[发明专利]内燃机的控制装置及控制方法

说明书

本发明提供一种内燃机的控制装置及控制方法，即使因内燃机的个体差异、历时变化等导致内燃机的特性发生变动，也能在运行中对最佳燃烧操作机构的控制值或点火时刻进行自动适配，并能恰当地控制内燃机。在内燃机的控制装置及控制方法中，使转矩特性函数的设定值变化，以使得使用转矩特性函数而计算出的输出转矩接近基于缸内压力的实际值而计算出的输出转矩，使用转矩特性函数来计算与多个燃烧控制状态分别对应的多个输出转矩，并使燃烧控制目标设定函数的设定值变化，以使得使用燃烧控制目标设定函数而计算出的燃烧控制状态的目标值接近输出转矩成为最大的最大转矩燃烧控制状态。

技术领域

本发明涉及以输出转矩为控制目标来对内燃机进行控制的内燃机的控制装置及控制方法。

背景技术

近年来，提出了如下内燃机的控制装置及控制方法，即：作为从驾驶员和各车辆系统(混合动力用电动机控制、变速器控制、刹车控制、牵引控制等)接收的内燃机输出的请求值，使用直接作用于车辆的控制的物理量即内燃机的输出转矩，并将其作为内燃机输出的目标值来决定内燃机的控制量即空气量、燃料量及点火时刻等，此外，能根据实际的内燃机的运行状态推定实际输出转矩并发送至各车辆系统，由此来实现协调控制并获得良好的行驶性能。

这种控制方法一般被称为基于转矩的控制，但在该方式的控制方法中，能基于内燃机的运行状态来高精度地计算出实际输出转矩这一点变得重要。若能做到这一点，则可以通过其逆运算，根据目标转矩来计算出内燃机的控制量的目标值(例如，节气门开度、EGR开度、点火时刻、空燃比等)。

例如，在专利文献1中，作为基于转矩的控制中的目标转矩，存在低响应目标转矩和高响应目标转矩这样的响应性不同的目标转矩。记载了如下方法，即：进行节气门控制等空气量的操作来实现低响应目标转矩，并进行点火时刻或燃料喷射量的操作来实现高响应目标转矩。更详细而言，在多个映射数据中预先存储针对内燃机的运行状态的MBT点火时刻、MBT中的热效率、甚至是针对来自MBT的延迟量的转矩的降低率等，此外，根据需要通过EGR量和空燃比进行校正，并将它们组合，由此来构成实际转矩的计算、以及既能应对低响应目标转矩也能应对高响应目标转矩的控制。

另外，作为根据内燃机的运行状态来推定输出转矩的方法，除了上述那样的使用了映射数据的计算方法以外，还提出了例如专利文献2那样的应用了神经网络技术的方法。这里，神经网络指的是一种数学模型，其旨在通过计算机上的仿真来表现在脑功能中观察到的一些特性，在使前馈传播型神经网络(FNN：Feedforward Neural Network)预先学习针对输入值的输出值来作为教师数据的情况下，能作为对所学习到的输入值和输出值的关系进行模拟的通用的近似函数来使用。另外，作为神经网络的学习方法，通常已知有误差反向传播法(back propagation method)。

此外，为了对内燃机的燃料消耗性能、排放性能进行改善，对内燃机的燃烧状态进行测量，将其测量结果进行反馈来进行控制，这样的方法是有效的。因此，准确地测量内燃机的燃烧状态是重要的。众所周知，通过测量缸内压力能准确地测量出内燃机的燃烧状态。若使用直接测量缸内压力的传感器(以下，称为缸内压力传感器)，则能测量出缸内压力。然而，缸内压力传感器较为昂贵，不易确保耐久性，因此，也开发了在不使用缸内压力传感器的情况下检测缸内压力的方法。例如，专利文献3中公开了如下技术，即：基于曲柄角传感器的输出信号计算曲柄角速度及曲柄角加速度，基于曲柄角速度及曲柄角加速度计算因燃烧而产生的燃烧气体压力转矩，并根据燃烧气体压力转矩来推定缸内压力等燃烧状态(以下，缸内压力信息)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5644733号公报

专利文献2：日本专利特开平11－351045号公报

专利文献3：日本专利第6190936号公报

非专利文献