[发明专利]内燃机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机控制装置，特别地涉及将转矩和空燃比作为控制量的内燃机控制装置。 

背景技术

作为内燃机的控制方法的1种，已知将转矩和空燃比作为控制量来决定各致动器的操作量的方法。例如，日本特开2010-7489号公报公开了如下的方法：决定针对内燃机的要求转矩和要求空燃比，以实现这些要求的方式来决定节气门、点火装置及燃料喷射装置的各操作量。关于节气门，作为其操作量的节气门开度，按照用于实现要求转矩的目标空气量来决定。例如，可以通过使用空气模型的逆模型，通过计算求出实现目标空气量所需要的节气门开度。 

然而，内燃机产生的转矩，除了汽缸内所吸入的空气量以外，还与空燃比密切关联。在空气量相同的情况下，如果供于燃烧的混合气的空燃比是比化学计量空燃比稀的空燃比，则转矩减少，如果是比化学计量空燃比浓的空燃比，则转矩增大。因此，优选，在将要求转矩变换为目标空气量的过程中，参照汽缸内的混合气的空燃比、即要求空燃比。根据要求空燃比设定目标空气量，由此，可以提高要求转矩的实现精度。 

然而，要求空燃比未必恒定不变，有时也从废气性能的观点出发使之积极地变化。例如，当从停止供油恢复时，在规定期间内，进行使要求空燃比比化学计量空燃比浓的浓空燃比化操作，以使得催化剂的NOx还原能力更快地恢复。另外，为了使催化剂的净化性能提高，也进行以化学计量空燃比为中心使要求空燃比周期性变化和利用空燃比反馈控制使要求空燃比变化的操作。在这些情况下，与要求空燃比的变化相应，目标空气量也变化，与此相应来控制节气门开度。这时的节气门的动作，成为利用空气量的增减来消除伴随于空燃比变化的转矩的变动那样的动作。也就是说，当空燃比变化到浓空燃比侧时，为了将由于该变化而引起的转矩的增大通过减少空气量来抵消，节气门向关闭侧动作。相反地，当空燃比变化 到稀空燃比侧时，为了将由于该变化引起的转矩的减少通过增大空气量来抵消，节气门向打开侧动作。 

但是，空气量针对节气门的动作的响应有延迟，实际的空气量相对于目标空气量的变化产生延迟而变化。因此，在要求空燃比有急剧的变化的情况下，空气量的变化赶不上要求空燃比的变化。其结果是，产生下面那样的问题。 

图7是以时间图表示在要求空燃比急剧变化的情况下的转矩、转速、空燃比、燃料喷射量、汽缸内进气量及节气门开度的各时间变化的图。在各层的时间图中，虚线表示各项目的要求值或目标值的时间变化，实线表示各项目的实际变动。如本图所示那样，在要求空燃比向稀空燃比侧阶跃性地急剧变化了的情况下，与此相应，目标空气量也阶跃性地剧增。但是，不能使节气门开度阶跃性地增大，同时，相对于节气门的动作，空气量的响应有延迟，所以实际的空气量晚于目标空气量而增大。 

因为燃料喷射量由实际的空气量和要求空燃比所决定，所以由于空气量增大的延迟，燃料喷射量暂时较大地减少。其结果是，使内燃机产生的转矩与要求转矩相比暂时性地较大地降低，发动机转速也暂时性地较大地降低。与此相伴，实际的空燃比也产生变动。此外，根据日本特开2010-7489号公报所记载的技术，当在实际转矩和要求转矩之间可能产生偏差的情况下，调整点火正时以补偿该偏差。但是，当把点火正时设定在最佳点火正时的情况下，可以利用点火正时的延迟使转矩降低，然而，难以从最佳点火正时下的转矩再进一步使转矩增大。因此，在要求空燃比急剧变化到稀空燃比侧的情况下，产生了如图7所示那样的转矩及转速的暂时性的降低。 

也就是，上述以往的控制方法，由于转矩及转速的变动而损害了运转性能，而且，结果有可能由于不希望的空燃比的变动而导致排放性能的恶化。 

专利文献1：日本特开2010-7489号公报 

专利文献2：日本特开2006-138300号公报 

专利文献3：日本特开平6-207545号公报 

专利文献4：日本特开2009-47102号公报 

专利文献5：日本特开2002-47997号公报 

专利文献6：日本特开2007-120326号公报 

专利文献7：日本特开2010-112214号公报 

专利文献8：日本特开2010-53826号公报 

专利文献9：日本特开2009-47101号公报 

专利文献10：日本特开2007-162565号公报