專利名稱：具有用于驅(qū)動器控制的算法的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及ー種發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，可以將其用于汽車中并被設(shè)計(jì)成使用算法控制致動器的運(yùn)行，致動器例如是燃料噴射器和EGR(廢氣再循環(huán))閥門，以調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)還控制發(fā)動機(jī)的性能。
背景技術(shù)：
已知有發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其確定變量或參數(shù)，例如要噴射到發(fā)動機(jī)中的燃料量(也將稱為噴射量)、噴射時刻、要返回到發(fā)動機(jī)入ロ的一部分廢氣的量(下文也稱為EGR量)、增壓壓力、吸入空氣的量、點(diǎn)火時刻和進(jìn)氣及排氣閥的開/關(guān)時刻，以產(chǎn)生期望的發(fā)動機(jī)性能。作為與發(fā)動機(jī)性能相關(guān)的參數(shù)(下文也稱為性能參數(shù))，有廢氣排放量，例如NOx或CO，發(fā)動機(jī)輸出的扭矩和燃料消耗率(或燃料效率)。
大多數(shù)發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)裝備有存儲受控參數(shù)的最佳值的控制圖，受控參數(shù)例如是要噴射到發(fā)動機(jī)中的燃料量等，以實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動機(jī)性能?？刂茍D通常是通過發(fā)動機(jī)制造廠進(jìn)行的適應(yīng)性試驗(yàn)做出的。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于利用控制圖的對應(yīng)ー個計(jì)算滿足期望發(fā)動機(jī)性能所需的每個受控參數(shù)的目標(biāo)值(也將稱為命令)井向?qū)?yīng)致動器輸出命令以使性能參數(shù)的值與其目標(biāo)值一致。在彼此獨(dú)立地建立起受控參數(shù)的命令時，它可能導(dǎo)致不同類型受控參數(shù)之間的干擾，即，在性能參數(shù)之一達(dá)到其目標(biāo)值時，另ー性能參數(shù)偏離其目標(biāo)值，而在使另ー性能參數(shù)到達(dá)目標(biāo)值時，先前提到的ー個性能參數(shù)偏離其目標(biāo)值。因此，非常難以使不同類型的性能參數(shù)同時與目標(biāo)值一致。日本專利第一次公開No. 2008-223643教導(dǎo)了一種發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其基于發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況計(jì)算每個燃燒參數(shù)(例如，發(fā)動機(jī)氣缸中的目標(biāo)壓力)的目標(biāo)值，并以反饋模式使傳感器測量的燃燒參數(shù)的實(shí)際值與目標(biāo)值一致。日本專利第一次公開No. 2007-77935教導(dǎo)了ー種使用模擬模型計(jì)算的預(yù)測值的反饋模式。上述現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成根據(jù)相應(yīng)性能參數(shù)確定每個燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，性能參數(shù)例如是廢氣排放量、發(fā)動機(jī)輸出的扭矩和燃料消耗率。因此，在以反饋模式使燃燒參數(shù)之一的實(shí)際值與目標(biāo)值一致時，將把性能參數(shù)的對應(yīng)ー個調(diào)節(jié)到其目標(biāo)值，不過，它可能導(dǎo)致性能參數(shù)的另ー個偏離其目標(biāo)值。于是，非常難以使不同類型的性能參數(shù)同時與目標(biāo)值一致。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供ー種發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其被構(gòu)造成使性能參數(shù)之間交互干擾導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)性能劣化最小化，以實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況。根據(jù)實(shí)施例的ー個方面，提供了一種可以用于汽車中的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備。該發(fā)動機(jī)控制設(shè)備包括(a)目標(biāo)性能參數(shù)確定電路，其基于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀況確定與所述內(nèi)燃機(jī)不同類型性能相關(guān)聯(lián)的多個性能參數(shù)的每個的目標(biāo)值；(b)目標(biāo)燃燒參數(shù)確定電路，利用表示所述性能參數(shù)和所述燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的第一相關(guān)性數(shù)據(jù)，基于所述性能參數(shù)的目標(biāo)值，確定與所述內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的多個燃燒參數(shù)的目標(biāo)值；以及(C)控制命令計(jì)算器，根據(jù)所述目標(biāo)燃燒參數(shù)確定電路確定的燃燒參數(shù)目標(biāo)值計(jì)算命令值，向致動器提供所述命令值，致動器用于控制所述內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)所述內(nèi)燃機(jī)性能的期望水平，所述命令值表示與所述致動器運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的受控參數(shù)。在目標(biāo)性能參數(shù)確定電路判定性能參數(shù)的實(shí)際值與目標(biāo)值一致吋，目標(biāo)性能參數(shù)確定電路充當(dāng)目標(biāo)操作電路，目標(biāo)操作電路選擇性能參數(shù)中的至少ー個作為要校正的目標(biāo)并校正性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值，以便基于作為非目標(biāo)的性能參數(shù)中的其他參數(shù)而提高發(fā)動機(jī)性能中的對應(yīng)ー個的水平。第一相關(guān)性數(shù)據(jù)定義不同類型性能參數(shù)(例如NOx量、PM(顆粒物質(zhì))的量、發(fā)動機(jī)輸出扭矩和發(fā)動機(jī)中的燃料消耗)和不同類型燃燒參數(shù)(例如點(diǎn)火時刻、點(diǎn)火滯后和釋熱率)之間的相關(guān)性，但不定義每個性能參數(shù)和每個燃燒參數(shù)之間的一一對應(yīng)關(guān)系。例如，第一相關(guān)性數(shù)據(jù)不僅定義燃料消耗和釋熱率之間的關(guān)系，同時還定義實(shí)現(xiàn)所有性能參數(shù)(例如NOx量、PM的量和燃料消耗)的相應(yīng)目標(biāo)值所需的燃燒參數(shù)(例如點(diǎn)火時刻、點(diǎn) 火滯后和釋熱率)的組合。因此，與分別計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值(每個對應(yīng)于性能參數(shù)之一)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不同的是，發(fā)動機(jī)控制設(shè)備用于避免不同類型性能參數(shù)之間的相互干擾，這種相互干擾通常導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制設(shè)備的可控制性劣化。換言之，使用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)在同時使多個性能參數(shù)的值與目標(biāo)值一致時實(shí)現(xiàn)了改善的可控制性?？梢栽诎l(fā)動機(jī)系統(tǒng)反演模型定義的算術(shù)表達(dá)式中表達(dá)第一相關(guān)性數(shù)據(jù)，其中性能參數(shù)和燃燒參數(shù)彼此具有相關(guān)性。在所有性能參數(shù)都與其目標(biāo)值一致時，也可以將它們之ー或一些調(diào)節(jié)或校正到更好的值。例如，在控制NOx量和燃料消耗使它們都與目標(biāo)值A(chǔ)和目標(biāo)值B分別一致時，可以允許將燃料消耗再減少a，同時將NOx量保持在目標(biāo)值A(chǔ)。發(fā)動機(jī)控制設(shè)備被設(shè)計(jì)成在這樣的條件下操作或改變?nèi)魏涡阅軈?shù)的目標(biāo)值。具體而言，在控制性能參數(shù)的實(shí)際值以與基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況確定的其目標(biāo)值ー致的條件下，發(fā)動機(jī)控制設(shè)備選擇性能參數(shù)中的至少ー個作為要改變的目標(biāo)并改變性能參數(shù)中的選定ー個的目標(biāo)值，以便基于關(guān)于其他性能參數(shù)的信息提高發(fā)動機(jī)性能對應(yīng)ー個的水平。使用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)使得發(fā)動機(jī)控制設(shè)備能夠計(jì)算出在改變或校正性能參數(shù)的選定ー個時燃燒參數(shù)將如何變化，還能夠基于燃燒參數(shù)的變化計(jì)算出被選擇為不校正的非目標(biāo)的其他性能參數(shù)如何變化。因此，發(fā)動機(jī)控制設(shè)備可用于優(yōu)化性能參數(shù)的選定ー個，同時監(jiān)測性能參數(shù)將如何變化。發(fā)動機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)(即燃燒參數(shù))給出了與致動器受控參數(shù)的相關(guān)性，從而使得發(fā)動機(jī)控制設(shè)備能夠知道性能參數(shù)的變化并然后控制致動器的運(yùn)行。這樣使得因性能參數(shù)間干擾導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備可控制性劣化最小化并增強(qiáng)了發(fā)動機(jī)的性能。性能參數(shù)可以包括與廢氣排放(例如NOx量、PM(顆粒物質(zhì))的量、CO的量和HC的量)、發(fā)動機(jī)輸出的扭矩、發(fā)動機(jī)的速度、發(fā)動機(jī)中的燃料消耗(或每消耗単位容積燃料的行駛距離或每運(yùn)行單位時間發(fā)動機(jī)消耗的容積)以及從發(fā)動機(jī)發(fā)出的燃燒噪聲(或發(fā)動機(jī)振動或燃燒或排氣噪聲)相關(guān)聯(lián)的物理量中的至少兩個。一些這種類型的性能參數(shù)將彼此干擾。例如，在發(fā)動機(jī)的輸出扭矩增大時，將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)燃料消耗減小。發(fā)動機(jī)控制設(shè)備被設(shè)計(jì)成避免這樣的參數(shù)干擾。在實(shí)施例的優(yōu)選模式中，所述目標(biāo)操作電路可以計(jì)算選擇為非目標(biāo)的性能參數(shù)中其他參數(shù)的變化，預(yù)計(jì)所述變化起因于選擇為目標(biāo)的性能參數(shù)之一的目標(biāo)值變化，并基于計(jì)算的變化校正或改變操控性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值。具體而言，校正性能參數(shù)中選定ー個將導(dǎo)致其他性能參數(shù)的變化。優(yōu)選改變性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值，以便保持其他性能參數(shù)的值不相對于目標(biāo)值過度改變。所述目標(biāo)操作電路可以用于計(jì)算允許燃燒參數(shù)的實(shí)際值改變的容許可變范圍，利用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)計(jì)算與所述燃燒參數(shù)的容許可變范圍對應(yīng)的性能參數(shù)變化，并確定性能參數(shù)中選定ー個的變化作為操控性變量，在其他性能參數(shù)的變化位于容許范圍中時，通過操控性變量校正性能參數(shù)中的選定ー個的目標(biāo)值?？梢栽诎l(fā)動機(jī)系統(tǒng)正向模型定義的算木表達(dá)式中表達(dá)第一相關(guān)性數(shù)據(jù)，其中性能參數(shù)和燃燒參數(shù)彼此具有相關(guān)性。

使用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)便于計(jì)算出性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性，從而能夠容易地計(jì)算與燃燒參數(shù)的可變范圍對應(yīng)的多個性能參數(shù)的變化。性能參數(shù)的變化可能彼此不同。不過，僅在其他性能參數(shù)的變化位于容許范圍之內(nèi)時才將性能參數(shù)中選定ー個的變化設(shè)置為允許性能參數(shù)選定ー個的目標(biāo)值變化的量，從而確保了即使在校正性能參數(shù)中選定一個的目標(biāo)值時使其他性能參數(shù)的實(shí)際值與目標(biāo)值一致也是穩(wěn)定的。所述目標(biāo)操作電路可以確定所述操控性變量作為最大操控性變量并在所述最大操控性變量之內(nèi)逐漸校正性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值。具體而言，確定利用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)和燃燒參數(shù)的容許可變范圍計(jì)算的性能參數(shù)選定ー個的變化作為在其他性能參數(shù)的變化在容許范圍之內(nèi)的條件下允許將性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值校正的最大可能量。發(fā)動機(jī)控制設(shè)備在最大可能量之內(nèi)逐漸或逐步校正性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值，從而確保校正目標(biāo)值時的穩(wěn)定性，同時保持發(fā)動機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)，以免發(fā)生不希望的改變。目標(biāo)操作電路可以判斷燃燒參數(shù)中的至少ー個因?yàn)樾Ｕ阅軈?shù)中選定ー個的目標(biāo)值而發(fā)生的變化是否大于給定值。在判定燃燒參數(shù)中的至少ー個的變化大于給定值時，目標(biāo)操作電路停止校正性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值。任何性能參數(shù)的變化將導(dǎo)致多個燃燒參數(shù)中的變化。燃燒參數(shù)的變化表示發(fā)動機(jī)中燃料燃燒狀態(tài)的變化。于是，發(fā)動機(jī)控制設(shè)備可用于控制性能參數(shù)中選定ー個的校正，同時監(jiān)測發(fā)動機(jī)中燃料燃燒狀態(tài)的變化。目標(biāo)操作電路或者可以判斷判定為起因于性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值校正的選定ー些或全部燃燒參數(shù)的變化是否小于等于給定相應(yīng)值或所有燃燒參數(shù)變化中最大的ー個是否小于等于給定值。目標(biāo)操作電路或者可以被設(shè)計(jì)成計(jì)算起因于校正性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值的燃燒參數(shù)變化，并判斷與性能參數(shù)中選定ー個的相關(guān)性最強(qiáng)的燃燒參數(shù)的變化之ー是否大于給定值。在判定燃燒參數(shù)之一的變化大于給定值時，目標(biāo)操作電路可以停止校正性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值。具體而言，性能參數(shù)與燃燒參數(shù)的相關(guān)性在強(qiáng)度上彼此不同。性能參數(shù)的選定ー個與燃燒參數(shù)的相關(guān)性也在強(qiáng)度上彼此不同?？梢酝ㄟ^監(jiān)測燃燒參數(shù)在相關(guān)性強(qiáng)度差異方面的變化來正確地進(jìn)行是否改變性能參數(shù)中選定ー個的判斷。具體而言，發(fā)動機(jī)控制設(shè)備監(jiān)測燃燒參數(shù)中與性能參數(shù)選定ー個的相關(guān)性最強(qiáng)的一個的變化，從而以對燃燒參數(shù)中這一個的變化的高靈敏度控制性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值的校正。目標(biāo)操作電路還可以用于計(jì)算允許受控參數(shù)實(shí)際值改變的容許可變范圍。目標(biāo)操作電路可以利用定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的第二相關(guān)性數(shù)據(jù)確定與受控參數(shù)的容許可變范圍對應(yīng)的燃燒參數(shù)容許可變范圍?？梢栽诎l(fā)動機(jī)系統(tǒng)正向模型定義的算木表達(dá)式中表達(dá)第一相關(guān)性數(shù)據(jù)，其中燃燒參數(shù)和受控參數(shù)彼此具有相關(guān)性。使用定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的第二相關(guān)性數(shù)據(jù)便于容易地根據(jù)受控參數(shù)的容許可變范圍計(jì)算燃燒參數(shù)的容許可變范圍?？梢酝瑫r推導(dǎo)燃燒參數(shù)的容許可變范圍，從而在確定用于校正性能參數(shù)目標(biāo)值的燃燒參數(shù)容許可變范圍中實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的效率。目標(biāo)操作電路可以選擇內(nèi)燃機(jī)中的燃料消耗率作為性能參數(shù)的選定ー個，還確定內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放量作為選擇為非目標(biāo)的其他性能參數(shù)。目標(biāo)操作電路可以基于廢氣排放量校正燃料消耗率的目標(biāo)值。這樣實(shí)時優(yōu)化了發(fā)動機(jī)的燃料消耗，不會劣化廢氣排放，例如 NOx、CO 和 HC。所述控制命令計(jì)算器可以使用定義所述燃燒參數(shù)和所述受控參數(shù)之間相關(guān)性的第二相關(guān)性數(shù)據(jù)以根據(jù)所述燃燒參數(shù)目標(biāo)值確定針對受控參數(shù)的命令值。第二相關(guān)性數(shù)據(jù)定義燃燒參數(shù)(例如點(diǎn)火時刻、點(diǎn)火滯后和釋熱率)和受控參數(shù)(例如要噴射到發(fā)動機(jī)中的燃料量、EGR量和充液壓力)之間的相關(guān)性，但不定義燃燒參數(shù)的每個和受控參數(shù)之一之間的一一對應(yīng)關(guān)系。例如，第二相關(guān)性數(shù)據(jù)不僅定義點(diǎn)火時刻和要噴射的燃料量之間的關(guān)系，而且定義同時實(shí)現(xiàn)所有燃燒參數(shù)的相應(yīng)目標(biāo)值所需的受控參數(shù)組合。因此，與分別計(jì)算受控參數(shù)命令值(每個對應(yīng)于燃燒參數(shù)之一)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不同的是，發(fā)動機(jī)控制設(shè)備用于避免不同類型受控參數(shù)之間的相互干擾，這種相互干擾通常導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制設(shè)備的可控制性劣化。換言之，使用第二相關(guān)性數(shù)據(jù)在同時使多個燃燒參數(shù)的值與目標(biāo)值一致時實(shí)現(xiàn)了改善的可控制性?？梢栽诎l(fā)動機(jī)系統(tǒng)反演模型定義的算木表達(dá)式中表達(dá)第二相關(guān)性數(shù)據(jù)，其中燃燒參數(shù)和受控參數(shù)彼此具有相關(guān)性。


從下文給出的詳細(xì)描述和本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖將更完整地理解本發(fā)明，不過，不應(yīng)用其將本發(fā)明限制到具體實(shí)施例，而是僅僅出于解釋和理解的目的。在附圖中圖1(a)是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖；圖I (b)是表示用作燃燒參數(shù)算木表達(dá)式的行列式的圖示；圖I (c)是表示用作受控參數(shù)算木表達(dá)式的行列式的圖示；圖2是要由圖I (a)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行的致動器控制程序的流程圖；圖3 (a)是例示由圖I (a)到I (C)中的燃燒參數(shù)算木表達(dá)式和受控參數(shù)算木表達(dá)式定義的相關(guān)性的解釋圖；圖3 (b)是例示圖3 (a)的受控參數(shù)算木表達(dá)式定義的相關(guān)性的圖示；圖3 (C)是例示圖3 (a)的燃燒參數(shù)算木表達(dá)式定義的相關(guān)性的圖示；圖4是表示燃燒參數(shù)對性能參數(shù)的效果的解釋圖5是示出了圖I的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中安裝的目標(biāo)燃料消耗控制器結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6(a)是表示用作圖5的目標(biāo)燃料消耗控制器中使用的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式的行列式的圖示；圖6(b)是表示用作圖5的目標(biāo)燃料消耗控制器中使用的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式的行列式的圖示；圖7是要由圖I (a)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行的目標(biāo)燃料消耗控制程序的流程圖；圖8是要由第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行的目標(biāo)燃料消耗控制程序的流程圖；以及圖9是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖，其中在幾個附圖中，類似的附圖標(biāo)記指示類似部分，尤其是參考圖1(a)，其中示出了根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成控制用于汽車的內(nèi)燃機(jī)10的工作。作為范例，以下論述將提到自點(diǎn)火柴油機(jī)，其中以高壓將燃料噴射到四個氣缸#1 至Ij #4 中。圖1(a)是電子控制單元(ECU)20實(shí)現(xiàn)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖，其用于控制多個致動器11的工作，以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)10的燃料燃燒狀態(tài)，用于產(chǎn)生發(fā)動機(jī)10的期望輸出特性或性能。燃料系統(tǒng)中安裝的致動器11例如是向發(fā)動機(jī)10中噴射燃料的燃料噴射器，以及控制要饋送給燃料噴射器的燃料壓カ的高壓泵。ECU 20用于計(jì)算表示目標(biāo)受控變量的命令值，即要由高壓泵抽吸和釋放的燃料的目標(biāo)量并以命令信號的形式向高壓泵輸出命令值以控制要噴射到發(fā)動機(jī)10中的燃料壓カ。ECU 20還確定表示目標(biāo)受控變量的命令值，即要從每個燃料噴射器噴射的燃料的目標(biāo)量(即噴射持續(xù)時間)、燃料噴射器的每個開始噴射燃料的目標(biāo)噴射時刻，以及每個燃料噴射器在每個發(fā)動機(jī)工作周期(即四沖程周期)中要噴射燃料的次數(shù)，包括吸入或吸氣、壓縮、燃燒和排氣，并以命令信號的形式向燃料噴射器輸出它們。進(jìn)氣系統(tǒng)中安裝的致動器11例如是EGR(廢氣再循環(huán))閥門，其控制從發(fā)動機(jī)10發(fā)射的要返回到發(fā)動機(jī)10入口的一部分廢氣的量(下文也將稱為EGR量)；可變控制的增壓器，其可變地調(diào)節(jié)充液壓カ；控制要引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)10的氣缸中的新鮮空氣量的節(jié)流閥，以及閥門控制機(jī)構(gòu)，其設(shè)置發(fā)動機(jī)10的進(jìn)氣及排氣閥的開關(guān)時刻并調(diào)節(jié)進(jìn)氣及排氣閥的提升量。ECU 20用于計(jì)算表示目標(biāo)受控變量的命令值，即EGR量的目標(biāo)值，充液壓力，新鮮空氣的量，開關(guān)時刻，以及進(jìn)氣及排氣閥的提升量，并以命令信號的形式將它們輸出到EGR閥門、可變控制的增壓器、節(jié)流閥和閥門控制機(jī)構(gòu)。通過上述方式，ECU 20控制致動器11的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)受控變量，由此控制發(fā)動機(jī)10中的燃燒狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)10的期望性倉^:。如上所述，由多種類型的燃燒參數(shù)定義發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)。例如，燃燒參數(shù)為點(diǎn)火時刻、點(diǎn)火滯后(也稱為點(diǎn)火延遲)，即開始從燃料噴射器噴射燃料和噴射的燃料點(diǎn)火之間的時間間隔，以及釋熱率。這樣的燃燒參數(shù)是通常由例如汽缸壓カ傳感器測量的物理量，汽缸壓力傳感器測量發(fā)動機(jī)10氣缸中的壓力。發(fā)動機(jī)10的性能由多種類型的性能參數(shù)表示，性能參數(shù)例如是與廢氣排放相關(guān)聯(lián)的物理量(例如NOx量、PM(顆粒物質(zhì))的量和CO或HC的量)、與從發(fā)動機(jī)10輸出的扭矩(例如，發(fā)動機(jī)10的輸出軸的扭矩)和發(fā)動機(jī)10的速度相關(guān)聯(lián)的物理量、與發(fā)動機(jī)10中的燃料消耗相關(guān)聯(lián)的物理量(例如，通過模式運(yùn)行測試測量的消耗的単位燃料體積的行駛距離或發(fā)動機(jī)10每次運(yùn)行時間的消耗容積)，以及與燃燒噪聲相關(guān)聯(lián)的物理量(例如，發(fā)動機(jī)振動或燃燒或排氣噪聲)。E⑶20裝備有典型的微型計(jì)算機(jī)，包括在給定任務(wù)上執(zhí)行運(yùn)算的CPU ;充當(dāng)主存儲器的RAM，主存儲器中存儲著CPU運(yùn)行期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或CPU運(yùn)算的結(jié)果；充當(dāng)程序存儲器的ROM ;其中存儲數(shù)據(jù)的EEPROM ;和備份RAM，即使在關(guān)閉ECU 20的主電源之后仍然在所 有時間都從車輛中安裝的諸如蓄電池的備份電源為備份RAM供電。發(fā)動機(jī)10中安裝了傳感器12和13，向E⑶20提供輸出。傳感器12是用于實(shí)際測量性能參數(shù)的發(fā)動機(jī)輸出傳感器。例如，由測量來自發(fā)動機(jī)10的廢氣排放的成分(例如NOx)濃度的氣體傳感器、測量發(fā)動機(jī)10輸出的扭矩的扭矩傳感器和測量發(fā)動機(jī)10中燃料燃燒造成的噪聲大小的噪聲傳感器來實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)輸出傳感器12?？梢蕴娲乩盟惴Ｐ投皇褂脗鞲衅?2來計(jì)算或估計(jì)性能參數(shù)的實(shí)際值。傳感器13是燃燒狀態(tài)傳感器，以實(shí)際確定上述燃燒參數(shù)。例如，如上所述，由測量發(fā)動機(jī)10燃燒室(即氣缸)中壓カ的汽缸壓力傳感器和測量在發(fā)動機(jī)10中燃燒燃料而產(chǎn)生的離子量的離子傳感器來實(shí)現(xiàn)傳感器13。例如，ECU 20計(jì)算汽缸壓カ傳感器13測量的發(fā)動機(jī)燃燒室中的壓カ變化，以確定點(diǎn)火時刻和點(diǎn)火延遲?？梢蕴娲乩盟惴Ｐ投皇褂脗鞲衅?3來計(jì)算或估計(jì)燃燒參數(shù)的實(shí)際值。ECU 20作為發(fā)動機(jī)控制器而工作，發(fā)動機(jī)控制器裝備有性能參數(shù)計(jì)算器31、燃燒參數(shù)計(jì)算器32、致動器控制器33、性能參數(shù)偏差計(jì)算器34和燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35。性能參數(shù)計(jì)算器31充當(dāng)目標(biāo)性能參數(shù)確定電路，以確定性能參數(shù)的目標(biāo)值。燃燒參數(shù)計(jì)算器32充當(dāng)目標(biāo)燃燒參數(shù)確定電路，以計(jì)算使性能參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值一致所需的燃燒參數(shù)目標(biāo)值。致動器控制器33充當(dāng)控制命令計(jì)算器以產(chǎn)生用于控制致動器11的工作的命令值(即受控變量)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)10的目標(biāo)燃燒狀態(tài)，用于獲得發(fā)動機(jī)10的所需水平性能。下文中也將受控變量稱為受控參數(shù)。性能參數(shù)偏差計(jì)算器34充當(dāng)發(fā)動機(jī)性能反饋電路，以計(jì)算每個性能參數(shù)的實(shí)際值(即來自發(fā)動機(jī)輸出傳感器12的輸出)與其目標(biāo)值的差異或偏差。燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35充當(dāng)燃燒參數(shù)反饋電路，以計(jì)算每個燃燒參數(shù)的實(shí)際值(即來自燃燒狀態(tài)傳感器13的輸出)與其目標(biāo)值的差異或偏差。在ECU 20的微型計(jì)算機(jī)中邏輯地實(shí)現(xiàn)這些功能塊31到35。具體而言，燃燒參數(shù)計(jì)算器32具有積分器32a和燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b。積分器32a用于對性能參數(shù)偏差計(jì)算器34計(jì)算的每個性能參數(shù)偏差求和或總計(jì)。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式32b存儲在諸如E⑶20的ROM的存儲器中。令燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b定義與不同類型的發(fā)動機(jī)10性能相關(guān)聯(lián)的不同類型性能參數(shù)和與發(fā)動機(jī)10中不同類型燃燒狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的不同類型燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。具體而言，由圖1(a)中所示的發(fā)動機(jī)性能到燃燒參數(shù)模型或圖1(b)中所示的行列式提供燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b，并以數(shù)學(xué)方式表示發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)(即燃燒參數(shù))與發(fā)動機(jī)10的性能狀態(tài)(即性能參數(shù))的相關(guān)。換言之，燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b產(chǎn)生符合性能參數(shù)所需值需要的發(fā)動機(jī)10燃燒狀態(tài)的值。通過將性能參數(shù)的目標(biāo)值(或?qū)嶋H值與所需值的偏差)帶入燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b中來獲得燃燒參數(shù)的目標(biāo)值(或在先前控制周期中導(dǎo)出的目標(biāo)值需要改變的量)。在實(shí)踐中，積分器32a分別累加性能參數(shù)的實(shí)際值的偏差并將它們代入燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b中以使性能參數(shù)的實(shí)際值始終偏離其目標(biāo)值的可能性最小化。在總偏差值變?yōu)榱?O)時，由燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b計(jì)算的對應(yīng)值將是零。因此，設(shè)置燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以使發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)保持在原來的狀態(tài)。致動器控制器33包括積分器33a和受控參數(shù)算木表達(dá)式33b。積分器33a用于對每個燃燒參數(shù)的實(shí)際值與燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35導(dǎo)出的其目標(biāo)值的偏差求和或匯總。受 控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b存儲在諸如E⑶20的ROM的存儲器(即存儲裝置)中。使受控參數(shù)算木表達(dá)式33b定義不同類型的燃燒參數(shù)和不同類型的受控變量(即受控參數(shù))之間的相關(guān)性。受控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b由圖1(a)中所示的燃燒參數(shù)到受控變量模型或圖1(c)中所示的行列式提供，以數(shù)學(xué)方式表達(dá)與發(fā)動機(jī)10的期望燃燒狀態(tài)對應(yīng)的受控參數(shù)的值。換言之，受控參數(shù)算木表達(dá)式33b提供了使發(fā)動機(jī)10處于目標(biāo)燃燒狀態(tài)所需的受控參數(shù)的值的組合。因此，通過將燃燒參數(shù)的目標(biāo)值(或目標(biāo)值要改變的量)代入燃燒參數(shù)算木表達(dá)式33b中來獲得受控參數(shù)的命令值(或命令值要改變的量)。圖1(a)結(jié)構(gòu)的燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35將燃燒參數(shù)偏差(即需要目標(biāo)值改變的量)代入受控參數(shù)算木表達(dá)式33b中以確定在這個控制周期中先前控制周期中導(dǎo)出的命令值需要改變的量，以便導(dǎo)出在這個控制周期中先前控制周期中提供的受控參數(shù)需要改變的量。具體而言，積分器33a對燃燒參數(shù)的實(shí)際值與燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35導(dǎo)出的其目標(biāo)值的偏差求積分或累加，并加它們分別代入受控參數(shù)算木表達(dá)式33b中，以使燃燒參數(shù)的實(shí)際值將始終偏離其目標(biāo)值的可能性最小化。在每個偏差的總值變?yōu)榱?O)時，由受控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b計(jì)算的對應(yīng)值將是零。因此，設(shè)置每個受控參數(shù)的命令值以使受控參數(shù)的最新值保持原來的樣子。下文將參考如圖2所示的致動器控制程序的流程圖描述如何計(jì)算要輸出到致動器11以實(shí)現(xiàn)受控參數(shù)期望值的命令值。這個程序要由ECU 20的微型計(jì)算機(jī)以規(guī)則間隔(例如，CPU的工作周期或相當(dāng)于發(fā)動機(jī)10的給定曲柄角的周期)執(zhí)行。在進(jìn)入程序之后，例程前進(jìn)到步驟S11，其中基于發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行狀況計(jì)算相應(yīng)性能參數(shù)的目標(biāo)值，所述運(yùn)行狀況例如是發(fā)動機(jī)10的速度和車輛加速器踏板的位置(即，駕駛員在加速器踏板上的力量)。這種操作是由性能參數(shù)計(jì)算器31進(jìn)行的。例如，ECU 20使用適應(yīng)性試驗(yàn)做出的圖計(jì)算目標(biāo)值，該圖中存儲了相對于發(fā)動機(jī)10的速度和加速器踏板位置的性能參數(shù)的最佳值。例程前進(jìn)到步驟S12，其中從發(fā)動機(jī)輸出傳感器12的輸出測量相應(yīng)性能參數(shù)的實(shí)際值?；蛘?，可以將ECU 20設(shè)計(jì)成通過算術(shù)模型估計(jì)或計(jì)算當(dāng)前性能參數(shù)并無需使用發(fā)動機(jī)輸出傳感器12就確定以上實(shí)際值為它們。僅可以對ー些性能參數(shù)進(jìn)行這樣的估計(jì)。例程前進(jìn)到步驟S13，其中執(zhí)行性能參數(shù)偏差計(jì)算器34的操作。具體而言，確定步驟S12中測量的性能參數(shù)實(shí)際值與步驟Sll中導(dǎo)出的其目標(biāo)值的偏差。以下還將把這樣的偏差稱為性能參數(shù)偏差。例程前進(jìn)到步驟S14，其中執(zhí)行積分器32a的操作。具體而言，確定在步驟S13中導(dǎo)出的每個性能參數(shù)偏差的總值X(i)。更具體而言，計(jì)算ー個程序執(zhí)行周期之前導(dǎo)出的每個總值x(i-l)和這ー程序執(zhí)行周期中導(dǎo)出的性能參數(shù)偏差的對應(yīng)ー個之和作為總值X (i)。例程前進(jìn)到步驟S15，其中計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。具體而言，將在步驟S14中導(dǎo)出的總值X(i)代入燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式32b中。燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式32b的解被確定為需要燃燒參數(shù)的當(dāng)前或最新值改變的量。例如，如圖1(b)中所示，燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b被設(shè)計(jì)成，表示性能參數(shù)偏差的變量的r階列矢量Al和q乘r個元an到構(gòu)成的矩陣A2之積被定義為表示燃燒參數(shù)要改變的量的變量的q階列矢量A3。將在步驟S14中導(dǎo)出的偏差總值x(i)代入列矢量Al的變量中，以導(dǎo)出列矢量A3的相應(yīng)變量(即項(xiàng))的解。確定燃燒參數(shù)的最新值需要改變的量作為解，以實(shí)現(xiàn)在這個程序執(zhí)行周期中導(dǎo)出的其目標(biāo)值(下文也將其稱為燃燒參數(shù)變化)。ECU 20還通過發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行狀況的圖或數(shù)學(xué)公式確定燃燒參數(shù)的參考值，運(yùn)行狀況例如是發(fā)動機(jī)10的速度或負(fù)載，將燃燒參數(shù)變化增加到參考 值，并將這樣的和定義為燃燒參數(shù)的目標(biāo)值(即，燃燒參數(shù)的目標(biāo)值=參考值+燃燒參數(shù)的最新值要改變的量)。例程前進(jìn)到步驟S16，其中監(jiān)測燃燒狀態(tài)傳感器13的輸出以導(dǎo)出燃燒參數(shù)的實(shí)際值。或者，可以將ECU 20設(shè)計(jì)成通過算術(shù)模型估計(jì)或計(jì)算燃燒參數(shù)的當(dāng)前值并無需使用燃燒狀態(tài)傳感器13就確定以上實(shí)際值為它們。僅可以對ー些燃燒參數(shù)進(jìn)行這樣的估計(jì)。例程前進(jìn)到步驟S17，其中執(zhí)行燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35的操作。具體而言，計(jì)算在步驟S15中導(dǎo)出的燃燒參數(shù)的每個目標(biāo)值與在步驟S16中導(dǎo)出的燃燒參數(shù)的對應(yīng)ー個實(shí)際值的偏差(下文也稱為燃燒參數(shù)偏差)。例程前進(jìn)到步驟S18，其中執(zhí)行積分器33a的操作。具體而言，確定在步驟S17中導(dǎo)出的每個燃燒參數(shù)偏差的總值y(i)。更具體而言，計(jì)算ー個程序執(zhí)行周期之前導(dǎo)出的總值y(i-l)和這個程序執(zhí)行周期中導(dǎo)出的燃燒參數(shù)偏差之和作為總值y(i)。例程前進(jìn)到步驟S19，其中確定每個受控參數(shù)(即受控變量)的命令值。具體而言，將在步驟S18中導(dǎo)出的燃燒參數(shù)偏差的總值y(i)代入受控參數(shù)算木表達(dá)式33b中。受控參數(shù)算木表達(dá)式33b的解被確定為所有類型的受控參數(shù)的最新命令值需要改變或調(diào)節(jié)的量。例如，如圖1(c)中所示，受控參數(shù)算木表達(dá)式33b被設(shè)計(jì)成，表示燃燒參數(shù)偏差的變量的q階列矢量A3和P乘q個元bn到bM構(gòu)成的矩陣A4之積被定義為表示受控參數(shù)要改變的量的變量的P階列矢量A5。將在步驟S18中導(dǎo)出的偏差總值y(i)代入列矢量A4的變量中，以導(dǎo)出列矢量A6的相應(yīng)變量(即項(xiàng))的解。確定受控參數(shù)的最新值需要改變的量作為解，以實(shí)現(xiàn)在這個程序執(zhí)行周期中導(dǎo)出的其目標(biāo)值(即，目標(biāo)命令值)(下文也將其稱為受控參數(shù)變化)。ECU 20還通過發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行狀況的圖或數(shù)學(xué)公式確定受控參數(shù)的參考值，運(yùn)行狀況例如是發(fā)動機(jī)10的速度或負(fù)載，將受控參數(shù)變化增加到參考值，并將這樣的和定義為受控參數(shù)的目標(biāo)值(即命令值)(即，受控參數(shù)的目標(biāo)值=參考值+受控參數(shù)的最新值要改變的量)。命令值是要以命令信號的形式輸出到致動器11的致動器受控參數(shù)。下文將參考圖3 (a)到3 (c)描述燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式32b和受控參數(shù)算木表達(dá)式33b定義的性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間以及燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間的相關(guān)性的范例。圖3 (a)示意性地示出了以上相關(guān)性。噴射量、噴射持續(xù)時間和EGR量被定義為致動器11的受控參數(shù)(即受控變量)。NOx量、CO的量和燃料消耗被定義為性能參數(shù)?！癆”、“B”和“C”分別表示不同類型的燃燒參數(shù)。例如，“ A”表示發(fā)動機(jī)10的點(diǎn)火時刻。在圖3(a)的范例中，附圖標(biāo)記Sal表示回歸線XI，其代表噴射量和燃燒參數(shù)A之間的相關(guān)性?；貧w線Xl例如是由多元回歸分析建立的。類似地，附圖標(biāo)記Sa2表示回歸線，其代表噴射量和燃燒參數(shù)B之間的相關(guān)性。附圖標(biāo)記Sa3表示回歸線，其代表噴射量和燃燒參數(shù)C之間的相關(guān)性。具體而言,如圖3(b)中所不,如上所述,噴射量、噴射時刻和EGR量的每個和燃燒參數(shù)A、B和C之一之間的相關(guān)性通過該模型或行列式由回歸線定義。因此，在指定噴射量、噴射時刻和EGR量的組合時，獲得了燃燒參數(shù)A、B和C值的對應(yīng)組合。換言之，定義受控參數(shù)與發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)(即燃燒參數(shù))的關(guān)系。從圖1(a)中可以看出，受控參數(shù)算木表達(dá)式33b是由圖3(a)中模型的反演模型定義的。在圖3(a)中，附圖標(biāo)記Sbl表示回歸線X2，其代表燃燒參數(shù)A和NOx量之間的相關(guān)性?；貧w線X2例如是由多元回歸分析建立的。類似地，附圖標(biāo)記Sb2表示回歸線，其代表燃燒參數(shù)A和CO量之間的相關(guān)性。附圖標(biāo)記Sb3表示回歸線，其代表燃燒參數(shù)A和燃料消耗之間的相關(guān)性。具體而言，如圖3(c)中所示，如上所述，燃燒參數(shù)A、B和C的每個和NOx量、CO量和燃料消耗之一之間的相關(guān)性通過該模型或行列式由回歸線定義。因此，在指定燃燒參數(shù)A、B和C值的組合吋，獲得了 NOx量、CO量和燃料消耗的對應(yīng)組合。換言之，定義發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)(即燃燒參數(shù))與發(fā)動機(jī)10的性能狀態(tài)(即性能參數(shù))的關(guān)系。在圖1(a)中可以看出，由圖3(a)中模型的反演模型定義燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b。例如，在點(diǎn)火時刻的目標(biāo)值保持不變但其實(shí)際值變化吋，由燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35給出這ー差異(即，燃燒參數(shù)偏差)。致動器控制器33將這樣的燃燒參數(shù)偏差代入圖3(b)中所示的模型或行列式中，以導(dǎo)出要使點(diǎn)火時刻的實(shí)際值與其目標(biāo)值一致而需要噴射量、噴射時刻和EGR量的當(dāng)前值改變或校正的量(即，校正值)。以點(diǎn)火時刻A的偏差Λ A (即點(diǎn)火時刻A的實(shí)際值和目標(biāo)值之間的差異)和噴射量的變化AQ(即噴射量要改變的量)作為范例，致動器控制器33基于圖3(a)中的回歸線Xl導(dǎo)出與點(diǎn)火時刻偏差ΛΑ對應(yīng)的噴射量的變化AQ0圖3(b)中的受控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)的多個組合，使得在僅有ー個燃燒參數(shù)從目標(biāo)值變化吋，都同時校正所有受控參數(shù)。類似地，在NOx量的目標(biāo)值不和其已經(jīng)變化的實(shí)際值相同時，通過性能參數(shù)偏差計(jì)算器34導(dǎo)出這種差異(即性能參數(shù)偏差)。將這樣的性能參數(shù)偏差代入圖3(c)中所示的模型或行列式，以導(dǎo)出使NOx量的實(shí)際值與其目標(biāo)值一致而要將燃燒參數(shù)A、B和C的當(dāng)前值改變或校正的量(即校正值)。以性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性、點(diǎn)火時刻A的目標(biāo)變化AAy (即點(diǎn)火時刻要改變的量)和NOx量的偏差Λ NOx為例，燃燒參數(shù)計(jì)算器32用于從圖3(a)中的回歸線Χ2導(dǎo)出與偏差A(yù)NOx對應(yīng)的點(diǎn)火時刻A的目標(biāo)變化AAy。圖3 (c)中的燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式32b定義性能參數(shù)和燃燒參數(shù)的多個組合，使得在僅有ー個性能參數(shù)從其目標(biāo)值變化時，同時改變或校正所有燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。如前所述，燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b定義性能參數(shù)和燃燒參數(shù)的組合，從而能夠獲知響應(yīng)于燃燒參數(shù)之一的變化的相應(yīng)性能參數(shù)的變化。例如，在NOx量和PM量的實(shí)際值分別偏離其目標(biāo)值吋，如圖4中所示，通過將點(diǎn)火時刻的最近值A(chǔ)l (即ー個程序執(zhí)行周期之前導(dǎo)出的值)改變?yōu)橹礎(chǔ)2來消除這樣的偏差。即使未找到使NOx量和PM量剛好與其目標(biāo)值一致所需的點(diǎn)火時刻值，也可以由燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b導(dǎo)出分別使NOx量和PM量盡可能接近目標(biāo)值的最佳值。圖4為示意圖，為了方便起見僅示出了點(diǎn)火時刻A的校正,不過,如上所述,提供燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b以定義不同類型性能參數(shù)和不同類型燃燒參數(shù)的任意數(shù)量所有可能的組合，從而響應(yīng)于性能參數(shù)偏差之一或一些同時校正燃燒參數(shù)的目標(biāo)值。像燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b那樣，準(zhǔn)備受控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b以定義不同類型燃燒參數(shù)和不同類型受控參數(shù)的任意數(shù)量或所有可能組合，從而響應(yīng)于燃燒參數(shù)的ー個或ー些偏差同時校正受控參數(shù)的命令值。下面將描述發(fā)動機(jī)10穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間發(fā)動機(jī)10的冷卻劑溫度(即環(huán)境條件)改變的條件下發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的工作范例。例如，發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度升高將導(dǎo)致即使在受控參數(shù)的命令值保持不變吋，發(fā)動機(jī)10燃燒狀態(tài)也改變，或即使在發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)保持不變時，性能參數(shù)也改變。性能參數(shù)偏差計(jì)算器34然后計(jì)算性能參數(shù)偏差。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)以反饋模式改變?nèi)紵齾?shù)的當(dāng)前值，以便最小化或消除由性能參數(shù)偏差計(jì)算器34導(dǎo)出的性能參數(shù)偏差。具體而言，燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b產(chǎn)生多個燃燒參數(shù)的目標(biāo)值以同時使性能參數(shù)偏差最小化。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)然后設(shè)置受控參數(shù)，以便通過反饋模式消除燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35導(dǎo)出的燃燒參數(shù)偏差。受控參數(shù)算木表達(dá)式33b用于以協(xié)調(diào)方式同時控制致動器11的エ作以使燃燒參數(shù)偏差在總體上最小化，由此在所有時間產(chǎn)生期望的發(fā)動機(jī)性能。在所有性能參數(shù)都與其目標(biāo)值一致吋，也可以將它們之ー或一些調(diào)節(jié)或校正到更好的值。本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成以反饋模式選擇至少ー個性能參數(shù)，其中使所有性能參數(shù)的實(shí)際值都與其目標(biāo)值一致，并進(jìn)ー步基于其他性能參數(shù)的信息改善性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值。下文將描述這樣的范例，其中作為要進(jìn)一歩改善的選定目標(biāo)的性能參數(shù)之ー是發(fā)動機(jī)10中的燃料消耗(或燃料消耗率)，不是目標(biāo)的其他性能參數(shù)是發(fā)動機(jī)10的廢氣排放的N0x、HC和CO的量。圖5示出了圖I的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中安裝的目標(biāo)燃料消耗控制器40。目標(biāo)燃料消耗控制器40設(shè)置于性能參數(shù)計(jì)算器31和燃燒參數(shù)計(jì)算器32之間，與性能參數(shù)計(jì)算器31一起充當(dāng)目標(biāo)操作電路。目標(biāo)燃料消耗控制器40可以安裝在性能參數(shù)計(jì)算器31中。像在圖1(a)的功能框31到35中那樣，由ECU 20的微型計(jì)算機(jī)邏輯地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)燃料消耗控制器40。目標(biāo)燃料消耗控制器40充當(dāng)目標(biāo)操作電路，由受控參數(shù)范圍計(jì)算器41、燃燒參數(shù)范圍計(jì)算器42、性能參數(shù)變化計(jì)算器43、目標(biāo)燃料消耗計(jì)算器44和目標(biāo)更新電路45構(gòu)成。受控參數(shù)范圍計(jì)算器41計(jì)算分別允許改變受控參數(shù)的當(dāng)前值的可變范圍。具體而言，受控參數(shù)范圍計(jì)算器41確定每個受控參數(shù)的當(dāng)前值和基于發(fā)動機(jī)10的瞬時運(yùn)行狀況導(dǎo)出的其極限(即保護(hù)值)之間的差異作為可變范圍。燃燒參數(shù)范圍計(jì)算器42使用關(guān)于燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的數(shù)據(jù)計(jì)算分 別允許改變?nèi)紵齾?shù)當(dāng)前值的可變范圍。具體而言，ECU 20的ROM存儲相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a(也將稱為第二相關(guān)性數(shù)據(jù))，其以正向模式的形式定義多個燃燒參數(shù)和多個受控參數(shù)之間的相關(guān)性。如圖6(a)中所示，由行列式定義相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a。具體而言，設(shè)計(jì)相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42b，使得表示受控參數(shù)變化的變量的列矢量BI和相關(guān)系數(shù)C11到Cqp構(gòu)成的矩陣B2之積被表達(dá)為表示燃燒參數(shù)變化的變量的列矢量B3。將受控參數(shù)范圍計(jì)算器41導(dǎo)出的受控參數(shù)可變范圍代入列矢量BI的變量中以推導(dǎo)表示相應(yīng)燃燒參數(shù)的可變范圍的列矢量B3的相應(yīng)變量(即項(xiàng))的解。性能參數(shù)變化計(jì)算器43使用關(guān)于性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的數(shù)據(jù)計(jì)算與燃燒參數(shù)范圍計(jì)算器42導(dǎo)出的燃燒參數(shù)可變范圍對應(yīng)的性能參數(shù)值的變化。具體而言，E⑶20的ROM存儲相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a (也將稱為第一相關(guān)性數(shù)據(jù))，其以正向模式的形式定義多個性能參數(shù)和多個燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。如圖6(b)中所示，由行列式定義相關(guān)性算木表達(dá)式43a。具體而言，設(shè)計(jì)相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42b，使得表示燃燒參數(shù)變化的變量的列矢量B4和相關(guān)系數(shù)dn到構(gòu)成的矩陣B5之積被表達(dá)為表示性能參數(shù)變化的變量的列矢量B6。將燃燒參數(shù)范圍計(jì)算器42導(dǎo)出的燃燒參數(shù)可變范圍代入列矢量B4的變量中以推導(dǎo)表示相應(yīng)性能參數(shù)的變化的列矢量B6的相應(yīng)變量(即項(xiàng))的解。
目標(biāo)燃料消耗計(jì)算器44使用性能參數(shù)變化計(jì)算器43導(dǎo)出的性能參數(shù)變化確定變化之一，即在性能參數(shù)(即N0x、HC和CO的量)的其他變化位于容許范圍中時，燃料消耗作為操控性燃料消耗變量改變的量。在性能參數(shù)(即N0x、HC和CO的量)變化在容許范圍之外吋，ECU 20不推導(dǎo)操控性燃料消耗變量，換言之，不校正燃料消耗的目標(biāo)值。具體而言，性能參數(shù)變化計(jì)算器43和目標(biāo)燃料消耗計(jì)算器44的組合用于計(jì)算出來自發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量變化，這種變化將起因于目標(biāo)燃料消耗的處理并基于計(jì)算的變化確定或固定操控性燃料消耗變量?？梢酝ㄟ^判斷N0x、HC和CO量的變化量的每個和N0x、HC和CO的當(dāng)前量的對應(yīng)ー個之和是否符合其目標(biāo)值來判斷NOx、HC和CO量的變化是否在容許范圍之內(nèi)。目標(biāo)更新電路45用于從性能參數(shù)計(jì)算器31計(jì)算的目標(biāo)燃料消耗減去目標(biāo)燃料消耗計(jì)算器44導(dǎo)出的操控性燃料消耗變量，以校正或更新目標(biāo)燃料消耗。偏差計(jì)算器46計(jì)算發(fā)動機(jī)10中燃料消耗實(shí)際值與目標(biāo)更新電路45校正的目標(biāo)值的偏差。燃燒參數(shù)計(jì)算器32優(yōu)先于性能參數(shù)偏差計(jì)算器34導(dǎo)出的偏差對這種燃料消耗偏差進(jìn)行采樣。燃燒參數(shù)計(jì)算器32和致動器控制器33用于以上述方式計(jì)算受控參數(shù)的命令值。圖7是要由E⑶20以規(guī)則間隔(例如，CPU的工作周期或相當(dāng)于發(fā)動機(jī)10的給定曲柄角的周期)執(zhí)行的邏輯步驟序列或目標(biāo)燃料消耗控制程序的流程圖。這個程序是在圖2的控制命令計(jì)算程序的步驟S12和S13之間執(zhí)行的，亦即，在采集性能參數(shù)的實(shí)際值之后，在計(jì)算性能參數(shù)偏差之前執(zhí)行。在進(jìn)入程序之后，例程前進(jìn)到步驟S21，其中判斷是否符合允許操控或校正目標(biāo)燃料消耗的執(zhí)行條件。例如，在發(fā)動機(jī)10運(yùn)行于穩(wěn)態(tài)或經(jīng)濟(jì)模式中時，判定符合執(zhí)行條件。設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，以標(biāo)準(zhǔn)模式、運(yùn)動模式和經(jīng)濟(jì)模式中的選定ー種運(yùn)行發(fā)動機(jī)10，這些模式彼此之間在燃料比消耗方面是不同的。經(jīng)濟(jì)模式的燃料消耗最低。當(dāng)發(fā)動機(jī)10運(yùn)行于空閑模式中時，也可以判定滿足執(zhí)行條件。如果在步驟S21中獲得肯定答案，那么例程前進(jìn)到步驟S22，其中判斷是否所有性能參數(shù)都達(dá)到其目標(biāo)值。如果在步驟S21或步驟S22中獲得否定答案，例程終止。換言之，例程前進(jìn)到步驟2的步驟S13，不校正目標(biāo)燃料消耗?；蛘撸绻诓襟ES22中獲得肯定答案，那么例程前進(jìn)到步驟S23。在步驟S23中，確定操控性燃料消耗變量，即發(fā)動機(jī)10中燃料消耗要減少的量。具體而言，如圖5中已經(jīng)所述，受控參數(shù)范圍計(jì)算器41計(jì)算分別允許改變受控參數(shù)當(dāng)前值的可變范圍。燃燒參數(shù)范圍計(jì)算器42使用相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a，基于受控參數(shù)的可變范圍，確定允許改變?nèi)紵齾?shù)的當(dāng)前值的每個的可變范圍。性能參數(shù)變化計(jì)算器43使用相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a確定與燃燒參數(shù)可變范圍對應(yīng)將每個性能參數(shù)值改變的量。在NOx、HC和CO量的改變量位于給定容許范圍之內(nèi)吋，目標(biāo)燃料消耗計(jì)算器44使用性能參數(shù)變化計(jì)算器43導(dǎo)出的性能參數(shù)的變化來確定燃料消耗改變的量，作為操控性燃料消耗變量。在NOx、HC和CO量的變化在容許范圍之外吋，ECU 20不推導(dǎo)操控性燃料消耗變量。例程然后前進(jìn)到步驟S24，其中目標(biāo)更新電路45使用在步驟S23中導(dǎo)出的允許燃料消耗改變的目標(biāo)量更新或校正圖2的步驟Sll中導(dǎo)出的目標(biāo)燃料消耗。在以上述方式校正目標(biāo)燃料消耗之后，例程前進(jìn)到圖2的步驟S13，其中，偏差計(jì) 算器46計(jì)算燃料消耗實(shí)際值與校正的目標(biāo)燃料消耗的偏差(即性能參數(shù)偏差)。接下來，ECU 20然后以上述方式基于所有性能參數(shù)偏差計(jì)算燃燒參數(shù)、和受控參數(shù)的命令值。以上述方式校正目標(biāo)燃料消耗將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)10中燃料消耗減小，而不會因性能參數(shù)彼此干擾導(dǎo)致來自發(fā)動機(jī)10的廢氣排放有任何劣化，同時以反饋模式調(diào)節(jié)每個性能參數(shù)(即燃料消耗和來自發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量)以與其目標(biāo)值一致。本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)使用燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b (即第一相關(guān)性數(shù)據(jù))根據(jù)性能參數(shù)的目標(biāo)值分別確定燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，其中燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b定義不同類型性能參數(shù)和不同類型燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)還使用受控參數(shù)算木表達(dá)式33b(即第二相關(guān)性數(shù)據(jù))以根據(jù)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值確定受控參數(shù)的命令值(即目標(biāo)值)，受控參數(shù)算木表達(dá)式33b (即第二相關(guān)性數(shù)據(jù))定義不同類型燃燒參數(shù)和不同類型受控參數(shù)之間的相關(guān)性。如上所述，燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b被設(shè)計(jì)成定義多個性能參數(shù)和多個燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性。類似地，受控參數(shù)算木表達(dá)式33b被設(shè)計(jì)成定義多個燃燒參數(shù)和多個受控參數(shù)之間的相關(guān)性。因此，與分別獨(dú)立計(jì)算與性能參數(shù)和受控參數(shù)對應(yīng)的參數(shù)目標(biāo)值的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不同的是，本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)建立起性能參數(shù)和受控參數(shù)的協(xié)調(diào)性而不會造成之間的任何干擾，從而確保了控制發(fā)動機(jī)10時的穩(wěn)定性，亦即，在同時使性能參數(shù)和受控參數(shù)更接近其目標(biāo)值方面得到改善。在控制所有性能參數(shù)的每個的實(shí)際值以與根據(jù)發(fā)動機(jī)10的瞬時運(yùn)行狀況而計(jì)算出的目標(biāo)值一致并基于廢氣排放(即N0x、HC和CO)量校正或改善燃料消耗目標(biāo)值吋，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)還用于選擇燃料消耗作為要進(jìn)一步優(yōu)化的目標(biāo)。使用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)還能夠發(fā)現(xiàn)在改變性能參數(shù)之一(在這ー實(shí)施例中即燃料消耗)時如何計(jì)算出每個燃燒參數(shù)如何變化以及無需校正的其他性能參數(shù)如何隨著燃燒參數(shù)的變化而變化。因此，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于優(yōu)化作為性能參數(shù)之一的燃料消耗，同時識別出其他性能參數(shù)如何變化。發(fā)動機(jī)10的燃燒狀態(tài)(即燃燒參數(shù))承載著與致動器11受控參數(shù)的相關(guān)性，從而使得發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)能夠知道性能參數(shù)如何變化并根據(jù)需要控制致動器11的運(yùn)行。這樣改善了發(fā)動機(jī)10的性能而不會有對發(fā)動機(jī)10控制劣化有貢獻(xiàn)的性能參數(shù)的任何干擾。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)還用于計(jì)算因燃料消耗目標(biāo)值變化導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)廢氣排放量的變化并基于所計(jì)算的變化校正或修改目標(biāo)值。具體而言，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)使用相關(guān)性算木表達(dá)式43a (即第一相關(guān)性數(shù)據(jù))以計(jì)算對應(yīng)于燃燒參數(shù)可變范圍的性能參數(shù)變化，并在來自發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量變化位于容許范圍之內(nèi)時利用性能參數(shù)的變化確定燃料消耗的變化作為操控性燃料消耗變量。使用相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a便于容易地計(jì)算與燃燒參數(shù)可變范圍對應(yīng)的多個性能參數(shù)的變化。性能參數(shù)的變化可能彼此不同。不過，僅在廢氣排放量的變化位于容許范圍之內(nèi)時才將燃料消耗的變化(即相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a的解)設(shè)置為允許燃料消耗目標(biāo)值變化的量(即操控性燃料消耗變量)，從而確保了即使在校正燃料消耗的目標(biāo)值時使其他性能參數(shù)的實(shí)際值與目標(biāo)值一致也是穩(wěn)定的。利用定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a(即第二相關(guān)性數(shù)據(jù))基于受控參數(shù)的可變范圍推導(dǎo)用于通過相關(guān)性算木表達(dá)式43a計(jì)算性能參數(shù)變化 的燃燒參數(shù)的可變范圍。使用定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a便于容易地根據(jù)受控參數(shù)的可變范圍計(jì)算燃燒參數(shù)的可變范圍。同時推導(dǎo)燃燒參數(shù)的可變范圍，從而在確定用于操作或校正性能參數(shù)目標(biāo)值的燃燒參數(shù)可變范圍中實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的效率。本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成選擇發(fā)動機(jī)10的燃料消耗(即性能參數(shù)之一)作為要校正的目標(biāo)，還選擇發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量(即其他性能參數(shù))作為不校正的非目標(biāo)，并用于校正燃料消耗的目標(biāo)值，以便基于發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量來提高性能參數(shù)的選定ー個的水平，亦即，改善發(fā)動機(jī)10的燃料效率。這樣實(shí)時優(yōu)化了發(fā)動機(jī)10的燃料消耗，不會劣化廢氣排放，例如NOx、CO和He。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于以反饋模式使性能參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值一致，還以反饋模式使燃燒參數(shù)的實(shí)際值與其目標(biāo)值一致。這樣確保了即使在實(shí)際值隨著例如發(fā)動機(jī)10的冷卻劑溫度變化而變化時也能以反饋模式穩(wěn)定地控制性能和燃燒參數(shù)的實(shí)際值，從而實(shí)現(xiàn)了控制發(fā)動機(jī)10時相對于環(huán)境條件變化的改進(jìn)魯棒性。下文將描述第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。在第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中，如圖5中所示，性能參數(shù)變化計(jì)算器43使用相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a確定性能參數(shù)的變化。在性能參數(shù)變化計(jì)算器43計(jì)算出的N0x、HC和CO量的變化分別在容許范圍之外吋，目標(biāo)燃料消耗計(jì)算器44確定性能參數(shù)變化計(jì)算器43導(dǎo)出的燃料消耗變化作為操控性燃料消耗變量。第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成確定允許將燃料消耗目標(biāo)值校正的量(即，利用相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a導(dǎo)出的操控性燃料消耗變量)作為最大操控性變量(即保護(hù)值)并逐漸或逐步地改變?nèi)剂舷牡哪繕?biāo)值，以便改善燃料效率，直到目標(biāo)值的這種變化達(dá)到最大操控性變量。在開始減小燃料消耗的目標(biāo)值之后，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)判斷燃燒參數(shù)的選定ー個將要改變的量是否大于等于給定值。如果這樣的話，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)停止進(jìn)ー步校正燃料消耗的目標(biāo)值。圖8是要由安裝在第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的ECU 20以規(guī)則間隔(例如，CPU的工作周期或相當(dāng)于發(fā)動機(jī)10的給定曲柄角的周期)執(zhí)行的邏輯步驟序列或目標(biāo)燃料消耗控制程序的流程圖。與圖7中所用相同的步驟編號是指相同操作。
在進(jìn)入程序之后，例程前進(jìn)到步驟S21，其中以與圖7所示相同的方式判斷是否符合允許校正目標(biāo)燃料消耗的執(zhí)行條件。如果在步驟S21中獲得肯定答案，那么例程前進(jìn)到步驟S22，其中判斷是否所有性能參數(shù)都達(dá)到其目標(biāo)值或與其目標(biāo)值一致。如果在步驟S22中獲得了肯定答案，那么例程前進(jìn)到步驟S31，其中判斷是否發(fā)起校正燃料消耗目標(biāo)值的多個步驟序列的第一序列。如果在開始這個程序之后第一次在步驟S21和S22中獲得肯定答案，在步驟S31中獲得肯定答案。
該例程然后前進(jìn)到步驟S32，其中像在圖7的步驟S23中那樣，使用定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a分別確定允許燃燒參數(shù)當(dāng)前值變化的可變范圍。類似地，使用定義性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a確定每個性能參數(shù)值變化的量。然后確定允許燃料消耗(即性能參數(shù)之一)減小的量(即操控性燃料消耗變量)作為最大操控性變量。在步驟S32之后，該例程前進(jìn)到步驟S33。如果在步驟S31中獲得否定答案，表示已經(jīng)開始了減小燃料消耗目標(biāo)值多個步驟的第二或后繼步驟，那么該例程直接前進(jìn)到步驟S33。在步驟S33中，判斷燃燒參數(shù)中選定ー個的被判定為起因于目標(biāo)燃料消耗與其當(dāng)前值之間的減量a的變化是否小于或等于給定值K。減量a是在多個步驟的每個中要將目標(biāo)燃料消耗減小的量。例如，可以利用以上相關(guān)性數(shù)據(jù)的反演模型準(zhǔn)備性能參數(shù)(即燃料消耗)和燃燒參數(shù)之間的相關(guān)性以確定燃燒參數(shù)之ー的變化?；蛘呖梢栽诓襟ES33中判斷判定為起因于目標(biāo)燃料消耗減量a的選定ー些或所有燃燒參數(shù)的變化是否小于等于給定的相應(yīng)值K，或所有燃燒參數(shù)的變化中最大一個是否小于或等于給定值K。在本實(shí)施例中，預(yù)先確定與發(fā)動機(jī)10中燃料消耗的相關(guān)性最強(qiáng)的燃燒參數(shù)之一(即燃燒掉的燃料量)。在步驟S33中的判斷中使用這種燃燒參數(shù)的預(yù)測變化。如果在步驟S33中獲得了肯定答案，那么例程前進(jìn)到步驟S34，其中判斷預(yù)測要在減量a改變之后導(dǎo)出的目標(biāo)燃料消耗是否小于在步驟S32中計(jì)算的目標(biāo)燃料消耗初始值減去最大操控性變量。如果在步驟S33或步驟S34的任一個中獲得否定答案，那么例程終止?；蛘?，如果在步驟S34中獲得了肯定答案，那么例程前進(jìn)到步驟35，將目標(biāo)燃料消耗減小減量a。本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于在校正目標(biāo)燃料消耗之前準(zhǔn)備最大操控性變量，然后逐步減小目標(biāo)燃料消耗，直到目標(biāo)燃料消耗改變的總量達(dá)到最大操控性變量。在判定起因于目標(biāo)燃料消耗與其當(dāng)前值的減量a的燃燒參數(shù)之一的變化不小于等于給定值K(即，在步驟S33中獲得否定答案)吋，E⑶20停止進(jìn)ー步減小目標(biāo)燃料消耗。此外，在性能參數(shù)之一或一些偏離其目標(biāo)值時(即，在步驟S22中獲得否定答案)，ECU 20停止減小或校正目標(biāo)燃料消耗。從以上論述可以明了，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于在最大操控性變量之內(nèi)逐漸減小發(fā)動機(jī)10中的燃料消耗，從而避免發(fā)動機(jī)10中燃料燃燒狀態(tài)急劇變化。最大操控性變量是允許目標(biāo)燃料消耗改變的量，是基于燃燒參數(shù)的可變范圍和第一相關(guān)性數(shù)據(jù)計(jì)算的(尤其在與發(fā)動機(jī)10的廢氣排放相關(guān)的性能參數(shù)變化位于容許范圍之內(nèi)的條件下)，從而確保了廢氣排放質(zhì)量的穩(wěn)定性。
發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)控制目標(biāo)燃料消耗的減小，同時監(jiān)測這樣的減小是否導(dǎo)致燃燒參數(shù)的過度變化，從而確保發(fā)動機(jī)10中燃料燃燒的穩(wěn)定性。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)測與發(fā)動機(jī)10中燃料消耗的相關(guān)性最強(qiáng)的燃燒參數(shù)之ー的變化，從而以對于燃燒參數(shù)之一的變化的高靈敏度控制目標(biāo)燃料消耗的減小。下文將描述第三實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。如上所述，第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成將多個性能參數(shù)的偏差代入燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b(即第一相關(guān)性數(shù)據(jù))中，以導(dǎo)出多個燃燒參數(shù)的變化，還將多個燃燒參數(shù)的偏差代入受控參數(shù)算木表達(dá)式33b(即第二相關(guān)性)中以導(dǎo)出多個受控參數(shù)的變化。第三實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)在這種操作中與第一實(shí)施例不同。具體而言，如圖9中所示，第三實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成將性能參數(shù)的目標(biāo)值代入燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b (即第一相關(guān)性數(shù)據(jù))中以導(dǎo)出燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，還 將燃燒參數(shù)的目標(biāo)值代入受控參數(shù)算木表達(dá)式33b (即第二相關(guān)性數(shù)據(jù))中以導(dǎo)出受控參數(shù)的命令值(即目標(biāo)值)。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)還包括反饋控制器51和53以及校正電路52和54。校正電路52用于利用反饋控制器51計(jì)算的校正值校正燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b導(dǎo)出的性能參數(shù)的目標(biāo)。類似地，校正電路54用于利用反饋控制器53計(jì)算的校正值校正受控參數(shù)算木表達(dá)式33b導(dǎo)出的受控參數(shù)的命令值。本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用于以和第一實(shí)施例中相同的協(xié)調(diào)反饋模式控制燃燒參數(shù)和性能參數(shù)的實(shí)際或計(jì)算值。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成具有第一和第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)的組合，亦即，在每個性能參數(shù)的實(shí)際值匹配根據(jù)發(fā)動機(jī)10瞬時運(yùn)行狀況計(jì)算的其目標(biāo)值的條件下，基于發(fā)動機(jī)10廢氣排放，例如NOx、HC和CO的量改善燃料消耗的目標(biāo)值。盡管已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例公開了本發(fā)明以便方便其更好的理解，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以通過各種方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不脫離本發(fā)明的原理。因此，應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明理解為包括所有可能的實(shí)施例以及對所示實(shí)施例的修改，可以實(shí)現(xiàn)它們而不脫離如所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明原理。如上所述，以上實(shí)施例的每個的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)利用定義燃燒參數(shù)和受控參數(shù)之間相關(guān)性的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式42a(即第二相關(guān)性數(shù)據(jù))計(jì)算燃燒參數(shù)的可變范圍，還利用定義性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的相關(guān)性算術(shù)表達(dá)式43a(即第一相關(guān)性數(shù)據(jù))計(jì)算允許發(fā)動機(jī)10中燃料消耗減小的量，但或者可以被設(shè)計(jì)成根據(jù)發(fā)動機(jī)10的瞬時運(yùn)行狀況確定燃燒參數(shù)的可變范圍?？梢詫⒃试S逐步改變?nèi)剂舷牡臏p量預(yù)定為固定值。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)可以將燃料消耗的目標(biāo)值改變固定減量。在廢氣排放量的變化超過容許值時，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)停止改變?nèi)剂舷牡哪繕?biāo)值。以上實(shí)施例的每個的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)選擇發(fā)動機(jī)10的燃料消耗(即性能參數(shù)之一)作為要校正的目標(biāo)，還選擇發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量(即其他性能參數(shù))，例如NOx、HC和CO，作為不校正的非目標(biāo)，并用于校正燃料消耗的目標(biāo)值，以便基于發(fā)動機(jī)10的廢氣排放量提高發(fā)動機(jī)10的燃料效率，但是可以被相反地設(shè)計(jì)成以選擇發(fā)動機(jī)10的廢氣排放，例如N0x、HC和CO的ー個或所有量(即其他性能參數(shù))，作為要校正的目標(biāo)，還選擇發(fā)動機(jī)10中的燃料消耗(即性能參數(shù)之一)作為不校正的非目標(biāo)，并校正例如NOx量的目標(biāo)值，以便基于發(fā)動機(jī)10中燃料消耗的瞬時值改善發(fā)動機(jī)10的性能。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)也可以被設(shè)計(jì)成選擇發(fā)動機(jī)10輸出的扭矩作為要校正的目標(biāo)，還選擇發(fā)動機(jī)10中燃料的消耗和燃燒量作為不校正的非目標(biāo)，并校正扭矩的目標(biāo)值，以便基于發(fā)動機(jī)10中燃料的消耗和/或燃燒量的瞬時值改善發(fā)動機(jī)10的性能?？梢赃x擇目標(biāo)和非目標(biāo)的另ー種組合。以上實(shí)施例的每個中的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)以反饋模式控制燃燒參數(shù)和性能參數(shù)的實(shí)際值或計(jì)算值，不過，還可以被設(shè)計(jì)成以開環(huán)模式控制前者和后者中的至少ー個。例如，省去圖9中所示的性能參數(shù)偏差計(jì)算器34、反饋控制器51和校正電路52。直接向致動器控制器33輸出通過燃燒參數(shù)算術(shù)表達(dá)式32b計(jì)算的燃燒參數(shù)目標(biāo)值，而不以反饋模式調(diào)節(jié)?；蛘?，可以省去燃燒參數(shù)偏差計(jì)算器35、反饋控制器53和校正電路54。直接向致動器11輸出通過受控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b計(jì)算的受控參數(shù)目標(biāo)值，而不以反饋模式調(diào)節(jié)。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)使用定義不同類型性能參數(shù)和不同類型燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的第一相關(guān)性數(shù)據(jù)(即燃燒參數(shù)算木表達(dá)式32b)計(jì)算燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，還使用定義不同類型燃燒參數(shù)和不同類型受控參數(shù)之間相關(guān)性的第二相關(guān)性數(shù)據(jù)(即受控參數(shù)算術(shù)表達(dá)式33b)計(jì)算受控參數(shù)的命令值，用于控制致動器11的運(yùn)行等，但也可以被設(shè)計(jì)成通過適應(yīng)性圖，不使用第二相關(guān)性數(shù)據(jù)計(jì)算受控參數(shù)的命令值。ECU 20或者可以被設(shè)計(jì)成在其中以與參數(shù)算木表達(dá)式不同的形式(即行列式)存儲第一和第二相關(guān)性數(shù)據(jù)。例如，可以通過圖表達(dá)第一和第二相關(guān)性數(shù)據(jù)。具體而言，通過表示每個燃燒參數(shù)與多個受控參數(shù)的相關(guān)性的圖示常數(shù)做出第一相關(guān)性數(shù)據(jù)。通過表示每個受控參數(shù)與多個燃燒參數(shù)的相關(guān)性的圖示常數(shù)做出第二相關(guān)性數(shù)據(jù)。權(quán)利要求
1.ー種發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，包括 目標(biāo)性能參數(shù)確定電路，其基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀況確定與所述內(nèi)燃機(jī)的不同類型性能相關(guān)聯(lián)的多個性能參數(shù)的每個的目標(biāo)值； 目標(biāo)燃燒參數(shù)確定電路，其利用表示所述性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的第一相關(guān)性數(shù)據(jù)，基于所述性能參數(shù)的目標(biāo)值，確定與所述內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的多個燃燒參數(shù)的目標(biāo)值；以及 控制命令計(jì)算器，其根據(jù)所述目標(biāo)燃燒參數(shù)確定電路確定的所述燃燒參數(shù)的目標(biāo)值計(jì)算命令值，其中所述命令值被提供給用于控制所述內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒狀態(tài)的致動器，以實(shí)現(xiàn)所述內(nèi)燃機(jī)的性能的期望水平，所述命令值表示與所述致動器的運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的受控參數(shù)， 其中在所述性能參數(shù)的實(shí)際值與所述目標(biāo)性能參數(shù)確定電路確定的目標(biāo)值一致時，所述目標(biāo)性能參數(shù)確定電路用作目標(biāo)操作電路，其中所述目標(biāo)操作電路選擇所述性能參數(shù)中的至少ー個作為要操作的目標(biāo)并對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作，以便基于作為非目標(biāo)的所述性能參數(shù)中的其他參數(shù)而提高所述發(fā)動機(jī)的性能中對應(yīng)ー個的水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路計(jì)算選擇為非目標(biāo)的所述性能參數(shù)中的其他參數(shù)的變化，其中所述變化起因于選擇為目標(biāo)的所述性能參數(shù)之一的目標(biāo)值的變化，并基于所計(jì)算出的變化而對性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路用于計(jì)算允許燃燒參數(shù)的實(shí)際值改變的容許可變范圍，利用第一相關(guān)性數(shù)據(jù)計(jì)算與所述燃燒參數(shù)的容許可變范圍對應(yīng)的所述性能參數(shù)的變化，并確定性能參數(shù)中選定ー個的變化作為操控性變量，其中在性能參數(shù)中的其他參數(shù)的變化位于容許范圍中時，通過所述操控性變量對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路確定所述操控性變量作為最大操控性變量，并在所述最大操控性變量之內(nèi)逐漸對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路判斷所述燃燒參數(shù)中的至少ー個的起因于對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作而導(dǎo)致的變化是否大于給定值，且其中在判定所述燃燒參數(shù)中的至少ー個的變化大于所述給定值吋，所述目標(biāo)操作電路停止對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路計(jì)算起因于對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作而導(dǎo)致的燃燒參數(shù)的變化，并判斷與所述性能參數(shù)的選定ー個相關(guān)性最強(qiáng)的燃燒參數(shù)的變化之ー是否大于給定值，且其中在判定所述燃燒參數(shù)之ー的變化大于所述給定值時，所述目標(biāo)操作電路停止對所述性能參數(shù)中選定ー個的目標(biāo)值進(jìn)行操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路還用于計(jì)算允許受控參數(shù)的實(shí)際值改變的容許可變范圍，所述目標(biāo)操作電路利用定義所述燃燒參數(shù)和所述受控參數(shù)之間相關(guān)性的第二相關(guān)性數(shù)據(jù)確定與所述受控參數(shù)的容許可變范圍對應(yīng)的燃燒參數(shù)的容許可變范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述目標(biāo)操作電路選擇所述內(nèi)燃機(jī)中的燃料消耗率作為所述性能參數(shù)的選定ー個，還確定來自所述內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放量作為選定為非目標(biāo)的所述性能參數(shù)中的其他參數(shù)，且其中所述目標(biāo)操作電路基于所述廢氣排放量對所述燃料消耗率的目標(biāo)值進(jìn)行操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備，其中所述控制命令計(jì)算器使用定義所述燃燒參數(shù)和所述受控參數(shù)之間相關(guān)性的第二相關(guān)性數(shù)據(jù)以根據(jù)所述燃燒參數(shù)的目標(biāo)值確定針對所述受控參數(shù)的命令值。
全文摘要
一種發(fā)動機(jī)控制設(shè)備用于基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀況確定與內(nèi)燃機(jī)不同類型性能相關(guān)聯(lián)的性能參數(shù)的每個的目標(biāo)值，利用表示性能參數(shù)和燃燒參數(shù)之間相關(guān)性的第一相關(guān)性數(shù)據(jù)基于性能參數(shù)的目標(biāo)值確定與內(nèi)燃機(jī)中燃料燃燒狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的燃燒參數(shù)的目標(biāo)值，并根據(jù)燃燒參數(shù)的目標(biāo)值計(jì)算針對致動器的受控參數(shù)的命令值。在性能參數(shù)的實(shí)際值與目標(biāo)值一致時，該系統(tǒng)改變或校正性能參數(shù)中選定一個的目標(biāo)值，以便基于其他性能參數(shù)提高發(fā)動機(jī)性能中對應(yīng)一個的水平。
文檔編號F02D43/00GK102678361SQ20121006756
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者中辻勇貴, 樋口和弘, 池田純孝, 石塚康治 申請人:株式會社電裝