УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F02D45/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в основном, к устройствам управления для двигателей внутреннего сгорания и, более конкретно, к устройству управления, которое позволяет выполнять требования, относящиеся к различным типам рабочих характеристик двигателя внутреннего сгорания посредством скоординированного управления множеством исполнительных механизмов.

Уровень техники

Работа двигателя внутреннего сгорания управляется множеством исполнительных механизмов. В двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием работа управляется посредством регулирования количества всасываемого воздуха дроссельной заслонкой, регулирования установки опережения зажигания устройством зажигания и регулирования отношения количества воздуха к количеству топлива системой подачи топлива. Величина управления (или рабочая величина) каждого из множества исполнительных механизмов может определяться для каждого индивидуального исполнительного механизма. Однако использование управления крутящим моментом по требованию, как описано в JP-A-10-325348, позволяет повысить точность управления крутящим моментом посредством скоординированного управления множеством исполнительных механизмов.

Управление крутящим моментом по требованию представляет собой тип опережающего управления, которое представляет требования, относящиеся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, посредством крутящего момента и управляет работой различных исполнительных механизмов для достижения требований к крутящему моменту. Чтобы выполнить управление крутящим моментом по требованию, требуется модель для вывода величины управления каждого исполнительного механизма из требования к крутящему моменту, конкретно, инверсная модель двигателя внутреннего сгорания. Инверсная модель двигателя может быть сформирована из карты, функции или их комбинации. В JP-A-10-325348 описан метод, который обеспечивает выполнение управления крутящим моментом по требованию посредством использования общей модели (называемой в публикации средством вычисления целевой величины управления) во время состояния холостого хода и состояния нехолостого хода двигателя внутреннего сгорания.

Проблемы, на решение которых направлено изобретение

Соотношение между величиной управления каждого исполнительного механизма и крутящим моментом в двигателе внутреннего сгорания изменяется в зависимости от состояния работы или условия работы двигателя внутреннего сгорания. Поэтому, чтобы точно вычислить величину управления для достижения требования к крутящему моменту, становится необходимой информация о состоянии работы или условии работы. Однако необходимая информация может не быть доступной, в зависимости от состояния, в котором находится двигатель внутреннего сгорания. Например, количество воздуха, всасываемого в цилиндр, может вычисляться посредством использования открытия дроссельной заслонки и выходного значения датчика расхода воздуха; однако, при запуске трудно точно вычислить количество всасываемого воздуха из-за воздуха, ранее присутствующего внутри впускной трубы. Если информация о двигателе, используемая при управлении крутящим моментом по требованию, проявляет только низкую надежность, то невозможно гарантировать точность управления крутящим моментом.

Некоторые двигатели внутреннего сгорания позволяют изменять режим сгорания в цилиндре. Например, известный двигатель внутреннего сгорания работает с гомогенным сгоранием при нагрузках от средних до больших и с послойным сгоранием при малых нагрузках. Однако совершенно другие соотношения между величиной управления каждого исполнительного механизма и крутящим моментом применяются между гомогенным сгоранием и послойным сгоранием. В результате, если вышеупомянутая инверсная модель двигателя разрабатывается на основе гомогенного сгорания, то управление крутящим моментом не может осуществляться во время послойного сгорания посредством использования этой же инверсной модели двигателя.

Как описано выше, управление крутящим моментом по требованию имеет ряд недостатков, и, вследствие этих недостатков, требования к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания не отражались точно в величине управления каждого исполнительного механизма.

Настоящее изобретение было создано для решения вышеупомянутых проблем, и задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства управления для двигателя внутреннего сгорания, которое может точно отражать требования, относящиеся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, в величине управления каждого исполнительного механизма посредством коррекции недостатков в так называемом управлении крутящим моментом по требованию.

Средства для решения задач

Для решения вышеупомянутой задачи первый аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется единственным или многочисленными исполнительными механизмами, причем устройство управления включает в себя: средство получения значения требования двигателя для получения единственного или многочисленных значений требования, представляющих единственную или многочисленные заданные физические величины (далее упоминаемые как «значение требования двигателя»), которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания; средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя внутреннего сгорания (далее упоминаемой как «информация о двигателе»); средство вычисления значения требования исполнительного механизма, имеющее инверсную модель двигателя, которая выводит из каждого значения, представляющего соответствующую одну из единственной или многочисленных заданных физических величин, величину управления каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов для достижения значений в двигателе внутреннего сгорания, причем средство вычисления значения требования исполнительного механизма вычисляет величину управления, требуемую от каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемую как «значение требования исполнительного механизма»), посредством ввода каждого значения требования двигателя и информации о двигателе в инверсную модель двигателя; средство получения значения непосредственного требования исполнительного механизма для получения величины управления, непосредственно требуемой от каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемой как «значение непосредственного требования исполнительного механизма»); и средство переключения для изменения управления единственного или многочисленных исполнительных механизмов между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения в первом аспекте настоящего изобретения устройство управления дополнительно включает в себя средство подачи команд на переключение для выбора, основываясь на информации о двигателе, или управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма или управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма и подачи команды на средство переключения для изменения управления на выбранное управление.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения во втором аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение выбирает управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, когда полученная информация о двигателе является низкой по надежности.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения во втором или третьем аспектах настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение выбирает управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, когда текущее состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания не включено в условие сохранения справедливости инверсной модели двигателя.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения в любом одном из второго по четвертый аспекты настоящего изобретения устройство управления дополнительно включает в себя средство получения значения достижения двигателя для получения значения единственной или многочисленных заданных физических величин, достигаемых двигателем внутреннего сгорания (далее упоминаемого как «значение достижения двигателя»); причем средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, когда, в то время как многочисленные исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, отличие значения достижения двигателя от значения требования двигателя для каждой из единственной или многочисленных заданных физических величин принадлежит допустимому диапазону.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения в пятом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство получения значения достижения двигателя вычисляет значение достижения двигателя из информации о двигателе, полученной средством получения информации о двигателе.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения в пятом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство получения значения достижения двигателя включает в себя модель двигателя, которая выводит из каждой величины управления единственного или многочисленных исполнительных механизмов значение единственной или многочисленных заданных физических величин, достигаемых величиной управления в двигателе внутреннего сгорания; и средство получения значения достижения двигателя вычисляет значение достижения двигателя посредством ввода каждого значения непосредственного требования исполнительного механизма в модель двигателя.

Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения в любом одном из второго по четвертый аспекты настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, когда, в то время как единственный или многочисленные исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, отличие значения требования исполнительного механизма от значения непосредственного требования исполнительного механизма для каждого из многочисленных исполнительных механизмов принадлежит допустимому диапазону.

Согласно девятому аспекту настоящего изобретения в любом одном из второго по восьмой аспекты настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство переключения постепенно меняет управление между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Согласно десятому аспекту настоящего изобретения в первом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором: устройство управления управляется в работе многочисленными исполнительными механизмами; средство переключения изменяет управление каждого из многочисленных исполнительных механизмов индивидуально между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма; и устройство управления дополнительно включает в себя средство подачи команд на переключение для выбора, основываясь на информации о двигателе, или управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, или управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма индивидуально для каждого из многочисленных исполнительных механизмов и подачи команды на средство переключения для изменения управления на выбранное управление.

Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения в десятом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для всех или некоторых из многочисленных исполнительных механизмов, на средство переключения для последовательного изменения управления каждого применяемого исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма в соответствии с заданной последовательностью переключения.

Согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения в одиннадцатом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором в последовательности переключения приоритет каждого исполнительного механизма устанавливается в соответствии с чувствительности реакции крутящего момента на изменения в величине управления.

Согласно тринадцатому аспекту настоящего изобретения в любом одном из десятого по двенадцатый аспект настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для всех или некоторых из многочисленных исполнительных механизмов, на средство переключения для последовательного изменения управления каждого применяемого исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма в соответствии с заданной обратной последовательностью переключения.

Согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения в тринадцатом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором в обратной последовательности переключения приоритет каждого исполнительного механизма устанавливается в соответствии со способностью управления крутящим моментом.

Согласно пятнадцатому аспекту настоящего изобретения в любом одном из одиннадцатого по четырнадцатый аспекты настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления всех применяемых исполнительных механизмов одновременно, если выполняется заданное условие одновременного переключения.

Согласно шестнадцатому аспекту настоящего изобретения в любом одном с десятого по пятнадцатый аспекты настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство переключения постепенно изменяет управление между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Согласно семнадцатому аспекту настоящего изобретения в любом одном из десятого по шестнадцатый аспекты настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство вычисления значения требования исполнительного механизма включает в себя средство коррекции для коррекции, когда некоторые из многочисленных исполнительных механизмов управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, значения требования исполнительного механизма по меньшей мере одного исполнительного механизма из исполнительных механизмов, не управляемых в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, так что соотношение величин управления среди многочисленных исполнительных механизмов не превышает предела воспламеняемости.

Согласно восемнадцатому аспекту настоящего изобретения в семнадцатом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство коррекции корректирует значение требования исполнительного механизма с низким приоритетом достижения, основываясь на значении непосредственного требования исполнительного механизма и значении требования исполнительного механизма с высоким приоритетом достижения.

Согласно девятнадцатому аспекту настоящего изобретения в десятом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором: одной из единственной или многочисленных заданных физических величин является крутящий момент, и значение требования двигателя, получаемое средством получения значения требования двигателя, включает в себя значение требования к крутящему моменту; многочисленные исполнительные механизмы включают в себя исполнительный механизм впуска для регулирования количества всасываемого воздуха, и исполнительный механизм зажигания для регулирования установки опережения зажигания; инверсная модель двигателя включает в себя: средство для вычисления, основываясь на значении требования к крутящему моменту, значения требования исполнительного механизма впуска, требуемого от исполнительного механизма впуска; средство для оценки, основываясь на информации о двигателе, значения крутящего момента, достигаемого в результате работы исполнительного механизма впуска; и средство для вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания, требуемого от исполнительного механизма зажигания, чтобы компенсировать разность между значением требования к крутящему моменту и оцененным значением крутящего момента; и средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, средство переключения для изменения управления исполнительного механизма зажигания с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания; определяет, основываясь на соотношении между значением требования исполнительного механизма зажигания и регулируемым диапазоном установки опережения зажигания, возможна ли или нет компенсация отклонения крутящего момента, вычисленного из текущей разности между значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска и значением требования исполнительного механизма впуска посредством регулирования установки опережения зажигания; и подает команду, если определяется, что не является возможной компенсация, на средство переключения для постепенного изменения управления исполнительным механизмом впуска с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска.

Согласно двадцатому аспекту настоящего изобретения в девятнадцатом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для быстрого изменения управления на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска, когда в процессе постепенного изменения величины управления исполнительного механизма впуска со значения непосредственного требования исполнительного механизма впуска до значения требования исполнительного механизма впуска, становится возможной компенсация отклонения крутящего момента посредством регулирования установки опережения зажигания.

Согласно двадцать первому аспекту настоящего изобретения в девятнадцатом или двадцатом аспектах настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется заданное условие раннего переключения, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания и управления исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска.

Согласно двадцать второму аспекту настоящего изобретения в десятом аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором: одной из единственной или многочисленных заданных физических величин является крутящий момент, и значение требования двигателя, полученное средством получения значения требования двигателя, включает в себя значение требования к крутящему моменту; многочисленные исполнительные механизмы включают в себя исполнительный механизм впуска для регулирования количества всасываемого воздуха и исполнительный механизм зажигания для регулирования установки опережения зажигания; инверсная модель двигателя включает в себя: средство для вычисления, основываясь на значении требования к крутящему моменту, значения требования исполнительного механизма впуска, требуемого от исполнительного механизма впуска; средство для оценки, основываясь на информации о двигателе, значения крутящего момента, достигаемого работой исполнительного механизма впуска; и средство для вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания, требуемого от исполнительного механизма зажигания, чтобы компенсировать разность между значением требования к крутящему моменту и оцененным значением крутящего момента; и средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, на средство переключения для изменения управления исполнительного механизма впуска с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска; и после этого подает команду на средство переключения для изменения управления исполнительного механизма зажигания с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания.

Согласно двадцать третьему аспекту настоящего изобретения в двадцать втором аспекте настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания, когда разность между значением, достигаемым исполнительным механизмом впуска, и значением требования исполнительного механизма впуска принадлежит допустимому диапазону после того, как управление исполнительным механизмом впуска изменяется с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска.

Согласно двадцать четвертому аспекту настоящего изобретения в двадцать втором или двадцать третьем аспектах настоящего изобретения обеспечивается устройство управления, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется заданное условие раннего переключения, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска и управления исполнительным механизмом зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания.

Эффекты изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения получаются единственное или многочисленные значения требования двигателя, которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания, и каждое из значений требования двигателя вместе с информацией о двигателе вводится в инверсную модель двигателя. Таким образом генерируется значение требования исполнительного механизма, требуемое от каждого исполнительного механизма. Кроме того, также получается значение непосредственного требования исполнительного механизма, непосредственно требуемое от каждого исполнительного механизма.

Первое управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма представляет собой опережающее управление, использующее инверсную модель двигателя, предлагающее преимущество в том, что каждый исполнительный механизм может работать взаимно координированным образом для достижения требований, относящихся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания. Однако управление имеет недостаток в том, что, когда не может быть получена точная информация о двигателе или состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания не включено в условие, которое делает справедливой инверсную модель двигателя, понижается точность значения требования исполнительного механизма или не может быть получено эффективное значение требования исполнительного механизма, приводя к требованиям, относящимся к недостижимым рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания.

Последнее управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, с другой стороны, предлагает преимущество в том, что исполнительный механизм может быть выполнен с точным исполнением заданной операции, основываясь на требованиях, относящихся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, без оказания влияния состоянием работы или условием работы двигателя внутреннего сгорания. Если имеется множество требований, относящихся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, то управление является неблагоприятным в том, что оно не может выполнить скоординированное управление работой исполнительных механизмов посредством опосредования множества требований.

Управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма имеют свои собственные преимущества и недостатки, как описано выше. Преимущество первого управления является комплементарным недостатку второго управления, и преимущество второго управления является комплементарным преимуществу первого управления. Если управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма являются взаимно исключающее выбираемыми, как в первом аспекте настоящего изобретения, поэтому, выбор более выгодного управления позволяет получать более точное отражение требований, относящихся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, в величине управления каждого из исполнительных механизмов.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения информация о двигателе, используемая в инверсной модели двигателя для вычисления значения требования исполнительного механизма, используется в качестве информации для определения, выбирать ли управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма или управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Информация о двигателе позволяет предсказывать ситуацию, в которой управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма является выгодным или невыгодным. Поэтому более выгодное управление может точно выбираться посредством принятия решения о переключении, основываясь на информации о двигателе.

Если, например, полученная информация о двигателе является низкой по надежности, то также является низкой точность значения требования исполнительного механизма, вычисленного с использованием малонадежной информации о двигателе. Информация о двигателе может быть низкой по надежности тогда, когда, например, датчик получения информации о двигателе не активизирован, объект, считываемый датчиком, остается нестабильным, и условия вычисления для вычисления информации о двигателе являются еще незавершенными. Согласно третьему аспекту настоящего изобретения в таком случае выбирается управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма вместо управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, так что может предотвращаться неблагоприятное воздействие работы исполнительных механизмов на низкую надежность информации о двигателе.

Инверсная модель двигателя не может использоваться для вычисления величин управления исполнительных механизмов, если текущее состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания не включено в условие, которое делает справедливым инверсную модель двигателя. Например, если инверсная модель двигателя разработана на основе гомогенного сгорания, она больше не является справедливой, когда выбирается послойное сгорание для режима работы. Если инверсная модель двигателя включает в себя физическую модель, она не сохраняет справедливости, если состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания отклоняется от предварительного условия для физической модели. Аналогично, когда инверсная модель двигателя включает в себя статистическую модель, она не сохраняет справедливость, если состояние работы двигателя внутреннего сгорания быстро отклоняется от диапазона данных статистической модели. Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения в таких случаях выбирается управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма вместо управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, так что работа исполнительных механизмов может гарантироваться в ситуациях, в которых инверсная модель двигателя не сохраняет справедливость.

Если существует разность между значением достижения двигателя, достигаемым посредством управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, и значением, достигаемым посредством выбора управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, переключение со значения непосредственного требования исполнительного механизма на значение требования исполнительного механизма включает в себя прерывистые флуктуации в работе двигателя внутреннего сгорания. В этом отношении, согласно пятому аспекту настоящего изобретения условием для переключения является то, что разность между значением достижения двигателя, достигаемым посредством управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, и значением требования двигателя, которое служит в качестве основы для вычисления значения требования исполнительного механизма, должна принадлежать допустимому диапазону. Это гарантирует то, что значения достижения двигателя непрерывно связаны перед и после переключения. В частности, согласно пятому аспекту настоящего изобретения может предотвращаться появление прерывистых флуктуаций в работе двигателя внутреннего сгорания, связанных с переключением. Если, например, крутящий момент включен в заданные физические величины, может предотвращаться появление скачков крутящего момента при переключении.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения использование информации о двигателе, доступной тогда, когда выполняется управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, позволяет точно вычислять значение достижения двигателя, фактически достигаемое в этой конкретной точке во времени.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения готовится модель двигателя, которая соответствует инверсной модели вышеупомянутой инверсной модели двигателя. Каждое из значений непосредственного требования исполнительного механизма затем вводится в эту модель двигателя, тем самым позволяя достигать значение достижения двигателя посредством управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, которое точно оценивается и вычисляется.

Дополнительно, результатом является прерывистая работа исполнительного механизма, если существует разность между значением непосредственного требования исполнительного механизма и значением требования исполнительного механизма, когда управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма изменяется на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма. В этом отношении, согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, условием для переключения является то, что отличие значения требования исполнительного механизма от значения непосредственного требования исполнительного механизма должно принадлежать допустимому диапазону для каждого из многочисленных исполнительных механизмов, так что работа исполнительного механизма непрерывно связана перед и после переключения. Конкретно, согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, может предотвращаться появление прерывистой работы исполнительных механизмов, происходящей вместе с переключением, так что в связи с этим может предотвращаться появление прерывистых флуктуаций в работе двигателя внутреннего сгорания. Если, например, исполнительные механизмы включают в себя дроссельную заслонку, может предотвращаться появление скачков крутящего момента, происходящих в результате внезапного изменения открытия дроссельной заслонки.

Дополнительно, согласно девятому аспекту настоящего изобретения, постепенно выполняется переключение с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, или наоборот. Если имеется разность между значением требования исполнительного механизма и значением непосредственного требования исполнительного механизма, или если существует разность между значением достижения двигателя, достигаемым посредством управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, и значением, достигаемым посредством управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, может подавляться прерывистая работа двигателя внутреннего сгорания, происходящая из-за разности.

Согласно десятому аспекту настоящего изобретения переключение между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма может выполняться индивидуально для каждого из многочисленных исполнительных механизмов. Поэтому может быть выбрано более выгодное управление для каждого исполнительного механизма. В частности, согласно десятому аспекту настоящего изобретения, каждый из многочисленных исполнительных механизмов может работать надлежащим образом, так что может быть повышена точность достижения требований, относящихся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания.

Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для всех или некоторых из многочисленных исполнительных механизмов, управление каждым применяемым исполнительным механизмом последовательно изменяется в соответствии с заданной последовательностью переключения, вместо изменения управления всеми исполнительными механизмами всех за один раз. Поэтому может предотвращаться прерывистость в работе двигателя внутреннего сгорания, происходящая в результате переключения управления каждым исполнительным механизмом.

В этот момент времени исполнительный механизм, управление которым изменилось ранее, работает так, чтобы достичь требований, относящихся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, основываясь на величине управления других исполнительных механизмов, управление которых меняется после этого. Следовательно, согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения, последовательность переключения происходит в порядке более высокой чувствительности реакции крутящего момента на изменения величины управления, так что работа, выполняемая исполнительным механизмом, управление которого изменено ранее, для регулирования крутящего момента, способствует подавлению флуктуаций крутящего момента, происходящих после этого в результате переключения управления другими исполнительными механизмами. Конкретно, согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения, могут эффективно предотвращаться скачки крутящего момента, происходящие в результате переключения управления каждым исполнительным механизмом.

Согласно тринадцатому аспекту настоящего изобретения, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для всех или некоторых из многочисленных исполнительных механизмов, управление каждым применяемым исполнительным механизмом последовательно изменяется в соответствии с заданной последовательностью обратного переключения вместо изменения управления всеми исполнительными механизмами всех за один раз. Поэтому может предотвращаться прерывистость в работе двигателя внутреннего сгорания, происходящая в результате переключения управления каждым исполнительным механизмом.

Согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения, в частности, исполнительный механизм, имеющий высокую способность управления крутящим моментом, является первым, для которого управление изменяется на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Таким образом, может гарантироваться управляемость крутящим моментом при переключении, в то же время могут предотвращаться скачки крутящего момента, происходящие в результате прерывистой работы двигателя внутреннего сгорания.

Согласно пятнадцатому аспекту настоящего изобретения управление всеми применяемыми исполнительными механизмами может изменяться одновременно. Посредством того, что предоставляется возможность выбора последовательного переключения или одновременного переключения, выбор последовательного переключения позволяет в некоторых ситуациях назначить приоритет предотвращению прерывистой работы двигателя внутреннего сгорания. В других ситуациях выбор одновременного переключения позволяет назначить приоритет быстрому переключению управления.

Согласно шестнадцатому аспекту настоящего изобретения управление изменяется постепенно между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Если существует разность между значением требования исполнительного механизма и значением непосредственного требования исполнительного механизма, может предотвращаться прерывистая работа двигателя внутреннего сгорания, происходящая из-за разности.

Если все исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением требования исполнительного механизма, скоординированное управление посредством инверсной модели двигателя может сделать соотношение величин управления среди многочисленных исполнительных устройств принадлежащим пределу воспламеняемости. Если некоторые из исполнительных механизмов управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, однако, величины управления этих исполнительных механизмов устанавливаются независимо от величин управления других исполнительных механизмов. В таком случае, согласно семнадцатому аспекту настоящего изобретения, значение требования исполнительного механизма любого из исполнительных механизмов, не управляемых в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, корректируется так, что соотношение величин управления среди многочисленных исполнительных механизмов не превышает предела воспламеняемости. Согласно семнадцатому аспекту настоящего изобретения, поэтому соотношение величин управления среди многочисленных исполнительных устройств может быть сделано принадлежащим пределу воспламеняемости, когда все исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением требования исполнительного механизма, даже если некоторые из исполнительных механизмов управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Согласно восемнадцатому аспекту настоящего изобретения корректируется значение требования исполнительного механизма с низким приоритетом достижения, так что значение требования исполнительного механизма с высоким приоритетом достижения может достигаться «как есть». Так как значение требования исполнительного механизма с высоким приоритетом достижения и значение непосредственного требования исполнительного механизма отражаются в этой коррекции, корректируемое значение требования исполнительного механизма может корректироваться надлежащим образом, так что соотношение величин управления среди исполнительных механизмов может быть сделано принадлежащим пределу воспламеняемости.

Согласно девятнадцатому аспекту настоящего изобретения, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, управление исполнительным механизмом зажигания первым изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания. Если это приводит к тому, что управление исполнительным механизмом впуска изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска, установка опережения зажигания автоматически регулируется так, чтобы компенсировать отклонение крутящего момента, создаваемого из-за разности между двумя значениями. Следует отметить, что регулирование установки опережения зажигания имеет лучшую чувствительность реакции крутящего момента, чем регулирование количества всасываемого воздуха; хотя все-таки существует предел для регулирования диапазона крутящего момента. Согласно девятнадцатому аспекту настоящего изобретения, если соотношение между значением требования исполнительного механизма зажигания и регулируемым диапазоном установки опережения зажигания указывает, что компенсация отклонения крутящего момента не является возможной посредством регулирования опережения зажигания, управление исполнительным механизмом впуска постепенно изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска. Поэтому может предотвращаться появление скачка крутящего момента, связанного с переключением, даже при большой разности между значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска и значением требования исполнительного механизма впуска.

Согласно двадцатому аспекту настоящего изобретения, когда становится возможной компенсация отклонения крутящего момента посредством регулирования установки опережения зажигания, управление исполнительным механизмом впуска быстро изменяется на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска. Поэтому управление может быстро изменяться на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, в то же время предотвращая появление скачка крутящего момента.

Согласно двадцать первому аспекту настоящего изобретения управление исполнительным механизмом зажигания и управление исполнительным механизмом впуска могут одновременно изменяться с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма. Поэтому быстрый переход управления на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма может выполняться, предпочтительно, если это необходимо, по причине предотвращения появления скачка крутящего момента.

Согласно двадцать второму аспекту настоящего изобретения, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, управление исполнительным механизмом впуска первым изменяется с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска. Во время этого переключения может иметь место разность между значением требования исполнительного механизма впуска и значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска. Инверсная модель двигателя используется для вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания, чтобы компенсировать отклонение крутящего момента, создаваемое из-за разности, и, таким образом, автоматически регулируется установка опережения зажигания. Поэтому может предотвращаться появление скачка крутящего момента, связанного с переключением, даже с большой разностью между значением требования исполнительного механизма впуска и значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска. Кроме того, исполнительный механизм впуска, имеющий высокую способность управления крутящим моментом, является первым, для которого управление изменяется на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Поэтому может гарантироваться управляемость крутящим моментом до завершения переключения для всех.

Согласно двадцать третьему аспекту настоящего изобретения управление исполнительным механизмом зажигания изменяется с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания только после того, как разность между значением, достигаемым исполнительным механизмом впуска, и значением требования исполнительного механизма впуска будет принадлежать допустимому диапазону. Это способствует предотвращению появления скачка крутящего момента, связанного с переключением управления исполнительным механизмом зажигания.

Согласно двадцать четвертому аспекту настоящего изобретения управление исполнительным механизмом впуска и управление исполнительным механизмом зажигания могут одновременно изменяться с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Поэтому быстрый переход управления на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма может достигаться предпочтительно, если это необходимо, по причине предотвращения появления скачка крутящего момента.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - блок-схема, изображающая конструкцию устройства управления для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - блок-схема, изображающая конструкцию узла опосредования крутящего момента согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема, изображающая конструкцию узла опосредования эффективности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема, изображающая конструкцию узла достижения крутящего момента согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема, изображающая конструкцию подузла подачи команд на переключение согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций, изображающая подпрограмму управления переключением, выполняемую во втором варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - блок-схема, изображающая конструкцию подузла подачи команд на переключение согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 - блок-схема, изображающая конструкцию подузла подачи команд на переключение согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9 - блок-схема последовательности операций, изображающая подпрограмму управления переключением, выполняемую в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 - блок-схема, изображающая конструкцию устройства управления для двигателя внутреннего сгорания согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - таблица, иллюстрирующая комбинацию управления посредством значений непосредственного требования исполнительного механизма, выбираемых в пятом варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12 - диаграмма, изображающая этапы, посредством которых управление изменяется с управления в соответствии со значениями непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значениями требования узла достижения крутящего момента согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.13 - диаграмма, изображающая этапы, посредством которых управление изменяется с управления в соответствии со значениями требования узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значениями непосредственного требования исполнительного механизма согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14 - диаграмма для иллюстрации управления переключением, выполняемого в шестом варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг.15 - блок-схема последовательности операций, изображающая подпрограмму управления переключением, посредством которой управление изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования к TA и со значением непосредственного требования к SA на управление в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента и со значением требования к SA узла достижения крутящего момента, которая выполняется в седьмом варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг.16(а) и 16(b) - диаграммы для иллюстрации отклонения ΔTQ крутящего момента, которое создается разностью между значением непосредственного требования к TA и значением требования к TA узла достижения крутящего момента, когда управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма изменяется на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента;

Фиг.17 - блок-схема последовательности операций, изображающая подпрограмму управления переключением, посредством которой управление изменяется с управления в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента и со значением требования к SA узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значением непосредственного требования к TA и со значением непосредственного требования к SA, которая выполняется в восьмом варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг.18 - блок-схема, изображающая конструкцию узла достижения крутящего момента согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.19 - блок-схема последовательности операций, изображающая подпрограмму управления для коррекции значения требования к A/F узла достижения крутящего момента для улучшения воспламеняемости, которая выполняется в девятом варианте осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.20 - блок-схема последовательности операций, изображающая подпрограмму управления для коррекции значения требования к SA узла достижения крутящего момента для улучшения воспламеняемости, которая выполняется в девятом варианте осуществления настоящего изобретения.

Наилучшие способы осуществления изобретения

Первый вариант осуществления изобретения

Первый вариант осуществления настоящего изобретения описывается ниже с ссылкой на фиг.1-4.

В качестве предусловий для этого варианта осуществления описываются технические требования двигателя внутреннего сгорания согласно данному варианту осуществления. Двигатель внутреннего сгорания согласно данному варианту осуществления, представляет собой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, имеющий исполнительные механизмы для регулирования количества всасываемого воздуха, установки опережения зажигания и отношения количества воздуха к количеству топлива. Двигатель внутреннего сгорания обычно работает с гомогенным сгоранием, в то же время способен работать с послойным сгоранием при ограниченных условиях, таких как условие довольно малых нагрузок. Двигатель внутреннего сгорания согласно данному варианту осуществления совместно использует эти же технические требования, что и в вариантах осуществления со второго по девятый настоящего изобретения, описанных ниже.

Устройство управления согласно данному варианту осуществления выполнено так, как показано на блок-схеме на фиг.1. На фиг.1 каждый элемент устройства управления показан в блоке, причем сигналы (основные), передаваемые от одного блока на другой, указаны стрелками. Общая конструкция и характеристики устройства управления согласно данному варианту осуществления описаны ниже с ссылкой на фиг.1. Чтобы получить более глубокое понимание характеристик данного варианта осуществления, вариант осуществления описывается с использованием подробного чертежа, когда это может быть необходимым.

Как показано на фиг.1, устройство управления включает в себя пять основных узлов 10, 20, 30, 40 и 50. Узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам размещен на самом высоком уровне иерархии. Узел 20 генерирования значения требования двигателя размещен на уровень ниже, чем уровень узла 10 генерирования требования к рабочим характеристикам, и узел 30 достижения крутящего момента размещен на уровне, который ниже уровня узла 20 генерирования значения требования двигателя. Кроме того, узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма размещен параллельно узлу 20 генерирования значения требования двигателя и узлу 30 достижения крутящего момента на уровне, который ниже уровня узла 10 генерирования требования к рабочим характеристикам. Узел 50 переключения выбора размещен на уровне, который ниже уровня узла 30 достижения крутящего момента и узла 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма.

Исполнительные механизмы 2, 4 и 6, которые управляют работой двигателя внутреннего сгорания, соединены с узлом 50 переключения выбора. Двигатель внутреннего сгорания согласно данному варианту осуществления включает в себя в качестве исполнительных механизмов дроссельную заслонку 2, устройство 4 зажигания и систему 6 впрыска топлива. Дроссельная заслонка 2 регулирует количество всасываемого воздуха. Устройство 4 зажигания регулирует установку опережения зажигания. Система 6 впрыска топлива регулирует отношение количества воздуха к количеству топлива.

Следует отметить, что различные типы сигналов передаются внутри устройства управления, в дополнение к сигналам, передаваемым между блоками, как указано стрелками на фиг.1. Примером таких сигналов являются сигналы, которые включают в себя информацию об условии работы или состоянии работы двигателя внутреннего сгорания (упоминаемую далее как «информация о двигателе»), подаваемые от внешнего источника 12 генерирования информации. Информация о двигателе, передаваемая от источника 12 генерирования информации, включает в себя, например, частоту вращения двигателя, выходное значение датчика открытия дроссельной заслонки, выходное значение датчика расхода воздуха, выходное значение датчика контроля отношения количества воздуха к количеству топлива, текущую фактическую установку опережения зажигания, температуру охлаждающей жидкости, фазы газораспределения впуска и выпуска и режим работы. Источник 12 генерирования информации получает, по меньшей мере, часть информации о двигателе от датчиков, расположенных внутри и вне двигателя внутреннего сгорания.

Конструкция каждого из узлов 10, 20, 30, 40 и 50, которые составляют устройство управления, и обработка, выполняемая в них, описываются последовательно ниже.

Узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам переводит требования, относящиеся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, в соответствующие числовые значения и выводит числовые значения. Рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания, например, включают в себя общую характеристику управляемости, выхлопные газы, экономию топлива, шум и вибрации и могут переводиться в функции двигателя внутреннего сгорания. Величины управления исполнительных механизмов 2, 4 и 6 определяются посредством вычисления. Это позволяет отражать требования к рабочим характеристикам в величинах управления исполнительных механизмов 2, 4 и 6 посредством количественного определения требований к рабочим характеристикам. Узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам количественно определяет требования к рабочим характеристикам посредством представления различных типов требований к рабочим характеристикам в виде физических величин, которые могут быть разделены на следующие две группы.

Первая группа физических величин, используемых узлом 10 генерирования требования к рабочим характеристикам для представления требований к рабочим характеристикам, включает в себя три типа физических величин крутящего момента, эффективности и отношения количества воздуха к количеству топлива (далее упоминаемого как «A/F»). «Эффективность», как этот термин используется в данном документе, ссылается на отношение крутящего момента, который фактически выводится, к потенциальному крутящему моменту, выводимому двигателем внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания выводит тепло и выхлопные газы в дополнение к крутящему моменту, и все эти выходные результаты определяют различные типы рабочих характеристик двигателя внутреннего сгорания, такие как вышеупомянутые общая характеристика управляемости, выхлопные газы и экономия топлива. Параметры для управления этими выходными результатами могут объединяться в три типа физических величин крутящего момента, эффективности и A/F. Следовательно, требования к рабочим характеристикам могут точно отражаться в выходном результате двигателя внутреннего сгорания посредством представления требований к рабочим характеристикам при помощи трех типов физических величин крутящего момента, эффективности и A/F.

Для лучшего понимания в качестве примера приводится представление требований к рабочим характеристикам в виде крутящего момента, эффективности и A/F. Возьмем, например, требование, относящееся к общей характеристике управляемости. Это требование может быть представлено крутящим моментом и эффективностью. В частности, если требованием является ускорение транспортного средства, тогда требование может быть представлено крутящим моментом. Если требованием является предотвращение заглухания двигателя, требование может быть представлено эффективностью (более конкретно, повышенной эффективностью). В соответствии с вышеупомянутым определением максимальное значение эффективности равно 1, при котором потенциальный крутящий момент, выводимый двигателем внутреннего сгорания, фактически непосредственно выводится. Если эффективность меньше 1, фактически выводимый крутящий момент меньше потенциального крутящего момента, выводимого двигателем внутреннего сгорания, причем разница, связанная с ним, выводится из двигателя внутреннего сгорания, главным образом, в виде тепла.

Требование, относящееся к выхлопному газу, может быть представлено эффективностью или A/F. В частности, если требованием является прогрев каталитического нейтрализатора, требование может быть представлено эффективностью (конкретно, пониженной эффективностью) или A/F. В результате пониженной эффективности может повышаться температура выхлопных газов. Посредством A/F может быть разработана обстановка, в которой каталитическому нейтрализатору легче реагировать.

Требование, относящееся к экономии топлива, может быть представлено эффективностью или A/F. В частности, если требованием является повышение эффективности сгорания, то требование может быть представлено эффективностью (конкретно, повышенной эффективностью). Если требованием является снижение насосных потерь, то требование может быть представлено посредством A/F (конкретно, обедненной топливной смеси).

Каждый из различных типов требований к рабочим характеристикам генерируется независимо друг от друга в узле 10 генерирования требования к рабочим характеристикам. В результате, значение требования к крутящему моменту, эффективности или A/F, выводимое от узла 10 генерирования требования к рабочим характеристикам, не является обязательно одним на физическую величину. Взять, например, крутящий момент. Выводимым одновременно с крутящим моментом, требуемым водителем (крутящий момент, вычисленный из открытия акселератора), может быть крутящий момент, требуемый различными типами устройств, относящихся к управлению транспортным средством, включая систему курсовой устойчивости транспортного средства (VSC), систему управления крутящим моментом (TRC), антиблокировочную тормозную систему (ABS) и трансмиссию. Это же справедливо также для эффективности и A/F.

Вторая группа физических величин, используемых узлом 10 генерирования требования к рабочим характеристикам для представления требований к рабочим характеристикам, включает в себя физические величины, которые непосредственно задают работу каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Примерами таких физических величин являются открытие дроссельной заслонки и количество всасываемого воздуха для дроссельной заслонки 2. Для устройства 4 зажигания физические величины соответствуют, например, величине задержки зажигания и эффективности. Для системы 6 впрыска топлива физические величины соответствуют, например, A/F и величине впрыска топлива.

Как описано ранее, параметрами для непосредственного управления выходными результатами двигателя внутреннего сгорания являются крутящий момент, эффективность и A/F, которые представляют собой физические величины первой группы. Физические величины второй группы представляют собой непосредственно параметры для управления крутящим моментом, эффективностью и A/F и косвенно связаны с выходным результатом двигателя внутреннего сгорания посредством работы каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. В качестве представления для отражения требований к рабочим характеристикам в выходном результате двигателя внутреннего сгорания, поэтому, представление в виде физических величин первой группы имеет более высокую степень свободы и более высокую точность отражения. Посредством представления в виде физических величин второй группы заданная работа каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 может выполняться точно на основе требования к рабочим характеристикам.

Узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам количественно определяет это же требование к рабочим характеристикам посредством представления его физическими величинами первой группы и физическими величинами второй группы, соответственно. Требование к рабочим характеристикам, количественно определенное физическими величинами первой группы, подается на узел 20 генерирования значения требования двигателя, в то же время требование к рабочим характеристикам, количественно определенное физическими величинами второй группы, подается на узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма. Количественное определение требования к рабочим характеристикам физическими величинами первой группы выполняется во все моменты времени, а количественное определение требования к рабочим характеристикам физическими величинами второй группы выполняется только тогда, когда выполняется заданное условие. Примеры заданных условий включают в себя то, что выданное требование к рабочим характеристикам касается конкретного управления, такого как управление во время запуска и управление для отсечки топлива. Другим примером заданного условия является то, когда выбирается конкретный режим работы, такой как режим послойного сгорания. Другим примером заданного условия является то, когда надежность информации о двигателе низкая, например, когда датчик не активизирован.

Ниже описывается узел 20 генерирования значения требования двигателя. Узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам выводит множество требований к рабочим характеристикам, представленным крутящим моментом, эффективностью или A/F, как описано выше. Однако нельзя выполнять все эти требования к рабочим характеристикам одновременно и в полной мере, поскольку может достигаться только один крутящий момент даже с множеством требований к крутящему моменту. Аналогично, может достигаться только одна эффективность даже с множеством требований к эффективности, и может достигаться только одно A/F даже с множеством требований к A/F. Это делает необходимым обработку для опосредования требований.

Узел 20 генерирования значения требования двигателя опосредует требования (значения требований), выводимые от узла 10 генерирования требования к рабочим характеристикам. Узел 20 генерирования значения требования двигателя включает в себя подузлы 22, 24 и 26 опосредования для соответствующих физических величин, классифицированных в соответствии с требованиями. Подузел 22 опосредования крутящего момента опосредует множество значений требования, представляемых крутящим моментом, в единственное значение требования к крутящему моменту. Подузел 24 опосредования эффективности опосредует множество значений требования, представляемых эффективностью, в единственное значение требования к эффективности. Подузел 26 опосредования A/F опосредует множество значений требования, представляемых A/F, в единственное значение требования к A/F. Каждый из подузлов 22, 24 и 26 опосредования выполняет опосредование в соответствии с заданными правилами. Заданные правила в том виде, в каком термин используется в данном документе, ссылаются на правила вычисления для получения единственного числового значения из множества числовых значений, включая, например, выбор максимального значения, выбор минимального значения, усреднение и суммирование, или их комбинацию. Конкретные применяемые правила оставляются для проектирования, и настоящее изобретение не касается конкретных подробностей этих правил.

Чтобы еще лучше понять опосредование, ниже приведены конкретные примеры. Фиг.2 представляет собой блок-схему, изображающую конструкцию подузла 22 опосредования крутящего момента. В данном примере подузел 22 опосредования крутящего момента включает в себя элемент 202 сумматора и элемент 204 выбора минимального значения. Значениями требования, объединяемыми подузлом 22 опосредования крутящего момента в данном примере, являются крутящий момент требования водителя, крутящий момент дополнительных потерь в нагрузке, крутящий момент требования перед отсечкой топлива и крутящий момент требования после отсечки топлива. Значение, окончательно полученное в результате объединенных действий каждого из элементов 202, 204, выводится в качестве опосредованного значения требования к крутящему моменту от подузла 22 опосредования крутящего момента.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, изображающую конструкцию подузла 24 опосредования эффективности. В данном примере подузел 24 опосредования эффективности включает в себя три элемента 212, 216 и 220 выбора минимального значения и два элемента 214 и 218 выбора максимального значения. Значения требования, объединенные подузлом 24 опосредования эффективности в данном примере, включают в себя, например, эффективность требования к общей характеристике управляемости в качестве требования к повышенной эффективности, эффективность требования системы управления частотой холостого хода (ISC), эффективность требования к крутящему моменту с высокой реакцией и эффективность требования к прогреву каталитического нейтрализатора в качестве требований пониженной эффективности и эффективность требования системы предотвращения детонационного сгорания топлива (KCS) и эффективность требования к избыточной детонации в качестве требований пониженной эффективности, имеющих даже более высокий приоритет. Значение, полученное окончательно в результате объединенных действий каждого из элементов 212, 214, 216, 218 и 220, выводится в качестве опосредованного значения требования к эффективности от подузла 24 опосредования эффективности.

Хотя конкретные примеры опускаются, подузел 26 опосредования отношения количества воздуха к количеству топлива выполняет подобные операции. Как описано ранее, как выполнить подузел 26 опосредования A/F посредством объединения разных элементов, подпадает под вопрос проектирования, и элементы могут быть объединены надлежащим образом, основываясь на принципе проектирования проектировщика. Каждый из подузлов 22, 24 и 26 опосредования выполняет опосредование так, как описано выше, так что узел 20 генерирования значения требования двигателя выводит единственное значение требования к крутящему моменту, единственное значение требования к эффективности и единственное значение требования к A/F.

Ниже описывается узел 30 достижения крутящего момента. Узел 30 достижения крутящего момента включает в себя инверсную модель двигателя в качестве инверсной модели двигателя внутреннего сгорания. Каждое значение требования двигателя (значение требования к крутящему моменту, значение требования к эффективности и значение требования к A/F), подаваемое от узла 20 генерирования значения требования двигателя, и необходимая информация о двигателе, такая как частота вращения двигателя, вводится в инверсную модель двигателя. Это позволяет вычислять величину управления, требуемую от каждого исполнительного механизма 2, 4 и 6, конкретно, значение требования исполнительного механизма (упоминаемое в данном документе как «значение требования узла достижения крутящего момента»).

Инверсная модель двигателя образуется из множества статистических моделей или физических моделей, представленных картами или функциями. Конфигурация инверсной модели двигателя характеризует характеристики управления двигателя внутреннего сгорания посредством устройства управления. Инверсная модель двигателя согласно данному варианту осуществления предназначена для достижения предпочтительно значения требования к крутящему моменту трех значений требования двигателя, подаваемых от узла 20 генерирования значения требования двигателя. Кроме того, инверсная модель двигателя согласно данному варианту осуществления спроектирована на основе гомогенного сгорания всех режимов сгорания, которые может принимать двигатель внутреннего сгорания.

Чтобы еще лучше понять узел 30 достижения крутящего момента, ниже приведены конкретные примеры. Фиг.4 представляет собой блок-схему, изображающую конструкцию узла 30 достижения крутящего момента, конкретно, инверсную модель двигателя. Конструкция и функции узла 30 достижения крутящего момента описываются с ссылкой на фиг.4 и 1, приведенные ранее.

Значение требования к крутящему моменту, выводимое от подузла 22 опосредования крутящего момента, и значение требования к эффективности, выводимое от подузла 24 опосредования эффективности, служат непосредственно в качестве сигнала, используемого для управления дроссельной заслонкой. Значение требования A/F, выводимое от подузла 26 опосредования A/F, служит непосредственно в качестве сигнала, используемого для управления впрыском топлива. Чтобы управлять работой двигателя внутреннего сгорания, сигнал, используемый для управления установкой опережения зажигания, также необходим в дополнение к вышеупомянутым сигналам, и узел 30 достижения крутящего момента также имеет функцию для генерирования такого сигнала.

Сигналом, используемым для управления установкой опережения зажигания в устройстве управления согласно варианту осуществления, является эффективность крутящего момента. Эффективность крутящего момента определяется как отношение значения требования к крутящему моменту к оцененному крутящему моменту двигателя внутреннего сгорания. Узел 30 достижения крутящего момента включает в себя, в качестве элементов для вычисления эффективности крутящего момента, секцию 308 вычисления оцененного количества воздуха, секцию 310 вычисления оцененного крутящего момента и секцию 312 вычисления эффективности крутящего момента.

Секция 308 вычисления оцененного количества воздуха принимает выходной сигнал от датчика открытия дроссельной заслонки (далее упоминаемый как «датчик TA») и выходной сигнал от датчика расхода воздуха. Фактическое открытие дроссельной заслонки может быть получено из выходного сигнала от датчика TA. Объемный расход воздуха внутри всасываемой трубы может быть получен из выходного сигнала от датчика расхода воздуха. Секция 308 вычисления оцененного количества воздуха вычисляет оцененное количество воздуха, достигаемое текущим открытием дроссельной заслонки (далее упоминаемое как «оцененное количество воздуха»), посредством использования воздушной модели. Воздушная модель представляет физическую модель системы впуска, которая моделирует реакцию количества всасываемого воздуха относительно работы дроссельной заслонки 2, основываясь, например, на гидродинамике. Выходной сигнал датчика расхода воздуха используется в качестве данных коррекции для коррекции вычисления количества всасываемого воздуха, выполняемого посредством использования воздушной модели.

Секция 310 вычисления оцененного крутящего момента переводит оцененное количество воздуха в крутящий момент. Карта крутящего момента используется для перевода оцененного количества воздуха в крутящий момент. Карта крутящего момента представляет собой статистическую модель, которая изображает зависимость между крутящим моментом и количеством всасываемого воздуха, составляя многомерную карту, имеющую оси множества параметров, включая количество всасываемого воздуха. Значение, полученное из текущей информации о двигателе, вводится в каждый параметр. Установка опережения зажигания представляет собой установку оптимального опережения зажигания (из минимального опережения зажигания для обеспечения максимального крутящего момента (MBT) и установки опережения зажигания с незначительной детонацией, еще одна на стороне уменьшения опережения зажигания). Секция 30 вычисления оцененного крутящего момента вычисляет крутящий момент, переведенный из оцененного количества воздуха в качестве оцененного крутящего момента при установке оптимального опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания. Этот оцененный крутящий момент представляет собой потенциальный крутящий момент, который может выводить двигатель внутреннего сгорания.

Секция 312 вычисления эффективности крутящего момента вычисляет отношение между значением требования к крутящему моменту, выводимым от подузла 22 опосредования крутящего момента, и оцененным крутящим моментом, вычисленным секцией 310 вычисления оцененного крутящего момента, в качестве эффективности крутящего момента. Как описано ниже, открытие дроссельной заслонки управляется так, чтобы достигать скорректированного значения требования к крутящему моменту, которое представляет собой значение требования к крутящему моменту, увеличенному посредством деления на значение требования к эффективности. Это осуществляется для того, чтобы увеличение количества всасываемого воздуха компенсировало эту часть крутящего момента, уменьшенную на значение требования к эффективности. Так как существует задержка, связанная с реакцией фактического количества всасываемого воздуха на изменение открытия дроссельной заслонки, фактический выводимый крутящий момент (оцененный крутящий момент) имеет запаздывание реакции относительно изменения значения требования к эффективности. Эффективность крутящего момента, которая представляет собой отношение между оцененным крутящим моментом и значением требования к крутящему моменту, служит в качестве параметра для отражения как значения требования к эффективности, так и изменения фактического количества всасываемого воздуха при управлении установкой опережения зажигания. В установившемся режиме, в котором остается постоянным, по меньшей мере, количество всасываемого воздуха, теоретически оцененный крутящий момент совпадает с корректированным значением требования к крутящему моменту, и эффективность крутящего момента совпадает со значением требования к эффективности.

Когда узел 20 генерирования значения требования двигателя генерирует значения требования двигателя, не рассматривается, является ли или нет каждое из значений требования двигателя практически выполнимым с точки зрения его зависимости с другими значениями требования двигателя. В результате, в зависимости от величины каждого из значений требования двигателя условия сгорания в цилиндре могут превышать предел воспламеняемости, приводя к тому, что двигатель внутреннего сгорания является неспособным работать правильно. Поэтому узел 30 достижения крутящего момента включает в себя секцию 320 регулирования, которая регулирует зависимости по размеру сигналов, используемых для управления двигателем внутреннего сгорания, чтобы сделать возможным правильную работу двигателя внутреннего сгорания. Секция 320 регулирования корректирует сигнал, имеющий более низкий приоритет, относительно сигнала, имеющего более высокий приоритет, в соответствии с ранее установленным приоритетом. Значение требования к крутящему моменту представляет собой сигнал, которому присвоен наивысший приоритет и который не корректируется. Сигнал, которому присвоен второй более высокий приоритет, зависит от режима работы двигателя внутреннего сгорания. Согласно данному варианту осуществления режимом работы двигателя внутреннего сгорания может быть режим предпочтения эффективности или режим предпочтения A/F. Вышеупомянутый приоритет меняется в соответствии с режимом работы.

Секция 320 регулирования включает в себя подсекцию 322 защиты эффективности, подсекцию 324 защиты эффективности крутящего момента и подсекцию 326 защиты A/F. Подсекция 322 защиты эффективности ограничивает верхние и нижние пределы значения требования эффективности, вводимые от подузла 24 опосредования эффективности, так что значение требования к эффективности может корректироваться, чтобы принадлежать диапазону, в котором делается возможной надлежащая работа двигателя внутреннего сгорания. Подсекция 324 защиты эффективности крутящего момента ограничивает верхний и нижний пределы эффективности крутящего момента, вычисленные секцией 312 вычисления эффективности крутящего момента, так что значение эффективности крутящего момента может корректироваться так, чтобы принадлежать диапазону, в котором делается возможной надлежащая работа двигателя внутреннего сгорания. Подсекция 326 защиты A/F ограничивает верхний и нижний пределы значения требования к A/F, вводимого от подузла 26 опосредования A/F, так что значение требования к A/F может корректироваться, чтобы принадлежать диапазону, в котором делается возможной надлежащая работа двигателя внутреннего сгорания.

Каждое из значений защиты верхними и нижними пределами трех подсекций 322, 324 и 326 защиты, которые составляют секцию 320 регулирования, является изменяемым, изменяясь таким образом, чтобы ассоциироваться работоспособно друг с другом. В частности, когда режимом работы двигателя внутреннего сгорания является режим предпочтения эффективности, значения самого верхнего и самого нижнего пределов устанавливаются во всем диапазоне A/F в качестве значений защиты верхними и нижними пределами подсекции 322 защиты эффективности и подсекции 324 защиты эффективности крутящего момента. Тогда значения защиты верхними и нижними пределами подсекции 326 защиты A/F устанавливаются на основе эффективности крутящего момента после процесса защиты, выполняемого подсекцией 324 защиты эффективности крутящего момента. В режиме предпочтения A/F, с другой стороны, значения самого верхнего и самого нижнего пределов устанавливаются во всем диапазоне эффективности в качестве значений защиты верхними и нижними пределами подсекции 326 защиты A/F. Тогда значения защиты верхними и нижними пределами подсекции 322 защиты эффективности и подсекции 324 защиты эффективности крутящего момента устанавливаются на основе значения требования к A/F после процесса защиты, выполняемого подсекцией 326 защиты A/F.

В результате вышеописанных процессов величина управления, требуемая от каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6, конкретно, основные сигналы, используемые для вычисления значений требования узла достижения крутящего момента, представляют собой значение требования к крутящему моменту, скорректированное значение требования к эффективности, скорректированное значение требования к A/F и скорректированная эффективность крутящего момента. Узел 30 достижения крутящего момента вычисляет значение требования узла достижения крутящего момента, подаваемое на дроссельную заслонку 2 (далее упоминаемое как «значение требования к TA узла достижения крутящего момента»), основываясь на значении требования к крутящему моменту и скорректированном значении требования к эффективности. Кроме того, узел 30 достижения крутящего момента вычисляет значение требования узла достижения крутящего момента, подаваемого на устройство 4 зажигания (далее упоминаемое как «значение требования к SA узла достижения крутящего момента»), основываясь на скорректированной эффективности крутящего момента. Кроме того, узел 30 достижения крутящего момента вычисляет скорректированное значение требования к A/F в качестве значения требования узла достижения крутящего момента, подаваемого на систему 6 впрыска топлива (далее упоминаемое как «значение требования к A/F узла достижения крутящего момента»).

Для вычисления значения требования к TA узла достижения крутящего момента узел 30 достижения крутящего момента включает в себя секцию 302 коррекции значения требования к крутящему моменту, секцию 304 вычисления значения требования к количеству воздуха и секцию 306 вычисления значения требования к TA. Значение требования к крутящему моменту и скорректированное значение требования к эффективности вводятся в секцию 302 коррекции значения требования к крутящему моменту. Секция 302 коррекции значения требования к крутящему моменту делит значение требования к крутящему моменту на скорректированное значение требования к эффективности и выводит значение требования к крутящему моменту, скорректированное по эффективности, на секцию 304 вычисления значения требования к количеству воздуха. Тогда как значением требования к крутящему моменту является значение требования к крутящему моменту, который фактически выводит двигатель внутреннего сгорания, значение требования к крутящему моменту, скорректированное по эффективности, означает значение требования к крутящему моменту, который двигатель внутреннего сгорания может потенциально выводить. Если скорректированное значение требования к эффективности меньше 1, деление на скорректированное значение требования к эффективности приводит к увеличению значения требования к крутящему моменту, и увеличенное скорректированное значение требования к крутящему моменту подается на секцию 304 вычисления значения требования к количеству воздуха.

Секция 304 вычисления значения требования к количеству воздуха переводит скорректированное значение требования к крутящему моменту в количество всасываемого воздуха. Используется карта количества воздуха для перевода скорректированного значения требования к крутящему моменту в количество всасываемого воздуха. Карта количества воздуха представляет собой многомерную карту, имеющую оси множества параметров, включая крутящий момент, в которой различные типы условий работы, которые оказывают влияние на зависимость между крутящим моментом и количеством всасываемого воздуха, такие как установка опережения зажигания, частота вращения двигателя и A/F, используются в качестве параметров. Значения, полученные из текущей информации о двигателе, вводятся в эти параметры. Установкой опережения зажигания, однако, является установка оптимального опережения зажигания. Секция 304 вычисления значения требования к количеству воздуха вычисляет крутящий момент, переведенный из скорректированного значения требования к крутящему моменту, в качестве значения требования к количеству всасываемого воздуха.

Секция 306 вычисления значения требования к TA вычисляет открытие дроссельной заслонки для достижения значения требования к количеству воздуха посредством использования инверсной модели воздушной модели (далее упоминаемой как «инверсная воздушная модель»). В инверсной воздушной модели условия работы, которые оказывают влияние на зависимость между количеством воздуха и открытием воздушной заслонки, такие как фазы газораспределения и температура всасываемого воздуха, могут устанавливаться в качестве параметров. Значения, полученные из информации о двигателе, вводятся в эти параметры. Секция 306 вычисления значения требования к TA выводит открытие дроссельной заслонки, переведенной из значения требования к количеству воздуха, в качестве значения требования к TA узла достижения крутящего момента.

Кроме того, узел 30 достижения крутящего момента дополнительно включает в себя секцию 314 вычисления величины уменьшения опережения зажигания и секцию 316 вычисления значения требования к SA для вычисления значения требования к SA узла достижения крутящего момента. Скорректированная эффективность крутящего момента вводится в секцию 314 вычисления величины уменьшения опережения зажигания. Секция 314 вычисления величины уменьшения опережения зажигания вычисляет величину уменьшения опережения зажигания относительно установки оптимального опережения зажигания посредством использования скорректированной эффективности крутящего момента. Используется карта для вычисления величины уменьшения опережения зажигания. Карта представляет собой многомерную карту, имеющую оси множества параметров, включая эффективность крутящего момента, в которой различные типы условий работы, которые оказывают влияние на определение установки опережения зажигания, такие как частота вращения двигателя, A/F и количество воздуха, могут устанавливаться в качестве параметров. Значения, полученные из текущей информации о двигателе, вводятся в эти параметры. Чем меньше эффективность крутящего момента, тем большее значение устанавливается для величины уменьшения опережения зажигания в данной карте.

Секция 316 вычисления значения требования к SA добавляет величину уменьшения опережения зажигания, вычисленную секцией 314 вычисления величины уменьшения опережения зажигания, к установке оптимального опережения зажигания. Установка оптимального опережения зажигания вычисляется на основе условий работы двигателя внутреннего сгорания. Секция 316 вычисления значения требования к SA выводит окончательную установку опережения зажигания, полученную в качестве значения требования к SA узла достижения крутящего момента.

Были описаны конструкции узла 30 достижения крутящего момента. Со ссылкой на фиг.1 далее описываются узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма и узел 50 переключения выбора. Устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается, прежде всего, узлом 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма и узлом 50 переключения выбора, которые имеет устройство управления.

Узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма имеет функцию генерирования величины управления, непосредственно требуемой от каждого исполнительного механизма 2, 4 и 6 (далее упоминаемой как «значение непосредственного требования исполнительного механизма»), основываясь на требовании к рабочим характеристикам, выданным от узла 10 генерирования требования к рабочим характеристикам, без вмешательства вышеупомянутого узла 30 достижения крутящего момента между ними. Эта функция достигается подузлом 42 вычисления значения непосредственного требования к TA, подузлом 44 вычисления значения непосредственного требования к SA и подузлом 46 вычисления значения непосредственного требования к A/F, которые составляют узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма.

Требования к рабочим характеристикам, которые количественно определяются физическими величинами второй группы, из тех, которые выдаются узлом 10 генерирования требования к рабочим характеристикам, подаются на узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма. Из них, требования к рабочим характеристикам, количественно определяемые физическими величинами, которые непосредственно задают работу дроссельной заслонки 2, вводятся в подузел 42 вычисления значения непосредственного требования к TA; требования к рабочим характеристикам, определяемые количественно физическими величинами, которые непосредственно задают работу устройства 4 зажигания, вводятся в подузел 44 вычисления значения непосредственного требования к SA; и требования к рабочим характеристикам, определяемые количественно физическими величинами, которые непосредственно задают работу системы 6 впрыска топлива, вводятся в подузел 46 вычисления значения непосредственного требования к A/F.

Подузел 42 вычисления значения непосредственного требования к TA вычисляет значение непосредственного требования исполнительного механизма, подаваемое на дроссельную заслонку 2 (далее упоминаемое как «значение непосредственного требования к TA»), основываясь на требованиях к рабочим характеристикам, вводимым в него. Подузел 44 вычисления значения непосредственного требования к SA вычисляет значение непосредственного требования исполнительного механизма, подаваемое на устройство 4 зажигания (далее упоминаемое как «значение непосредственного требования к SA»), основываясь на требованиях к рабочим характеристикам, вводимым в него. Подузел 46 вычисления значения непосредственного требования к A/F вычисляет значение непосредственного требования исполнительного механизма, подаваемое на систему 6 впрыска топлива (далее упоминаемое как «значение непосредственного требования к A/F»), основываясь на требованиях к рабочим характеристикам, вводимых в него.

Узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам выдает требование к рабочим характеристикам на узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма, только если выполняется заданное условие во время, например, запуска двигателя внутреннего сгорания. Когда выполняется такое условие, узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма также генерирует значение непосредственного требования исполнительного механизма параллельно со значением требования узла достижения крутящего момента, которое вычисляется в узле 30 достижения крутящего момента. В частности, существует два типа величин управления, которые требуются от исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Понятно, что ни один из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 не может одновременно работать с двумя типами величин управления. Это делает необходимым выбирать управление исполнительными механизмами 2, 4 и 6 между управлением в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Узел 50 переключения выбора, описываемый ниже, предусматривается для достижения этой цели.

Каждое из значений требования узла достижения крутящего момента и значений непосредственного требования исполнительного механизма вводится в узел 50 переключения выбора. Узел 50 переключения выбора выбирает только один из двух типов значений и подает его на каждый исполнительный механизм 2, 4 и 6. Узел 50 переключения выбора включает в себя три подузла 52, 54 и 56 переключения и подузел 58 подачи команд на переключение. Подузел 52 переключения выбирает значение требования, подаваемое на дроссельную заслонку 2. Значение требования к TA узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования к TA вводятся в подузел 52 переключения. Подузел 54 переключения выбирает значение требования, подаваемое на устройство 4 зажигания. Значение требования к SA узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования к SA вводятся в подузел 54 переключения. Подузел 56 переключения выбирает значение требования, подаваемое на систему 6 впрыска топлива. Значение требования к A/F узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования к A/F вводятся в подузел 56 переключения.

Каждый из подузлов 52, 54 и 56 переключения выбирает значение требования при приеме команды от подузла 58 подачи команд на переключение. Подузел 58 подачи команд на переключение определяет, какое, или значение требования узла достижения крутящего момента, или значение непосредственного требования исполнительного механизма, должно подаваться на исполнительные механизмы 2, 4 и 6, основываясь на информации о двигателе. Информация о двигателе, которая представляет состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания, требуется для вычисления значения требования узла достижения крутящего момента в инверсной модели двигателя узла 30 достижения крутящего момента. Использование информации о двигателе позволяет выполнять предсказание ситуации, в которой является полезным или неблагоприятным управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Принятие решения о выборе, основываясь на информации о двигателе, позволяет осуществлять точный выбор более полезного управления. Подузел 58 подачи команд на переключение подает команду на каждый из подузлов 52, 54 и 56 переключения для изменения управления в соответствии с решением, принятым на основе информации о двигателе.

Подузел 58 подачи команд на переключение принимает решение на основе информации о двигателе, например, следующим образом. Сначала подузел 58 подачи команд на переключение выбирает по умолчанию подачу значения требования узла достижения крутящего момента. Если только из информации о двигателе определяется, что выполняется заданное условие подачи значения непосредственного требования, подузел 58 подачи команд на переключение подает команду на каждый из подузлов 52, 54 и 56 переключения на изменение управления, чтобы подавать на каждый из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 значение непосредственного требования исполнительного механизма. Если больше не выполняется заданное условие подачи значения непосредственного требования, подузел 58 подачи команд на переключение подает команду на каждый из подузлов 52, 54 и 56 переключения на изменение управления, чтобы подавать значение требования узла достижения крутящего момента на каждый из исполнительных механизмов 2, 4 и 6.

Вышеупомянутое условие подачи значения непосредственного требования включено в условия, когда узел 10 генерирования требования к рабочим характеристикам выдает требование к рабочим характеристикам на узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма. В данном случае условие подачи значения непосредственного требования представляет собой случай, в котором текущее состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания, например, при запуске двигателя внутреннего сгорания и во время работы в режиме послойного сгорания, не включено в условие сохранения справедливости инверсной модели двигателя. В таком случае инверсная модель двигателя не может использоваться для вычисления величины управления исполнительного механизма. Например, в данном варианте осуществления инверсная модель двигателя разработана на основе гомогенного сгорания, так что инверсная модель двигателя больше не является справедливой, когда выбирается послойное сгорание для режима сгорания. Кроме того, так как воздух уже присутствует во впускной трубе при запуске, воздушная модель, которая моделирует реакцию количества всасываемого воздуха относительно работы дроссельной заслонки 2, или ее инверсная модель, не является справедливой. Это делает неспособным выполнять точные вычисления, необходимые для нахождения величины управления, что делает несправедливой всю инверсную модель двигателя. В таких случаях, точная работа исполнительных механизмов 2, 4 и 6 гарантируется при условии, когда инверсная модель двигателя не является справедливой, посредством выбора управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма вместо управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента.

Подузел 58 подачи команд на переключение определяет случай, при котором надежность полученной информации о двигателе является низкой в качестве одного из условий подачи значения непосредственного требования. Если надежность полученной информации о двигателе является низкой, также ухудшается точность значения требования узла достижения крутящего момента, вычисленного посредством использования информации о двигателе, имеющей низкую надежность. Примерные случаи низкой надежности информации о двигателе включают в себя то, что: датчик получения информации о двигателе не активизирован; объект, воспринимаемый датчиком, не стабилизирован; и не выполняются условия вычисления для вычисления информации о двигателе. В таких случаях выбор управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма вместо управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента предотвращает неблагоприятное влияние низкой надежности информации о двигателе на работу исполнительных механизмов 2, 4 и 6.

Одно из преимуществ, которые предлагает устройство управления согласно данному варианту осуществления, заключается в том, что устройство управления адаптируется, как описано выше, для выбора или управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, или управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для управления исполнительными механизмами 2, 4 и 6. Если используется значение требования узла достижения крутящего момента, вычисленное посредством использования инверсной модели двигателя, каждый из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 может работать взаимно координированным образом, чтобы, в конечном счете, достичь требований, относящихся к различным типам рабочих характеристик двигателя внутреннего сгорания. Если, как описано выше, является низкой надежность информации о двигателе, или состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания не включено в условие, которое делает справедливой инверсную модель двигателя, то значительно снижается точность значения требования узла достижения крутящего момента. Управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента имеет такой недостаток, и управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма компенсирует недостаток. Управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма может сделать точной выполнение исполнительными механизмами 2, 4 и 6 заданной работы, основываясь на требовании к рабочим характеристикам без влияния состояния работы или условия работы двигателя внутреннего сгорания. В частности, согласно устройству управления варианта осуществления может быть выбрано или управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, или управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, которое является более полезным, так что требование, относящееся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, может точно отражаться в величине управления каждого исполнительного механизма 2, 4 и 6.

Был описан первый вариант осуществления настоящего изобретения. Первый вариант осуществления воплощает первый, второй, третий и четвертый аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, в конструкции, показанной на фиг.1, узел 20 генерирования значения требования двигателя соответствует «средству генерирования значения требования двигателя» в первом аспекте настоящего изобретения. Источник 12 генерирования информации соответствует «средству получения информации о двигателе» в первом аспекте настоящего изобретения. Узел 30 достижения крутящего момента соответствует «средству вычисления значения требования исполнительного механизма» в первом аспекте настоящего изобретения. Узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма соответствует «средству генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма» в первом аспекте настоящего изобретения. Подузлы 52, 54 и 56 переключения соответствуют «средству переключения» в первом аспекте настоящего изобретения. Подузел 58 подачи команд на переключение соответствует «средству подачи команда на переключение» во втором-четвертом аспектах настоящего изобретения.

Второй вариант осуществления изобретения

Ниже описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.1, 5 и 6.

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична конструкции первого варианта осуществления, показанного на блок-схеме фиг.1. Устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается от устройства управления первого варианта осуществления функцией подузла 58 подачи команд на переключение, который служит в качестве одного из элементов, составляющих устройство управления. Фиг.5 представляет собой блок-схему, изображающую конструкцию подузла 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления. Конструкция и функции подузла 58 подачи команд на переключение, который характеризует данный вариант осуществления, описывается ниже с ссылкой на фиг.1 и 5.

Подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления функционально отличается тем, что может предотвращаться скачок крутящего момента, происходящий тогда, когда управление исполнительными механизмами 2, 4 и 6 изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Например, когда управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма выполняется в качестве управления при запуске двигателя внутреннего сгорания, управление изменяется на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, после того как будет возможно вычисление с использованием воздушной модели или инверсной воздушной модели. В этот момент, если существует какая-либо разность между значением крутящего момента, эффективности или A/F, достигаемым значением непосредственного требования исполнительного механизма, и значением крутящего момента, эффективности или A/F, достигаемым вновь значением требования узла достижения крутящего момента, переключение включает в себя прерывистые флуктуации в работе двигателя внутреннего сгорания. Если существует разность в значении достижения крутящего момента, в частности переключение включает в себя скачок крутящего момента, который снижает общую характеристику управляемости. Согласно конструкции подузла 58 подачи команд на переключение, описанного ниже, может предотвращаться такая проблема во время переключения.

Подузел 58 подачи команд на переключение в соответствии с данным вариантом осуществления включает в себя секцию 520 выбора. Секция 520 выбора выбирает или управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, или управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, основываясь на информации о двигателе, и подает команду на подузлы 52, 54 и 56 переключения для изменения на выбранное управление. В частности, функция подузла 58 подачи команд на переключение, описанного с ссылкой на первый вариант осуществления, объединяется в секцию 520 выбора.

Кроме того, подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления включает в себя, в качестве средства для получения значений крутящего момента, эффективности и A/F, которые фактически достигает двигатель внутреннего сгорания, секцию 502 вычисления значения достижения крутящего момента, секцию 504 вычисления значения достижения эффективности и секцию 506 вычисления значения достижения A/F. Эти секции 502, 504 и 506 вычисления значений достижения двигателя вычисляют соответствующие значения достижения двигателя (значение достижения крутящего момента, значение достижения эффективности, значение достижения A/F), используя информацию о двигателе, подаваемую от источника 12 генерирования информации. Например, значение достижения A/F может вычисляться посредством использования информации, такой как выходной сигнал датчика контроля отношения количества воздуха к количеству топлива. Значение достижения эффективности может вычисляться посредством использования информации, такой как установка опережения зажигания. Аналогично, значение достижения крутящего момента может вычисляться посредством использования информации, такой как открытие дроссельной заслонки, выходной сигнал датчика расхода воздуха, частота вращения двигателя, A/F и установки опережения зажигания.

Подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления дополнительно включает в себя три секции 508, 510 и 512 определения разности. Секция 508 определения разности определяет, принадлежит ли заданному допустимому диапазону разность между значением достижения крутящего момента, вычисленным секцией 502 вычисления значения достижения крутящего момента, и значением требования к крутящему моменту, выводимым от подузла 22 опосредования крутящего момента. Секция 510 определения разности определяет, принадлежит ли заданному допустимому диапазону разность между значением достижения эффективности, вычисленным секцией 504 вычисления значения достижения эффективности, и значением требования к эффективности, выводимым от подузла 24 опосредования эффективности. Секция 512 определения разности определяет, принадлежит ли заданному допустимому диапазону разность между значением достижения A/F, вычисленным секцией 506 вычисления значения достижения A/F, и значением требования к A/F, выводимым от подузла 26 опосредования A/F. Каждая из секций 508, 510 и 512 определения разности определяет, принадлежит ли разность допустимому диапазону, когда управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма выбирается секцией 520 выбора. Решение, принятое каждой из секций 508, 510 и 512 определения разности отражается в переключении выбора, выполняемым секцией 520 выбора.

Секция 520 выбора количественно определяет момент времени переключения посредством использования решений, подаваемых от секций 508, 510 и 512 определения разности. Когда каждая и любая разность между значением достижения двигателя (значение достижения крутящего момента, значение достижения эффективности и значение достижения A/F) и значением требования двигателя (значение требования к крутящему моменту, значение требования к эффективности и значение требования к A/F) принадлежит допустимому диапазону в секциях 508, 510 и 512 определения разности, секция 520 выбора подает команду на подузлы 52, 54 и 56 переключения для изменения управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Команда на переключение, выдаваемая в такой момент времени, обеспечивает надлежащий переход на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, не позволяя работе двигателя внутреннего сгорания флуктуировать прерывисто.

Согласно конструкции и функциям подузла 58 подачи команд на переключение, как описано выше, следующее управление переключением может выполняться с точки зрения переключения выбором способа управления исполнительными механизмами 2, 4 и 6. Фиг.6 представляет собой блок-схему последовательности операций, изображающую подпрограмму управления переключением, выполняемую подузлом 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления.

На этапе S102, первом этапе подпрограммы, показанной на фиг.6, значение требования к крутящему моменту, значение требования к эффективности и значение требования к A/F получаются от узла 20 генерирования значения требования двигателя.

На этапе S104 определяется, работает ли или нет двигатель внутреннего сгорания в диапазоне непосредственного требования. Диапазон непосредственного требования представляет собой рабочий диапазон, в котором управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма является более полезным, чем управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Рабочие диапазоны при запуске двигателя внутреннего сгорания и посредством послойного сгорания включены в данный диапазон непосредственного требования. Если двигатель внутреннего сгорания не работает в диапазоне непосредственного требования, работа переходит на этап S112, на котором секция 520 выбора выбирает управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента.

Если двигатель внутреннего сгорания работает в диапазоне непосредственного требования, работа переходит на этап S106. На этапе S106 секции 502, 504 и 506 вычисления значения достижения двигателя вычисляют значение достижения крутящего момента, значение достижения эффективности и значение достижения A/F, соответственно, достигаемых значением непосредственного требования исполнительного механизма.

На последующем этапе S108 секции 508, 510 и 512 определения разности определяют разности между значениями требования двигателя, полученными на этапе S102, и значениями достижения двигателя, вычисленными на этапе S106. Если, в результате, будет обнаружено, что любая из разностей не принадлежит допустимому диапазону, работа переходит на этап S110, и непосредственно выбирается управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Если, в результате, будет обнаружено, что все разности принадлежат допустимому диапазону, работа переходит на этап S112. На этапе S112 секция 520 выбора выбирает управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента и подает команду на подузлы 52, 54 и 56 переключения для изменения на выбранное управление.

Как описано выше, в устройстве управления согласно данному варианту осуществления условием для переключения является то, что разность между каждым значением достижения двигателя, достигаемым управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, и каждым значением требования двигателя, который служит в качестве основы для вычисления значения требования узла достижения крутящего момента, принадлежит допустимому диапазону. Поэтому может поддерживаться непрерывность крутящего момента, эффективности и A/F перед и после переключения. Это способствует предотвращению появления прерывистых флуктуаций в работе двигателя внутреннего сгорания, происходящих вместе с переключением, так что может предотвращаться появление флуктуаций крутящего момента, которые ухудшают общую характеристику управляемости.

Был описан второй вариант осуществления настоящего изобретения. Второй вариант осуществления воплощает первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, в конструкции, показанной на фиг.5, секция 502 вычисления значения достижения крутящего момента, секция 504 вычисления значения достижения эффективности и секция 506 вычисления значения достижения A/F соответствуют «средству получения значения достижения двигателя» в пятом и шестом аспектах настоящего изобретения. Секция 520 выбора и секции 508, 510 и 512 определения разности составляют «средство подачи команд на переключение» в пятом аспекте настоящего изобретения. Соответствие второго варианта осуществления первому, второму, третьему и четвертому аспектам настоящего изобретения такое же, что и соответствие первого варианта осуществления.

Кроме того, второй вариант осуществления включает в себя аспект, который отличается от любого из первого по 24-й аспекты настоящего изобретения.

Аспектом является: «устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется единственным или многочисленными исполнительными механизмами, причем устройство управления содержит: средство получения значения требования двигателя для получения единственного или многочисленных значений требования, представляющих единственную или многочисленные заданные физические величины (далее упоминаемые как «значение требования двигателя»), которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания; средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя внутреннего сгорания (далее упоминаемой как «информация о двигателе»); средство вычисления значения требования исполнительного механизма, имеющее инверсную модель двигателя, которое выводит из каждого значения, представляющего соответствующую одну из единственной или многочисленных заданных физических величин, величину управления каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов для достижения значений в двигателе внутреннего сгорания, средство вычисления значения требования исполнительного механизма, вычисляющее величину управления, требуемую от каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемую как «значение требования исполнительного механизма»), посредством ввода каждого значения требования двигателя и информации о двигателе в инверсную модель двигателя; средство получения значения непосредственного требования исполнительного механизма для получения величины управления, непосредственно требуемой от каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемой как «значение непосредственного требования исполнительного механизма»); средство переключения для изменения управления единственным или многочисленными исполнительными механизмами между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма; средство получения значения достижения двигателя для получения значения единственной или многочисленных заданных физических величин, достигаемых двигателем внутреннего сгорания (далее упоминаемого как «значение достижения двигателя»); и средство подачи команд на переключения для подачи команды на средство переключения для изменения управления с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, когда, в то время как единственное или многочисленные исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, отличие значения достижения двигателя от значения требования двигателя для каждой из единственной или многочисленных заданных физических величин принадлежит допустимому диапазону».

Третий вариант осуществления изобретения

Ниже описывается третий вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.1 и 7.

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична конструкции первого варианта осуществления, показанной на блок-схеме фиг.1. Устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается от устройства управления первого варианта осуществления функцией подузла 58 подачи команд на переключение, который служит в качестве одного из элементов, составляющих устройство управления. Фиг.7 представляет собой блок-схему, изображающую конструкцию подузла 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления. Конструкция и функции подузла 58 подачи команд на переключение, которые характеризуют данный вариант осуществления, ниже описываются с ссылкой на фиг.1 и 7.

Подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления совместно использует те же функциональные характеристики с подузлом 58 подачи команд на переключение согласно второму варианту осуществления за исключением того, что подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления имеет конструкцию для получения каждого значения достижения двигателя, полученного посредством управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, которая отличается от конструкции подузла 58 подачи команд на переключение согласно второму варианту осуществления. Как показано на фиг.7, подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления включает в себя модель 514 двигателя. Модель 514 двигателя моделирует двигатель внутреннего сгорания и имеет нормально обратную зависимость с инверсной моделью двигателя узла 30 достижения крутящего момента. Посредством ввода каждого значения непосредственного требования исполнительного механизма в модель 514 двигателя может быть точно оценено и вычислено соответствующее значение достижения двигателя, достигаемое значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления дополнительно включает в себя секцию 520 выбора и секции 508, 510 и 512 определения разности в дополнение к модели 514 двигателя. Эти элементы имеют эти же функции, что и эквивалентные элементы второго варианта осуществления, и описание функций опускается. Подузел 42 вычисления значения непосредственного требования к TA, подузел 44 вычисления значения непосредственного требования к SA и подузел 46 вычисления непосредственного требования к A/F вводят соответствующие значения непосредственного требования исполнительного механизма в модель 514 двигателя. Каждое из значений достижения двигателя, вычисленных моделью 514 двигателя, вводится в соответствующую одну из секций 508, 510 и 512 определения разности.

Был описан третий вариант осуществления настоящего изобретения. Третий вариант осуществления воплощает первый, второй, третий, четвертый, пятый и седьмой аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, в конструкции, показанной на фиг.7, модель 514 двигателя соответствует «средству получения значения достижения двигателя» в пятом и седьмом аспектах настоящего изобретения. Секция 520 выбора и секции 508, 510 и 512 определения разности составляют «средство подачи команд на переключение» в пятом аспекте настоящего изобретения. Соответствие третьего варианта осуществления первому, второму, третьему и четвертому аспектам настоящего изобретения такое же, что и соответствие первого варианта осуществления.

Четвертый вариант осуществления изобретения

Ниже описывается четвертый вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.1, 8 и 9.

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична конструкции первого варианта осуществления, показанного на блок-схеме фиг.1. Устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается от устройства управления первого варианта осуществления функцией подузла 58 подачи команд на переключение, который служит в качестве одного из элементов, составляющих устройство управления. Фиг.8 представляет собой блок-схему, изображающую конструкцию подузла 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления. Конструкция и функции подузла 58 подачи команд на переключение, которые характеризуют данный вариант осуществления, ниже описываются с ссылкой на фиг.1 и 8.

Подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления совместно использует те же функциональные характеристики с подузлом 58 подачи команд на переключение согласно первому или второму варианту осуществления за исключением того, что применяется другое условие к переключению выбора с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента в подузле 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления, чем условие в подузле 58 подачи команд на переключение согласно первому и второму вариантам осуществления. В данном варианте осуществления условием для переключения является то, что разность между значением непосредственного требования исполнительного механизма и значением требования узла достижения крутящего момента принадлежит допустимому диапазону. Если существует разность между значением непосредственного требования исполнительного механизма и значением требования узла достижения крутящего момента перед и после переключения, работа исполнительных механизмов 2, 4 и 6 является прерывистой, и, в результате, работа двигателя внутреннего сгорания может флуктуировать прерывисто, таким образом создавая скачок крутящего момента.

Подузел 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления включает в себя секцию 520 выбора и три секции 530, 532 и 534 определения разности. Секция 530 определения разности определяет, принадлежит ли заданному допустимому диапазону разность между значением непосредственного требования к TA, вычисленным подузлом 42 вычисления значения непосредственного требования к TA, и значением требования к TA узла достижения крутящего момента, вычисленным узлом 30 достижения крутящего момента. Секция 532 определения разности определяет, принадлежит ли заданному допустимому диапазону разность между значением непосредственного требования к SA, вычисленным подузлом 44 вычисления значения непосредственного требования к SA, и значением требования к SA узла достижения крутящего момента, вычисленным узлом 30 достижения крутящего момента. Секция 534 определения разности определяет, принадлежит ли заданному допустимому диапазону разность между значением непосредственного требования к A/F, вычисленным подузлом 46 вычисления значения непосредственного требования к A/F, и значением требования к A/F узла достижения крутящего момента, вычисленным узлом 30 достижения крутящего момента. Решение, принятое каждой из секций 530, 532 и 534 определения разности, отражается в переключении выбора, выполняемом секцией 520 выбора.

Секция 520 выбора количественно определяет момент времени переключения посредством использования решений, подаваемых от секций 530, 532 и 534 определения разности. Когда каждая и любая разность между значением непосредственного требования исполнительного механизма и значением требования узла достижения крутящего момента принадлежит допустимому диапазону в секциях 530, 532 и 534 определения разности, секция 520 выбора подает команду на каждый из подузлов 52, 54 и 56 переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Команда на переключение, выдаваемая в такой момент времени, обеспечивает надлежащий переход на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, не позволяя каждому из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 работать прерывисто.

В соответствии с конструкцией и функциями подузла 58 подачи команд на переключение, как описано выше, может выполняться следующее управление переключением с точки зрения переключения выбора способа управления исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Фиг.9 представляет собой блок-схему последовательности операций, изображающую подпрограмму управления переключением, выполняемую подузлом 58 подачи команд на переключение согласно данному варианту осуществления.

На этапе S202, первом этапе подпрограммы, показанной на фиг.9, значение непосредственного требования к TA, значение непосредственного требования к SA и значение непосредственного требования к A/F получаются от блока 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма.

На этапе S204 определяется, работает ли или нет двигатель внутреннего сгорания в диапазоне непосредственного требования. Диапазон непосредственного требования представляет собой диапазон, описанный с ссылкой на второй вариант осуществления. Если двигатель внутреннего сгорания не работает в диапазоне непосредственного требования, работа переходит на этап S212, на котором секция 520 выбора выбирает управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента.

Если двигатель внутреннего сгорания работает в диапазоне непосредственного требования, работа переходит на этап S206. На этапе S206 получают значение требования к TA узла достижения крутящего момента, значение требования к SA узла достижения крутящего момента и значение требования к A/F узла достижения крутящего момента, вычисленные узлом 30 достижения крутящего момента.

На последующем этапе S208 секции 530, 532 и 534 определения разности определяют разности между значениями непосредственного требования исполнительного механизма, полученными на этапе S202, и значениями требования узла достижения крутящего момента, полученными на этапе S206. Если в результате будет обнаружено, что любая из разностей не принадлежит допустимому диапазону, работа переходит на этап S210, и непосредственно выбирается управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Если в результате будет обнаружено, что все разности принадлежат допустимому диапазону, работа переходит на этап S212. На этапе S212 секция 520 выбора выбирает управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента и подает команду на подузлы 52, 54 и 56 переключения для изменения на выбранное управление.

Как описано выше, в устройстве управления согласно данному варианту осуществления условием для переключения является то, что разность между значением требования узла достижения крутящего момента и значением непосредственного требования исполнительного механизма принадлежит допустимому диапазону для каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Поэтому может поддерживаться непрерывность в работе исполнительных механизмов 2, 4 и 6 перед и после переключения. Это способствует предотвращению появления прерывистых флуктуаций в работе исполнительных механизмов 2, 4 и 6, происходящих вместе с переключением, так что может предотвращаться появление флуктуаций крутящего момента, которые ухудшают общую характеристику управляемости.

Был описан четвертый вариант осуществления настоящего изобретения. Четвертый вариант осуществления воплощает первый, второй, третий, четвертый и восьмой аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, в конструкции, показанной на фиг.8, секция 520 выбора и секции 530, 532 и 534 определения разности составляют «средство подачи команд на переключение» в восьмом аспекте настоящего изобретения. Соответствие четвертого варианта осуществления первому, второму, третьему и четвертому аспектам настоящего изобретения такое же, что и соответствие первого варианта осуществления.

Кроме того, четвертый вариант осуществления включает в себя аспект, который отличается от любого с первого по 24-й аспекты настоящего изобретения.

Аспектом является: «устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется единственным или многочисленными исполнительными механизмами, причем устройство управления содержит: средство получения значения требования двигателя для получения единственного или многочисленных значений требования, представляющих единственную или многочисленные заданные физические величины (далее упоминаемые как «значение требования двигателя»), которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания; средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя внутреннего сгорания (далее упоминаемой как «информация о двигателе»); средство вычисления значения требования исполнительного механизма, имеющее инверсную модель двигателя, которое выводит из каждого значения, представляющего соответствующую одну из единственной или многочисленных заданных физических величин, величину управления каждого из многочисленных исполнительных механизмов для достижения значений в двигателе внутреннего сгорания, причем средство вычисления значения требования исполнительного механизма вычисляет величину управления, требуемую от каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемую как «значение требования исполнительного механизма»), посредством ввода каждого значения требования двигателя и информации о двигателе в инверсную модель двигателя; средство получения значения непосредственного требования исполнительного механизма для получения величины управления, непосредственно требуемой от каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемой как «значение непосредственного требования исполнительного механизма»); средство переключения для изменения управления единственного или многочисленных исполнительных механизмов между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма; и средство подачи команд на переключение для подачи команды на средство переключения для изменения управления с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, когда, в то время как единственный или многочисленные исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, отличие значения требования исполнительного механизма от значения непосредственного требования исполнительного механизма для каждого из единственного или многочисленных исполнительных механизмов принадлежит допустимому диапазону».

Пятый вариант осуществления изобретения

Ниже описывается пятый вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.10-13.

Устройство управления согласно данному варианту осуществления выполнено так, как показано на блок-схеме фиг.10. В устройстве управления, показанном на фиг.10, одинаковые ссылочные позиции используются для идентификации элементов, подобных тем, которые используются в устройстве управления, показанном на фиг.1. Ниже опускаются или упрощаются описания для элементов, общих с теми, которые находятся в устройстве управления по фиг.1, и внимание будет сосредоточено на конструкциях, уникальных для данного варианта осуществления.

Устройство управления, показанное на фиг.10, заменяет узел 50 переключения выбора устройства управления, показанного на фиг.1, на узел 60 переключения выбора. В частности, устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается узлом 60 переключения выбора. Узел 60 переключения выбора согласно данному варианту осуществления включает в себя три подузла 62, 64 и 66 переключения и подузел 68 подачи команд на переключения. Подузел 62 переключения выбирает значение требования, подаваемое на дроссельную заслонку 2. Значение требования к TA узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования к TA вводятся в подузел 62 переключения. Подузел 64 переключения выбирает значение требования, подаваемое на устройство 4 зажигания. Значение требования к SA узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования к SA вводятся в подузел 64 переключения. Подузел 66 переключения выбирает значение требования, подаваемое на систему 6 впрыска топлива. Значение требования к A/F узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования к A/F вводятся в подузел 66 переключения.

Каждый из подузлов 62, 64 и 66 переключения выбирает значение требования при приеме команды от подузла 68 подачи команд на переключение. Следует отметить, что, в то время как подузел 58 подачи команд на переключение подает команду на подузлы 52, 54 и 56 переключения для выбора значения вместе в устройстве управления, показанном на фиг.1, подузел 68 подачи команд на переключение подает команду на каждый из подузлов 62, 64 и 66 переключения для выбора значения индивидуально в устройстве управления данного варианта осуществления. В данном варианте осуществления управление каждым из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 выбирается индивидуально между управлением в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

Или управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, или управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма выбирается индивидуально для каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Это позволяет выполнять выбор более полезного управления для каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Фиг.11 представляет собой таблицу, изображающую комбинацию управлений посредством значений непосредственного требования исполнительного механизма, выбираемых в данном варианте осуществления. В таблице на фиг.11 незаштрихованный кружок обозначает то, что выбирается значение непосредственного требования исполнительного механизма. В данном варианте осуществления значение непосредственного требования исполнительного механизма является трех типов: значение непосредственного требования к TA, значение непосредственного требования к SA и значение непосредственного требования к A/F, так что существует восемь возможных комбинаций C1-C8, как показано в таблице для комбинации выбора из этих типов значений.

Подузел 68 подачи команд на переключение использует информацию о двигателе для определения наиболее полезного набора выбора из числа восьми наборов выбора, показанных в таблице на фиг.11, и подает команду на каждый из подузлов 62, 64 и 66 переключения для изменения управления индивидуально, основываясь на принятом решении. Поэтому каждый из исполнительных механизмов 2, 4 и 6, может работать надлежащим образом, что повышает точность достижения различных типов требований к рабочим характеристикам, генерируемых узлом 10 генерирования требования к рабочим характеристикам.

Ниже описывается процедура для индивидуального изменения управления каждым из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Сначала описывается случай, в котором выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента для всех или некоторых исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Вариант осуществления, однако, не касается конкретных подробностей условия переключения. В данном случае подузел 68 подачи команд на переключение подает команду на подузлы 62, 64 и 66 переключения для последовательного изменения управления в соответствии с заданной последовательность переключения вместо выполнения всех переключений за один раз.

Ссылаясь на фиг.12 в качестве примера, ниже в данном документе описывается процедура переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Фиг.12 изображает последовательность выбора с комбинации С1 до комбинации С8, показанных в таблице на фиг.11. На фиг.12 незаштрихованный кружок указывает то, что выбирается значение непосредственного требования исполнительного механизма, и заштрихованный кружок указывает то, что выбирается значение требования узла достижения крутящего момента.

В примере, показанном на фиг.12, управление изменяется на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента в порядке устройство 4 зажигания (SA), система 6 впрыска топлива (A/F) и дроссельная заслонка 2 (TA). При переключении управления может быть прерывистой работа каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Если управление каждым из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 изменяется в последовательности поочередно, то является маловероятным, что прерывистость в работе будет накладываться одна на другую среди исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Поэтому, согласно примеру, показанному на фиг.12, может предотвращаться прерывистость в работе двигателя внутреннего сгорания, появляющаяся при переключении с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента.

Кроме того, в примере, показанном на фиг.12, исполнительный механизм, имеющий высокую чувствительность реакции крутящего момента на изменение величины управления, является первым, для которого управление меняется на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Конкретно, чувствительность реакции крутящего момента определяет приоритет переключения, т.е. чем выше чувствительность, тем выше приоритет. В соответствии с функцией узла 30 достижения крутящего момента величины управления исполнительных механизмов, для которых управление изменяется позже, отражаются в значении требования узла достижения крутящего момента исполнительного механизма, для которого управление изменяется ранее. Следовательно, изменение первым управления для исполнительного механизма, имеющего высокую чувствительность реакции крутящего момента, позволяет эффективно работать функции регулирования крутящего момента узла 30 достижения крутящего момента. Поэтому могут предотвращаться скачки крутящего момента, появляющиеся в результате переключения соответственно других исполнительных механизмов.

Стандартная команда на переключение подузлом 68 подачи команд на переключение представляет собой последовательное переключение, как описано выше. Подузел 68 подачи команд на переключение может подавать команды на подузлы 62, 64 и 66 переключения для изменения управления на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента одновременно для всех исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Однако это ограничивается только тогда, когда выполняется заданное условие одновременного переключения. Посредством предоставления возможности выбора последовательного переключения или одновременного переключения, как показано в примере на фиг.12, выбор последовательного переключения позволяет в некоторых ситуациях назначить приоритет предотвращению прерывистой работы двигателя внутреннего сгорания. В других ситуациях выбор одновременного переключения позволяет назначить приоритет быстрому переключению на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента.

В противоположность случаю, описанному выше, ниже описывается случай, в котором выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для всех или некоторых исполнительных механизмов 2, 4 и 6. В этом случае подузел 68 подачи команд на переключение также подает команду на подузлы 62, 64 и 66 переключения для последовательного изменения управления в соответствии с заданной последовательностью обратного переключения вместо одновременного выполнения всех переключений. Пример процедуры переключения в данном случае показан на фиг.13. Фиг.13 изображает последовательность переключения с комбинации С8 на комбинацию С1, показанные в таблице на фиг.11. На фиг.13 незаштрихованный кружок обозначает то, что выбирается значение непосредственного требования исполнительного механизма, и заштрихованный кружок обозначает то, что выбирается значение требования узла достижения крутящего момента.

В примере, показанном на фиг.13, управление изменяется на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма в порядке: дроссельная заслонка 2 (TA), система 6 впрыска топлива (A/F) и устройство 4 зажигания (SA). Посредством изменения управления для каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 последовательно по одному, как описано выше, может предотвращаться прерывистая работа двигателя внутреннего сгорания, происходящая при переключении с управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Как и в примере, описанном ранее, управление всеми исполнительными механизмами 2, 4 и 6 также адаптируется для изменения всех одновременно на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма только тогда, когда выполняется заданное условие для одновременного переключения.

Кроме того, в примере, показанном на фиг.13, исполнительный механизм, имеющий высокую способность управления крутящим моментом, является первым, для которого управление изменяется на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. В частности, способность управления крутящим моментом определяет приоритет переключения, т.е. чем выше способность управления крутящим моментом, тем выше приоритет. Посредством изменения сначала управления исполнительным механизмом, имеющим высокую способность управления крутящим моментом, может гарантироваться управляемость крутящим моментом при переключении, в то же время может предотвращаться появление скачков крутящего момента в результате прерывистой работы двигателя внутреннего сгорания.

Был описан пятый вариант осуществления настоящего изобретения. Пятый вариант осуществления воплощает 1-й, 10-й, 11-й, 12-й, 13-й, 14-й и 15-й аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, в конструкции, показанной на фиг.10, узел 20 генерирования значения требования двигателя соответствует «средству генерирования значения требования двигателя» в первом аспекте настоящего изобретения. Источник 12 генерирования информации соответствует «средству получения информации о двигателе» в первом аспекте настоящего изобретения. Узел 30 достижения крутящего момента соответствует «средству вычисления значения требования исполнительного механизма» в первом аспекте настоящего изобретения. Узел 40 генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма соответствует «средству генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма» в первом аспекте настоящего изобретения. Подузлы 62, 64 и 66 переключения соответствуют «средству переключения» в первом и десятом аспектах настоящего изобретения. Подузел 68 подачи команд на переключение соответствует «средству подачи команд на переключение» в каждом из 10-го - 15-го аспектов настоящего изобретения. Фиг.12, в частности, изображает работу подузла 68 подачи команд на переключение в качестве «средства подачи команд на переключение» в каждом из 11-го, 12-го и 15-го аспектов настоящего изобретения. Фиг.13 изображает работу подузла 68 подачи команд на переключение в качестве «средства подачи команд на переключение» в каждом из 13-го, 14-го и 15-го аспектов настоящего изобретения.

Шестой вариант осуществления изобретения

Ниже описывается шестой вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.10 и 14.

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична общей конструкции пятого варианта осуществления, как показано на блок-схеме фиг.10. Устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается от устройства управления пятого варианта осуществления функцией узла 60 переключения выбора, который служит в качестве одного из элементов, составляющих устройство управления. Функция узла 60 переключения выбора согласно данному варианту осуществления может быть описана с ссылкой на фиг.14. Функция узла 60 переключения выбора, которая характеризует данный вариант осуществления, ниже описывается с ссылкой на фиг.1 и 14.

Узел 60 переключения выбора согласно данному варианту осуществления функционально характеризуется тем, что выполняется управление перекрытием для плавного связывания управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма с управлением в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Как показано на фиг.14, управление перекрытием выполняется в два разных момента времени; в частности, управление (В) перекрытием выполняется тогда, когда управление изменяется с управления в соответствии со значением (А) непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением (D) требования узла достижения крутящего момента, и управление (С) перекрытием выполняется тогда, когда управление меняется с управления в соответствии со значением (D) требования узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значением (А) непосредственного требования исполнительного механизма. При управлении (В) перекрытием величина управления, подаваемая на исполнительные механизмы 2, 4 и 6, постепенно изменяется со значения непосредственного требования исполнительного механизма на значение требования узла достижения крутящего момента. При управлении (С) перекрытием величина управления, подаваемая на исполнительные механизмы 2, 4 и 6, постепенно изменяется со значения требования узла достижения крутящего момента до значения непосредственного требования исполнительного механизма.

Управление перекрытием выполняется для каждого из подузлов 62, 64 и 66 переключения индивидуально при приеме команды от подузла 68 подачи команд на переключение. Подузел 68 подачи команд на переключение определяет, выполнять ли или нет управление перекрытием, основываясь на информации о двигателе. Подузел 68 подачи команд на переключение принимает решение для каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6, так что управление перекрытием может выполняться только для управления дроссельной заслонкой 2 и не для управления устройством 8 зажигания или системой 6 впрыска топлива.

Управление постепенно изменяется между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма при помощи управления перекрытием. Следовательно, если будет разность между значением требования узла достижения крутящего момента и значением непосредственного требования исполнительного механизма, то может предотвращаться прерывность работы двигателя внутреннего сгорания, происходящая из-за разности. Следует отметить, что управление перекрытием может объединяться с управлением последовательным переключением, описанным с ссылкой на пятый вариант осуществления. Объединение управления перекрытием и управления последовательным переключением позволяет даже более надежно предотвращать прерывность в работе двигателя внутреннего сгорания, происходящую при переключении.

Был описан шестой вариант осуществления настоящего изобретения. Шестой вариант осуществления воплощает первый, десятый и 16-й аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, работа переключения, показанная на фиг.14, представляет работу подузлов 62, 64 и 66 переключения в качестве «средства переключения» 16-го аспекта настоящего изобретения. Соответствие шестого варианта осуществления первому и десятому аспектам настоящего изобретения такое же, что и соответствие пятого варианта осуществления.

Седьмой вариант осуществления изобретения

Ниже описывается седьмой вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.10, 4, 15 и 16(а) и 16(b).

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична общей конструкции пятого варианта осуществления, как показано на блок-схеме фиг.10. Устройство управления согласно данному варианту осуществления характеризуется управлением переключения, которое изменяет управление каждого из дроссельной заслонки 2 и устройства 4 зажигания с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Вариант осуществления не касается управления системой 6 впрыска топлива. Подробности управления переключением согласно данному варианту осуществления могут быть описаны с ссылкой на фиг.15, 16(а) и 16(b). Конструкции узла 30 достижения крутящего момента важны в данном варианте осуществления и основываются на конструкции узла 30 достижения крутящего момента, показанного на фиг.4. Функция узла 60 переключения выбора, которая характеризует данный вариант осуществления, описывается ниже с ссылкой на фиг.15, 16(а) и 16(b), вместе с фиг.10 и 4.

Фиг.15 представляет собой блок-схему последовательности операций, изображающую подпрограмму управления переключением, посредством которой управление изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования к TA и значением непосредственного требования к SA на управление в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента и значением требования к SA узла достижения крутящего момента, которое выполняется подузлом 68 подачи команд на переключение узла 60 переключения выбора данного варианта осуществления. На этапе S302, первом этапе данной подпрограммы, определяется, основываясь на информации о двигателе, подаваемой от источника 12 генерирования информации, существует ли или нет требование на изменение с диапазона управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на диапазон управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента (диапазон управления узла достижения крутящего момента). Если нет требования на изменение, данная подпрограмма немедленно завершается, тем самым позволяя продолжать управление в соответствии со значением непосредственного требования к TA и значением непосредственного требования к SA.

Если определяется, что существует требование на изменение диапазона управления узла достижения крутящего момента, то тогда определяется на последующем этапе S304, существует ли или нет требование на раннее изменение. Этот вариант осуществления предполагает, что определением требования раннего изменения является условие одновременного переключения. Если существует требование раннего изменения, в частности, если выполняется условие одновременного переключения, работа переходит на этап S308, и быстро выполняется изменение на диапазон управления узла достижения крутящего момента. После этого дроссельная заслонка 2 управляется значением требования к TA узла достижения крутящего момента, и устройство 4 зажигания управляется значением требования к SA узла достижения крутящего момента.

Если не существует требование раннего изменения, на этапе S306 принимается решение. На этапе S306 из разности между текущим значением непосредственного требования к TA и текущим значением требования к TA узла достижения крутящего момента вычисляется отклонение ΔTQ крутящего момента, создаваемое из разности. Отклонением ΔTQ крутящего момента может быть отклонение ΔTQa крутящего момента, создаваемое тогда, когда значение непосредственного требования к TA больше значения требования к TA узла достижения крутящего момента, как показано на фиг.16(а), или отклонение ΔTQb крутящего момента, создаваемое тогда, когда значение требования к TA узла достижения крутящего момента больше значения непосредственного требования к TA, как показано на фиг.16(b). На этапе S306 определяется, может ли или нет управление установкой опережения зажигания компенсировать отклонение ΔTQ крутящего момента.

В качестве условия для принятия решения на этапе S306 управление, по меньшей мере, устройством 4 зажигания быстро изменяется на управление в соответствии со значением требования к SA узла достижения крутящего момента. В соответствии с конструкцией узла 30 достижения крутящего момента, показанного на фиг.4, секция 308 вычисления оцененного количества воздуха вычисляет оцененное количество воздуха, достигаемое дроссельной заслонкой 2, управляемой в соответствии со значением непосредственного требования к TA. Секция 310 вычисления оцененного крутящего момента затем вычисляет оцененный крутящий момент, который соответствует оцененному количеству воздуха. Кроме того, значение требования к TA узла достижения крутящего момента вычисляется на основе значения требования к крутящему моменту, подаваемому от подузла 22 опосредования крутящего момента, и вышеупомянутое отклонение ΔTQ крутящего момента представляет разность между значением требования к крутящему моменту и оцененным крутящим моментом. В соответствии с узлом 30 достижения крутящего момента, выполненного так, как показано на фиг.4, значение требования к SA узла достижения крутящего момента вычисляется для того, чтобы компенсировать отклонение ΔTQ крутящего момента, основываясь на эффективности крутящего момента, которая представляет собой отношение значения требования к крутящему моменту и оцененного крутящего момента.

Регулирование установки опережения зажигания устройством 4 зажигания имеет более высокую чувствительность реакции крутящего момента, чем регулирование количества всасываемого воздуха дроссельной заслонкой 2. Даже если переключение со значения непосредственного требования к TA на значение требования к TA узла достижения крутящего момента создает отклонение ΔTQ крутящего момента, функция автоматического регулирования установки опережения зажигания, которую имеет узел 30 достижения крутящего момента, компенсирует отклонение ΔTQ крутящего момента.

Однако существует предел крутящего момента, который может регулироваться установкой опережения зажигания. Установка чрезмерно задержанного опережения зажигания приводит к пропуску зажигания, и является бессмысленным увеличение опережения зажигания для превышения оптимального опережения зажигания. Эффективный диапазон установки опережения зажигания задается значениями защиты верхними и нижними пределами подсекции 324 защиты эффективности крутящего момента. Если эффективность крутящего момента ограничивается подсекцией 324 защиты эффективности крутящего момента, даже регулирование установки опережения зажигания не может компенсировать отклонение ΔTQ крутящего момента. Этап принятия решения S306 представляет этот самый вопрос. Работа переходит на этап S308, только если отклонение ΔTQ крутящего момента может компенсироваться управлением установкой опережения зажигания, так что управление быстро изменяется на диапазон управления узла достижения крутящего момента. В частности, переключение на значение требования к TA узла достижения крутящего момента выполняется одновременно с переключением на значение требования к SA узла достижения крутящего момента.

Если определяется, с другой стороны, что отклонение ΔTQ крутящего момента не может быть практически компенсировано управлением установкой опережения зажигания, работа переходит на этап S310. На этапе S310 выполняется управление постепенным изменением для дроссельной заслонки 2. Управление для устройства 4 зажигания быстро изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования к SA на управление в соответствии со значением требования к SA узла достижения крутящего момента. При управлении постепенным изменением значение непосредственного требования к TA постепенно изменяется до значения требования к TA узла достижения крутящего момента. Оно постепенно уменьшает разность между значением непосредственного требования к TA и значением требования к TA узла достижения крутящего момента, так что также уменьшается отклонение ΔTQ крутящего момента, создаваемое разностью. Когда отклонение ΔTQ крутящего момента, в конечном счете, уменьшается до такого значения, которое позволяет осуществлять компенсацию управлением установкой опережения зажигания, управление дроссельной заслонкой 2 быстро изменяется с управления в соответствии со значением непосредственного требования к TA на управление в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента.

Рабочие характеристики подпрограммы управления переключением посредством подузла 68 подачи команд на переключение, как описано выше, способствует предотвращению появления скачка крутящего момента, связанного с переключением, даже с большой разностью между значением непосредственного требования к TA и значением требования к TA узла достижения крутящего момента. Кроме того, когда становится осуществимой компенсация отклонения крутящего момента посредством регулирования установки опережения зажигания, управление дроссельной заслонкой 2 быстро изменяется на управление в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента. Управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, поэтому, может быстро изменяться на управление в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, в то время как может предотвращаться появление скачка крутящего момента.

Был описан седьмой варианта осуществления настоящего изобретения. Седьмой вариант осуществления воплощает первый, десятый, 19-й, 20-й и 21-й аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, конструкция узла 30 достижения крутящего момента, показанная на фиг.4, соответствует «инверсной модели двигателя» 19-го аспекта настоящего изобретения. Подпрограмма управления переключением, показанная на фиг.15, представляет работу подузла 68 подачи команд на переключение в качестве «средства подачи команд на переключение» 19-го, 20-го и 21-го аспектов настоящего изобретения. Соответствие седьмого варианта осуществления первому и десятому аспектам настоящего изобретения такое же, что и соответствие пятого варианта осуществления.

Кроме того, седьмой вариант осуществления включает в себя аспект, который отличается от любого из первого - 24-го аспектов настоящего изобретения.

Аспектом является: «устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется многочисленными исполнительными механизмами, включающими в себя исполнительный механизм впуска для регулирования количества всасываемого воздуха и исполнительный механизм зажигания для регулирования установки опережения зажигания, причем устройство управления содержит: средство получения значения требования двигателя для получения единственного или многочисленных значений требования, представляющих единственную или многочисленные заданные физические величины, включая по меньшей мере крутящий момент (далее упоминаемое как «значение требования двигателя»), которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания; средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя внутреннего сгорания (далее упоминаемая как «информация о двигателе»); средство вычисления значения требования исполнительного механизма впуска для вычисления из каждого значения, представляющего соответствующую одну из единственной или многочисленных заданных физических величин и информации о двигателе, величины управления исполнительного механизма впуска для достижения значений в двигателе внутреннего сгорания; средство оценки крутящего момента для оценки значения крутящего момента, достигаемого работой исполнительного механизма впуска, основываясь на информации о двигателе; средство вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания для вычисления в качестве значения требования исполнительного механизма зажигания величины управления исполнительного механизма зажигания для компенсации разности между значением требования крутящего момента и значением оцененного крутящего момента; средство получения значения непосредственного требования исполнительного механизма впуска для получения величины управления, непосредственно требуемой от исполнительного механизма впуска в качестве значения непосредственного требования исполнительного механизма впуска; средство генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма зажигания для получения величины управления, непосредственно требуемой от исполнительного механизма зажигания в качестве значения непосредственного требования исполнительного механизма зажигания; средство переключения для изменения управления исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания индивидуально между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма; и средство подачи команд на переключение для подачи команды, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания; определения на основе зависимости между значением требования исполнительного механизма зажигания и регулируемым диапазоном установки опережения зажигания, осуществима ли или нет компенсация отклонения крутящего момента, вычисленного из текущей разности между значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска и значением требования исполнительного механизма впуска, посредством регулирования установки опережения зажигания; и подачи команды, если определяется, что не является осуществимой компенсация, на средство переключения для постепенного изменения управления исполнительным механизмом впуска с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска».

Восьмой вариант осуществления изобретения

Ниже описывается восьмой вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.10, 4 и 17.

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична конструкции пятого варианта осуществления, показанного на блок-схеме на фиг.10. Устройство управления согласно данному варианту осуществления характеризуется управлением переключения, которое изменяет управление каждым из дроссельной заслонки 2 и устройства 4 зажигания с управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Вариант осуществления не касается управления системы 6 впрыска топлива. Подробности управления переключением согласно данному варианту осуществления могут описываться с ссылкой на фиг.17. Конструкции узла 30 достижения крутящего момента важны в данном варианте осуществления и основываются на конструкции узла 30 достижения крутящего момента, показанного на фиг.4. Функция узла 60 переключения выбора, которая характеризует данный вариант осуществления, описывается ниже с ссылкой на фиг.17 вместе с фиг.10 и 4.

Фиг.17 представляет собой блок-схему последовательности операций, изображающую подпрограмму управления переключением, посредством которой управление изменяется с управления в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента и значением требования к SA узла достижения крутящего момента на управление в соответствии со значением непосредственного требования к TA и значением непосредственного требования к SA, которое выполняется подузлом 68 подачи команд на переключение узла 60 переключения выбора в данном варианте осуществления. На этапе S402, первом этапе данной подпрограммы, определяется на основе информации о двигателе, подаваемой от источника 12 генерирования информации, существует ли или нет требование на изменение с диапазона управления в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента на диапазон управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Если нет требования на изменение, данная подпрограмма немедленно завершается, тем самым вызывая продолжение управления в соответствии со значением требования к TA узла достижения крутящего момента и значением требования к SA узла достижения крутящего момента.

Если определяется, что существует требование на изменение диапазона непосредственного требования исполнительного механизма, тогда определяется на последующем этапе S404, существует ли или нет требование на раннее изменение. Данный вариант осуществления предполагает, что определением требования на раннее изменение является условие одновременного переключения. Если имеется требование на раннее изменение, в частности, если выполняется условие одновременного переключения, работа переходит на этап S410, и быстро выполняется изменение на диапазон непосредственного требования исполнительного механизма. После этого дроссельная заслонка 2 управляется в соответствии со значением непосредственного требования к TA, и устройство 4 зажигания управляется в соответствии со значением непосредственного требования к SA.

Если нет требования на раннее изменение, работа переходит на этап S406. На этапе S406 сначала выполняется изменение на диапазон непосредственного требования исполнительного механизма только для дроссельной заслонки 2, и дроссельная заслонка 2 управляется в соответствии со значением непосредственного требования к TA. В соответствии с конструкцией узла 30 достижения крутящего момента, показанного на фиг.4, секция 308 вычисления оцененного количества воздуха вычисляет оцененное количество воздуха, достигаемое дроссельной заслонкой 2, управляемой в соответствии со значением непосредственного требования к TA. Секция 310 вычисления оцененного крутящего момента затем вычисляет оцененный крутящий момент, который соответствует оцененному количеству воздуха. Так как управление в соответствии со значением требования к SA узла достижения крутящего момента продолжается для устройства 4 зажигания в данный момент, установка опережения зажигания автоматически регулируется так, чтобы компенсировать отклонение крутящего момента между значением требования к крутящему моменту и оцененным крутящим моментом. Даже если имеется разность между значением требования к TA узла достижения крутящего момента и значением непосредственного требования к TA при переключении, отклонение крутящего момента, создаваемое из разности, компенсируется функцией автоматического регулирования установки опережения зажигания, так что работа на этапе S406 предотвращает создание скачка крутящего момента.

Затем принимается решение на этапе S408. На этапе S408 определяется, принадлежит ли или нет разность между значением непосредственного требования к TA и фактически достигаемым открытием дроссельной заслонки заданному допустимому диапазону. Если разность не принадлежит допустимому диапазону, данная подпрограмма немедленно завершается, тем самым вызывая продолжение управления в соответствии со значением непосредственного требования к TA и значением требования к SA узла достижения крутящего момента. Следует отметить, что, если основой для вычисления значения непосредственного требования к TA является значение требования к количеству всасываемого воздуха, то можно определить, принадлежит ли разность между значением требования к количеству воздуха и фактическим количеством всасываемого воздуха допустимому диапазону.

Если разность между значением непосредственного требования к TA и фактическим открытием дроссельной заслонки принадлежит допустимому диапазону, в частности, если определяется, что управление дроссельной заслонкой 2 полностью изменяется на управление в соответствии со значением непосредственного требования к TA, работа переходит на этап S410. На этапе S410 управление устройством 4 зажигания также меняется на диапазон непосредственного требования исполнительного механизма, и начинается управление устройством 4 зажигания в соответствии со значением непосредственного требования к SA. Оно завершает изменение на управление в соответствии со значением непосредственного требования к TA и значением непосредственного требования к SA.

Рабочие характеристики подпрограммы управления переключением посредством подузла 68 подачи команд на переключение, как описано выше, способствуют предотвращению появления скачка крутящего момента, связанного с переключением, даже при большой разности между значением требования к TA узла достижения крутящего момента и значением непосредственного требования к TA. Кроме того, дроссельная заслонка 2, имеющая высокую способность управления крутящим моментом, является первой, для которой изменяется управление на управление в соответствии со значением непосредственного требования к TA, что гарантирует управляемость крутящим моментом до завершения переключения для всех.

Был описан восьмой вариант осуществления настоящего изобретения. Восьмой вариант осуществления воплощает 1-й, 10-й, 22-й, 23-й и 24-й аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, конструкция узла 30 достижения крутящего момента, показанного на фиг.4, соответствует «инверсной модели двигателя» 22-го аспекта настоящего изобретения. Подпрограмма управления переключением, показанная на фиг.17, представляет работу подузла 68 подачи команд на переключение в качестве «средства подачи команд на переключение» 22-го, 23-го и 24-го аспектов настоящего изобретения. Соответствие восьмого варианта осуществления первому и десятому аспектам настоящего изобретения такое же, что и соответствие пятого варианта осуществления.

Кроме того, восьмой вариант осуществления включает в себя аспект, который отличается от любого из 1-го - 24-го аспектов настоящего изобретения.

Аспектом является: «устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется многочисленными исполнительными механизмами, включающими в себя исполнительный механизм впуска для регулирования количества всасываемого воздуха и исполнительный механизм зажигания для регулирования установки опережения зажигания, причем устройство управления содержит: средство получения значения требования двигателя для получения единственного или многочисленных значений требования, представляющих единственную или многочисленные заданные физические величины, включающие в себя по меньшей мере крутящий момент (далее упоминаемое как «значение требования двигателя»), которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания; средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя внутреннего сгорания (далее упоминаемой как «информация о двигателе»); средство вычисления значения требования исполнительного механизма впуска для вычисления из каждого значения, представляющего соответствующую одну из единственной или многочисленных заданных физических величин и информации о двигателе, величины управления исполнительного механизма впрыска для достижения значений в двигателе внутреннего сгорания; средство оценки крутящего момента для оценки значения крутящего момента, достигаемого работой исполнительного механизма впуска, основываясь на информации о двигателе; средство вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания для вычисления в качестве значения требования исполнительного механизма зажигания величины управления исполнительного механизма зажигания для компенсации разности между значением требования к крутящему моменту и значением оцененного крутящего момента; средство получения значения непосредственного требования исполнительного механизма впуска для получения величины управления, непосредственно требуемой от исполнительного механизма впуска в качестве значения непосредственного требования исполнительного механизма впуска; средство получения значения непосредственного требования исполнительного механизма зажигания для получения величины управления, непосредственно требуемой от исполнительного механизма зажигания в качестве значения непосредственного требования исполнительного механизма зажигания; средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом впуска и исполнительным механизмом зажигания индивидуально между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма; и средство подачи команд на переключение для подачи команды, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом впуска с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска; и, после этого, подачи команды на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания».

Девятый вариант осуществления изобретения

Наконец, ниже описывается девятый вариант осуществления настоящего изобретения с ссылкой на фиг.10, 18, 19 и 20.

Общая конструкция устройства управления согласно данному варианту осуществления аналогична общей конструкции пятого варианта осуществления, показанного на блок-схеме фиг.10. Устройство управления согласно данному варианту осуществления отличается от устройства управления согласно пятому варианту осуществления новым элементом, добавленным в узел 30 достижения крутящего момента. Блок-схема на фиг.18 изображает конструкцию узла 30 достижения крутящего момента согласно данному варианту осуществления. В конструкции, показанной на фиг.18, одинаковые ссылочные позиции используются для идентификации элементов, подобных элементам конструкции, показанной на фиг.4. Функция нового элемента, добавленного в узел 30 достижения крутящего момента в данном варианте осуществления, может быть описана с ссылкой на фиг.19 и 20. Функция узла 30 достижения крутящего момента, которая характеризует данный вариант осуществления, описывается ниже с ссылкой на фиг.18, 19 и 20, вместе с фиг.10.

Узел 30 достижения крутящего момента согласно данному варианту осуществления функционально характеризуется тем, что может предотвращаться ухудшение сгорания, которое может происходить тогда, когда некоторые из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Когда все исполнительные механизмы 2, 4 и 6 управляются в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента, величина управления каждого исполнительного механизма 2, 4 и 6 регулируется относительно друг друга, чтобы не выходить за предел воспламеняемости посредством функции регулирования, которую имеет секция 320 регулирования узла 30 достижения крутящего момента. Если некоторые из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, величина управления рассматриваемого исполнительного механизма устанавливается независимо от величин управления других исполнительных механизмов, так что величина управления одного исполнительного механизма относительно других может приводить к превышению предела воспламеняемости. Такая проблема может предотвращаться конструкцией узла 30 достижения крутящего момента, описанной ниже.

Как показано на фиг.18, узел 30 достижения крутящего момента согласно данному варианту осуществления включает в себя в качестве новых элементов секцию 332 коррекции значения требования к SA, секцию 334 коррекции значения требования к A/F и секцию 330 переключения требования к приоритету, все из которых добавлены в конструкцию узла 30 достижения крутящего момента, показанного на фиг.4. Секция 332 коррекции значения требования к SA ограничивает верхние и нижние пределы значения требования к SA узла достижения крутящего момента, выводимого от узла 30 достижения крутящего момента, так что значение требования к SA узла достижения крутящего момента может корректироваться так, чтобы оно принадлежало диапазону, в котором разрешена надлежащая работа двигателя внутреннего сгорания. Секция 334 коррекции значения требования к A/F ограничивает верхний и нижний пределы значения требования к A/F узла достижения крутящего момента, выводимого от узла 30 достижения крутящего момента, так что значение требования к A/F узла достижения крутящего момента может корректироваться так, чтобы оно принадлежало диапазону, в котором разрешается надлежащая работа двигателя внутреннего сгорания. Следует отметить, что подвергается коррекции значение требования к SA узла достижения крутящего момента или значение требования к A/F узла достижения крутящего момента, а не значение требования к TA узла достижения крутящего момента, поскольку значение требования к TA узла достижения крутящего момента оказывает влияние на крутящий момент в наибольшей степени и устанавливается на наивысший приоритет для достижения.

Защита секцией 332 коррекции значения требования к SA и защита секцией 334 коррекции значения требования к A/F являются взаимно исключающими, и секция 330 переключения требования к приоритету выбирает секцию 332 или 334 коррекции, для которой отменяется защита. Секция 330 переключения требования к приоритету определяет защиту для отмены в соответствии с режимом работы двигателя внутреннего сгорания. Если режимом работы двигателя внутреннего сгорания является режим предпочтения эффективности, приоритет предоставляется достижению требования к SA, так что сигнал выключения защиты подается на секцию 332 коррекции значения требования к SA. И наоборот, если режимом работы двигателя внутреннего сгорания является режим предпочтения A/F, приоритет предоставляется достижению требования к A/F, так что сигнал выключения защиты подается на секцию 334 коррекции значения требования к A/F.

Значения защиты верхними и нижними пределами секции 332 коррекции значения требования к SA устанавливаются на основе величины управления, подаваемой в данный момент на дроссельную заслонку 2 (значение непосредственного требования к TA или значение требования к TA узла достижения крутящего момента), и величины управления, подаваемой в данный момент на систему 6 впрыска топлива (значение непосредственного требования к A/F или значение требования к A/F узла достижения крутящего момента). Когда секция 330 переключения требования к приоритету подает сигнал выключения защиты на секцию 332 коррекции значения требования к SA, значения защиты верхними и нижними пределами устанавливаются на недопустимые значения, так что отменяется защита для значения требования к SA узла достижения крутящего момента секцией 332 коррекции значения требования к SA.

Значения защиты верхними и нижними пределами секции 334 коррекции значения требования к A/F устанавливаются на основе величины управления, подаваемой в данный момент на дроссельную заслонку 2 (значение непосредственного требования к TA или значение требования к TA узла достижения крутящего момента), и величины управления, подаваемой в данный момент на устройство 4 зажигания (значение непосредственного требования к SA или значение требования к SA узла достижения крутящего момента). Если секция 330 переключения требования на приоритет подает сигнал выключения защиты на секцию 334 коррекции значения требования к A/F, значения защиты верхними и нижними пределами устанавливаются на недопустимые значения, так что отменяется защита для значения требования к A/F узла достижения крутящего момента секцией 334 коррекции значения требования к A/F.

Фиг.19 и 20 представляют собой блок-схемы последовательности операций, изображающие работу узла 30 достижения крутящего момента, выполняемую конструкцией, описанной выше. Фиг.19 представляет собой блок-схему последовательности операций, изображающую подпрограмму управления для коррекции значения требования к A/F узла достижения крутящего момента для улучшения сгорания. Фиг.20 представляет собой блок-схему последовательности операций, изображающую подпрограмму управления для коррекции значения требования к SA узла достижения крутящего момента для улучшения сгорания. Эти подпрограммы выполняются узлом 30 достижения крутящего момента параллельно друг другу.

На этапе S502, первом этапе подпрограммы, показанной на фиг.19, определяется, превышает ли или нет предел воспламеняемости соотношение величинах управления среди исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Если соотношение не превышает предел воспламеняемости, данная подпрограмма немедленно завершается.

Если соотношение превышает предел воспламеняемости, работа переходит на этап S504, на котором определяется, предоставляется ли приоритет достижению требования к A/F над достижением требования к SA. Если приоритет предоставляется достижению требования к A/F, данная подпрограмма немедленно завершается.

Если приоритет предоставляется достижению требования к SA над достижением требования к A/F, работа переходит на этап S506. На этапе S506 выполняется управление улучшением сгорания посредством A/F. В частности, отменяется защита для значения требования к SA узла достижения крутящего момента посредством секции 332 коррекции значения требования к SA, и значение требования к A/F узла достижения крутящего момента корректируется значениями защиты верхними и нижними пределами секции 334 коррекции значения требования к A/F.

На этапе S602, первом этапе подпрограммы, показанной на фиг.20, определяется, превышает ли или нет предел воспламеняемости соотношение величин управления среди исполнительных механизмов 2, 4 и 6. Если соотношение не превышает предел воспламеняемости, то данная подпрограмма немедленно завершается.

Если соотношение превышает предел воспламеняемости, то работа переходит на этап S604, на котором определяется, предоставляется ли приоритет достижению требования к SA над достижением требования к A/F. Если приоритет предоставляется достижению требования к SA, то данная подпрограмма немедленно завершается.

Если приоритет предоставляется достижению требования к A/F над достижением требования к SA, то работа переходит на этап S606. На этапе S606 выполняется управление улучшением воспламеняемости посредством установки опережения зажигания. В частности, отменяется защита для значения требования к A/F узла достижения крутящего момента секцией 334 коррекции значения требования к A/F, и значение требования к SA узла достижения крутящего момента корректируется значениями защиты верхними и нижними пределами секции 332 коррекции значения требования к SA.

Даже если рабочие характеристики каждой подпрограммы, показанной на фиг.19 и 20 в узле 30 достижения крутящего момента, приводят к управлению в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, выполняемого для некоторых исполнительных механизмов, величина управления каждого из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 относительно друг друга может поддерживаться принадлежащей пределу воспламеняемости, когда все из исполнительных механизмов 2, 4 и 6 управляются в соответствии со значением требования узла достижения крутящего момента. Кроме того, так как тем, что корректируется, является значение требования узла достижения крутящего момента с низким приоритетом достижения, может непосредственно достигаться значение требования узла достижения крутящего момента с высоким приоритетом достижения. Кроме того, значение требования узла достижения крутящего момента и значение непосредственного требования исполнительного механизма с высоким приоритетом достижения отражаются в коррекции. Поэтому корректируемое значение требования узла достижения крутящего момента, может корректироваться надлежащим образом, так что соотношение величин управления среди исполнительных механизмов 2, 4 и 6 принадлежит пределу воспламеняемости.

Был описан 9-й вариант осуществления настоящего изобретения. 9-й вариант осуществления воплощает 10-й, 17-й и 18-й аспекты настоящего изобретения. Более конкретно, в конструкции, показанной на фиг.18, секция 332 коррекции значения требования к SA, секция 334 коррекции значения требования к A/F и секция 330 переключения требования к приоритету составляют «средство коррекции» в 17-м и 18-м аспектах настоящего изобретения. Соответствие девятого варианта осуществления десятому аспекту настоящего изобретения такое же, что и соответствие пятого варианта осуществления.

Прочее

Исполнительные механизмы, подвергаемые управлению в настоящем изобретении, не ограничиваются только дроссельной заслонкой, устройством зажигания и системой впрыска топлива. Например, управляемыми исполнительными механизмами могут быть механизм изменяемой величины подъема, механизм регулируемого газораспределения (VVT) и внешняя система рециркуляции отработавших газов (EGR). В двигателе, имеющем механизм останова цилиндра или механизм переменной степени сжатия, этими механизмами могут быть управляемые исполнительные механизмы. В двигателе, имеющем турбокомпрессор с использованием двигателя (MAT), MAT может использоваться в качестве управляемого исполнительного механизма. Кроме того, так как вспомогательные устройства, приводимые в движение двигателем, такие как генератор переменного тока, могут непосредственно управлять мощностью двигателя, эти вспомогательные устройства могут использоваться в качестве исполнительных механизмов.

Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, и различные изменения в форме и деталях могут быть сделаны в нем без отступления от сущности и объема изобретения. Например, управление перекрытием, описанное с ссылкой на шестой вариант осуществления, также может быть включено в устройства управления согласно 1-му-4-му вариантам осуществления. Оно осуществляет «средство переключения» согласно 9-му аспекту настоящего изобретения.

Перечень ссылочных позиций

2: дроссельная заслонка

4: устройство зажигания

6: система впрыска топлива

10: узел генерирования требования к рабочим характеристикам

12: источник генерирования информации

20: узел генерирования значения требования двигателя

22: подузел опосредования крутящего момента

24: подузел опосредования эффективности

26: подузел опосредования отношения количества воздуха к количеству топлива

30: узел достижения крутящего момента (инверсная модель двигателя)

40: узел генерирования значения непосредственного требования исполнительного механизма

42: подузел вычисления значения непосредственного требования к TA

44: подузел вычисления значения непосредственного требования к SA

46: подузел вычисления значения непосредственного требования к A/F

50, 60: узел переключения выбора

52, 62: подузел переключения (TA)

54, 64: подузел переключения (SA)

56, 66: подузел переключения (A/F)

58, 68: подузел подачи команд на переключение

302: секция коррекции значения требования к крутящему моменту

304: секция вычисления значения требования к количеству воздуха

306: секция вычисления значения требования к TA

308: секция вычисления оцененного количества воздуха

310: секция вычисления оцененного крутящего момента

312: секция вычисления эффективности крутящего момента

314: секция вычисления величины уменьшения опережения зажигания

316: секция вычисления значения требования к SA

320: секция регулирования

322: подсекция защиты эффективности

324: подсекция защиты эффективности крутящего момента

326: подсекция защиты A/F

330: секция переключения требования к приоритету

332: секция коррекции значения требования к SA

334: секция коррекции значения требования к A/F

502: секция вычисления значения достижения крутящего момента

504: секция вычисления значения достижения эффективности

506: секция вычисления значения достижения A/F

508: секция определения разности крутящего момента

510: секция определения разности эффективности

512: секция определения разности A/F

514: модель двигателя

520: секция выбора способа управления

530: секция определения разности TA

532: секция определения разности SA

534: секция определения разности A/F.

Изобретение предназначено для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется многочисленными исполнительными механизмами. Устройство управления содержит средство получения значения требования двигателя, средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя, Значение требования каждого из крутящего момента, эффективности и отношения количества воздуха к количеству топлива, и информация о двигателе вводятся в инверсную модель (30) двигателя. Инверсная модель (30) двигателя затем используется для вычисления значений требования исполнительного механизма для достижения этих значений требования. Также получают значение непосредственного требования исполнительного механизма, непосредственно требуемое от каждого из исполнительных механизмов (2, 4 и 6). Управление исполнительными механизмами (2, 4 и 6) адаптируется для изменения между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма. Технический результат - возможность точно отражать требования, относящиеся к рабочим характеристикам двигателя внутреннего сгорания, в величине управления каждого исполнительного механизма посредством устранения недостатка в так называемом управлении крутящим моментом по требованию. 23 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, работа которого управляется многочисленными исполнительными механизмами, причем устройство управления содержит:
средство получения значения требования двигателя для получения единственного или многочисленных значений требования, представляющих единственную или многочисленные заданные физические величины (далее упоминаемые как «значение требования двигателя»), которые определяют работу двигателя внутреннего сгорания;
средство получения информации о двигателе для получения информации о текущем состоянии работы или условии работы двигателя внутреннего сгорания (далее упоминаемой как «информация о двигателе»);
средство вычисления значения требования исполнительного механизма, имеющее инверсную модель двигателя, которая моделирует посредством физических моделей или статистических моделей, используя информацию о двигателе в качестве параметра, соотношение между величиной управления каждого из многочисленных исполнительных механизмов и каждым значением, представляющим соответствующую одну из единственной или многочисленных заданных физических величин, достигаемых в двигателе внутреннего сгорания, причем средство вычисления значения требования исполнительного механизма вычисляет полную величину управления, требуемую от каждого из многочисленных исполнительных механизмов (далее упоминаемую как «значение требования исполнительного механизма»), посредством ввода каждого значения требования двигателя и информации о двигателе в инверсную модель двигателя;
средство генерирования значения требования исполнительного механизма, которое подготовлено индивидуально для каждого из многочисленных исполнительных механизмов и генерирует, основываясь на значении требования двигателя, связанном с величиной управления назначенного исполнительного механизма, величину управления, требуемую от назначенного исполнительного механизма (далее упоминаемую как «значение непосредственного требования исполнительного механизма») независимо друг от друга; и
средство переключения для изменения управления единственным или многочисленными исполнительными механизмами между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:
средство подачи команд на переключение для выбора совместно для всех многочисленных исполнительных механизмов, основываясь на информации о двигателе, или управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, или управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма и подачи команды на средство переключения для изменения управления на выбранное управление.

3. Устройство по п.2, в котором средство подачи команд на переключение выбирает управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, когда полученная информация о двигателе является низкой по надежности.

4. Устройство по п.2, в котором средство подачи команд на переключение выбирает управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, когда текущее состояние работы или условие работы двигателя внутреннего сгорания не включено в условие сохранения справедливости инверсной модели двигателя.

5. Устройство по п.2, дополнительно содержащее:
средство получения значения достижения двигателя для получения значения единственной или многочисленных заданных физических величин, достигаемых двигателем внутреннего сгорания (далее упоминаемого как «значение достижения двигателя»);
при этом средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, когда, в то время как многочисленные исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, отличие значения достижения двигателя от значения требования двигателя для каждой из единственной или многочисленных заданных физических величин принадлежит допустимому диапазону.

6. Устройство по п.5, в котором средство получения значения достижения двигателя вычисляет значение достижения двигателя из информации о двигателе, полученной средством получения информации о двигателе.

7. Устройство по п.5, в котором средство получения значения достижения двигателя включает в себя модель двигателя, которая выводит из каждой величины управления многочисленных исполнительных механизмов значение единственной или многочисленных заданных физических величин, достигаемых величиной управления в двигателе внутреннего сгорания, причем средство получения значения достижения двигателя вычисляет значение достижения двигателя посредством ввода каждого значения непосредственного требования исполнительного механизма в модели двигателя.

8. Устройство по п.2, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма, когда, в то время как многочисленные исполнительные механизмы управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, отличие значения требования исполнительного механизма от значения непосредственного требования исполнительного механизма для каждого из многочисленных исполнительных механизмов принадлежит допустимому диапазону.

9. Устройство по п.2, в котором средство переключения постепенно изменяет при переключении управление между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, значение величины управления, требуемой от каждого исполнительного механизма, со значения требования исполнительного механизма до значения непосредственного требования исполнительного механизма, или со значения непосредственного требования исполнительного механизма до значения требования исполнительного механизма.

10. Устройство по п.1, в котором:
средство переключения изменяет управление каждого из многочисленных исполнительных механизмов индивидуально между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма; и
устройство управления дополнительно включает в себя средство подачи команд на переключение для выбора, основываясь на информации о двигателе, или управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма, или управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма индивидуально для каждого из многочисленных исполнительных механизмов и подачи команды на средство переключения для изменения управления на выбранное управление.

11. Устройство по п.10, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для всех или некоторого множества из многочисленных исполнительных механизмов, причем средство переключения последовательно изменяет управление каждого применяемого исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма в соответствии с заданной последовательностью переключения.

12. Устройство по п.11, в котором в последовательности переключения приоритет каждого исполнительного механизма устанавливается в соответствии с чувствительностью реакции крутящего момента на изменения величины управления.

13. Устройство по п.10, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для всех или некоторых из многочисленных исполнительных механизмов, на средство переключения для последовательного изменения управления каждого применяемого исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма в соответствии с заданной обратной последовательностью переключения.

14. Устройство по п.13, в котором в обратной последовательности переключения приоритет каждого исполнительного механизма устанавливается в соответствии с диапазоном управления крутящим моментом.

15. Устройство по п.11, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления всех применяемых исполнительных механизмов одновременно, если выполняется заданное условие одновременного переключения.

16. Устройство по п.10, в котором средство переключения постепенно изменяет при переключении управление каждым применяемым исполнительным механизмом между управлением в соответствии со значением требования исполнительного механизма и управлением в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, значение величины управления, требуемой от каждого применяемого исполнительного механизма со значения требования исполнительного механизма до значения непосредственного требования исполнительного механизма, или со значения непосредственного требования исполнительного механизма до значения требования исполнительного механизма.

17. Устройство по п.10, в котором средство вычисления значения требования исполнительного механизма включает в себя средство коррекции для коррекции, когда некоторые из многочисленных исполнительных механизмов управляются в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, значения требования исполнительного механизма, по меньшей мере, одного исполнительного механизма из исполнительных механизмов, не управляемых в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма, так что соотношение величин управления среди многочисленных исполнительных механизмов не превышает предела воспламеняемости.

18. Устройство по п.17, дополнительно содержащее средство принятия решения о приоритете достижения для принятия решения о приоритете достижения значений требования исполнительного механизма среди многочисленных исполнительных механизмов в соответствии с содержимым требования к рабочим характеристикам,
при этом средство коррекции корректирует значение требования исполнительного механизма с низким приоритетом достижения, основываясь на значении непосредственного требования исполнительного механизма и значении требования исполнительного механизма с высоким приоритетом достижения.

19. Устройство по п.10, в котором:
одной из единственной или многочисленных заданных физических величин является крутящий момент, и значение требования двигателя, получаемое средством получения значения требования двигателя, включает в себя значение требования к крутящему моменту;
многочисленные исполнительные механизмы включают в себя исполнительный механизм впуска для регулирования количества всасываемого воздуха и исполнительный механизм зажигания для регулирования установки опережения зажигания;
инверсная модель двигателя включает в себя: средство для вычисления, основываясь на значении требования к крутящему моменту, значения требования исполнительного механизма впуска, требуемое от исполнительного механизма впуска; средство для оценки, основываясь на информации о двигателе, значения крутящего момента, достигаемого в результате работы исполнительного механизма впуска; и средство для вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания, требуемого от исполнительного механизма зажигания, чтобы компенсировать разность между значением требования к крутящему моменту и значением оцененного крутящего момента; и
средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания; определяет, основываясь на соотношении между значением требования исполнительного механизма зажигания и регулируемым диапазоном установки опережения зажигания, возможна ли или нет компенсация отклонения крутящего момента, вычисленного из текущей разности между значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска и значением требования исполнительного механизма впуска посредством регулирования установки опережения зажигания; и подает команду, если определяется, что не является возможной компенсация, на средство переключения для постепенного изменения управления исполнительным механизмом впуска с управления в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска.

20. Устройство по п.19, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для быстрого изменения управления на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска, когда в процессе постепенного изменения величины управления исполнительного механизма впуска со значения непосредственного требования исполнительного механизма впуска до значения требования исполнительного механизма впуска, становится возможной компенсация отклонения крутящего момента посредством регулирования установки опережения зажигания.

21. Устройство по п.19, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется заданное условие раннего переключения, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания и управления исполнительным механизмом впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска.

22. Устройство по п.10, в котором:
одной из единственной или многочисленных заданных физических величин является крутящий момент, и значение требования двигателя, полученное средством получения значения требования двигателя, включает в себя значение требования к крутящему моменту;
многочисленные исполнительные механизмы включают в себя исполнительный механизм впуска для регулирования количества всасываемого воздуха и исполнительный механизм зажигания для регулирования установки опережения зажигания;
инверсная модель двигателя включает в себя: средство для вычисления, основываясь на значении требования к крутящему моменту, значения требования исполнительного механизма впуска, требуемого от исполнительного механизма впуска; средство для оценки, основываясь на информации о двигателе, значения крутящего момента, достигаемого работой исполнительного механизма впуска; и средство для вычисления значения требования исполнительного механизма зажигания, требуемого от исполнительного механизма зажигания, чтобы компенсировать разность между значением требования к крутящему моменту и значением оцененного крутящего момента; и
средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется условие переключения для изменения с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма для исполнительного механизма впуска и исполнительного механизма зажигания, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом впуска с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска; и после этого подает команду на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания.

23. Устройство по п.22, в котором средство подачи команд на переключение подает команду на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом зажигания с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма зажигания, когда разность между значением величины управления, фактически достигаемым исполнительным механизмом впуска, и значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска принадлежит допустимому диапазону после того, как управление исполнительным механизмом впуска изменено с управления в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска на управление в соответствии со значением непосредственного требования исполнительного механизма впуска.

24. Устройство по п.22, в котором средство подачи команд на переключение подает команду, когда выполняется заданное условие раннего переключения, на средство переключения для изменения управления исполнительным механизмом впуска на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма впуска и управления исполнительным механизмом зажигания на управление в соответствии со значением требования исполнительного механизма зажигания.