發動機特性估算方法及計算機可讀介質的製作方法

2023-05-08 01:08:51

專利名稱：發動機特性估算方法及計算機可讀介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於估算根據發動機控制參數改變的發動機特性 的穩態值的發動機特性估算方法以及一種存儲計算機可執行編碼的計 算機可讀介質，所述計算機可執行編碼執行用於估算根據發動機控制參 數改變的發動機特性的穩態值的發動機特性估算方法。
背景技術：
在通常使用的發動機中，優選控制由發動M度和發動機負載限定 的每個發動機運轉狀態下的例如點火正時和空燃比(燃料噴射量)等發 動機控制^，以實現最優發動機特性，例如發動機輸出功率、廢氣排 放、廢氣溫度以及催化裝置溫度等。為了執行此控制，需要提前設定每 個發動機運轉狀態下的發動機控制M的目標值。
為了設定目標值，例如使用試製發動機以如下方式進行符合性試 驗。在每個發動M轉狀態下，特定發動機控制^lt改變，而其它發動 機控制M不變。然後，監視特定發動機特性的改變，由此確定使特定 發動機特性處於最優值的特定發動機控制參數。
在此符合性試驗中，受到監視的發動機特性不響應於特定發動M
制M的改變而i2til改變到穩態值。如果在受到監視的特定發動機特性 達到與特定發動機控制參數的值對應的穩態值之前特定發動機控制參 數的每個值都保持不變，則在受到監視的特t良動機特性達到穩態值之 前需要相當長的試驗時間。如果所有發動機運轉狀態下都執行此程序， 則完成符合性試驗需要大量的時間。
為了減少在每個發動機運轉狀態下的符合性試驗時間，例如在日本 專利申請公報No. 2002-206456 (JP-A-2002-206456)中提出了如下的方
法。根據此方法，特定發動機控制^t在估算範圍內改變，並且對於特定發動機控制^!t的相應的幾個值測量特定發動機特性的幾個穩態值。 然後基於特定發動機控制^t的這幾個穩態值設定模型方程，並且對特 定發動機特性的穩態值進行估算以對應特定發動機控制參數的其它值。
但是，在估算與特定發動機控制參數的其它值對應的特定發動機特 性的穩態值時，不考慮與特定發動機控制^t的其它值對應的特定發動 機特性的值。因此，估算出的穩態值的可靠性不太高。
例如，可以以如下方法估算特W動機特性的穩態值。在特定發動 機運轉狀態下，基於使用了改變後特定發動機控制M的遞推方程模型
(例如ARX模型)對在特定發動機控制參數改變時引起的特定發動機 特性的改變進行建模。然後，在特^L動機控制M改變之後，測量特 定發動機特性的幾個值。這樣，估算特定發動機特性的穩態值，所述穩 態值對應於改變後特^JL動機控制^。根據此估算方法，在特定發動 機特性變成穩態值之前，不再必需維持改變後特^JL動機控制^:。因 此減少了符合性試驗時間。另夕卜，特定發動機特性的估算出的穩態值的 可靠性高，原因為在估算中考慮了當特^JL動機控制^i:改變時獲取的 特定發動機特性的值。
在特定發動機運轉狀態下，如果從特定發動機特性處於穩態值時起 特定發動機控制參數改變到第 一值並且如上所述地估算與特定發動機 控制W:的第 一值對應的特定發動機特性的第 一穩態值，則估算出的第 一穩態值的穩定性高。
但是，如果特定發動機控制參數的值從第一值改變到第二值，然後 從第二值改變到第三值，則在特t良動機控制M的值從第二值改變到 第三值的過程期間不可能精確地估算特t良動機特性的穩態值(所述穩 態值與特定發動機控制參數的第二值對應)，即使在此過程期間特定發 動機控制參數的值直接被代入上述ARX模型中的情況下也是如此。這 是因為在此過程期間特定發動機特性的值受到當特定發動機控制參數 處於第一值時的發動機運轉的影響。

發明內容
本發明涉及一種用於基於符合性試驗中測量到的值精確地估算與 特定發動機控制參數的相應值對應的特定發動機特性的穩態值的發動機特性估算方法，以及一種存儲執行此方法的計算機可執行編碼的計算 機可讀介質。當特定發動機運轉狀態下符合性試驗的時間減少時，這種 估算方法可以是特別有利的。
本發明的第一方面涉及一種用於估算特定發動機特性的穩態值的 發動機特性估算方法，所述穩態值對應於在特定發動機運轉狀態下特定 發動機控制^的相應值。通過示例的方式，根據所公開的方法，在特
定時刻i殳定特定發動機特性的改變量。所述改變量i殳定為未知值和無量 綱的已知值的積。所述未知值是與特定發動機控制參數改變前的值對應 的特定發動機特性的穩態值和與改變後發動機控制參數對應的特定發 動機特性的穩態值之間的改變量。無量的已知綱值是對於所述特K動 機運轉狀態在各個所述預定時刻處的值。在給定時刻處的特定發動機特 性的值被計算為在給定時刻處的積之和。此計算基於如下假設，即，在 給定時刻之前特定發動機控制參數每次改變已經經過無限時間之後，特 定發動機特性以改變前穩態值和改變後穩態值之間的改變量改變。另 外，進行符合性試驗，其中特定發動機控制M在特定發動機控制狀態 下以步進方式改變。然後，基於在多個時刻處測量到的特Ut動機特性 的值以及對於與所述多個時刻對應的時刻計算出的和來計算在所述多 個時刻處的未知值。然後，使用計算出的未知值估算與特定發動機控制 參數的相應值對應的特定發動機特性的穩態值。
根據本發明的第一方面或示例，由於特^JL動機控制M的緊之前 的改變引起的特定發動機特性的改變的影響作用於由特定發動機控制 參數的當前改變引起的特^JC動機特性的改變上。符合性試驗中在多個 時刻處測量到的特定發動機特性的值等於對於與所述多個時刻相同的 時刻計算出的上述積的相應的和。因此，如果計算出形成上述和的相應 積的未知值，則計算出的未知值對應於由於特定發動機控制參數的相應 改變所引起的特定發動機特性的穩態值的改變量。因而，可以精確地估 算與特^JL動機控制^t的相應值對應的特^JC動機特性的穩態值。
本發明的第二方面和示例涉及一種用於估算特定發動機特性的穩 態值的發動機特性估算方法，所述穩態值對應於在特^JL動機運轉狀態 下特定發動機控制M的相應值。根據本方法的這種示例，在特定發動 機運轉狀態下從特定發動機控制參數改變時起為各個不同的預定時刻設定特定發動機特性的改變量。所述改變量i殳定為未知值和無量綱的已
知值的積。所述未知值是與特^JL動機控制M改變前的值對應的特定 發動機特性的穩態值和與改變後發動機控制參數對應的特定發動機特 性的穩態值之間的改變量。無量綱的已知值是對於所述特定發動機運轉 狀態的在各個預定時刻處的值。在給定時刻處的特定發動機特性的值被 計算為在給定時刻處的積之和。此計算基於如下假設，即，在給定時刻 之前特定發動機控制參數每次改變已經經過無限時間之後，特定發動機 特性以改變前穩態值和改變後穩態值之間的改變量改變。另外，進行符 合性試驗，其中特定發動機控制^lt在特定發動機控制狀態下連續地改 變。然後，基於在多個時刻處測量到的特定發動機特性的值以及對於與 符合性試驗中的特定發動機控制參數的連續改變近似為特定發動機控 制參數的步進改變之後的多個時刻對應的時刻計算出的和來計算在多 個時刻處的未知值。然後，使用計算出的未知值估算與特定發動機控制 參數的相應值對應的特定發動機特性的穩態值。
根據本發明的第一方面或示例，在符合性試驗中特定發動機控制參 數以步進方式改變。相反，根據本發明的第二方面或示例，進行特^JL 動機控制參數連續改變的符合性試驗。然後，在將符合性試驗中的特定 發動機控制參數的連續改變近似為特定發動機控制參數的步進改變之 後基於在多個時刻處測量到的特定發動機特性的值以及對於與多個時
刻相同(或對應)的時刻計算出的積之和來計算形成上述和的相應積的 未知值。因而，可以精確地估算與特定發動機控制^的相應值對應的 特定發動機特性的穩態值。
在本發明的第一方面和第二方面中的每個方面中，當特定發動機特 性處於與特定發動機控制M的第 一值或給定值對應的第 一穩態值時，
可以在特定發動機運轉狀態下進行其中特定發動機控制參數改變到第 二值的符合性試驗。可以基於在特^JL動機控制M從第一值改變到第 二值之後在多個時刻處測量到的特定發動機特性的多個值以及從測量 到的第 一穩態值到測量到或估算出的第二穩態值的改變量設定所述積，
^!t改變時所引起的特定發動機特性的改變量。
根據上述配置，可以容易地設定積，所述積是對於各個特定時刻特 狄動儲制參數改變時所51起的特定發動機特性的改變量。通過示例的方式，在每個上述方面中，特定發動機特性可以是葭氣
溫度。例如，特定發動機控制^it可以AiL動機的點火正時。替代地，
通過示例的方式，特Ut動機控制M可以AiC動機的點火正時、空燃
比、進氣門打開正時、排氣門閉合正時、燃料噴射開始正時或燃料噴射 壓力中的至少一個。
通過示例的方式，在上述的每個方面中，可以基於估算出的穩態值 控制發動機運轉。在控制發動機運轉時，可以使用所述穩態值來控制點 火正時、進氣門正時、排氣門正時、空燃比、燃料噴射開始正時或燃料 噴射壓力中的至少一個。
通過示例的方式，在上述方面中，穩態值可以是穩態廢氣溫度值。 其還可以包括在不同的特定發動機運轉狀態下重複該估算方法。每個特
定發動機運轉狀態可以對應於特定的發動^Lit度和發動機負載。
本發明的第三方面涉及一種用於估算特定發動機特性的穩態值的 發動機特性估算方法，所述穩態值對應於在特定發動機運轉狀態下特定 發動機控制M的相應值。通過示例的方式，根據所公開的方法，在特
定時刻設定特定發動機特性的改變量。所述改變量設定為未知值和無量 綱的已知值的積。所述未知值是與特定發動機控制參數改變前的值對應 的特定發動機特性的穩態值和與改變後發動機控制參數對應的特定發 動機特性的穩態值之間的改變量。無量綱的已知值是對於所述特定發動 M轉狀態的在各個預定時刻處的值。在給定時刻之前計算在給定時刻
另外，進行符合性試驗，其中特定發動機控制參數在特定發動機控制狀
態下改變。然後，基於在多個時刻處測量到的特^JL動機特性的值以及 對於與多個時刻對應的時刻計算出的和來計算在多個時刻處的未知值。 然後，使用計算出的未知值估算與特定發動機控制M的相應值對應的 特定發動機特性的穩態值。
通過示例的方式，在上述方面中，特定發動機控制M可以以步進 方式改變或者特^JL動機控制^可以連續地改變。
本發明的第四方面提供一種存儲計算機可執行編碼的計算機可讀 介質，所述計算機可執行編碼執行上述方面中描述的方法。很顯然，本發明能夠提供多種有利的特徵和優點。應當了解，在實 施本發明時，可以將實施方式構造成包括在此公開的實施方式中的 一個 或多個特徵或優點，但不包括其它的特徵或優點。因此，應當了解，特 別是由於能夠以不包括所公開的示例的每個特徵的方式形成實施方式 以實施本發明，所以在此所討論的優選實施方式作為示例提供，不能被 解釋為限制性的。


才艮據參照附圖對實施方式的示例的如下描述，；^發明的前述和其它 目的、特徵和優點將變得更加顯然，圖中將用相同的附圖標記標識相同 或相應的部分，並且圖中
圖l是示出根據本發明實施方式的初步試驗中廢氣溫度改變的時間
圖2是示出根據本發明實施方式的符合性試驗中廢氣溫度改變的時 間圖，其中點火正時以步進方式改變；以及
圖3是示出根據本發明實施方式的符合性試驗中廢氣溫度改變的時 間圖，其中點火正時以連續方式改變。
具體實施例方式
在汽油發動機中，使用例如點火正時和空燃比等發動機控制參數。 當汽油發動機設置有可變氣門正時M時，在可以使用的發動M制參 數中增加例如進氣門打開正時和排氣門閉合正時等發動機控制^。當 該汽油發動機是直噴式發動機時，可以使用的發動機控制^lt中進一步 增加例如燃料噴射開始正時和燃料噴射壓力等發動機控制^。控制這 些多個發動機控制參數會在不引起失火和爆震的情況下實現適當的廢 氣溫度，從而將催化劑裝置的溫度維持在適當的溫度下，並且使得在運
下都具有高的發動機輸出動力並且廢氣具有適當的性能。因此，需要進 行符合性試驗，該符合性試驗用於預先設定每個發動機運轉狀態下每個 發動機控制參數的目標值，使得在每個發動機運轉狀態下執行優化的或更優化的操作。通過示例的方式，由發動M度和發動機負栽來限定運轉狀態。
使用例如試製發動機來進行符合性試驗。在符合性試驗中，在估算
方式。然後，確定進行最優運轉時所有發動機控制^^lt值的組合。更具體地說，在每個發動M轉狀態下，除特定發動機控制M外，其它發動機控制^固定為各自的估算範圍內的值。另外，特定發動機控制參數例如以步進方式在估算範圍內改變，並且測量通過使特定發動機控制參數以步進方式改變而實現的與特定發動機控制參數的相應值對應的特定發動機特性的穩態值。在每個發動機運轉狀態下，其它發動機控制Wt中的每個都以步進方式改變，並且測量通過使特定發動機控制M
發動機特性的穩態值。因此，完成此符合性試驗需要大量的時間。
根據本發明的實施方式或示例，在每個發動M轉狀態下，在特定
穩態值之前，基於通過使特定發動機控制參數改變的符合性試驗而獲取的測量值，可以精確地估算出與特H動機控制^的相應值對應的特定發動機特性的穩態值。因此，減少了完成此符合性試驗所需的時間。後面將基於例如將點火正時用作特定發動機控制參數並且將廢氣溫度
示例的發動機特性估算方法。應當注意，根據本發明實施方式的發動機特性估算方法可以應用於使用了任何給定發動機控制參數和任何給定發動機特性的組合的情況中。
圖i是示出廢氣溫度改變的時間圖，此改變是在由特^iL動fei^和特定發動機負載所限定的特定發動機運轉狀態下點火正時改變時引起的。儘管改變後點火正時是常值，M是可以將改變後點火正時看作
是用u(O)、 u(l)、 u(2)和u(3)表示的時間函數u(k)。點火正時改變後，廢氣溫度可以看作是用y(O)、 y(l)、 y(2)和y(3)表示的時間函數y(k)。當用例如ARX模型等遞推方程模型表示廢氣溫度的改變時，得出方程1。
y (k+ 1) = ay (k) + bu (k) 方程1
時間函數Z(k)通過在每個預定時刻之前點火正時改變時所造成的
13廢氣溫度的改變量、從與改變前點火正時對應的廢氣溫度的穩態值到與
改變後點火正時對應的廢氣溫度的穩態值的改變量A(下文稱作"改變量A")無量綱化而得出。因而用方程2表示所得到的時間函數Z(k)。
Z(k) = (y(k) — y(0))/A方程2
在時刻k + l處方程2也成立。在這種情況下，得到方程3。
Z(k + l) = (y(k+l) —y(0))/A方程3
在方程l中，當用方程2和方程3消去y(k + l)和y(k)時，得出方程4。
Z(k+l) = aZ(k) + (ay(0) + bu(k)-y(0))/A方程4
因為bu(k)等於bu(O)，所以用方程5表示方程4。
Z (k + 1) = aZ (k) + (y (l)-y (O)) / A 方程5
在方程5中，當a-p並且(y(l)-y(0))/A-q時，用方程6表示時間函數Z(k)。
Z (k + 1) = pZ (k) + q方程6
方程6中的值q即(y (1) - y (O)) / A的值通過用與改變前點火正時對應的廢氣溫度的穩態值和與改變後點火正時對應的廢氣溫度的穩態值之間的改變量A除點火正時改變緊之後廢氣溫度的改變量(y (1) - y (O))而獲得。如果點火正時的改變量大，並且廢氣溫度的改變量例如翻倍，則認為廢氣溫度的穩態值之間的改變量A幾乎翻倍。如果發動機運轉狀態不變，則值q是獨立於點火正時改變量的恆定值。
根據本發明實施方式的示例，首先，在特定發動機運轉狀態下進行初步試驗。在初步試驗中，首先，使用給定點火正時作為第一給定值，使用與第一給定值對應的廢氣溫度作為與第一值對應的第一穩態值。然後，使用另一給定點火正時作為第二給定值，使用與第二給定值對應的廢氣溫度作為與第二值對應的第二穩態值。在初步試驗中，測量在點火正時從第一值改變到第二值時實現的廢氣溫度(第一穩態值)y(O)、在以預定時間間隔到達的預定時刻處的廢氣溫度y (l)、y (2)、y (3)至y (k)、以及與點火正時的第二值對應的廢氣溫度的第二穩態值。如果測量出預定時刻處的廢氣溫度y (1)、 y (2)、 y (3)至y (k)，則根據方程1的聯立方程或最小二乘法計算係數a和係數b，原因為改變後點火正時的第二值(u (oo))是已知的。另外，根據方程7能夠估算廢氣溫度的第二穩態值y(w)。formula see original document page 15
當以上述方式估算第二穩態值時，在廢氣溫度變成或達到第二穩態值之前就能夠完成點火正時改變到第二值的初步試驗。
就方程6中的時間函數Z來說，如下關係成立。formula see original document page 15基於預定時刻處的廢氣溫度y (1)、 y(2)、 y (3)至y (k)及廢氣溫度的穩態值(第二穩態值和第一穩態值)之間的改變量A能夠計算出值Z (0)至Z(k)。然後，根據上述關係表達式優選地通過最小二乘法或聯立方程能夠計算出值p和值q。
不必從點火正時改變時開始在連續的預定時刻處測量預定時刻處的廢氣溫度。應該從當點火正時改變時開始在預定時刻中選擇的幾個時刻處測量廢氣溫度，使得能夠計算值p和值q。例如，即使沒有測量y (2)並且不能計算出Z(2)，也能夠使用另一時間函數Z(k)計算出值p和值q。
如上所述，如果發動M轉狀態不變，則因而所計算出的值p和值
q也是獨立於點火正時改變量的恆定值。根據方程2，從當點火正時改變起直到每個預定時刻所引起的廢氣溫度的改變量(y (k) - y (O))能夠用與改變前點火正時對應的廢氣溫度的穩態值和與改變後點火正時相對應的廢氣溫度的穩態值之間的改變量A以及無量綱值Z (k)的積來表示。在這種情況下，改變量A是根據改變後點火正時的值而改變的值。如果點火正時以不同於初步試驗中所使用的方式改變，則改變量A是未知的。
根據本發明實施方式的示例，進行符合性試驗。在符合性試驗中，在與初步試驗中所使用的發動機運轉狀態相同的發動機運轉狀態下，如
圖2中所示，在點火正時以步進方式改變的同時，監視廢氣溫度。下面將進行更詳細的說明。在時刻tO處，點火正時是igO。當廢氣溫Jbl與點火正時igO對應的廢氣溫度的穩態值TO時，點火正時在時刻tl處從igO改變到igl。然後，在時刻t2處點火正時從igl改變到ig2，在該時刻t2處廢氣溫度變成廢氣溫度Tl，所述廢氣溫度Tl在廢氣溫度達到與點火正時igl對應的穩態值之前出現。然後，在時刻t3處點火正時從ig2改變到ig3,在該時刻t3處廢氣溫度變成廢氣溫度T2，所述廢氣溫度T2在廢氣溫度達到與點火正時ig2對應的穩態值之前出現。在點火正時以步進方式滯後(或延遲)的情況下，可以根據方程8至11設定每個預定時刻處的廢氣溫度Y (k)。
在時刻t0和時刻tl之間的每個預定時刻處的廢氣溫度都是恆定值T0，並且用方程8表示。
Y (k) = TO 方程8
如果從與點火正時igO對應的廢氣溫度的穩態值改變到與點火正時igl對應的廢氣溫度的穩態值的改變量是Al,則使用上述時間函數Z通過方程9表示時刻tl和時刻t2之間的每個預定時刻處的廢氣溫度。
Y(k) = T0+Al xZ(k-tl)方程9
在時刻t2和時刻t3之間的每個預定時刻處廢氣溫度不僅受到點火正時在時刻t2處從點火正時igl到點火正時ig2的改變的影響，而且還受到時刻t2之前點火正時的所有改變即在時刻tl處的點火正時的改變的影響。在本發明的該示例性實施方式中，i人為響應於在時刻tl處點火正時的改變而引起的廢氣溫度的增加獨立於在時刻tl之後點火正時的改變，如虛線所示，並且當從時刻tl開始已經經過了無限時間時實現上述改變量A1。因而，當從與點火正時igl對應的廢氣溫度的穩態值到與點火正時ig2對應的廢氣溫度的穩態值的改變量是A2時，使用上述時間函數Z通過方程10表示在時刻t2和時刻t3之間的每個預定時刻處的廢氣溫度。
Y(k) = T0+AlxZ(k-tl)+A2xZ(k-t2)方程10
在時刻t3之後的每個預定時刻處的廢氣溫度不僅受到點火 時在時刻t3處從點火正時ig2改變到點火正時ig3的影響，而且也受到在時刻t3之前點火正時的所有改變即在時刻tl和時刻t2處的點火正時的改變的影響。才艮據本發明的該示例性實施方式，響應於點火正時在時刻t2處的改變而引起的廢氣溫度的增加獨立於在時刻t2之後點火正時的改變，如用虛線所示，並且認為當從時刻t2開始已經經過無限時長時實現上述改變量A2。因而，當從與點火正時ig2對應的廢氣溫度的穩態值到與點火正時ig3對應的廢氣溫度的穩態值的改變量是A3時，使用上述時間函數Z通過方程11表示在時刻t3之後在每個預定時刻處的廢氣溫度。
Y(k) = T0+AlxZ(k-tl)+A2xZ(k-t2)+A3xZ(k-13)方程11
在符合性試驗中，當點火正時進一步改變時，可以基於相同的原理設定用於估算每個預定時刻處的廢氣溫度的方程。在符合性試驗中，不必將點火正時的改變間隔保持為恆定不變。但是，點火正時優選地以這樣的時間間隔改變，即，每個所述時間間隔都是當初步試驗中設定特定發動機運轉狀態所特有的時間函數Z (k)時使用的預定時刻之間的間隔的整數倍。優選地，在時刻tl之後的預定時刻中的給定時刻與時刻t2匹配。
在方程8中，通過實際測量，T0變成已知值。在方程9中，T0是已知的。如果在時刻tl和時刻t2之間(不包括時刻tl但可包括時刻t2 )的至少一個時刻il處測量廢氣溫度Y (il)，就能夠計算出未知的Al，原因為與從時刻tl到時刻il的時間(il - tl)對應的無量綱數Z (il tl)是已知的。在方程10中，T0是已知的。如果在時刻t2和時刻t3之間(不包括時刻t2但可包括時刻t3 )的至少一個時刻i2處測量廢氣溫度Y (i2)，就能夠計算出未知的A2。這是因為與從時刻tl到時刻i2的時間(i2-tl)對應的無量綱值Z(i2-tl)是已知的。另外，與從時刻t2到時刻i2的時間(i2 - t2)對應的無量綱值Z (i2 - t2)也是已知的。
在方程ll中，T0是已知的。如果測得至少在時刻t3之後的時刻i3處的廢氣溫度Y(i3)，則能夠計算出未知的A3。這是因為與從時刻tl到時刻i3的時間(i3 - tl)對應的無量綱值Z (i3 - tl)是已知的，並且Al也是已知的。另外，與從時刻t2至時刻i3的時間(i3-t2)對應的無量綱值Z(i3-t2)是已知的，並且A2也是已知的。此外，與從時刻t3至時刻i3的時間(i3-t3)對應的無量綱值Z(i3-t3)是已知的。為了更精確地計算未知的Al、 A2和A3,可以在時刻tl和時刻t2之間的時間段、時刻t2和時刻t3之間的時間私良時刻t3之後的時間段中的每個時間段中的更多時刻處測量廢氣溫度。因為在任何預定時刻處的無量綱值Z都是已知的，所以，基於所有廢氣溫度，根據最小二乘法可以計算出未知的A1、 A2和A3。
正時igl對應的廢氣溫度的穩態值的改變量。即，廢氣溫度T0 + A1變成與點火正時igl對應的廢氣溫度的穩態值。已知的值A2是從與點火正時igl對應的廢氣溫度的穩態值到與點火正時ig2對應的廢氣溫度的穩態值的改變量。即，廢氣溫度T0+A1+A2變成與點火正時ig2對應的廢氣溫度的穩態值。已知的值A3是從與點火正時ig2對應的廢氣溫度的穩態值到與點火正時ig3對應的廢氣溫度的穩態值的改變量。即，廢氣溫度TO + Al + A2 + A3變成與點火正時ig3對應的廢氣溫度的穩態值。
因而，可以精確地估算與點火正時的相應值對應的廢氣溫度的穩態值。另外，在用於估算廢氣溫度的穩態值的符合性試驗中，每次點火正時改變時，在廢氣溫度達到與改變後點火正時對應的穩態值之前不必保持點火正時恆定不變。因此，大大地減少了符合性試驗時間。
根據本發明的示例性實施方式，在與初步試驗中使用的特定發動機運轉狀態相同的發動機運轉狀態下進行符合性試驗，並且估算與在此發動機運轉狀態下的點火正時的相應值對應的廢氣溫度的穩態值。當更適當時，應當在所有其它發動M轉狀態下進行初步試驗，應當設定每個發運機運轉狀態所特定的時間函數Z，並且應當在相應的發動機運轉狀態下進行符合性試驗。但是，因為時間函數Z^IJL動M度和發動機負載的函數，所以如果通it^^JC動fel度(或發動機負載)不同的兩個發動M轉狀態下進行初步試驗而獲得兩個時間函數Z，則可以通過以插值的方式設定與所述兩個發動機運轉狀態的不同僅在於發動機速度(或發動機負載)的發動機運轉狀態的時間函數來省略一部分初步試驗。如果以插值的方式基於與這兩個發動機運轉狀態下的點火正時的相應值對應的廢氣溫度的穩態值估算與所述兩個發動機運轉狀態的不同僅在於發動fel度(或發動機負載)的發動機運轉狀態下的點火正時的相應值所對應的廢氣溫度的穩態值，則初步試驗和符合性試驗二者都可以省略。
在上述本發明的示例性實施方式中，點火正時以步進方式改變。替
代地，以示例的方式，點火正時可以如圖3中所示連續地改變。在這種 情況下，可以使得連續改變的點火正時接近於如用虛線所示的以步進方
式改變的點火正時。因而，可以假設點火正時在時刻tr處從點火正時
ig0，改變到時刻tl，和時刻t2，之間的平均點火正時igl，並且時刻tl，和時 刻t2，之間的點火正時維持在平均點火正時igl，處、基於上述原理來設定 方程9。類似地，可以通過假設點火正時在時刻t2，處從點火正時igl， 改變到時刻t2，和時刻t3，之間的平均點火正時ig2，並且時刻t2，和時刻 t3，之間的點火正時維持在平均點火正時ig2，處來設定方程10。
類似地可以設定與方程10和11相似的方程。然後，如果計算出未 知的A1、 A2、 A3至An，則能夠估算出與點火正時igl，、 ig2，、 ig3，至 ign，對應的廢氣溫度的穩態值。在圖3中所示的實施方式中，點火正時 在符合性試驗中是線性改變的。替代地，點火正時也可以沿曲線改變。 即使在這種情況下，也能夠估算出與點火正時的相應值對應的廢氣溫度 的穩態值。
可以基於估算出的穩態值執行發動機控制。執行如上所述方法的計 算機可執行編碼可以存儲在計算機可讀介質——例如光碟、磁碟、 ROM、 RAM等中。
顯然，根據上述教示，可以作出本發明的多種改型和變型。因此， 應當了解，在所附權利要求的範圍內，可以以不同於在此具體描述的方 式實施本發明。
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權利要求
1.一種用於估算特定發動機特性的穩態值的發動機特性估算方法，所述穩態值對應於在特定發動機運轉狀態下特定發動機控制參數的相應值，所述方法包括為在所述特定發動機運轉狀態下從所述特定發動機控制參數改變時起的各個不同的預定時刻設定所述特定發動機特性的改變量，其中，所述改變量設定為未知值和無量綱的已知值的積，所述未知值是所述特定發動機控制參數改變之後的所述特定發動機特性的改變後穩態值與所述發動機控制參數改變之前的改變前穩態值相比的改變量，另外，所述無量綱的已知值是用於所述特定發動機運轉狀態下的各個所述預定時刻處的值；假設在給定時刻之前每次所述特定發動機控制參數改變時對於所述特定發動機控制參數的每個改變而言所述特定發動機特性以所述改變前穩態值和所述改變後穩態值之間的、與自所述特定發動機控制參數改變時開始經過無限時間之後產生的改變量對應的改變量改變的情況下，計算在所述給定時刻處的所述特定發動機特性的值作為在所述給定時刻之前所述特定發動機控制參數的每個改變的積之和；以及進行符合性試驗，其中在所述特定發動機控制狀態下所述特定發動機控制參數以步進方式改變，獲得對於多個時刻的所述特定發動機特性的測量值，並且基於所述測量值以及對於與所述多個時刻相對應的時刻計算出的積之和來計算未知值，然後使用計算出的未知值估算對於所述特定發動機控制參數的相應值的所述特定發動機特性的穩態值。
2. —種用於估算特t良動機特性的穩態值的發動機特性估算方法， 所述穩態值對應於在特定發動機運轉狀態下特定發動機控制參數的相 應值，所迷方法包括為在所述特定發動機運轉狀態下從所述特定發動機控制參數改變 時起為各個不同的預定時刻設定所述特定發動機特性的改變量，其中， 所述改變量設定為未知值和無量綱的已知值的積，所述未知值是所述特 定發動機控制參數改變之後的特定發動機特性的改變後穩態值與所述 發動機控制^lt改變之前的改變前穩態值相比的改變量，另外，所述無量綱的已知值是用於所述特定發動機運轉狀態下的各個所述預定時刻處的值；假設在給定時刻之前每次所述特定發動機控制參數改變時對於所變前穩態值和所述改變後穩態值之間的、與自所述特定發動機控制M 改變時開始經過無限時間之後產生的改變量對應的改變量改變的情況時刻之前所述特^iC動機控制^的每個改變的所述積之和；以及-進行符合性試驗，其中在所述特定發動機控制狀態下所述特定發動 機控制^L連續改變，獲得對於多個時刻的所述特定發動機特性的測量 值，並且基於所述測量值以及為與所述符合性試驗中的所述特^JL動機 控制參數的連續改變近似為所述特定發動機控制參數的步進改變之後 的所述多個時刻相對應的時刻計算出的積之和來計算未知值，並且使用定發動機特性的穩態值。
3.如權利要求1或2所述的方法，進一步包括在所述特定發動機運轉狀態下進行初步試驗，其中，所述特定發動 機特性取與所述特定發動機控制M的第 一值對應的第 一穩態值，並且 將所述特定發動機控制參數改變至第二值；以及其中，基於在所述特定發動機控制^t從所述第一值改變到所述第 二值之後的多個時刻處測量出的所述特定發動機特性的多個值以及從 測量出的第 一穩態值到測量出或估算出的第二穩態值的改變量來設定 所述積，所述積是在所述特定發動M轉狀態下對於各個所述預定時刻變量,
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述特定發動 機特性是爽氣溫度。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述特定發動 機控制^bUL動機的點火正時。
6. 如權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述特定發動 M制^bUL動機的點火正時、空燃比、進氣門打開正時、排氣門閉 合正時、燃料噴射開始正時或燃料噴射壓力中的至少之一。
7. 如權利要求1或2所述的方法，進一步包括基於估算出的穩態 值控制發動機運轉。
8.如權利要求7所述的方法，其中，在控制發動機運轉時，所述 穩態值用於控制點火正時、進氣門正時、排氣門正時、空燃比、燃料噴 射開始正時或燃料噴射壓力中的至少之一。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述穩態值是穩態廢氣溫度值。
10. 如權利要求9所述的方法，進一步包括在不同的特定發動^: 轉狀態下重複所述估算方法。
11. 如權利要求10所述的方法，其中，每個特定發動機運轉狀態 對應於特定的發動^JL和it動機負載。
12. —種用於估算特定發動機特性的穩態值的發動機特性估算方 法，所述穩態值對應於在特定發動機運轉狀態下特定發動機控制參數的 相應值，其中發動機控制基於估算出的穩態值進行，所述方法包括為在所述特定發動機運轉狀態下從所述特定發動機控制參數改變 時起為各個不同的預定時刻設定所述特定發動機特性的改變量，所述改 變量設定為未知值和無量綱的已知值的積，所述未知值是所述特^JL動機控制參數改變之後的所述特定發動機特性的穩態值與所述發動機控 制M改變之前的穩態值相比的改變量，另外，所述無量綱的已知值是用於所述特定發動機運轉狀態下的各個所述預定時刻處的值；計算在給定時刻處的所述特定發動機特性的值作為在所述給定時 刻之前所述特定發動機控制參數的每個改變的所述積之和；以及進行符合性試驗，其中在所述特定發動機控制狀態下所述特定發動 機控制^t改變，獲得對於多個時刻的所述特定發動機特性的測量值， 並且基於所述測量值以及對於與所述多個時刻相對應的時刻計算出的 積之和來計算未知值；並且使用計算出的未知值估算所述特定發動機特性的所述穩態值以獲 得與所述特;UL動機控制^lt的所述相應值對應的估算出的穩態值。
13. 如權利要求12所述的方法，其中，所述特^JC動機控制^lt 以步進方式改變。
14. 如權利要求12所述的方法，其中，所述特定發動機控制^: 連續地改變。
15.如權利要求12至14中任一項所述的方法，進一步包括基於所 估算出的穩態值控制發動M轉。
16.如權利要求13所述的方法，其中，在控制發動機運轉時，所 述穩態值用於控制點火正時、進氣門正時、排氣門正時、空燃比、燃料 噴射開始正時或燃料噴射壓力中的至少之一。
17.如權利要求14所述的方法，其中，所述穩態值是穩態廢氣溫 度值。
18.如權利要求15所述的方法，進一步包括在不同的特定發動機運轉狀態下重複所述估算方法。
19. 如權利要求16所述的方法，其中，每個特定發動機運轉狀態 對應於特定的發動機iUL和發動機負載。
20. —種存儲計算機可執行編碼的計算機可讀介質，所述計算機可 執行編碼執行如權利要求1至19中任一項所述的方法。
全文摘要
本發明提供了一種用於估算發動機運轉特性的穩態值的方法，使得隨後能夠基於估算值進行發動機控制。特定發動機特性(將為其估算穩態值)的改變量設定為從特定發動機控制參數改變時起的預定時刻的未知值和無量綱已知值的積。在給定時刻處特定發動機特性的值被計算為給定時刻處的積之和，所述積分別對應於特定發動機控制參數的多個在前的改變。基於符合性試驗中測量出的多個時刻的特定發動機特性的值來計算未知值，並且估算特定發動機特性的穩態值。
文檔編號F02D45/00GK101680388SQ200880000555
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月31日 優先權日2007年4月2日
發明者杉田滿春, 渡邊智 申請人:豐田自動車株式會社;株式會社愛安德