[发明专利]发动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据发动机所要求的要求扭矩而控制发动机输出功率的发动机的控制装置，尤其涉及一种使用发动机热效率而运算目标空气量的控制装置。

背景技术

作为搭载在车辆上的发动机的控制方法之一，已知有以发动机所要求的扭矩大小为基准而对吸入空气量、燃料喷射量和点火时刻等进行控制的扭矩基准(扭矩需求)控制。在扭矩基准控制中，例如根据油门开度和发动机旋转速度来运算发动机应输出的扭矩的目标值，并控制发动机的运转状态以获得该目标扭矩。另外，在搭载有自动变速机、自适应装置、称为车辆稳定装置的外部控制系统的车辆中，由各外部控制系统对发动机的输出要求被换算成扭矩值并在发动机控制装置(发动机ECU)内被一元化，一并控制发动机的扭矩动作。

以往，在这种扭矩基准控制中，已知有一种对相对于控制操作的应答性不相同的二种控制、即对慢应答扭矩控制和快应答扭矩控制都予以实施的技术。前者的慢应答扭矩控制是根据例如以电子控制节气门的操作为代表的吸入空气量操作来控制扭矩的。另外，后者的快应答扭矩控制是根据例如点火时刻操作、燃料喷射量操作来控制扭矩的。这些控制不仅应答性不相同，而且扭矩的调整幅度也不相同，因此，根据车辆的行驶状态和发动机的运转状态来适当实施，或协调地调整各控制的操作量。例如，专利文献1记载有一种根据由空气流动传感器或进气歧管压力传感器检测出的发动机的运转状态来控制节流阀和火花塞的扭矩基准控制装置。在该技术中，进气量控制部控制吸入空气量，点火时刻控制部控制点火时刻。

然而，在扭矩基准的吸入空气量控制中，控制节流阀开度以使通过节流阀的空气的量为使对于产生目标扭矩而言充分必要的燃烧反应发生的空气量。即，根据目标扭矩来运算应导入缸内的吸入空气量的目标值，考虑与进气系统统的压力条件、温度条件对应的吸入空气的作为流体的运动特性并运算目标节气门开度，对应节流阀输出控制信号以使实际的节气门开度与该目标节气门开度一致。通过使用这种方法，可对目标扭矩适当调节吸入空气量。

另一方面，随着缸内的燃烧反应而实际生成的发动机扭矩是根据被吸入到缸内的空气量和混合气的燃料量而变化的。这是因为热效率因吸入空气中的氧气浓度和燃烧的时机等而转换的缘故。这里，热效率是指缸内产生的热量中转换成发动机的机械性工作后的能量比例。因此，在近年来的扭矩基准控制中，正在采用这样的方法：在节气门开度的运算过程中将发动机的热效率计算，一并使用该热效率和目标扭矩而正确地运算吸入空气量。

作为典型的热效率的计算方法，已知有根据各气缸的点火时刻而计算的方法。例如，利用点火时刻与扭矩的关系计算该时刻的发动机扭矩，通过对其附加旋转速度的信息而计算发动机输出功率(即功率)。如此，根据实际的发动机的运转状态来高精度地推断发动机输出功率，可把握与热效率对应的能量，可运算正确的热效率值。

专利文献1：日本特开2009－281239号公报

发明所要解决的课题

但是，在基于各气缸的点火时刻的热效率的计算方法中，难以无滞后地把握发动机的运转状态。例如，在一般的扭矩基准的点火时刻控制中，根据与发动机的实际运转状态对应的传感器检测值而设定点火时刻。作为传感器检测值的具体例子是，使用由设在进气系统的流量计检测的实际空气量和实际填充效率。即使在上述的专利文献1所记载的技术中，也根据空气流动传感器和歧管压力(进气歧管压力)传感器的检测值而设置点火时刻。

另一方面，实际空气量和实际填充效率的值，是为实现目标填充效率而作为对节流阀等进行操作后的结果所得到的数值，其对于在该时刻下的目标填充效率进行滞后地应答。即，根据传感器检测值来检测实际空气量和实际填充效率，其是从运算了目标填充效率的时刻起经过了规定的滞后时间后进行的。并且，该规定的滞后时间包含内藏于节流阀的电动机的驱动滞后时间、直至对传递到节流阀的控制信号进行运算为止所花的运算时间。

因此，假如使用根据实际空气量和实际填充效率而设定的点火时刻来计算热效率，则该热效率的数值也是相对目标填充效率而延迟的数值。由此，在依据点火时刻控制的扭矩动作和依据吸入空气量控制的扭矩动作之间容易产生偏差，作为目标的对于发动机运转点的收敛性有可能下降。另外，由于相对于点火时刻控制施加始终使吸入空气量控制稍稍滞后的操作，因此还有这样的问题：既难以使节流阀的动作达到目的，又难以使吸入空气量控制的应答性和稳定性提高。

发明内容