CN106401772B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在不仅包括选择频度高的运转条件也包括选择频度低的运转条件的广泛的运转条件下抑制使用进气门模型算式推定的进气门流量的推定精度降低的内燃机的控制装置。根据在至少4个不同的运转条件下得到的进气门流量误差的学习值，算出4参数(进气门作用角偏离量、排气门作用角偏离量、进气门气门正时偏离量以及排气压损偏离量)的各学习值。并且，使用以包括发动机转速和进气管压的发动机的状态量的函数表示系数的进气门流量误差模型算式，根据4参数的各学习值，算出对由进气门模型算式计算的进气门流量的修正量。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及使用通过以进气管压为变量的一次式来表示进气门流量的进气门模型算式并根据进气管压的推定值或计测值来推定进气门流量的内燃机的控制装置。
背景技术
如下述的专利文献1所记载那样，通过进气门而进入缸内的空气的流量即进气门流量能够通过以从节气门到进气门的空间的压力即进气管压为变量的一次式表示。该一次式称为进气门模型算式(进气门模型的模型计算式)。进气门模型算式的系数(具体而言斜率和截距)通过拟合按所设想的每个运转条件来决定。但是，存在由于内燃机的部件的制造误差、经年劣化而在由进气门模型算式规定的进气管压和进气门流量的关系与实际的关系之间产生偏离的情况。该偏离使进气门流量的推定精度降低。
在专利文献1中公开了如下方法：基于在内燃机的运转期间测定出的运转参数的实测值和使用该进气门模型算式算出的运转参数的推定值之间的比较来修正进气门模型算式的系数。根据该方法，进气门模型算式的系数的修正以由进气门的开阀正时和发动机转速确定的运转区域为单位进行，修正后的系数作为学习值按照每个运转区域存储。如果能够使进气门模型算式的系数适当化，则能够抑制由内燃机的部件的制造误差、经年劣化导致的进气门流量的推定精度的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-211747号公报
专利文献2：日本特开2007-211751号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据专利文献1所记载的方法，在选择频度较高的运转条件下通过学习频繁地进行进气门模型算式的系数的适当化，因此，可抑制进气门流量的推定精度的降低。不过，另一方面，在像在过渡运转时被暂时选择那样的运转条件下，不怎么进行进气门模型算式的系数的适当化，因此，无法避免由内燃机的部件的经年劣化等导致的进气门流量的推定精度的降低。也就是说，在专利文献1所记载的方法存在这样的问题：依赖于运转条件的选择频度，使用了进气门模型算式的进气门流量的推定精度会产生差异。
本发明是鉴于上述问题而首创的，其目的在于提供一种控制装置，其能够在不仅包括选择频度高的运转条件也包括选择频度低的运转条件在内的广泛的运转条件下抑制使用进气门模型算式推定的进气门流量的推定精度降低。
用于解决问题的手段
本发明的内燃机的控制装置构成为，适用于具备空气流量计和进气管压传感器的内燃机，使用通过以进气管压为变量的一次式来表示进气门流量的进气门模型算式并根据进气管压的推定值或计测值来推定进气门流量。本控制装置具备误差学习单元、参数学习值算出单元以及修正量算出单元，作为用于抑制使用进气门模型算式而推定的进气门流量的推定精度降低的单元。
误差学习单元构成为，在至少4个不同的运转条件下学习进气门流量误差，该进气门流量误差是将进气管压传感器对进气管压的计测值输入至气门模型算式而得到的第1进气门流量与根据空气流量计对新气流量的计测值计算的第2进气门流量之间的误差。如果没有因内燃机的部件的制造误差、经年劣化的影响而在由进气门模型算式规定的进气管压和进气门流量的关系与实际的关系之间产生偏离，则第1进气门流量和第2进气门流量应该大体一致。在两者之间产生了误差的情况下，可考虑产生了内燃机的某一部件(特别是影响进气门流量的部件)的制造误差、经年劣化。
本申请的发明人的锐意研究的结果，得知了：上述进气门流量误差是由如下4个物理量从设计值偏离所引起的。该4个物理量是进气门作用角、排气门作用角、进气门气门正时以及排气压损。对进气管压与进气门流量之间的关系带来影响的内燃机的部件的制造误差、经年劣化归结于这4个物理量中的某一个从设计值偏离。
并且，本申请的发明者的锐意研究的结果，得知了：进气门作用角相对于设计值的偏离量、排气门作用角相对于设计值的偏离量、进气门气门正时相对于设计值的偏离量、以及排气压损相对于设计值的偏离量，就给进气门流量误差带来的影响而言，彼此独立。这意味着能够通过以这4个物理量从设计值的偏离量为参数的多项式表示进气门流量误差。
更详细地说，该多项式包括进气门作用角相对于设计值的偏离量即第1参数的1次项、排气门作用角相对于设计值的偏离量即第2参数的1次项、进气门气门正时相对于设计值的偏离量即第3参数的1次项、以及排气压损相对于设计值的偏离量即第4参数的1次项。另外，也得知：第1参数～第4参数给进气门流量误差带来的影响依赖于至少包括内燃机转速和进气管压的内燃机的状态量。因而，上述多项式中的各项的系数由至少包括内燃机转速和进气管压的内燃机的状态量的函数表示。以下，将由上述多项式表示进气门流量误差的方程式称为进气门流量误差模型算式。
参数学习值算出单元构成为，使用进气门流量误差模型算式并根据由误差学习单元学习到的至少4个不同的运转条件下的进气门流量误差的学习值以及进行了进气门流量误差的学习的运转条件下的各项的系数的值，算出第1参数～第4参数的各学习值。具体地说，通过按所学习的每个运转条件将进气门流量误差的学习值和各项的系数的值代入进气门流量误差模型算式，至少4个不同的方程式成立。只要有至少4个不同的方程式，就能够以最小二乘法算出作为未知数的4个参数的值。也就是说，在至少4个不同的运转条件下进行进气门流量误差的学习是为了能够确定第1参数～第4参数的值的必要条件。
修正量算出单元构成为，通过将由参数学习值算出单元算出的第1参数～第4参数的各学习值代入进气门流量误差模型算式，算出对由进气门模型算式计算的进气门流量的修正量。进气门流量误差模型算式的各项的系数是包括内燃机转速和进气管压的内燃机的状态量的函数，因此，其值根据运转条件而变化。由此，在除了进行了进气门流量误差的学习的运转条件以外的运转条件、例如仅在过渡时被选择那样的选择频度低的运转条件下，也能够得到与运转条件相应的合适的修正量，因此，能够在广泛的运转条件下抑制进气门流量的推定精度降低。
适用本控制装置的内燃机可以具备：涡轮增压器、使进气门的作用角和气门正时可变的进气侧可变气门装置、以及使排气门的作用角和气门正时可变的排气侧可变气门装置。另外，本控制装置也可以构成为，在加速时操作进气侧可变气门装置和排气侧可变气门装置，以扩大进气门与排气门的重叠(overlap)。
在该情况下，优选参数学习值算出单元构成为，至少在如下4个运转条件下学习进气门流量误差。第1运转条件是正在进行稳定行驶这一运转条件。第2运转条件是这样的运转条件：处于加速的最初阶段，与第1运转条件相比，发动机转速低且发动机负荷高，且重叠比第1运转条件扩大。第3运转条件是这样的运转条件：处于加速的中间阶段，与第2运转条件相比，发动机转速高，且重叠与第2运转条件同样地扩大。并且，第4运转条件是这样的运转条件：处于加速的最后阶段，与第3运转条件相比，发动机转速更高，且重叠比第3运转条件缩小。在这些运转条件下，参数间在给进气门流量误差带来的影响的大小方面存在差异，而且影响大的参数在每个运转条件下不同。所以，通过使用在这些运转条件下学习到的进气门流量误差进行参数学习，能够减小各参数的学习值所包含的误差。
本控制装置也可以具备燃料喷射阀操作单元，该燃料喷射阀操作单元基于通过进气门模型算式计算、且通过由修正量算出单元算出的修正量修正后的进气门流量算出缸内空气量，按照基于缸内空气量算出的燃料喷射量操作燃料喷射阀。如果能够以高精度推定进气门流量，则也能够以高精度推定缸内空气量，进而能够将燃料喷射量控制成合适的量(例如能够使实际的空燃比与目标空燃比一致的量)。
发明的效果
如上所述，根据本发明的内燃机的控制装置，能够在不仅包括选择频度高的运转条件也包括选择频度低的运转条件在内的广泛的运转条件下，抑制使用进气门模型算式推定的进气门流量的推定精度降低。
附图说明
图1是表示由本实施方式的控制装置控制的内燃机的构成的概略图。
图2是表示ECU所具备的用于推定进气门流量的构造的框图。
图3是将使进气门流量产生误差的机械主要因素与4参数相关联的表。
图4是表示用于参数学习的例程的流程的流程图。
图5是表示用于进气门流量计算的例程的流程的流程图。
图6是表示在第1条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。
图7是表示在第2条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。
图8是表示在第3条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。
图9是表示在第4条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。其中，在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数的情况下，除了特别明示的情况、原理上明显地特定于该数的情况之外，本发明不限于该言及的数。另外，关于以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等，除了特别明示的情况、原理上明显地特定于此的情况之外，不一定是本发明所必须的。
图1是表示由本实施方式的控制装置控制的内燃机的构成的概略图。本实施方式的内燃机(以下仅记载为发动机)10构成为搭载于车辆的火花点火式的发动机。其中，发动机10的汽缸数和汽缸排列没有特别限定。
在发动机10的汽缸盖设有由从曲轴取出的动力驱动的进气门52和排气门54、以及向汽缸内直接喷射燃料的燃料喷射阀(缸内喷射阀)46。另外，发动机10具备使进气门52的开阀特性可变的进气侧可变气门装置48、以及使排气门54的开阀特性可变的排气侧可变气门装置50。这些可变气门装置48、50能够适用至少使气门正时和作用角可变的公知的气门装置。
发动机10具有涡轮增压器18。在发动机10的进气通路12设有涡轮增压器18的压缩机20，在发动机10的排气通路36设有涡轮增压器18的涡轮38。在进气通路12的比压缩机20靠下游的位置设有用于冷却压缩后的空气的中间冷却器22。在排气通路36设有绕过涡轮38的旁通通路40。在旁通通路40设有废气旁通阀42。
进气通路12经由缓冲罐30而与进气歧管(进气管)32连接。在进气通路12的缓冲罐30的附近设有电子控制式的节气门26。在节气门26设有用于计测其开度的节气门开度传感器28。在进气通路12的顶端设有空气滤清器14。在进气通路12的空气滤清器14的附近设置有用于计测空气(新气)的流量的空气流量计16。在进气通路12的中间冷却器22与节气门26之间设置有用于计测增压压力的增压压力传感器24。在缓冲罐30设置有用于计测进气管压的进气管压传感器34。
本实施方式的控制装置作为控制发动机10的ECU(Electronic Control Unit)60的功能的一部分而实现。ECU60至少具备输入输出接口、ROM、RAM、CPU。输入输出接口从安装于发动机10和车辆的各种传感器取入传感器信号并向发动机10具备的致动器输出操作信号。与ECU60连接的传感器除了上述传感器之外，还包括用于计测发动机转速的曲轴角传感器44。在ROM中存储有包括发动机10的控制中所使用的各种程序、映射的各种数据。通过CPU从ROM读出程序并执行，ECU60实现各种功能。
作为控制装置的ECU60具有如下功能：推定在进气门52关闭时填充于发动机10的汽缸内的空气量(以下称为缸内空气量)的功能；根据推定出的缸内空气量和目标空燃比计算所需的燃料喷射量、按照计算出的燃料喷射量操作燃料喷射阀46的功能。后者的功能是作为权利要求书所记载的“燃料喷射阀操作单元”的功能。
作为控制装置的ECU60在缸内空气量的推定中使用空气模型。空气模型其本身是已经公知的。若是自然进气发动机的空气模型，则例如在日本特开2007-211747号公报、日本特开2004-211590号公报中有所公开。若是增压发动机的空气模型，则在国际公开第2013/084318号、国际公开第2012/143997号中有所公开。在本实施方式中所用的空气模型是增压发动机用的空气模型。不过，作为控制装置的ECU60在进气门流量的推定所涉及的构造上具有特征，该特征仅关系到构成空气模型的多个要素模型中的进气门模型。
图2是表示ECU60所具备的用于推定进气门流量的构造的框图。ECU60具备储存有进气门模型算式的第1运算部62、储存有决定进气门模型算式的系数的映射的第2运算部64、储存有进气门流量误差模型算式的第3运算部66、储存有决定进气门流量误差模型算式的系数的映射的第4运算部68、学习后述4个参数的第5运算部70、以及学习进气门流量误差的第6运算部72，作为用于推定进气门流量的要素。此外，图2所示的构成是按照ECU60的ROM储存的程序使CPU动作而假想地实现的构成。
第1运算部62构成为，按照由下述的式(1)表示的进气门模型算式根据进气管压Pm算出进气门流量mc。在进气门模型算式中，通过以进气管压Pm为变量的一次式表示进气门流量mc。向第1运算部62输入的进气管压Pm是由节气门模型和进气管模型算出的进气管压的推定值。使用了这些模型的进气管压的推定方法能够引用前述公知文献所公开的方法，因此，在本说明书中省略对其的说明。
【数1】
mc＝a×Pm+b…(1)
第2运算部64构成为，使用所储存的a-b映射并根据发动机转速NE、进气门气门正时INVT、排气门气门正时EXVT以及增压压力Pcomp来决定作为进气门模型算式的系数的斜率a和截距b。发动机转速NE和增压压力Pcomp是由传感器计测的值，进气门气门正时INVT和排气门气门正时EXVT是设定值。在a-b映射中，发动机10的通过试验台上试验(日文：ベンチ試験)而得到的系数a、b的拟合值案每个发动机转速NE、每个进气门气门正时INVT、每个排气门气门正时EXVT、每个增压压力Pcomp保存。
上述a-b映射能够通过对拟合作业花费相应的工时而以高精度制作成。不过，即使多少提高a-b映射的精度，也会由于发动机部件的制造误差、经年劣化而在由进气门模型算式算出的进气门流量和实际值之间产生误差。作为用于维持进气门流量的推定精度的方法，可考虑如下方法：确定使误差产生的主要因素并将其数值化，基于其数值修正误差。不过，使进气门流量的误差产生的机械主要因素存在各种因素，因此，难以将它们全部掌握并将其数值化，数值化本身也较难。
于是，本申请的发明人对即使不确定机械主要因素、也能够准确地判断进气门流量的误差的程度并进行补偿的方法进行了锐意研究。并且，本申请的发明人的锐意研究的结果，弄清楚了虽然产生进气门流量的误差的机械主要因素可列举各种因素，但由这些因素引起的物理变化量集中为如下4个。这4个物理变化量是，进气门作用角相对于设计值的偏离量(以下称为进气门作用角偏离量)、排气门作用角相对于设计值的偏离量(以下称为排气门作用角偏离量)、进气门气门正时(开阀正时)相对于设计值的偏离量(以下称为进气门气门正时偏离量)、以及排气压损相对于设计值的偏离量(以下称为排气压损偏离量)。
能够将与进气门流量的误差有关系的物理变化量集中到上述4个物理变化量，能够如以下那样附上理由进行说明。
首先，缸内全气体量Mc在将进气门的关闭正时(IVC)的缸内压设为PcIVC、将进气门的关闭正时的缸内容积设为VcIVC、将进气门的关闭正时的缸内温度设为TcIVC时，能够以下述式(2)表示。
【数2】
若将上述的缸内全气体量Mc分离成新气量Mair和内部EGR量Megr，则与进气门流量具有相关的新气量Mair能够以下述式(3)表示。
【数3】
根据式(3)可知：使新气量Mair变化的直接的要素是进气门的关闭正时IVC的变化以及内部EGR量Megr的变化。进气门的关闭正时IVC的变化还能够分解成进气门作用角的变化和进气门气门正时的变化。由此，能够说明进气门作用角偏离量和进气门气门正时偏离量是决定进气门流量的误差的物理变化量。
另一方面，内部EGR量Megr的变化还能够分解成EGR气体的倒吹期间的变化和倒吹的EGR气体的流速的变化。EGR气体的倒吹期间依赖于排气门的作用角，倒吹的EGR气体的流速依赖于排气压损，由此，结果，内部EGR量Megr的变化能够分解成排气门作用角的变化和排气压损的变化。由此，能够说明排气门作用角偏离量和排气压损偏离量是决定进气门流量的误差的物理变化量。
在图3所示的表中，使进气门流量产生误差的机械主要因素与上述4个物理变化量相关联。首先，进气门作用角偏离量与因气门摇臂的磨损、凸轮轴的磨损、气门弹簧的疲劳等所产生的进气门的升程曲线的波动有关系。另外，沉积物向进气门的附着也与进气门作用角偏离量有关系。同样地，排气门的升程曲线的波动、沉积物向排气门的附着与排气门作用角偏离量有关系。正时链、链轮的劣化与进气门气门正时偏离量有关系。并且，涡轮特性的波动、催化剂的堵塞、废气旁通阀的杆的变形以及沉积物向废气旁通阀的附着与排气压损偏离量有关系。
本申请的发明人针对与进气门作用角偏离量有关系的机械主要因素，通过使用了发动机10的详细模型的运算，对在使进气门作用角偏离量相同的同时使该主要因素的值变化的情况下进气门流量误差是否变化进行了验证。其结果得知，在任何运转条件下，只要进气门作用角偏离量相同，则无论机械主要因素如何，进气门流量误差都一定。另外，关于排气门作用角偏离量、进气门气门正时偏离量以及排气压损偏离量，也确认到与进气门作用角偏离量是同样的。也就是说，本申请的发明人的锐意研究的结果，弄清楚了：只要能够确定上述4个物理变化量，即使机械主要因素不清楚，也能够准确地判断进气门流量的误差的程度。
接着，本申请的发明人通过试验台上试验以及基于详细模型的模拟，对上述4个物理变化量与进气门流量误差之间存在的关系进行了调查。其结果，弄清楚了：就给进气门流量误差带来的影响而言，上述4个物理变化量彼此独立，进气门流量误差能够通过以上述4个物理变化量为参数的多项式表示。该多项式是储存于第3运算部66的进气门流量误差模型算式，保存有该多项式的各项的系数的映射储存于第4运算部68。
第3运算部66构成为，按照以下述的式(4)表示的进气门流量误差模型算式并根据4个参数、即作为第1参数的进气门作用角偏离量、作为第2参数的排气门作用角偏离量、作为第3参数的进气门气门正时偏离量以及作为第4参数的排气压损偏离量，算出对由进气门模型算式算出的进气门流量mc的修正量。以下，将这些参数统称为4参数，将根据4参数算出的修正量称为4参数修正量。4参数修正量是用于通过前馈对由进气门模型算式算出的进气门流量mc所包含的误差进行修正的修正量。此外，向第3运算部66输入的4参数是通过后述的方法根据进气门流量误差的实际值学习到的学习值。
【数4】
4参数修正量＝进气门作用角偏离量×α1
+排气门作用角偏离量×α2
+进气门气门正时偏离量×α3
+排气压损偏离量×α4…(4)
本申请的发明人的锐意研究的结果，进一步弄清楚了：上述4参数给进气门流量误差带来的影响依赖于发动机10的特定的状态量。该特定的状态量具体而言是发动机转速、进气门气门正时、排气门气门正时、增压压力以及进气管压。所以，进气门流量误差模型算式中的各项的系数α1、α2、α3、α4不是固定值，而设为这些状态量的函数。
在储存于第4运算部68的系数映射中，发动机10的通过试验台上试验得到的系数α1、α2、α3、α4的拟合值按每个发动机转速NE、每个进气门气门正时INVT、每个排气门气门正时EXVT、每个增压压力Pcomp以及每个进气管压Pm保存。第4运算部68构成为，使用该系数映射并根据发动机转速NE、进气门气门正时INVT、排气门气门正时EXVT、增压压力Pcomp以及进气管压Pm，决定进气门流量误差模型算式的各项的系数α1、α2、α3、α4。此外，发动机转速NE、增压压力Pcomp以及进气管压Pm是由传感器计测的值，进气门气门正时INVT和排气门气门正时EXVT是设定值。
ECU60通过将由第1运算部62算出的进气门流量mc和由第3运算部66算出的4参数修正量相加，得到修正后的进气门流量mc′。然后，基于修正后的进气门流量mc′计算缸内空气量。具体地说，例如在发动机10是4冲程直列4汽缸发动机的情况下，将曲轴旋转180°所需的时间乘以修正后的进气门流量mc′。由此，能够算出通过进气门而进入缸内的每1循环的空气量(新气量)、即缸内空气量。
接着，说明4参数的学习的方法。4参数的学习基于由第6运算部72学习的进气门流量误差的学习值进行。第6运算部72通过进气管压传感器34计测进气管压Pm，通过将进气管压Pm输入至进气门模型算式，得到第1进气门流量。另外，在同样的运转条件下通过空气流量计16计测新气流量AFM，根据新气流量AFM计算第2进气门流量。在发动机10处于稳定状态时，能够将第2进气门流量视作与新气流量AFM相等。由于发动机10的制造误差、经年劣化而前述各种机械主要因素对使用进气门模型算式进行计算的第1进气门流量产生影响，相对于此，前述机械主要因素对根据空气流量计16的传感器值得到的第2进气门流量不产生影响。
第6运算部72以根据空气流量计16的传感器值得到的第2进气门流量为基准算出根据进气门模型算式得到的第1进气门流量所包含的误差。即，第6运算部72将第1进气门流量与第2进气门流量之差作为进气门流量误差算出。第6运算部72在至少4个不同的运转条件下实施进气门流量误差的学习，并且根据学习后的运转条件下的发动机10的状态量确定进气门流量误差模型算式的各项的系数α1、α2、α3、α4，并与进气门流量误差的学习值一起存储。学习后的运转条件下的系数α1、α2、α3、α4的确定使用储存于第4运算部68的系数映射。在此所谓的运转条件包含由发动机转速NE和根据加速器开度计算的要求发动机负荷确定的发动机10的运转区域。
进气门流量误差的学习值、进行学习后的运转条件下的系数α1、α2、α3、α4的值以及4参数(进气门作用角偏离量、排气门作用角偏离量、进气门气门正时偏离量、排气压损偏离量)之间，由进气门流量误差模型算式表示的关系成立。该关系是对于由第6运算部72得到的n个(n≥4)进气门流量误差的学习值的任一个都成立的关系，其能够通过使用矩阵而由下述的式(5)表示。在该式中，例如、α31是指与进气门流量误差的第1个学习值对应的系数α3的值，α2n是指与进气门流量误差的第n个学习值对应的系数α2的值。
【数5】
第5运算部70构成为，使用上述式计算4参数的学习值。在此，若将以4参数的各学习值为成分的4维矢量设为z、将以n个(n≥4)进气门流量误差的学习值为成分的n维矢量设为y、将以进行了进气门流量误差的学习的共n个运转条件下的各系数α1、α2、α3、α4的值为要素的n行4列的矩阵设为X，则式(5)能够改写成下述的式(6)。
【数6】
y＝Xz…(6)
针对矢量z，若使用最小二乘法式将(6)求解，则矢量z能够以下述的式(7)表示。此外，在式(7)中，XT是矩阵X的转置矩阵。第5运算部70使用式(7)算出4参数、即、进气门作用角偏离量、排气门作用角偏离量、进气门气门正时偏离量以及排气压损偏离量的各学习值。
【数7】
z＝(XTX)-1XTy…(7)
以上说明的用于推定进气门流量的构造中，第5运算部70和第6运算部72对4参数的学习编入图4中表示流程的例程。ECU60在还没有算出4参数的学习值的情况下在每次运转条件变化时执行该流程所示的例程。
根据图4所示的流程，首先，在步骤S10中，通过第6运算部72进行进气门流量误差的学习。第6运算部72相当于权利要求书所记载的“误差学习单元”。
接着，在步骤S12中，通过第5运算部70对进气门流量误差的学习值的个数是否达到n个进行判定。n设定成4以上的整数。
在进气门流量误差的学习值的个数小于n个的情况下，在步骤S16中，第5运算部70将4参数的学习值设定成零。在进气门流量误差的学习值的个数达到n个的情况下，在步骤S14中，第5运算部70基于进气门流量误差的学习值算出4参数的学习值。第5运算部70相当于权利要求书所记载的“参数学习值算出单元”。
ECU60在算出4参数的学习值之后也每一定的行驶距离、或每一定的运转时间执行图4中表示流程的例程，更新4参数的学习值。进行更新的理由在于，当发动机10的部件的劣化发展时，4参数的值也会产生变化。
另外，第1运算部62、第2运算部64、第3运算部66以及第4运算部68对进气门流量的计算编入图5中表示流程的例程。ECU60以与CPU的时钟数对应的预定的控制周期反复执行该流程所示的例程。
根据图5所示的流程，首先，在步骤S20中，通过第3运算部66进行4参数修正量的计算。第3运算部66从第5运算部70接受4参数的学习值，从第4运算部68接受与当前的运转条件对应的系数α1、α2、α3、α4的值，使用进气门流量误差模型算式算出4参数修正量。在4参数的学习值被设定为零的情况下，4参数修正量的值也为零。由第3运算部66和第4运算部68构成了权利要求书所记载的“修正量算出单元”。
接着，在步骤S22中，将通过进气门模型算式计算出的进气门流量与4参数修正量相加，输出通过4参数修正量修正后的进气门流量。4参数修正量的计算中所使用的进气门流量误差模型算式的各项的系数α1、α2、α3、α4是发动机10的状态量(发动机转速、进气门气门正时、排气门气门正时、增压压力以及进气管压)的函数，因此，其值根据运转条件而变化。由此，在除了进行了进气门流量误差的学习的运转条件以外的运转条件、例如仅在过渡时被选择那样的选择频度低的运转条件下，也能够得到与运转条件相应的合适的4参数修正量，因此，能够在广泛的运转条件下抑制进气门流量的推定精度降低。
不过，4参数的学习需要在至少4个不同的运转条件下学习到的进气门流量误差的学习值，但存在在提高4参数的学习精度方面优选的运转条件的组合。该组合含有如下所述的第1～第4这4个运转条件。
第1运转条件是在中发动机转速区域且中发动机负荷下正在进行稳定行驶这一运转条件。图6是表示在第1运转条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。图6中，按每个参数描绘出相对于进气管压Pm的缸内空气量的误差(KL差)的变化。根据图6可知，在第1运转条件下，排气压损偏离所造成的影响几乎没有。
第2运转条件是这样的运转条件：处于加速的最初阶段(涡轮迟滞(turbo lag)的前半段)，与第1运转条件相比，发动机转速低且发动机负荷高，进气门52与排气门54的重叠比第1运转条件扩大。图7是表示在第2运转条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。图7中，按每个参数描绘出相对于进气管压Pm的缸内空气量的误差(KL差)的变化。根据图7可知，在第2运转条件下，存在没有进气门气门正时偏离所造成的影响和排气压损偏离所造成的影响的区域。
第3运转条件是这样的运转条件：处于加速的中间阶段(涡轮迟滞的后半段)，与第2运转条件相比，发动机转速高，进气门52和排气门54的重叠与第2运转条件同样地扩大。图8是表示在第3运转条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。图8中，按每个参数描绘出相对于进气管压Pm的缸内空气量的误差(KL差)的变化。根据图8可知，在第3运转条件下，进气门气门正时偏离所造成的影响几乎没有。另外，可知，进气门作用角偏离给KL差带来的影响的倾向和排气门作用角偏离给KL差带来的影响的倾向不同。
第4运转条件是这样的运转条件：处于加速的最后阶段(涡轮迟滞之后)，与第3运转条件相比，发动机转速更高，进气门52和排气门54的重叠比第3运转条件缩小。图9是表示在第4运转条件下4参数给缸内空气量的误差带来的影响的图表组。图9中，按每个参数描绘出相对于进气管压Pm的缸内空气量的误差(KL差)的变化。根据图9可知，在第4运转条件下，进气门作用角偏离给KL差带来的影响的倾向和排气门作用角偏离给KL差带来的影响的倾向不同。
在这些运转条件下，给进气门流量误差带来的影响的大小在4参数间存在差异，而且影响大的参数在每个运转条件下不同。所以，通过使用在这些运转条件下学习到的进气门流量误差而进行4参数的学习，能够降低各参数的学习值所包含的误差而提高学习精度。
此外，在上述实施方式中，将本发明的控制装置应用于具备涡轮增压器的增压发动机，但本发明的控制装置也能够适用于具备机械式增压器、电动增压器的增压发动机。另外，本发明的控制装置也能够适用于自然进气发动机。在将本发明的控制装置应用于自然进气发动机的情况下，进气门流量误差模型算式中的各项的系数α1、α2、α3、α4是发动机转速、进气门气门正时、排气门气门正时以及进气管压的函数即可。在该发动机不具备排气侧可变气门装置的情况下，系数α1、α2、α3、α4是发动机转速、进气门气门正时、以及进气管压的函数即可。在该发动机也不具备进气侧可变气门装置的情况下，系数α1、α2、α3、α4是发动机转速和进气管压的函数即可。
附图标记说明
10 发动机
12 进气通路
16 空气流量计
26 节气门
32 进气歧管(进气管)
34 进气管压传感器
46 燃料喷射阀
52 进气门
60 ECU(控制装置)

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，适用于具备空气流量计和进气管压传感器的内燃机，使用通过以进气管压为变量的一次式来表示进气门流量的进气门模型算式，根据进气管压的推定值或计测值来推定进气门流量，其特征在于，具备：
误差学习单元，其在所述内燃机的至少4个不同的运转条件下学习进气门流量误差，该进气门流量误差是将所述进气管压传感器对进气管压的计测值输入至所述进气门模型算式而得到的第1进气门流量与根据所述空气流量计对新气流量的计测值计算的第2进气门流量之间的误差；
参数学习值算出单元，其使用进气门流量误差模型算式来算出学习值，该进气门流量误差模型算式是以包括第1参数的1次项、第2参数的1次项、第3参数的1次项以及第4参数的1次项而成的多项式表示所述进气门流量误差，且各项的系数为至少包括内燃机转速和进气管压的所述内燃机的状态量的函数的模型算式，该参数学习值算出单元，使用所述进气门流量误差模型算式，根据由所述误差学习单元学习到的至少4个不同的运转条件下的所述进气门流量误差的学习值以及进行了所述进气门流量误差的学习的运转条件下的所述各项的系数的值，算出所述第1参数、所述第2参数、所述第3参数以及所述第4参数的各学习值，其中所述第1参数是进气门作用角相对于设计值的偏离量，所述第2参数是排气门作用角相对于设计值的偏离量，所述第3参数是进气门气门正时相对于设计值的偏离量，所述第4参数是排气压损相对于设计值的偏离量；
修正量算出单元，其使用所述进气门流量误差模型算式，根据由所述参数学习值算出单元算出来的所述第1参数、所述第2参数、所述第3参数以及所述第4参数的各学习值，算出对由所述进气门模型算式计算的进气门流量的修正量。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备参数学习值更新单元，该参数学习值更新单元每一定的行驶距离或每一定的运转时间，更新所述4个参数的学习值。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机具备涡轮增压器、使进气门的作用角和气门正时可变的进气侧可变气门装置、以及使排气门的作用角和气门正时可变的排气侧可变气门装置，所述控制装置构成为，在加速时操作所述进气侧可变气门装置和所述排气侧可变气门装置，以使所述进气门与所述排气门的重叠扩大，
所述参数学习值算出单元至少在如下的4个运转条件下学习所述进气门流量误差，这4个运转条件是：第1运转条件，即正在进行稳定行驶的运转条件；第2运转条件，即处于加速的最初阶段，与所述第1运转条件相比内燃机转速低且内燃机负荷高，且所述重叠比所述第1运转条件扩大的运转条件；第3运转条件，即处于加速的中间阶段，与所述第2运转条件相比内燃机转速高，且所述重叠与所述第2运转条件同样地扩大的运转条件；以及第4运转条件，即处于加速的最后阶段，与所述第3运转条件相比内燃机转速更高，且所述重叠比所述第3运转条件缩小的运转条件。
4.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机具备涡轮增压器、使进气门的作用角和气门正时可变的进气侧可变气门装置、以及使排气门的作用角和气门正时可变的排气侧可变气门装置，所述控制装置构成为，在加速时操作所述进气侧可变气门装置和所述排气侧可变气门装置，以使所述进气门与所述排气门的重叠扩大，
所述参数学习值算出单元至少在如下的4个运转条件下学习所述进气门流量误差，这4个运转条件是：第1运转条件，即正在进行稳定行驶的运转条件；第2运转条件，即处于加速的最初阶段，与所述第1运转条件相比内燃机转速低且内燃机负荷高，且所述重叠比所述第1运转条件扩大的运转条件；第3运转条件，即处于加速的中间阶段，与所述第2运转条件相比内燃机转速高，且所述重叠与所述第2运转条件同样地扩大的运转条件；以及第4运转条件，即处于加速的最后阶段，与所述第3运转条件相比内燃机转速更高，且所述重叠比所述第3运转条件缩小的运转条件。
5.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述加速的最初阶段是涡轮迟滞的前半段，所述加速的中间阶段是涡轮迟滞的后半段，所述加速的最后阶段是涡轮迟滞之后。
6.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述加速的最初阶段是涡轮迟滞的前半段，所述加速的中间阶段是涡轮迟滞的后半段，所述加速的最后阶段是涡轮迟滞之后。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
还具备燃料喷射阀操作单元，该燃料喷射阀操作单元基于由所述进气门模型算式计算、且通过所述修正量修正后的进气门流量算出缸内空气量，按照基于所述缸内空气量算出的燃料喷射量来操作燃料喷射阀。
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