CN111089017B - 节气门控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及节气门控制装置和方法。发动机控制单元在要求压力比RP*的值为运算切换压力比RPwot以下的情况下，运算出节气门前后压力比RP为要求压力比RP*的节气门开度TA作为目标开度TA*的值，并且，在要求压力比RP*的值超过运算切换压力比RPwot的情况下，求出切换点开度TAwot、切换点负荷率KLwot、以及节最大负荷率KLmax，并且，作为在切换点开度TAwot和最大开度TAmax之间相对于要求负荷率KL*示出线性关系的值运算出目标开度TA*。

Description

节气门控制装置和方法
技术领域
本发明涉及控制发动机的节气门的开度的节气门控制装置和方法。
背景技术
在车载等的发动机中，通过节气门的开度(以下，称为节气门开度)的控制来调整每次燃烧时流入汽缸的空气量(以下，称为汽缸流入进气量)。根据加速踏板开度求出要求节气门下游压力PM*且根据要求节气门下游压力PM*来决定目标开度TA*，由此控制节气门的开度。要求节气门下游压力PM*是通过节气门后的进气的压力(以下，称为节气门下游压力)的要求值。
在节气门开度大的大开度区域，通过节气门的进气的流量相对于节气门开度的灵敏度降低。因此，汽缸流入进气量的改变所需的节气门开度的改变量会增加。因此，在大开度区域，易于产生频繁地进行节气门开度的大幅改变的所谓节气门振荡(throttlehunting)。
以往，如日本特开2006-118373号公报所公开的那样提出有如下的节气门控制装置：在要求节气门下游压力PM*为规定的压力P1以上的情况下，按照式(1)来运算目标开度TA*。式(1)中的“TAwot”表示为了使节气门下游压力为上述规定的压力P1所需的节气门开度。另外，式(1)中的“ΔTC”是通过式(2)而求出的修正开度。式(2)中的“CD”是根据发动机转速NE而决定的系数。“CD”的值被确定为，使得节气门下游压力的变化相对于节气门开度的变化的比例为能抑制节气门振荡的范围的下限值。
TA*＝TAwot+ΔTC (1)
ΔTC＝ＣＤ＝CD×(PM*-P1) (2)
在上述以往的节气门控制装置中，能抑制节气门振荡。但是，要求节气门下游压力PM*为最大值时的目标开度TA*却不是节气门的最大开度。因此，无法将发动机转矩提高到本来能产生的最大值。
发明内容
为了解决上述课题，根据本发明的第一方案，提供一种控制设置于发动机的进气通路的节气门的开度的节气门控制装置。将所述节气门的开度即节气门开度TA的目标值设为目标开度TA*，将所述节气门开度TA的控制范围的最大值设为最大开度TAmax，将所述发动机的负荷率KL的要求值设为要求负荷率KL*，将所述发动机的当前的控制状态下的所述负荷率KL的最大值设为最大负荷率KLmax，将所述节气门的通过后的进气压力相对于所述节气门的通过前的进气压力之比设为节气门前后压力比RP，将为了使所述负荷率KL为所述要求负荷率KL*所需的所述节气门前后压力比RP设为要求压力比RP*，将所述节气门前后压力比RP为既定值RPwot时的所述节气门开度TA设为切换点开度TAwot，将所述节气门前后压力比RP为所述既定值RPwot时的所述负荷率KL设为切换点负荷率KLwot。所述节气门控制装置构成为进行：目标开度运算处理，在所述目标开度运算处理中，在所述要求压力比RP*的值为所述既定值RPwot以下的情况下，运算出所述节气门前后压力比RP为所述要求压力比RP*的所述节气门开度TA作为所述目标开度TA*的值，并且，在所述要求压力比RP*的值超过既定值RPwot的情况下，运算出满足式(3)的关系的值作为所述目标开度TA*的值，
Figure BDA0002240854880000021
；以及
节气门驱动处理，在所述节气门驱动处理中，驱动所述节气门以使得所述节气门开度TA为所述目标开度TA*。
为了解决上述课题，根据本发明的第二方案，提供一种控制设置于发动机的进气通路的节气门的开度的节气门控制方法。将所述节气门的开度即节气门开度TA的目标值设为目标开度TA*，将所述节气门开度TA的控制范围的最大值设为最大开度TAmax，将所述发动机的负荷率KL的要求值设为要求负荷率KL*，将所述发动机的当前的控制状态下的所述负荷率KL的最大值设为最大负荷率KLmax，将所述节气门的通过后的进气压力相对于所述节气门的通过前的进气压力之比设为节气门前后压力比RP，将为了使所述负荷率KL为所述要求负荷率KL*所需的所述节气门前后压力比RP设为要求压力比RP*，将所述节气门前后压力比RP为既定值RPwot时的所述节气门开度TA设为切换点开度TAwot，将所述节气门前后压力比RP为所述既定值RPwot时的所述负荷率KL设为切换点负荷率KLwot。节气门控制方法包括：在所述要求压力比RP*的值为所述既定值RPwot以下的情况下，运算出所述节气门前后压力比RP为所述要求压力比RP*的所述节气门开度TA作为所述目标开度TA*的值，并且，在所述要求压力比RP*的值超过既定值RPwot的情况下，运算出满足式(3)的关系的值作为所述目标开度TA*的值，
Figure BDA0002240854880000031
；以及
驱动所述节气门以使得所述节气门开度TA为所述目标开度TA*。
附图说明
图1是发动机控制装置的一实施方式的构成的示意图。
图2是表示节气门前后压力比、节气门开度和节气门通过流量的关系的图表。
图3是表示节气门前后压力比和Φ值的关系的图表。
图4是表示节气门开度和饱和流量的关系的图表。
图5是表示节气门开度和节气门前后压力比的关系的图表。
图6是表示目标开度运算例程的处理顺序的一部分的流程图。
图7是表示目标开度运算例程的处理顺序的其余部分的流程图。
图8是表示发动机转速和最大负荷率的关系的图表。
图9是表示目标开度运算例程中的大开度区域中的目标开度的运算方式的图。
具体实施方式
以下，参照图1～图9，对节气门控制装置的一实施方式进行详细说明。本实施方式的发动机控制装置适用于搭载于车辆的自然进气式的发动机。
如图1所示，在作为本实施方式的适用对象的发动机10中，设置有供流入燃烧室11的进气流动的进气通路12、以及供从燃烧室11排出的排气流动的排气通路13。另外，在发动机10中，设置有根据气门开/气门关而使进气通路12与燃烧室11连通/隔断的进气门14、以及根据气门开/气门关而使排气通路13与燃烧室11连通/隔断的排气门15。
在进气通路12中，设置有过滤进气中的尘埃等的空气滤清器16、以及检测流过进气通路12的进气的流量(进气流量GA)的空气流量计17。另外，在比空气流量计17靠下游侧的进气通路12中设置有节气门18。节气门18以能旋转地被轴支承的状态设置于进气通路12内。节气门18由节气门马达19驱动旋转。而且，在比节气门18靠下游侧的进气通路12中设置有向进气中喷射燃料的喷射器20。在燃烧室11中，设置有对通过进气通路12而流入的进气和喷射器20所喷射出的燃料的混合气进行点火的火花塞21。
节气门18是通过根据在进气通路12内的旋转位置而使开口面积变化来调整通过节气门18的进气的流量(节气门通过流量)的阀。以下的说明中的节气门开度TA表示从开口面积为0的旋转位置(全闭位置)起的节气门18的旋转角。
以上构成的发动机10由发动机控制单元22控制。发动机控制单元22具有执行发动机控制的各种运算处理的运算处理电路、以及存储着程序和数据的存储器。除了上述的空气流量计17的进气流量GA的检测信号之外，还向发动机控制单元22输入驾驶员对加速踏板的踏入量(加速踏板开度ACC)、大气压PA、节气门18的开度(节气门开度TA)等检测信号。另外，向发动机控制单元22输入根据曲轴23的旋转而输出的脉冲状的曲轴信号CRNK。发动机控制单元22根据曲轴信号CRNK求出发动机转速NE。
作为发动机控制的一环，发动机控制单元22进行节气门18的开度控制。在节气门18的开度控制时，发动机控制单元22首先在目标开度运算处理F1中运算节气门开度TA的目标值即目标开度TA*。然后，发动机控制单元22在节气门驱动处理F2中进行节气门18的驱动控制以使得节气门开度TA成为目标开度TA*。节气门18的驱动控制例如通过根据节气门开度TA相对于目标开度TA*的偏差来反馈调整节气门马达19的驱动电流而进行。在本实施方式中，进行节气门18的开度控制的发动机控制单元22与节气门控制装置相当。
在目标开度运算处理F1中的目标开度TA*的运算时，发动机控制单元22首先基于加速踏板开度ACC和发动机转速NE而算出负荷率KL的要求值即要求负荷率KL*。负荷率KL由流入燃烧室11的进气的质量(汽缸流入空气量)相对于占汽缸的行程容积的标准大气状态(标准大气压：1013hPa、标准气温：20℃、标准相对湿度：60％)的进气的质量的比率来表示。也就是说，负荷率KL表示燃烧室11的进气的填充效率ηc。
汽缸流入进气量由比节气门18靠下游侧的进气通路12内的进气的压力(以下，记载为节气门下游压力PM)和发动机转速NE来决定。因此，能够基于要求负荷率KL*和发动机转速NE来求出为了得到要求负荷率KL*量的负荷率KL所需的节气门下游压力PM的值。发动机控制单元22基于要求负荷率KL*和发动机转速NE而运算出得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的节气门下游压力PM作为要求节气门下游压力PM*的值。
在此，将通过节气门18而分配供给到发动机10的各汽缸的燃烧室11的进气的质量流量设为进气门通过流量。此外，向燃烧室11的进气的流入根据进气门14的开关而间歇性地进行。因此，实际的进气门通过流量根据发动机10的旋转而变动。但是，在此，将实际的进气门通过流量的变动量平均化而得的值用作气门通过流量。在发动机10旋转1周的期间进行的进气行程的次数由发动机10的汽缸数来确定。所以，每单位时间的发动机10的旋转圈数即发动机转速NE与在发动机10中单位时间进行的进气行程的次数成正比。另外，发动机转速NE乘以要求负荷率KL*而得到的积(＝NE×KL*)与得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的进气门通过流量成正比。
在本实施方式中，采用[rpm·％]作为用于目标开度TA*的运算的进气的流量的单位。采用该单位时的进气门通过流量[rpm·％]与发动机转速NE[rpm]乘以要求负荷率KL*[％]而得到的积一致。
在节气门开度TA和发动机转速NE保持为恒定的稳定状态下的进气门通过流量与通过节气门18的进气的流量(以下，记载为节气门通过流量)相等。因此，若将节气门下游压力PM为要求节气门下游压力PM*且节气门通过流量为发动机转速NE和要求负荷率KL*之积的节气门开度TA设定为节气门18的目标开度TA*，则能得到要求负荷率KL*量的负荷率KL。
节气门通过流量为通过节气门18的进气的速度和节气门18的开口面积之积。另外，节气门18的开口面积为节气门开度TA的函数。而且，通过节气门18的进气的速度由节气门下游压力PM相对于节气门18的上游侧的进气通路12内的进气的压力(节气门上游压力PAC)之比(以下，记载为节气门前后压力比RP)来决定。此外，能取得节气门前后压力比RP的值的范围为0至1的范围。所以，只要节气门开度TA、节气门前后压力比RP、节气门通过流量这3个值中的2个值确定，则剩下的一个值自然也就确定了。
图2示出节气门开度TA及节气门前后压力比RP与节气门通过流量的关系。此外，通过节气门18的进气的速度在节气门前后压力比RP为1时为0，在节气门前后压力比RP为一定的值α以下时为音速。并且，在使节气门前后压力比RP从α逐渐增加到1时的通过节气门18的进气的速度，从节气门前后压力比RP为α时的值即音速逐渐下降到节气门前后压力比RP为1时的值即0。另外，节气门通过流量为通过节气门18的进气的速度和节气门18的开口面积之积。因此，在节气门前后压力比RP为恒定的状态下，节气门开度TA越大，则节气门通过流量越多。因此，节气门通过流量相对于节气门开度TA和节气门前后压力比RP的变化倾向如图2所示那样。
在此，将节气门前后压力比RP为α以下的区域(音速区域)的节气门通过流量设为饱和流量。饱和流量为节气门18的开口面积和音速之积。因此，饱和流量的值为节气门开度TA的函数。将节气门通过流量相对于饱和流量之比设为Φ值。通过节气门18的进气的速度由节气门前后压力比RP来决定。因此，Φ值为节气门前后压力比RP的函数。另外，Φ值表示通过节气门18的进气的速度相对于音速之比。
图3示出Φ值和节气门前后压力比RP的关系。如图3所示，节气门前后压力比RP为α以下的音速区域的Φ值为1。另外，节气门前后压力比RP为1时的Φ值为0。并且，在使节气门前后压力比RP从α逐渐向1增加时的Φ值，从节气门前后压力比RP为α时的值即1逐渐向节气门前后压力比RP为1时的值即0减少。在发动机控制单元22的存储器中，Φ值和节气门前后压力比RP的关系作为Φ值运算映射MAP1来存储。
图4示出饱和流量和节气门开度TA的关系。如上述那样，饱和流量与节气门18的开口面积成正比。另外，节气门开度TA和开口面积的关系由进气通路12和节气门18的尺寸形状来决定。因此，饱和流量和节气门开度TA的关系根据进气通路12和节气门18的设计规格而求出。在发动机控制单元22的存储器中，饱和流量和节气门开度TA的关系作为开度运算映射MAP2来存储。
节气门通过流量能够作为当前的节气门开度TA下的饱和流量乘以当前的节气门前后压力比RP下的Φ值而得的积而求出。另一方面，如上述那样，要求节气门下游压力PM*作为得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的节气门下游压力PM的值而求出。因此，若当前的节气门上游压力PAC为已知，则作为要求节气门下游压力PM*相对于该节气门上游压力PAC之比而能够求出得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的节气门前后压力比RP(以下，记载为要求压力比RP*)的值。附带一提，在自然进气式的发动机10中，能够将节气门上游压力PAC看做是与大气压PA相同的压力。于是，在本实施方式中，求出要求节气门下游压力PM*除以大气压PA而得到的商(＝PM*/PA)作为要求压力比RP*的值。
如上述那样，得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的进气门通过流量为要求负荷率KL*乘以发动机转速NE而得的积。另外，在稳定状态下，进气门通过流量与节气门通过流量相等。因此，根据以下的顺序，能够运算出为了得到要求负荷率KL*量的负荷率KL所需的目标开度TA*的值。
如上述那样，要求节气门下游压力PM*表示进气门通过流量为得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的流量时的节气门下游压力PM。因此，要求节气门下游压力PM*相对于节气门上游压力PAC(在本实施方式中，使用大气压PA)之比即要求压力比RP*的值表示进气门通过流量为得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的流量时的节气门前后压力比RP。于是，基于图3的关系，求出节气门前后压力比RP为要求压力比RP*时的Φ值的值。然后，运算由求出的Φ值的值除为了得到要求负荷率KL*量的负荷率KL所需的进气门通过流量而得到的商。该商的值表示得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的节气门开度TA、即目标开度TA*下的饱和流量。于是，基于图4的关系，若求出该商的值为饱和流量的节气门开度TA作为目标开度TA*的值，则能够运算出得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的节气门开度TA作为目标开度TA*的值。
但是，在基于这样运算出的目标开度TA*来进行节气门18的开度控制的情况下，存在产生以下的问题之虞。
图5示出在节气门上游压力PAC(在本实施方式中，使用大气压PA)和发动机转速NE为一定的状态下使节气门开度TA变化时的节气门前后压力比RP的变化。在使节气门开度TA从0向最大开度TAmax增加时，节气门前后压力比RP从节气门开度TA为0时的值即0向节气门开度TA为最大开度TAmax时的值即1增加。但是，在节气门开度TA接近最大开度TAmax时，节气门前后压力比RP相对于节气门开度TA的变化率(节气门前后压力比RP的变化量相对于节气门开度TA的变化量的比率)逐渐变小。因此，在节气门前后压力比RP接近1的大开度区域，节气门前后压力比RP相对于节气门开度TA的灵敏度降低。也就是说，相对于要求负荷率KL*的微小变化，目标开度TA*的值大幅变化。结果，在大开度区域，存在产生频繁地进行节气门开度TA的大幅改变的所谓节气门振荡、从而给节气门马达19等带来很大负荷之虞。
在本实施方式中，为了抑制这样的在大开度区域的节气门振荡，用下述的方式运算节气门18的目标开度TA*。
图6和图7示出目标开度运算处理F1中的目标开度TA*的运算的目标开度运算例程的流程图。发动机控制单元22在发动机的运转中按既定的控制周期反复执行本例程的处理。
在本例程的处理开始时，首先，在步骤S100中取得加速踏板开度ACC、发动机转速NE和大气压PA的各值。接着，在步骤S110中，基于加速踏板开度ACC和发动机转速NE来运算要求负荷率KL*和要求节气门下游压力PM*。而且，在接下来的步骤S120中，运算出由节气门上游压力PAC(在本实施方式中，使用大气压PA)除要求节气门下游压力PM*而得到的商作为要求压力比RP*的值。在应用于增压式的发动机的情况下，可以将增压压力的检测值或推定值作为节气门上游压力PAC的值。
接着，在步骤S130中，判定要求压力比RP*的值是否比既定值(运算切换压力比RPwot)大。作为运算切换压力比RPwot的值，设定为比存在产生节气门振荡之虞的节气门前后压力比RP的范围的下限值小的值。在要求压力比RP*的值为运算切换压力比RPwot以下的情况下(S130：否)，处理前进到步骤S140。而与之相对地，在要求压力比RP*的值比运算切换压力比RPwot大的情况下(是)，处理前进到步骤S160。
在处理前进到步骤S140时，在步骤S140中采用上述的Φ值运算映射MAP1，求出节气门前后压力比RP为要求压力比RP*时的Φ值作为要求Φ值PHY*。而且，在步骤S140中，运算出要求负荷率KL*和发动机转速NE之积除以要求Φ值PHY*而得到的商作为要求饱和流量BPM*的值。接着，在步骤S150中，采用开度运算映射MAP2，运算出饱和流量为要求饱和流量BPM*的节气门开度TA作为目标开度TA*的值。然后，结束此次的本例程的处理。
另一方面，在上述的步骤S130中的判定的结果为处理前进到步骤S160的情况下，在步骤S160中，运算以下的2个值。首先，采用Φ值运算映射MAP1，运算出节气门前后压力比RP为运算切换压力比RPwot时的Φ值作为切换点Φ值PHYwot。另外，运算出要求负荷率KL*乘以发动机转速NE而得的积除以切换点Φ值PHYwot而得到的商作为切换点饱和流量BPMwot的值。
接下来，在步骤S170中，采用开度运算映射MAP2，运算出饱和流量为切换点饱和流量BPMwot的节气门开度TA作为切换点开度TAwot的值。
而且，在接下来的步骤S180中，运算出节气门前后压力比RP为运算切换压力比RPwot时的负荷率KL的值作为切换点负荷率KLwot的值。在切换点负荷率KLwot的运算时，首先，求出节气门上游压力PAC(在本实施方式中，使用大气压PA)乘以运算切换压力比RPwot而得到的积作为切换点节气门下游压力PMwot的值。另一方面，在发动机控制单元22的存储器中，将节气门下游压力PM及发动机转速NE和负荷率KL的关系作为负荷率运算映射MAP3来存储。通过采用负荷率运算映射MAP3来求出在当前的发动机转速NE下节气门下游压力PM为切换点节气门下游压力PMwot的负荷率KL，来运算切换点负荷率KLwot的值。这样运算出的切换点负荷率KLwot的值表示不改变除了节气门开度TA以外的发动机10的控制状态地使节气门开度TA为切换点开度TAwot时的负荷率KL。
附带一提，在设置有使进气门14、排气门15的气门特性(气门正时、气门提升量等)可变的可变气门机构的发动机中，除了节气门下游压力PM和发动机转速NE之外，还根据可变气门机构的操作量而负荷率KL变化。因此，在具有可变气门机构的发动机的情况下，构成负荷率运算映射MAP3以存储节气门下游压力PM、发动机转速NE及可变气门机构的操作量和负荷率KL的关系。并且，采用该负荷率运算映射MAP3，根据当前的发动机转速NE、可变气门机构的操作量和切换点节气门下游压力PMwot来运算切换点负荷率KLwot即可。
接着，在步骤S190中，进行当前的发动机转速NE下的负荷率KL的最大值即最大负荷率KLmax的运算。最大负荷率KLmax的运算采用最大负荷率运算映射MAP4来进行，该最大负荷率运算映射MAP4存储着图8所示那样的发动机10中的发动机转速NE和最大负荷率KLmax的关系。这样运算出的最大负荷率KLmax的值表示在发动机10的当前的运转状态下不改变除了节气门开度TA以外的控制状态地使节气门开度TA为最大开度TAmax时的负荷率KL。
而且，在接下来的步骤S200中，进行最大负荷率KLmax的平滑化值KLmax_sm、要求负荷率KL*的平滑化值KL*_sm和切换点负荷率KLwot的平滑化值KLwot_sm的运算。平滑化值KLmax_sm表示对最大负荷率KLmax实施了使值平滑化的滤波处理F3而得的值。同样地，平滑化值KL*_sm表示对要求负荷率KL*实施了滤波处理F3而得的值，平滑化值KLwot_sm表示对切换点负荷率KLwot实施了滤波处理F3而得的值。
在此，将要应用滤波处理F3的参数设为X，将对参数X实施了滤波处理F3的值(平滑化值)设为Y。在本实施方式中，对参数X以满足式(4)的关系的方式更新平滑化值Y的值，从而进行滤波处理F3。式(4)中的“S”是决定平滑化值Y的平滑化程度的系数，被设定为比1大的值。附带一提，系数S中设定的值越大，则平滑化值Y的平滑化程度越大。
Figure BDA0002240854880000111
接着，在步骤S210中，基于在步骤S200中运算出的各平滑化值KLmax_sm、KL*_sm、KLwot_sm，运算出满足式(5)的关系的值作为目标开度TA*的值。然后，在该运算后，结束此次的本例程的处理。
Figure BDA0002240854880000121
在图9中在以节气门开度TA和负荷率KL为坐标轴的直角坐标系中绘制出式(5)的各参数。图9所示的线段LAB是连接坐标点A和坐标点B的线段。坐标点A是节气门开度TA为切换点开度TAwot且负荷率KL为切换点负荷率KLwot的平滑化值KLwot_sm的坐标点。坐标点B是节气门开度TA为最大开度TAmax且负荷率KL为最大负荷率KLmax的平滑化值KLmax_sm的坐标点。在步骤S210中，在线段LAB上，运算出负荷率KL为要求负荷率KL*的平滑化值KL*_sm的坐标点C的节气门开度TA的值作为目标开度TA*的值。也就是说，式(5)是通过坐标点A、B之间的线性插补来运算目标开度TA*的式子。
对本实施方式的作用和效果进行说明。
本实施方式的节气门控制装置中的目标开度运算处理F1是为了运算出如下的节气门开度TA作为目标开度TA*的值而进行的，该节气门开度TA是为了实现根据加速踏板开度ACC和发动机转速NE而求出的要求负荷率KL*量的负荷率KL所需的节气门开度。并且，在目标开度TA*的运算时，运算出得到要求负荷率KL*量的负荷率KL的节气门前后压力比RP作为要求压力比RP*的值。并且，在要求压力比RP*为既定值(运算切换压力比RPwot)以下的情况下，基于节气门前后压力比RP和节气门开度TA的关系，运算出节气门前后压力比RP为要求压力比RP*的节气门开度TA作为目标开度TA*的值。
图9的双点划线表示与要求压力比RP*为运算切换压力比RPwot以下的情况同样地，在要求压力比RP*超过运算切换压力比RPwot的情况下运算出节气门前后压力比RP为要求压力比RP*的节气门开度TA作为目标开度TA*的值时的要求负荷率KL*和目标开度TA*的关系。在此情况下，随着目标开度TA*接近最大开度TAmax，目标开度TA*相对于负荷率KL的灵敏度提高。因此，在大开度区域，相对于要求负荷率KL*的微小变化，目标开度TA*的值大幅变化，从而产生节气门振荡。
而与之相对地，在本实施方式中，在要求压力比RP*超过运算切换压力比RPwot的情况下，按以下的方式运算目标开度TA*。也就是说，在此时的目标开度TA*的运算时，求出节气门前后压力比RP为运算切换压力比RPwot的节气门开度TA即切换点开度TAwot。另外，求出使节气门开度TA为切换点开度TAwot时的负荷率KL作为切换点负荷率KLwot的值，求出使节气门开度TA为最大开度TAmax时的负荷率KL为最大负荷率KLmax的值。在此情况下，在节气门开度TA为切换点开度TAwot以上的大开度区域，作为相对于要求负荷率KL*(严格地说，为其平滑化值KL*_sm)为线性关系的值运算出目标开度TA*。结果，由于目标开度TA*相对于大开度区域中的要求负荷率KL*(严格地说，为其平滑化值KL*_sm)的变化率为恒定，所以，难以产生节气门振荡。
另外，在本实施方式中，采用最大负荷率KLmax、要求负荷率KL*和切换点负荷率KLwot各自的平滑化值，来进行上述那样的利用根据大开度区域中的负荷率KL的线性插补的目标开度TA*的运算。因此，与直接采用最大负荷率KLmax、要求负荷率KL*和切换点负荷率KLwot各自的值来运算大开度区域中的目标开度TA*的情况相比，目标开度TA*随着加速踏板开度ACC、发动机转速NE的变化而发生的变化变得缓慢，由此也抑制节气门振荡。
而且，由于要求负荷率KL*(严格地说，为其平滑化值KL*_sm)为最大负荷率KLmax(严格地说，为其平滑化值KLmax_sm)时的目标开度TA*为最大开度TAmax，所以，能将发动机转矩提高到本来能产生的最大值。另外，在大开度区域也作为与要求负荷率KL*(严格地说，为其平滑化值KL*_sm)连动地变化的值，运算出目标开度TA*。因此，即使在再循环排气、燃料蒸气、窜气等新气以外的气体流入燃烧室11的状况下，也能将节气门开度TA控制成使得负荷率KL追随要求负荷率KL*的变化而变化。因此，大开度区域中的节气门18的控制性提高。
本实施方式能够以下那样改变来实施。本实施方式和以下的改变例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
在上述实施方式中，以满足式(4)的关系的方式来更新值，由此进行要求负荷率KL*、最大负荷率KLmax和切换点负荷率KLwot的平滑化用的滤波处理F3，但也可以以移动平均等其它方式来进行滤波处理F3。
在目标开度运算例程的步骤S210中的目标开度TA*的运算中，也可以对要求负荷率KL*、最大负荷率KLmax和切换点负荷率KLwot中的至少一个，不采用平滑化值而直接采用其值。此外，在式(5)的右边第2项的分母项中代入最大负荷率KLmax和切换点负荷率KLwot，而要求负荷率KL*代入分子项中。因此，要求负荷率KL*相对于目标开度TA*的灵敏度比最大负荷率KLmax和切换点负荷率KLwot的灵敏度高。因此，在此情况下，希望至少要求负荷率KL*采用平滑化值。附带一提，在直接采用要求负荷率KL*、最大负荷率KLmax和切换点负荷率KLwot所有的值来运算目标开度TA*的情况下，省略目标开度运算例程的步骤S200的处理，并且，在步骤S210中运算目标开度TA*以使得成为满足式(6)的关系的值。
Figure BDA0002240854880000141
在上述实施方式中，对将节气门控制装置应用于自然进气式的发动机10的情况进行了说明，但若代替大气压PA而将增压压力用作节气门上游压力PAC，则也能够应用于增压式的发动机。
发动机控制单元22不限于具有执行发动机控制的各种运算处理的运算处理电路、以及存储有程序和数据的存储器。例如，也可以具有对在上述实施方式中被进行了软件处理的至少一部分进行硬件处理的专用的硬件电路(例如ASIC等)。也就是说，发动机控制单元22只要是以下的(a)～(c)的任一个的构成即可。(a)具有按照程序来执行上述所有处理的处理装置和存储程序的ROM等程序保存装置。(b)具有按照程序来执行上述处理的一部分的处理装置和程序保存装置、以及执行其余的处理的专用的硬件电路。(c)具有执行上述所有处理的专用的硬件电路。在此，具有处理装置和程序保存装置的软件处理电路、专用的硬件电路可以是多个。也就是说，上述处理由具有1个或多个软件处理电路和1个或多个专用的硬件电路的至少一方的处理电路来执行即可。

Claims (5)

1.一种节气门控制装置，对设置于发动机的进气通路的节气门的开度进行控制，其特征在于，
在将所述节气门的开度即节气门开度TA的目标值设为目标开度TA*，将所述节气门开度TA的控制范围的最大值设为最大开度TAmax，将所述发动机的负荷率KL的要求值设为要求负荷率KL*，将所述发动机的当前的控制状态下的所述负荷率KL的最大值设为最大负荷率KLmax，将所述节气门的通过后的进气压力相对于所述节气门的通过前的进气压力之比设为节气门前后压力比RP，将为了使所述负荷率KL为所述要求负荷率KL*所需的所述节气门前后压力比RP设为要求压力比RP*，将所述节气门前后压力比RP为既定值RPwot时的所述节气门开度TA设为切换点开度TAwot，将所述节气门前后压力比RP为所述既定值RPwot时的所述负荷率KL设为切换点负荷率KLwot时，
所述节气门控制装置构成为，进行：
目标开度运算处理，在所述目标开度运算处理中，在所述要求压力比RP*的值为所述既定值RPwot以下的情况下，运算出所述节气门前后压力比RP为所述要求压力比RP*的所述节气门开度TA作为所述目标开度TA*的值，并且，在所述要求压力比RP*的值超过既定值RPwot的情况下，运算出满足下式的关系的值作为所述目标开度TA*的值，
Figure FDA0002240854870000011
；
以及
节气门驱动处理，在所述节气门驱动处理中，驱动所述节气门以使得所述节气门开度TA为所述目标开度TA*。
2.如权利要求1所述的节气门控制装置，
作为所述目标开度运算处理中的在所述要求压力比RP*的值超过所述既定值RPwot的情况下的所述目标开度TA*的运算所采用的所述要求负荷率KL*的值，采用所述要求负荷率KL*的平滑化值。
3.如权利要求2所述的节气门控制装置，
作为所述目标开度运算处理中的在所述要求压力比RP*的值超过所述既定值RPwot的情况下的所述目标开度TA*的运算所采用的所述切换点负荷率KLwot的值，采用所述切换点负荷率KLwot的平滑化值。
4.如权利要求2或3所述的节气门控制装置，
作为所述目标开度运算处理中的在所述要求压力比RP*的值超过所述既定值RPwot的情况下的所述目标开度TA*的运算所采用的所述最大负荷率KLmax的值，采用所述最大负荷率KLmax的平滑化值。
5.一种节气门控制方法，对设置于发动机的进气通路的节气门的开度进行控制，其特征在于，
在将所述节气门的开度即节气门开度TA的目标值设为目标开度TA*，将所述节气门开度TA的控制范围的最大值设为最大开度TAmax，将所述发动机的负荷率KL的要求值设为要求负荷率KL*，将所述发动机的当前的控制状态下的所述负荷率KL的最大值设为最大负荷率KLmax，将所述节气门的通过后的进气压力相对于所述节气门的通过前的进气压力之比设为节气门前后压力比RP，将为了使所述负荷率KL为所述要求负荷率KL*所需的所述节气门前后压力比RP设为要求压力比RP*，将所述节气门前后压力比RP为既定值RPwot时的所述节气门开度TA设为切换点开度TAwot，将所述节气门前后压力比RP为所述既定值RPwot时的所述负荷率KL设为切换点负荷率KLwot时，
所述节气门控制方法包括：
在所述要求压力比RP*的值为所述既定值RPwot以下的情况下，运算出所述节气门前后压力比RP为所述要求压力比RP*的所述节气门开度TA作为所述目标开度TA*的值，并且，在所述要求压力比RP*的值超过既定值RPwot的情况下，运算出满足下式的关系的值作为所述目标开度TA*的值，
Figure FDA0002240854870000021
；以及
驱动所述节气门以使得所述节气门开度TA为所述目标开度TA*。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800009528A1 (it) * 2018-10-17 2020-04-17 Fpt Ind Spa Dispositivo di controllo di una valvola a farfalla di un motore a combustione interna e motore a combustione interna comprendente detto dispositivo
JP7251461B2 (ja) * 2019-12-13 2023-04-04 トヨタ自動車株式会社 制御システム
JP7380367B2 (ja) 2020-03-24 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 エンジン制御装置
JP7380368B2 (ja) 2020-03-24 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 スロットル制御装置
KR102460277B1 (ko) * 2021-03-29 2022-10-28 주식회사 현대케피코 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량
CN114151209B (zh) * 2021-11-17 2023-07-18 潍柴动力股份有限公司 发动机节气门开度控制方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006274993A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の出力制御装置
JP2012172616A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Mitsubishi Motors Corp エンジンの制御装置
CN103339360A (zh) * 2011-02-02 2013-10-02 丰田自动车株式会社 带增压器的内燃机的控制装置
CN105587412A (zh) * 2014-11-07 2016-05-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 基于压力比的节气门控制系统和方法
JP2016217176A (ja) * 2015-05-15 2016-12-22 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4207718B2 (ja) * 2003-08-26 2009-01-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102004011236A1 (de) * 2004-03-04 2005-09-29 Bayerische Motoren Werke Ag Prozesssteuersystem
JP4270099B2 (ja) * 2004-10-19 2009-05-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2006152821A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Denso Corp 過給機付き内燃機関の制御装置
JP4380509B2 (ja) * 2004-11-26 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2007046502A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Toyota Motor Corp エンジンの制御装置
EP2789837A4 (en) * 2011-12-07 2016-03-30 Toyota Motor Co Ltd CONTROL DEVICE FOR A PREBURNING ENGINE WITH A SUPER-LOADER
JP5891797B2 (ja) * 2012-01-11 2016-03-23 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
JP5646020B1 (ja) * 2013-08-28 2014-12-24 三菱電機株式会社 エンジン制御装置およびエンジン制御方法
JP2017110505A (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 トヨタ自動車株式会社 車両のブレーキ負圧制御装置
CN110869598B (zh) * 2017-07-19 2021-01-01 日产自动车株式会社 内燃机的控制方法及控制装置
JP7004161B2 (ja) * 2018-03-16 2022-01-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2019203439A (ja) 2018-05-23 2019-11-28 トヨタ自動車株式会社 エンジン制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006274993A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の出力制御装置
CN103339360A (zh) * 2011-02-02 2013-10-02 丰田自动车株式会社 带增压器的内燃机的控制装置
JP2012172616A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Mitsubishi Motors Corp エンジンの制御装置
CN105587412A (zh) * 2014-11-07 2016-05-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 基于压力比的节气门控制系统和方法
JP2016217176A (ja) * 2015-05-15 2016-12-22 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置

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