[发明专利]用于控制内燃机的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃机的装置和方法，所述内燃机通过燃烧燃烧室内的燃料和空气的混合气来产生动力，具体地，本发明涉及一种用于控制内燃机的装置和方法，所述内燃机具有能够改变进气门和排气门中至少一个的气门打开特性的气门驱动机构。

背景技术

总的来说，火花点火型内燃机的点火正时基于抽吸到气缸燃烧室内的空气量(进气量)以及内燃机的转速近似地确定。而进气量则基于由设置在进气管路上游侧上的空气流量计检测的值确定。

基于由空气流量计检测的值确定的进气量有时不准确，并且相对于抽吸到缸内燃烧室内的实际进气量可能存在误差。即，空气流量计位于缸内燃烧室上游的位置处，并且如果用于汽车的话，则内燃机经常处于不稳定状态或者过渡状态，而不是处于稳定状态。因此，在空气经过空气流量计的时刻和空气进入缸内燃烧室的时刻之间存在时间滞后，并且在此时间间隔中，内燃机的运转状态已经发生变化也不足为奇。因此，从空气流量计获得的进气量的测量值并不总是与抽吸到气缸燃烧室内的实际空气量一致。而且，如果内燃机是多气缸类型的，则空气流量计在将进气分配到各个气缸之前的汇集点处测量进气量，因此如此测量的值并不总是反映实际抽吸到每一个相应气缸中的进气量。另外，由制造误差等引起的各个气缸之间的差异也可以是引起进气量的测量误差的一个因素。

既然通过空气流量计测量的进气量包含这样的误差，则基于其所确定的点火正时并不总是最优的。

一方面，在现有技术中已经提出了不依赖于空气流量计的、用于估算缸内燃烧室内的进气量的技术。例如在日本专利申请公开No.2-040054(1990)中，披露了一种用于控制内燃机的装置，其包括用于基于缸内压力、曲轴转角和节气门开度计算就在进气门打开之后的正时和就在点火之前的正时之间缸内压力的变化的装置，并且包括用于根据缸内压力的变化量和发动机转速计算进气量的装置。

另一方面，为了改善输出或效率并且降低排放，公知一种内燃机，其能够设定用来同时打开进气门和排气门的气门重叠。在这种内燃机中，公知有一类设置有控制装置，其能够计算由于进气门和排气门的气门重叠所引起的燃烧室内剩余的气体量(内部EGR量)(例如参见日本专利申请公开No.2004-108262)。既然实际剩余在燃烧室内的气体量是新抽吸的空气量和原来剩余的气体量的总和，则为了测量准确的进气量(新鲜空气量)以及确定最优点火正时，优选地是获知剩余气体量。

在日本专利申请公开No.2004-108262中所描述的控制装置基于排放温度传感器、进气压力传感器和排放压力传感器发出的信号来计算缸内温度和缸内压力以及气体常数，并且还基于这些缸内温度、缸内压力和气体常数来计算排气门闭合时气缸内的气体量。另外，此控制装置基于曲轴转角传感器、水温传感器、凸轮角传感器以及加速器开度传感器发出的信号计算在进气门和排气门重叠期间吹回气体的量，并且基于这些缸内气体量和吹回气体量来计算剩余在燃烧室内的气体量(内部EGR量)。

如上所述，根据传统的控制装置，当气门重叠被设定时可以计算内燃机中的进气量和剩余气体的量(内部EGR量)。但是，在上述的现有技术中，为了计算进气量或剩余气体量需要多个参数。因此，在传统的内燃机中，为了获得这些参数需要设置许多传感器，从而导致制造成本增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制内燃机的装置和方法，其能够准确并且经济地计算抽吸到燃烧室内的空气量并且使用所计算的空气量最优地确定点火正时。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制内燃机的装置，所述内燃机具有气门驱动机构，所述气门驱动机构能够改变进气门和排气门中至少一个的气门打开特性从而使得燃料和空气的混合气在燃烧室的内部燃烧以产生动力，其特征在于，所述用于控制内燃机的装置包括：缸内压力检测装置，其用于检测所述燃烧室内的缸内压力，缸内压力变化量计算装置，其用于计算由于所述进气门和排气门的气门重叠而导致的所述缸内压力的变化量，进气量计算装置，其用于基于由所述缸内压力变化量计算装置所计算的缸内压力变化量、以及在预定正时处由所述缸内压力检测装置所检测的缸内压力来计算抽吸到所述燃烧室内的空气量，点火装置，其用于点燃所述燃烧室内的混合气，以及点火正时控制装置，其用于基于由所述进气量计算装置所计算的进气量来确定点火正时。