CN106414964A - 用于内燃发动机的控制设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在宽发动机运转区域中执行适用于包括涡轮增压器的内燃发动机的进气门模型的模型计算式的系数的修正的技术。计算修正值计算运转区域中的脉谱图值a的补正值α(步骤S10)，并且计算表达增压压力Pcmp与气缸空气充填率KL的关系的直线(步骤S14)。指定计算出的直线上的点(Pcmpn，KLn)(步骤S16)，并且执行脉谱图值a的修正(步骤S18)。由此，计算出增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’。类似地，计算气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’，并且计算发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’(步骤S20和S22)。

Description

用于内燃发动机的控制设备
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的控制设备，尤其涉及用于包括涡轮增压器的内燃发动机的控制设备。
背景技术
常规地，例如，在专利文献1中，已公开了一种基于在内燃发动机的运转期间测定的运转参数的实测值与使用表达节气门的下游侧的进气管压力与气缸进气流量的关系的进气门模型的模型计算式计算出的运转参数的推定值的比较而修正该模型计算式的系数的方法。进气门模型构成用于推定气缸充填空气量的空气模型的一部分，并且因此，如果能修正进气门模型的模型计算式的系数，则不仅气缸进气流量而且气缸充填空气量能以高精度被推定出。
[引用清单]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开No.2007-211747
专利文献2：日本专利特开No.2004-211590
发明内容
[技术问题]
顺便说一下，上述模型计算式的系数的修正以利用进气门的气门打开正时和发动机转速指定的发动机运转区域为单位执行。因此，在使用频度高的区域中频繁地执行修正，而在过渡运转时暂时使用的运转区域中，叠加在上述运转参数的实测值上的噪音的影响大，并且修正的精度下降。因此，发生了在过渡运转时使用的运转区域中未执行修正并且在过渡运转时使用的运转区域与使用频度高的运转区域之间出现修正水平差异的问题。当出现修正水平差异时，气缸进气流量的推定值发生水平差异，由此发生诸如转矩变化的麻烦并且驾驶性能容易恶化。
此外，上述模型计算式的系数不是在考虑了增压压力的情况下设定的。然而，当上述模型计算式应用于包括涡轮增压器的内燃发动机时，增压压力对进气管压力施加影响，并且因此，上述模型计算式的系数需要在不仅考虑进气门的气门打开正时和发动机转速而且增加增压压力的情况下设定。这样，上述模型计算式的系数的修正还需要通过包括增压压力的发动机运转区域单位执行，并且上述麻烦的发生变得显著。
本发明为了解决如上所述的问题而做出，并且一个目的是提供一种在宽发动机运转区域中执行适用于包括涡轮增压器的内燃发动机的进气门模型的模型计算式的系数的修正的技术。
[问题的解决方案]
为了解决上述问题，第一发明是一种用于内燃发动机的控制设备，所述控制设备适用于包括具有可变气门打开正时的进气门、节气门和涡轮增压器的内燃发动机，并且使用表达所述节气门的下游侧的进气管压力与气缸进气流量的关系的进气门模型来推定气缸进气流量，
其中，在所述进气门模型的模型计算式中，使用基于通过与所述进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力关联而设定的脉谱图中的数据而指定的系数，
所述控制设备包括
近似式计算装置，其用于将所述节气门的开度为全开并且所述进气门的气门打开正时和发动机转速相同但增压压力不同的至少两个发动机运转区域中共同成立的进气管压力与气缸进气流量的关系近似为第一线性函数，和
增压压力轴线数据修正装置，其用于基于所述第一线性函数修正所述脉谱图中对应于增压压力与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
第二发明是这样的，即，在所述第一发明中，
所述脉谱图中的数据具有表达当在所述进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下所述节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度(斜率)和y截距作为初始数据，并且
所述增压压力轴线数据修正装置计算从被设定为x坐标的作为表达所述第一线性函数的直线上的坐标点并且具有与所述至少两个发动机运转区域的增压压力不同的增压压力的坐标点和对应于由所述不同增压压力指定的发动机运转区域的所述y截距的坐标点通过的直线的倾斜度值，并且基于计算出的倾斜度值更新所述第二线性函数的倾斜度数据。
第三发明是这样的，即在所述第一或第二发明中，
所述控制设备还包括发动机转速轴线数据修正装置，其用于基于所述第一线性函数修正所述脉谱图中对应于发动机转速与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
第四发明是这样的，即在第三发明中，
所述脉谱图中的数据具有表达当在所述进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下所述节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度和y截距作为初始数据，并且
所述发动机转速轴线数据修正装置计算从被设定为x坐标的作为表达所述第一线性函数的直线上的坐标点并且具有与从所述至少两个发动机运转区域中选择的发动机运转区域的增压压力相同的增压压力的坐标点和对应于所述进气门的气门打开正时与所选择的发动机运转区域相同且发动机转速与所选择的发动机运转区域不同的发动机运转区域的y截距的坐标点通过的直线的倾斜度值，并且基于计算出的倾斜度值更新所述第二线性函数的倾斜度数据。
第五发明是这样的，即在所述第一至第四发明中的任一者中，
所述内燃发动机还包括具有可变气门打开正时的排气门，
所述第一线性函数是所述节气门的开度为全开并且所述进气门的气门打开正时、所述排气门的气门打开正时和发动机转速相同但增压压力不同的至少两个发动机运转区域中共同成立的进气管压力与气缸进气流量的关系，并且
所述控制设备还包括排气门正时轴线数据修正装置，其用于基于所述第一线性函数修正所述脉谱图中对应于所述排气门的气门打开正时与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
第六发明是这样的，即在第五发明中，
所述脉谱图中的数据具有表达当在所述进气门的气门打开正时、所述排气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下所述节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度和y截距作为初始数据，并且
所述排气门正时轴线数据修正装置计算从被设定为x坐标的作为表达所述第一线性函数的直线上的坐标点并且具有与从所述至少两个发动机运转区域中选择的发动机运转区域的增压压力相同的增压压力的坐标点和对应于所述进气门的气门打开正时和发动机转速与所选择的发动机运转区域相同且所述排气门的气门打开正时与所选择的发动机运转区域不同的发动机运转区域的所述y截距的坐标点通过的直线的倾斜度值，并且基于计算出的倾斜度值更新所述第二线性函数的倾斜度数据。
[本发明的有利效果]
当节气门的开度为全开时，增压压力与气缸进气量的关系利用第一线性函数表达。根据第一发明，在节气门的开度为全开并且在进气门的气门打开正时和发动机转速相同但增压压力不同的至少两个发动机运转区域中共同成立的进气管压力与气缸进气流量的关系被近似为第一线性函数，并且基于该第一线性函数能修正对应于增压压力与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的脉谱图数据。也就是说，能在宽的增压压力区域中执行基于通过与进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力关联而设定的脉谱图中的数据指定其系数的进气门模型的模型计算式的系数的修正。
根据第二发明，当表达在进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下当节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度被设定为初始数据时，不仅能更新对应于上述至少两个发动机运转区域的数据，而且能更新对应于增压压力与上述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
根据第三发明，能修正对应于发动机转速与上述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的脉谱图数据。也就是说，能在宽发动机转速区域中执行进气门模型的模型计算式的系数的修正。
根据第四发明，当表达在进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下当节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度被设定为初始数据时，不仅能更新对应于上述至少两个发动机运转区域的数据，而且能更新对应于进气门的气门打开正时和增压压力与从上述至少两个发动机运转区域中选择的发动机运转区域相同且发动机转速与所选择的发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
根据第五发明，能修正对应于排气门的气门打开正时与上述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的脉谱图数据。也就是说，能在宽排气门打开正时区域中执行进气门模型的模型计算式的系数的修正。
根据第六发明，当表达在进气门的气门打开正时、排气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下当节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度被设定为初始数据时，不仅能更新对应于上述至少两个发动机运转区域的数据，而且能更新对应于进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力与从上述至少两个发动机运转区域中选择的发动机运转区域相同且排气门的气门打开正时与所选择的发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
附图说明
[图1]图1是示出由本实施方式的控制设备控制的内燃发动机的构型的示意图。
[图2]图2是示出当着重于推定气缸充填空气量Mc时ECU 60的构型的框图。
[图3]图3是示出值a和b的脉谱图的图。
[图4]图4是用于说明将成为进气门模型M30的模型计算式的修正的前提的第一特性的图。
[图5]图5是用于说明将成为进气门模型M30的模型计算式的修正的前提的第三特性的图。
[图6]图6是用于说明在ECU 60中执行的修正的动作的流程图。
[图7]图7是示出脉谱图值a的补正值α与进气歧管压力PM之间的关系的图。
[图8]图8是用于说明通过图6的步骤S14中的处理近似的直线的图。
[图9]图9是示出特性1的特性线上的点(Pcmpn，KLn)的图。
[图10]图10是示出增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’的图。
[图11]图11是示出气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’的图。
[图12]图12是示出发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’的图。
具体实施方式
以下将基于附图说明本发明的实施方式。注意，各图中共有的元件将被分配相同的附图标记并且将省略冗余的说明。此外，本发明不受限于以下实施方式。
图1是示出由本实施方式的控制设备控制的内燃发动机的构型的示意图。如图1所示，内燃发动机10被构成为搭载在车辆上的火花点火式发动机。然而，内燃发动机10可以是压燃式发动机，并且未特别地受限于内燃发动机10的气缸数和气缸排列。
在内燃发动机10的进气管12(进气通路)的最上游部处设置有空气滤清器14。在空气滤清器14的下游侧设置有检测进气量和进气温度的空气流量计16。在空气流量计16的下游侧设置有用于涡轮增压器18的压缩机20和冷却由压缩机20压缩的进气的中间冷却器22。在中间冷却器22的下游侧设置有检测节气门26的上游侧的进气压力的增压压力传感器24。在增压压力传感器24的下游侧设置有节气门26和检测节气门26的开度(以下称为“节气门开度”)TA的节气门开度传感器28。在节气门26的下游侧设置有稳压罐30。稳压罐30设置有检测节气门26的下游侧的进气管部分32的压力(以下称为“进气歧管压力”)Pm的进气管压力传感器34。
内燃发动机10的排气管36(排气通路)设置有与压缩机20连接的排气涡轮38。涡轮增压器18构造成通过借助于利用排气的动能旋转地驱动排气涡轮38旋转地驱动压缩机20来使进气增压。排气管36设置有使排气涡轮38的上游侧和下游侧经旁路连通的排气旁通通路40。在排气旁通通路40的中途设置有开闭排气旁通通路40的废气门阀(WGV)42。
本实施方式的控制设备作为控制内燃发动机10的ECU(电子控制单元)60的功能的一部分实现。ECU 60包括RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、CPU(微处理器)等。除上述空气流量计16、增压压力传感器24、节气门开度传感器28和进气管压力传感器34外，来自诸如检测发动机转速NE的曲柄角传感器44和检测大气压力Pa的大气压力传感器46的各种传感器的信息输入ECU 60。ECU 60基于其信息来操作内燃发动机10的致动器，并通过致动器的操作来控制内燃发动机10的运转。由ECU 60操作的致动器除上述节气门26和WGV 42外还包括用于分别驱动进气门52和排气门54的可变进气门机构48和可变排气门机构50。
作为控制设备的ECU 60推定当进气门52由可变进气门机构48关闭时的充填内燃发动机10的气缸的空气量(以下称为“气缸充填空气量MC”)。气缸充填空气量Mc是在内燃发动机10的转矩控制和空燃比控制中使用的参数，并且通过空气模型推定。图2是示出着重于气缸充填空气量Mc的推定时ECU 60的构型的框图。如图2所示，ECU 60由包括节气门模型M10、进气管模型M20和进气门模型M30的空气模型构成。图2所示的构型是通过CPU根据存储在ECU 60的ROM中的程序操作而虚拟地实现的构型。
节气门模型M10是利用数学式表达节气门开度TA与单位时间从节气门26通过的空气的流量(以下称为“节气门通过空气流量”)mt的关系的计算模型。通过节气门开度传感器28检测出的节气门开度TA、通过大气压力传感器46检测出的内燃发动机周围的大气压力(或吸入进气管12中的空气的压力)Pa、通过空气流量计16检测出的内燃发动机周围的大气温度(或吸入进气管12中的空气的温度)和在稍后将描述的进气管模型M20中计算出的进气歧管压力Pm输入节气门模型M10。这些输入参数的值被代入节气门模型M10的模型计算式中，由此计算出节气门通过空气流量mt。计算出的节气门通过空气流量mt输入进气管模型M20。
进气管模型M20是利用数学式表达节气门通过空气流量mt和单位时间流入内燃发动机10的气缸内的空气的流量(以下称为“气缸进气流量”)mc与进气歧管压力PM的关系的计算模型。在节气门模型M10中计算出的节气门通过空气流量mt和气缸进气流量mc输入进气管模型M20中。这些输入参数的值被代入进气管模型M20的模型计算式中，由此计算出进气歧管压力PM和进气管部分32的进气管内部温度Tm。计算出的进气歧管压力PM和进气管内部温度Tm两者都输入进气门模型M30。计算出的进气歧管压力PM也输入节气门模型M10。
进气门模型M30是利用数学式表达进气歧管压力Pm与气缸进气流量mc的关系的计算模型。在进气管模型M20中计算出的进气歧管压力Pm、进气管内部温度Tm和大气温度Ta输入进气门模型M30。这些输入参数的值被代入进气门模型M30的模型计算式中，由此计算出气缸进气流量mc。计算出的气缸进气流量mc被变换为气缸充填空气量Mc。例如，当内燃发动机10是四冲程直列四缸发动机时，通过将气缸进气流量mc与曲轴旋转180°(即，通过将曲轴在一个循环期间旋转的720°角度除以气缸数而获得的角度)所需的时间Δ180°相乘来将气缸进气流量mc变换为气缸充填空气量Mc(Mc＝mc×ΔT180°)。计算出的气缸进气流量mc也输入进气管模型M20。
注意，通过将气缸充填空气量Mc除以构成在1atm、25℃的状态下对应于每缸排气量的容量的空气质量来计算稍后将描述的气缸空气充填率KL。如上所述，气缸充填空气量Mc、气缸进气流量mc和气缸空气充填率KL互为比例关系。此外，节气门模型M10、进气管模型M20和进气门模型M30的模型计算式本身是已知的，例如日本专利特开No.2007-211747和日本专利特开No.2004-211590中有所公开。
在本实施方式中，ECU 60被编程为执行上述进气门模型M30中的模型计算式的脉谱图值a的修正值a’的计算和在线(即，与使用上述空气模型对气缸充填空气量Mc的计算等并行)以计算出的修正值a’对脉谱图值a的修正。以下将说明脉谱图值a的修正方法。首先，将说明进气门模型M30的模型计算式。该模型计算式通过下式(1)表达。
[式1]
式(1)所示的值a和b根据进气门52的气门打开正时INVT、排气门54的气门打开正时EXVT、发动机转速NE和增压压力Pcmp而改变。这些值a和b基于在气门打开正时INVT、气门打开正时EXVT、发动机转速NE和增压压力Pcmp固定的条件(以下称为“INVT/EXVT/NE/Pcmp固定条件”)下当节气门开度Ta改变时气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm成比例的物理特性(稍后将描述的第二特性)而被预先适配。更具体地，首先通过在INVT/EXVT/NE/Pcmp固定条件下改变节气门开度TA测量进气歧管压力Pm，并且计算此时的气缸空气充填率KL。随后，基于测定的进气歧管压力Pm和计算出的气缸空气充填率KL而获得以进气歧管压力Pm为变量的气缸空气充填率KL的线性函数。所获得的线性函数的倾斜度被设定为值a的初始值，并且截距被设定为值b的初始值。值a和b的初始值(初始数据)以与适配时的气门打开正时INVT、气门打开正时EXVT、发动机转速NE和增压压力Pcmp关联的四维脉谱图的格式存储在ECU 60中。注意，理想而言使用在获得上述线性函数多次之后计算出的平均值作为值a和b的初始值。
图3示出值a和b的脉谱图。分别地，图3(a)示出气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT与值a的关系，而图3(b)示出气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT与值b的关系。如图3所示，值a和b是针对气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT在其中以固定间隔被分隔的各区域设定的。例如，图3所示的区域ai，j和bi，j的数据分别对应于气门打开正时EXVT位于VTi-1与Vti之间并且气门打开正时INVT位于VTj-1与VTj之间时值a和b的数据。
图3中的脉谱图是指定任意的发动机转速NE和任意的增压压力Pcmp下气门打开正时INVT与气门打开正时EXVT的关系的脉谱图的例示。也就是说，在ECU 60中，图3所示的值a和b的脉谱图是针对每个发动机转速NE和每个增压压力Pcmp存储的。此外，在值a和b的脉谱图中，与气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT相似，发动机转速NE和增压压力Pcmp以固定间隔被分隔。如上所述，值a和b是基于对应于由发动机转速NE、气门打开正时INVT、气门打开正时EXVT和增压压力Pcmp的组合限定出的运转区域(NE，INVT，EXVT，Pcmp)的值a和b的脉谱图中的数据而指定的。
随后，将说明要成为进气门模型M30的模型计算式的修正的前提的物理特性。第一特性(以下称为“特性1”)是这样的特性，即，当在节气门开度TA为全开(WOT)的条件(以下称为“TA全开条件”)和气门打开正时INVT和发动机转速NE固定的条件(以下称为“INVT/NE固定条件”)下WGV 42的开度——即排气压力——改变时，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm的关系由线性函数表达并且不取决于气门打开正时EXVT。图4是用于说明特性1的图。图4所示的两条特性线(实线和虚线)在气门打开正时INVT方面彼此不同。此外，图4中的横轴示出脉动的进气歧管压力Pm的时间平均值，并且进气歧管压力Pm的实际值自然地稍微偏离该时间平均值。这些值之差(偏差量)明显取决于发动机转速NE。与此相似，气缸气体充填率Kl与进气歧管压力Pm的关系取决于气门打开正时INVT和发动机转速NE。然而，当它们两者固定时，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm(＞大气压力Pa)的关系如从图4所示的两条特性线可理解的那样由线性函数表达。
特性1基于在进气门关闭时在气缸内成立的气体的状态方程式。也就是说，当关于气体质量M整理该气体的状态方程式时，获得下式(2)。
[式2]
在式(2)中，Pc代表在进气门关闭时气缸内的压力，并且可看作进气歧管压力Pm。此外，式(2)所示的Vc代表进气门关闭时的气缸内部容量，并且在INVT/NE固定条件下是固定的。此外，式(2)所示的Tc代表进气门关闭时的气缸内部温度，并且大致等于发动机水温且是固定的。除此之外，在TA全开条件下不存在进气和排气的压力差，并且因此能基本忽略燃烧气体的反吹量。由此，也能忽略与该反吹量有关的气门打开正时EXVT。由此，大部分气体质量M可视为新鲜空气量，并且可发现气体质量M与进气歧管压力Pm的关系对应于线性函数，并且不取决于气门打开正时EXVT。由于气体质量M与气缸空气充填率KL相关，所以导出特性1。
第二特性(以下称为“特性2”)是这样的特性，即，当在INVT/EXVT/NE/Pcmp固定条件下节气门开度TA改变时，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm成比例。
第三特性(以下称为“特性3”)是这样的特性，即，在INVT/NE固定条件下特性1的特性线与特性2的特性线的交点处的进气歧管压力Pm是特性2中的增压压力Pcmp的固定值。其原因在于，在作为特性1的前提的TA全开条件中，增压压力Pcmp等于进气歧管压力Pm。图5是用于说明特性3的图。图5所示的实线是对应于特性1的特性线，而虚线是对应于特性2的特性线。图5所示的交点P是特性1的特性线与特性2的特性线的交点，并且交点P处的进气歧管压力Pm是形成特性2的特性线时的增压压力Pcmp的固定值。
在上述物理特性的前提下，执行脉谱图值a的修正值a’的计算和以计算出的修正值a’对脉谱图值a的修正。脉谱图值a的修正值a’的计算在TA全开条件下基于修正值计算运转区域(指上述运转区域(NE，INVT，EXVT，Pcmp)之中发动机转速NE、气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT相同且增压压力Pcmp不同的至少两个运转区域，下同)中的脉谱图值a的补正值α而执行。对于修正值计算运转区域而言，预先选择在发动机运转期间使用频度高的运转区域。注意，在以下说明中，为了方便而将各修正值计算运转区域中的发动机转速NE、气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT的组合表示为(NE1，INVT1，EXVT1)。
图6是用于说明在ECU 60中执行的修正的动作的流程图。图6所示的流程在搭载有内燃发动机10的车辆的行驶期间以一定的曲柄角被重复执行。在图6所示的流程中，首先计算修正值计算运转区域中的脉谱图值a的补正值α(步骤10)。将补正值α作为在TA全开条件下当发动机转速NE、气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT表示修正值计算运转区域中的值(NE1，INVT1，EXVT1)时从进气管部分32流出的气体的能量的值(即，基于进气管部分32的能量保存法则而计算出的值)与使用进气门模型M30计算出的气体的能量的值的比率计算出来，并且更具体地，通过下式(3)表达补正值α。
[式3]
在式(3)中，t0和t1分别对应于发动机转速NE、气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT进入修正值计算运转区域的时点t0以及发动机转速NE、气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT离开修正值计算运转区域的时点t1。此外，Pmr代表通过进气管压力传感器34检测出的进气管部分32的实际压力，并且κ代表比热比(Cp/Cv)。
注意，可利用其它已知方法计算脉谱图值a的补正值α而不限于式(3)。作为这种已知方法，例如，列举日本专利特开No.2004-211590和日本专利特开No.2004-263571中公开的方法。
这里，例如，将任意运转区域(NEk，INVTk，EXVTk，Pcmpk)中的值a和b的脉谱图(更精确地，值a的脉谱图)的初始值a(NEk，INVTk，EXVTk，Pcmpk)修正如下。首先，使用式(3)计算对应的运转区域的补正值αk。随后，将初始值a(NEk，INVTk，EXVTk，Pcmpk)与计算出的αk相乘。由此，获得脉谱图值a的修正值a’(NEk，INVTk，EXVTk，Pcmpk)。因此，如果使用式(3)计算所有运转区域中的脉谱图值a的补正值α，则理论上能够实现脉谱图值a的修正值a’的计算和以计算出的修正值a’对脉谱图值a的修正。然而，并非始终使用全部运转区域。此外，在过渡运转时暂时使用的运转区域中，脉谱图值a的补正值α的计算时间(即，式(3)中从t0至t1的时间)不足，并且叠加在用于补正值α的计算中的参数(即，式(3)中的进气管压力Pmr)上的噪音的影响不能忽视。
因此，在本实施方式中，使用修正值计算运转区域中的脉谱图a的补正值α来简单地计算修正值计算运转区域中的脉谱图值的修正值a’。修正值计算运转区域中的发动机转速NE、气门打开正时INVT和气门打开正时EXVT的组合为(NE1，INVT1，EXVT1)，并且因此，将补正值α作为与修正值计算运转区域中的任意增压压力Pcmp(＞大气压力Pa)的组合(Pcmp1，α1)，(Pcmp2，α2)，...(Pcmpn，αn)计算出来。图7是示出脉谱图值a的补正值α与进气歧管压力Pm的关系的图。在图7中，补正值α为零的进气歧管压力(补正值α位于进气歧管压力Pm的轴线上的增压压力Pcmp)意味着不计算增压压力Pcmp下的补正值α。也就是说，在图7中，计算(Pcmp1，α1)、(Pcmp3，α3)的组合。
在步骤S10之后，当脉谱图值a的补正值α的数据为两点以上时(在步骤S12中为“是”的情况下)，计算表达增压压力Pcmp与气缸空气充填率KL的关系的直线(步骤S14)。更具体地，基于在步骤S10中计算出的组合(Pcmp1，α1)和(Pcmp3，α3)以及下式(4)，首先计算增压压力Pcmp和气缸空气充填率KL的数据的组合(Pcmp1，KL1)和(Pcmp3，KL3)。
[式4]
KL＝α·(a·Pcmp+b)…(4)
在式(4)中，a和b是对应于相应的修正值计算运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp1)和(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp3)的脉谱图值a和脉谱图值b的数据，并且基于存储在ECU 60中的脉谱图而确定。注意，当在步骤S12中脉谱图值a的补正值α的数据仅为一个点时(在步骤S12中为“否”的情况下)，流程返回步骤S10中的处理。
在(Pcmp1，KL1)和(Pcmp3，KL3)的计算之后，使用最小二乘法等近似从计算出的点(Pcmp1，KL1)和点(Pcmp3，KL3)通过的直线。图8是用于说明通过步骤S14中的处理近似的直线的图。在图8中，KL1是由(Pcmp1，α1)和式(4)计算出的气缸空气充填率KL的值，并且KL3是由(Pcmp3，α3)和式(4)计算出的气缸空气充填率KL的值。图8示出基于作为点(Pcmp1，KL1)和点(Pcmp3，KL3)的两个点的数据组近似的直线，但该直线也可基于三个点以上的数据组(例如，点(Pcmp1，KL1)、点(Pcmp3，KL3)、点(Pcmp4，KL4)，...)而近似。
这里，当如说明特性1时所述在TA全开条件下排气压力改变时，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm的关系由线性函数表示。也就是说，当在TA全开条件下增压压力Pcmp改变时，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm的关系由线性函数表达。此外，如在说明特性3时所述，在TA全开条件下，增压压力Pcmp等于进气歧管压力Pm。因此，当在TA全开条件下增压压力Pcmp改变时，气缸空气充填率KL与增压压力Pcmp的关系由线性函数表达。
关于以上说明，上述点(pcmp1，KL1)和点(Pcmp3，KL3)是在TA全开条件下在修正值计算运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp1)和(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp3)中计算出的增压压力Pcmp与气缸空气充填率KL的组合。因此，从点(Pcmp1，KL1)和点(Pcmp3，KL3)通过的直线对应于特性1的特性线。
在步骤S14之后，确定在步骤S14中获得的特性1的特性线上的点(Pcmpn，KLn)(步骤S16)。图9是示出特性1的特性线上的点(Pcmpn，KLn)的图。在本步骤中，指定特性1的特性线上除点(Pcmp1，KL1)和点(Pcmp3，KL3)以外的点(例如，点(Pcmp2，KL2)，点(Pcmp4，KL4)，...)。如在说明图3时所述，在值a和b的各脉谱图中，增压压力Pcmp以固定间隔被分隔。因此，特性1的特性线上除点(pcmp1，KL1)和点(Pcmp3，KL3)以外的点通过使其对应于值a和b的脉谱图的分隔间隔而被指定。
在步骤S16之后，基于在步骤S16中指定的点(Pcmpn，KLn)(n≠1，3)而执行脉谱图a的修正。如在说明值a和b时所述，存储在ECU 60中的值a和b的脉谱图的各脉谱图值是进气歧管压力Pm与气缸空气充填率KL的线性函数的倾斜度(值a)和截距(值b)。也就是说，图8和图9中的Pm为零时的气缸空气充填率KL对应于值b的脉谱图值。利用这一点，从对应于增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmpn)的脉谱图确定值b，并且计算将使用脉谱图值b表达的点(0，b(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmpn))和点(Pcmpn，KLn)连接的直线的倾斜度。在本实施方式中，直线的倾斜度被设定为增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’。
图10是示出增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’的图。图10所示的点(0，b(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp2))对应于与运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp2)对应的脉谱图值b的数据，而点(0，b(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp4))对应于与运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp4)对应的脉谱图值b的数据。将点(0，b(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp2))与点(Pcmp2，KL2)连接的直线的倾斜度对应于修正值a’(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp2)，而将点(0，b(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp4))与点(Pcmp4，KL4)连接的直线的倾斜度对应于修正值a’(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp4)。
如上所述，根据步骤S18中的处理，可基于特性1的特性线计算增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’。计算出的修正值a’的数据被反映在该脉谱图中。由此，增压压力Pcmp与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a被修正。
通过借助于将脉谱图值a(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp1)与在步骤S10中计算出的补正值α1相乘计算修正值a’并且将计算出的修正值a’的数据反映在值a的脉谱图中来执行修正值计算运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp1)中的脉谱图值a的修正。这同样适用于修正值计算运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp3)中的脉谱图值a的修正。
在步骤S18之后，执行气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正(步骤S20)。如图3所示，值a和b的脉谱图是针对各气门打开正时EXVT设置的。此外，如在说明特性1时所述，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm的关系不取决于气门打开正时EXVT。因此，对气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域(NE1，INVT1，EXVT2，Pcmp1)、(NE1，INVT1，EXVT3，Pcmp1)，...，(NE1，INVT1，EXVTm，Pcmp1)和运转区域(NE1，INVT1，EXVT2，Pcmp3)、(NE1，INVT1，EXVT3，Pcmp3)，...，(NE1，INVT1，EXVTm，Pcmp3)也通过与步骤S18相似的方法计算修正值a’。
图11是示出气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’的图。在图11中，将以增压压力Pcmp3为例进行说明。已经计算出运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp3)中的修正值a’，并且因此，计算其它运转区域(NE1，INVT1，EXVT2，Pcmp3)和(NE1，INVT1，EXVT3，Pcmp3)。将点(0，b(NE1，INVT1，EXVT2，Pcmp3))与点(Pcmp3，KL3)连接的直线的倾斜度对应于修正值a’(NE1，INVT1，EXVT2，Pcmp3)，而将点(0，b(NE1，INVT1，EXVT3，Pcmp3))与点(Pcmp3，KL3)连接的直线的倾斜度对应于修正值a’(NE1，INVT1，EXVT3，Pcmp3)。
如上所述，根据步骤S20中的处理，可基于特性1的特性线计算气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域中的修正值a’。计算出的修正值a’的数据被反映在值a的脉谱图中。由此，气门打开正时EXVT与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a被修正。
在步骤S20之后，执行发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正(步骤S22)。进气管部分32中的进气脉动的频率随发动机转速NE而改变，并且因此，如果发动机转速NE改变，则气缸进气流量mc也改变。然而，当在值a和b的脉谱图中精细地设定发动机转速NE的分隔间隔时，在修正值计算运转区域附近的运转区域中进气脉动的影响变小。因此，对与此相似的作为修正值计算运转区域附近的运转区域并且发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域(NE2，INVT1，EXVT1，Pcmp1)和(NE3，INVT1，EXVT1，Pcmp1)以及运转区域(NE2，INVT1，EXVT1，Pcmp3)和(NE3，INVT1，EXVT1，Pcmp3)也根据如步骤S18中的方法来计算修正值a’。
图12是示出发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’的图。在图12中，以增压压力Pcmp3为例进行说明。已经计算出运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp3)中的修正值a’，并且因此，计算其它运转区域(NE2，INVT1，EXVT1，Pcmp3)和(NE3，INVT1，EXVT3，Pcmp3)。将点(0，b(NE2，INVT1，EXVT1，Pcmp3))与点(Pcmp3，KL3)连接的直线的倾斜度对应于修正值a’(NE2，INVT1，EXVT1，Pcmp3)，而将点(0，b(NE3，INVT1，EXVT1，Pcmp3))与点(Pcmp3，KL3)连接的直线的倾斜度对应于修正值a’(NE3，INVT1，EXVT1，Pcmp3)。
如上所述，根据步骤S22中的处理，可基于特性1的特性线而计算发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的修正值a’。计算出的修正值a’的数据被反映在值a的脉谱图中。由此，发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a被修正。
如上所述，根据图6所示的流程，在TA全开条件下基于修正值计算运转区域(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp1)和(NE1，INVT1，EXVT1，Pcmp3)中的补正值α1和α3而近似特性1的特性线，基于特性1的特性线而计算增压压力Pcmp和气门打开正时EXVT不同的运转区域中的修正值a’，并且可将其反映在值a的脉谱图中。此外，与发动机转速NE的分隔间隔对应、处于修正值计算运转区域附近并且发动机转速NE不同的运转区域中的修正值a’也基于特性1的特性线计算出，并且可将其反映在值a的脉谱图中。也就是说，通过使用在TA全开条件下基于修正值计算运转区域中的脉谱图值a的补正值α而近似的特性1的特性线，能插补增压压力Pcmp、气门打开正时EXVT和发动机转速NE与修正值计算运转区域不同的运转区域中的脉谱图值a的修正值a’，并且能减少未修正区域。也就是说，可在宽运转区域中修正脉谱图值a。
注意，在上述实施方式中，特性1的特性线对应于上述第一发明的“第一线性函数”。此外，分别地，上述第一发明中的“近似式计算装置”通过执行图6的步骤S10至S14中的处理来实现，并且上述第一发明中的“增压压力轴线数据修正装置”通过执行图6的步骤S16和S18中的处理来实现。
此外，特性2的特性线对应于上述第二发明的“第二线性函数”。
此外，上述第三发明的“发动机转速轴线数据修正装置”通过执行图6的步骤S22中的处理来实现。
此外，上述第五发明中的“排气门正时轴线数据修正装置”通过执行图6的步骤S20中的处理来实现。
顺便说一下，在上述实施方式中，内燃发动机10包括可变排气门机构50，并且气门打开正时EXVT可通过可变排气门机构50来改变。然而，气门打开正时EXVT可以是固定的。这种情况下，值a和b的脉谱图以与气门打开正时INVT、发动机转速NE和增压压力Pcmp有关的三维脉谱图的格式存储在ECU 60中，并且因此，能通过执行省略了步骤S20的图6的一系列处理而与上述实施方式相似地修正脉谱图值a的数据。
此外，在上述实施方式中，图6的步骤S18、S20和S22中的三项处理被依次执行。然而，可省略步骤S22中的处理，并且可执行步骤S18中的处理和步骤S20中的处理。类似地，可省略步骤S20中的处理和步骤S22中的处理，并且可仅执行步骤S18中的处理。此外，步骤S22中的处理可紧接在步骤S18之后执行，并且此后，可执行步骤S20中的处理。
此外，在上述实施方式中，说明了用于以在车辆行驶期间计算出的修正值a’基于特性2预先适配的脉谱图值a的数据的方法。然而，对于脉谱图值a的数据，可使用基于与特性2不同的物理特性、模型等而设定的脉谱图值a的数据。
此外，可根据上述实施方式的修正方法进一步修正根据上述实施方式的修正方法修正的脉谱图值a的数据。也就是说，上述实施方式的修正方法可用于更新值a和b的脉谱图的数据。
此外，可使用根据上述实施方式的修正方法修正的脉谱图值a的数据作为值a和b的脉谱图的初始数据。也就是说，上述实施方式的修正方法可用于值a和b的脉谱图的适配。这种情况下，可预期适配步骤数的大幅减少。
此外，在上述实施方式中，气缸空气充填率KL与进气歧管压力Pm的关系由线性函数表达。然而，如上所述，气缸进气流量mc和气缸空气充填率KL互为比例关系，并且因此，即使当使用气缸进气流量mc代替上述实施方式中的气缸空气充填率KL时，也能获得与上述实施方式的效果相似的效果。
[附图标记清单]
10 内燃发动机
18 涡轮增压器
26 节气门
34 进气管压力传感器
44 曲柄角传感器
52 进气门
54 排气门
60 ECU

Claims (6)

1.一种用于内燃发动机的控制设备，所述控制设备适用于包括具有可变气门打开正时的进气门、节气门和涡轮增压器的内燃发动机，并且使用表达所述节气门的下游侧的进气管压力与气缸进气流量的关系的进气门模型来推定气缸进气流量，
其中，在所述进气门模型的模型计算式中，使用基于通过与所述进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力关联而设定的脉谱图中的数据而指定的系数，
所述控制设备包括：
近似式计算装置，其用于将所述节气门的开度为全开并且所述进气门的气门打开正时和发动机转速相同但增压压力不同的至少两个发动机运转区域中共同成立的进气管压力与气缸进气流量的关系近似为第一线性函数；和
增压压力轴线数据修正装置，其用于基于所述第一线性函数修正所述脉谱图中对应于增压压力与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，
其中，所述脉谱图中的数据具有表达当在所述进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下所述节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度和y截距作为初始数据，并且
所述增压压力轴线数据修正装置计算从被设定为x坐标的作为表达所述第一线性函数的直线上的坐标点并且具有与所述至少两个发动机运转区域的增压压力不同的增压压力的坐标点和对应于由所述不同的增压压力指定的发动机运转区域的所述y截距的坐标点通过的直线的倾斜度值，并且基于计算出的倾斜度值更新所述第二线性函数的倾斜度数据。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃发动机的控制设备，
所述控制设备还包括：
发动机转速轴线数据修正装置，其用于基于所述第一线性函数修正所述脉谱图中对应于发动机转速与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
4.根据权利要求3所述的用于内燃发动机的控制设备，
其中，所述脉谱图中的数据具有表达当在所述进气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下所述节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度和y截距作为初始数据，并且
所述发动机转速轴线数据修正装置计算从被设定为x坐标的作为表达所述第一线性函数的直线上的坐标点并且具有与从所述至少两个发动机运转区域中选择的发动机运转区域的增压压力相同的增压压力的坐标点和对应于所述进气门的气门打开正时与所选择的发动机运转区域相同且发动机转速与所选择的发动机运转区域不同的发动机运转区域的y截距的坐标点通过的直线的倾斜度值，并且基于计算出的倾斜度值更新所述第二线性函数的倾斜度数据。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃发动机的控制设备，
其中，所述内燃发动机还包括具有可变气门打开正时的排气门，并且
所述第一线性函数是所述节气门的开度为全开并且所述进气门的气门打开正时、所述排气门的气门打开正时和发动机转速相同但增压压力不同的至少两个发动机运转区域中共同成立的进气管压力与气缸进气流量的关系，
所述控制设备还包括：
排气门正时轴线数据修正装置，其用于基于所述第一线性函数修正所述脉谱图中对应于所述排气门的气门打开正时与所述至少两个发动机运转区域不同的发动机运转区域的数据。
6.根据权利要求5所述的用于内燃发动机的控制设备，
其中，所述脉谱图中的数据具有表达当在所述进气门的气门打开正时、所述排气门的气门打开正时、发动机转速和增压压力固定的条件下所述节气门的开度改变时成立的进气管压力与气缸进气流量的关系的第二线性函数的倾斜度和y截距作为初始数据，并且
所述排气门正时轴线数据修正装置计算从被设定为x坐标的作为表达所述第一线性函数的直线上的坐标点并且具有与从所述至少两个发动机运转区域中选择的发动机运转区域的增压压力相同的增压压力的坐标点和对应于所述进气门的气门打开正时和发动机转速与所选择的发动机运转区域相同且所述排气门的气门打开正时与所选择的发动机运转区域不同的发动机运转区域的所述y截距的坐标点通过的直线的倾斜度值，并且基于计算出的倾斜度值更新所述第二线性函数的倾斜度数据。
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