專利名稱：用于轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)的控制單元和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于內(nèi)燃機(jī)的控制單元和控制方法，該控制單元和
控制方法執(zhí)行ISC (idle speed control,怠速控制)學(xué)習(xí)控制，更具體地而 言，本發(fā)明涉及對(duì)轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)執(zhí)行的ISC學(xué)習(xí)控制。
背景技術(shù)：
通常，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行怠速控制(ISC)。執(zhí)行怠速控制以將發(fā)動(dòng)機(jī)的 怠速轉(zhuǎn)速維持在恒定轉(zhuǎn)速。更具體地，形成空氣通過其而旁路繞過發(fā)動(dòng)機(jī) 的節(jié)氣門的空氣通道，并且由致動(dòng)器調(diào)節(jié)該空氣通道的流動(dòng)通道面積以調(diào) 節(jié)空氣(空氣燃料混合物)的流率，由此控制怠速轉(zhuǎn)速。怠速控制單元執(zhí) 行反饋控制以使怠速轉(zhuǎn)速更接近目標(biāo)值。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被維持成大致 恒定。
在反饋控制中將發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速維持在恒定轉(zhuǎn)速所需的空氣流率取 決于諸如個(gè)體差異和隨時(shí)間的變化之類的各種因素而變化。因而，執(zhí)行用 于存儲(chǔ)反饋結(jié)果的所謂學(xué)習(xí)控制。通常，將怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣流率的初始 學(xué)習(xí)值設(shè)定為足夠高至可靠地避免發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)的值。當(dāng)尚未完成學(xué)習(xí)控制 時(shí)，使用初始值執(zhí)行怠速控制。
日本專利申請(qǐng)公開No. 2006-177301 (JP-A-2006-177301)描述了一種 用于內(nèi)燃機(jī)的怠速控制單元，其防止在怠速控制中的錯(cuò)誤學(xué)習(xí)。該怠速控 制單元在發(fā)動(dòng)機(jī)正在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)基于ISC校正量來調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，以控制發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。ISC校正量包括用于將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到目標(biāo)值的反饋項(xiàng)、當(dāng) 內(nèi)燃機(jī)是暖態(tài)時(shí)增大或者減小以將反饋項(xiàng)置于預(yù)定范圍的ISC學(xué)習(xí)值、當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)較冷時(shí)增大或者減小的冷態(tài)時(shí)校正項(xiàng)、以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)是冷態(tài)時(shí)和當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)是暖態(tài)時(shí)增大或者減小的冷/暖態(tài)時(shí)校正項(xiàng)。僅當(dāng)內(nèi)燃機(jī)是冷態(tài)時(shí)， 僅對(duì)冷態(tài)時(shí)校正項(xiàng)執(zhí)行進(jìn)氣密度校正，使得冷態(tài)時(shí)校正項(xiàng)隨著進(jìn)氣密度的減小而增大。
利用這種用于內(nèi)燃機(jī)的怠速控制單元，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)是暖態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)ISC 學(xué)習(xí)值，使得反饋項(xiàng)落在預(yù)定范圍內(nèi)。當(dāng)反饋項(xiàng)落在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，完成
了對(duì)ISC學(xué)習(xí)值的確定。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)是暖態(tài)時(shí)，這樣確定的ISC學(xué)習(xí)值是與 進(jìn)氣的密度(進(jìn)氣密度)相對(duì)應(yīng)的值，并且基于ISC學(xué)習(xí)值將冷/暖態(tài)時(shí)校
正項(xiàng)調(diào)節(jié)到與進(jìn)氣密度相對(duì)應(yīng)的值。此調(diào)節(jié)補(bǔ)償了由于進(jìn)氣密度的不同而 造成的進(jìn)氣量與適合值的偏差。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)較冷時(shí)，僅對(duì)冷時(shí)校正項(xiàng)執(zhí)行進(jìn) 氣密度校正，使得冷時(shí)校正項(xiàng)隨著進(jìn)氣密度的減小而增大。此校正補(bǔ)償了 由于進(jìn)氣密度的不同而造成的進(jìn)氣量與適合值的偏差。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)是暖態(tài)時(shí) 不對(duì)冷/暖態(tài)時(shí)校正項(xiàng)執(zhí)行進(jìn)氣密度校正。因而，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)是暖態(tài)時(shí)避 免對(duì)冷/暖態(tài)時(shí)校正項(xiàng)執(zhí)行不必要的進(jìn)氣密度校正，并避免在進(jìn)氣密度校正
的同時(shí)由于確定isc學(xué)習(xí)值而引起的對(duì)ISC學(xué)習(xí)值的錯(cuò)誤學(xué)習(xí)。
在ISC學(xué)習(xí)控制中，對(duì)表示"節(jié)氣門開度和流率"之間的關(guān)系并被存 儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU (電子控制單元)中的平均特性與表示"由節(jié)氣門傳感器 檢測到的節(jié)氣門開度和由氣流計(jì)檢測到的流率"之間的關(guān)系的當(dāng)前特性之 間的差異進(jìn)行學(xué)習(xí)。當(dāng)前流量特性變化的方式(例如，在個(gè)體差異上的變 動(dòng))與平均流量特性變化的方式不同。表示當(dāng)前特性的線平行地偏離表示 平均特性的線。此外，表示當(dāng)前特性的線的斜率與表示平均特性的線的斜 率不同。因而，偏差取決于節(jié)氣門開度而變化。因而，優(yōu)選地在不同的節(jié)
氣門開度的情況下執(zhí)行isc學(xué)習(xí)控制。
然而，在穩(wěn)定的怠速狀態(tài)(節(jié)氣門開度保持不變，因而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保
持不變)下執(zhí)行實(shí)際isc學(xué)習(xí)控制。即，(在怠速狀態(tài)下)僅在相當(dāng)小的
節(jié)氣門開度范圍內(nèi)執(zhí)行學(xué)習(xí)控制。這是因?yàn)槿绻诜€(wěn)定的怠速狀態(tài)下節(jié)氣
門開度被改變，則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，這使得難以執(zhí)行isc學(xué)習(xí)控制。這意
味著只要在此穩(wěn)定的怠速狀態(tài)下僅改變節(jié)氣門開度，則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速度就發(fā) 生變化。
然而，JP-A-2006-177301沒有描述在穩(wěn)定的怠速狀態(tài)下通過有意改變 節(jié)氣門開度來在更寬的范圍內(nèi)執(zhí)行對(duì)節(jié)氣門流量特性的學(xué)習(xí)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)的控制單元和控制方法，其
適于ISC學(xué)習(xí)控制，使得可以在更寬的節(jié)氣門開度范圍內(nèi)執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。
以下描述的用于轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)的控制單元的示例包括在需要實(shí) 現(xiàn)由包括發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)車輛所需的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的情況下、由 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的轉(zhuǎn)矩時(shí)使用的控制單元。
本發(fā)明的第一方面涉及用于轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)的控制單元。該控制單 元包括學(xué)習(xí)控制單元，其在所述內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)滿足預(yù)定的ISC學(xué)習(xí)控制 開始條件時(shí)執(zhí)行對(duì)節(jié)氣門的流量特性的學(xué)習(xí)，所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)吸入所述內(nèi) 燃機(jī)中的空氣量；以及控制單元，其使用在至少所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率、 從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間建立的關(guān)系來執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控 制。所述控制單元包括進(jìn)氣效率控制單元和點(diǎn)火正時(shí)控制單元，在所述節(jié) 氣門的流量特性正被學(xué)習(xí)時(shí)，所述進(jìn)氣效率控制單元改變所述內(nèi)燃機(jī)的所 述進(jìn)氣效率以改變所述節(jié)氣門的開度，而在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率正被改 變時(shí)，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元改變所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)，由此控制所述 內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，例如，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定的怠速狀態(tài)時(shí)，判 定為ISC學(xué)習(xí)控制開始條件得到滿足，并且對(duì)節(jié)氣門(其對(duì)吸入內(nèi)燃機(jī)中 的空氣量進(jìn)行調(diào)節(jié))的流量特性進(jìn)行學(xué)習(xí)。此時(shí)，以可能的程度有意地改 變節(jié)氣門開度。然而，如果節(jié)氣門開度被改變了較大的量，則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 和從內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化。結(jié)果，不能執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。因而， 當(dāng)節(jié)氣門開度被改變時(shí)(當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率被改變時(shí))，改變內(nèi)燃機(jī)的 點(diǎn)火正時(shí)。例如，當(dāng)節(jié)氣門開度增大了較大的量時(shí)，延遲點(diǎn)火正時(shí)以降低 點(diǎn)火效率。以此方式，即使節(jié)氣門開度被改變，也可以使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和從 內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩保持不變。在用于將節(jié)氣門開度增大較大量的控制(用 于提高進(jìn)氣效率的控制)和用于延遲點(diǎn)火正時(shí)的控制(用于降低點(diǎn)火效率 的控制)中采用轉(zhuǎn)矩需求控制。結(jié)果，可以提供適合于ISC學(xué)習(xí)控制的用 于轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)的控制單元，這使得可以在更寬的節(jié)氣門開度范圍內(nèi)執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。
本發(fā)明的第二方面涉及根據(jù)本發(fā)明第一方面的控制單元，其中，在所 述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣效率被提高時(shí)，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元延遲所述點(diǎn)火 正時(shí)以降低與所述點(diǎn)火正時(shí)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火效率，直到所述點(diǎn)火效率達(dá)到限 制效率。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，當(dāng)節(jié)氣門開度增大了較大量時(shí)(當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的 進(jìn)氣效率提高時(shí))，通過執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制來延遲點(diǎn)火正時(shí)。因而，點(diǎn)火 效率降低。結(jié)果，即使當(dāng)節(jié)氣門開度被改變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和從內(nèi)燃機(jī)輸 出的轉(zhuǎn)矩也保持不變。
本發(fā)明的第三方面涉及根據(jù)本發(fā)明第一方面的控制單元，其中，在與 所述點(diǎn)火正時(shí)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率之后，在所述內(nèi)燃機(jī)的所述
進(jìn)氣效率被降低時(shí)，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元將所述點(diǎn)火正時(shí)提前到isc學(xué)
習(xí)控制開始時(shí)的點(diǎn)火正時(shí)以提高所述點(diǎn)火效率。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在節(jié)氣門開度增大了較大的量并且點(diǎn)火效率 達(dá)到限制效率之后，在節(jié)氣門開度被減小時(shí)(當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率降低 時(shí))通過執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制來提前點(diǎn)火正時(shí)以提高點(diǎn)火效率。因而，即使 當(dāng)節(jié)氣門開度被改變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和從內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩也保持不變。
本發(fā)明的第四方面涉及根據(jù)本發(fā)明第一至第三方面中任一方面的點(diǎn)火 正時(shí)控制單元，其中，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元使用實(shí)際進(jìn)氣效率來計(jì)算所 述點(diǎn)火正時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在通過使用進(jìn)氣效率、從內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩 和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間建立的關(guān)系執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制來使點(diǎn)火正時(shí)延遲或提前 時(shí)，使用實(shí)際進(jìn)氣效率來計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)。因而，可以精確地控制點(diǎn)火效 率。
本發(fā)明的第五方面涉及用于轉(zhuǎn)矩需求型內(nèi)燃機(jī)的控制方法。根據(jù)該控
制方法，在所述內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)滿足預(yù)定的isc學(xué)習(xí)控制開始條件時(shí)，執(zhí)行
對(duì)節(jié)氣門的流量特性的學(xué)習(xí)，所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)吸入所述內(nèi)燃機(jī)中的空氣
量；并且使用在至少所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率、從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間建立的關(guān)系來執(zhí)行控制。在所述控制中，在所述節(jié)氣門的流量特性正被學(xué)習(xí)時(shí)，改變所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣效率以改變所述節(jié)氣門 的開度，并在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率正被改變時(shí)，改變所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火 正時(shí)，由此控制所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。


參照附圖從以下對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特 征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中，相同或者相應(yīng)的部分將用相同的附圖標(biāo)記表 示，其中
圖1是用于設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元的車輛的控制框圖； 圖2是用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元的控制框圖3是示出由圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的ISC學(xué)習(xí)控制的控制例程的 流程圖4是示出在ISC學(xué)習(xí)控制期間的狀態(tài)的時(shí)間圖；并且 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的修改示例的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在以下描述中，相同的部件 將用相同的附圖標(biāo)記來表示。因?yàn)楦綀D標(biāo)記相同的部件的名稱和功能也相 同，所以以下對(duì)其詳細(xì)描述僅僅提供一次。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制 的前提下提供以下描述。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制時(shí)，在更寬的節(jié) 氣門開度范圍內(nèi)對(duì)節(jié)氣門的流量特性執(zhí)行學(xué)習(xí)控制。因而，以下將描述轉(zhuǎn) 矩需求控制。
在設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器且獨(dú)立于駕駛員對(duì)加速踏板執(zhí)行的操作 而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的車輛中，可以執(zhí)行"驅(qū)動(dòng)動(dòng)力控制"。在驅(qū)動(dòng) 動(dòng)力控制中，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和自動(dòng)變速器的速比來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn) 矩，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩取正值或負(fù)值，并且是基于駕駛員操作加速踏板的量
(以下在合適處稱為"加速踏板操作量")、車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等計(jì)算的。 諸如"驅(qū)動(dòng)動(dòng)力要求控制"、"驅(qū)動(dòng)力需求控制"和"轉(zhuǎn)矩需求控制"之類的控制類似于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力控制。
轉(zhuǎn)矩需求發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元基于加速踏板操作量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和外部負(fù) 荷載來計(jì)算應(yīng)該從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，并基于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來控制燃料噴 射量和空氣供應(yīng)量。此轉(zhuǎn)矩需求發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過將諸如摩擦轉(zhuǎn)矩之類 的并在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)中損失的損失負(fù)荷轉(zhuǎn)矩與要求輸出轉(zhuǎn)矩相加來實(shí) 際地計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。然后發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制燃料噴射量和空氣供應(yīng) 量，使得實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。通過將作為對(duì)車輛控制直接施加影響的物理 量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到基準(zhǔn)值，轉(zhuǎn)矩需求發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元改善了驅(qū)動(dòng)性 能，例如可以始終維持恒定的駕駛感覺。即，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速 器(包括鎖止離合器)，使由包括發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)車輛所要 求的轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩彼此一致。
此外，如果僅為發(fā)動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)矩需求控制方法(即，僅發(fā)動(dòng)機(jī)為控制 目標(biāo)，而自動(dòng)變速器不是控制目標(biāo))，則僅控制發(fā)動(dòng)機(jī)使其輸出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
艮P，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣效率KL (=吸入氣缸的空氣量(質(zhì)量 流量)/能夠吸入氣缸的最大空氣量(質(zhì)量流量))、點(diǎn)火正時(shí)SA (以 下，點(diǎn)火正時(shí)將在合適處稱為"SA"(點(diǎn)火提前))、空燃比A/F (可以 使用理論空燃比)和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系來計(jì)算實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩時(shí)的節(jié)氣門開 度、點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量。即，在以上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩需求控制中， 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU (電子控制單元)計(jì)算目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并控制節(jié)氣門開度、 點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
如圖1所示，設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元的車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī) 150、進(jìn)氣系統(tǒng)152、排氣系統(tǒng)154和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)150是 進(jìn)氣口噴射式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，但是代替或附加于進(jìn)氣口噴射器，發(fā)動(dòng)機(jī)150 可以設(shè)置有將燃料直接噴入氣缸中的直噴式燃料噴射器。
進(jìn)氣系統(tǒng)152包括進(jìn)氣通道110、空氣濾清器118、氣流計(jì)104、節(jié)氣 門電動(dòng)機(jī)114、節(jié)氣門112和節(jié)氣門位置傳感器116。
從空氣濾清器118吸入的空氣通過進(jìn)氣通道IIO流入發(fā)動(dòng)機(jī)150中。 節(jié)氣門112設(shè)置在進(jìn)氣通道IIO的中間部分中。節(jié)氣門112根據(jù)節(jié)氣門電動(dòng)機(jī)114的操作而開啟和關(guān)閉。節(jié)氣門112的開度由節(jié)氣門位置傳感器 116檢測。氣流計(jì)104檢測進(jìn)氣量并設(shè)置在進(jìn)氣通道中空氣濾清器118和 節(jié)氣門112之間的位置處。氣流計(jì)104將表示進(jìn)氣量Q的進(jìn)氣量信號(hào)傳輸 到發(fā)動(dòng)機(jī)ECUIOO。
發(fā)動(dòng)機(jī)150包括冷卻劑通道122、氣缸體124、噴射器126、活塞 128、曲軸130、冷卻劑溫度傳感器106和曲軸位置傳感器132。
預(yù)定數(shù)量的氣缸形成在氣缸體124內(nèi)，并且活塞128設(shè)置在各個(gè)氣缸 中。從噴射器126噴射的燃料與進(jìn)氣的混合物通過進(jìn)氣通道110引入到在 活塞128上方形成的燃燒室中，并被火花塞(未示出)點(diǎn)燃。當(dāng)進(jìn)行燃燒 時(shí)，活塞128被往下推動(dòng)?；钊?28的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由曲柄機(jī)構(gòu)被轉(zhuǎn)換成曲 軸130的旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU IOO基于來自曲軸位置傳感器132的信號(hào)來檢 測發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速NE。
冷卻劑根據(jù)水泵(未示出)的操作而通過在氣缸體124內(nèi)形成的冷卻 劑通道下表面122進(jìn)行循環(huán)。冷卻劑通道122中的冷卻劑流到與冷卻劑通 道122連接的散熱器(未示出)，并被冷卻風(fēng)扇(未示出)冷卻。冷卻劑 溫度傳感器106檢測冷卻通道122中的冷卻劑的溫度THW (發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 劑溫度THW)，并設(shè)置在冷卻劑通道122中。冷卻劑溫度傳感器106將 表示檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度THW的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100。
排氣系統(tǒng)154包括排氣通道108、第一空燃比傳感器102A、第二空燃 比傳感器102B、第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A和第二三元催化轉(zhuǎn)化器 120B。第一空燃比傳感器102A設(shè)置在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A上游的 位置處，并且第二空燃比傳感器102B設(shè)置在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A下 游(第二三元催化轉(zhuǎn)化器120B上游)的位置處。代替設(shè)置兩個(gè)三元催化 轉(zhuǎn)化器，可以僅設(shè)置一個(gè)三元催化轉(zhuǎn)化器。
排氣通道108連接到發(fā)動(dòng)機(jī)150的排氣口，并連接到第一三元催化轉(zhuǎn) 化器120A和第二三元催化轉(zhuǎn)化器120B。 g卩，由于空氣燃料混合物在發(fā)動(dòng) 機(jī)150的燃燒室中進(jìn)行的燃燒而產(chǎn)生的排氣首先流入第一三元催化轉(zhuǎn)化器 120A中。引入到第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A中的排氣所包含的HC和CO 在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A中被氧化。引入到第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A中的排氣所包含的NOx在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A中被還原。第一三元 催化轉(zhuǎn)化器120A設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)150的附近。即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)150在其較冷 時(shí)起動(dòng)，第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A的溫度也迅速升高，因而三元催化轉(zhuǎn) 化器120A迅速地實(shí)現(xiàn)其催化功能。
然后，排氣從第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A輸送到第二三元催化轉(zhuǎn)化器 120B以除去NOx。第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A和第二三元催化轉(zhuǎn)化器 120B基本上具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。
設(shè)置在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A上游的位置處的第一空燃比傳感器 102A以及設(shè)置在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A下游和第二三元催化轉(zhuǎn)化器 120B上游的位置處的第二空燃比傳感器102B分別檢測將流經(jīng)第一三元催 化轉(zhuǎn)化器120A的排氣和將流經(jīng)第二三元催化轉(zhuǎn)化器120B的排氣中的氧濃 度?？梢酝ㄟ^檢測排氣中的氧濃度來檢測排氣中所包含的燃料和空氣之間 的比率。
第一空燃比傳感器102A和第二空燃比傳感器102B的每個(gè)產(chǎn)生其大小 對(duì)應(yīng)于排氣中的氧濃度的電流。電流值例如轉(zhuǎn)換成電壓值，并且表示該電 壓值的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100。因而，可以基于從第一空燃比傳感器 1Q2A輸出的信號(hào)來檢測第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A上游的排氣的空燃比。 此外，可以基于從第二空燃比傳感器102B輸出的信號(hào)來檢測第二三元催 化轉(zhuǎn)化器120B上游的排氣的空燃比。當(dāng)空燃比高于理論空燃比時(shí)，第一 空燃比傳感器102A和第二空燃比傳感器102B的每個(gè)產(chǎn)生例如約0.1V的 電壓，當(dāng)空燃比低于理論空燃比時(shí)，第一空燃比傳感器102A和第二空燃 比傳感器102B的每個(gè)產(chǎn)生例如約0.9V的電壓。通過將這些值轉(zhuǎn)換成空燃 比而獲得的值與空燃比的閾值彼此比較，并且發(fā)動(dòng)機(jī)ECU IOO基于比較結(jié) 果來控制空燃比。
第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A和第二三元催化轉(zhuǎn)化器120B的每個(gè)具有當(dāng) 空燃比大致等于理論空燃比時(shí)在氧化HC和CO的同時(shí)還原NOx的功能， 即，同時(shí)除去HC、 CO和NOx的功能。在第一三元催化轉(zhuǎn)化器120A和第 二催化轉(zhuǎn)化器120B中，當(dāng)空燃比高于理論空燃比并且排氣包含大量氧時(shí) 氧化反應(yīng)活躍，而還原反應(yīng)變得不活躍，而在空燃比低于理論空燃比并且排氣包含少量氧時(shí)還原反應(yīng)變得活躍而氧化反應(yīng)變得不活躍。因而，不能
適當(dāng)?shù)赝瑫r(shí)除去HC、 CO和NOx。
加速踏板操作量傳感器160連接到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100，并檢測由駕駛員 操作的加速踏板的操作量。
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)150執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100基 于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、進(jìn)氣效率KL、點(diǎn)火正時(shí)SA、空燃比A/F (在此情況 下使用理論空燃比)和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系來計(jì)算實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩時(shí)的節(jié)氣門開 度、點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量。然后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100控制節(jié)氣門112的開 度、點(diǎn)火正時(shí)和從噴射器126噴射的燃料量(更具體地，在其中在燃料噴 射時(shí)段和燃料噴射量之間建立線性關(guān)系的區(qū)域(燃料噴射量限制區(qū)域) 中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU100控制燃料噴射時(shí)段以控制燃料噴射量)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩需求控制中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100計(jì)算應(yīng)該由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的 目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，并控制節(jié)氣門開度、點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。 此外，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100基于目標(biāo)進(jìn)氣效率KL (其是基于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 的)來計(jì)算節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門112以實(shí)現(xiàn)計(jì)算得到的節(jié)氣門開 度。在此控制下，節(jié)氣門112的開度被調(diào)節(jié)，并且進(jìn)氣效率KL變化。檢 測當(dāng)前進(jìn)氣效率KL，并且基于當(dāng)前進(jìn)氣效率KL來控制點(diǎn)火正時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，盡管為了在更寬的節(jié)氣門112的開度范圍內(nèi)執(zhí) 行ISC學(xué)習(xí)控制而有意地改變節(jié)氣門開度，但是通過以可能的程度改變點(diǎn) 火正時(shí)來使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩維持恒定。釆用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩需求 控制來執(zhí)行此控制。
圖2是用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元的控制框圖。如圖2所示， 控制單元(由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100實(shí)現(xiàn))控制發(fā)動(dòng)機(jī)150，使得即使改變節(jié)氣 門112的開度以實(shí)際地執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制，也可以通過改變點(diǎn)火正時(shí)來使 從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速NE保持不變。此時(shí)，執(zhí)行 轉(zhuǎn)矩需求控制。將對(duì)即使改變節(jié)氣門112的開度以執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制也使 從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速保持不變的轉(zhuǎn)矩需求控制進(jìn) 行描述。
為了使從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速NE保持不變而執(zhí)行以下控制。計(jì)算單元IOOO通過將在ISC (怠速控制)中使用的目標(biāo)轉(zhuǎn) 矩(以下在合適處稱為"ISC目標(biāo)轉(zhuǎn)矩")乘以點(diǎn)火效率(其是由于點(diǎn)火 正時(shí)的延遲引起的轉(zhuǎn)矩下降率)來計(jì)算轉(zhuǎn)矩(目標(biāo)轉(zhuǎn)矩)。當(dāng)節(jié)氣門112 開啟了更大的量時(shí)，需要增大目標(biāo)進(jìn)氣效率(以下在合適處稱為"目標(biāo) KL")。為了在ISC目標(biāo)轉(zhuǎn)矩保持恒定的情況下增大目標(biāo)KL，延遲點(diǎn)火 正時(shí)以降低轉(zhuǎn)矩下降率(降低點(diǎn)火效率)。KL計(jì)算單元IOIO基于計(jì)算得 到的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE (當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)和MBT (用于最佳轉(zhuǎn) 矩的最小點(diǎn)火提前)來計(jì)算目標(biāo)KL。節(jié)氣門開度計(jì)算單元1030基于目標(biāo) KL計(jì)算節(jié)氣門112的開度(以下在合適處稱為"節(jié)氣門開度")。
檢測當(dāng)前進(jìn)氣效率KL (以下稱為"當(dāng)前KL")，并且點(diǎn)火正時(shí)計(jì)算 單元2000基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE (當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)、當(dāng)前KL和以上所述 的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元可以由硬件或者軟件來實(shí)施，硬件主要 由包括數(shù)字電路或模擬電路的結(jié)構(gòu)形成，軟件主要由包括在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100中的CPU (中央處理單元)和存儲(chǔ)器以及從存儲(chǔ)器讀取并由CPU執(zhí)行 的程序形成。 一般地，使用硬件實(shí)施該控制單元提供了操作速度方面的優(yōu) 點(diǎn)，而使用軟件實(shí)施該控制單元提供了設(shè)計(jì)可變性方面的優(yōu)點(diǎn)。將以控制 單元由軟件來實(shí)施為前提提供以下的描述。
圖3是示出由用作根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100執(zhí) 行的ISC學(xué)習(xí)控制的控制例程的流程圖。該控制例程是以預(yù)定的時(shí)間間隔 周期性地執(zhí)行的子例程程序。
在步驟(以下稱為"S" ) 1000，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100判斷用于開始ISC 學(xué)習(xí)控制的條件是否得到滿足。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)150進(jìn)入穩(wěn)定怠速狀態(tài)時(shí)(當(dāng)?shù)?速狀態(tài)離開過渡狀態(tài)并且控制響應(yīng)延遲被消除時(shí))發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100判定用 于開始ISC學(xué)習(xí)控制的條件得到滿足。當(dāng)判定用于開始ISC學(xué)習(xí)控制的條 件已經(jīng)得到滿足時(shí)(在S1000中為"是")，則執(zhí)行SIOIO。另一方面， 當(dāng)判定用于開始ISC學(xué)習(xí)控制的條件尚未得到滿足時(shí)(在S1000中為
"否")，則再次執(zhí)行siooo。因?yàn)榇死淌亲永坛绦颍匀绻?br> S1000中得到否定的判定，則此處理可以返回到主例程。在SIOIO，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100檢測發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE。在S1020,發(fā)動(dòng)機(jī) ECU100檢測當(dāng)前進(jìn)氣效率(當(dāng)前KL)。
在S1030,發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100改變點(diǎn)火效率，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩保持不變。此時(shí)，點(diǎn)火效率下降(點(diǎn)火正時(shí)延遲)，直到點(diǎn)火效 率達(dá)到限制效率。當(dāng)點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率時(shí)，點(diǎn)火效率升高到原來的點(diǎn) 火效率(點(diǎn)火正時(shí)被提前到原來的點(diǎn)火正時(shí))。
在S1040，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100通過將ISC目標(biāo)轉(zhuǎn)矩乘以點(diǎn)火效率來計(jì)算 目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。在S1050，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU IOO使用變量為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 NE和MBT的函數(shù)來計(jì)算目標(biāo)KL。
在S1060，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 100使用變量為目標(biāo)KL的函數(shù)來計(jì)算節(jié)氣門 112的開度。在S1070，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU IOO使用變量為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、當(dāng)前 KL和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)來計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)(以下在合適處稱為"目標(biāo) SA").
在S1080，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU IOO將表示在ISC學(xué)習(xí)控制期間應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的節(jié) 氣門開度、點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量的命令信號(hào)分別傳輸?shù)接糜诳刂乒?jié)氣門 112的開度的控制器、點(diǎn)火正時(shí)控制器和燃料噴射量控制器。利用此處 理，即使當(dāng)點(diǎn)火正時(shí)被改變時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍 保持不變。
此后，將對(duì)在由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元(ECU)執(zhí)行的ISC學(xué) 習(xí)控制期間的發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行描述?？刂茊卧哂幸陨纤龅?構(gòu)造并執(zhí)行以上所述的流程。
在駕駛員沒有下壓加速踏板并且車輛處于停頓的情況下，當(dāng)?shù)∷贍顟B(tài) 持續(xù)達(dá)預(yù)定的時(shí)間長度時(shí)，判定用于開始ISC學(xué)習(xí)控制的條件已經(jīng)得到滿 足(在S1000中為"是")。在圖4中的時(shí)刻tl，判定用于開始ISC學(xué)習(xí) 控制的條件已經(jīng)得到滿足。
為了從時(shí)刻tl起在更寬的節(jié)氣門開度范圍內(nèi)執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制，根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的控制單元1)增大目標(biāo)KL以增大節(jié)氣門開度，2)降低 點(diǎn)火效率，使得即使目標(biāo)KL增大也使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE保持 不變，并且3)延遲點(diǎn)火正時(shí)以降低點(diǎn)火效率。當(dāng)點(diǎn)火正時(shí)達(dá)到延遲限制(其中諸如點(diǎn)火失敗之類的問題不會(huì)發(fā)生的點(diǎn)火正時(shí)范圍的下限)時(shí)，提
前點(diǎn)火正時(shí)。此時(shí)，在減小節(jié)氣門開度的同時(shí)執(zhí)行isc學(xué)習(xí)控制。
艮P，如圖4所示，當(dāng)執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制時(shí)(在S1000中的"是")， 改變節(jié)氣門112的開度。當(dāng)ISC學(xué)習(xí)控制開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)150處于穩(wěn)定的怠 速狀態(tài)。因而，首先，點(diǎn)火效率被改變(降低)，使得即使增大節(jié)氣門 112的開度，也使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩保持不變(S1030)。
通過將ISC目標(biāo)轉(zhuǎn)矩乘以點(diǎn)火效率來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩(S1040)，并且 基于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和MBT來計(jì)算目標(biāo)KL (S1050)。此 外，基于目標(biāo)KL計(jì)算節(jié)氣門112的開度(S1060)，并且基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速、當(dāng)前KL和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來計(jì)算目標(biāo)SA (S1070)。通過將當(dāng)前KL乘以 轉(zhuǎn)換系數(shù)來計(jì)算燃料噴射量。
表示計(jì)算得到的節(jié)氣門開度、點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量的命令信號(hào)分別 輸出到用于控制節(jié)氣門112的開度的控制器、點(diǎn)火正時(shí)控制器和燃料噴射 量控制器。
從ISC學(xué)習(xí)控制開始時(shí)到點(diǎn)火效率達(dá)到其中不會(huì)發(fā)生點(diǎn)火失敗的點(diǎn)火 效率范圍的限制效率時(shí)周期性地執(zhí)行此處理。在節(jié)氣門112被開啟更大的 量的情況下執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。此時(shí)，盡管目標(biāo)KL增大，但是點(diǎn)火正時(shí) 延遲，并且點(diǎn)火效率降低。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE保持不 變。
在ISC學(xué)習(xí)控制開始之后當(dāng)點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率時(shí)，在節(jié)氣門112 被控制成關(guān)閉時(shí)執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。此時(shí)，盡管目標(biāo)KL減小，但是點(diǎn)火 正時(shí)提前并且點(diǎn)火效率提高。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE保持不 變。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制單元在執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制時(shí)有意 地改變節(jié)氣門112的開度。因而，可以在更寬的節(jié)氣門112的開度范圍內(nèi) 學(xué)習(xí)節(jié)氣門112的流量特性。此時(shí)，A)在點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率之前， 在點(diǎn)火正時(shí)延遲以降低點(diǎn)火效率的同時(shí)，在其中節(jié)氣門112的開度增大的 狀態(tài)下執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制，并且B)在點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率之后，在為 了避免諸如點(diǎn)火失敗之類的問題發(fā)生而將點(diǎn)火正時(shí)提前以提高點(diǎn)火效率的同時(shí)，在其中節(jié)氣門112的開度減小的狀態(tài)下執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。
即使當(dāng)正在執(zhí)行isc學(xué)習(xí)控制時(shí)，因?yàn)辄c(diǎn)火效率(點(diǎn)火正時(shí))被改
變，所以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE保持不變。結(jié)果，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)
矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持恒定，并可以精確地執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。 第一修改示例
以下，將描述本發(fā)明實(shí)施例的第一修改示例。第一修改示例除了具有 上述本發(fā)明實(shí)施例的特征以外還具有以下特征。
在用于開始ISC學(xué)習(xí)控制的條件得到滿足之后，點(diǎn)火正時(shí)逐漸延遲到 基于燃燒限制和/或振動(dòng)限制所確定的點(diǎn)火正時(shí)。在點(diǎn)火正時(shí)延遲到與限制 效率對(duì)應(yīng)的值之后，點(diǎn)火正時(shí)然后逐漸地提前到與原來的點(diǎn)火效率對(duì)應(yīng)的 值以將狀態(tài)置于原來的穩(wěn)定怠速狀態(tài)。
可以以步進(jìn)的方式延遲/提前點(diǎn)火正時(shí)和改變節(jié)氣門112的開度。此 外，通常以實(shí)驗(yàn)或者經(jīng)驗(yàn)的方式來計(jì)算燃燒限制和振動(dòng)限制。
根據(jù)第一修改示例，在更寬的節(jié)氣門開度范圍中安全地(在其中以適 合的方式進(jìn)行燃燒并避免不期望的振動(dòng)的狀態(tài)下)執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。
第二修改示例
以下將描述本發(fā)明實(shí)施例的第二修改示例。第二修改示例除了具有以 上所述的本發(fā)明的實(shí)施例的特征之外還具有以下特征。
在一個(gè)行程(從發(fā)動(dòng)機(jī)150起動(dòng)時(shí)直到發(fā)動(dòng)機(jī)150停止時(shí))期間僅僅 執(zhí)行以上所述的ISC學(xué)習(xí)控制一次。以下述方式執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。在點(diǎn) 火效率達(dá)到限制效率之前，點(diǎn)火正時(shí)被延遲以降低點(diǎn)火效率，由此在增大 節(jié)氣門112的開度的過程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩保持不變。在點(diǎn)火效率達(dá)到限制效 率之后，點(diǎn)火正時(shí)被提前以提高點(diǎn)火效率，由此在節(jié)氣門112的開度減小 到原來的開度的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩保持不變。
在發(fā)動(dòng)機(jī)是暖態(tài)之后發(fā)動(dòng)機(jī)第一次進(jìn)入穩(wěn)定怠速狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行ISC學(xué) 習(xí)控制一次。基于例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度是否己經(jīng)充分地升高來判定是否 是在發(fā)動(dòng)機(jī)是暖態(tài)之后發(fā)動(dòng)機(jī)第一次進(jìn)入穩(wěn)定怠速狀態(tài)。
根據(jù)第二修改示例，駕駛員不會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到正在執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。第三修改示例
以下，將參照?qǐng)D5描述本發(fā)明實(shí)施例的第三修改示例。第三修改示例 除了具有上述實(shí)施例的特征之外還具有以下特征。
在車輛正在行駛的情況下駕駛員松開加速踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)150進(jìn)入怠 速狀態(tài)。在將發(fā)動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)變到怠速狀態(tài)的過程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)速 達(dá)到目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速之前(緊接在圖5中時(shí)刻t2之后)，停止節(jié)氣門112的 關(guān)閉，并降低點(diǎn)火效率。以此方式，從發(fā)動(dòng)機(jī)150輸出的轉(zhuǎn)矩下降。在發(fā) 動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)變到怠速狀態(tài)之后，點(diǎn)火正時(shí)逐漸地改變到原來的點(diǎn)火正時(shí) (點(diǎn)火效率提高)。
根據(jù)第三修改示例，駕駛員不會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到正在執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制。
在說明書中已經(jīng)公開的本發(fā)明實(shí)施例在所有方面都被認(rèn)為是解釋性的 而非限制性的。本發(fā)明的技術(shù)范圍由權(quán)利要求限定，并且意在將落在權(quán)利 要求的意義和等同范圍內(nèi)的所有變化都包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制單元，用于轉(zhuǎn)矩需求型的內(nèi)燃機(jī)，所述控制單元的特征在于包括學(xué)習(xí)控制單元，其在所述內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)滿足預(yù)定的ISC學(xué)習(xí)控制開始條件時(shí)執(zhí)行對(duì)節(jié)氣門的流量特性的學(xué)習(xí)，所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)吸入所述內(nèi)燃機(jī)中的空氣量；以及控制單元，其使用在至少所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率、從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間建立的關(guān)系來執(zhí)行轉(zhuǎn)矩需求控制，其中，所述控制單元包括進(jìn)氣效率控制單元和點(diǎn)火正時(shí)控制單元，在所述節(jié)氣門的流量特性正被學(xué)習(xí)時(shí)，所述進(jìn)氣效率控制單元改變所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣效率以改變所述節(jié)氣門的開度，而在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率正被改變時(shí)，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元改變所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)，由此控制所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣 效率被提高時(shí)，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元延遲所述點(diǎn)火正時(shí)以降低與所述點(diǎn) 火正時(shí)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火效率，直到所述點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制單元，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變到怠速 狀態(tài)的過程中所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速之前，所述點(diǎn)火正時(shí)控制 單元停止所述節(jié)氣門的關(guān)閉，并延遲所述點(diǎn)火正時(shí)，由此使所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速保持不變。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制單元，其中，在所述ISC學(xué)習(xí)控制開始 條件得到滿足之后，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元逐漸地或以步進(jìn)的方式將所述 點(diǎn)火正時(shí)延遲到基于燃燒限制和振動(dòng)限制中的至少一者所確定的點(diǎn)火正 時(shí)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的控制單元，其中，在與所述點(diǎn) 火正時(shí)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率之后，在所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣效 率被降低時(shí)，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元將所述點(diǎn)火正時(shí)提前到ISC學(xué)習(xí)控制 開始時(shí)的點(diǎn)火正時(shí)以提高所述點(diǎn)火效率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制單元，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變到怠速 狀態(tài)之后，所述點(diǎn)火正時(shí)控制單元逐漸地提前所述點(diǎn)火正時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制單元，其中，在所述點(diǎn)火正時(shí)被延遲到 基于燃燒限制和振動(dòng)限制中的至少一者所確定的點(diǎn)火正時(shí)之后，所述點(diǎn)火 正時(shí)控制單元逐漸地或以步進(jìn)的方式將所述點(diǎn)火正時(shí)提前到所述ISC學(xué)習(xí) 控制開始時(shí)的所述點(diǎn)火正時(shí)以使所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定的怠速狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的控制單元，其中，所述點(diǎn)火正 時(shí)控制單元使用實(shí)際進(jìn)氣效率來計(jì)算所述點(diǎn)火正時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的控制單元，其中，所述學(xué)習(xí)控 制單元在從所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)起直到所述內(nèi)燃機(jī)停止時(shí)的時(shí)間段中僅執(zhí)行 ISC學(xué)習(xí)控制一次。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制單元，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)完全暖態(tài) 之后所述內(nèi)燃機(jī)第一次進(jìn)入穩(wěn)定的怠速狀態(tài)時(shí)，所述學(xué)習(xí)控制單元執(zhí)行所 述ISC學(xué)習(xí)控制。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的的控制單元，其中，在所述 內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)處于怠速狀態(tài)達(dá)預(yù)定的時(shí)間長度時(shí)，判定為所述預(yù)定的ISC學(xué) 習(xí)控制開始條件已經(jīng)得到滿足。
12. —種控制方法，用于轉(zhuǎn)矩需求型的內(nèi)燃機(jī)，所述控制方法的特征 在于包括以下步驟在所述內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)滿足預(yù)定的ISC學(xué)習(xí)控制開始條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)節(jié) 氣門的流量特性的學(xué)習(xí)，所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)吸入所述內(nèi)燃機(jī)中的空氣量；以 及使用在至少所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣效率、從所述內(nèi)燃機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速之間建立的關(guān)系來執(zhí)行控制，其中，在所述控制中，在所述節(jié)氣門的流量特性正被學(xué)習(xí)時(shí)，改變所 述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣效率以改變所述節(jié)氣門的開度，并在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn) 氣效率正被改變時(shí)，改變所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)，由此控制所述內(nèi)燃機(jī)的 點(diǎn)火正時(shí)使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣效率被提高時(shí)，延遲所述點(diǎn)火正時(shí)以降低與所述點(diǎn)火正時(shí)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火 效率，直到所述點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制方法，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變到怠 速狀態(tài)的過程中所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速之前，停止所述節(jié)氣門 的關(guān)閉，并延遲所述點(diǎn)火正時(shí)，由此使所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制方法，其中，在所述ISC學(xué)習(xí)控制開 始條件得到滿足之后，逐漸地或以步進(jìn)的方式將所述點(diǎn)火正時(shí)延遲到基于 燃燒限制和振動(dòng) 限制中的至少一者所確定的點(diǎn)火正時(shí)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，在與所 述點(diǎn)火正時(shí)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火效率達(dá)到限制效率之后，在所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn) 氣效率被降低時(shí)，將所述點(diǎn)火正時(shí)提前到ISC學(xué)習(xí)控制開始時(shí)的點(diǎn)火正時(shí) 以提高所述點(diǎn)火效率。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變到怠 速狀態(tài)之后，逐漸地提前所述點(diǎn)火正時(shí)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，其中，在所述點(diǎn)火正時(shí)被延遲 到基于燃燒限制和振動(dòng)限制中的至少一者所確定的點(diǎn)火正時(shí)之后，逐漸地 或以步進(jìn)的方式將所述點(diǎn)火正時(shí)提前到所述ISC學(xué)習(xí)控制開始時(shí)的所述點(diǎn) 火正時(shí)以使所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定的怠速狀態(tài)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，使用實(shí) 際進(jìn)氣效率來計(jì)算所述點(diǎn)火正時(shí)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，在從所 述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)起直到所述內(nèi)燃機(jī)停止時(shí)的時(shí)間段中僅執(zhí)行ISC學(xué)習(xí)控制 一次。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制方法，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)完全暖態(tài) 之后所述內(nèi)燃機(jī)第一次進(jìn)入穩(wěn)定的怠速狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行所述ISC學(xué)習(xí)控制。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一項(xiàng)所述的的控制方法，其中，在所 述內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)處于怠速狀態(tài)達(dá)預(yù)定的時(shí)間長度時(shí)，判定為所述預(yù)定的ISC 學(xué)習(xí)控制開始條件己經(jīng)得到滿足。
全文摘要
ECU執(zhí)行包括以下步驟的程序在ISC學(xué)習(xí)控制開始時(shí)(在S1000中為“是”)，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和當(dāng)前KL(S1010，S1020)；改變點(diǎn)火效率使得即使在節(jié)氣門開度變化時(shí)NE和輸出轉(zhuǎn)矩也保持不變(S1030)；通過將ISC目標(biāo)轉(zhuǎn)矩乘以點(diǎn)火效率來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩(S1040)；基于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、NE和MBT來計(jì)算目標(biāo)KL(S1050)；基于目標(biāo)KL來計(jì)算節(jié)氣門開度(S1060)；基于NE、當(dāng)前KL和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)火正時(shí)(S1070)；并且使用計(jì)算得到的節(jié)氣門開度、點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射量來控制發(fā)動(dòng)機(jī)(S1080)。
文檔編號(hào)F02P5/14GK101542109SQ200880000743
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者伊藤真洋 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社