配备有空气量增加机构，在处于所述运转条件成立的状态、而所述空气量指标的最大值比所述目标值大并且所述目标值比当前时刻的空气量指标大的情况下，所述空气量增加机构使所述进气门的气门正时向所述最大空气量VT变化到与所述目标值相对应的值。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述进气门控制机构配备有空气量减小机构，在处于所述运转条件成立的状态、而所述空气量指标的最大值比所述目标值大并且所述目标值比当前时刻的空气量指标小的情况下，所述空气量减小机构使所述进气门的气门正时向所述空气量指标减小的方向变化到与所述目标值相对应的值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述进气门控制机构配备有邻近搜索机构，在所述运转条件成立并且当前时刻的空气量指标与所述目标值的差比规定的邻近判定值小的情况下，所述邻近搜索机构使所述进气门的气门正时向所述差减小的方向变化。
5.如权利要求1至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，配备有：
最小空气量VT计算机构，在所述特性线上存在多个极小点的规定的运转条件成立的情况下，所述最小空气量VT计算机构计算所述各个极小点中的与所述空气量指标的最小值相对应的气门正时，作为最小空气量VT；以及
空气量最小化机构，在所述运转条件成立并且所述空气量指标的最小值比所述目标值大的情况下，所述空气量最小化机构使所述进气门的气门正时向所述最小空气量VT变化。
6.一种内燃机的控制装置，其特征在于，配备有：
气门正时可变机构，所述气门正时可变机构能够变更进气门的气门正时；以及
进气门控制机构，所述进气门控制机构设定反映气缸内的空气量的空气量指标的目标值，并且，基于所述空气量指标的目标值计算所述进气门的气门正时的目标值、即目标气门正时，通过驱动所述气门正时可变机构来控制所述进气门的气门正时，以使该气门正时与所述目标气门正时相一致，
所述进气门控制机构配备有：
最小空气量VT计算机构，在表示所述进气门的气门正时与所述空气量指标的关系的特性线上存在多个极小点的规定的运转条件成立的情况下，所述最小空气量VT计算机构计算所述各个极小点中的与所述空气量指标的最小值相对应的气门正时，作为最小空气量VT；以及
空气量最小化机构，在所述运转条件成立并且所述空气量指标的最小值比所述目标值大的情况下，所述空气量最小化机构使所述进气门的气门正时向所述最小空气量VT变化。
7.如权利要求1至6中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，配备有利用内燃机的废气压力对吸入空气增压的增压器，
构成为在从扫气发生之前到发生之后的过渡期到来了的情况下，判定为所述运转条件成立。
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