[发明专利]带有用于致动器控制算法的发动机控制系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及可用于机动车内的发动机控制系统，其被设计为使用算法来控制致动器如燃料喷射器和EGR(废气再循环)阀的运行从而调节内燃机内燃料的燃烧条件并且还控制发动机的输出特性。

背景技术

已知的发动机控制系统确定控制变量如将被喷射入发动机内的燃料量(也指的是喷射量)、喷射时机、将被返回发动机入口的那部分废气量(下面也指的是EGR量)、进气压力(也称为增压压力)、进气量、点火时机以及进气阀和排气阀的打开/关闭，从而使得发动机输出相关值如废气(如NOx或CO)排放量、发动机输出扭矩以及特定燃料消耗量(或燃料效率)与要求值一致。

例如，日本专利首次公开号2008-223643和2007-77935公开了上述类型的发动机控制系统，其基于要求发动机输出的扭矩值计算发动机汽缸内压力的目标值(即燃烧参数)并且调节进气阀和排气阀的打开/关闭以及将被喷射入发动机的燃料量(即致动器的控制变量)，从而使得汽缸内压力与目标值一致。

上述发动机控制系统的缺陷在于发动机输出相关值与控制值之间的相关性通常随着环境条件如外界气温的变化或发动机的个体差异而变化，导致发动机输出相关值与要求值之间产生误差。

可通过学习发动机输出相关值与取决于环境条件的控制变量之间的相关性来消除这一问题。但是，这要求测定自发动机的排气如NOx或PM、发动机的输出扭矩、发动机内燃料消耗、或发动机内燃烧引起的噪音(即发动机输出相关值)，从而导致在机动车内安装系统的成本大大增加。为减轻该问题，某些发动机控制系统被设计为校正发动机输出相关值与控制变量之间的相关性，从而使用校正映射或学习仅与可测发动机输出相关值有关的相关性用发动机环境条件的变化补偿其内的变化。在相关性需要被校正的环境条件下校正映射的制作需要发动机输出相关值与控制变量之间对应关系的大量数据，这就对控制系统制造商施加了沉重负担或可能导致很难使得所有发动机输出相关值与其要求值一致。

此外，直接(即使用NOx传感器测定NOx)或间接地(如使用A/F传感器测定PM)使用车载传感器可测定某些机动车输出相关值，从而部分地学习发动机输出相关值与控制变量之间的相关性，但是问题在于当传感器的灵敏度很不理想时，仅在有限条件下需要进行部分学习，例如在发动机以稳态工况运行时。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种发动机控制设备，其被构造为减少适应性测试工作和映射制作工作的负担并且提高使得输出相关值与要求值一致的操控性。

本发明的另一目的在于一种发动机控制设备，其被设计为使用较少的测定特征如传感器来确保使得发动机输出相关值与要求值一致的高准确度。

根据本发明的一个方面，提供了一种可用于机动车内的发动机控制设备。该发动机控制设备包括：(a)燃烧目标值计算器，其使用燃烧参数算术表达式限定指示内燃机输出特性的至少一个发动机输出相关值与和内燃机燃烧条件相关的至少一个燃烧参数之间的相关性，从而计算需要满足发动机输出相关值的要求值的燃烧参数目标值；(b)控制变量命令值计算器，其使用控制变量算术表达式限定燃烧参数与至少一个致动器的至少一个控制变量之间的相关性，从而计算代表控制变量目标值的命令值以得到燃烧参数的目标值，所述致动器被操作为基于所述命令值控制内燃机的燃烧条件；(c)确定燃烧参数实际值的燃烧条件确定器；以及(d)学习电路，其执行学习操作从而基于燃烧参数的实际值学习燃烧参数与控制变量之间的相关性，从而更新控制变量算术表达式。

控制变量算术表达式如上所述限定燃烧参数与致动器的控制变量之间的相关性。因此，通过控制致动器的操作以实现通过将燃烧参数目标值代入控制变量算术表达式得到的控制变量的要求值，可实现燃烧参数实际值与其目标值的一致。换句话说，控制变量算术表达式表达了如何操作致动器才能满足发动机的期望燃烧条件。因此，通过基于从控制变量算术表达式计算的命令值并且将命令值输出至致动器来得到燃烧参数的目标值。控制变量算术表达式可通过图1(c)所示的行列式或图1(a)所示的模型被实施。

燃烧参数目标值计算器使用控制参数算术表达式来确定发动机的目标燃烧条件(即燃烧参数的目标值)。因此，通过控制发动机以具有目标燃烧条件即满足燃烧参数目标值来实现发动机输出相关值的要求值。