CN109611228B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可一面通过比较简单的控制来确保扫气控制的执行，一面在扫气控制过程中，不使混合气体的空燃比过度地富集化而良好地进行控制的内燃机的控制装置。在本发明中，利用包含规定的增益的反馈控制，算出以由LAF传感器(33)所得的检测当量比(KACT)变成目标当量比(KCMD)的方式修正燃料喷射量(GFUEL)的F/B修正系数(KAF)(步骤6)，进而设定基准F/B修正系数(KREFX)。在增压状态下，变更吸气阀与排气阀的阀重叠特性，由此执行通过吸气的穿过来对燃烧室内进行扫气的扫气控制(步骤15)。在此扫气控制过程中，当F/B修正系数(KAF)相对于基准F/B修正系数(KREFX)，朝将燃料喷射量(GFUEL)进一步向富集侧修正的方向变化时，减少反馈控制的增益(步骤20)。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置，且特别涉及一种利用吸气阀及排气阀两者开阀的阀重叠(valve overlap)，执行通过吸气的穿过来对燃烧室内进行扫气的扫气控制，并且控制扫气控制过程中的混合气体的空燃比的控制装置。
背景技术
所述扫气控制在促进残留在燃烧室内的燃烧气体的排出，提高吸气的填充效率方面有效，通过在吸气得到增压、且吸气阀及排气阀两者已开阀的阀重叠状态下，使经由吸气阀而流入的吸气的一部分经由排气阀而朝排气通道侧穿过来进行。另一方面，作为内燃机的控制而众所周知的空燃比反馈控制通常通过如下方式来进行：利用配置在排气通道中的空燃比传感器，经由流入的废气来检测混合气体的空燃比，以此检测空燃比变成目标空燃比的方式算出反馈修正值，并利用反馈修正值来修正燃料喷射量。
根据以上的关系，当在扫气控制过程中进行了空燃比反馈控制时，穿过燃烧室的吸气与因燃烧而产生的排气一同流入至空燃比传感器中，因此产生空燃比传感器的检测空燃比相对于混合气体的实际的空燃比朝稀薄侧偏离这一现象。其结果，即便在实际的空燃比与目标空燃比一致的情况下，也以朝富集侧修正燃料喷射量的方式算出反馈修正值，存在空燃比被过度地富集化，而导致失火的担忧。当空燃比传感器配置在排气通道的离燃烧室比较近的位置上时，所穿过的吸气的影响变大，因此此不良情况变得特别显著。
作为意图消除此种不良情况的以往的内燃机的控制装置，例如已知有专利文献1中所揭示者。在此控制装置中，在未执行扫气控制的非扫气控制时，在规定的多个负荷区域的各者中，事先算出根据所算出的反馈修正值的学习值，并进行存储。在扫气控制过程中，使用对应于此时的负荷区域的学习值来代替反馈修正值，修正燃料喷射量。另外，在对应于负荷区域的学习值的算出未完成的情况下，禁止扫气控制。进而，在此控制装置中，在扫气控制过程中，对空燃比传感器的输出(检测空燃比)进行加权平均处理，并根据所述学习值与经加权平均处理的空燃比传感器的输出，对燃料喷射量进行反馈修正。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2014/006721号
发明内容
[发明所要解决的问题]
在所述以往的控制装置中，必须在多个负荷区域的各者中，在非扫气控制时事先算出、存储在扫气控制过程中代替反馈修正值来使用的学习值，其处理繁杂。另外，在本次的对应于负荷区域的学习值的算出未完成的情况下，禁止扫气控制，因此无法获得扫气控制的优点。进而，由于在扫气控制时对空燃比传感器的输出进行加权平均处理，因此在未适当地算出此时所使用的学习值的情况下，长时间地持续使用不适当的学习值的附近的值。尤其在学习值为如过度地朝稀薄侧修正空燃比的值的情况下，稀薄的排气长时间地持续流入至催化剂中，由此存在催化剂的温度过度地上升的担忧。
本发明是为了解决此种课题而成者，其目的在于提供一种可一面通过比较简单的控制来确保扫气控制的执行，一面在扫气控制过程中，不使混合气体的空燃比过度地富集化而良好地进行控制的内燃机的控制装置。
[解决问题的技术手段]
为了达成此目的，技术方案1的发明是具备对吸气进行增压的增压机(实施方式中的(以下，在本项中相同)涡轮增压器9)，并且可变更吸气阀与排气阀的阀重叠特性的内燃机3的控制装置，具备空燃比传感器(LAF传感器33)，设置在比排气通道8的增压机的涡轮15更上游侧，对在燃烧室内燃烧的混合气体的空燃比进行检测；反馈修正值算出部件(ECU 2，图4的步骤6)，利用包含规定的增益(gain)(P项增益Kp、I项增益Ki及D项增益Kd)的反馈控制，算出用于以由空燃比传感器所检测到的检测空燃比(检测当量比KACT)变成目标空燃比(目标当量比KCMD)的方式修正燃料喷射量GFUEL的反馈修正值(F/B修正系数KAF)；基准反馈修正值设定部件(ECU 2)，根据反馈修正值，设定基准反馈修正值(基准F/B修正系数KREFX)；扫气控制部件(ECU 2，图5的步骤15A、步骤15B)，在利用增压机对吸气进行了增压的状态下，将阀重叠特性变更成规定的扫气控制用的特性，由此使经由吸气阀而流入燃烧室内的吸气的一部分经由排气阀而流出，由此执行对燃烧室内进行扫气的扫气控制；以及增益减少控制部件(ECU 2，图5的步骤18、步骤20)，在扫气控制的执行过程中，当反馈修正值相对于基准反馈修正值，朝将燃料喷射量GFUEL进一步向富集侧修正的方向变化时，执行比通常控制时减少反馈控制的增益的增益减少控制。
根据本发明，通过设置在比排气通道的增压机的涡轮更上游侧的空燃比传感器来检测混合气体的空燃比，并且利用包含规定的增益的反馈控制，算出用于以此检测空燃比变成目标空燃比的方式修正燃料喷射量的反馈修正值。另外，根据反馈修正值，设定基准反馈修正值。进而，在利用增压机对吸气进行了增压的状态下，将吸气阀与排气阀的阀重叠特性变更成规定的扫气控制用的特性，由此执行对燃烧室内进行扫气的扫气控制。而且，在此扫气控制的执行过程中，当反馈修正值相对于基准反馈修正值，朝将燃料喷射量GFUEL进一步向富集侧修正的方向变化时，执行比通常控制时减少反馈控制的增益的增益减少控制。
如上所述，在扫气控制过程中，经增压的吸气的一部分穿过燃烧室，流入至空燃比传感器中，其检测空燃比相对于混合气体的实际的空燃比朝稀薄侧偏离，因此若根据检测空燃比进行反馈控制，则即便在实际的空燃比与目标空燃比一致的情况下，也以朝富集侧修正燃料喷射量的方式算出反馈修正值，存在空燃比被过度地富集化，而导致失火的担忧。相对于此，根据本发明，在扫气控制过程中执行增益减少控制，由此比通常控制时减少空燃比的反馈控制的增益。由此，反馈控制的响应性下降，反馈修正值的变化得到抑制，因此可不使混合气体的空燃比过度地富集化而良好地进行控制，并可确实地防止由空燃比的过度的富集化所引起的失火。
另外，在扫气控制过程中，以反馈修正值相对于基准反馈修正值，朝将燃料喷射量进一步向富集侧修正的方向变化为条件，执行增益减少控制。由此，即便在扫气控制过程中，当实际上未朝富集侧修正燃料喷射量及空燃比时，也可以避免不需要的增益减少控制，并使用由通常控制所产生的增益进行响应性高的空燃比反馈控制。
进而，由于只要在扫气控制过程中减少反馈控制的增益即可，因此与所述以往的控制装置不同，不需要用于在多个负荷区域的各者中，事先算出·存储反馈修正值的学习值的繁杂的处理，可通过简单的控制而获得所述效果，并且可确保扫气控制的执行。
技术方案2的发明根据技术方案1所述的内燃机的控制装置，进而具备初期值设定部件(ECU 2，图9A)，所述初期值设定部件(ECU 2，图9A)将增益减少控制的开始时的反馈修正值的初期值设定成由反馈修正值算出部件所算出的反馈修正值。
根据此构成，将增益减少控制的开始时的反馈修正值的初期值设定成由反馈修正值算出部件所算出的反馈修正值。由此，在增益减少控制的开始时，反馈修正值不会急剧地变化，因此，可防止由反馈修正值所修正的燃料喷射量及空燃比的骤变、以及由此所引起的内燃机的扭矩阶差的产生。
技术方案3的发明根据技术方案1所述的内燃机的控制装置，基准反馈修正值是在扫气控制的开始时之前所算出的反馈修正值的学习值，且所述内燃机的控制装置进而具备初期值设定部件(ECU 2，图8的步骤43，图9B)，所述初期值设定部件(ECU 2，图8的步骤43，图9B)将增益减少控制的开始时的反馈修正值的初期值设定成基准反馈修正值。
根据此构成，基准反馈修正值是在扫气控制的开始时之前所算出的反馈修正值的学习值，并将增益减少控制的开始时的反馈修正值的初期值设定成此基准反馈修正值。因此，即便在开始增益减少控制之前反馈修正值已大幅度朝富集侧变化的情况下，也可以不受其影响而设定增益减少控制的开始时的反馈修正值的初期值，由此，可确实地防止由空燃比的过度的富集化所引起的失火。
技术方案4的发明根据技术方案1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，增益减少控制部件在扫气控制结束后，经过了规定时间(规定值CTREF2)时，结束增益减少控制(图5的步骤19、步骤20、步骤22～步骤24)。
在扫气控制刚结束之后，即便阀重叠特性恢复成固定的特性，由扫气所产生的新的气体也滞留在排气通道中，因此若立即切换成增益的通常控制，则存在空燃比骤变、且过度地富集化的担忧。根据此构成，在扫气控制结束后，经过了规定时间时，结束增益减少控制，并过渡至通常控制，因此可防止此过渡时的空燃比的骤变。
技术方案5的发明根据技术方案1至4中任一项所述的内燃机的控制装置，进而具备成长程度参数算出部件(ECU 2，图6的步骤26)，所述成长程度参数算出部件(ECU 2，图6的步骤26)算出表示从增益减少控制的开始时起的反馈修正量的成长程度的成长程度参数(F/B修正系数成长率R_KAFGRW)，且扫气控制部件在所算出的成长程度参数超过了规定值RREF时，结束扫气控制。
根据此构成，当所述成长程度参数超过了规定值时停止扫气控制。由此，虽然执行了增益减少控制，但在从其开始时起的反馈修正值的成长变得过大的情况下，强制地停止扫气控制，由此可确实地防止由空燃比的过度的富集化所引起的失火。
附图说明
图1是概略性地表示应用本发明的内燃机的图。
图2是表示控制装置的方块图。
图3是表示吸气阀及排气阀的阀升程(valve lift)特性的图。
图4是表示空燃比反馈控制处理的流程图。
图5是表示第1实施方式的扫气控制处理的一部分的流程图。
图6是表示图5及图8的处理的剩余的部分的时序图。
图7是表示通过图4～图6的处理所获得的动作例的时序图。
图8是表示第2实施方式的扫气控制处理的一部分的流程图。
图9A及图9B是将利用图5及图8的处理的F/B修正系数的设定状况进行对比来表示的图。
符号的说明
2：ECU(反馈修正值算出部件、基准反馈修正值设定部件、扫气控制部件、增益减少控制部件、基准反馈修正值算出部件、初期值设定部件)
3：内燃机(发动机)
4：气缸
5：燃料喷射阀
6：火花塞
7：吸气通道
8：排气通道
9：涡轮增压器(增压机)
10：缓冲罐
11：吸气歧管
12：中冷器
13：节流阀
13a：TH致动器
15：涡轮
16：轴
17：压缩机
18：排气歧管
19：迂回通道
20：废气旁通阀
21：废气净化装置
31：吸气压力传感器
32：空气流量传感器
33：LAF传感器(空燃比传感器)
34：曲柄角传感器
35：吸气凸轮角传感器
36：排气凸轮角传感器
37：加速器开度传感器
40：可变吸气阀驱动机构
40a：吸气侧控制阀
50：可变排气阀驱动机构
50a：排气侧控制阀
AF：空燃比
AP：加速器开度
CAIN：吸气相位(阀重叠特性)
CAEX：排气相位(阀重叠特性)
CAOVL：阀重叠期间
CTREF1：规定值
CTREF2：规定值(规定时间)
CT_SSTP：扫气控制停止计数器值
CT_TRNS：过渡计数器的值
F_CT_SSTP：停止计数器减法旗标
F_SCAVAREA：扫气区域旗标
F_SCAVCTL：扫气控制旗标
F_SCAVOPRN：扫气动作状态旗标
F_SCAVREQ：扫气控制要求旗标
F_SCAVSTP：扫气控制停止要求旗标
GAIR：吸入空气流量
GBASE：基本值
GFUEL：燃料喷射量
KAF：F/B修正系数(反馈修正值)
KAFINI：F/B修正系数初期值
KACT：检测当量比(检测空燃比)
KCMD：目标当量比(目标空燃比)
Kp：P项增益(反馈控制的增益)
Ki：I项增益(反馈控制的增益)
Kd：D项增益(反馈控制的增益)
KREFX：基准F/B修正系数(基准反馈修正值)
KTOTAL：总修正系数
POBJ：目标吸气压力
PBA：实际的吸气压力
R_KAFGRW：F/B修正系数成长率(成长程度参数)
RREF：规定值
L1、L3：实线
L2、L4：虚线
S1～S8、S11～S31、S41～S43：步骤
t1～t7：时间点
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的优选的实施方式进行详细说明。图1中所示的内燃机(以下称为“发动机”)3是具有四个气缸4，并将燃料直接喷射至燃烧室(未图示)内的直喷式的汽油发动机，其搭载在车辆(未图示)中。
在各气缸4中设置有燃料喷射阀5及火花塞6。燃料喷射阀5的开阀时间由电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)2(参照图2)控制，由此控制燃料喷射量GFUEL。另外，火花塞6的点火时期IG也由ECU 2控制。
另外，发动机3具备吸气通道7、排气通道8及涡轮增压器9。吸气通道7与缓冲罐(surge tank)10连接，缓冲罐10经由吸气歧管11而与各气缸4的燃烧室连接。在吸气通道7中设置有用以对由涡轮增压器9加压的空气进行冷却的中冷器(intercooler)12、及配置在其下游侧的节流阀(throttle valve)13。
在节流阀13上连结有TH致动器13a。利用ECU 2来控制TH致动器13a的动作，由此控制节流阀13的开度，由此调整被吸入至燃烧室内的吸入空气量。在缓冲罐10中设置有检测吸气压力PBA的吸气压力传感器31，在吸气通道7中设置有用以检测吸入空气流量GAIR的空气流量传感器32。
涡轮增压器9具有：配置在排气通道8中且通过排气的动能来旋转驱动的涡轮15、及经由轴16而与涡轮15一体地连结的压缩机17。压缩机17配置在吸气通道7中，对在吸气通道7中流动的空气进行加压(压缩)，并对吸气进行增压。
发动机3的各气缸4的燃烧室经由排气歧管18而与排气通道8连接。在排气通道8的比涡轮15更上游侧，更详细而言在排气通道8的最上游部(靠近排气歧管18的集合部的下游侧)，设置有对在燃烧室内燃烧的混合气体的空燃比进行检测的LAF传感器(空燃比传感器)33。LAF传感器33通过流入的排气的氧浓度来检测混合气体的空燃比。再者，LAF传感器33实际上将空燃比作为当量比(＝理论空燃比/空燃比)来检测，因此以下将由LAF传感器33所检测的检测空燃比称为检测当量比KACT。
另外，在排气通道8中连接有绕过涡轮15的迂回通道19，在迂回通道19中设置有控制穿过迂回通道19的排气的流量的电动的废气旁通阀(waste gate valve)20。废气旁通阀20的动作由ECU 2控制(参照图2)。进而，在废气旁通阀20的下游侧，设置有包含用以净化从燃烧室内排出的排气的三元催化剂(未图示)等的废气净化装置21。
另外，发动机3在各气缸4中具备吸气阀、排气阀及活塞(均未图示)，并且具备对吸气阀进行开闭驱动的可变吸气阀驱动机构40、及对排气阀进行开闭驱动的可变排气阀驱动机构50。可变吸气阀驱动机构40是众所周知的构成的机构，通过变更相对于曲轴的吸气凸轮轴(均未图示)的相位，而在图3中由实线L1表示的最滞后角相位与由虚线L2表示的最前进角相位之间连续地变更吸气阀的工作相位(以下称为“吸气相位”)CAIN。可变吸气阀驱动机构40的动作通过利用来自ECU 2的驱动信号控制吸气侧控制阀40a来控制(参照图2)。
可变排气阀驱动机构50是与可变吸气阀驱动机构40同样地构成，通过变更相对于曲轴的排气凸轮轴(未图示)的相位，而在图3中由实线L3表示的最前进角相位与由虚线L4表示的最滞后角相位之间连续地变更排气阀的工作相位(以下称为“排气相位”)CAEX。可变排气阀驱动机构50的动作通过利用来自ECU 2的驱动信号控制排气侧控制阀50a来控制(参照图2)。
通过以上的构成，若在利用涡轮增压器9对吸气进行了增压的状态下，使吸气相位CAIN前进并使排气相位CAEX滞后，则在吸气上止点(Top Dead Center，TDC)附近，吸气阀及排气阀两者开阀的阀重叠期间CAOVL增加。由此，产生经由吸气阀而流入燃烧室内的吸气的一部分不对燃烧作出贡献而直接经由排气阀流出至排气通道中的“穿过”，由此执行对燃烧室内的残留气体进行扫气的扫气控制。
另外，在ECU 2上，除所述吸气压力传感器31、空气流量传感器32及LAF传感器33以外，还连接有曲柄角传感器34、吸气凸轮角传感器35、排气凸轮角传感器36、检测车辆的加速踏板(未图示)的踏下量(以下称为“加速器开度”)AP的加速器开度传感器37、及未图示的其他传感器(发动机水温传感器、吸气温度传感器或车速传感器等)，这些传感器的检测信号被输入至ECU 2中。
曲柄角传感器34伴随曲轴的旋转，输出作为脉冲信号的CRK信号及TDC信号。每隔规定的曲柄角度(例如30°)输出CRK信号。ECU 2根据CRK信号，算出发动机转速NE。TDC信号是表示在任一个气缸中活塞位于吸气TDC附近的信号，当发动机3为四个气缸时，每隔曲柄角度180°输出TDC信号。
另外，吸气凸轮角传感器35及排气凸轮角传感器36分别伴随吸气凸轮轴及排气凸轮轴的旋转，每隔规定的凸轮角度(例如1°)输出作为脉冲信号的吸气CAM信号及排气CAM信号。ECU 2根据所述CRK信号及吸气CAM信号算出吸气相位CAIN，并根据CRK信号及排气CAM信号算出排气相位CAEX。
ECU 2包括包含输入/输出(Input/Output，I/O)接口、中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)及只读存储器(Read Only Memory，ROM)等的微型计算机。ECU 2对应于所述各种传感器31～37的检测信号辨别发动机3的运转状态，并且进行利用燃料喷射阀5的燃料喷射控制、利用火花塞6的点火时期控制、利用废气旁通阀20的增压控制、或利用可变吸气阀驱动机构40/可变排气阀驱动机构50的阀时机控制等。
在本实施方式中，尤其通过ECU 2来执行空燃比反馈控制及所述扫气控制，ECU 2构成本发明的反馈修正值算出部件、基准反馈修正值设定部件、扫气控制部件、增益减少控制部件、基准反馈修正值算出部件、及初期值设定部件。
图4表示由ECU 2所执行的空燃比反馈控制处理。此处理是以由LAF传感器33所检测到的检测当量比KACT变成目标当量比(目标空燃比)KCMD的方式，通过燃料喷射量GFUEL来进行空燃比反馈控制者，与TDC信号的产生同步地重复执行。
在本处理中，首先在步骤1(图示为“S1”。以下相同)中，算出燃料喷射量GFUEL的基本值GBASE。基本值GBASE的算出例如通过对应于所检测到的吸入空气流量GAIR，检索规定的图(未图示)来进行。在此图中，以混合气体的空燃比大致变成理论空燃比的方式设定基本值GBASE。
继而，算出目标当量比KCMD(步骤2)。目标当量比KCMD是通过对应于要求扭矩TRQD及发动机转速NE，检索规定的图(未图示)来算出。在此图中，在除加速时(节流阀全开时)等以外的发动机3的固定运转状态下，将目标当量比KCMD设定成相当于理论空燃比的当量比。再者，所述要求扭矩TRQD是以对应于加速器开度AP及发动机转速NE，基本上与加速器开度AP成比例的方式算出。
继而，算出目标当量比KCMD与检测当量比KACT的偏差e(n)(步骤3)。另外，通过使其上次值Σe(n－1)与本次的偏差e(n)相加来算出此偏差e(n)的累计值Σe(n)(步骤4)，并且将本次的偏差e(n)与上次的偏差e(n－1)的差作为偏差变化量Δe(n)来算出(步骤5)。
继而，使用规定的增益(P项增益Kp、I项增益Ki及D项增益Kd)，并通过下式(1)来算出空燃比反馈修正系数(以下称为“F/B修正系数”)KAF(步骤6)。
KAF＝Kp·e(n)+Ki·Σe(n)+Kd·Δe(n)···(1)
继而，算出总修正系数KTOTAL(步骤7)。此总修正系数KTOTAL是使对应于发动机3的运转状态所设定的其他多个修正系数(例如，对应于所检测到的发动机水温的水温修正系数或对应于吸气温度的吸气温度修正系数等)彼此相乘所得者。
最后，通过下式(2)，使基本值GBASE与目标当量比KCMD、F/B修正系数KAF及总修正系数KTOTAL相乘，由此算出燃料喷射量GFUEL(步骤8)，而结束图4的处理。
GFUEL＝GBASE·KCMD·KAF·KTOTAL···(2)
继而，一面参照图5及图6一面对第1实施方式的扫气控制处理进行说明。此处理是执行或禁止扫气控制，并且对应于其来进行空燃比反馈控制的增益的设定等者，通过ECU 2而以规定的周期ΔT重复执行。
在本处理中，首先在步骤11中，辨别扫气控制要求旗标F_SCAVREQ是否为“1”。此扫气控制要求旗标F_SCAVREQ是如下的旗标：通过未图示的个别的处理，当伴随加速踏板的踏下等，目标吸气压力POBJ与实际的吸气压力PBA(增压压力)的偏差已变成规定值以上时，设置成作为应执行扫气控制的“1”，其后，当吸气压力PBA已到达目标吸气压力POBJ时，重置成“0”。再者，目标吸气压力POBJ是根据要求扭矩TRQD及发动机转速NE来算出。
当所述步骤11的答案为否(NO)、且未要求扫气控制时，将后述的扫气控制停止计数器的值CT_SSTP设定成规定值CTREF1(步骤12A)，并且将指示此扫气控制停止计数器的减法的停止计数器减法旗标F_CT_SSTP设置成“0”(步骤12B)。另外，作为不执行扫气控制者，将扫气控制旗标F_SCAVCTL设置成“0”(步骤13A)，并且将VTC(可变吸气阀驱动机构40及可变排气阀驱动机构50)驱动至通常运转用的固定位置上(步骤13B)。具体而言，将吸气相位CAIN及排气相位CAEX控制成对应于要求扭矩TRQD及发动机转速NE的值。
当所述步骤11的答案为是(YES)时，辨别扫气控制停止要求旗标F_SCAVSTP是否为“1”(步骤14)。如后述那样，此扫气控制停止要求旗标F_SCAVSTP是在扫气控制的执行过程中，判定应停止扫气控制时被设置成“1”者。因此，当此步骤14的答案为是时，作为停止扫气控制者，进入至所述步骤13中，将扫气控制旗标F_SCAVCTL设置成“0”。
另一方面，当所述步骤14的答案为否时，作为扫气控制的执行条件成立，将扫气控制旗标F_SCAVCTL设置成“1”(步骤15A)，并且将VTC驱动至扫气位置上(步骤15B)。具体而言，将吸气相位CAIN控制成前进角侧的规定值，并且将排气相位CAEX控制成滞后角侧的规定值。由此，在利用涡轮增压器9对吸气进行了增压的状态下，使阀重叠期间CAOVL增加，并产生吸气的穿过，由此执行对燃烧室内的残留气体进行扫气的扫气控制。
在所述步骤13B或步骤15B之后的步骤16A中，辨别VTC是否位于所述固定位置上，当其答案为否时，将扫气动作状态旗标F_SCAVOPRN设置成“1”(步骤16B)。继而，辨别扫气区域旗标F_SCAVAREA是否为“1”(步骤17)。此扫气区域旗标F_SCAVAREA是如下的旗标：通过未图示的个别的处理，例如当吸气压力PBA、吸气相位CAIN及排气相位CAEX属于规定的图(未图示)中所规定的扫气区域中时，判定实际上已产生规定量以上的扫气而设置成“1”。
当此步骤17的答案为是时，辨别图4的步骤6中所算出的F/B修正系数KAF是否大于基准F/B修正系数KREFX(步骤18)。此基准F/B修正系数KREFX是在扫气控制的开始时之前所算出的F/B修正系数KAF的学习值。此学习值通过对在空燃比反馈控制过程中、且如可获得发动机3中的稳定的燃烧那样的规定的条件(例如发动机转速NE为规定转速以下、发动机3的负荷为规定范围内、空燃比的变动量为规定值以下等)成立时所算出的F/B修正系数KAF施加加权平均处理来算出。
当此步骤18的答案为是时，即当在扫气控制的执行过程中，判定已产生扫气，且F/B修正系数KAF相对于基准F/B修正系数KREFX增加，并朝将燃料喷射量GFUEL进一步向富集侧修正的方向变化时，判定存在因扫气控制的影响而朝富集侧过度地修正混合气体的空燃比的担忧。
在此情况下，将后述的过渡计数器的值CT_TRNS设定成规定值CTREF2(步骤19)后，减少图4的空燃比反馈控制中所使用的增益(步骤20A)。具体而言，例如将P项增益Kp、I项增益Ki及D项增益Kd分别设定成更小的第2规定值Kp2、Ki2及Kd2。以下，将如所述那样在扫气控制过程中减少空燃比反馈控制的增益的控制称为“增益减少控制”，将除增益减少控制以外将增益设定成通常值的控制称为“通常控制”。
继而，将所述停止计数器减法旗标F_CT_SSTP设置成“1”(步骤20B)，并且将表示所述增益减少控制的开始时的KAF值的F/B修正系数初期值KAFINI保持为其上次值(步骤21)。
另一方面，当所述步骤16A的答案为是、且VTC位于固定位置上时，将扫气动作状态旗标F_SCAVOPRN设置成“0”(步骤16C)，并且进入至步骤22中，使步骤19中所设定的过渡计数器值CT_TRNS递减。另外，当所述步骤17或步骤18的答案为否时，即当判定未产生扫气、或F/B修正系数KAF未朝富集侧变化时，判定不存在因扫气控制的影响而朝富集侧过度地修正混合气体的空燃比的担忧，并进入至所述步骤22中，使过渡计数器值CT_TRNS递减。
继而，辨别过渡计数器值CT_TRNS是否为0以下(步骤23)，当其答案为是时，将反馈控制的增益设定成通常值，并执行通常控制(步骤24)。具体而言，将P项增益Kp、I项增益Ki及D项增益Kd分别设定成更大的第1规定值Kp1、Ki1及Kd1。继而，将此时的F/B修正系数KAF作为F/B修正系数初期值KAFINI来设定(步骤25)。
另一方面，当所述步骤23的答案为否、且过渡计数器值CT_TRNS＞0时，即当伴随扫气控制的结束，VTC回到固定位置上后，或在增益减少控制过程中其执行条件变成不成立后，未经过相当于规定值CTREF2·ΔT(本处理的执行周期)的时间时，进入至所述步骤20中，继续增益减少控制。
在所述步骤21或步骤25之后，在图6的步骤26中，使此时的F/B修正系数KAF除以F/B修正系数初期值KAFINI，由此算出F/B修正系数成长率R_KAFGRW。如根据此定义而明确那样，F/B修正系数成长率R_KAFGRW表示从增益减少控制的开始时起的F/B修正系数KAF的成长(增加)程度。
继而，辨别停止计数器减法旗标F_CT_SSTP是否为“1”(步骤27A)，当其答案为是时，使所述步骤12中所设定的扫气控制停止计数器值CT_SSTP递减(步骤27B)，并进入至接下来的步骤28中。另一方面，当步骤27A的答案为否时，直接进入至步骤28中。
在此步骤28中，辨别步骤26中所算出的F/B修正系数成长率R_KAFGRW是否已超过规定值RREF。当其答案为是时，虽然执行了增益减少控制，但从其开始时起的F/B修正系数KAF的成长程度变得过大，因此判定应停止扫气控制，并将扫气控制停止要求旗标F_SCAVSTP设置成“1”(步骤29)，而结束本处理。若此步骤29得到执行，则在下次的处理周期中所述步骤14的答案变成是，扫气控制被强制地停止。
当所述步骤28的答案为否时，辨别扫气控制停止计数器值CT_SSTP是否为0以下(步骤30)。当其答案为是时，即当开始增益减少控制后，经过了相当于规定值CTREF1·ΔT的时间时，判定应停止扫气控制，并进入至所述步骤29中，将扫气控制停止要求旗标F_SCAVSTP设置成“1”。由此，在下次的处理周期中扫气控制被强制地停止。
另一方面，当所述步骤28及步骤30的答案均为否时，将扫气控制停止要求旗标F_SCAVSTP设置成“0”(步骤31)，而结束本处理。在此情况下，扫气控制继续得到执行。
继而，一面参照图7，一面将通过以上所说明的图4～图6的处理所获得的动作例与比较例一同说明。首先，若在时间点t1处踏下加速踏板，加速器开度AP增加，则伴随目标吸气压力POBJ增加，涡轮增压器9工作，而开始增压。另外，当目标吸气压力POBJ与吸气压力PBA的偏差已变成规定值以上时(时间点t2)，将扫气控制旗标F_SCAVCTL设置成“1”，对应于此，将VTC驱动至扫气位置上，由此将吸气相位CAIN设定成前进角侧的规定值，并且将排气相位CAEX设定成滞后角侧的规定值(省略图示)，而开始扫气控制。
其后，若判定已产生扫气，则将扫气区域旗标F_SCAVAREA设置成“1”(时间点t3)，对应于此，开始增益减少控制，并且将过渡计数器值CT_TRNS设定成规定值CTREF2。通过此增益减少控制来减少增益，反馈控制的响应性下降。由此，如图7中由实线所示那样，即便在检测当量比KACT因扫气控制的影响而朝稀薄侧大幅度变化的情况下，F/B修正系数KAF朝富集侧的变化也得到抑制，对应于此，混合气体的实际的空燃比(实际AF)朝富集侧的变化得到抑制，由此防止过度的富集化。
相对于此，此图中的虚线表示未执行增益减少控制时的比较例。即，在此情况下，将反馈控制的增益设定成通常值，由此F/B修正系数KAF朝富集侧大幅度变化，其结果，虽然检测当量比KACT朝稀薄侧的变化得到抑制，但混合气体的实际的空燃比AF朝富集侧大幅度变化，而产生过度的富集化。
其后，当吸气压力PBA已到达目标吸气压力POBJ时(时间点t4)，将扫气控制旗标F_SCAVCTL设置成“0”，对应于此，开始朝固定位置驱动VTC。其后，当VTC已到达固定位置时(时间点t5)，将扫气动作状态旗标F_SCAVOPRN设置成“0”，扫气控制结束，并且过渡计数器值CT_TRNS的递减开始。而且，当过渡计数器值CT_TRNS已变成0时(时间点t6)，增益减少控制结束，并恢复成通常控制。在此例中，其后在时间点t7处，判定扫气的产生已结束，将扫气区域旗标F_SCAVAREA设置成“0”。
如以上那样，根据本实施方式，在扫气控制过程中执行增益减少控制，由此比通常控制时减少空燃比的反馈控制的增益。由此，反馈控制的响应性下降，F/B修正系数KAF朝富集侧的变化得到抑制，因此可不使混合气体的空燃比过度地富集化而良好地进行控制，并可确实地防止由空燃比的过度的富集化所引起的失火。另外，由于只要在扫气控制过程中减少反馈控制的增益即可，因此与以往的控制装置相比控制简单，并且可确保扫气控制的执行。
另外，在扫气控制过程中，以F/B修正系数KAF大于基准F/B修正系数KREFX，即F/B修正系数KAF朝将燃料喷射量GFUEL进一步向富集侧修正的方向变化为条件，执行增益减少控制。由此，即便在扫气控制过程中，当实际上未朝富集侧修正燃料喷射量GFUEL及空燃比时，也可以避免不需要的增益减少控制，并使用由通常控制所产生的增益进行响应性高的空燃比反馈控制。
进而，在扫气控制结束时，当VTC回到固定位置上后，经过了由过渡计数器值CT_TRNS所计时的的规定时间时，从增益减少控制过渡至通常控制，因此可排除扫气刚结束之后滞留在排气通道中的新的气体的影响，并防止过渡时的空燃比的骤变。
另外，当表示从增益减少控制的开始时起的F/B修正系数KAF的成长程度的F/B修正系数成长率R_KAFGRW超过了规定值RREF时，结束扫气控制。由此，虽然执行了增益减少控制，但在从其开始时起的反馈修正值的成长变得过大的情况下，强制地停止扫气控制，由此可确实地防止由空燃比的过度的富集化所引起的失火。
继而，一面参照图8一面对第2实施方式的扫气控制处理进行说明。再者，图8表示此扫气控制处理中的对应于图5的部分，扫气控制处理的剩余的部分与图6相同。如根据与图5的比较而明确那样，此扫气控制处理是在第1实施方式的扫气控制处理中增加了步骤41～步骤43者。具体而言，在所述步骤20中执行增益减少控制后，进入至步骤41中，辨别在上次的处理周期中是否执行了增益减少控制。当其答案为否、且本次的处理周期与增益减少控制的开始时相当时，辨别F/B修正系数KAF是否大于基准F/B修正系数KREFX(步骤42)。
当此步骤42的答案为是、且KAF＞KREFX成立时，将F/B修正系数KAF设定成基准F/B修正系数KREFX(步骤43)，并进入至所述步骤26中。另一方面，当所述步骤41的答案为是时、或当步骤42的答案为否时，跳过步骤42及步骤43，进入至步骤26中。
图9A及图9B是将所述第2实施方式的动作与第1实施方式的动作一并表示的图。首先，在第1实施方式中，如图9A所示，以F/B修正系数KAF位于比基准F/B修正系数KREFX更靠富集侧为条件，开始增益减少控制(步骤18、步骤20)，并且将其开始时的F/B修正系数KAF的初期值设定成此时所算出的F/B修正系数KAF。由此，可防止增益减少控制的开始时的燃料喷射量GFUEL及空燃比的骤变、以及由此所引起的发动机3的扭矩阶差的产生。
相对于此，根据第2实施方式，如图9B所示，在与第1实施方式相同的条件下开始增益减少控制，并且将其开始时的F/B修正系数KAF的初期值设定成基准F/B修正系数KREFX。由此，当在开始增益减少控制之前F/B修正系数KAF已朝富集侧变化时，可不受其影响来设定F/B修正系数KAF的初期值，因此，可确实地防止由空燃比的过度的富集化所引起的失火。
再者，本发明并不限定于所说明的实施方式，能够以各种实施方式来实施。例如，在实施方式中，为了获得适合于扫气控制的阀重叠特性，而变更吸气相位CAIN及排气相位CAEX两者，但也可以仅变更其中一者。
另外，在实施方式中，在增益减少控制中，使P项增益Kp、I项增益Ki及D项增益Kd均减少，但也可以变更这些增益的任一个或两个、或者也可以使三个增益的变化程度互不相同。另外，作为反馈控制，使用比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)控制，但当然也可以采用滑模控制(sliding mode control)等来代替PID控制。
进而，在实施方式中，作为表示从增益减少控制的开始时起的F/B修正系数的成长程度的成长程度参数，使用使此时的F/B修正系数KAF除以F/B修正系数初期值KAFINI所得的F/B修正系数成长率R_KAFGRW，但并不限定于此，也可以使用F/B修正系数KAF与F/B修正系数初期值KAFINI的差。
另外，实施方式是将本发明应用于车辆用的汽油发动机的例子，但本发明并不限定于此，也可以应用于其他形式的发动机、或其他用途的发动机，例如在垂直方向上配置有曲轴的船外机那样的船舶推进机用发动机等。此外，可在本发明的主旨的范围内适宜变更细节的构成。

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，其是具备对吸气进行增压的增压机，并且能够变更吸气阀与排气阀的阀重叠特性的内燃机的控制装置，其特征在于：包括
空燃比传感器，设置在比排气通道的所述增压机的涡轮更上游侧，对在燃烧室内燃烧的混合气体的空燃比进行检测；
反馈修正值算出部件，利用包含规定的增益的反馈控制，算出用于以由所述空燃比传感器所检测到的检测空燃比变成目标空燃比的方式修正燃料喷射量的反馈修正值；
基准反馈修正值设定部件，根据所述反馈修正值，设定基准反馈修正值；
扫气控制部件，在利用所述增压机对吸气进行了增压的状态下，将所述阀重叠特性变更成规定的扫气控制用的特性，由此使经由所述吸气阀而流入所述燃烧室内的吸气的一部分经由所述排气阀而流出，由此执行对所述燃烧室内进行扫气的扫气控制；以及
增益减少控制部件，在所述扫气控制的执行过程中，当所述反馈修正值相对于所述基准反馈修正值，朝将所述燃料喷射量进一步向富集侧修正的方向变化时，执行比通常控制时减少所述反馈控制的所述增益的增益减少控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：还包括初期值设定部件，所述初期值设定部件将所述增益减少控制的开始时的所述反馈修正值的初期值设定成由所述反馈修正值算出部件所算出的反馈修正值。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：所述基准反馈修正值是在所述扫气控制的开始时之前所算出的所述反馈修正值的学习值，且
所述内燃机的控制装置还包括初期值设定部件，所述初期值设定部件将所述增益减少控制的开始时的所述反馈修正值的初期值设定成所述基准反馈修正值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于：所述增益减少控制部件在所述扫气控制结束后，经过了规定时间时，结束所述增益减少控制。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于：还包括成长程度参数算出部件，所述成长程度参数算出部件算出表示从所述增益减少控制的开始时起的所述反馈修正量的成长程度的成长程度参数，且
所述扫气控制部件在所述算出的成长程度参数超过了规定值时，结束所述扫气控制。
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