CN1946925A - 用于控制发动机的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制发动机的设备，该设备包括用于抑制燃烧室的燃烧噪声的燃烧噪声抑制装置和用于控制该燃烧噪声抑制装置的控制器，该设备进一步包括控制量设定装置，用于设定燃烧噪声抑制装置的控制量，使得对应于加减速要求量的目标燃烧噪声特性比对应于加速或减速前后发动机输出特性的燃烧噪声特性具有更慢的燃烧噪声变化，其中该控制器根据由控制量设定装置设定的控制量而控制燃烧噪声抑制装置。在急加速的情况下，防止了在加速初期燃烧噪声的快速变化，改善了驾驶舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制发动机的设备和方法，特别是涉及一种适应于防止燃烧噪声发生快速变化的设备和方法。
背景技术
发动机的燃烧噪声特性一般对应于发动机的输出，即扭矩与转速的乘积。也就是说，如图9所示，在转速-扭矩平面图上的发动机输出等高线和燃烧噪声等高线，即恒定输出曲线Pp和恒定燃烧噪声曲线Cp在预定的范围内相互对应，即两者几乎是相互重叠，并且在近似弧形的恒定输出曲线Pp和恒定燃烧噪声曲线Cp的中心侧上存在一个基本共同的峰值点，从而展示出基本相似的特性。
另一方面，在一台例如装备有手动变速器的车辆上，在驾驶过程，当加速踏板被踩下但不换档的情况下，工作轨迹Dp是这样的，首先是扭矩迅速增大，然后是转速增大，如图9所示。
在这种情况下，在加速的初始阶段，如图10中由椭圆圈起来的那部分所示，燃烧噪声会在短时间内迅速升高，在一定加速程度的情况下可能会损害驾驶的舒适性。
作为一种抑制燃烧噪声的技术，常见的是引燃喷射，其中在主喷射前，预先装载微量燃料。根据这种引燃喷射，预先装载的微量燃料先燃烧而成为引燃器，从而改善主喷射中的燃料可燃性，主喷射的初始燃烧也变得缓慢。这样，避免了由于点火延迟的爆燃，从而能够抑制发动机的燃烧噪声。
另一方面，由于在高负荷和高转速等区域中进行引燃喷射会更加容易产生黑烟，因此在输出增大的任何时刻都有必要停止引燃喷射。
[专利文件1]日本专利申请公开公报2002-206447号
但是，若在所有气缸内同时停止引燃喷射，燃烧噪声就会迅速增大，这会给驾驶员带来不舒服的感觉，从而损害驾驶舒适性。为了解决这个问题，专利文件1公开了以下技术：由转速和扭矩所确定的工作区域分为两个区域，即需要进行引燃喷射的工作区域和不需要进行引燃喷射的工作区域，而从需要进行引燃喷射的工作区域变换到不需要进行引燃喷射的工作区域中时，每个气缸在不同的时刻下停止引燃喷射，以避免燃烧噪声的迅速增大。
但是，对于上述的技术，由于引燃喷射是在一定的转速-扭矩区域下统一进行的，在迅速加速等类似情况下引起的燃烧噪声迅速变化依然会发生，在一定加速程度的情况下也可能会损害驾驶的舒适性。
因此本发明的一个目的是防止快速运行下燃烧噪声的迅速变化，以改善驾驶舒适性。
发明内容
本发明提供了一种用于控制发动机的设备，包括燃烧噪声抑制装置，它用于抑制燃烧室的燃烧噪声；以及用于控制燃烧噪声抑制装置的控制装置，其特征在于该设备进一步包括控制量设定装置，用于设定燃烧噪声抑制装置的控制量，使得对应于加减速要求量的目标燃烧噪声特性比对应于加速或减速前后发动机输出特性的燃烧噪声特性具有更缓慢的燃烧噪声变化，并且，该控制装置根据由控制量设定装置所设定的控制量而控制燃烧噪声抑制装置。
在本发明中，控制量设定装置设定燃烧噪声抑制装置的控制量，使得对应于加减速要求量的目标燃烧噪声特性比对应于加速或减速前后发动机输出特性的燃烧噪声特性具有更缓慢的燃烧噪声变化。控制装置根据所设定的控制量而控制燃烧噪声抑制装置。因此，本发明能够防止急加速等情况下燃烧噪声的突变，从而改善驾驶舒适性。
在本发明的一个优选实施例中，发动机与手动变速器连接，并且这样设定目标燃烧噪声特性，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较小的转速变化的绝对值。
在该实施例中，目标燃烧噪声特性设定为，使得在发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上表示发动机燃烧噪声大小分布的稳定燃烧噪声曲线C1相对于在同一个坐标平面上表示发动机输出大小分布的稳定输出曲线P1，从该坐标平面上的任意点，转速比扭矩增大得更慢，如图2所示。也就是说，目标燃烧噪声特性设定为，使得从该坐标平面上的任意点，恒定燃烧噪声曲线C1比恒定输出曲线P1具有更小的转速变化相对于扭矩变化的绝对值，即，相对于恒定输出曲线P1，作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线C1更接近于“下斜曲线”或“垂直条纹”。如上所述，在根据本发明的改进之前，恒定输出曲线P1大致与恒定燃烧噪声曲线Cp重叠(参见图9)，而在配备有手动变速器的车辆上，发动机的工作轨迹D1是如上所述那样，在初始阶段先是扭矩快速增大，然后转速升高。因此，设定此控制量以获得如本实施例那样的目标燃烧噪声特性，可以使描画工作轨迹D1时目标燃烧噪声的时间特性CL1(参见图4)在初始阶段具有减小的斜率并整体上具有更缓的变化。因此，由控制装置根据此控制量设定而对燃烧噪声抑制装置进行的控制使得本发明能够以简单的构造获得理想的效果。
在本发明的另一个实施例中，发动机与自动变速器连接，并且这样设定目标燃烧噪声特性，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较大的转速变化的绝对值。
在该实施例中，目标燃烧噪声特性设定为，使得在发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上表示发动机燃烧噪声大小分布的恒定燃烧噪声曲线，相对于在同一个坐标平面上表示发动机输出大小分布的恒定输出曲线，从该坐标平面上的任意点，转速比扭矩增大得更快，如图6所示。也就是说，目标燃烧噪声特性设定为，使得从该坐标平面上的任意点，恒定燃烧噪声曲线C2比恒定输出曲线P2具有更大的转速变化相对于扭矩变化的绝对值，即，相对于恒定输出曲线，作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线更接近于“上斜曲线”或“水平条纹”。如上所述，在根据本发明的改进之前，恒定输出曲线大致与恒定燃烧噪声曲线Cp有所重叠(参见图9)，而在配备有自动变速器的车辆上，结合自动变速器的发动机控制为了以最佳燃料消耗特性而实现由输入所需的驱动，发动机的工作轨迹D2通常设定为在初始阶段先是转速快速升高，然后扭矩增大。因此，设定此控制量以获得本实施例中的目标燃烧噪声特性，可以使描画工作轨迹D2时目标燃烧噪声的时间特性CL2(参见图8)在初始阶段具有增大的斜率，随之是减小的斜率，从而整体上具有更缓的变化。因此，由控制装置根据此控制量设定而对燃烧噪声抑制装置进行的控制使得本发明能够以简单的方式获得理想的效果。
在本发明的另一个实施例中，预定的范围为，发动机的转速和扭矩都在各自的预定值之下。
在快速操作下燃烧噪声的快速变化主要是在低转速和小扭矩范围内成为问题。因此，在用发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，将给出恒定输出曲线和作为目标燃烧噪音的恒定燃烧噪声曲线之间的预定关系的范围限定为发动机转速和扭矩都在各自预定值之下的范围，如本实施例那样，就可以在相应的范围内获得本发明的有利效果。
本发明的另一个优选实施例进一步包括所需输出计算装置，用于根据所需的加速或减速量而计算一个所需的输出；过渡时间计算装置，用于计算达到所需输出之前的过渡时间；判断装置，用于判断当前输出和所需输出之间的差是否等于或大于一个预定值；以及修正装置，用于根据过渡时间而修正控制量，使得当上述的差等于或大于预定值时，燃烧噪声的变化较慢。
根据本实施例，当所需输出计算装置根据加减速要求量而计算一个所需输出时，过渡时间计算装置计算达到所需输出前的过渡时间。然后判断装置判断当前输出与所需输出是否等于或大于一个预定值，若所述的差等于或大于该预定值，修正装置根据过渡时间而修正控制量，使得燃烧噪声的变化较慢(图8中的符号CL2a)。因此，在本实施例中，在驾驶员的快速操作如急加速的时候，可以更有效地防止燃烧噪声的快速变化。
本发明的另一个优选实施例是一种方法，包括：设定燃烧噪声抑制装置控制量的设定步骤，该燃烧噪声抑制装置用于抑制燃烧室的燃烧噪声；在车辆配备有手动变速器的情况下，所述设定步骤这样设定控制量，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，使得相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较小的转速变化的绝对值，并且在车辆配备有自动变速器的情况下，所述设定步骤这样设定控制量，使得相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较大的转速变化的绝对值；以及根据该设定的控制量控制燃烧噪声抑制装置的控制步骤。
根据本实施例，对于配备有手动变速器的车辆，控制量设定为，使得作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线相对于恒定输出曲线具有转速变化比扭矩变化更慢的特性，而对于配备有自动变速器的车辆，控制量设定为，使得作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线相对于恒定输出曲线具有转速变化比扭矩变化的更快的特性。也就是说，对于配备有手动变速器的车辆，控制量设定为，使得作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线比恒定输出曲线具有更小的转速变化相对扭矩变化的绝对值，而对于配备有自动变速器的车辆，控制量设定为，使得作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线比恒定输出曲线具有更大的转速变化相对扭矩变化的绝对值。因此，在本实施例中，可以容易地实现对应于权利要求2和3的设定。
附图说明
图1是显示了本发明第一优选实施例的示意构造图；
图2是一组在转速-扭矩平面图上显示的第一优选实施例的工作轨迹、输出特性和燃烧噪声特性的曲线图；
图3A是显示了在不进行引燃喷射时到达燃料喷射阀的命令脉冲信号的时间图；
图3B是显示了在进行一次引燃喷射时到达燃料喷射阀的命令脉冲信号的时间图；
图3C是显示了在进行多次引燃喷射时到达燃料喷射阀的命令脉冲信号的时间图；
图4是一组显示第一优选实施例的和根据本发明的改善之前的目标燃烧噪声的时间特性图；
图5显示了本发明第二优选实施例的示意构造图；
图6是一组在转速-扭矩平面图上显示的第二优选实施例的工作轨迹、输出特性和燃烧噪声特性的曲线图；
图7是显示在第二优选实施例中的一个控制例子的流程图；
图8是一组显示第二优选实施例的和根据本发明的改善之前的目标燃烧噪声的时间特性图；
图9是一组显示在根据本发明的改善之前的工作轨迹、输出特性和燃烧噪声特性的曲线图；
图10是显示在根据本发明的改善之前的目标燃烧噪声的时间特性图。
具体实施方式
下面将说明本发明的优选实施例。参见图1，根据本发明第一个优选实施例的车辆1配备有发动机10，它是一台缸内直喷内燃机，如柴油机或汽油机。该发动机10包括形成于气缸体内的气缸2，在该气缸内嵌有可滑动的活塞3。由气缸2、活塞3和气缸盖(没有显示)限定了燃烧室。
活塞3通过连杆(没有显示)连接到曲轴5上。对于每个气缸，在气缸盖内都形成有一个进气口和一个排气口(没有显示)，分别设有一个进气阀和一个排气阀(没有显示)。在进气口的上游处的进气道的一部分设有一个由节气门执行器控制的节气门或进气节气门(没有显示)。
燃料喷射阀4设置为指向每个气缸2。燃料喷射阀4以分支的方式连接到公共输送管6上。低压管8将该输送管6连接到燃料箱7上。该低压管8配有用于输送燃料的低压泵9a和一个用于将燃料加压到喷射压力的高压泵9b。
用于驱动进气阀和排气阀的凸轮轴配有一个可变气门正时机构(下面将简称为VVT)11。VVT11是这样的一个机构，它改变凸轮轴与曲轴5的相对转动相位，以持续地改变进气阀和排气阀的气门正时，该机构是液压驱动的。VVT11包括多个占空比可控(duty-controllable)的电磁阀，用于控制其本身。
本实施例中的车辆1配备有离合器20和手动变速器30。离合器20根据驾驶员对离合器踏板(没有显示)的操纵而与传动系接合或分离。手动变速器30根据驾驶员对换档手柄(没有显示)的操纵而选择性地接合多个前进档和一个倒档的其中一个，以机械地将输入发动机速度转变为优选的输出发动机速度。手动变速器30输出轴的动力通过差速机构31传递到驱动轮32上。
发动机10的操作控制是这样进行的，例如通过电子控制单元(下面将简称为ECU)对燃料喷射阀4的开启时刻和节气门的打开程度进行控制。
ECU40包含执行各种算数运算的CPU，存放控制程序和控制变量初始值的ROM，临时存放控制程序和数据的RAM，输入和输出端口，A/D和D/A转换器，以及存储器单元等，这些都没有详细显示。
输入到ECU40中的是各种传感器的输出信号，如与由驾驶员操纵的加速踏板50连接的油门开度传感器51，设置成与曲轴5某部分相对的曲柄角度传感器52，以及位于输送管6内的燃料压力传感器Pd。此外，上述的燃料喷射阀4、VVT11、节气门等均受ECU40控制信号所控制。
在ECU40的存储器单元中，预先存储了一个控制量图，其中设定了根据加速或减速所需(所需的转速和扭矩)的控制量(主喷射量，是否进行引燃喷射，以及引燃喷射的量和次数)。
在本实施例中，作为用于抑制燃烧室的燃烧噪声的燃烧噪声抑制装置，上述的引燃喷射是否进行、引燃喷射的量(引燃喷射量)以及次数(引燃喷射次数)均受到控制。至于由ECU40发出给燃料喷射阀4的命令信号，当不进行引燃喷射时，就会只输出主喷射脉冲51，如图3A的脉冲信号Pa所示。但是，当需要进行引燃喷射而防止燃烧噪声时，在主脉冲51前会输出引燃喷射脉冲52，如图3B的脉冲信号Pb所示。此外，当有更高需要防止燃烧噪声时，就会进行两次或多次的引燃喷射(所谓的多次引燃喷射)，如图3C的脉冲信号Pc所示。更多次数的引燃喷射，即更多的引燃喷射次数，基本上可以给抑制燃烧噪声带来更好的效果，但是由于燃料喷射阀4的机械限制，引燃喷射的次数是有限制的。此外，每次引燃喷射的较少量喷射，即，较小的引燃喷射量，并不一定会给抑制燃烧噪声带来更好的效果。在本实施例中的控制量图中，考虑这些因素，提前为每个转速-扭矩的范围实验性地确定了对应于上述目标燃烧噪声特性的是否进行引燃喷射、引燃喷射量以及引燃喷射次数，使用该控制量图可以获得如图2的恒定燃烧噪声曲线C1所示的燃烧噪声特性。
本实施例中的目标燃烧噪声特性如图2的恒定燃烧噪声曲线C1所设定，使得在以发动机转速和扭矩作为坐标轴的坐标平面上，该恒定燃烧噪声曲线C1从该坐标平面上任意点开始的转速变化相比扭矩变化的绝对值比恒定输出曲线P1的小，该恒定输出曲线P1在相同坐标平面上表示发动机输出值的分布。也就是说，目标燃烧噪声特性设定为，使得恒定燃烧噪声曲线C1相对于恒定输出曲线P1更接近于“下斜曲线”或“垂直条纹”。换句话说，在本实施例中，预先提供了一个控制量图，从而通过控制进行或不进行引燃喷射、引燃喷射量和引燃喷射次数，抑制对应于如图9的恒定燃烧噪声曲线Cp(它通常与恒定输出曲线P1重叠)所示的燃烧噪声抑制前的燃烧噪声水平与如图2的恒定燃烧噪声曲线C1所示的燃烧噪声水平两者之差的燃烧噪声，并且燃料喷射阀4则根据该控制量图而受到控制。此外，应当注意，在图2中，近似弧线形的恒定输出曲线P1和恒定燃烧噪声曲线C1在接近于中心(图中的右上方)处有更大的值。
在如上述结构所示的第一个优选实施例中，当驾驶员踩下加速踏板50时，ECU40首先基于油门开度传感器51和曲柄角度传感器52的检测值以及当前扭矩所需大小而准备从此时到加速结束的工作轨迹。此外，基于该工作轨迹的转速和扭矩，通过查找控制量图，ECU40计算出在工作轨迹上一直到加速结束的各点时刻下的燃料喷射量(一直到加速结束的各点时刻下的主喷射量以及是否进行上述的引燃喷射、引燃喷射量、引燃喷射次数)。然后ECU40根据所计算的主喷射量、是否进行引燃喷射、引燃喷射量和引燃喷射次数而连续给燃料喷射阀4发送控制输出。
在配备有手动变速器的车辆上，发动机的工作轨迹D1是这样的，首先在初始阶段扭矩快速增大，然后转速升高，如图2所示。在根据本发明的改善之前，在这种情况下，在初始阶段燃烧噪声也快速增大，然后再变得恒定，如图4的符号CLp所示。因此，在初始阶段(图2上由椭圆圈起的范围)，燃烧噪声会在短时间内快速增大，取决于加速程度，可能会损害驾驶舒适性。相反，对于本实施例，在控制量图上设定这样的控制量，它能够获得如图2的恒定燃烧噪声曲线C1所示的燃烧噪声特性，从而使得目标燃烧噪声的时间特性CL1(参见图4)在初始阶段具有减小的斜率，从而整体上具有较缓的变化。
如上所述，在本实施例中，由于燃烧噪声抑制装置的控制量是在控制量图上设定的，使得在加速前后，燃烧噪声的变化都比对应于发动机10的输出特性的燃烧噪声特性的变化慢，并且由于ECU40根据该控制量图而控制燃料喷射阀4，可以防止如图4由椭圆包围的加速初始阶段燃烧噪声的急速变化，从而可以改善在急加速等类似情况下的驾驶舒适性。
另外，在本实施例中，目标燃烧噪声特性设定为，使得作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线C1从该坐标平面上任意点开始的转速变化相比扭矩变化的绝对值比恒定输出曲线P1的小，如图2所示，该恒定输出曲线P1在同一个坐标平面上表示发动机输出值的分布。也就是说，目标燃烧噪声特性设定为，使得作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线C1比恒定输出曲线P1更接近于“下斜曲线”或“垂直条纹”。如上所述，恒定输出曲线P1基本与根据本发明的改善之前的恒定燃烧噪声曲线Cp(参见图9)相似，而在配备有手动变速器的车辆上，如上所述，发动机的工作轨迹D1是这样的，在初始阶段首先是扭矩急速增大，然后转速升高。因此，建立这样一个控制量图以获得如本实施例所示的目标燃烧噪声特性，可以使相应于工作轨迹D1的目标燃烧噪声输出的时间特性CL1(参见图4)在初始阶段具有减小的斜率，从而整体上具有更缓慢的变化。因此，由ECU40根据该控制量图而控制燃料喷射阀4，使本发明能够以简单的构造获得理想的效果。
此外，由于引燃喷射会引起例如黑烟的问题，因此要进行例如延迟喷射定时的喷射控制，以防止产生黑烟。在这种情况下，燃料消耗量可能会增加。但是，对于本实施例，取代了在预定转速-扭矩范围以固定量而进行引燃喷射的方式，控制量是根据在预定时间内的加速操作速度或加速操作量而变化的，因此在基本不损害驾驶性能的同时，可以降低燃料消耗量。
下面将说明第二个优选实施例。参见图5，根据第二个实施例的车辆101配备有一种用作无级变速器的皮带式连续可变变速器(下面将简称为CVT)130。
与发动机10的曲轴5连接并作为驱动源的是一种常见的液力变矩器121，它通过将循环机油的向后传递而放大扭矩，前进-倒退切换机构122包含有行星齿轮组等类似机构，另外有一台常见的CVT130，它通过液压而改变驱动侧和从动侧的滑轮的V槽宽度，从而改变环绕在两个滑轮上的驱动皮带的有效直径来实现变速。CVT130的输出轴通过减速机构131(包括差速齿轮机构)而传递至驱动轮132。
对于本实施例的ECU140，为了使发动机10工作于尽可能接近最佳燃料消耗曲线的范围(能提供良好燃料消耗率的预定高扭矩范围)内，在发动机10和CVT130的协作下，单独执行最佳燃料消耗控制。由于该最佳燃料消耗控制，发动机转速和扭矩、以及CVT130的变速比被设定和实现为，使得要求加速时的工作轨迹D2如下：在初始阶段发动机转速首先急速升高，然后扭矩增大，如图6所示。
在ECU140的存储单元中，预先存放有控制量图，其中设定了取决于加减速要求量(所需的转速和扭矩)的控制量(主喷射量、是否进行引燃喷射、引燃喷射量和次数)。
另外在本实施例中，作为用于抑制燃烧室内燃烧噪声的燃烧噪声抑制装置，执行是否进行上述的引燃喷射、数量(引燃喷射量)和次数的控制。在本实施例的控制量图中，针对每种速度-扭矩范围而预先通过试验确定了是否进行引燃喷射、引燃喷射量和次数，而通过利用该控制量图，获得了如图6的恒定燃烧噪声曲线C2所示的燃烧噪声特性。
在本实施例中，目标燃烧噪声特性设定为，使得在发动机转速和扭矩作为坐标轴的坐标平面上，目标燃烧噪声特性从该坐标平面上任意点开始的转速变化相比扭矩变化的绝对值比恒定输出曲线P2的大，如图6的恒定燃烧噪声曲线C2所示，该恒定输出曲线P2在同一坐标平面上表示发动机输出大小的分布。也就是说，目标燃烧噪声特性设定为，使得恒定燃烧噪声曲线C2相比于恒定输出曲线P2更接近于“上斜曲线”或“水平条纹”。换句话说，在本实施例中，预先提供了一个控制量图(没有显示)，从而通过控制是否进行引燃喷射、引燃喷射量和引燃喷射次数，抑制对应于如图9的恒定燃烧噪声曲线Cp(它通常与恒定输出曲线P2重叠)所示的燃烧噪声抑制前的燃烧噪声水平与如图2的恒定燃烧噪声曲线C2所示的燃烧噪声水平两者之差的燃烧噪声，并且燃料喷射阀4则根据该控制量图而受到控制。此外，应当注意，在图6中，近似弧线形的恒定输出曲线P2和恒定燃烧噪声曲线C2在接近于中心(图中的右上方)处均有更大的值。
下面将说明如上述构造的第二个优选实施例的工作原理。图7是显示了第二个优选实施例的工作过程的流程图。首先，ECU140根据曲柄角度传感器52和油门开度传感器等的检测值或直接从ECU140的ROM存储区间中读出的值而计算出当前的发动机输出、转速和油门开度(S10)。然后，计算出所需的输出和油门开度的变化率(S20)。所需的输出是基于当前转速和当前油门开度而计算得出的。油门开度的变化率是基于以预定时间间隔而获取的当前油门开度的时间序列而计算得出的。
然后，判断所需的输出与当前输出之间的差是否超出预定的参考值(S30)。若判定为“否”，就会判定出加速操作并不急速，程序进而转到步骤S90，在此进行燃料喷射量的普通计算，即基于当前转速和当前油门开度的基本喷射量的计算。
若在步骤S30中判定为“是”，就会判定出每段预定时间下的操作量过大，即加速操作急速，从而进行利用控制量图的控制量计算和基于达到所需输出所需要的时间的控制变量修正。特别地，首先从当前输出和所需输出而计算出工作轨迹(S40)。在该步骤中，在转速-扭矩平面图上的工作轨迹的开始点和结束点是根据当前输出和所需输出而确定的，而连接这两点的轨迹则是通过为上述的最佳燃料消耗控制而设定一个目标值而确定，即通过设定一个目标转速-扭矩值而令发动机10工作于尽可能接近于最佳燃料消耗曲线的范围内来确定。这种最佳燃料消耗控制使得发动机的转速和扭矩、以及CVT130的传动比被设定为：工作轨迹D2沿着这样的一条线路变化，首先在初始阶段发动机转速快速升高，然后扭矩增大，如图6所示。
然后，基于所计算得到的工作轨迹D2和控制量图而计算出控制量(S50)。在该步骤中，利用作为输入变量并表示转速-扭矩平面图上工作轨迹D2的对应下一步的一点的坐标值而对控制量图进行查找，然后读出对应的控制量(是否进行引燃喷射、引燃喷射量和引燃喷射次数)。
若仅基于在步骤S50中计算得出的控制量而进行修正，燃烧噪声就会具有如图8上的符号CL2所示的时间特性。
然后，基于油门开度的变化率，计算出达到所需输出的所需时间(S60)。这个计算是通过一个预定函数进行的，该函数以当前转速、当前输出和油门开度变化率作为输入变量。
然后，基于步骤S40中所计算得到的工作轨迹和在步骤S60中计算得到的所需时间而对步骤S50中所计算得到的控制量进行修正(S70)。这个修正是利用一个预定的图或函数而进行的，使得燃烧噪声的变化更慢(即，从加速操作的起始点到达到所需输出的时间点之间，燃烧噪声的变化更接近于线性)，如图8的燃烧噪声CL2a所示。在该图或函数中，设定了与达到所需输出的所需时间相对应的修正量，使得例如所需时间越长，修正量增加得越缓和。
然后，根据在步骤S90中计算得到的基本喷射量或在步骤S70修正过的控制量，由ECU40向燃料喷射阀4发送一个控制输出(S80)。
在配备有自动变速器的车辆上，由于上述的最佳燃料消耗控制，发动机的工作轨迹D2如此变化，首先在初始阶段发动机转速快速升高，然后扭矩增大，如图6所示。在根据本发明的改善之前，在初始阶段燃烧噪声也快速增大，然后再变得恒定，如图8上的符号CLp所示。因此，在初始阶段，燃烧噪声会在短时间内快速增大(图8上由椭圆包围的范围)，取决于加速程度，可能会损害驾驶舒适性。相比之下，对于本实施例，在控制量图上设定这样的控制量，它能够获得如图6的恒定燃烧噪声曲线C2所示的燃烧噪声特性，从而使得目标燃烧噪声的时间特性CL2在初始阶段具有减小的斜率，从而整体上具有更缓慢的变化。
如上所述，在本实施例中，在控制量图上设定了燃烧噪声抑制装置的控制量，使得在加速前后，燃烧噪声的变化都比对应于发动机10输出特性的燃烧噪声特性的变化慢，另外由于ECU40根据该控制量图而对燃料喷射阀4进行控制，因此可以消除如图4由椭圆包围的加速初始阶段燃烧噪声的急速变化，从而可以改善在急加速等类似情况下的驾驶舒适性。
另外，在本实施例中，作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线C2偏斜(即，更接近于“上斜曲线”或“水平条纹”)，使得相对于由发动机转速和扭矩所确定的恒定燃烧噪声曲线Cp(参见图9)，其扭矩值随着发动机转速的变化而增加得更缓慢，如图6所示。在配备有自动变速器的车辆上，由于燃料喷射控制与自动变速器的共同协调而实现最佳燃料消耗特性的行驶，发动机的工作轨迹D2通常是这样的，在初始阶段首先是发动机转速快速升高，然后转速增大。因此，建立这样一个控制量图以获得如本实施例所示的目标燃烧噪声特性，可以使相应于工作轨迹D2的目标燃烧噪声输出的时间特性CL2(参见图8)在初始阶段具有减小的斜率，从而整体上具有更缓慢的变化。因此，由ECU40根据该控制量图而控制燃料喷射阀4，使本发明能够以简单的构造获得理想的效果。
此外，在本实施例中，还计算了达到基于加减速要求量而计算得到的所需输出的所需时间，而基于该过渡时间，ECU140对控制量进行修正，使燃烧噪声的变化更慢(图8上的符号CL2a)。因此，在本实施例中，可以更有效地防止由于驾驶员快速操作如急加速而引起燃烧噪声的急速变化。此外，由于仅在所需输出与当前输出之间的差等于或大于一个预定值时才执行基于控制量图的控制和基于过渡时间的修正，因此在非急加速的情况下是不进行这些操作的，从而避免了燃料消耗特性变差。
在上述的实施例中，对于配备有手动变速器30的车辆1，设定了如图2所示接近于“下斜曲线”或“垂直条纹”的燃烧噪声特性，而对于配备有CVT130的车辆101，设定了如图6所示接近于“上斜曲线”或“水平条纹”的燃烧噪声特性。取决于变速器的类型，反转燃烧噪声特性的每条恒定燃烧噪声曲线C1，C2的斜率，可以容易地获得或估计出理想的燃烧噪声抑制效果。也就是说，本发明可以实现为设定燃烧噪声特性或利用该现象为燃烧噪声抑制设定控制量的方法，或包括这些的一种发动机控制方法。
此外，在上述的每个实施例中，引燃喷射被用作抑制燃烧室内的燃烧噪声的燃烧噪声抑制方法，是否进行引燃喷射、引燃喷射量和引燃喷射次数都受到控制，以在任何时刻和水平下控制燃烧噪声，但是，作为本发明的燃烧噪声抑制方法，也可以使用其它能够控制燃烧条件或抑制噪声的方法，例如通过控制高压泵9b而选择性地降低输送管6的内压，或选择性地降低配备有可变喷嘴涡轮增压器(一种增压器，带有一个可滑动的喷嘴叶片，位于排气侧涡轮机的转子周围，用于使升压可变)的车辆的升压，或通过控制VVT11而改变气门正时或气门升程，改变利用火花塞点火的发动机(如汽油机)的点火时刻，以及这些方法的任意组合。
此外，在上述的每个实施例中，发动机的目标燃烧噪声特性设计为在关于其转速和扭矩的整个范围内设定，但本实施例中的目标燃烧噪声特性也可以仅在当发动机的转速和扭矩处于各自的预定值之下时的范围内设定。主要是在低转速和低扭矩的范围内，快速操作引起的燃烧噪声快速变化才会成为需要解决的问题。因此，对于在发动机转速和扭矩作为坐标轴的平面上的恒定输出曲线和作为目标燃烧噪声的恒定燃烧噪声曲线两者之间具有预定关系的范围并不一定是关于转速和扭矩的整个范围，因此将该范围限定为需要防止由于快速操作而引起的燃烧噪声快速变化，即发动机的转速和扭矩均处于各自的预定值之下的范围，使得可以在该范围内获得本发明的有利效果。
另外，在上述的每个实施例中，作为目标燃烧噪声特性的恒定燃烧噪声曲线C1，C2设定为在转速-扭矩平面上相对于恒定输出曲线P1，P2而形成“下斜曲线”(第一个优选实施例)或“上斜曲线”(第二个优选实施例)，从而可以有利地在不改变输出特性的情况下改善燃烧噪声特性。但是，本实施例中的目标燃烧噪声特性的设定可以在对应于恒定输出曲线的燃烧噪声特性或恒定燃烧噪声曲线Cp的基础上实现，在这种情况下，可以在输出特性和燃烧噪声特性之间的一致性或相关性较低的发动机中(由于其它控制等因素)获得本发明的有利效果。
虽然在上述每个实施例中以本发明应用于急加速操作为例进行了说明，但本发明同样适用于急减速操作的情况，例如为了发动机制动的减档操作。
另外，虽然上述每个实施例中以本发明应用于手动变速车辆(具有手动换档变速器的车辆)或配有CVT的车辆为例进行了说明，但本发明同样适用于配有多档液力自动变速器或非皮带式CVT的无级变速器的车辆。此外，虽然上述每个实施例中以本发明应用于燃料喷射式发动机10为例进行了说明，但本发明同样适用于其它的发动机，如化油器式或混合式发动机，这些结构都属于本发明的范围。
工业适用性
本发明能用于防止发动机燃烧噪声的快速变化。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(修订)一种用于控制发动机的设备，包含：
燃烧噪声抑制装置，用于抑制燃烧室的燃烧噪声；以及用于控制燃烧噪声抑制装置的控制装置，其中发动机与手动变速器连接，
该设备还包括控制量设定装置，用于设定燃烧噪声抑制装置的控制量，使得对应于加减速要求量的目标燃烧噪声特性比对应于加速或减速前后的发动机输出特性的燃烧噪声特性具有更缓慢的燃烧噪声变化，
这样设定目标燃烧噪声特性，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较小的转速变化的绝对值，并且
该控制装置根据由控制量设定装置所设定的控制量而控制燃烧噪声抑制装置。
3.(修订)一种用于控制发动机的设备，包含：
燃烧噪声抑制装置，用于抑制燃烧室的燃烧噪声；以及用于控制燃烧噪声抑制装置的控制装置，其中发动机与自动变速器连接，
该设备还包括控制量设定装置，用于设定燃烧噪声抑制装置的控制量，使得对应于加减速要求量的目标燃烧噪声特性比对应于加速或减速前后的发动机输出特性的燃烧噪声特性具有更缓慢的燃烧噪声变化，
这样设定目标燃烧噪声特性，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较大的转速变化的绝对值，并且
该控制装置根据由控制量设定装置所设定的控制量而控制燃烧噪声抑制装置。
4.根据权利要求2或3所述的用于控制发动机的设备，其中
所述的预定范围是发动机转速和扭矩均处于各自的预定值内的范围。
5.(修订)根据权利要求2或3所述的用于控制发动机的设备，还包括：
所需输出计算装置，用于基于加减速要求量而计算所需输出；
过渡时间计算装置，用于计算达到所需输出前的过渡时间；
判断装置，用于判断当前输出与所需输出之间的差值是否等于或大于一个预定值；以及
修正装置，用于基于所述的过渡时间而修正控制量，使得当所述的差值等于或大于预定值时，燃烧噪声的变化更慢。
6.一种用于控制发动机的方法，包括：
设定燃烧噪声抑制装置控制量的设定步骤，该燃烧噪声抑制装置用于抑制燃烧室的燃烧噪声；其中对于配备有手动变速器的车辆，所述设定步骤这样设定控制量，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，使得相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较小的转速变化的绝对值，并且对于配备有自动变速器的车辆，所述设定步骤这样设定控制量，使得相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较大的转速变化的绝对值；以及
根据该设定的控制量控制燃烧噪声抑制装置的控制步骤。
Claims (6)
1.一种用于控制发动机的设备，包含：
燃烧噪声抑制装置，用于抑制燃烧室的燃烧噪声；以及
用于控制燃烧噪声抑制装置的控制装置，其特征在于该设备进一步包括
控制量设定装置，用于设定燃烧噪声抑制装置的控制量，使得在燃烧噪声中，对应于加减速要求量的目标燃烧噪声特性比对应于加速或减速前后的发动机输出特性的燃烧噪声特性具有更缓慢的变化，以及
该控制装置根据由控制量设定装置所设定的控制量而控制燃烧噪声抑制装置。
2.根据权利要求1所述的用于控制发动机的设备，其中
发动机与手动变速器连接，并且
这样设定目标燃烧噪声特性，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较小的转速变化的绝对值。
3.根据权利要求1所述的用于控制发动机的设备，其中
该发动机与自动变速器连接，并且
这样设定目标燃烧噪声特性，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较大的转速变化的绝对值。
4.根据权利要求2或3所述的用于控制发动机的设备，其中
所述的预定范围是发动机转速和扭矩均处于各自的预定值内的范围。
5.根据权利要求1至4中任意一条所述的用于控制发动机的设备，还包括：
所需输出计算装置，用于基于加减速要求量而计算所需输出；
过渡时间计算装置，用于计算达到所需输出前的过渡时间；
判断装置，用于判断当前输出与所需输出之间的差值是否等于或大于一个预定值；以及
修正装置，用于基于所述的过渡时间而修正控制量，使得当所述的差值等于或大于预定值时，燃烧噪声的变化较慢。
6.一种用于控制发动机的方法，包括：
设定燃烧噪声抑制装置控制量的设定步骤，该燃烧噪声抑制装置用于抑制燃烧室的燃烧噪声；其中对于配备有手动变速器的车辆，所述的控制量设定为，以发动机转速和扭矩为坐标轴的坐标平面上，恒定燃烧噪声曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机燃烧噪声值的分布，恒定输出曲线表示在该坐标平面上预定范围内发动机输出值的分布，使得相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较小的转速变化的绝对值，并且对于配备有自动变速器的车辆，所述的控制量设定为，使得相对于从该坐标平面上任意点开始的扭矩变化，该恒定燃烧噪声曲线比该恒定输出曲线具有较大的转速变化的绝对值；以及
根据该设定的控制量控制燃烧噪声抑制装置的控制步骤。
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