[发明专利]具有用于控制作动器的算法的发动机控制系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种发动机控制系统，该系统可被应用在机动车上，且该系统被设计为利用一种算法对诸如燃料喷射器和EGR阀(废气再循环阀)等作动器的操作进行控制，以调节燃料在内燃机中的燃烧状况，并对发动机的输出特性进行控制。

背景技术

公知的是：发动机控制系统对各个受控变量进行确定，以使得与发动机输出相关的数值符合所需的数值，其中的受控变量例如是喷射到发动机中的燃料量(其也被称为喷射量)、喷射正时、被返送回发动机进气口的废气分量(下文其也被称为EGR量)、增压压力、进气量、点火正时、以及进气阀与排气阀的启/闭正时，而与发动机输出状况相关的数值例如是废气排放量、发动机输出的扭矩、或规定的燃料消耗量(或燃料效率)，其中的废气例如是NO_x或CO。

大多数发动机控制系统中都设置有控制映射表，该映射表为各个所需的发动机输出相关值存储着最优的数值-例如要被喷射到发动机中的燃料量的目标值。该控制映射表通常是由发动机制造商通过执行适应性测试而制得的。发动机控制系统在工作时，利用该控制映射表计算出满足所需发动机输出相关值而需要的受控变量，并向对应的作动器输出指令信号，以实现所述的受控变量。

制作控制映射表通常需要进行非常多次的适应性测试，因而，适应性测试总共要耗费大量的时间。因而，适应性测试工作、以及制作映射表的工作对控制系统的制造商而言是非常重的负担。尤其是，当针对各个环境条件来制作控制映射表时，需要进行很多次适应性测试，这将对控制系统的制造商造成极大的负担，其中，所述环境条件例如是发动机冷却液的温度以及室外气温。

通常要对各个不同的发动机输出相关值都执行适应性测试。这可能导致不同类型的受控变量之间产生干涉，这表现在：当其中一个发动机输出相关值达到其所要求的数值时，另一发动机输出相关值却偏离其要求值，而当将所述另一发动机输出相关值被置于要求值时，先前提到的那个发动机输出相关值却偏离了要求值。因而，非常难于使不同类型的发动机输出相关值能同时符合各自的目标值。

第2008-223643号、以及第2007-77935号日本专利首次公报披露了这样的发动机控制系统：其基于需要发动机输出的扭矩值计算出发动机气缸内压力的目标值(即燃烧参数)，并对进气阀与排气阀的启/闭正时及喷射到发动机中的燃料量(即作动器的受控变量)进行调节，以使得缸内压力与目标值相符合。

但是，上述的发动机控制系统也需要通过适应性测试来制得控制映射表，对于各个所需的发动机输出扭矩值，需要用试验方法来采样获得缸内压力的最优值，这样的工作将耗费大量的时间。该发动机控制系统还面临着不同类型受控变量之间出现干涉的问题，该问题表现在：当发动机的实际输出扭矩达到所需的数值时，另一个发动机输出相关值-例如NO_X排放量却偏离目标值，而当该另一发动机输出相关值达到目标值时，实际输出扭矩却又偏离了要求值。因而，难于使不同类型的发动机输出相关值同时都与目标值相吻合。

上述公开文献中的发动机控制系统还存在下列的问题。每个作动器通常都具有一定的容许工作范围。例如，燃料喷射器在单次喷射事件中所能喷射的最少燃料量取决于燃料喷射器开启或闭合的极限速度。因而，即使发动机控制系统输出的指令值要求燃料喷射器喷出少于最少可行燃料量的燃料，燃料喷射器也只是喷射该最少可行燃料量。另外，在多级喷射模式中，如果在主喷射事件之前的先导喷射事件中，喷入的燃料量被过度地增大，则会造成废气烟尘量超出允许的数值，其中，在多级喷射模式中，在包括进气或吸气冲程、压缩冲程、燃烧冲程、以及排气冲程的每个发动机工作循环(即四冲程循环)中，燃料是分几次被进行喷射的。因而，必须要为先导喷射事件中的燃料喷入量设定上限。当上述发动机控制系统所产生的指令值指示燃料喷射器喷出超过上限或下限(即容限的工作范围)的燃料量时，将造成发动机的输出相关值极大地偏离要求值。

另外，当需要对发动机冷却液的温度改变作出响应而操作作动器来对发动机输出相关值进行调整时，将作动器的工作限制在容限工作范围内的措施将导致发动机的输出相关值无法与对应的要求值实现吻合。

发明内容

因而，本发明的主要目的是提供一种发动机控制设备，其被设计为减轻执行适应性测试工作以及映射表制作工作的负担，并提高使多个发动机输出相关值与所需目标值同时实现一致的可控性。

本发明的另一个目的是提供一种发动机控制设备，该设备被用来在作动器的受控变量被限定在容许工作范围的前提下时、使发动机输出相关值接近于要求值。