內燃機的節氣門開度控制系統和方法

2023-05-26 15:49:51 2

專利名稱：內燃機的節氣門開度控制系統和方法
內燃機的節氣門開度控制系統和方法技術領域[OOOl]本發明涉及內燃機的節氣門開度控制系統和方法。
背景技術：
在機動車的內燃機中，廣泛地使用電子控制的節氣門。執行 器(actuator)驅動，即，開啟和關閉所述電子控制的節氣門。從而， 能以高靈活度或自由度控制所述節氣門的開度(其將被稱為"節氣門 開度")，而與加速踏板的踏入量無關。
通常，遊隙(play)或間隙(looseness)存在於包括諸如變 速器和差動齒輪裝置的驅動系統中。在車輛處於減速狀態(釋放所述 加速踏板)踏下加速踏板時，車輛開始加速，在發動機和驅動系統之 間傳輸的扭矩的方向被反轉。在所述扭矩反轉時，所述驅動系統中的 遊隙被吸收或去除。因此，如果發動機轉速的增加率在扭矩反轉時高， 則將在吸收驅動系統中的遊隙時出現的衝擊(以下將稱為"驅動系統 起源於遊隙的衝擊，，)傳輸到車輛，並且車輛駕駛員或操作者可能感覺 到。
在這種情況下，如果響應加速踏板踏下的節氣門開度的增加 率減少，則發動機轉速的增加率也減少，並且可以抑制加速衝擊。然 而，如果僅僅減少節氣門開度的增加率，則對加速踏板踏下的響應可 能變差(或變慢)，從而引起駕駛性能變差。
例如，JP-A-2004-124857公開了 一種節氣門開度控制系統， 其在發動機和驅動系統之間傳輸的扭矩的方向反轉時，減少節氣門開
度的增加率，從而抑制上述驅動系統起源於遊隙的衝擊。以這個系統， 能減少在扭矩反轉時發動機轉速的增加率，因此抑制驅動系統起源於 遊隙的衝擊，同時防止響應的變差。
在車輛處於減速狀態，踏下加速3皆板時，除了上述驅動系統 起源於遊隙的衝擊之外，由於傳輸到車輛的、驅動系統的搖回可能出 現加速衝擊。當發動機響應節氣門的開度產生扭矩，並且所述發動機 扭矩被傳輸到驅動系統時，所述驅動系統被短暫置於扭轉狀態中。當 所述驅動系統從所述扭轉狀態恢復時產生的反作用力引起所述驅動系 統的搖回。
在上述文獻中所公開的節氣門開度控制系統中，沒有考慮由 於驅動系統的搖回引起的加速衝擊，可能出現不能充分抑制由於驅動 系統的搖回引起的加速衝擊的問題。發明內容
本發明的 一個目的是提供一種內燃機的節氣門開度控制系 統，其在車輛處於減速狀態^"下加速if喬板時，達到快速響應和抑制加速衝擊。
本發明的第一方案涉及一種安裝在車輛上並且通過驅動系 統驅動所述車輛的內燃機的節氣門開度控制系統。所述節氣門開度控 制系統包括第一節氣門開度保持器件，用於執行第一節氣門開度保持 控制，以在車輛處於減速狀態踏下加速踏板時，在使所述節氣門開度 增大的過程中，暫時將所述節氣門開度保持基本恆定；和第二節氣門 開度保持器件，用於執行第二節氣門開度保持控制，以在所述第一節 氣門開度保持控制結束後，在使所述節氣門開度增大的過程中，再次 將所述節氣門開度暫時保持基本恆定。[ooio]根據本發明的上述第 一方案的內燃機的節氣門開度控制系統執行第一節氣門開度保持控制，以在車輛處於減速狀態，踏下加速 踏板時，在使所述節氣門開度增大的過程中，暫時將所述節氣門開度 保持基本恆定，和執行第二節氣門開度保持控制，以在所述第一節氣 門開度保持控制結束後，在使所述節氣門開度增大的過程中，再次將 所述節氣門開度暫時保持基本恆定。這種內燃機的節氣門開度控制系 統能通過第 一 節氣門開度保持控制來有效地抑制驅動系統中起源於遊 隙的沖擊，並且能通過第二節氣門開度保持控制有效地抑制驅動系統 的搖回。還可能在沒有執行所述第一和第二節氣門開度保持控制時， 以相對高的比率增加節氣門開度，同時充分地抑制驅動系統中起源於 遊隙的衝擊和所述驅動系統的搖回。因此，在車輛/人減速狀態加速時， 使所述控制系統抑制加速衝擊和快速響應達到高水平。
在內燃機的節氣門開度控制系統中，在發動機轉速低於所述 驅動系統的輸入軸轉速時，可以開始所述第 一節氣門開度保持控制； 以及在所述發動機轉速變為等於或高於所述輸入軸轉速後，可以開始 所述第二節氣門開度保持控制。
在內燃機的節氣門開度控制系統中，在發動機轉速低於所述 驅動系統的輸入軸轉速時，能開始所述第一節氣門開度保持控制；以 及在所述發動機轉速變為大於或高於所述輸入軸轉速後，能開始所述 第二節氣門開度保持控制。因為所述第 一和第二節氣門開度保持控制 能在適當的時間分別開始，所以能進一步抑制從驅動系統中的遊隙產 生的衝擊和驅動系統的搖回，或將其減少到較小水平。
所述內燃機的節氣門開度控制系統可以進一步包括保持時 間控制器件，用於在所述第二節氣門開度保持控制下，依照所述驅動
系統的扭轉振動的共振頻率，來設定所述節氣門開度基本保持恆定的 節氣門開度保持時間。
所述內燃機的節氣門開度控制系統在所述第二節氣門開度保持控制下，依照所述驅動系統的扭轉振動的共振頻率，來設定所述 節氣門開度基本保持恆定的節氣門開度保持時間。在這種方式中，能 進一步減少或抑制由於驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩的變化。
在內燃機的節氣門開度控制系統中，所述驅動系統包括具有 多個檔位或速度比的變速器；以及可以進一步設置保持時間控制器件， 用於在所述第二節氣門開度保持控制下，設定所述節氣門開度基本保 持恆定的節氣門開度保持時間，以使隨著所述變速器處於更高速檔位 或速度比，所述節氣門開度保持時間變得更短。
所述內燃機的節氣門開度控制系統能在所述第二節氣門開 度保持控制下，設定所述節氣門開度基本保持恆定的節氣門開度保持 時間，以使隨著所述變速器處於更高速檔位或速度比，所述節氣門開 度保持時間變得更短。隨著所述變速器處於更高速檔位或者建立了更 小的速度比，所述驅動系統的扭轉振動的共振頻率變高，並且共振周 期變短。因為考慮到這個事實，能控制第二節氣門開度保持控制的節 氣門開度保持時間，所以能進一步將所述驅動系統的搖回抑制到較小 的水平。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，在由所述驅動系統 的搖回引起的驅動軸扭矩變化的第一峰值出現之前，可以結束所述第 二節氣門開度保持控制。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，在由所述驅動系統 的搖回引起的驅動軸扭矩變化的第 一峰值出現之前，能夠結束所述第 二節氣門開度保持控制。在這種方式中，由於第二節氣門開度保持控
制結束之後節氣門開度增加，發動機扭矩的增加正時能確實地與由於 驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩變化的第一波谷出現的正時一致。 從而在所述驅動軸扭矩變化的第一波谷處，可能以更高可靠性抑制或 防止驅動軸扭矩的下落。因此，能將由於所述驅動系統的搖回引起的 加速衝擊減少到較小的水平。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，所述驅動系統可以 包括具有多個檔位或速度比的變速器，以及可以進一步設置指定開度 設定器件，其基於所述變速器的既定檔位或速度比以及發動機轉速， 在所述第二節氣門開度保持控制下，設定所述節氣門開度基本保持的 指定節氣門開度。
在所述內燃^/L的節氣門開度控制系統中，在所述第二節氣門 開度保持控制下，節氣門開度基本保持的指定節氣門開度能基於所述 變速器的既定檔位或速度比以及發動機轉速。因為能將用在第二節氣 門開度保持控制中的指定節氣門開度設定為用於既定的檔位或速度比 以及發動機轉速的最佳值，所以使所述控制系統抑制驅動系統的搖回 和快速響應達到較高水平。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，所述驅動系統可以 包括具有多個檔位或速度比的變速器，以及可以進一步設置開度增加 率設定器件，其基於所述變速器的既定檔位或速度比，在所述第二節 氣門開度保持控制結束後，設定所述節氣門開度的增加率。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，在第二節氣門開度 保持控制結束後，所述節氣門開度增加率能基於變速器的既定檔位或 速度比。因為在第二節氣門開度保持控制結束後，能將所述節氣門開 度增加率設定為用於既定檔位或速度比的最佳值，所以使所述控制系 統抑制驅動系統的搖回和快速響應達到較高水平。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，所述驅動系統可以 包括具有多個檔位或速度比的變速器，以及可以進一步設置器件，其設定以下中的至少一項指定節氣門開度，在所述第一節氣門開度保 持控制下，將所述節氣門開度基本保持在所述指定節氣門開度；節氣 門開度保持時間，在所述第一節氣門開度保持控制下，在所述節氣門 開度保持時間，將所述節氣門開度保持基本恆定；和在所述第一節氣 門開度保持控制和所述第二節氣門開度保持控制之間的期間內的節氣 門開度的增加率。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，能基於所述變速器 的既定檔位或速度比以及發動機轉速中的至少一個，設定以下中的至 少一項指定節氣門開度，在所述第一節氣門開度保持控制下，將所 述節氣門開度基本保持在所述指定節氣門開度；節氣門開度保持時間， 在所述第一節氣門開度保持控制下，在所述節氣門開度保持時間，將 所述節氣門開度保持基本恆定；和在所述第 一節氣門開度保持控制和 所述第二節氣門開度保持控制之間的期間內的節氣門開度的增加率。 因為依照既定檔位或速度比和/或發動機轉速，能更合適地控制節氣門 開度，所以使所述控制系統抑制加速沖擊和快速響應達到更高水平。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，所述驅動系統可以 包括具有多個檔位或速度比的變速器；以及可以進一步設置轉速差 檢測器件，用於檢測發動機轉速和所述驅動系統的輸入軸轉速之間的 轉速差；和保持時間設定器件，其基於所述變速器的既定檔位或速度 比，在所述第一節氣門開度保持控制下，設定節氣門開度保持時間， 在所述節氣門開度保持時間，將所述節氣門開度保持基本恆定。在該 控制系統中，在所述轉速差變為等於0的第一條件和由所述保持時間設定器件設定的所述節氣門開度保持時間到期的第二條件中的 一個先 成立時，結束所述第一節氣門開度保持控制。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，在發動機轉速和所 述驅動系統的輸入軸轉速之間的轉速差變為等於0的條件，和基於所 述變速器的檔位或速度比設定的所述節氣門開度保持時間到期的條件 中的一個先成立時，能結束所述第一節氣門開度保持控制。因此，使 所述控制系統達到抑制驅動系統中起源於遊隙的衝擊和較高可靠性的 快速響應。
所述內燃機的節氣門開度控制系統可以進一步包括校正器 件，其基於加速器操作量，校正以下中的至少一項第一指定節氣門 開度，在所述第一節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度基本保 持在所述第一指定節氣門開度；節氣門開度保持時間，在所迷第一節 氣門開度保持控制下，在所述節氣門開度保持時間，將所述節氣門開 度保持基本恆定；在所述第 一節氣門開度保持控制和所述第二節氣門 開度保持控制之間的期間內的節氣門開度的增加率；第二指定節氣門 開度，在所述第二節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度基本保 持在所述第二指定節氣門開度；和在所述第二節氣門開度保持控制結 束後，所述節氣門開度的增加率。
在所述內燃機的節氣門開度控制系統中，基於加速器操作 量，即，加速踏板的踏入量，能校正以下中的至少一項第一指定節 氣門開度，在所述第一節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度基 本保持在所述第一指定節氣門開度；節氣門開度保持時間，在所述第 一節氣門開度保持控制下，在所述節氣門開度保持時間，將所述節氣 門開度保持基本恆定；在所述第一節氣門開度保持控制和所述第二節 氣門開度保持控制之間的期間內的節氣門開度的增加率；第二指定節 氣門開度，在所述第二節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度基 本保持在所述第二指定節氣門開度；和在所述第二節氣門開度保持控 制結束後，所述節氣門開度的增加率。在這種方式中，能依照加速器 操作量表示的駕駛員的需要，來校正所述節氣門開度，從而能進一步 地改善快速響應和抑制加速衝擊中更重要的一個。因此，能進一步改 善駕駛性能。
所述內燃機的節氣門開度控制系統可以進一步包括節氣門 開度減少器件，用於在所述第一節氣門開度保持控制結束後，暫時減 少所述節氣門開度。
本發明的第二方案涉及一種內燃機的節氣門開度控制方法， 所述內燃才幾安裝在車輛上並且通過驅動系統驅動車輛。所述方法包4舌 第一步驟，在所述車輛處於減速狀態，踏下加速踏板時，增加所述節 氣門開度的過程中，將所述節氣門開度暫時地保持基本恆定；和第二 步驟，在所述第一步驟結束後，在使所述節氣門開度增大的過程中， 再次將所述節氣門開度暫時保持基本恆定。


從下面結合附圖對優選實施例的描述，本發明的上述和進一 步的目的、特徵和優點將變得清楚，在所述附圖中，相同的附圖標記 用於代表相同的部件，其中圖1為用於說明根據本發明第一實施例的系統結構的視圖；圖2A到圖2D為用於說明第一實施例的節氣門開度控制的正時圖表；圖3為表示驅動系統中的遊隙和衝擊力之間關係的圖4為示出當基於加速器操作量校正節氣門開度時，所述節氣門開度隨著時間的改變的圖；圖5為示出第一修改例的節氣門開度控制的正時圖表； 圖6為示出第二修改例的節氣門開度控制的正時圖表； 圖7為示出相關技術的節氣門開度控制的正時圖表。
具體實施方式
圖1為用於說明根據本發明第一實施例的系統結構的視圖。 在圖1中示出的用作動力源的發動機ll安裝在車輛上，所述車輛未圖 示出。氣缸13形成於發動機11的氣缸體12中，容納活塞15收納在 每個氣缸13中，以使活塞15能在氣缸13中往復運動。每個氣缸13 與氣缸蓋14和相應的活塞15的頂面配合來限定發動機11內的燃燒室 16。所述發動機11還包括用作輸出軸的曲軸17,和將活塞15的往復 運動轉換為曲軸17的旋轉運動的連杆19。
檢測曲軸17的轉速的發動機轉速傳感器20 (將被稱為"發 動機轉速NE")放置在曲軸17的附近。
同時，與燃燒室16相通的進氣口 22和排氣口 23設置在氣 缸蓋14中。進氣閥24和排氣閥25分別安裝在進氣口 22和排氣口 23 中。提供進氣通路26a的進氣歧管26連接到進氣口 22，並且所述進氣 歧管26設置有浪湧調整槽27。將燃料噴射入進氣口 22的噴射器28安 裝在靠近氣缸蓋14的、進氣歧管26的一個端部，從而能將空氣和燃 料的混合物通過進氣口 22供應到燃燒室16。
用於調整供應到燃燒室16的進氣量的電子控制節氣門36 (下文簡稱為"節氣門")設置在浪湧調整槽27上遊的進氣通路26a
中。設置節氣門電動機37用於以控制的方式開啟和關閉節氣門36。稍 後將描述依照來自ECU40的信號電動地控制節氣門電動機37的驅動。 設置節氣門傳感器37a以監視節氣門36的開度(將稱為"節氣門開 度")，並將得到的結果發送到ECU40。
發動機11的每個氣缸設置的火花塞32電連接到點火線圈 33和點火器34。基於來自ECU40的點火信號，所述點火器34將電流 傳輸經過點火線圈33的初級線圈，和停止電流的通過，從而當到所述 初級線圈的電流中斷或停止時，利用在次級線圈感應的高電壓，所述 點火線圈33引起在火花塞32中發生火花放電。即，響應從ECU40傳 輸到點火器34的點火信號，火花塞32執行點火。
在#:作中，將通過空氣濾清器引入的外部空氣經過進氣A支管 26吸入發動機11中。在引入外部空氣時，從每個噴射器28噴射燃料， 從而在進氣行程，與進氣閥24的開啟同步，將外部空氣和燃料的混合 物供應給相應的燃燒室16。然後致動火花塞32以點燃供應給燃燒室 16的空氣-燃料混合物，從而混合物爆炸並且燃燒，以因此產生用於 發動機11的驅動力。在爆炸和燃燒後，在排氣行程，與排氣閥25的 開啟同步，將排氣供應給排氣管，並且所述排氣從排氣管排放到車輛 外部。
應該理解，所述發動機11並不局限於如圖1中所示的進氣 口噴射型發動機，而是可以是缸內或是將燃料從安裝在每個氣缸內的 噴射器直接噴射進燃燒室16的直接噴射型發動機。
在加速踏板38附近設置有用於檢測加速踏板38的踏入量 (將稱為"加速器操作量，，)的加速行程傳感器39。
包括變矩器41的自動變速器44連接到發動機11。更確切 地，發動機11的曲軸17連接到變矩器41的油泵葉輪46，以使兩個部 件17、 41 一體旋轉。變矩器41的汽輪機渴輪(turbine runner) 47連 接到通向自動變速器44的齒輪裝置(或變速齒輪機構)的輸入軸42， 從而兩個部件47、 42—體S走轉。
渦輪轉速傳感器43設置在輸入軸42的附近，所述渦輪轉速 傳感器43用於檢測輸入軸42的轉速，即，汽輪機渦輪47的轉速(將 被稱為"渦輪轉速NT")。同樣，自動變速器44設置有檔位傳感器45， 用於檢測變速器44的當前選擇的或既定的檔位。
通過差動齒輪裝置(未圖示出)和驅動軸(未圖示出)，自 動變速器44的輸出軸48連接到驅動輪(未圖示出)。在本實施例中， 上述自動變速器44、差動齒輪裝置、驅動軸和其它構件構成了車輛的 驅動系統(或傳動系)。
用作控制裝置的ECU (電子控制模塊)40是邏輯電路，所 述邏輯電路包括中央處理器(CPU)、存儲某些控制程序等的ROM、 暫時存儲CPU操作結果等的RAM、備份RAM和其它構件。所述CPU、 ROM、 RAM和備份RAM通過總線彼此連接，並且連接到外部輸入電 路和外部輸出電路。上述各種傳感器和執行器電連接到所述ECU40。
在本實施例中，基於從包括加速行程傳感器39、發動才幾轉 速傳感器20、渦輪轉速傳感器43和檔位傳感器45的各傳感器接收的 輸入值，ECU40控制節氣門電動機37的驅動。
當驅動節氣門電動機37並且節氣門開度改變時，由於空氣 運送的延遲，相對於節氣門開度的改變，吸入燃燒室16的進氣量稍微 延遲一點改變。即，發動機11的扭矩和發動機轉速NE相對於節氣門 開度的改變稍微延遲一點改變。圖2A到圖2D為用於說明第一實施例的節氣門開度控制的 正時圖表。圖7為用於說明相關技術的節氣門開度控制的正時圖表。 在說明本實施例的節氣門開度控制之前，將結合圖7解釋相關技術的 節氣門開度控制，從而能容易地和清楚地理解本實施例的工作和效果。
如圖7所示，當在踏下加速踏板而車輛處於減速狀態(釋放 加速踏板)時，執行相關技術的節氣門開度控制，以便以預定比率逐 漸增加節氣門開度。在這種情況下，隨著節氣門開度增加率減小，加 速衝擊能較大程度地降低，但是在加速踏板的踏下和車輛加速的增加 之間的時滯增加，即，響應變差。如果所述節氣門開度的增加率增加， 即，所述節氣門開度以更高比率增加，則改善所述響應，但是更容易 發生加速衝擊。因此，相關技術的節氣門開度控制很難達到既抑制加 速衝擊又快速響應。
在另 一方面，本實施例的節氣門開度控制有可能提供快速響 應，同時有效地抑制加速衝擊。參考圖2A到圖2D，將說明本發明的 節氣門開度控制。
在圖2A-2D中，在時間tl處和之前，車輛處於釋放加速 踏板的減速狀態(或發動機制動狀態)。在所示減速狀態，發動機轉速 NE低於渦輪轉速NT。在圖2A-2D中，在時間tl,從上述的減速狀 態踏下加速踏板38，所述加速器操作量開始增加。
基於所示加速器操作量計算圖2D中虛線表示的目標節氣 門開度。在節氣門開度控制中，使得所述節氣門開度最終等於目標節 氣門開度。在本實施例中，如圖2D所示，當所述節氣門開度從0。增 加到所述目標節氣門開度時，執行暫時保持所述節氣門開度恆定的第 一節氣門開度保持控制(時間t2到t3 ),在第一節氣門開度保持控制之 後，執行再次將所述節氣門開度暫時保持恆定的第二節氣門開度保持 控制(時間t4到t5)。「00511第 一 節氣門開度保持控制執行第一節氣門開度保持控制 (時間t2到t3)，以便抑制或減少起源於所述驅動系統中的遊隙的衝 擊。如上所述，因為在車輛減速期間發動機轉速NE低於渦輪轉速NT, 在包括自動變速器44的齒輪裝置和差動齒輪裝置的驅動系統中存在的 遊隙(或背隙)沒有被填充或吸收。隨著發動機轉速NE從這個狀態增 加，在發動機轉速NE超過渦輪轉速NT的時刻，在驅動系統中的遊隙 被吸收或移除。如圖2A所示，在完成吸收(移除)驅動系統中的遊隙 時(在時間t3)，車輛進入到驅動狀態，在該狀態中所述發動機扭矩被 傳輸到驅動軸，並且所述驅動軸扭矩在正向開始A/v零增加。
當發動才幾轉速NE超過渦輪轉速NT的時刻，在所述驅動系 統中的遊隙被吸收或移除，並且由於所述遊隙的移除，發生衝擊(其 在本說明書中將被稱為"驅動系統起源於遊隙的衝擊")。為了抑制所 述驅動系統起源於遊隙的衝擊，可以減少在發動機轉速NE超過渦輪轉 速NT的時刻，發動機轉速的增加率。此時，在踏下所述加速踏板之後， 可以減少所述節氣門開度的增加率，從而防止發動機扭矩增加太快。
然而，如果減少了所述節氣門開度的增加率，即使在踏下 加速踏板後，較少可能將空氣引入發動機11,則導致在加速踏板的踏-下和發動機扭矩的產生之間時滯的增加。即，所述響應變差。
因此，在本實施例中，在響應踏下加速踏板將節氣門開度 快速地增加到第一指定開度TA1後，如圖2D所示，所述ECU40執行 暫時將節氣門開度保持在TA1的控制。在本說明書中，這個控制被稱 為"第一節氣門開度保持控制"。根據上述控制，在踏下所述加速踏板後，所述節氣門開度快 速地增加到第一指定開度TA1，從而能在短時間內將足夠的空氣量供 應給到發動機11。結果，能縮短在加速踏板的踏下和發動機產生扭矩 的時間(即，當發動機轉速NE開始增加時)之間的時滯，並且能獲得 快速的響應。
在所述節氣門開度已經增加到第一指定開度TA1的時間點 (時間t2),所述發動機轉速NE仍然低於渦輪轉速NT。根據第一節 氣門開度保持控制，在NE低於NT的條件下，將所述節氣門開度暫時 保持在所述第一指定開度TA1，並且，因此，能暫時減少發動機轉速 NE的增加率。即，在發動機轉速NE超過渦輪轉速NT的時刻，即， 當吸收或移除了在所述驅動系統中的遊隙時，能減少發動機轉速的增 加率。因此，能有效地抑制上述驅動系統起源於遊隙的衝擊。
基於自動變速器44的檔位和發動機轉速NE,優選地設定在 第 一節氣門開度保持控制期間，所述節氣門開度所保持的第 一指定開 度TA1 。通過基於所述檔位和發動機轉速NE設定第 一指定開度TA1 ， 可能將開度TA1設定為適合檔位和發動機轉速NE的最佳度數，因此 使抑制驅動系統起源於遊隙的衝擊和快速響應達到更高水平。在這種 情況下，優選地將第一指定節氣門開度TA1設定為路面負荷開度。所 述路面負荷開度是驅動力和行駛阻力彼此平衡的穩定狀態的節氣門開 度，並且依照所述檔位和發動機轉速NE能預先根據實驗或理論獲得。
在基於所述檔位和發動機轉速NE設定第 一指定節氣門開度 TA1的情況下，ECU40預先存儲定義每個檔位的發動機轉速NE和第 一指定開度TA1之間關係的設定表。在這種情況下，基於檔位傳感器 45檢測的檔位和發動機轉速傳感器20檢測的發動機轉速NE， ECU40 可以參考所述設定表設定第一指定開度TA1。
當第一節氣門開度保持控制結束時(在時間t3)，如圖2D 所示，所述ECU40再次開始增加所述節氣門開度，以i"更增加驅動軸扭 矩和給予車輛駕駛員或操作者加速的感覺。在這種情況下，優選地， 以下述方式控制第 一 節氣門開度保持控制的結束正時。「00601結束第一節氣門開度保持控制的條件1如上所述，當發動 機轉速NE超過渦輪轉速NT時，能確定已經完成在所述驅動系統中的 遊隙的吸收，即，在所述驅動系統中的遊隙已經被完全移除了。如果 在所述驅動系統中的遊隙的吸收完成之後立即再次開始增加節氣門開 度，則可能提供快速響應，同時抑制所述驅動系統起源於遊隙的衝擊。 因此，基於發動機轉速傳感器20和渦輪轉速傳感器43的檢測值， ECU40監視發動機轉速NE和渦輪轉速NT之間的轉速差，並且當所 述轉速差變得等於0時，ECU40結束第一節氣門開度保持控制。r00611結束第一節氣門開度保持控制的條件2如果應用上述條件 1 ，則在所述發動機轉速NE變得高於渦輪轉速NT需要時間的情況下， 所述節氣門開度再次開始增加的時間(時間t3)被延遲。因此，在本 實施例中，給每個檔位預先設定將節氣門開度保持在第一指定開度 TA1的時段(將被稱為"開度保持時間")，當從第一節氣門開度保持 控制開始的點(時間t2 )經過的時間達到所述開度保持時間時，ECU40 結束第一節氣門開度保持控制，而不需要等到發動機轉速NE和渦輪轉 速NT之間的差變得等於0。這種設置能確實地避免節氣門開度再次開 始增加的正時(時間t3)的延遲，從而確保進一步改善響應。就此而 論，驅動系統起源於遊隙的衝擊的水平從一個檔位到另一個檔位不同。 因此，對於每個檔位，優選地預先將所述開度保持時間設定為足夠抑 制驅動系統起源於遊隙的沖擊的足夠大的長度。應用用於結束第 一 節 氣門開度保持控制的條件2，即，在發動機轉速NE以相對較低的比率 增加的情況下，在發動機轉速NE和渦輪轉速NT之間的差變為等於0
之前，預設的開度保持時間到期。在這種情況下，即使ECU40結束第 一節氣門開度保持控制，而不需等到發動機轉速NE和渦輪轉速NT之 間的差變得等於0，也不會發生大的驅動系統起源於遊隙的衝擊。
在本實施例中，應用了上述結束條件1和2，在兩個條件中 的一個先成立時，結束所述第一節氣門開度保持控制。以這種設置， 能以較高可靠性達到驅動系統起源於遊隙的沖擊和快速響應。然而， 可以理解的是本發明並不局限於上述有關第 一節氣門開度保持控制結 束的控制。例如，可以只使用上述結束條件1和2之一，結束所述第 一節氣門開度保持控制。
如圖2D所示， 一旦所述第一節氣門開度保持控制結束(在 時間t3),則ECU40再次開始增加所述節氣門開度。結果，所述發動 機扭矩增加，並且隨著發動機扭矩增加，驅動軸扭矩開始增加。從而， 在所述第一節氣門開度保持控制結束之後，所述節氣門開度的增加率 極大地影響駕駛員對加速的感覺。因此，在本實施例中，理想的在所 述第 一節氣門開度保持控制結束之後，給每個檔位設定所述節氣門開 度的增加率，從而所述車輛加速以適合每個檔位的比率而變化(增加)。 更確切地，可以給每個檔位預先設定ECU40的每個計算周期所增加的 節氣門開度量(即，節氣門開度增量)，從而能對每個檔位所述節氣門 開度的增加率進行控制。依照發動機轉速NE和既定檔位，在結束第一 節氣門開度保持控制之後，也可以設定所述節氣門開度的增加率。「00641由於傳動系的搖回引起的加速衝擊當完成吸收或移除在所 述驅動系統中的遊隙，並且開始將發動機扭矩(正扭矩)傳輸到所述 驅動系統時，所述驅動系統(特別是驅動軸)進入到扭轉狀態。當驅 動系統從所述扭轉狀態恢復時，從所述驅動系統產生的反作用力引起 所述驅動系統的搖回。圖3為表示所述驅動系統中的遊隙和衝擊力之
間關係的圖。如圖3的區域I所示，如果將正扭矩施加到所述驅動系統 以引起所述系統的扭轉，則如圖3的II所示，所述驅動系統以與扭轉 力相同的力搖回。當車輛從減速狀態加速時，除了上述驅動系統起源 於遊隙的衝擊之外，還發生傳輸到車輛的、由於驅動系統的搖回引起 的力口速衝擊。「00651第二節氣門開度保持控制執行第二節氣門開度保持控制 (圖2D中的時間t4到t5 )，以^便抑制上述由於驅動系統的搖回引起的 加速沖擊。開始，將說明沒有執行所述控制的情況，從而能容易且清 楚地理解第二節氣門開度保持控制的工作和效果。
圖2A和圖2B中的虛線分別表示在沒有執行第二節氣門開 度保持控制的情況下(比較例)的驅動軸扭矩和發動機轉速NE。在所 述比較例中，如圖2A所示，所述驅動軸扭矩發生由所述驅動系統的搖 回引起的周期性的變化。所述扭矩的變化被傳輸到車輛而產生加速衝 擊。
另一方面，在本實施例中，在所述發動機轉速NE超過渦輪 轉速NT後所述節氣門開度增加的過程中，執行暫時將所述節氣門開度 保持在第二指定開度TA2的控制(時間t4到t5 )。這個控制是所述第 二節氣門開度保持控制。通過將所述節氣門暫時保持在第二指定開度 TA2,可能暫時抑制所述發動機扭矩的增加。結果，如圖2A所示，能 將由所述驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩變化的第一波峰(峰值) 的高度抑制或減少到相對低的水平。
在所述第二節氣門開度保持控制結束後，所述節氣門開度再 次開始增加(時間t5到t6)。如圖2A所示，如在比較例中，因為在時 間t5和時間t6之間發動機扭矩隨節氣門開度的增加而增加，所以防止所述驅動軸扭矩在由驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩的變化的第一 波谷處下降。
如圖2A所示，根據如上所述的第二節氣門開度保持控制， 能控制所述發動機扭矩以與由於驅動系統搖回引起的所述驅動軸扭矩 變化相反的相位變化，以便抵消所述驅動軸扭矩的變化。以這種方式， 能減少所述驅動軸扭矩變化。從而，能有效地抑制由於所述驅動系統 的搖回引起的加速衝擊。如圖2B所示，由於所述驅動軸扭矩變化減少， 發動機轉速NE的變化也減少。
因為所述第二節氣門開度保持控制提供上述抵消所述驅動 軸扭矩變化的效果，所以能極為有效地抑制所述驅動系統的搖回。因 此，在本實施例中，即使在第二節氣門開度保持控制之前和之後，所 述節氣門開度以相對高的比率增加，也能有效地抑制加速衝擊。因此， 可能在短時間內將節氣門開度增加到最終目標開度，確保快速響應， 同時抑制驅動系統的搖回。
基於自動變速器44的既定檔位和發動機轉速NE，在所述 第二節氣門開度保持控制下，優選地設定將所述節氣門開度保持在第 二指定節氣門開度TA2。以這種方式，依照當前既定檔位和發動機轉 速NE，能將第二指定開度TA2設定為以與驅動軸扭矩的變化相反的相 位來改變發動機扭矩的最優度數。因此，可能使抑制所述驅動系統的 搖回和快速響應達到更高水平。
當基於所述既定檔位和發動機轉速NE,設定所述第二指定 節氣門開度TA2時，所述ECU40預先存儲定義對於每個檔位的發動機 轉速NE和第二指定開度TA2之間的關係的設定表。參考這個設定表， 所述ECU40可以基於當前既定檔位和發動機轉速NE設定所述第二指 定開度TA2。
優選地以下面的方式控制所述第二節氣門開度保持控制的 結束正時(時間t5)。首先，優選的是在由驅動系統的搖回引起的驅動 軸扭矩變化中出現第一次波峰(峰值)處的時間(t6)之前結束所述第 二節氣門開度保持控制。以這種方式，能確保在結束第二節氣門開度 保持控制之後，由於所述節氣門開度增加(時間t5到t6)引起的發動 機扭矩的增加的正時，與由於驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩變化 的第一波谷的出現的正時一致。因此，可能以更高可靠性抑制或防止 在驅動軸扭矩變化的第 一波谷處的驅動軸扭矩的下降，並且將由於驅 動系統的搖回引起的加速衝擊減少到較小水平。
同時，由於所述驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩變化的周 期T (圖2A)表達為T=l/f,其中f表示所述驅動軸的扭轉振動的共振 頻率。當所述自動變速器44處於較高速檔位(具有較小的速度比)時， 所述驅動系統的扭轉共振頻率f趨向於較高。即，所述自動變速器44 處于越高速的檔位，所述驅動軸扭矩變化的周期T越短。因此，當所 述自動變速器44處於較高速檔位時，優選地使得第二節氣門開度保持 控制的結束正時更早。換句話說，隨著所述驅動系統的扭轉振動的共 振頻率越高，優選地，使得第二節氣門開度保持控制的結束正時越早。
因此，在本實施例中，優選地，ECU40預先設定關於每個 檔位的第二節氣門開度保持控制的開度控制時間，從而隨著自動變速 器44處於更高速的檔位，所述開度保持時間變得越短，和當從第二節 氣門開度保持控制開始的時間(t4)所經過的時間達到預設的開度保持 時間時，ECU40結束所述第二節氣門開度保持控制。因此，能更有效 地抑制由於所述驅動系統的搖回引起的加速衝擊。
在本實施例中，還優選的是，基於所述自動變速器44的既 定檔位，在結束第二節氣門開度保持控制之後，設定所述節氣門開度
的增加率。以這種方式，基於當前既定檔位，能將所述節氣門開度的 增加率設定為用於抑制由於所述驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩變 化的最佳值。因此，本實施例的控制系統使抑制所述驅動系統的搖回和快速響應達到更高水平。更確切地，可以對每個檔位預先設定ECU40 的每個計算周期所增加的節氣門開度量(即，節氣門開度增量)，從而能對每個檔位控制所述節氣門開度的增加率。也可以依照發動機轉速 NE和既定檔位，在結束第二節氣門開度保持控制之後，設定所述節氣 門開度的增加率。
當發動機轉速NE和渦輪轉速NT之間的關係轉換或反向時， 即，當發動機轉速NE超過渦輪轉速NT時，可以開始所述第二節氣門 開度保持控制。r00781基於加速器搡作量的校正以上說明了本實施例的節氣門開 度控制，可以依照加速踏板38的踏入量，校正在如上所述的方式中設 定的節氣門開度。這個校正將被稱為"基於加速器操作量的校正"。圖 4示出了當執行基於加速器操作量的所述校正時，所述節氣門開度的變 化。圖4中的粗虛線表示基於所述加速器操作量校正的節氣門開度。
為^f吏抑制加速沖擊和快速響應達到高水平，理想的是以如上 所述的方式設定節氣門開度。然而，駕駛員的需要並不總是相同的。 更確切地，當加速踏板38的踏入量大時，即使存在一些程度的加速衝 擊，如果駕駛員更快地感覺到加速感覺，則給予他/她更高的滿意度。 相反地，當加速踏板38的踏入量小時，如果將加速衝擊抑制或減少到 較小水平，即使響應有些延遲，也更有可能滿足駕駛員的需要。因此， 在加速踏板38的5發入量大的情況下，通過增加所述節氣門開度或者減 少開度保持時間TA1、 TA2的長度，基於所述加速器操作量，通過將 更多的重點放在響應上而不是抑制加速衝擊，執行所述節氣門開度的 在加速踏板38的踏入量小的情況下，通過減少節 氣門開度或者增加開度保持時間TA1、 TA2的長度，通過將更多的重 點放在抑制加速衝擊上而不是響應，執行所述校正。
更確切地，可以通過設定隨著目標節氣門開度和實際節氣門 開度之間的差的增加而增加的校正係數和將所述節氣門開度乘以所述 校正係數來執行上述校正。圖4示出了所述節氣門開度乘以大於1的 校正係數，並且因此所述節氣門開度在第一節氣門開度保持控制期間 增加的例子。
不僅對於在第 一節氣門開度保持控制期間的節氣門開度，而 且對於在第 一節氣門開度保持控制中的節氣門開度保持時間、在第一 節氣門開度保持控制和第二節氣門開度保持控制之間的節氣門開度的 增加率、在第二節氣門開度保持控制期間的節氣門開度TA2、在結束 所述第二節氣門開度保持控制之後的節氣門開度的增加率等，可以執行基於所述加速器操作量的校正。「00821修改例接下來，將說明示範性實施例的修改例。所述示範性實施例可以按如圖5或圖6所示修改。在如圖5所示的第一修改例 的節氣門開度控制中，所述節氣門開度沿著平滑曲線隨時間改變，而 不是和示範性實施例相關的、如圖2D所示的直線。從而，通過以曲線 改變節氣門開度，可以執行本發明的節氣門開度控制。根據本發明， 沒有必要將在第 一節氣門開度保持控制或者第二節氣門開度保持控制 期間的既定節氣門開度完全保持恆定，而是可以基本保持恆定。
在如圖6所示的第二修改例的節氣門開度控制中，在所述第 一節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度保持恆定後，所述節氣 門開度暫時減少。從而，在將所述節氣門開度增加到目標開度的過程
期間，本發明的節氣門開度控制可以使得所述節氣門開度在一定時期 減少一次或多次。
雖然在包括具有多個檔位的多檔位變速器(multiple-speed transmission)的系統上，4丸行示範性實施例的控制，本發明也可以應 用在包括無級變速器的系統上執行的控制。在示範性實施例中依照既 定的檔位來控制所述節氣門開度的這個例子中，也可以代替檔位，依 照無級變速器的速度比來控制所述節氣門開度。
在上述第一個實施例中，所述渦輪轉速NT可以淨皮看作"驅 動系統的輸入軸轉速"。
在如上述第一實施例的系統中，通過節氣門36控制供應到 發動機11的進氣量。然而，如果發動機11配備有能連續改變每個進 氣閥24的操作角度和/或提升量的可變配氣相位裝置，則可能通過改變 進氣閥24的操作角度和/或提升量，來改變供應到發動機11的進氣量。 在這種情況下，進氣閥24的操作角度和提升量對應於節氣門開度。在 本說明書中，術語"節氣門開度"暗指或包括所述進氣閥24的操作角 度和提升量。即，本發明可以應用於控制每個進氣閥24的操作角度和 /或提升量的控制系統，所述控制是在通過連續改變進氣閥24的操作角 度和/或提升量來控制進氣量的系統中。
雖然結合被認為是其優選的實施例說明了本發明，可以理 解，本發明並不局限於所公開的實施例或構造。相反地，本發明意圖 涵蓋各種修改和等同設置。另外，雖然所公開的發明中的各種部件以 示範性的各種結合和構造示出，但是包括或多、或少或者只有單個部 件的其它結合和構造也在本發明的構思和範圍內。
權利要求
1、 一種內燃機的節氣門開度控制系統(40)，所述內燃機安裝在 車輛上並且通過驅動系統驅動所述車輛，所述節氣門開度控制系統的 特徵在於，包括第 一節氣門開度保持器件，用於執行第 一節氣門開度保持控制， 以在車輛處於減速狀態，踏下加速踏板時，在使所述節氣門開度增大 的過程中，暫時將所述節氣門開度保持基本恆定；第二節氣門開度保持器件，用於執行第二節氣門開度保持控制， 以在所述第一節氣門開度保持控制結束後，在使所述節氣門開度增大 的過程中，再次將所述節氣門開度暫時保持基本恆定。
2、 如權利要求1所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中在發動機轉速低於所述驅動系統的輸入軸轉速時，開始所述第一 節氣門開度保持控制；以及在所述發動機轉速變為等於或大於所述輸入軸轉速後，開始所述 第二節氣門開度保持控制。
3 、如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，進一 步包括保持時間控制器件，用於在所述第二節氣門開度保持控制下，依 照所述驅動系統的扭轉振動的共振頻率，來設定所述節氣門開度基本 保持恆定的節氣門開度保持時間。
4、如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中 所述驅動系統包括具有多個檔位或速度比的變速器；以及進一步設置保持時間控制器件，用於在所述第二節氣門開度保持 控制下，設定所述節氣門開度基本保持恆定的節氣門開度保持時間， 從而隨著所述變速器處於更高速檔位或速度比，使所述節氣門開度保 持時間變得更短。
5 、如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中， 在所述驅動系統的搖回引起的驅動軸扭矩變化的第 一峰值出現之前， 結束所述第二節氣門開度保持控制。
6、 如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中所述驅動系統包括具有多個檔位或速度比的變速器；以及進一步設置指定開度設定器件，其基於所述變速器的既定檔位或 速度比以及發動機轉速，在所述第二節氣門開度保持控制下，設定所 述節氣門開度基本保持的指定節氣門開度。
7、 如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中所述驅動系統包括具有多個檔位或速度比的變速器；以及進一步設置開度增加率設定器件，其基於所述變速器的既定檔位 或速度比，在所述第二節氣門開度保持控制結束後，設定所述節氣門 開度的增加率。
8 、如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中所述驅動系統包括具有多個檔位或速度比的變速器；以及進一步設置器件，其基於所述變速器的既定檔位或速度比以及發 動機轉速中的至少一個，設定以下中的至少一項指定節氣門開度，在所述第 一節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度基本保持在所述指定節氣門開度；節氣門開度保持時間，在所述第一節氣門開度保 持控制下，在所述節氣門開度保持時間，將所述節氣門開度保持基本 恆定；和在所述第一節氣門開度保持控制和所述第二節氣門開度保持 控制之間的期間內的所述節氣門開度的增加率。
9、 如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，其中所述驅動系統包括具有多個檔位或速度比的變速器；進一步設置轉速差檢測器件，用於檢測發動機轉速和所述驅動 系統的輸入軸轉速之間的轉速差；和保持時間設定器件，其基於所述 變速器的既定檔位或速度比，在所述第一節氣門開度保持控制下，設 定節氣門開度保持時間，在所述節氣門開度保持時間，將所述節氣門 開度保持基本恆定；以及在所述轉速差變為等於0的第一條件和由所述保持時間設定器件 設定的所述節氣門開度保持時間到期的第二條件中的 一個先成立時， 結束所述第 一節氣門開度保持控制。
10、 如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，進 一步包括校正器件，其基於加速器操作量，校正以下中的至少一項第一 指定節氣門開度，在所述第一節氣門開度保持控制下，將所述節氣門 開度基本保持在所述指定節氣門開度；節氣門開度保持時間，在所述 第一節氣門開度保持控制下，在所述節氣門開度保持時間，將所述節 氣門開度保持基本恆定；在所述第一節氣門開度保持控制和所述第二 節氣門開度保持控制之間的期間內的節氣門開度的增加率；第二指定節氣門開度，在所述第二節氣門開度保持控制下，將所述節氣門開度基本保持在所述第二指定節氣門開度；和在所述第二節氣門開度保持 控制結束後，所述節氣門開度的增加率。
11、 如權利要求1或2所述的內燃機的節氣門開度控制系統，進 一步包括節氣門開度減少器件，用於在所述第 一節氣門開度保持控制結束 後，暫時減少所述節氣門開度。
12、 一種內燃機的節氣門開度控制方法，所述內燃機安裝在車輛 上並且通過驅動系統驅動所述車輛，所述方法的特徵在於，包括第一步驟，在所述車輛處於減速狀態，踏下加速踏板時，增加所 述節氣門開度的過程中，將所述節氣門開度暫時地保持基本恆定；和第二步驟，在所述第一步驟結束後，在使所述節氣門開度增大的 過程中，再次將所述節氣門開度暫時保持基本恆定。
全文摘要
在車輛處於減速狀態，踏下加速踏板時，增加節氣門開度的過程中，執行用於將所述節氣門開度保持基本恆定的第一節氣門開度保持控制。在所述第一節氣門開度保持控制結束後，在使所述節氣門開度增大的過程中，執行再次將所述節氣門開度保持基本恆定的第二節氣門開度保持控制。
文檔編號F02D9/02GK101144432SQ200710137640
公開日2008年3月19日 申請日期2007年7月27日 優先權日2006年9月12日
發明者花村浩幸 申請人:豐田自動車株式會社