專利名稱：控制點(diǎn)火正時(shí)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行控制的裝置和方法。
背景技術(shù)：
已提出了檢測內(nèi)燃機(jī)(以下，稱為發(fā)動(dòng)機(jī))的燃燒室內(nèi)的壓力(以下，稱為缸內(nèi)壓力)而控制點(diǎn)火正時(shí)的方法。在日本特開平2003-262177號公報(bào)中，將上死點(diǎn)(TDC)處的缸內(nèi)壓力Ptdc和最大缸內(nèi)壓力Pmax之間的差ΔP與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，如果該差ΔP小于該閾值，則將點(diǎn)火正時(shí)向超前側(cè)進(jìn)行校正。

發(fā)明內(nèi)容
優(yōu)選為按照最佳點(diǎn)火正時(shí)(MBTMinimum advance for the BestTorque，實(shí)現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)矩的最小提前角)進(jìn)行點(diǎn)火。通過按照最佳點(diǎn)火正時(shí)實(shí)施點(diǎn)火，可以使燃燒效率良好，提高排氣的凈化性能。
通常，將與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的點(diǎn)火正時(shí)作為映射圖而存儲在存儲器中。基于所檢測出的當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)參照該映射圖來確定點(diǎn)火正時(shí)。在具有氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)、可變壓縮比機(jī)構(gòu)等的各種機(jī)構(gòu)的車輛中，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的數(shù)量龐大，從而要存儲的點(diǎn)火正時(shí)的數(shù)量也變得龐大。難以在映射圖上規(guī)定最適合于這樣龐大的數(shù)量的各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的點(diǎn)火正時(shí)。
此外，最近的車輛具有很多與發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件，所以燃燒狀態(tài)產(chǎn)生偏差，或?qū)τ诿總€(gè)構(gòu)成部件，經(jīng)年變化不同。從而，難以將點(diǎn)火正時(shí)設(shè)定為適合于這樣多的構(gòu)成部件。
如不能準(zhǔn)確地取得與當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，則需要延遲點(diǎn)火正時(shí)，以可靠地避免爆震(knocking)。點(diǎn)火正時(shí)的過度的向滯后側(cè)的控制可能引起燃料效率的下降。
如現(xiàn)有技術(shù)這樣，在一邊按照預(yù)定的周期將缸內(nèi)壓力與閾值進(jìn)行比較，一邊使點(diǎn)火正時(shí)接近最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT時(shí)，到使點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT為止需要時(shí)間，仍會(huì)引起燃燒效率的下降。
從而，需要如下的控制裝置以及方法可以估計(jì)與當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，從而使點(diǎn)火正時(shí)迅速地收斂于該估計(jì)出的最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置具有點(diǎn)火正時(shí)計(jì)算器，其對設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)加上變動(dòng)成分而計(jì)算用于實(shí)施點(diǎn)火的最終點(diǎn)火正時(shí)；平均有效壓力計(jì)算器，其計(jì)算在按照該最終點(diǎn)火正時(shí)實(shí)施點(diǎn)火時(shí)檢測出的缸內(nèi)壓力的圖示平均有效壓力；MBT計(jì)算器，其基于該圖示平均有效壓力和該變動(dòng)成分，估計(jì)表示該圖示平均有效壓力和該變動(dòng)成分之間的相關(guān)關(guān)系的點(diǎn)火正時(shí)特性曲線，根據(jù)該點(diǎn)火正時(shí)特性曲線計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)；以及控制器，控制該設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)，使其收斂于該最佳點(diǎn)火正時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，通過對點(diǎn)火正時(shí)加上變動(dòng)成分，可以計(jì)算與當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的最佳點(diǎn)火正時(shí)。通過使點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)，使缸內(nèi)壓力最大，可以防止燃燒效率的下降。由于可以計(jì)算與當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的最佳點(diǎn)火正時(shí)，所以不必預(yù)先將與各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的龐大數(shù)量的點(diǎn)火正時(shí)存儲在存儲器中。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，通過以變動(dòng)成分作為輸入、以圖示平均有效壓力作為輸出的函數(shù)來表示點(diǎn)火正時(shí)特性曲線。上述的MBT計(jì)算器還具有根據(jù)由平均有效壓力計(jì)算器計(jì)算出的圖示平均有效壓力來辨識該函數(shù)中的與該變動(dòng)成分相關(guān)聯(lián)的系數(shù)的辨識器。通過該系數(shù)的辨識來估計(jì)點(diǎn)火正時(shí)特性曲線。根據(jù)本發(fā)明，由于可以更準(zhǔn)確地辨識表示點(diǎn)火正時(shí)特性曲線的函數(shù)中所包含的系數(shù)，所以可以提高點(diǎn)火正時(shí)特性曲線的估計(jì)精度。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，控制裝置還具有生成變動(dòng)成分的生成器。變動(dòng)成分生成器生成該變動(dòng)成分，使得滿足用于辨識上述函數(shù)的系數(shù)的自勵(lì)條件。在一個(gè)實(shí)施例中，自勵(lì)條件的個(gè)數(shù)等于估計(jì)點(diǎn)火正時(shí)特性曲線時(shí)要辨識的系數(shù)的個(gè)數(shù)加1后的值，或大于該相加值。根據(jù)本發(fā)明，可以適當(dāng)?shù)厣捎糜诠烙?jì)點(diǎn)火正時(shí)特性曲線的信號。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，上述辨識器進(jìn)一步計(jì)算該系數(shù)的更新成分，使得由平均有效壓力計(jì)算器計(jì)算出的圖示平均有效壓力和以變動(dòng)成分為輸入而根據(jù)上述函數(shù)估計(jì)出的估計(jì)圖示平均有效壓力之間的偏差成為0。進(jìn)而，辨識器對預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值加上該系數(shù)的更新成分來計(jì)算該系數(shù)，使得該系數(shù)隨著該偏差接近于0而收斂于該基準(zhǔn)值。該基準(zhǔn)值被設(shè)定為在該偏差收斂于0時(shí)，使設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)的控制停止。
根據(jù)本發(fā)明，在實(shí)際的平均有效壓力變得與根據(jù)點(diǎn)火正時(shí)特性曲線估計(jì)出的估計(jì)圖示平均有效壓力大致相等時(shí)，即辨識誤差大致接近于0時(shí)，該系數(shù)收斂于基準(zhǔn)值，所以可以防止系數(shù)的漂移(drift)。進(jìn)而，基準(zhǔn)值被設(shè)定為在系數(shù)收斂于基準(zhǔn)值時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制停止，所以可以防止繼續(xù)錯(cuò)誤的辨識。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對系數(shù)中的至少一個(gè)實(shí)施預(yù)定的限制處理，以防止點(diǎn)火正時(shí)特性曲線被估計(jì)為具有下側(cè)凸?fàn)畹男螤畹那€。設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)附近時(shí)，所估計(jì)出的特性曲線的曲率變得平坦，但根據(jù)本發(fā)明，即使在這樣的狀態(tài)下，也可以防止錯(cuò)誤地估計(jì)特性曲線的曲率。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，平均有效壓力計(jì)算器提取所檢測出的缸內(nèi)壓力的交流成分，基于該交流成分計(jì)算圖示平均有效壓力。根據(jù)本發(fā)明，即使在缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值中出現(xiàn)熱電效應(yīng)(pyroeletriceffect)或熱漂移(thermal drift)的影響，也可以消除這些影響而計(jì)算圖示平均有效壓力。從而，可以將陶瓷類的壓電元件用于缸內(nèi)壓力傳感器。進(jìn)而，可以將缸內(nèi)壓力傳感器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的壁附近。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，使用可以指定設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)對最佳點(diǎn)火正時(shí)的響應(yīng)特性的響應(yīng)指定型控制，控制設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)。根據(jù)本發(fā)明，可以在不產(chǎn)生過沖的情況下使設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)?？梢苑乐故裹c(diǎn)火正時(shí)過度地超前或滯后而降低燃燒效率。


圖1是概略地表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制裝置的圖。
圖2是用于說明基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、點(diǎn)火正時(shí)控制的原理的圖。
圖3是基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、點(diǎn)火正時(shí)控制裝置的方框圖。
圖4是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、規(guī)定點(diǎn)火正時(shí)的基準(zhǔn)值的映射圖的圖。
圖5是表示燃燒室的體積和缸內(nèi)壓力之間的關(guān)系的圖。
圖6是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、1階濾波器以及2階濾波器的特性的圖。
圖7是用于說明基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、提取缸內(nèi)壓力的1次成分以及2次成分的方法的圖。
圖8是用于說明基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、根據(jù)缸內(nèi)壓力的交流成分計(jì)算圖示平均有效壓力的效果的圖。
圖9是表示點(diǎn)火正時(shí)和圖示平均有效壓力之間的關(guān)系的圖。
圖10是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、變動(dòng)信號的波形的圖。
圖11是用于說明基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、由變動(dòng)信號引起的點(diǎn)火正時(shí)的波動(dòng)的圖。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例計(jì)算出的點(diǎn)火正時(shí)的估計(jì)曲線和最佳點(diǎn)火正時(shí)的圖。
圖13是用于說明基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、對應(yīng)辨識的系數(shù)中的一個(gè)進(jìn)行限制處理的原因的圖。
圖14是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、響應(yīng)指定型控制中的切換函數(shù)的圖。
圖15表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、在響應(yīng)指定型控制中由響應(yīng)指定參數(shù)指定的控制量的收斂速度的圖。
圖16是表示不實(shí)施向最佳點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制的情況下的圖示平均有效壓力的圖。
圖17是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、實(shí)施向最佳點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制的情況下的各種參數(shù)的行為的圖。
圖18是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、點(diǎn)火正時(shí)控制的主程序的流程圖。
圖19是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、向最佳點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制的流程圖。
圖20是表示基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、缸內(nèi)壓力的采樣過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
內(nèi)燃機(jī)以及控制裝置的結(jié)構(gòu)接著參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是基于本發(fā)明的實(shí)施方式的、發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
電子控制單元(以下，稱為‘ECU’)1具有輸入接口1a，其接收從車輛的各部發(fā)送來的數(shù)據(jù)；CPU 1b，其執(zhí)行用于進(jìn)行車輛的各部的控制的運(yùn)算；存儲器1c，其具有只讀存儲器(ROM)以及隨機(jī)存取存儲器(RAM)；以及輸出接口1d，其向車輛的各部送出控制信號。存儲器1c的ROM中存儲有用于進(jìn)行車輛的各部的控制的程序以及各種數(shù)據(jù)?；诒景l(fā)明的用于點(diǎn)火正時(shí)控制的程序存儲在該ROM中。ROM也可以是EPROM這樣的可重寫的ROM。在RAM中設(shè)有用于通過CPU 1b進(jìn)行運(yùn)算的工作區(qū)。從車輛的各部發(fā)送來的數(shù)據(jù)以及向車輛的各部送出的控制信號被暫時(shí)存儲在RAM中。
發(fā)動(dòng)機(jī)2例如是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)2經(jīng)由進(jìn)氣門3與進(jìn)氣管4連接，經(jīng)由排氣門5與排氣管6連接。在進(jìn)氣管4上設(shè)有根據(jù)來自ECU 1的控制信號噴射燃料的燃料噴射閥7。
發(fā)動(dòng)機(jī)2將從進(jìn)氣管4吸入的空氣和從燃料噴射閥7噴射的燃料的混合氣體吸入到燃燒室8中。在燃燒室8中設(shè)有根據(jù)來自ECU 1的點(diǎn)火正時(shí)信號而進(jìn)發(fā)火花的火花塞9。通過由火花塞9發(fā)出的火花，混合氣體燃燒?；旌蠚怏w的體積由于燃燒而增大，由此，向下推動(dòng)活塞10?；钊?0的往返運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為曲軸11的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
缸內(nèi)壓力傳感器15例如是由壓電元件構(gòu)成的傳感器，被嵌入到火花塞9的與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸連接的部分中。缸內(nèi)壓力傳感器15生成與燃燒室8內(nèi)的缸內(nèi)壓力對應(yīng)的缸內(nèi)壓力信號Pcyl，將其發(fā)送給ECU 1。
在發(fā)動(dòng)機(jī)2中設(shè)有曲軸角傳感器17。曲軸角傳感器17伴隨曲軸11的旋轉(zhuǎn)，向ECU 1輸出CRK信號以及TDC信號。
CRK信號是按照預(yù)定的曲軸角(在本實(shí)施例中為15度)輸出的脈沖信號。ECU 1根據(jù)該CRK信號計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速NE。TDC信號是在與活塞10的TDC位置關(guān)聯(lián)的曲軸角度處輸出的脈沖信號。
在發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣管4中設(shè)有節(jié)氣門18。由來自ECU 1的控制信號控制節(jié)氣門18的開度。與節(jié)氣門18連接的節(jié)氣門開度傳感器(θTH)19向ECU 1提供與節(jié)氣門18的開度對應(yīng)的電信號。
進(jìn)氣管壓力(Pb)傳感器20設(shè)在節(jié)氣門18的下游側(cè)。由Pb傳感器20檢測出的進(jìn)氣管壓力Pb被送給ECU 1。
在節(jié)氣門18的上游設(shè)有空氣流量表(AFM)21?？諝饬髁勘?1檢測通過節(jié)氣門18的空氣量，將其發(fā)送給ECU 1。
油門踏板開度傳感器25與ECU 1連接。油門踏板開度傳感器25檢測油門踏板的開度，將其發(fā)送給ECU 1。
雖未圖示，但可以具有可變地驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門和(或)排氣門的相位以及升程的機(jī)構(gòu)、以及使燃燒室的壓縮比可變的機(jī)構(gòu)等。
向ECU 1發(fā)送的信號被傳遞給輸入接口1a，進(jìn)行模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換。CPU 1b根據(jù)存儲在存儲器1c中的程序處理轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，作出用于發(fā)送給車輛的致動(dòng)器的控制信號。輸出接口1d將這些控制信號發(fā)送給燃料噴射閥7、火花塞9、節(jié)氣門18以及其它的機(jī)械要素的致動(dòng)器。
本發(fā)明的原理參照圖2簡單地說明本發(fā)明的原理，以助于發(fā)明的理解。
在圖2中，縱軸表示缸內(nèi)壓力的圖示平均有效壓力，橫軸表示點(diǎn)火正時(shí)。點(diǎn)火正時(shí)的特性曲線31表示點(diǎn)火正時(shí)和圖示平均有效壓力之間的相關(guān)關(guān)系。后面敘述圖示平均有效壓力的計(jì)算方法。如圖所示，特性曲線31具有極大值32，與該極大值32對應(yīng)的點(diǎn)火正時(shí)被稱為可以實(shí)現(xiàn)最大燃燒效率的最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。
假設(shè)當(dāng)前設(shè)定的點(diǎn)火正時(shí)是IG1。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，對該點(diǎn)火正時(shí)IG1加上變動(dòng)成分。加上變動(dòng)成分具有使點(diǎn)火正時(shí)在包含IG1的預(yù)定范圍內(nèi)波動(dòng)的作用。在一個(gè)實(shí)施例中，如標(biāo)號33所示，變動(dòng)成分被設(shè)定為在連續(xù)的循環(huán)中，點(diǎn)火正時(shí)以IG1為中心在正和負(fù)兩個(gè)方向上波動(dòng)。
取得使點(diǎn)火正時(shí)這樣波動(dòng)時(shí)的圖示平均有效壓力?；谒嗉拥淖儎?dòng)成分和所取得的圖示平均有效壓力，可以取得特性曲線31的、與范圍33對應(yīng)的部分34(實(shí)線所示)?？梢愿鶕?jù)該部分34來估計(jì)特性曲線31的形狀。根據(jù)估計(jì)出的特性曲線31計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。將點(diǎn)火正時(shí)控制為收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以計(jì)算與當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，所以可以使點(diǎn)火正時(shí)迅速地收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。通過使點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)，使缸內(nèi)壓力最大，可以防止燃燒效率的下降。根據(jù)本發(fā)明，不必預(yù)先在存儲器中存儲與各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以及多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)聯(lián)部件對應(yīng)的龐大數(shù)量的點(diǎn)火正時(shí)。
點(diǎn)火正時(shí)控制裝置圖3是基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的、點(diǎn)火正時(shí)控制裝置的方框圖。典型地，通過執(zhí)行ECU 1(圖1)的存儲器1c中所存儲的程序來實(shí)現(xiàn)該裝置的各模塊的功能。作為代替，也可以通過硬件來實(shí)現(xiàn)這些功能。
變動(dòng)信號生成器41生成變動(dòng)信號DIGID。變動(dòng)信號DIGID與參照圖2說明的變動(dòng)成分對應(yīng)。變動(dòng)信號DIGID被傳遞給點(diǎn)火正時(shí)信號生成器42。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將變動(dòng)信號DIGID的值預(yù)先存儲在存儲器1c中。
點(diǎn)火正時(shí)信號生成器42基于所檢測出的當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，參照預(yù)定的映射圖來求出基準(zhǔn)值IGBASE。在本實(shí)施例中，基于吸入空氣量Gcyl和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE，參照預(yù)定的映射圖來求出基準(zhǔn)值IGBASE。預(yù)定的映射圖的一例如圖4所示，其可以存儲在圖1的存儲器1c中。
優(yōu)選為該映射圖僅對代表性的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)規(guī)定點(diǎn)火正時(shí)。不必與龐大數(shù)量的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)地規(guī)定點(diǎn)火正時(shí)。應(yīng)該注意這樣的映射圖不是一定需要的。但是，如果有這樣的映射圖，則可以提高對最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的收斂速度。
按照式(1)計(jì)算吸入空氣量Gcyl。這里，Gth表示由空氣流量表21(圖1)檢測出的值。Pb表示由進(jìn)氣管壓力傳感器20(圖1)檢測出的值。Vb表示進(jìn)氣管的體積(m3)。Tb表示進(jìn)氣管的溫度(K)。R是氣體常數(shù)。k是識別控制循環(huán)的符號，(k)表示本次的循環(huán)，(k-1)表示前次的循環(huán)。
在以下的實(shí)施例的說明中，與燃燒循環(huán)(在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸角0～720度的周期)同步地實(shí)施由‘k’表示控制循環(huán)的處理。
Gcyl(k)=Gth(k)-(Pb(k)-Pb(k-1))·VbTb·R---(1)]]>如式(2)所示，點(diǎn)火正時(shí)信號生成器42對基準(zhǔn)值IGBASE與校正值DIGOP之和加上從變動(dòng)信號生成器41接收到的變動(dòng)信號DIGID，從而計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG。根據(jù)點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG來驅(qū)動(dòng)火花塞9(圖1)。
IGLOG＝IGBASE+DIGOP+DIGID(2)校正值DIGOP是用于收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的校正值。應(yīng)該注意到點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG中包含變動(dòng)信號DIGID。通過有意地將信號DIGID這樣的變動(dòng)成分包含在點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG中，可以使(IGBASE+DIGOP)在預(yù)定范圍內(nèi)波動(dòng)。
在以下的說明中，有時(shí)將(IGBASE+DIGOP)稱為設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)。設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)是基于當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的點(diǎn)火正時(shí)信號，是要收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)的控制對象。如參照圖2說明的那樣，向設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)加上變動(dòng)信號DIGID，以使點(diǎn)火正時(shí)在預(yù)定的范圍內(nèi)波動(dòng)。變動(dòng)信號DIGID優(yōu)選生成為具有不使燃燒狀態(tài)產(chǎn)生大的變動(dòng)的大小。
根據(jù)加上了變動(dòng)信號DIGID的點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)，由缸內(nèi)壓力傳感器15檢測出缸內(nèi)壓力Pcyl。平均有效壓力計(jì)算器43對于該檢測出的缸內(nèi)壓力Pcyl計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act。
MBT計(jì)算器44基于圖示平均有效壓力Pmi_act以及與該圖示平均有效壓力Pmi_act對應(yīng)的變動(dòng)信號DIGID，估計(jì)點(diǎn)火正時(shí)的特性曲線。根據(jù)估計(jì)出的特性曲線計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。
點(diǎn)火正時(shí)控制器45計(jì)算上述的校正值DIGOP，以使設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。
在本實(shí)施例中，使基準(zhǔn)值IGBASE與校正值DIGOP之和收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。由于使用了基準(zhǔn)值，具有如下的優(yōu)點(diǎn)。即，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有時(shí)急劇地變化。如果使用與該變化后的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的基準(zhǔn)值，則可以更快地使點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。但是，作為代替，也可以將控制器45構(gòu)成為不使用這樣的基準(zhǔn)值，而針對每個(gè)控制循環(huán)計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)，使其收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)。
平均有效壓力計(jì)算器參照圖5說明圖示平均有效壓力。圖5表示發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的體積和缸內(nèi)壓力之間的關(guān)系。在點(diǎn)P處，進(jìn)氣門打開，開始吸氣行程。缸內(nèi)壓力經(jīng)過活塞位于上死點(diǎn)TDC處的點(diǎn)N而減小到作為最小值的點(diǎn)U。然后，活塞經(jīng)過作為下死點(diǎn)BDC的點(diǎn)K后，缸內(nèi)壓力增加。在點(diǎn)Q處開始壓縮行程。在壓縮行程中，缸內(nèi)壓力增加。在點(diǎn)R處，燃燒行程開始，缸內(nèi)壓力由于混合氣體的燃燒而急劇地增加，在點(diǎn)S處，缸內(nèi)壓力為最大。通過混合氣體的燃燒，活塞被下壓，向點(diǎn)M所示的BDC移動(dòng)。通過該移動(dòng)，缸內(nèi)壓力減小。在點(diǎn)T處打開排氣門，排氣行程開始。在排氣行程中，缸內(nèi)壓力進(jìn)一步減小。
將由圖示的缸內(nèi)壓力的曲線包圍的面積除以活塞的行程容積的值稱為圖示平均有效壓力。
在代替的實(shí)施方式中，也可以計(jì)算從作為BDC的點(diǎn)K開始經(jīng)過作為TDC的點(diǎn)L到作為BDC的點(diǎn)M為止的平均有效壓力，作為圖示平均有效壓力。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，平均有效壓力計(jì)算器43按照預(yù)定的曲軸角度(在本實(shí)施例中為15度)的周期對缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值進(jìn)行采樣。由Pcyl(n)表示采樣后的缸內(nèi)壓力，這里，n表示采樣周期。
平均有效壓力計(jì)算器43按照式(3)計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act。式(3)示出了僅提取缸內(nèi)壓力的交流成分而計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act的方法，關(guān)于此，在日本特公平8-20339號公報(bào)中進(jìn)行了具體描述。
h是與1個(gè)燃燒循環(huán)所需的行程數(shù)對應(yīng)的系數(shù)，在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，是h＝1/2。在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，為h＝1。由連桿的長度s與曲軸的半徑r之比表示λ，λ＝s/r。
C1表示缸內(nèi)壓力Pcyl中的、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的1次成分(即，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一倍的頻率成分)的振幅，φ1表示缸內(nèi)壓力Pcyl中的、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的1次成分相對于TDC的相位差。C2表示缸內(nèi)壓力Pcyl中的、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的2次成分(即，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的2倍的頻率成分)的振幅，φ2表示缸內(nèi)壓力Pcyl中的、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的2次成分相對于TDC的相位差。如前所述，k表示與燃燒循環(huán)同步的控制循環(huán)，從而，針對每個(gè)燃燒循環(huán)實(shí)施圖示平均有效壓力Pmi_act的計(jì)算。
Pmi_act(k)=π2h(C1(k)cos(φ1(k))+12λC2(k)cos(φ2(k)))---(3)]]>這樣，平均有效壓力計(jì)算器43基于缸內(nèi)壓力Pcyl的交流成分(在本實(shí)施例中，1次成分和2次成分)，計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act。
說明提取缸內(nèi)壓力Pcyl的1次成分和2次成分的方法。應(yīng)注意該提取方法與上述的日本特公平8-20339的不同之處。在該公報(bào)中，使用模擬濾波器進(jìn)行提取，相對于此，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，使用數(shù)字濾波器進(jìn)行提取。
平均有效壓力計(jì)算器43如式(4)以及(5)中分別所示那樣，針對采樣后的缸內(nèi)壓力Pcyl(n)應(yīng)用1階濾波器以及2階濾波器。如前所述，n表示與預(yù)定的曲軸角度(例如15度)同步的采樣循環(huán)。
Pcylod1(n)＝aod11·Pcylod1(n-1)+aod12·Pcylod1(n-2)+aod13·Pcylod1(n-3)+aod14·Pcylod1(n-4)+bod10·Pcyl(n)+bod11·Pcyl(n-1)+bod12·Pcyl(n-2)
+bod13·Pcyl(n-3)+bod14·Pcyl(n-4) (4)濾波系數(shù)aod1i(i＝1～4)，bod1j(j＝0～5)Pcylod2(n)＝aod21·Pcylod1(n-1)+aod22·Pcylod1(n-2)+aod23·Pcylod1(n-3)+aod24·Pcylod1(n-4)+bod20·Pcyl(n)+bod21·Pcyl(n-1)+bod22·Pcyl(n-2)+bod23·Pcyl(n-3)+bod24·Pcyl(n-4) (5)濾波系數(shù)aod2i(i＝1～4)，boc2j(j＝0～5)分別在圖6的(a)以及(b)中示出了這些數(shù)字濾波器的特性。1階濾波器(a)是具有提取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的1次成分的特性的帶通濾波器，2階濾波器(b)是具有提取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的2次成分的特性的帶通濾波器。橫軸表示按照乃奎斯特頻率(Nyquist frequency)進(jìn)行規(guī)一化后的頻率。
由于按照與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步的周期對缸內(nèi)壓力Pcyl進(jìn)行采樣，所以乃奎斯特頻率按照發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。通過按照乃奎斯特頻率進(jìn)行規(guī)一化，不管當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為何值，都可以在不變更這些濾波器的系數(shù)的情況下從缸內(nèi)壓力Pcyl中提取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的1次成分以及2次成分。
在按照一定的時(shí)間間隔應(yīng)用濾波器的方法中，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，通過頻帶為極低的頻率，從而濾波系數(shù)變得極小，可能使濾波器的輸出不穩(wěn)定。根據(jù)基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的上述的方法，通過與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步地應(yīng)用濾波器，可以防止這樣的現(xiàn)象。
將通過1階濾波器的應(yīng)用而得到的值Pcylod1(n)表示為模擬波形時(shí)，表示為C1·sin(θne+φ1)。將通過2階濾波器的應(yīng)用而得到的值Pcylod2(n)表示為模擬波形時(shí)，表示為C2·sin(2θne+φ2)。這里，θne表示具有0～2π的值的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角，在活塞位于TDC時(shí)，θne＝Orad。
另外，式(3)的C1·cos(φ1)以及C2·cos(φ2)分別可以表示為式(6)以及(7)。
C1cos(φ1)=C1sin(φ2+φ1)---(6)]]>C2cos(φ2)=C2sin(π2+φ2)=C2sin(2(π4)+φ2)---(7)]]>比較1階濾波器的輸出C1·sin(θne+φ1)與式(6)可知，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角為π/2(即，θne＝π/2)時(shí)對1階濾波器的輸出進(jìn)行采樣，則可以得到式(3)的1次成分C1·cos(φ1)。同樣，比較2階濾波器的輸出C2·sin(2θne+φ2)與式(7)可知，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角為π/4(即，θne＝π/4)時(shí)對2階濾波器的輸出進(jìn)行采樣，則可以得到式(3)的2次成分C2·cos(φ2)。
這里，參照圖7，示出了對于曲軸角的缸內(nèi)壓力Pcyl、關(guān)于1階濾波器的輸出的模擬波形C1·sin(θne+φ1)、以及關(guān)于2階濾波器的輸出的模擬波形C2·sin(2θne+φ2)。用粗線表示模擬波形C1·sin(θne+φ1)以及C2·sin(2θne+φ2)，為了進(jìn)行比較，用細(xì)線表示C1·sin(θne)以及C2·sin(2.θne)。
如前所述，在θne＝π/2時(shí)，即在TDC后90度處，對1階濾波器的輸出C1·sin(θne+φ1)進(jìn)行采樣得到的值51表示式(3)的1次成分C1·cos(φ1)。在θne＝π/4時(shí)，即在TDC后45度處，對2階濾波器的輸出C2·sin(2θne+φ2)進(jìn)行采樣得到的值52表示式(3)的2次成分C2·cos(φ2)。
這樣，通過在預(yù)定的曲軸角度處對1階濾波器以及2階濾波器的輸出進(jìn)行采樣/保持，可以根據(jù)式(3)來計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act。
由于能在TDC后45度和90度處對來自數(shù)字濾波器的輸出進(jìn)行采樣即可，所以作為代替，也可以將缸內(nèi)壓力的采樣周期設(shè)為45度的整數(shù)分之一的曲軸角度(例如，可以按照5度或3度的曲軸角進(jìn)行采樣)。
參照圖8，說明上述的、僅提取缸內(nèi)壓力的交流成分來計(jì)算圖示有效平均壓力的方法的效果。波形55表示如圖1所示那樣在車輛中搭載了車載用的缸內(nèi)壓力傳感器15的情況下的、該缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值。波形56表示試驗(yàn)用的傳感器的檢測值。
試驗(yàn)用傳感器被配置為與燃燒室內(nèi)的混合氣體直接接觸，該傳感器的壓電元件由昂貴的單晶形成。
另一方面，通常從成本和耐久性的觀點(diǎn)出發(fā)，由多晶陶瓷類形成在車輛中搭載的缸內(nèi)壓力傳感器所使用的壓電元件。此外，由于搭載于車輛中，所以有時(shí)難以將該壓電元件的溫度保持恒定。因此，與表示試驗(yàn)用傳感器的輸出的波形56比較可知，在車載用傳感器的波形55中，由于熱電效應(yīng)或熱漂移，在檢測值Pcyl中可能產(chǎn)生“偏離”。
為了防止這樣的“偏離”，需要由昂貴的單晶構(gòu)成壓電元件，在遠(yuǎn)離燃燒室的地方配置傳感器，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變動(dòng)對燃燒室內(nèi)的溫度造成的影響。但是，這會(huì)導(dǎo)致高成本。此外，由于傳感器輸出的絕對值減小，所以SN比可能降低。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，基于缸內(nèi)壓力的交流成分計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act，所以可以除去由于熱電效應(yīng)或熱漂移而出現(xiàn)的、比1次成分延遲的頻率成分。如圖8(b)所示，基于缸內(nèi)壓力傳感器15的檢測值計(jì)算出的圖示平均有效壓力Pmi_act(由波形57表示)示出了與基于試驗(yàn)用傳感器的檢測值同樣地計(jì)算出的圖示平均有效壓力(由波形58表示)大致相同的值。
變動(dòng)信號生成器以及MBT計(jì)算器參照圖9，示出了與圖2相同的圖。點(diǎn)火正時(shí)的特性曲線71具有極大值72，與極大值72對應(yīng)的點(diǎn)火正時(shí)是最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。但是，實(shí)際上由于燃燒狀態(tài)在每個(gè)燃燒循環(huán)中發(fā)生變動(dòng)，所以對于點(diǎn)火正時(shí)的圖示平均有效壓力Pmi_act通常分布在如具有寬度73的陰影區(qū)域74所示的范圍內(nèi)。
在測試發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境中，通過將點(diǎn)火正時(shí)從滯后側(cè)向超前側(cè)進(jìn)行變更，并測量圖示平均有效壓力，可以得到特性曲線71。但是，在車輛行駛的狀態(tài)下，這樣的操作可能使駕駛性惡化。
此外，如現(xiàn)有技術(shù)這樣，將點(diǎn)火正時(shí)固定到從映射圖中提取出的值(例如，由IG1表示)上時(shí)，相對于該提取出的值的點(diǎn)火正時(shí)，圖示平均有效壓力分布在線75上。根據(jù)這樣的圖示平均有效壓力的一維分布是無法估計(jì)特性曲線71的形狀(曲率以及斜率)的。
為了在不使駕駛性惡化的情況下估計(jì)特性曲線71，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，如參照圖3說明的那樣，導(dǎo)入變動(dòng)信號生成器41。變動(dòng)信號生成器41生成滿足用于估計(jì)特性曲線71的自勵(lì)條件的變動(dòng)信號。自勵(lì)條件的個(gè)數(shù)等于表示待估計(jì)的特性曲線71的函數(shù)(后面對此進(jìn)行敘述)中所包含的應(yīng)辨識的系數(shù)的個(gè)數(shù)加1得到的值，或大于該相加后的值。
在本實(shí)施例中，在表示待估計(jì)的特性曲線71的函數(shù)中包含三個(gè)應(yīng)辨識的系數(shù)，自勵(lì)(PE)條件的個(gè)數(shù)被設(shè)定為4個(gè)。這樣，變動(dòng)信號生成器41如式(8)所示，生成將三個(gè)正弦波進(jìn)行合成而得到的信號DIGID。δ1、δ2以及δ3表示振幅。ω1、ω2以及ω3被設(shè)定為相當(dāng)于控制頻率(在本實(shí)施例中，為與燃燒循環(huán)相當(dāng)?shù)念l率)的整數(shù)分之一的頻率。Ψ以及Ψ’表示相位。預(yù)先確定了這些參數(shù)的值。
DIGID(k)＝δ1·sin(ω1·k)+δ2.sin(ω2·k+Ψ)+δ1·sin(ω3·k+Ψ’)(8)作為代替，也可以使變動(dòng)信號DIGID生成為滿足5個(gè)或5個(gè)以上的自勵(lì)條件。例如，也可以生成包含無限多的個(gè)數(shù)的正弦波的隨機(jī)波作為變動(dòng)信號DIGID。此外，也可以按照一系列的脈沖信號(例如，M序列)的形式生成變動(dòng)信號DIGID。
在圖10中，作為一例示出了變動(dòng)信號DIGID的波形。橫軸表示計(jì)數(shù)器Cdigid的值。使變動(dòng)信號DIGID生成為具有Cdigid_max的周期?？梢詫?yīng)于計(jì)數(shù)值Cdigid的變動(dòng)信號DIGID作為映射圖而存儲在存儲器1c(圖1)中。
在各控制循環(huán)中，增加計(jì)數(shù)器的值。從該映射圖中提取出對應(yīng)于計(jì)數(shù)值的變動(dòng)信號DIGID的值。計(jì)數(shù)器達(dá)到Cdigid_max時(shí)，該計(jì)數(shù)器復(fù)位為零。
標(biāo)號77表示變動(dòng)信號DIGID的可取值的范圍。變動(dòng)信號DIGID被生成為以零為中心在正方向和負(fù)方向上波動(dòng)。但是，也可以使變動(dòng)信號DIGID的波動(dòng)的范圍偏向正或負(fù)。
變動(dòng)信號DIGID的變動(dòng)幅度77優(yōu)選設(shè)定為收納于在通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中出現(xiàn)的、如圖9所示的圖示平均有效壓力的變動(dòng)幅度73內(nèi)。通過這樣生成變動(dòng)信號DIGID，可以避免由變動(dòng)信號DIGID影響燃燒狀態(tài)。
參照圖11，說明由MBT計(jì)算器44實(shí)施的、使用變動(dòng)信號DIGID估計(jì)點(diǎn)火正時(shí)的特性曲線71的方法。圖示的范圍81對應(yīng)于圖10的變動(dòng)信號DIGID所波動(dòng)的范圍77。如前所述，設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)是基準(zhǔn)值IGBASE與校正值DIGOP之和。通過對該設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)加上變動(dòng)信號DIGID，使作為結(jié)果的點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG在范圍81內(nèi)波動(dòng)。
由陰影區(qū)域82表示點(diǎn)火正時(shí)通過變動(dòng)信號DIGID而在范圍81內(nèi)波動(dòng)時(shí)的圖示平均有效壓力的分布范圍?；诜植荚谠搮^(qū)域82中的圖示平均有效壓力，可以估計(jì)特性曲線71。
如參照圖9說明的那樣，對于被固定為從映射圖中提取出的值的點(diǎn)火正時(shí)，圖示平均有效壓力僅分布于線75上，所以不能估計(jì)特性曲線的形狀(斜率以及曲率)。但是，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，通過使用變動(dòng)信號DIGID使點(diǎn)火正時(shí)在范圍81內(nèi)波動(dòng)，取得具有不是線這樣的一維、而是二維的范圍的區(qū)域82上的圖示平均有效壓力，從而可以估計(jì)特性曲線的形狀。
說明估計(jì)特性曲線71的具體方法。首先，可以將特性曲線71定義為如式(9)所示的、變動(dòng)信號DIGID的二次函數(shù)Fmbt。
Fmbt(DIGID)＝Aigop·DIGID2+Bigop·DIGID+Cigop(9)Aigop、Bigop以及Cigop是應(yīng)辨識的系數(shù)?？梢愿鶕?jù)通過變動(dòng)信號DIGID而分布于區(qū)域82內(nèi)的圖示平均有效壓力來辨識這些系數(shù)。后面敘述辨識方法的細(xì)節(jié)。
參照圖12，示出了由辨識后的系數(shù)Aigop、Bigop以及Cigop導(dǎo)出的估計(jì)曲線83?？芍烙?jì)曲線83與實(shí)際的特性曲線71大致一致。由箭頭84表示設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)和最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT之間的偏差EIGOP。通過對式(9)進(jìn)行微分而求出估計(jì)曲線83的極大值72，所以如式(10)這樣計(jì)算偏差EIGOP。
EIGOP=-Bigop2·Aigop---(10)]]>設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)相對于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT具有偏差EIGOP。如果對設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行控制以消除該偏差，則可以實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT處的點(diǎn)火。關(guān)于其控制方法，將在‘點(diǎn)火正時(shí)控制器’的部分中進(jìn)行說明。
由于實(shí)際的特性曲線71不是嚴(yán)格的2次函數(shù)，所以在設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)遠(yuǎn)離了最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的情況下，在估計(jì)曲線83中可能包含誤差。但是，通過由點(diǎn)火正時(shí)控制器45使偏差EIGOP收斂于零，可以使設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。
這里，說明上述的函數(shù)Fmbt中所包含的系數(shù)Aigop、Bigop以及Cigop的辨識方法。該系數(shù)被辨識為，使通過將變動(dòng)信號DIGID的前次值代入估計(jì)曲線的函數(shù)Fmbt而得到的估計(jì)平均有效壓力Pmi_hat與基于作為使用該變動(dòng)信號的結(jié)果而實(shí)際檢測出的缸內(nèi)壓力、通過平均有效壓力計(jì)算器43計(jì)算出的Pmi_act一致。
在該辨識方法中可以使用最小二乘法以及最大似然法等已知的方法。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，使用作為更高效的方法的δ校正法。關(guān)于δ校正法，詳細(xì)地記載于本申請的申請人所提出的、日本特許第3304845號公報(bào)中。這里，簡單地說明使用δ校正法辨識這些系數(shù)的方法。
基于δ校正法的遞推型辨識算法如式(11)所示。系數(shù)矢量θ(k)表示為其基準(zhǔn)值θ_base(k)與其更新成分dθ(k)之和。δ是式(16)所示的遺忘系數(shù)矢量(forgetting coefficient vector)。
θ(k)＝θ_base(k)+dθ(k) (11)dθ(k)＝δ·dθ(k-1)+KP(k)·E_id(k) (12)這里，θT(k)＝[Aigop(k)，Bigop(k)，Cigop(k)] (13)dθT(k)＝[Aigop(k)-Aigop_base，dBigop(k)，dCigop(k)] (14)θ_baseT(k)＝[Aigop_base(k)，O，Cigop_base(k)] (15)δ=1000δ′000δ′(0<δ′<1)---(16)]]>在遺忘系數(shù)矢量δ中，與Aigop對應(yīng)的元素被設(shè)定為值1，與Bigop以及Cigop對應(yīng)的元素被設(shè)定為比0大且比1小的值δ’。這具有如下效果在辨識誤差E_id收斂于0時(shí)，僅留下Aigop，遺忘Bigop以及Cigop。
式(12)所示的式所表示的辨識誤差E_id(k)由式(17)表示。即，辨識誤差E_id是基于作為在點(diǎn)火正時(shí)信號中包含變動(dòng)信號DIGID的前次值的結(jié)果而檢測出的缸內(nèi)壓力、通過平均有效壓力計(jì)算器43計(jì)算出的圖示平均有效壓力Pmi_act與將變動(dòng)信號DIGID的前次值作為輸入、基于函數(shù)Fmbt計(jì)算出的估計(jì)平均有效壓力Pmi_hat之差。
E_id(k)＝Pmi_act(k)-Pmi_hat(k) (17)這里，Pmi_hat(k)＝θT(k)·ら(k)＝Aigop(k)·DIGID(k-1)2+Bigop·DIGID(k-1)+Cigopo(k) (18)
らT(k)DIGID(k-1)2，DIGID(k-1)，1] (19)由式(20)表示增益KP(k)。由式(21)表示P。通過式(20)的系數(shù)λ1以及λ2的設(shè)定，如下那樣確定辨識算法的類型。
λ1＝1，λ2＝0固定增益算法λ1＝1，λ2＝1最小二乘法算法λ1＝1，λ2＝λ遞減增益算法(λ是0、1以外的預(yù)定值)λ1＝λ、λ2＝1；加權(quán)最小二乘法算法(λ是0、1以外的預(yù)定值)。
KP(k)=P(k-1)·ζ(k)1+ζT(k)·P(k-1)·ζ(k)---(20)]]>P(k)=11(I-λ2·P(k-1)·ζ(k)·ζT(k)λ1+λ2·ζT(k)·P(k-1)·ζ(k))P(k-1)---(21)]]>這里，I是(3×3)的單位矩陣點(diǎn)火正時(shí)充分收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT時(shí)，圖示平均有效壓力相對于點(diǎn)火正時(shí)的波動(dòng)的變動(dòng)減小。在這樣的穩(wěn)定狀態(tài)下，如果采用其它的辨識方法，待辨識的系數(shù)可能漂移。
根據(jù)本發(fā)明的上述方法，如上述式(11)所示，系數(shù)矢量θ(k)表示為其基準(zhǔn)值θ_base(k)與其更新成分dθ(k)之和。辨識誤差E_id充分接近于0時(shí)，從式(12)可知，更新成分dθ收斂于(Aigop(k-1)-Aigop_base，0，0)，從而，從式(11)可知，系數(shù)矢量θ收斂于(Aigop(k-1)，0，Cigop_base)。由于系數(shù)Aigop的值被辨識為不為0，所以避免了在式(10)中除以0，從而可以避免向最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的控制發(fā)散。
此外，辨識誤差E_id充分接近于0時(shí)，系數(shù)Bigop收斂于0，所以式(10)所示的、相對于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的偏差EIGOP為0。由于偏差EIGOP收斂于0，所以使點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的反饋控制自動(dòng)地停止。
此外，在由于一些異常的燃燒而使圖示平均有效壓力相對于點(diǎn)火正時(shí)的波動(dòng)的變動(dòng)增大的情況下，變動(dòng)信號DIGID和平均有效壓力Pmi_act之間的相關(guān)性可能消失。在這樣的情況下，誤差E_id為白噪聲狀態(tài)，該誤差E_id的平均值成為0。其結(jié)果是，系數(shù)矢量θ收斂于基準(zhǔn)值θ_base，由此，向最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的反饋控制自動(dòng)地停止。
這樣，根據(jù)δ校正法，在辨識誤差E_id充分小的穩(wěn)定狀態(tài)下，可以防止應(yīng)辨識的系數(shù)的值漂移。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，對于這樣辨識出的系數(shù)Aigop，如式(22)所示，應(yīng)用函數(shù)Lim_a。函數(shù)Lim_a(x)是將x限制為小于0的值的函數(shù)。通過Lim_a(Aigop)，Aigop被限制為具有負(fù)值。
Aigop⇐Lima_a(Aigop)---(22)]]>參照圖13說明應(yīng)用將系數(shù)Aigop限制為負(fù)值的函數(shù)Lim_a的原因。圖13表示設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)充分地收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，圖示平均有效壓力Pmi_act幾乎不因變動(dòng)信號DIGID而變化(即平坦)的狀態(tài)。由標(biāo)號91表示實(shí)際的特性曲線。在這樣的狀態(tài)下，估計(jì)曲線可能被錯(cuò)誤地估計(jì)為具有向下凸出的形狀(即，Aigop≥0)的曲線94。這樣的錯(cuò)誤的估計(jì)可能導(dǎo)致最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的計(jì)算中產(chǎn)生誤差。為了避免這種現(xiàn)象，應(yīng)用函數(shù)Lim_a，使估計(jì)曲線被計(jì)算為具有向上凸出的形狀(即，Aigop＜0)的曲線93。
點(diǎn)火正時(shí)控制器點(diǎn)火正時(shí)控制器45控制點(diǎn)火正時(shí)，使其收斂于根據(jù)估計(jì)曲線計(jì)算出的最佳點(diǎn)火正時(shí)。具體來說，計(jì)算校正值DIGOP，使得相對于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的偏差EIGOP收斂于0。通過將校正值DIGOP加到基準(zhǔn)值IGBASE上，使偏差EIGOP得到補(bǔ)償。
點(diǎn)火正時(shí)控制器45使用響應(yīng)指定型控制，計(jì)算用于使偏差EIGOP收斂于0的控制輸入即校正值DIGOP。計(jì)算式由式(23)表示。
DIGOP(k)=-Krch·σ(k)-KadpΣi=0kσ(i)---(23)]]>σ(k)＝EIGOP(k)+POLE·EIGOP(k-1) (24)這里，Krch，Kadp＞0響應(yīng)指定型控制是可以指定控制量(這里為偏差EIGOP)向目標(biāo)值(這里為0)的收斂特性的控制。根據(jù)響應(yīng)指定型控制，可以在不產(chǎn)生過沖的情況下使偏差EIGOP收斂于0。
在響應(yīng)指定型控制中設(shè)定了切換函數(shù)σ。POLE是切換函數(shù)σ的響應(yīng)指定參數(shù)，規(guī)定偏差EIGOP的收斂速度。POLE優(yōu)選設(shè)定為滿足-I＜POLE＜O。
切換函數(shù)σ(k)＝0的式被稱為等價(jià)輸入系統(tǒng)，規(guī)定了偏差EIGOP的收斂特性。σ(k)＝0時(shí)，可以如式(25)這樣表示式(24)的切換函數(shù)σ。
EIGOP(k)＝-POLE·EIGOP(k-1)(25)這里，參照圖14說明切換函數(shù)。在縱軸為EIGOP(k)并且橫軸為EIGOP(k-1)的相位面上，由線95表現(xiàn)式(25)的切換函數(shù)σ。將該線95稱為切換線。假設(shè)由EIGOP(k-1)以及EIGOP(k)的組合構(gòu)成的狀態(tài)量(EIGOP(k-1)，EIGOP(k))的初始值由點(diǎn)96表示。響應(yīng)指定型控制進(jìn)行動(dòng)作，以使點(diǎn)96所示的狀態(tài)量設(shè)定到切換線95上而限制在該切換線95上。
通過響應(yīng)指定型控制，將狀態(tài)量保持在切換線95上，從而可以使該狀態(tài)量在不受干擾等的影響的情況下極穩(wěn)定地收斂于相位平面上的原點(diǎn)0。換言之，通過將狀態(tài)量(EIGOP(k-1)，EIGOP(k))限制在由式(25)所示的沒有輸入的穩(wěn)定系統(tǒng)中，可以對于干擾以及模型化誤差魯棒地使偏差EIGOP收斂于0。
在本實(shí)施例中，與切換函數(shù)σ有關(guān)的相位空間是二維的，所以由直線95表示切換線。在相位空間為三維的情況下，切換線用平面表示，在相位空間為四維或四維以上時(shí)，切換線成為超平面。
可以可變地設(shè)定響應(yīng)指定參數(shù)POLE。通過調(diào)節(jié)響應(yīng)指定參數(shù)POLE，可以指定偏差EIGOP的收斂速度。
參照圖15，標(biāo)號97、98以及99表示響應(yīng)指定參數(shù)POLE分別為-1、-0.8、-0.5的情況下的偏差EIGOP的收斂速度。隨著響應(yīng)指定參數(shù)POLE的絕對值減小，偏差EIGOP的收斂速度加快。
基于一種實(shí)施方式的點(diǎn)火正時(shí)控制的效果參照圖16以及圖17說明基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的點(diǎn)火正時(shí)控制的效果。
圖16表示通過對基于當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、根據(jù)預(yù)定的映射圖求出的基準(zhǔn)值IGBASE加上變動(dòng)信號DIGID而計(jì)算出點(diǎn)火正時(shí)IGLOG的情況下的、實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act。不進(jìn)行使用校正值DIGOP的、向最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的反饋控制。
在時(shí)間t1，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化。重新從映射圖中提取出基于變化后的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的基準(zhǔn)值IGBASE。假設(shè)從映射圖中提取出的基準(zhǔn)值IGBASE具有比最佳點(diǎn)火正時(shí)滯后的值。其結(jié)果是，點(diǎn)火正時(shí)向滯后側(cè)變化(即，延遲)。由于點(diǎn)火正時(shí)延遲，實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act下降。由標(biāo)號101表示了對應(yīng)于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的圖示平均有效壓力的水平。由于點(diǎn)火正時(shí)不能收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，所以無法消除實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act和水平101之間的“偏離”。
這樣，如果不實(shí)施使點(diǎn)火正時(shí)收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制，則圖示平均有效壓力維持下降后的狀態(tài)，從而，可能引起燃燒效率的下降。
圖17表示實(shí)施了基于本發(fā)明的一種實(shí)施方式的點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制的情況。由于對設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)信號(IGBASE+DIGOP)加上了變動(dòng)信號DIGID，所以點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG波動(dòng)。
在時(shí)間t0～t1之間，點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，從而，實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act也處于與該MBT對應(yīng)的水平。由于點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，所以校正值DIGOP的值大致為0。
在時(shí)間t1處，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化。由于該變化，基準(zhǔn)值IGBASE也偏離最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，從而點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG也偏離最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。其結(jié)果是，實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act下降，低于與最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT對應(yīng)的水平105。
MBT計(jì)算器44對系數(shù)Aigop、Bigop以及Cigop進(jìn)行辨識，使得基于變動(dòng)信號DIGID、通過函數(shù)Fmbt估計(jì)出的圖示平均有效壓力Pmi_hat與實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act一致。其結(jié)果是，估計(jì)平均有效壓力Pmi_hat追隨實(shí)際的平均有效壓力Pmi_act而推移。通過系數(shù)Aigop、Bigop以及Cigop的辨識，計(jì)算出最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。進(jìn)而，計(jì)算設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)(IGBASE+DIOP)相對于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的偏差EIGOP。
可知在時(shí)間t2附近，偏差EIGOP上升。點(diǎn)火正時(shí)控制器45計(jì)算校正值DIGOP，以使偏差EIGOP得到補(bǔ)償。可知校正值DIGOP上升以追隨偏差EIGOP的上升沿。
通過加上校正值DIGOP，向超前側(cè)校正點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG。其結(jié)果是，大約在時(shí)間t3，點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG恢復(fù)為最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT。由于點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT，所以實(shí)際的圖示平均有效壓力Pmi_act恢復(fù)為最佳水平105。
在該仿真中，關(guān)于基準(zhǔn)值，設(shè)定為Aigop_base＝-2，Bigop_base＝0，Cigop_base＝300。如前所述，辨識誤差充分地收斂于0而使點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG收斂于最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT時(shí)，系數(shù)Bigop收斂于基準(zhǔn)值0。其結(jié)果是，對偏差EIGOP設(shè)定0，自動(dòng)地停止反饋控制(箭頭106表示在時(shí)間t4附近，反饋控制達(dá)到自動(dòng)停止)。
控制流程圖18表示點(diǎn)火正時(shí)控制處理的主程序。與燃燒循環(huán)同步地實(shí)施該程序。該流程圖將關(guān)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的處理作為一例而示出。在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，針對各氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)，實(shí)施關(guān)于該氣缸的該處理。例如，在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，每過180度的曲軸角度，就開始任意一個(gè)氣缸的處理。
在步驟S1中，判斷是否在氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(可以包含可變相位機(jī)構(gòu)、可變升程機(jī)構(gòu)等)以及壓縮比可變機(jī)構(gòu)等中檢測出某些故障。如果檢測出故障，則不能由氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施轉(zhuǎn)矩控制。從而，實(shí)施將點(diǎn)火正時(shí)計(jì)算為使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定的自動(dòng)防故障控制(fail safe control)(S2)。
例如可以通過所述響應(yīng)指定型控制來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障控制。計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)Ig_fs，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速收斂于預(yù)定的目標(biāo)值(例如，2000rpm)。以下示出實(shí)現(xiàn)該響應(yīng)指定型控制的計(jì)算式。
Ig_fs=Ig_fs_base-Krch′·σ′(k)-Kadp′·Σi=0k·σ′(i)---(26)]]>σ’(k)＝Enfs(k)+POLE’·Enfs(k-1) (27)Enfs(k)＝NE(k)-NE_fs (28)Krch’，Kadp’反饋增益POLE’響應(yīng)指定參數(shù)(-1＜POLE’＜0)
NE_fs發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值(例如2000rpm)Ig_fs_base自動(dòng)防故障用的基準(zhǔn)值(例如0deg)在步驟S3中，計(jì)算出的Ig_fs被設(shè)定給點(diǎn)火正時(shí)IGLOG。
如果在步驟S1中未檢測出故障，則判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于起動(dòng)中(S4)。如果處于起動(dòng)中，則點(diǎn)火正時(shí)IGLOG被設(shè)定為預(yù)定值(例如，+10度)(S5)。
如果發(fā)動(dòng)機(jī)不處于起動(dòng)中，則在步驟S6中，判斷油門踏板是否全閉。如果油門踏板全閉，則表示發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)。進(jìn)入步驟S7，判斷是否經(jīng)過了為實(shí)施催化劑升溫控制設(shè)定的預(yù)定時(shí)間。如果未經(jīng)過該預(yù)定時(shí)間，則表示催化劑升溫控制處于執(zhí)行中。催化劑升溫控制是使催化劑的溫度急速上升而使催化劑活化的控制。在催化劑升溫控制中，使點(diǎn)火正時(shí)延遲，以便發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速收斂于目標(biāo)值。與步驟S2同樣，可以由響應(yīng)指定型控制實(shí)現(xiàn)該控制。以下，表示用于實(shí)現(xiàn)催化劑升溫控制的計(jì)算式。
Ig_ast=Ig_ast_base-Krch′′·σ′′(k)-Kadp′′·Σi=0k·σ′′(i)---(29)]]>σ″(k)＝Enast(k)+POLE″·Enast(k-1)(30)Enast(k)＝NE(k)-NE_ast (31)Krch″，Kadp″反饋增益POLE″響應(yīng)參數(shù)(-1＜POLE″＜0)NE_ast發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值(例如1800rpm)Ig_ast_base催化劑升溫控制用的基準(zhǔn)值(例如+5deg)在步驟S9中，計(jì)算出的Ig_ast被設(shè)定給點(diǎn)火正時(shí)IGLOG。
如果在步驟S7中催化劑升溫控制結(jié)束，則實(shí)施基于本發(fā)明的向最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的反饋控制(圖19)(S10)。
圖19表示向最佳點(diǎn)火正時(shí)MBT的反饋控制的流程圖。
在步驟S21中，接收對1階濾波器和2階濾波器的輸出進(jìn)行采樣得到的值，按照上述的式(3)，計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi_act。在圖20中示出了對1階濾波器和2階濾波器的輸出進(jìn)行采樣的流程圖。
在步驟S22中，按照上述的式(11)～(22)，計(jì)算系數(shù)Aigop、Bigop以及Cigop，確定由式(9)所示的估計(jì)曲線。在步驟S23中，基于式(10)計(jì)算偏差EIGOP。
在步驟S24中，實(shí)施式(23)以及(24)所示的響應(yīng)指定型控制，計(jì)算用于使偏差EIGOP收斂于0的校正值DIGOP。
在步驟S25中，基于當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE以及吸入空氣量Gcyl，參照圖4所示的映射圖，求出基準(zhǔn)值IGBASE。
在步驟S26中，使計(jì)數(shù)器Cdigid加1。如參照圖10說明的那樣，由計(jì)數(shù)器Cdigid的值來確定待使用的變動(dòng)信號。在步驟S27中，如果計(jì)數(shù)器Cdigid的值大于Cdigid_max(這是相當(dāng)于變動(dòng)信號DIGID的1個(gè)周期的值)，則將計(jì)數(shù)器清零(S28)。如果計(jì)數(shù)器Cdigid的值小于等于Cdigid_max，則進(jìn)至步驟S29。
在步驟S29中，參照圖10所示的表，求出對應(yīng)于計(jì)數(shù)器Cdigid的變動(dòng)信號DIGID的本次值。
在步驟S30中，將基準(zhǔn)值IGBASE、校正值DIGOP以及變動(dòng)信號DIGID相加，計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)信號IGLOG。
也可以對步驟S21～S24與步驟S25～S29并行地進(jìn)行處理。
圖20是表示缸內(nèi)壓力的采樣處理的流程圖。按照15度的曲軸角的周期執(zhí)行該程序。
在步驟S31中，對缸內(nèi)壓力傳感器的檢測值Pcyl進(jìn)行采樣。在步驟S32中，對該檢測值Pcyl應(yīng)用1階濾波器。在步驟S33中，對該檢測值Pcyl應(yīng)用2階濾波器。
在步驟S34中，判斷當(dāng)前的曲軸角度是否為TDC后45度。如果是TDC后45度，則對2階濾波器的輸出值進(jìn)行采樣，存儲在存儲器中(S35)。在步驟S36中，判斷當(dāng)前的曲軸角度是否為TDC后90度。如果是TDC后90度，則對1階濾波器的輸出值進(jìn)行采樣，存儲在存儲器中(S37)。
在步驟S35中采樣的2階濾波器的輸出C2·cos(φ2)以及在步驟S37中采樣的1階濾波器的輸出C1·cos(φ1)被傳遞給圖19的步驟S21。
本發(fā)明可應(yīng)用于通用的(例如，舷外機(jī)等的)內(nèi)燃機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)，具有點(diǎn)火正時(shí)計(jì)算器，其對設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)上加上變動(dòng)成分而計(jì)算用于實(shí)施點(diǎn)火的最終點(diǎn)火正時(shí)；平均有效壓力計(jì)算器，其計(jì)算在按照所述最終點(diǎn)火正時(shí)實(shí)施點(diǎn)火時(shí)檢測出的缸內(nèi)壓力的圖示平均有效壓力；MBT計(jì)算器，其基于所述圖示平均有效壓力和所述變動(dòng)成分，估計(jì)表示該圖示平均有效壓力和該變動(dòng)成分之間的相關(guān)關(guān)系的點(diǎn)火正時(shí)特性曲線，根據(jù)該特性曲線計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)；以及控制器，其控制所述設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)，使其收斂于所述最佳點(diǎn)火正時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，其中，通過以所述變動(dòng)成分作為輸入、以所述圖示平均有效壓力作為輸出的函數(shù)來表示所述點(diǎn)火正時(shí)特性曲線，所述MBT計(jì)算器還具有根據(jù)由所述平均有效壓力計(jì)算器計(jì)算出的圖示平均有效壓力來辨識該函數(shù)中的與該變動(dòng)成分相關(guān)聯(lián)的系數(shù)的辨識器，通過該系數(shù)的辨識來估計(jì)所述點(diǎn)火正時(shí)特性曲線。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，其中，還具有生成所述變動(dòng)成分的生成器，所述變動(dòng)成分生成器生成該變動(dòng)成分，使得滿足用于辨識所述函數(shù)的所述系數(shù)的自勵(lì)條件。
4.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，其中，所述辨識器進(jìn)一步構(gòu)成為計(jì)算所述系數(shù)的更新成分，使得由所述平均有效壓力計(jì)算器計(jì)算出的圖示平均有效壓力和根據(jù)所述函數(shù)估計(jì)出的估計(jì)圖示平均有效壓力之間的偏差成為0，在預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值上加上該系數(shù)的更新成分來計(jì)算該系數(shù)，使得該系數(shù)隨著該偏差接近于0而收斂于該基準(zhǔn)值，該基準(zhǔn)值被設(shè)定為在所述系數(shù)收斂于所述基準(zhǔn)值時(shí)，使所述設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于所述最佳點(diǎn)火正時(shí)的所述控制停止。
5.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，其中，對所述系數(shù)中的至少一個(gè)實(shí)施預(yù)定的限制處理，以防止所述點(diǎn)火正時(shí)特性曲線被估計(jì)為具有下側(cè)凸?fàn)畹那€。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，其中，所述平均有效壓力計(jì)算器構(gòu)成為提取所述檢測出的缸內(nèi)壓力的交流成分，基于該交流成分計(jì)算所述圖示平均有效壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，其中，所述控制器使用可以指定所述設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)向所述最佳點(diǎn)火正時(shí)的響應(yīng)特性的響應(yīng)指定型控制，來控制該設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)。
8.一種控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)的方法，包括(a)在設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)上加上變動(dòng)成分而計(jì)算用于實(shí)施點(diǎn)火的最終點(diǎn)火正時(shí)的步驟；(b)計(jì)算在按照所述最終點(diǎn)火正時(shí)實(shí)施點(diǎn)火時(shí)檢測出的缸內(nèi)壓力的圖示平均有效壓力的步驟；(c)基于所述圖示平均有效壓力和所述變動(dòng)成分，估計(jì)表示該圖示平均有效壓力和該變動(dòng)成分之間的相關(guān)關(guān)系的點(diǎn)火正時(shí)特性曲線的步驟；(d)根據(jù)所述特性曲線計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)的步驟；以及(e)控制所述設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)，使其收斂于所述最佳點(diǎn)火正時(shí)的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過以所述變動(dòng)成分作為輸入、以所述圖示平均有效壓力作為輸出的函數(shù)來表示所述點(diǎn)火正時(shí)特性曲線，所述步驟(c)還包括(c1)根據(jù)所述圖示平均有效壓力來辨識該函數(shù)中的與該變動(dòng)成分相關(guān)聯(lián)的系數(shù)，通過該系數(shù)的辨識來估計(jì)所述點(diǎn)火正時(shí)特性曲線的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，還包括生成所述變動(dòng)成分，使其滿足用于辨識所述函數(shù)的所述系數(shù)的自勵(lì)條件的步驟。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述步驟(c1)還包括計(jì)算所述系數(shù)的更新成分，以使在所述步驟(b)中計(jì)算出的圖示平均有效壓力和根據(jù)所述函數(shù)估計(jì)出的估計(jì)圖示平均有效壓力之間的偏差成為0的步驟；以及在預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值加上該系數(shù)的更新成分來計(jì)算該系數(shù)，以使該系數(shù)隨著該偏差接近于0而收斂于該基準(zhǔn)值的步驟，該基準(zhǔn)值被設(shè)定為在所述系數(shù)收斂于所述基準(zhǔn)值時(shí)，使所述設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于所述最佳點(diǎn)火正時(shí)的所述控制停止。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，還包括對所述系數(shù)中的至少一個(gè)實(shí)施預(yù)定的限制處理，以防止所述點(diǎn)火正時(shí)特性曲線被估計(jì)為具有下側(cè)凸?fàn)畹那€的步驟。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述步驟(b)還包括提取所述檢測出的缸內(nèi)壓力的交流成分，基于該交流成分計(jì)算所述圖示平均有效壓力的步驟。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述步驟(e)還包括使用可以指定所述設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)向所述最佳點(diǎn)火正時(shí)的響應(yīng)特性的響應(yīng)指定型控制，來控制該設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)的步驟。
全文摘要
提供控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)的控制方法。根據(jù)該方法，對設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)加上變動(dòng)成分，計(jì)算用于實(shí)施點(diǎn)火的最終點(diǎn)火正時(shí)。計(jì)算按照最終點(diǎn)火正時(shí)實(shí)施了點(diǎn)火時(shí)檢測出的缸內(nèi)壓力的圖示平均有效壓力。估計(jì)表示該圖示平均有效壓力和該變動(dòng)成分之間的相關(guān)關(guān)系的點(diǎn)火正時(shí)特性曲線，根據(jù)該特性曲線計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)。執(zhí)行使設(shè)定點(diǎn)火正時(shí)收斂于該最佳點(diǎn)火正時(shí)的反饋控制。這樣，點(diǎn)火正時(shí)被控制為與發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的最佳點(diǎn)火正時(shí)。
文檔編號F02D45/00GK1878951SQ20048003343
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者安井裕司, 前田義男, 佐藤正浩, 長島慶一 申請人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社