CN1820135A - 内燃机的控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

内燃机(1)，使燃料和空气的混合气体在各燃烧室(3)内燃烧而产生动力。内燃机(1)具有设置在各燃烧室(3)中的筒内压传感器(15)和ECU (20)。ECU(20)对规定的两点算出控制参数，该控制参数是由筒内压传感器(15)检测的筒内压力与该筒内压力检测时的筒内容积以规定的指数累乘后的值的积，并且根据规定两点间的该控制参数的差分算出燃料喷射量的修正值。规定的两点中的一方设定在吸气阀(Vi)的开阀后且在火花塞(7)的点火前，另一方设定在该点火后且在排气阀(Ve)的开阀前。

Description

内燃机的控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及一种使燃料和空气的混合气体在筒内燃烧而产生动力的内燃机的控制装置以及控制方法。

背景技术

以往以来，专利文献1中，公开有一种内燃机的控制装置，其具有设置在各气筒内的筒内压传感器以及运算装置，该运算装置根据来自各筒内压传感器的压力信号，按照单位曲柄角对各气筒算出燃烧行程中的热产生量。在该内燃机的控制装置中，根据运算装置的运算结果，修正对各气筒的燃料供给量(各气筒的空燃比)，以使各气筒的热产生量为相同水平。而且，在专利文献2和专利文献3中公开有如下的内燃机的控制装置，其将通过筒内压检测装置取样的筒内压的微小曲柄角间的变化量作为热产生率而求出，根据求得的热产生率对高负荷运转时的燃料供给量、向吸气系统的排气回流量进行修正。而且，在专利文献4中公开有如下的方法：从对筒内压进行积算算出的上死点后压力积算值中减去上死点前压力积算值，使用该差分值对点火时期、空燃比、排气回流量以及燃料喷射时期进行控制。

上述现有的内燃机的控制装置，基本上都是对通过筒内压检测装置检测的筒内压，按照单位曲柄角进行积分或者微分处理。因此，现有的控制装置的运算负荷很大，由于这一点，现有的控制装置实际上难以适用于例如车辆用内燃机等。

专利文献1特开昭63-268951号公报

专利文献2特开平4-815354号公报

专利文献3特开平4-81557号公报

专利文献4特开2001-152952号公报

发明内容

本发明提供一种实用的内燃机的控制装置以及控制方法，可以以低负荷简单地执行高精度的发动机控制。

本发明的内燃机的控制装置，使燃料和空气的混合气体在筒内燃烧而产生动力，其特征在于，具有：筒内压检测装置，用于检测筒内压力；运算装置，根据由筒内压检测装置检测的筒内压力和该筒内压力检测时的筒内容积算出控制参数；和控制装置，根据由运算装置算出的控制参数设定规定的控制量。

控制参数优选为，由筒内压检测装置检测的筒内压力与该筒内压力检测时的筒内容积以规定指数累乘后的值的积。

优选的是，运算装置对规定的两点算出控制参数，控制装置根据规定的两点间的控制参数的差分设定规定的控制量。

优选的是，规定的两点中的一方设定在吸气阀开阀后且在燃烧开始前，另一方设定在燃烧开始后且在排气阀开阀前。

优选的是，控制装置在规定的条件下，求出上次算出的控制参数的差分与本次算出的控制参数的差分的偏差，根据求出的偏差设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量。

优选的是，控制装置在规定条件下设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量，以使控制参数的差分与目标值一致。

本发明的内燃机的控制方法，使燃料和空气的混合气体在筒内燃烧而产生动力，包括如下的步骤：

(b)检测筒内压力的步骤；

(b)根据在步骤(a)检测的筒内压力和该筒内压力检测时的筒内容积算出控制参数的步骤；

(c)根据在步骤(b)算出的控制参数设定规定的控制量的步骤；

控制参数优选为，在步骤(a)检测的筒内压力与检测该筒内压力时的筒内容积以规定指数累乘后的值的积。

优选的是，在步骤(b)中，对规定的两点算出控制参数，在步骤(c)中，根据规定的两点间的控制参数的差分设定规定的控制量。

优选的是，规定的两点中的一方设定在吸气阀开阀后且在燃烧开始前，另一方设定在燃烧开始后且在排气阀开阀前。

优选的是，步骤(c)，在规定的条件下，求出上次算出的控制参数的差分与本次算出的控制参数的差分的偏差，根据求出的偏差设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量。

优选的是，步骤(c)，在规定条件下设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量，以使控制参数的差分与目标值一致。

附图说明

图1是表示在本发明中使用的控制参数PV^k和燃烧室内的热产生量的相关性的图表。

图2是表示燃烧室内的混合气体的空燃比和规定的两点之间的热产生量的相关性的图表。

图3是本发明的内燃机的概略结构图。

图4是用于说明图3的内燃机的动作的流程图。

具体实施方式

本发明者们，为了实现运算负荷的降低并且可以控制高精度内燃机，进行了专心的研究。其结果，本发明者们着眼于一种控制参数，所述控制参数是根据由筒内压检测装置检测的筒内压力、该筒内压力检测时的筒内容积而算出的。更为详细而言，着眼于控制参数P(θ)V^k(θ)(以下适当记作PV^k)，该控制参数P(θ)V^k(θ)，是将曲柄角为θ时通过筒内压检测装置检测的筒内压力设为P(θ)，将曲柄角为θ时的筒内容积设为V(θ)，将比热比设为k时，作为筒内压力P(θ)和筒内容积V(θ)以比热比(规定的指数)累乘后的值V^k(0)的积而得到的。而且，本发明者们发现，内燃机的筒内的热产生量Q相对曲柄角的变化模式与控制参数PV^k相对曲柄角的变化模式，具有如图1所示的相关性。在图1中，-360°、0°和360°对应上死点，-180°和180°对应下死点。

在图1中，实线描绘控制参数PV^k，该控制参数PV^k为，在规定的模型气筒中间隔规定的微小曲柄角而检测到的筒内压力与该筒内压力检测时的筒内容积以规定的比热比k累乘后的值的积。而且在图1中，虚线根据下式(1)将上述模型气筒的热产生量Q作为Q＝∫dQ而算出并描绘。为了方便起见，在任何情况下都使k＝1.32。

数学式1

$\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{d\θ}}=\{\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{d\θ}}\·V+k\·P\·\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{d\θ}}\}\·\frac{1}{k-1}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

由图1所示的结果可知，热产生量Q相对曲柄角的变化模式与控制参数PV^k相对曲柄角的变化模式大致一致(相似)，特别是在筒内的混合气体的燃烧开始(汽油发动机中的火花点火时，柴油发动机中的压缩着火时)前后(例如图1中的约-180°至约135°的范围)，热产生量Q的变化模式和控制模式PV^k的变化模式极为良好地一致。因此，利用本发明者们发现的筒内的热产生量Q和控制参数PV^k的相关性，根据由筒内压检测装置检测的筒内压力和该筒内压力检测时的筒内容积算出控制参数PV^k，根据该控制参数PV^k设定规定的控制量，就可以无需高负荷的运算处理而简单地执行能够反映筒内的热产生量Q的高精度且响应性良好的发动机控制。

这样，在本发明的内燃机的控制装置中，根据上述新的发现，根据由检测筒内压力的筒内压检测装置所检测的筒内压力和该筒内压力检测时的筒内容积算出控制参数，根据该控制参数，也就是根据由筒内压检测装置检测的筒内压力与该筒内压力的检测时的筒内容积以规定的指数累乘后的值的积——控制参数PV^k，算出规定的控制量。在本发明中，“控制量的设定”包括混合气体的空燃比等的控制量本身的算出、以及用于修正混合气体的空燃比等的控制量的设定(算出)。

而且，优选的是，对规定的两点算出控制参数，根据该规定的两点间的控制参数的差分算出规定的控制量。

如上所述，本发明者们所着眼的控制参数PV^k，反映内燃机的筒内的热产生量Q，规定的两点间(例如筒内燃烧开始(火花点火时或者压缩着火时)的前后两点)的控制参数PV^k的差分，表示上述两点间的筒内的热产生量∫dQ(例如从θ₁至θ₂(其中θ₁＜θ₂)对dQ进行积分得到的值，下同)，是以极低负荷算得的。因此，利用规定两点间的控制参数的差分，就可以大幅地降低运算负荷，并可以根据筒内的热产生量精度良好地设定规定的控制量。此时，优选的是，上述规定的两点中的一方设定在吸气阀开阀后且在燃烧开始前，另一方设定在燃烧开始后且在排气阀开阀前。

而且优选的是，在规定条件下，求出上次算出的控制参数的差分与本次算出的控制参数的差分的偏差，根据求出的差分设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量。

本发明者们，进而着眼于筒内热产生量和筒内的混合气体的空燃比的关系。也就是如图2所示，在混合气体的空燃比比理想空燃比小的情况下(浓时)，上述规定的两点间的热产生量∫dQ的变化(率)比稀薄(lean)区域微小。与此相对，热产生量∫dQ，在混合气体的空燃比超过理想空燃比而进入稀薄区域时，与空燃比大致成比例地急剧减少。因此，在内燃机的运转中，求出表示热产生量∫dQ的规定的两点间的控制参数PV^k的差分，并求出控制参数PV^k的差分的上次算出值和本次算出值的偏差，设定燃料供给量的修正值这样的用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量，以使该偏差保持在规定值附近(规定范围内)，就可以精度良好地始终将筒内的混合气体的空燃比保持在理想空燃比附近。

而且，优选的是，在规定条件下，算出用于对混合气体的空燃比进行修正，以使上述控制参数的差分与目标值一致的控制量。

由图2可知，筒内的混合气体的空燃比比理想空燃比大时(变得稀薄时)，规定的两点间的热产生量∫dQ，随着空燃比的增加，与空燃比大致成比例地减少，直至失火前的急变点(稀薄极限)。因此，在求出表示热产生量∫dQ的规定的两点间的控制参数PV^k的差分的基础上，设定燃料供给量的修正值这样的用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量，以使该差分与预先确定的目标值一致，就可以精度良好地将筒内的混合气体空燃比保持在比理想空燃比大的(稀薄的)期望的目标值附近。

以下，参照附图对本发明的最佳实施方式进行具体的说明。

图3表示本发明的内燃机的概略结构图。如该图所示的内燃机1，使燃料和空气的混合气体在形成于气缸体2中的燃烧室3的内部燃烧，通过使活塞4在燃烧室3内往复移动而产生动力。内燃机1优选构成为多气筒发动机，本实施方式的内燃机1例如构成为4气筒发动机。

各燃烧室3的吸气口分别与吸气管(吸气歧管)5连接，各燃烧室3的排气口分别与排气管6(排气歧管)连接。而且，在内燃机1的气缸盖上，对应每个燃烧室3设置吸气阀Vi和排气阀Ve。各吸气阀Vi开闭对应的吸气口，各排气阀Ve开闭对应的排气口。该吸气阀Vi和各排气阀Ve例如通过具有可变阀定时功能的阀动机构(未图示)而进行动作。进而，内燃机1具有与气筒数对应的数量的火花塞7，火花塞7以面对对应的燃烧室3内部的方式配置在气缸盖上。

吸气管5，如图3所示，与稳压罐8连接，在稳压罐8上连接有进气管线L1，进气管线L1通过空气过滤器9连接于未图示的空气入口。而且，在进气管线L1的中途(稳压罐8和空气过滤器9之间)组装节流阀(在本实施方式中是电子控制式节流阀)10。另一方面，在排气管6上，如图3所示，连接有包含三元催化剂的前段催化剂装置11a和包含NO_x吸留还原催化剂的后段催化剂装置11b。

而且，内燃机1具有多个喷射器12，各喷射器12如图3所示，面对对应的燃烧室3内部而配置在气缸盖上。而且，内燃机1的各活塞4构成所谓的深盘顶面型(深皿頂面型)，在其上面具有凹部4a。在内燃机1中，在使空气吸入各燃烧室3内的状态下，从各喷射器12向各燃烧室3内的活塞4的凹部4a直接喷射汽油等燃料。由此，在内燃机1中，在火花塞7的附近，燃料和空气的混合气体层以与周围的空气层分离的状态形成(成层化)，因而可以使用极为稀薄的混合气体执行稳定的成层燃烧。本实施方式的内燃机1，作为所谓的直喷发动机进行说明，但是并不限定于此，本发明当然可以适用于吸气管(吸气口)喷射式的内燃机。

上述各火花塞7、节流阀10、各喷射器12以及阀动机构等，与作为内燃机1的控制装置而起作用的ECU20电连接。ECU20包括未图示的CPU、ROM、RAM、输入输出口以及存储装置等。如图3所示，在ECU20上，电连接有以内燃机1的曲柄角传感器14为代表的各种传感器。ECU20使用存储在存储装置中的各种映射等，并根据各种传感器的检测值等，控制火花塞7、节流阀10、喷射器12以及阀动机构等，以得到期望的输出。

而且，内燃机1只具有与气筒数对应数量的筒内压传感器(筒内压检测装置)15，该筒内压检测装置包括压电元件或者光纤检测元件等。各筒内压传感器15，面对对应的燃烧室3内部而配置在气缸盖上，与ECU20电连接。各筒内压传感器15检测对应的燃烧室3的筒内压力，将表示检测值的信号提供给ECU20。

接着，参照图4对上述内燃机1的动作进行说明。

在内燃机1起动后，从怠速(idle)状态向怠速切断(idle off)状态过渡时，如图4所示，ECU20根据来自未图示的加速器位置传感器的信号等，确定内燃机1的目标转矩，并使用预先准备的映射等，设定与目标转矩对应的吸入空气量(节流阀10的开度)和来自各喷射器12的燃料喷射量(燃料喷射时间)(S10)。而且，ECU20在S12将节流阀10的开度设定为在S10求得的开度，并例如在吸气行程中从喷射器12喷射在S10确定的量的燃料。

而且，ECU20，根据来自曲柄角传感器14的信号监视内燃机1的曲柄角。ECU20，按照每个燃烧室3，在到达设定在各吸气阀Vi的开阀后且在各火花塞7进行点火前的第一时序(曲柄角变为θ₁的时序)时，根据来自筒内压传感器15的信号，求出曲柄角变为θ₁时的筒内压力P(θ₁)。而且，ECU20按照每个燃烧室3算出控制参数P(θ₁)·V^k(θ₁)，存储于RAM的规定存储区域中。该控制参数是求出的筒内压力P(θ₁)与筒内压力P(θ₁)检测时，也就是曲柄角变为θ₁时的筒内容积V(θ₁)以比热比k(在本实施方式中k＝1.32)累乘后的值的积。

第一时序优选设定为比各燃烧室3内开始燃烧的时刻(点火时)足够靠前的时序。在本实施方式中，第一时序例如为来自曲柄角传感器14的信号所表示的曲柄角为-60°的时序(θ₁＝-60°，也就是上死点前60°)。而且，V^k(θ₁)的值(在本实施方式中为V^k(-60°)的值)预先算出并存储在存储装置中。

在S14的处理后，ECU20，按照每个燃烧室3，在到达设定在各火花塞7的点火后且在各排气阀Ve开阀前的第二时序(曲柄角变为θ₂的时序)时，根据筒内压传感器15的信号，求出曲柄角变为θ₂时的筒内压力P(θ₂)。进而，ECU20按照每个燃烧室3算出控制参数P(θ₂)·V^k(θ₂)，存储于RAM的规定存储区域中(S16)。该控制参数P(θ₂)·V^k(θ₂)是求出的筒内压力P(θ₂)与筒内压力P(θ₂)检测时，也就是曲柄角变为θ₂时的筒内容积V(θ₂)以比热比k(在本实施方式中k＝1.32)累乘后的值的积。第二时序优选设定为燃烧室3内的混合气体的燃烧大致完成的时序。在本实施方式中，第二时序例如为来自曲柄角传感器14的信号所表示的曲柄角为90°的时序(θ₂＝90°，也就是上死点后90°)。而且，V^k(θ₂)的值(在本实施方式中为V^k(90°)的值)预先算出并存储在存储装置中。

如上所述，求出控制参数和P(θ₁)·V^k(θ₁)和P(θ₂)·V^k(θ₂)时，ECU20按照每个燃烧室3，将第一以及第二时序间的控制参数PV^k的差分，作为ΔPV^k＝P(θ₂)·V^k(θ₂)-P(θ₁)·V^k(θ₁)而算出，存储于RAM的规定存储区域中(S18)。该差分ΔPV^k如上所述，表示第二时序和第一时序之间(规定的两点间)的在各燃烧室3中的热产生量∫dQ，也就是表示从第一时序到第二时序之间在燃烧室3内产生的热量。按照每个燃烧室3求出控制参数PV^k的差分ΔPV^k时，ECU20对所有的燃烧室3算出控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_est(＝Q_estnew)，存储在RAM的规定存储区域中(S20)。这样，通过对所有燃烧室3取差分ΔPV^k的平均值，可以缓和燃烧室3之间的燃烧偏差相对其后的处理所带来的影响。

通过从上述S14至上述S20的处理，可以简单且迅速地算出能够良好反映第一时序和第二时序之间的热产生量的控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_est。由此，与按照微小的单位曲柄角对筒内压力进行积分处理，算出各燃烧室3中的热产生量的情况相比，可以大幅降低ECU20的运算负荷。

S20的处理完成时，ECU20判断在该阶段内燃机应该按照哪种运转模式进行运转(S22)。本实施方式的内燃机1可以在如下所述的任意一种运转模式下进行运转：将各燃烧室3中的燃料以及空气的混合气体的空燃比设定为理想空燃比(燃料∶空气＝1∶14.7)的理想配比运转模式(ストイキ運転モ一ド)、和将各燃烧室3中的混合气体的空燃比设定成大于理想空燃比的期望的目标空燃比的稀薄运转模式。而且在S22中，ECU20根据转速、负荷、节流开度、加速器踏板的踩踏加速度等的参数，判断是否应该执行理想配比运转模式。

在S22中，判断为应该执行理想配比运转模式时，ECU20，将伴随各燃烧室3中的本次点火而在S20中算出的控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_estnew、与伴随各燃烧室3中的上次点火而在S20中算出的控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_estold的偏差ΔQ，作为ΔQ＝Q_estnew-Q_estold而算出(S24)。

在此，如图2相关说明，在混合气体的空燃比比理想空燃比小的情况下(浓时)，规定的两点间的热产生量∫dQ的变化(率)与稀薄区域相比较为微小。与此相对，热产生量∫dQ，在燃烧室3内的混合气体的空燃比超过理想空燃比而进入稀薄区域时，大致与空燃比成比例地急剧减少。因此，表示热产生量∫dQ的规定的两点间的控制参数PV^k的差分的本次算出值Q_estnew和上次算出值Q_estold的偏差ΔQ(图2中的热产生量的倾斜度)如果保持在规定值附近(规定范围内)，则在各燃烧室3中，规定的两点间的热产生量∫dQ在一次点火的前后大致保持一定，混合气体的空燃比也大致保持一定。

因此，如果在S24中求出偏差ΔQ，则ECU20通过对偏差ΔQ和规定的阈值α(负的规定值)进行比较，来判断各燃烧室3内的混合气体的空燃比是否比理想空燃比大(是否稀薄)(S26)。而且，ECU20在S26判断为各燃烧室3中的混合气体为稀薄(偏差ΔQ在阈值α以下)时，设定燃料喷射量的修正值，以微小地增加来自各喷射器12的燃料喷射量(S28)。由此，即使在理想配比运转模式的执行中，各燃烧室3内的混合气体的空燃比变得比理想空燃比大，也可以使各燃烧室3中的混合气体浓化，使各燃烧室3中的混合气体的空燃比接近理想空燃比。

而且，ECU20在S26判断为各燃烧室3中的混合气体没有变得稀薄时，为了使各燃烧室3中的混合气体的空燃比变得小于理想空燃比(变得浓化)，根据需要设定燃料喷射量的修正值，以微小地减少来自各喷射器12的燃料喷射量(S30)。由此，即使在理想配比运转模式的执行中，各燃烧室3内的混合气体的空燃比变得比理想空燃比小，也可以使各燃烧室3中的混合气体浓化，使各燃烧室3中的混合气体的空燃比接近理想空燃比。在本实施方式中，在S28和S30中设定的燃料喷射量的修正值为预先确定的一定的量，但是该修正值可以根据偏差ΔQ和阈值的差分来算出。

另一方面，在S22中，判断为不应该执行理想配比运转模式，也就是判断为应该执行稀薄运转模式时，ECU20从存储装置读出与稀薄运转模式的目标空燃比对应的热产生量的目标值Q_t，并将在S20求出的控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_est与目标值Q_t的偏差e，作为e＝Q_est-Q_t而算出(S32)。ECU20使用预先准备的映射或者规定的函数式算出(设定)燃料喷射量的修正值，以使在S32求出的偏差e为零。

在此，如图2相关说明，各燃烧室3内的混合气体的空燃比变得比理想空燃比大时(变得稀薄时)，规定两点间的热产生量∫dQ，随着空燃比的增加，直至失火(失火)前的急变点(稀薄极限)，与空燃比大致成比例地减少。因此，在混合气体的空燃比大于理想空燃比的区域(稀薄区域)中，通过使在S20求得的规定的两点间的控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_est与目标值Q_t的偏差e为零，可以将各燃烧室3中的混合气体的空燃比保持为比理想空燃比大的(稀薄的)期望的目标空燃比。也就是在内燃机1中，在进行稀薄运转模式时，进行使控制参数PV^k的差分ΔPV^k的平均值Q_est接近目标值Q_t的反馈。由此，在内燃机1中，通过适当设定热产生量的目标值Q_t，也可以直至图2中的稀薄极限而尽可能使各燃烧室3内的混合气体稀薄化，也就是可以执行所谓的稀薄极限运转。

如上所述，ECU20在进行理想配比运转模式时，在S28或者S30设定燃料喷射量的修正值，在进行稀薄运转模式时，在S34设定燃料喷射量的修正值。然后，ECU20返回S10，根据在S28、S30或者S34所设定的燃料喷射量的修正值(进行加减运算)，而设定来自各喷射器12的燃料喷射量(燃料喷射时间)，并且设定节流阀10的开度，再次执行S12以后的处理。这一系列的处理在怠速切断状态继续的期间，通过ECU20反复进行。

如上所述，在内燃机1中，在进行理想配比运转模式时，使用能够良好反映规定的两点间的热产生量的控制参数PV^k的差分ΔPV^k，将各燃烧室3中的混合气体的空燃比精度良好地设定在理想空燃比附近，因而可以扩大供给空气量和理论空气量的比λ成为λ＝1的区域。而且，在内燃机1中，在进行稀薄运转模式时，也使用能够良好反映规定的两点间的热产生量的控制参数PV^k的差分ΔPV^k，而精度良好地将各燃烧室3中的混合气体的空燃比设定为比理想空燃比大的规定目标空燃比。

这样，通过使用能够良好反映规定的两点间的热产生量的控制参数PV^k的差分ΔPV^k，执行内燃机1的空燃比控制，可以消除根据在内燃机排气系统中取得的排气空燃比等控制筒内空燃比(反馈控制)时产生的所谓检测延迟或者输送延迟的问题，可以大幅提高空燃比控制的响应性以及精度。由于可以通过如上所述使用控制参数PV^k的差分ΔPV^k来执行高精度的空燃比控制，因而可以省略以往的空燃比控制中不可缺少的排气空燃比检测用O₂传感器(空燃比传感器)、吸入空气量检测用的气流计等，可以以低成本构成内燃机1。而且，通过实现高精度空燃比控制，可以降低催化剂的净化负担，因而可以使催化剂装置紧凑化。

用于对各燃烧室3中的混合气体的空燃比进行修正的控制量，不限于燃料喷射量的修正值，也可以是节流开度的修正值、具有排气回流系统的内燃机的排气回流量的修正值等，它们也可以适当组合。也就是在S28、S30以及S34的处理中，为了对各燃烧室3中的混合气体的空燃比进行修正，设定燃料喷射量、节流开度、排气回流量等中的至少任意一个量的修正值即可。而且，本发明不仅适用于汽油发动机，也可以适用于柴油发动机。

而且，在稀薄区域中，根据燃烧室3内的混合气体的空燃比与热产生量Q大致成比例(参照图2)，预先准备用于规定表示实际热产生量的值Q_est和各燃烧室3中的混合气体的空燃比(实际空燃比)的关系的映射等，就可以由该映射等算出与值Q_est相对应的实际空燃比。因此，在图4的S32和S34中，算出与表示实际热产生量的Q_est对应的实际空燃比，并求出所求得的实际空燃比和根据发动机转速、发动机负荷而确定的目标空燃比的偏差，根据该偏差设定用于对各燃烧室3中的混合气体的空燃比进行修正的控制量(例如燃料喷射量的修正值)。这样，使用控制参数PV^k就可以精度良好地检测内燃机1的空燃比。

产业上的利用可能性

本发明对于低负荷且简单地执行高精度的发动机控制的实用内燃机的控制装置和控制方法是有用的。

Claims (12)

1.一种内燃机的控制装置，使燃料和空气的混合气体在筒内燃烧而产生动力，其特征在于，具有：

筒内压检测装置；

运算装置，根据由所述筒内压检测装置检测的筒内压力和该筒内压力检测时的筒内容积算出控制参数；和

控制装置，根据由所述运算装置算出的所述控制参数设定规定的控制量。

2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述控制参数为，由所述筒内压检测装置检测的筒内压力与该筒内压力检测时的筒内容积以规定指数累乘后的值的积。

3.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述运算装置对规定的两点算出所述控制参数，所述控制装置根据所述规定的两点间的所述控制参数的差分设定所述规定的控制量。

4.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述规定的两点中的一方设定在吸气阀开阀后且在燃烧开始前，另一方设定在所述燃烧开始后且在排气阀开阀前。

5.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述控制装置，在规定的条件下，求出上次算出的所述控制参数的差分与本次算出的所述控制参数的差分的偏差，根据求出的偏差设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量。

6.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述控制装置，在规定条件下设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量，以使所述控制参数的差分与目标值一致。

7.一种内燃机的控制方法，使燃料和空气的混合气体在筒内燃烧而产生动力，其特征在于，包括如下的步骤：

(a)检测筒内压力的步骤；

(b)根据在步骤(a)检测的筒内压力和该筒内压力检测时的筒内容积算出控制参数的步骤；和

(c)根据在步骤(b)算出的所述控制参数设定规定的控制量的步骤。

8.如权利要求7所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述控制参数为，在步骤(a)检测的筒内压力与该筒内压力检测时的筒内容积以规定指数累乘后的值的积。

9.如权利要求8所述的内燃机的控制方法，其特征在于，在步骤(b)中，对规定的两点算出所述控制参数，在步骤(c)中，根据所述规定的两点间的所述控制参数的差分设定所述规定的控制量。

10.如权利要求9所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述规定的两点中的一方设定在吸气阀开阀后且在燃烧开始前，另一方设定在所述燃烧开始后且在排气阀开阀前。

11.如权利要求9所述的内燃机的控制方法，其特征在于，步骤(c)包括如下的步骤：在规定的条件下，求出上次算出的所述控制参数的差分与本次算出的所述控制参数的差分的偏差的步骤；和根据求出的偏差设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量的步骤。

12.如权利要求9所述的内燃机的控制方法，其特征在于，步骤(c)包括如下步骤：在规定条件下设定用于对混合气体的空燃比进行修正的控制量，以使所述控制参数的差分与目标值一致。

Images