阅读说明：本技术 内燃机的控制方法及控制装置 (Method and device for controlling internal combustion engine ) 是由 前川淳 铃木健儿 山野健太郎 宫本贵司 伊藤友树 安藤太一 桥本俊夫 足利彰夫 于 2017-07-19 设计创作，主要内容包括：在有催化剂预热请求的怠速运转时,在与标高相应地变化的大气压力(Pa)高于规定的压力阈值(Path)时,经由节气门(19)控制为能够得到为了促进催化转化器(26)的预热所需要的吸入空气量的进气压力(Pc)。在大气压力(Pa)低于规定的压力阈值(Path)时,经由节气门(19)控制为能够得到制动助力器(8)所需要的压差(Pb)的进气压力(Pa-Pb)。由此,在怠速时能够促进催化剂预热并且能够确保制动助力器(8)的负压。(When the atmospheric pressure (Pa) that changes according to the altitude is higher than a predetermined pressure threshold (Path) during idling when a catalyst warm-up request is made, the intake pressure (Pc) is controlled via a throttle valve (19) so as to obtain the amount of intake air necessary to promote warm-up of a catalytic converter (26). When the atmospheric pressure (Pa) is lower than a predetermined pressure threshold value (Path), the control is performed via a throttle valve (19) so as to obtain an intake pressure (Pa-Pb) that can obtain a differential pressure (Pb) required by the brake booster (8). Thus, the catalyst warm-up can be promoted and the negative pressure of the brake booster (8) can be ensured at the time of idling.)

内燃机的控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及一种对内燃机的节气门下游的进气压力进行控制的控制方法及控制装置，特别涉及催化转化器的预热促进控制。

背景技术

在专利文献1中记载了如下内容，即，作为内燃机冷启动后的催化剂预热促进控制，在怠速时进行吸入空气量的增量(辅助空气量的增量或者节气门开度的增加)并且进行点火时机延迟。而且，公开了如下内容，即，如果制动助力器内的负压与大气压力的压差变得小于规定压力，则逐渐抑制由上述的吸入空气量的增量和点火时机延迟所引起的催化剂预热促进控制。

但是，专利文献1的发明是设想了在催化剂预热促进控制的执行中，制动助力器内的负压与大气压力的压差逐渐变小的状况的控制，在大气压力低的高地启动了内燃机的情况下，不能立即确保制动助力器的负压。另外，在恒定的大气压力下，以如果制动助力器的负压不足则吸入空气量减少并且如果制动助力器的负压恢复则吸入空气量增加的方式进行控制，因此，成为转速变动的主要原因。

专利文献1：日本特开2002-188500号公报

发明内容

本发明是一种内燃机，其具有排气净化用催化转化器，并且具有从节气门下游被供给负压的制动助力器，在该内燃机中，在应促进上述催化转化器的预热的怠速运转时，在大气压力高于规定的压力阈值时，控制为能够得到为了促进上述催化转化器的预热所需要的吸入空气量的进气压力，在大气压力低于所述压力阈值时，控制为能够得到上述制动助力器所需要的压差的进气压力。

因此，在与标高相应地变化的大气压力高于规定的压力阈值时，能够通过吸入空气量的大幅的增量来达成催化转化器的早期预热，在大气压力低于规定的压力阈值时，能够在刚刚启动之后就确保制动助力器所需要的负压。

附图说明

图1是表示本发明涉及的内燃机的系统结构的结构说明图。

图2是表示催化剂预热运转时的控制流程的流程图。

图3是表示点火时机反馈校正的控制流程的流程图。

图4是表示进气压力等相对于标高的关系的特性图。

图5是表示催化剂预热运转时的点火时机延迟的特性的特性图。

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的一个实施例。

图1表示应用了本发明的汽车用内燃机1的系统结构。本实施例的内燃机1是所谓基于自然供气的四冲程循环的火花点火式内燃机，在各气缸3的顶壁面配置有一对进气阀4以及一对排气阀5，并且在被上述进气阀4以及排气阀5包围的中央部配置有火花塞6。

在经由上述进气阀4与燃烧室13连接的进气通道14，针对各气缸配置有端口喷射用燃料喷射阀15。另外，为了向各气缸3中直接喷射燃料，设置有缸内喷射用燃料喷射阀16。即，图示例是所谓双喷射方式的燃料喷射系统，与负荷等相应地适当使用端口喷射用燃料喷射阀15和缸内喷射用燃料喷射阀16进行燃料供给。在进气通道14的比进气总管18靠上的上游侧安装有电子控制型节气门19，该电子控制型节气门19的开度由来自发动机控制器10的控制信号进行控制。在节气门19的上游配设有空气滤清器21。在节气门19与空气滤清器21之间配置有检测吸入空气量的空气流量计20和检测大气压力的大气压力传感器22。

另外，搭载该内燃机1的车辆的制动系统具有负压式的制动助力器8。从进气总管18经由负压配管9向该制动助力器8供给成为工作源的负压。另外，负压配管9具有未图示的止回阀。

在经由上述排气阀5与燃烧室13连接的排气通道25，配置有由三元催化剂构成的催化转化器26。此外，催化转化器26例如构成为包含配置于相对上游的预催化转化器和配置于车辆底板下等的主催化转化器，但在图中，简化表示为1个催化转化器。在排气阀5与催化转化器26之间配置有检测空燃比的空燃比传感器28。在催化转化器26配置有对该催化转化器26的催化剂温度进行检测的催化剂温度传感器27。此外，也可以在催化转化器26的入口设置对排气温度进行检测的排气温度传感器，根据这里检测出的排气温度来推定催化转化器26的催化剂温度。

另外，在将内燃机1的气缸3包围的水套30设置有水温传感器31，该水温传感器31对代表内燃机1的温度的冷却水温度进行检测。

除了上述空气流量计20、大气压力传感器22、催化剂温度传感器27、空燃比传感器28、水温传感器31之外，还向上述发动机控制器10输入用于检测内燃机转速的曲轴转角传感器34、检测由驾驶员操作的加速器踏板的踏入量的加速器开度传感器36等传感器类的检测信号。发动机控制器10基于上述检测信号，对燃料喷射阀15、16的燃料喷射量以及喷射时机、火花塞6的点火时机、节气门19的开度等进行最适当的控制。

下面，基于图2的流程图，具体说明在内燃机1冷启动时为了催化转化器26的早期活性化而发动机控制器10执行的催化剂预热促进控制。此外，该流程图所示的程序以适当的间隔(例如微小时间间隔)反复执行。

在步骤1(图中记为S1等)中，读入控制所需要的各种参数。例如，读入内燃机1的目标扭矩tTq、内燃机转速Ne、冷却水温度Tw、大气压力Pa、催化剂温度Tc等。接下来，在步骤2中，基于冷却水温度Tw、催化剂温度Tc等来判定催化剂预热请求的有无。如果没有催化剂预热的请求，则从步骤2进入后述的步骤12。

如果有催化剂预热请求，则从步骤2进入步骤3，判定是否是怠速运转。例如，在车辆停止、由加速器开度传感器36检测出的加速器踏板的踏入量实质上为0，且变速器的变速位置处于空挡位置时，判定是怠速运转。如果不是怠速运转，则从步骤3进入后述的步骤12。

如果在步骤3中判定为是怠速运转，则进入步骤4。在步骤4中，将此时的大气压力Pa与规定的压力阈值Path进行比较。如果大气压力Pa大于规定的压力阈值Path，则从步骤4进入步骤5。在步骤5中，作为目标进气压力(进气总管18内的压力)，基于此时的大气压力Pa求出能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc。能够得到为了促进该催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc的值，例如作为以大气压力Pa为参数的表格而被预先赋予。

从步骤5进入步骤6，在该步骤6中，根据大气压力Pa和目标进气压力Pc，求出目标Boost(增压)比作为“Pc/Pa”。Boost比是大气压力(此时的大气压力)与进气总管18内的进气压力之比。目标Boost比是应通过节气门19的开度控制而达成的Boost比。

从步骤6进入步骤7，在该步骤7中，基于目标Boost比、内燃机转速Ne、气缸3的有效排气量，求出节气门19的目标开度tTVO。气缸3的有效排气量是考虑了基于气门正时等的填充效率后的气缸3的实际的排气量。即，进气总管18内的进气压力由每单位时间从进气总管18流出的空气量(即，向气缸3吸入的空气量)和相同每单位时间通过节气门19而向进气总管18内流入的空气量来确定。从进气总管18流出的空气量以及经由节气门19向进气总管18内流入的空气量能够分别使用伯努利公式求出，因此，确定为了实现目标Boost比(Pc/Pa)所需要的节气门19的目标开度tTVO。此外，此时的目标开度tTVO与没有催化剂预热请求时的怠速运转时的节气门19的开度相比是大的开度，向内燃机1赋予催化剂预热所需要的过剩的吸入空气量。而且，燃料喷射阀15、16的燃料喷射量基本上被控制为与吸入空气量成正比。

接着，从步骤7进入步骤8，在该步骤8中，基于目标扭矩tTq、目标的进气压力Pc和内燃机转速Ne来计算点火时机(特别是其前馈控制量FF)。具体而言，针对上述那样的过剩的吸入空气量以及燃料喷射量，以使热效率降低而使产生的扭矩与目标扭矩tTq一致的方式，求出从MBT点大幅延迟后的时机作为点火时机。

另一方面，在步骤4中，如果此时的大气压力Pa低于规定的压力阈值Path(如果在流程图上小于或等于压力阈值Path)，则从步骤4进入步骤9，设定目标Boost比，以得到制动助力器8所需要的压差Pb。具体而言，将相对于此时的大气压力Pa能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)设为目标的进气压力，基于此，将目标Boost比设为“(Pa-Pb)/Pa”。此外，能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)例如作为以大气压力Pa为参数的表格被预先赋予。

从步骤9进入步骤10，与上述步骤7相同地，基于目标Boost比、内燃机转速Ne、气缸3的有效排气量，求出节气门19的目标开度tTVO。这里，仍然赋予比没有催化剂预热请求时的怠速运转时的节气门19的开度大的目标开度tTVO。然后，从步骤10进入步骤11，与上述的步骤8相同地，基于目标扭矩tTq、目标的进气压力(Pa-Pb)和内燃机转速Ne，计算点火时机(特别是其前馈控制量FF)。此时的点火时机仍然从MBT点延迟，通过使热效率降低而使产生的扭矩与目标扭矩tTq一致。

在没有催化剂预热请求时以及非怠速运转时，从步骤2、3进入步骤12。在步骤12中，基于目标扭矩tTq计算目标Boost比。即，在此时的大气压力Pa之下为了得到目标扭矩tTq所需要的进气压力与此时的大气压力Pa之比成为目标Boost比。从步骤12进入步骤13，与步骤7、10相同地，基于目标Boost比、内燃机转速Ne、气缸3的有效排气量，求出节气门19的目标开度tTVO。此时的目标开度tTVO与驾驶者请求的目标扭矩tTq相称。然后，从步骤13进入步骤14，计算点火时机。此时的点火时机是与通常运转对应的点火时机，被设定于MBT点附近。

图3的流程图表示用于与催化剂预热请求对应的怠速运转时的怠速转速控制的点火时机反馈控制。即，在图2的流程图所示的催化剂预热促进控制中，怠速转速控制不是通过吸入空气量的可变控制，而是通过点火时机控制来进行。该流程图所示的程序以适当的间隔例如微小时间间隔反复执行，在步骤21中判定是否有催化剂预热请求，在步骤22中判定是否是怠速运转。在没有催化剂预热请求时或者非怠速运转时，不进行用于怠速转速控制的点火时机反馈控制。此外，在没有催化剂预热请求的怠速运转时，例如，通过基于目标怠速转速与实际怠速转速的偏差的节气门19的开度的反馈控制来进行怠速转速控制。

如果有催化剂预热请求并且是怠速运转，则从步骤22进入步骤23，将目标怠速转速tNe与实际的内燃机转速Ne进行比较。如果目标怠速转速tNe高于此时的内燃机转速Ne，则从步骤23进入步骤24，将点火时机例如以恒定的微小量向提前侧进行反馈校正。通过该提前校正，热效率提高，怠速转速会上升。如果目标怠速转速tNe小于或等于此时的内燃机转速Ne，则从步骤23进入步骤25，将点火时机例如以恒定的微小量向延迟侧进行反馈校正。通过该延迟校正，热效率降低，怠速转速会降低。

因此，有催化剂预热请求并且是怠速运转时的最终的点火时机是在步骤8、11中求出的前馈量加上步骤24、25的反馈量而得到的点火时机。因此，内燃机转速Ne被维持在期望的目标怠速转速tNe。

图4以标高为横轴，示出了大气压力Pa、能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc、能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)、催化剂预热完成后的怠速运转时所需要的进气压力Pid各自的特性。如图所示，标高越高则大气压力Pa越低。大气压力越低则泵气损失越低，因此，怠速运转时所需要的进气压力Pid，具体地说，为了维持恒定的怠速转速所需要的进气压力Pid具有标高越高则越低的倾向。但是，与大气压力Pa的下降梯度相比，怠速运转时所需要的进气压力Pid的下降梯度平缓。

能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc被设定为在不导致燃烧不稳定的范围内进行最大的点火时机延迟。因此，基本上，被设定为与怠速运转时所需要的进气压力Pid的特性平行的特性，即，被设定为对怠速运转时所需要的进气压力Pid加上了与通过点火时机延迟而降低的热效率降低相当的量而得到的特性。

能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)是从大气压力Pa减去恒定的压差Pb而得到的特性。

这里，作为能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc和能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压(Pa-Pb)，在平地(标高＝0)上，后者的能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)相对高。而且，两者在某个标高H1(即某个大气压力)处相互一致。这意味着，即使在平地上对吸入空气量进行增加校正直至点火时机延迟的界限，以充分促进催化剂预热，也能够确保制动助力器8所需要的压差Pb，但是在高于上述标高H1的高地上，如果对吸入空气量进行增加校正直至点火时机延迟的界限，则不能确保制动助力器8所需要的压差Pb。

上述实施例的压力阈值Path，是能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc与能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)相互一致的标高H1处的大气压力Pa的值。

因此，根据上述实施例，在比标高H1低的标高的地域，能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc成为目标进气压力，控制节气门19的开度以得到该目标进气压力Pc。而且，同时，进行最大限度的点火时机延迟。如上所述，在比该标高H1低的标高处的目标进气压力Pc的特性具有大气压力Pa越低则越低的倾向。与此相对，在比标高H1高的高地，能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)成为目标进气压力，控制节气门19的开度以得到该目标进气压力(Pa-Pb)。而且，同时，进行点火时机延迟，以抵消过剩的吸入空气量以及燃料喷射量。

图5表示点火时机延迟相对于标高的特性。在该图中，示出以纵轴的上侧为提前侧的方式在怠速运转时的点火时机施加的点火时机延迟的大小。如上所述，直至达到与压力阈值Path对应的标高H1为止，在燃烧稳定性等限制的基础上，赋予可能的最大限度的点火时机延迟。而且，在标高高于H1的高地，增加的吸入空气量以及燃料喷射量与标高相应地减少，与此对应地，点火时机延迟逐渐变小。

如上所述，在上述实施例中，在怠速运转时，在与标高相应地变化的大气压力Pa高于规定的压力阈值Path时，经由节气门19控制为能够得到为了促进催化转化器26的预热所需要的吸入空气量的进气压力Pc，在大气压力Pa低于规定的压力阈值Path时，经由节气门19控制为能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的进气压力(Pa-Pb)。

因此，在怠速时，能够促进催化剂预热并且确保制动助力器8的负压。特别地，在上述实施例中，在大气压力Pa低于规定的压力阈值Path时，控制为在能够得到制动助力器8所需要的压差Pb的范围内最高的进气压力(Pa-Pb)，因此，即使在大气压力Pa低的状况下，也能够最大限度地促进催化剂预热。在内燃机1刚刚启动之后就进行与标高(大气压力Pa)相应的适当的控制，因此，即使在高地也能够从初期就可靠地确保制动助力器8的负压。

此外，在上述实施例中，通过节气门19的开度控制来进行进气压力的控制，但是也能够构成为，设置绕过节气门19的旁通通道以及对该旁通通道的流量进行可变控制的旁通控制阀，通过旁通控制阀的控制来进行用于促进催化剂预热的吸入空气量的控制。

或者，还能够是通过利用机械式增压器等来直接控制进气压力的结构。