[发明专利]增压式发动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种增压式发动机的控制装置，详细而言，涉及一种根据缸内吸入空气量的预测值而对增压式发动机进行控制的控制装置。

背景技术

在当今的汽车的发动机中使用了电子控制式的节气门。在具备电子控制式的节气门的发动机中，根据驾驶员的加速器操作量而决定了目标节气门开度，且根据目标节气门开度而操作节气门。此时，也可以不立即将所决定的目标节气门开度赋予到节气门，而是延迟某些时间再赋予到节气门。将这样的运算处理称为节气门延迟控制。根据节气门延迟控制，由于实际的节气门开度相对于目标节气门开度的变化而以延迟了延迟时间量的方式进行变化，因此，能够根据目标节气门开度来预测延迟时间量之后的将来的节气门开度。能够预测将来的节气门开度，在作为向进气口喷射燃料的气口喷射型发动机或兼用气口喷射和缸内直接喷射的发动机而言在提高空燃比的控制精度上是有用的。缸内吸入空气量在进气门的关闭时间点处进行确定，但是在采用实施气口喷射的发动机的情况下，燃料喷射的开始时期将在进气门的关闭时间点之前到来。因此，为了对实现目标空燃比而需要的燃料喷射量进行准确的计算，需要在燃料喷射的开始时间点处对将来确定的缸内吸入空气量进行预测。根据节气门延迟控制，由于能够根据目标节气门开度来预测将来的进气门的关闭时间点处的节气门开度，因此，能够根据该预测节气门开度来预测缸内吸入空气量。

在基于预测节气门开度而进行的缸内吸入空气量的计算中，使用了物理性地将进气通道内的空气的举动模型化的物理模型。在采用自然进气发动机的情况下，用于计算缸内吸入空气量的物理模型能够由节气门模型、进气管模型、以及进气门模型构成。节气门模型为，用于对从节气门通过的空气的流量进行计算的模型。具体而言，将以由节气门的前后的差压和节气门开度所决定的流道面积和流量系数为基础的孔口的流量式作为节气门模型而使用。进气管模型为，基于与进气管内的空气相关的守恒定律而被构建的模型。具体而言，将能量守恒定律的公式和流量守恒定律的公式作为进气管模型而使用。进气门模型为，以对进气门流量与进气管压力之间的关系进行检查的实验为基础的模型。通过利用实验而获得的经验法则，从而在进气门模型中，通过一条或多条直线而对进气门流量与进气管压力之间的关系进行了近似。

在使用了上述的物理模型的计算中，如何排除模型化误差的影响在保证缸内吸入空气量的预测精度上是比较重要的。作为提高由物理模型所获得的缸内吸入空气量的预测精度的方法的一个示例，能够举出在日本专利第3760757号公报中所公开的方法。根据在该公报中公开的方法，根据基于节气门开度而被运算出的节气门流量来计算出从当前起经过预定时间之后的第一进气管压力，并且，根据空气流量计的输出来计算出第二进气管压力。另外，通过将当前的节气门流量输入到空气流量计模型中，从而计算出包含时间延迟在内的空气流量计输出，通过该空气流量计输出，从而计算出与第二进气管压力具有相同响应的进气管压力。而且，通过从将第一进气管压力与第二进气管压力相加而得的值中减去此响应的进气管压力，从而计算出预测压力，并根据该预测压力而计算出进气门流量的推断值。通过该方法而被计算出的进气门流量的推断值与稳态运行时空气流量计的输出一致。也就是说，根据在上述公报中所公开的方法，通过对稳态运行时的模型化误差进行补偿，从而提高了缸内吸入空气量的预测精度。

使用了物理模型的缸内吸入空气量的预测方法不仅能够应用于自然进气发动机中，还能够应用于具备涡轮增压器或机械式增压器的增压式发动机中。但是，在增压式发动机和自然进气发动机中，关于节气门上游压力的前提大不相同。在采用自然进气发动机的情况下，节气门上游压力能够被视为与大气压力相等。可是，在采用增压式发动机的情况下，节气门上游压力根据压缩机的转速或节气门开度而发生变化。在进气门流量的推断中需要进行节气门流量的计算，而在节气门流量的计算中使用了节气门上游压力。图5为表示节气门下游压力相对于节气门上游压力的压力比“Pm/Pic”与节气门流量“mt”之间的关系的图。如该图所示，节气门开度从“TA1”变化至“TA2”时的节气门流量“mt”的变化的灵敏度依存于压力比“Pm/Pic”。因此，如果用于计算的节气门上游压力的精度较低，则节气门流量的计算精度将变低，进而缸内吸入空气量的预测精度也会变低。因此，在将使用了物理模型的缸内吸入空气量的预测方法应用于增压式发动机时，需要关于节气门上游压力的精度较高的信息。