JP5169934B2

JP5169934B2 - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP5169934B2
Application number: JP2009072140A
Authority: JP
Inventors: 宏幸田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: JP2010223122A

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関のトルクを吸入空気量と点火時期とによって制御することができる内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine capable of controlling the torque of the internal combustion engine by an intake air amount and an ignition timing.

従来、例えば、特開２００８−１５１０５４号公報では、いわゆるトルクデマンド制御についての技術が開示されている。このシステムでは、より具体的には、スロットルによる吸気制御によって達成できるトルクが目標トルクよりも大きい場合に、そのトルク差を点火時期によるトルク調整によって補償するように、点火時期の遅角制御が行われる。 Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-155104 discloses a technique for so-called torque demand control. More specifically, in this system, when the torque that can be achieved by the intake control by the throttle is larger than the target torque, the retard control of the ignition timing is performed so that the torque difference is compensated by the torque adjustment by the ignition timing. Is called.

特開２００８−１５１０５４号公報JP 2008-151054 A 特開平１１−１４１３８８号公報JP-A-11-141388

ところで、内燃機関に要求されるトルクには、吸入空気量で実現するためのトルク要求（以下、「将来トルク」と称する）と、点火時期等で実現するためのトルク要求（以下、「直近トルク」と称する）とが存在する。これらのトルク要求は集約されて、１つのトルク要求として出力される。より具体的には、例えば、通常は将来トルクが要求トルクとして設定され、直近トルクの要求がある期間にのみ、該直近トルクが要求トルクとして設定される。 By the way, the torque required for the internal combustion engine includes a torque request for realizing the intake air amount (hereinafter referred to as “future torque”) and a torque request for realizing the ignition timing or the like (hereinafter referred to as “the latest torque”). ")". These torque requests are aggregated and output as one torque request. More specifically, for example, the future torque is normally set as the required torque, and the latest torque is set as the required torque only during a period when the latest torque is requested.

ここで、要求トルクが将来トルクから直近トルクへ切り替わる場合において、該直近トルクが将来トルクよりも大きい場合には、要求トルクが将来トルクよりも増大してしまうことが想定される。この場合、将来トルクが増大していなくても吸入空気量が増大するため、吸入空気量で達成する要求トルクの実現精度が低下してしまう。 Here, when the required torque is switched from the future torque to the latest torque, if the latest torque is larger than the future torque, it is assumed that the required torque increases from the future torque. In this case, since the intake air amount increases even if the torque does not increase in the future, the accuracy of realizing the required torque achieved by the intake air amount is reduced.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸入空気量で達成可能なトルク要求の実現精度を向上させることを可能とした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can improve the accuracy of realizing a torque requirement that can be achieved by the intake air amount. And

第１の発明は、上記の目的を達成するため、吸入空気量と点火時期とによってトルクを制御可能なトルクデマンド制御型の制御装置において、
内燃機関に対して要求する目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記目標トルクを達成するための目標空気量を算出し、前記目標空気量に基づいて、吸入空気量を制御する吸気制御手段と、
現在の空気量から推定されるトルクが前記目標トルクを超えるときには、そのトルク差を補償するように点火時期を遅角する点火時期制御手段と、を備え、
前記目標トルク設定手段は、
常時要求されるトルク要求（以下、第１のトルク）を取得する手段と、
トルク応答性が要求される限定的な期間に要求されるトルク要求（以下、第２のトルク）を取得する手段と、
前記第２のトルクの要求がない期間には前記第１のトルクを前記目標トルクとして設定し、前記第２のトルクの要求がある期間には前記第２のトルクを前記目標トルクとして設定する手段と、を含み、
前記点火時期制御手段によって点火時期が遅角されている場合であって、前記目標トルクに前記第２のトルクの成分が含まれている場合には、少なくとも前記第２のトルクの成分の期間、前記目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに、前記第１のトルクの値を上限とするガードを設けるガード手段を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a torque demand control type control device capable of controlling torque by an intake air amount and ignition timing.
And the target torque setting means for setting a target torque required for the internal combustion engine,
An intake air control means for calculating a target air amount for achieving the target torque and controlling the intake air amount based on the target air amount;
Ignition timing control means for retarding the ignition timing so as to compensate for the torque difference when the torque estimated from the current air amount exceeds the target torque , and
The target torque setting means includes
Means for acquiring a torque request (hereinafter referred to as a first torque) that is constantly requested;
Means for acquiring a torque request (hereinafter referred to as second torque) required for a limited period in which torque response is required;
Means for setting the first torque as the target torque during a period when the second torque is not required, and setting the second torque as the target torque during a period when the second torque is required And including
When the ignition timing is retarded by the ignition timing control means and the target torque includes the second torque component, at least a period of the second torque component, a target torque to be used in the process of the target air amount is calculated, characterized in that it comprises a guard hand stage providing a guard for the upper limit value of the first torque.

第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
前記ガード手段は、前記補正手段に用いられる目標トルクに上限のガードを設けることを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention,
Target efficiency setting means for setting the target efficiency of the internal combustion engine;
Correction means for applying a predetermined correction to the target torque based on the target efficiency;
The intake control means calculates the target air amount based on the target torque corrected by the correction means,
The guard means is provided with an upper limit guard for a target torque used in the correction means.

第１の発明によれば、内燃機関に対して要求する目標トルクが設定される。そして、目標トルクを達成するための目標空気量を計算し、算出された目標空気量に基づいて吸入空気量が制御される。また、現在の空気量から推定されるトルクが目標トルクを超えるときには、そのトルク差を補償するように点火時期が遅角制御される。このような内燃機関において、点火遅角が実行されている場合であって、目標トルクにトルク応答性が要求される限定的な期間に要求されるトルク要求（第２のトルク）の成分が含まれている場合には、少なくとも当該第２のトルクの成分の期間、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに上限のガードが設けられる。このため、本発明によれば、点火時期の遅角中のパルス成分の期間に目標空気量が増大することを抑制することができるので、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度を向上させることができる。
また、本発明によれば、点火時期の遅角中に、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに常時要求されるトルク要求（第１のトルク）の値を上限値とするガードが設けられる。このため、本発明によれば、目標空気量が第１のトルクの要求以上に増大する事態を抑止することができるので、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度が悪化する事態を抑制することができる。 According to the first invention, the target torque required for the internal combustion engine is set. Then, a target air amount for achieving the target torque is calculated, and the intake air amount is controlled based on the calculated target air amount. Further, when the torque estimated from the current air amount exceeds the target torque, the ignition timing is retarded so as to compensate for the torque difference. In such an internal combustion engine, a component of a torque request (second torque) required for a limited period when the ignition retard is being executed and a torque response is required for the target torque is included. In this case, an upper limit guard is provided for the target torque used in the process of calculating the target air amount for at least the period of the second torque component. For this reason, according to the present invention, it is possible to suppress an increase in the target air amount during the pulse component period during the ignition timing retardation, thereby improving the accuracy of realizing the torque request controlled by the intake air amount. be able to.
Further, according to the present invention, during the retard of the ignition timing, the guard whose upper limit is the value of the torque request (first torque) that is always required for the target torque used in the process of calculating the target air amount. Is provided. For this reason, according to the present invention, it is possible to suppress a situation in which the target air amount increases more than the first torque request, and thus it is possible to suppress a situation in which the accuracy of realizing the torque request controlled by the intake air amount is deteriorated. be able to.

第２の発明によれば、点火時期の遅角中に、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに第１のトルクの値を上限とするガードが設けられる。このため、本発明によれば、目標空気量が必要以上に増大する事態を抑止することができるので、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度が悪化する事態を抑制することができる。また、本発明によれば、ガード後の目標トルクが目標効率で嵩上げ補正される。このため、本発明によれば、効率減少分のトルク補償を確実に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, a guard whose upper limit is the value of the first torque is provided for the target torque used in the process of calculating the target air amount during the retardation of the ignition timing. For this reason, according to the present invention, it is possible to suppress a situation in which the target air amount increases more than necessary, and thus it is possible to suppress a situation in which the accuracy of realizing the torque request controlled by the intake air amount deteriorates. Further, according to the present invention, the target torque after guarding is corrected to be raised with the target efficiency. Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably perform the torque compensation for the efficiency reduction.

本発明の実施の形態１としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the internal combustion engine as Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１のガード部６の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the guard part 6 of Embodiment 1 of this invention. 要求トルクと推定トルクとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a request torque and an estimated torque. 本発明の実施の形態２としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the internal combustion engine as Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２のガード部１２の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the guard part 12 of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the internal combustion engine as Embodiment 3 of this invention.

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図３の各図を参照して説明する。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

［実施の形態１の構成］
本実施の形態にかかる内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、その動作を制御するためのアクチュエータとしてスロットル弁、点火装置及び燃料噴射装置を備えている。本実施の形態の制御装置は、いわゆるトルクデマンド制御によって内燃機関を制御するものであり、要求トルクを含む種々の機関要求に基づいて各アクチュエータの制御に用いる目標値、すなわち、目標スロットル開度、目標点火時期及び目標Ａ／Ｆを算出する。なお、ここでいう機関要求とは、内燃機関の動作を決定する物理量の要求値である。内燃機関の動作はトルク、効率及びＡ／Ｆ（空燃比）の３つの物理量によって決定することができることから、機関要求としては要求トルク、要求効率及び要求Ａ／Ｆが入力される。これらの要求は、制御系統の上位に設けられたパワートレインマネージャ（図示略）から数値で入力される。トルク要求には、吸入空気量で実現する第１のトルク要求（将来トルク）と、点火時期等で実現する第２のトルク要求（直近トルク）とが存在する。将来トルクは常時要求されるトルクであるのに対し、直近トルクはトルク応答性が要求される限定的な期間のみに要求される。また、トルク要求には、上述した要求の他に、ＩＳＣ（Idle Speed Control）等の車両制御に必要なトルクも含まれる。効率要求は、トルクに変換可能な熱エネルギのトルクへの変換効率の要求値という意味を有しており、点火時期が最適点火時期であるＭＢＴのときを基準にして設定される無次元パラメータである。例えば、触媒暖機のために熱エネルギを排気ガスの昇温に利用したい場合等には、効率要求値は基準値の１よりも小さい値とされる。 [Configuration of Embodiment 1]
The internal combustion engine according to the present embodiment is a spark ignition internal combustion engine, and includes a throttle valve, an ignition device, and a fuel injection device as actuators for controlling the operation thereof. The control device of the present embodiment controls the internal combustion engine by so-called torque demand control, and a target value used for controlling each actuator based on various engine requirements including required torque, that is, a target throttle opening, A target ignition timing and a target A / F are calculated. The engine demand here is a demand value of a physical quantity that determines the operation of the internal combustion engine. Since the operation of the internal combustion engine can be determined by three physical quantities of torque, efficiency, and A / F (air / fuel ratio), the required torque, the required efficiency, and the required A / F are input as the engine request. These requests are inputted numerically from a powertrain manager (not shown) provided at the upper level of the control system. The torque request includes a first torque request (future torque) realized by the intake air amount and a second torque request (nearest torque) realized by the ignition timing or the like. While the future torque is a torque that is always required, the latest torque is required only during a limited period in which torque response is required. Further, the torque request includes torque necessary for vehicle control such as ISC (Idle Speed Control) in addition to the above-described request. The efficiency request has a meaning of a required value of conversion efficiency of heat energy that can be converted into torque, and is a dimensionless parameter that is set on the basis of the time when the ignition timing is the optimum ignition timing MBT. is there. For example, when it is desired to use thermal energy for raising the temperature of exhaust gas for catalyst warm-up, the efficiency requirement value is set to a value smaller than the reference value of 1.

本実施の形態の制御装置は、図１のブロック図にて示すように構成されている。図１では制御装置の各要素をブロックで示し、ブロック間の信号の伝達（主なもの）を矢印で示している。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の全体の構成と、その特徴について説明する。 The control device of the present embodiment is configured as shown in the block diagram of FIG. In FIG. 1, each element of the control device is indicated by a block, and signal transmission (main) between the blocks is indicated by an arrow. Hereinafter, the overall configuration and characteristics of the control apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.

トルク集約部２は、パワートレインマネージャから供給される将来トルクと直近トルクとを集約して一本化された要求トルクを出力する。より具体的には、トルク集約部２は、基本的には常時入力されている将来トルクを一本化された要求トルクとして出力する。そして、直近トルクの入力がある期間は、該将来トルクに該直近トルクを上書きする形で要求トルクを出力する。また、本実施の形態の制御装置は、効率算出部２０を備えている。効率算出部２０は、トルク集約部２に入力された複数のトルク要求を受けて要求効率を算出する。 The torque aggregating unit 2 aggregates the future torque supplied from the powertrain manager and the latest torque, and outputs a unified request torque. More specifically, the torque aggregating unit 2 basically outputs the future torque that is always input as a unified request torque. Then, during the period in which the latest torque is input, the required torque is output in the form of overwriting the latest torque on the future torque. In addition, the control device of the present embodiment includes an efficiency calculation unit 20. The efficiency calculation unit 20 receives the plurality of torque requests input to the torque aggregation unit 2 and calculates the required efficiency.

トルク集約部２から出力された要求トルクはトルク調停部４に入力される。また、効率算出部２０から出力された要求効率は効率調停部２２に入力される。パワートレインマネージャからはトルクや効率で表現された複数の要求が出力されるが、それらの要求を全て同時に実現することはできない。複数のトルク要求があったとしても実現できるトルクは１つであるため、要求の調停という処理が必要となる。効率に関しても同様である。そこで、トルク調停部４は、入力された複数のトルク要求を集約して１つの値に調停し、調停したトルク値をエンジンの目標トルクとして出力する。また、効率調停部２２は、入力された複数の効率要求を集約して１つの値に調停し、調停した効率値をエンジンの目標効率として出力する。なお、ここでいう調停とは、予め定められた計算規則に従って複数の数値から１つの数値を得る動作である。計算規則には例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等が含まれる。それら複数の計算規則を適宜に組み合わせたものとしてもよい。 The requested torque output from the torque aggregating unit 2 is input to the torque adjusting unit 4. Further, the requested efficiency output from the efficiency calculation unit 20 is input to the efficiency arbitration unit 22. The powertrain manager outputs a plurality of requests expressed by torque and efficiency, but these requests cannot all be realized at the same time. Even if there are a plurality of torque requests, the number of torques that can be realized is one, so that a process of request arbitration is required. The same applies to efficiency. Therefore, the torque arbitration unit 4 aggregates a plurality of input torque requests and arbitrates them to one value, and outputs the arbitrated torque value as a target torque of the engine. In addition, the efficiency arbitration unit 22 aggregates a plurality of input efficiency requests and arbitrates them to one value, and outputs the arbitrated efficiency value as the target efficiency of the engine. The arbitration here is an operation of obtaining one numerical value from a plurality of numerical values in accordance with a predetermined calculation rule. Calculation rules include, for example, maximum value selection, minimum value selection, averaging, or superposition. The plurality of calculation rules may be appropriately combined.

トルク調停部４で設定された目標トルクはガード部６に入力される。尚、ガード部６の構成とその機能に関しては追って詳細に説明する。ガード部６から出力されたガード後の目標トルクと、効率調停部２２で設定された目標効率とは、目標トルク補正部８に入力される。目標トルク補正部８は目標トルクを目標効率で除算して補正し、効率補正後の目標トルクを空気系制御部１０に出力する。目標効率が通常値の１であれば、トルク調停部４で設定された目標トルクがそのまま空気系制御部１０に出力される。一方、目標効率が通常値の１よりも小さければ、目標効率による除算によって目標トルクは嵩上げされ、嵩上げされた目標トルクが空気系制御部１０に出力される。 The target torque set by the torque arbitration unit 4 is input to the guard unit 6. The configuration and function of the guard unit 6 will be described in detail later. The target torque after guard output from the guard unit 6 and the target efficiency set by the efficiency arbitration unit 22 are input to the target torque correction unit 8. The target torque correction unit 8 divides and corrects the target torque by the target efficiency, and outputs the target torque after the efficiency correction to the air system control unit 10. If the target efficiency is a normal value of 1, the target torque set by the torque adjuster 4 is output to the air system controller 10 as it is. On the other hand, if the target efficiency is less than the normal value 1, the target torque is raised by division by the target efficiency, and the raised target torque is output to the air system control unit 10.

空気系制御部１０は、マップを用いて効率補正後の目標トルクを吸気量に変換する。このマップは、効率補正後の目標トルクを含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、点火時期、エンジン回転数、Ａ／Ｆ等、トルクと吸気量との関係に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期（ＭＢＴ若しくはトレースノック点火時期）とされている。空気系制御部１０は、効率補正後の目標トルクから変換された吸気量をエンジンの目標吸気量とし、吸気系モデルの逆モデルを用いて該目標吸気量を実現可能なスロットル開度を計算する。吸気系モデル（エアモデル）は、スロットルの動作に対する吸入空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化し、それを数式で表したものである。吸気系モデルの順モデルにスロットル開度を入力することで、そのスロットル開度で実現できる吸入空気量が算出される。一方、吸気系モデルの逆モデルに吸入空気量を入力することで、その吸入空気量を実現するためのスロットル開度が算出される。空気系制御部１０は、算出されたスロットル開度に従いスロットル弁を制御する。 The air system control unit 10 converts the target torque after the efficiency correction into an intake air amount using the map. This map is a multi-dimensional map with a plurality of parameters including target torque after efficiency correction as an axis, and various kinds of effects such as ignition timing, engine speed, A / F, etc. that affect the relationship between torque and intake air amount. Operating conditions are used as parameters. Values obtained from the current operating state information are input to these parameters. However, the ignition timing is the optimum ignition timing (MBT or trace knock ignition timing). The air system control unit 10 uses the intake air amount converted from the target torque after the efficiency correction as a target intake air amount of the engine, and calculates a throttle opening that can realize the target intake air amount using an inverse model of the intake air system model. . The intake system model (air model) is obtained by modeling the response of the intake air amount with respect to the operation of the throttle based on fluid dynamics and the like, and expressing it with a mathematical expression. By inputting the throttle opening into the forward model of the intake system model, the intake air amount that can be realized with the throttle opening is calculated. On the other hand, by inputting the intake air amount to the inverse model of the intake system model, the throttle opening for realizing the intake air amount is calculated. The air system control unit 10 controls the throttle valve according to the calculated throttle opening.

本実施の形態の制御装置において目標点火時期の計算に用いられる信号はトルク効率である。トルク効率は、内燃機関の推定トルクに対する要求トルクの比として定義される。尚、ここで言う推定トルクは、現在のスロットル開度から推定される内燃機関のトルクを意味している。本実施の形態の制御装置は、図示しない推定トルク算出部を備えている。推定トルクの算出部は、より具体的には、現在のスロットル開度で実現できる吸入空気量を吸気系の物理モデルであるエアモデルを用いて計算する。そして、エアモデルで計算した見込みの吸入空気量をトルクマップに照合してトルクに変換する。トルクマップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、吸入空気量を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには現在の機関情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうちより遅角側の点火時期）とされている。推定トルク算出部は、見込みの吸入空気量から変換されたトルクを内燃機関の最適点火時期における推定トルクとして算出する。 The signal used for calculation of the target ignition timing in the control device of the present embodiment is torque efficiency. Torque efficiency is defined as the ratio of the required torque to the estimated torque of the internal combustion engine. The estimated torque here means the torque of the internal combustion engine estimated from the current throttle opening. The control device of the present embodiment includes an estimated torque calculation unit (not shown). More specifically, the estimated torque calculation unit calculates the intake air amount that can be realized at the current throttle opening using an air model that is a physical model of the intake system. Then, the expected intake air amount calculated by the air model is collated with a torque map and converted to torque. The torque map is a statistical model showing the relationship between the torque and the intake air amount, and is a multidimensional map with a plurality of parameters including the intake air amount as axes. A value obtained from the current institution information is input to each parameter. However, the ignition timing is set to the optimal ignition timing (ignition timing more retarded of MBT and trace knock ignition timing). The estimated torque calculation unit calculates the torque converted from the estimated intake air amount as the estimated torque at the optimal ignition timing of the internal combustion engine.

推定トルク算出部で算出された推定トルクと、トルク調停部４で設定された目標トルクとは、点火時期算出部３０へ入力される。点火時期算出部３０は、先ず、目標トルクと推定トルクとの比をトルク効率として算出する。上述したとおり、目標効率の分だけ低下するトルクを吸入空気量の増量によって補うために、スロットル開度は目標トルクを目標効率で除算して嵩上げした補正目標トルクを実現するように制御される。ただし、スロットル開度の変化に対する実際の吸入空気量の応答には遅れがあるため、実際に出力可能なトルク（推定トルク）は目標効率の変化に対して応答遅れを有している。推定トルクと目標トルクとの比であるトルク効率は、目標効率と実際の吸入空気量の変化とを共に目標点火時期の計算に反映させるためのパラメータになっている。少なくとも吸入空気量が一定となった定常状態では、理論的には推定トルクは補正目標トルクに一致し、トルク効率は目標効率に一致するようになる。 The estimated torque calculated by the estimated torque calculator and the target torque set by the torque adjuster 4 are input to the ignition timing calculator 30. The ignition timing calculation unit 30 first calculates the ratio between the target torque and the estimated torque as torque efficiency. As described above, in order to compensate the torque that decreases by the target efficiency by increasing the intake air amount, the throttle opening is controlled so as to realize the corrected target torque that is raised by dividing the target torque by the target efficiency. However, since there is a delay in the response of the actual intake air amount with respect to the change in the throttle opening, the actually outputable torque (estimated torque) has a response delay with respect to the change in the target efficiency. The torque efficiency, which is the ratio between the estimated torque and the target torque, is a parameter for reflecting both the target efficiency and the actual change in the intake air amount in the calculation of the target ignition timing. At least in a steady state where the intake air amount is constant, the estimated torque theoretically matches the corrected target torque, and the torque efficiency matches the target efficiency.

点火時期算出部３０は、次に、トルク効率から最適点火時期に対する遅角量を計算する。遅角量の計算には遅角量マップ等の統計モデルが用いられる。遅角量マップは、トルク効率を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには、機関回転数やバルブタイミング等の点火時期に影響する各種の運転状態に関する機関情報が用いられる。トルク効率が小さいほど点火遅角量は大きい値に設定される。次に、点火時期算出部３０は、内燃機関の運転状態に基づいて最適点火時期を計算する。点火時期算出部３０は、点火遅角量を最適点火時期に加算し、得られた最終的な点火時期を目標点火時期として出力する。点火系制御部３２は、算出された点火時期に従い点火装置を制御する。 Next, the ignition timing calculation unit 30 calculates a retard amount with respect to the optimal ignition timing from the torque efficiency. A statistical model such as a retard amount map is used for calculating the retard amount. The retard amount map is a multidimensional map with a plurality of parameters including torque efficiency as axes. For each parameter, engine information relating to various operating states that affect ignition timing such as engine speed and valve timing is used. The smaller the torque efficiency, the larger the ignition retard amount. Next, the ignition timing calculation unit 30 calculates the optimal ignition timing based on the operating state of the internal combustion engine. The ignition timing calculation unit 30 adds the ignition retardation amount to the optimal ignition timing, and outputs the obtained final ignition timing as the target ignition timing. The ignition system control unit 32 controls the ignition device according to the calculated ignition timing.

以上が本実施の形態の制御装置の基本的な構成に関する説明である。次に、本実施の形態の制御装置にとっての要部であるガード部６の構成とその機能について説明する。図２は、ガード部６の詳細な構成を説明するためのブロック図である。 This completes the description of the basic configuration of the control device of the present embodiment. Next, the configuration and function of the guard unit 6 which is a main part for the control device of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram for explaining a detailed configuration of the guard unit 6.

この図に示すとおり、ガード部６は、トルク調停部４で設定された目標トルクを所定範囲に制限するための上限ガード部６４、および該上限ガード部６４に設定されるガード値を所定範囲に制限するための下限ガード部６２を備えている。下限ガード部６２には、下限のガード値として最小トルクが設定されている。尚、最小トルクは、最適点火時期で燃焼可能な最小空気量でのトルクを示しており、現在のエンジン回転数をパラメータとするマップで規定されている。下限ガード部６２では、入力された将来トルクの下限を該ガード値でガードする。 As shown in this figure, the guard unit 6 includes an upper limit guard unit 64 for limiting the target torque set by the torque arbitration unit 4 to a predetermined range, and a guard value set for the upper limit guard unit 64 within the predetermined range. A lower limit guard part 62 for limiting is provided. In the lower limit guard unit 62, a minimum torque is set as a lower limit guard value. The minimum torque indicates the torque at the minimum amount of air that can be combusted at the optimal ignition timing, and is defined by a map using the current engine speed as a parameter. The lower limit guard unit 62 guards the lower limit of the input future torque with the guard value.

ガード後の将来トルクは、ガード部６における上限のガード値として用いられる。上限ガード部６４では、トルク調停部４で設定された目標トルクの上限を該ガード値でガードする。ガード後の目標トルクは、上述した目標トルク補正部８へ供給される。 The future torque after guarding is used as the upper guard value in the guard unit 6. The upper limit guard unit 64 guards the upper limit of the target torque set by the torque arbitration unit 4 with the guard value. The target torque after guarding is supplied to the target torque correcting unit 8 described above.

次に、図３を参照して、ガード部６の特徴的な機能について説明する。図３は、要求トルクと推定トルクとの関係を説明するための図である。上述したとおり、トルク集約部２は、直近トルクの要求がある期間に限り、集約後の要求トルクとして、将来トルクに替えて直近トルクを出力する。このため、この図に示すとおり、将来トルクよりも大きな直近トルクが要求された場合には、かかる要求期間の目標トルクが増大することとなる。 Next, a characteristic function of the guard unit 6 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the required torque and the estimated torque. As described above, the torque aggregating unit 2 outputs the latest torque instead of the future torque as the requested torque after the aggregation only during a period when the latest torque is requested. For this reason, as shown in this figure, when the latest torque larger than the future torque is requested, the target torque in the requested period increases.

ここで、将来トルクの実現精度に誤差がある場合、すなわち、この図に示すとおり、推定トルクが将来トルクよりも大きい場合においては、かかるトルク差を補償するように点火時期が遅角されている。このような状態において、上述した直近トルクが要求されると、目標トルクが増大することにより推定トルクが増大し、これにより将来トルクと推定トルクとのトルク差が拡大してしまう。これは、吸入空気量で実現するトルクの誤差が拡大したことを意味している。 Here, when there is an error in the realization accuracy of the future torque, that is, as shown in this figure, when the estimated torque is larger than the future torque, the ignition timing is retarded so as to compensate for this torque difference. . In such a state, when the above-mentioned latest torque is requested, the estimated torque increases due to an increase in the target torque, thereby increasing the torque difference between the future torque and the estimated torque. This means that the torque error realized by the intake air amount has increased.

そこで、本実施の形態の制御装置では、ガード部６を備えることとしている。ガード部６は、空気系制御部１０において吸入空気量の算出に用いる目標トルクに将来トルクを上限とするガードを設けている。これによれば、将来トルクよりも大きい直近トルクの要求期間であっても、吸入空気量の算出に用いる目標トルクは将来トルクの値より大きくなることはない。このため、この図に示すとおり、ガード後の目標トルクを用いた推定トルクは、目標トルクの増大にもかかわらず増大が抑止される。したがって、将来トルクよりも大きなトルク要求が出され場合であっても、吸入空気量で実現すべきトルクの実現精度が更に悪化することを効果的に抑制することができる。これにより、点火時期の遅角量を減少させることができるので、燃費の悪化を抑制することができる。 Therefore, the control device according to the present embodiment includes the guard unit 6. The guard unit 6 is provided with a guard that sets the future torque as an upper limit to the target torque used for calculating the intake air amount in the air system control unit 10. According to this, even in the latest torque request period larger than the future torque, the target torque used for calculating the intake air amount does not become larger than the future torque value. For this reason, as shown in this figure, the estimated torque using the guarded target torque is prevented from increasing despite the increase in the target torque. Therefore, even when a torque request greater than the future torque is issued, it is possible to effectively suppress further deterioration in the accuracy of realizing the torque that should be realized with the intake air amount. Thereby, since the retard amount of the ignition timing can be reduced, deterioration of fuel consumption can be suppressed.

また、本実施の形態の制御装置では、目標トルク補正部８の前にガード部６が設けられている。このような構成によれば、ガード後の目標トルクに目標効率を用いた嵩上げ補正が行われるので、触媒の暖機要求などによる効率減少分のトルク補償を確実に行うことができる。 Further, in the control device of the present embodiment, the guard unit 6 is provided in front of the target torque correction unit 8. According to such a configuration, since the raising correction using the target efficiency is performed on the target torque after guarding, it is possible to reliably perform the torque compensation for the efficiency reduction due to the catalyst warm-up request or the like.

以上、本発明の実施の形態１について説明した。実施の形態１には、本発明のうち第１および第２の発明が具現化されている。詳しくは、図１に示す構成において、トルク集約部２およびトルク調停部４は第１の発明の「目標トルク設定手段」に、吸気系制御部１０は第１の発明の「吸気制御手段」に、点火時期算出部３０は第１の発明の「点火時期制御手段」に、ガード部６は第１の発明の「ガード手段」に、それぞれ相当している。また、図１に示す構成において、効率算出部２０および効率調停部２２は第２の発明の「目標効率設定手段」に、目標トルク補正部８は第２の発明の「補正手段」に、それぞれ相当している。 The first embodiment of the present invention has been described above. The first embodiment embodies the first and second aspects of the present invention. Specifically, in the configuration shown in FIG. 1, the torque aggregating unit 2 and the torque adjusting unit 4 are the “target torque setting means” of the first invention, and the intake system control unit 10 is the “intake control means” of the first invention. The ignition timing calculation unit 30 corresponds to the “ignition timing control means” of the first invention, and the guard unit 6 corresponds to the “guard means” of the first invention. In the configuration shown in FIG. 1, the efficiency calculation unit 20 and the efficiency arbitration unit 22 are the “target efficiency setting means” of the second invention, and the target torque correction unit 8 is the “correction means” of the second invention. It corresponds.

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図４及び図５を用いて説明する。 Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施の形態の制御装置の全体の構成は、図４のブロック図にて示される。図４に示すブロック図では、実施の形態１の制御装置におけるガード部６に替えて、ガード部１２を備える構成に違いがある。尚、図４におけるブロック図において図１に示すブロック図と共通する要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 The overall configuration of the control device of the present embodiment is shown in the block diagram of FIG. In the block diagram shown in FIG. 4, there is a difference in the configuration including the guard unit 12 instead of the guard unit 6 in the control device of the first embodiment. In the block diagram of FIG. 4, elements common to the block diagram shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図４に示すとおり、本実施の形態にかかる制御装置はガード部６を備えていない。つまり、トルク調停部４において設定された目標トルクは、そのまま目標トルク補正部８へ入力される。一方、本実施の形態の制御装置はガード部１２を備えている。尚、ガード部１２の構成とその機能に関しては追って詳細に説明する。該目標トルク補正部８から出力された補正後の目標トルクは、該ガード部１２に入力される。ガード部１２による処理の結果、入力された補正後の目標トルクは、ガード後の目標トルクとなる。空気系制御部１０は、ガード後の目標トルクに基づいて、目標スロットル開度を算出する。 As shown in FIG. 4, the control device according to the present embodiment does not include the guard unit 6. That is, the target torque set in the torque adjusting unit 4 is input to the target torque correcting unit 8 as it is. On the other hand, the control device of the present embodiment includes a guard unit 12. The configuration and function of the guard unit 12 will be described in detail later. The corrected target torque output from the target torque correction unit 8 is input to the guard unit 12. As a result of the processing by the guard unit 12, the input corrected target torque becomes the guarded target torque. The air system controller 10 calculates the target throttle opening based on the target torque after guarding.

次に、図５を参照して、ガード部１２の構成とその機能について説明する。図５は、ガード部１２の詳細な構成を説明するためのブロック図である。この図に示すとおり、ガード部１２は、将来トルクをＭＢＴ点火時期での要求トルクへ変換する変換部１２２と、当該変換後の要求トルクを所定範囲に制限するための下限ガード部１２４と、目標トルク補正部８で嵩上げ補正された補正後の目標トルクを所定範囲に制限するための上限ガード部１２６と、を備えている。 Next, with reference to FIG. 5, the structure of the guard part 12 and its function are demonstrated. FIG. 5 is a block diagram for explaining a detailed configuration of the guard unit 12. As shown in this figure, the guard unit 12 includes a conversion unit 122 that converts future torque into required torque at the MBT ignition timing, a lower limit guard unit 124 that limits the converted required torque to a predetermined range, a target And an upper limit guard unit 126 for limiting the corrected target torque corrected by the torque correction unit 8 to a predetermined range.

変換部１２２では、より具体的には、入力された将来トルクを最適点火時期トルク係数で除することにより、変換後の将来トルクを算出する。尚、最適点火時期トルク係数は、現在エンジン回転数、現在空気量、および最適点火時期をパラメータとするトルクマップで特定されたトルクを、現在エンジン回転数、現在空気量、およびＭＢＴをパラメータとするトルクマップで特定されたトルクで除することにより算出する。また、現在エンジン回転数、および現在空気量をパラメータとする係数マップを用いて、最適点火時期トルク計数を算出することとしてもよい。 More specifically, the converter 122 calculates the converted future torque by dividing the input future torque by the optimum ignition timing torque coefficient. The optimal ignition timing torque coefficient is determined by using the torque specified by the torque map with the current engine speed, current air amount, and optimal ignition timing as parameters, and the current engine speed, current air amount, and MBT as parameters. It is calculated by dividing by the torque specified in the torque map. Alternatively, the optimum ignition timing torque count may be calculated using a coefficient map using the current engine speed and the current air amount as parameters.

下限ガード部１２４では、上述した下限ガード部６２と同様に、下限のガード値として最小トルクが設定されている。下限ガード部１２４では、変換後の将来トルクの下限を該ガード値でガードする。 In the lower limit guard unit 124, the minimum torque is set as the lower limit guard value in the same manner as the lower limit guard unit 62 described above. The lower limit guard unit 124 guards the lower limit of the future torque after conversion with the guard value.

下限ガード部１２４におけるガード後のトルクは、上限ガード部１２６における上限のガード値として用いられる。上限ガード部１２６では、目標トルク補正部８で嵩上げ補正された補正後の目標トルクの上限を、当該ガード値でガードする。空気系制御部１０は、ガード後の目標トルクに基づいて、目標スロットル開度を算出する。 The torque after guarding in the lower limit guard unit 124 is used as an upper limit guard value in the upper limit guard unit 126. The upper limit guard unit 126 guards the upper limit of the corrected target torque corrected by the target torque correction unit 8 with the guard value. The air system controller 10 calculates the target throttle opening based on the target torque after guarding.

次に、ガード部１２の特徴的な機能について説明する。上述した実施の形態１における制御装置では、目標トルク補正部８の前にガード部６が設けられている。このような構成によれば、ガード後の目標トルクに目標効率を用いた嵩上げ補正が行われるので、触媒の暖機要求などによる効率減少分のトルク補償を確実に行うことができる。 Next, a characteristic function of the guard unit 12 will be described. In the control device in the first embodiment described above, the guard unit 6 is provided in front of the target torque correction unit 8. According to such a configuration, since the raising correction using the target efficiency is performed on the target torque after guarding, it is possible to reliably perform the torque compensation for the efficiency reduction due to the catalyst warm-up request or the like.

しかしながら、その一方で、上述した実施の形態１における制御装置では、ガード部６におけるガード後の目標トルクが、目標トルク補正部８で嵩上げ補正される。このため、目標効率の変化によっては、空気系制御部１０へ入力される目標トルクが急激に変動してしまい、空気系の制御を安定して行うことができないという問題が生じるおそれがある。 However, on the other hand, in the control device according to the first embodiment described above, the target torque after guarding in the guard unit 6 is raised and corrected by the target torque correcting unit 8. For this reason, depending on the change in the target efficiency, the target torque input to the air system control unit 10 may fluctuate rapidly, which may cause a problem that the air system cannot be stably controlled.

そこで、本実施の形態２の制御装置では、目標トルク補正部８の後にガード部１２を設ける構成としている。このような構成によれば、目標トルク補正部８において嵩上げされた後に、ガード部１２でのガード処理が行われる。これにより、要求効率が変化した場合であっても、空気系制御部１０へ入力される目標トルクが、該ガード部１２における上限ガード値より大きな値に変動することはない。これにより、空気系の制御を安定して行うことが可能となる。 Therefore, in the control apparatus of the second embodiment, the guard unit 12 is provided after the target torque correction unit 8. According to such a configuration, after being raised in the target torque correction unit 8, the guard process in the guard unit 12 is performed. Thereby, even if the required efficiency changes, the target torque input to the air system control unit 10 does not change to a value larger than the upper limit guard value in the guard unit 12. As a result, the air system can be stably controlled.

また、本実施の形態２の制御装置では、上限ガード部１２６のガード値として、将来トルクをＭＢＴの要求トルクに変換した値が用いられる。このため、最適点火時期がＭＢＴでない場合であっても、最適なガード値を設定することができる。 Further, in the control device of the second embodiment, a value obtained by converting the future torque into the MBT required torque is used as the guard value of the upper limit guard unit 126. For this reason, an optimal guard value can be set even when the optimal ignition timing is not MBT.

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図６を用いて説明する。 Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態の制御装置の全体の構成は、図６のブロック図にて示される。図６に示すブロック図では、実施の形態１の制御装置におけるガード部６と実施の形態２の制御装置におけるガード部１２との両方を備えている点に特徴を有している。尚、図６におけるブロック図において図１または図６に示すブロック図と共通する要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 The overall configuration of the control device of the present embodiment is shown in the block diagram of FIG. The block diagram shown in FIG. 6 is characterized in that both the guard unit 6 in the control device of the first embodiment and the guard unit 12 in the control device of the second embodiment are provided. In the block diagram of FIG. 6, elements common to the block diagram shown in FIG. 1 or 6 are given the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図６に示すとおり、本実施の形態にかかる制御装置はガード部６とガード部１２とを備えている。また、本実施の形態の制御装置は、空気系制御部１０に入力される目標トルクにガード処理を実行するガード部として、該ガード部６と該ガード部１２との間で切り替えを行う切替判定部１４を備えている。切替判定部１４は、目標効率の時間変化量に応じてガード部の切替動作を実行する。より具体的には、切替判定部１４は、目標効率の時間変化量を算出し、該変化量が所定の基準量を越える場合に、ガード処理を行うガード部をガード部６からガード部１２へ切り替える。 As shown in FIG. 6, the control device according to the present embodiment includes a guard unit 6 and a guard unit 12. In addition, the control device according to the present embodiment performs switching determination between the guard unit 6 and the guard unit 12 as a guard unit that performs guard processing on the target torque input to the air system control unit 10. Part 14 is provided. The switching determination unit 14 performs the switching operation of the guard unit according to the amount of time change in the target efficiency. More specifically, the switching determination unit 14 calculates a time change amount of the target efficiency, and when the change amount exceeds a predetermined reference amount, the guard unit that performs the guard process is changed from the guard unit 6 to the guard unit 12. Switch.

目標効率の時間変化量は、空気系制御部１０へ入力される目標トルクの変動度合を判断する指標となる。そこで、本実施の形態の制御装置では、目標効率の時間変化量が基準量を超える場合に、ガード部６からガード部１２への切り替えを行うこととしている。このような構成によれば、目標効率の時間変化量が基準量を超える場合に、上述した実施の形態２の制御が行われ、該時間変化量が基準量以下の場合に、上述した実施の形態１の制御が行われることとなる。このため、本実施の形態の制御装置によれば、吸入空気量で実現するトルクの実現精度の悪化抑制と、空気系の制御の安定性の向上とを高い次元で両立することができる。 The amount of change in target efficiency over time serves as an index for determining the degree of variation in target torque input to the air system control unit 10. Therefore, in the control device of the present embodiment, switching from the guard unit 6 to the guard unit 12 is performed when the amount of time change in the target efficiency exceeds the reference amount. According to such a configuration, when the time change amount of the target efficiency exceeds the reference amount, the control of the second embodiment described above is performed, and when the time change amount is equal to or less than the reference amount, the above-described implementation is performed. The control of form 1 is performed. For this reason, according to the control device of the present embodiment, it is possible to achieve both the suppression of deterioration in the accuracy of realizing the torque realized by the intake air amount and the improvement of the stability of control of the air system at a high level.

２トルク集約部
４トルク調停部
６ガード部
８目標トルク補正部
１０空気系制御部
１２ガード部
１４切替判定部
２０効率算出部
２２効率調停部
３０点火時期算出部
３２点火系制御部
６２下限ガード部
６４上限ガード部
１２２変換部
１２４下限ガード部
１２６上限ガード部 2 Torque Aggregation Unit 4 Torque Arbitration Unit 6 Guard Unit 8 Target Torque Correction Unit 10 Air System Control Unit 12 Guard Unit 14 Switching Determination Unit 20 Efficiency Calculation Unit 22 Efficiency Arbitration Unit 30 Ignition Timing Calculation Unit 32 Ignition System Control Unit 62 Lower Limit Guard Unit 64 Upper limit guard unit 122 Conversion unit 124 Lower limit guard unit 126 Upper limit guard unit

Claims

In a torque demand control type control device capable of controlling the torque by the intake air amount and the ignition timing,
And the target torque setting means for setting a target torque required for the internal combustion engine,
An intake air control means for calculating a target air amount for achieving the target torque and controlling the intake air amount based on the target air amount;
Ignition timing control means for retarding the ignition timing so as to compensate for the torque difference when the torque estimated from the current air amount exceeds the target torque , and
The target torque setting means includes
Means for acquiring a torque request (hereinafter referred to as a first torque) that is constantly requested;
Means for acquiring a torque request (hereinafter referred to as second torque) required for a limited period in which torque response is required;
Means for setting the first torque as the target torque during a period when the second torque is not required, and setting the second torque as the target torque during a period when the second torque is required And including
When the ignition timing is retarded by the ignition timing control means and the target torque includes the second torque component, at least a period of the second torque component, wherein the target torque used in the process of the target air quantity is calculated, the control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it comprises a guard hand stage providing a guard for the upper limit value of the first torque.

Target efficiency setting means for setting the target efficiency of the internal combustion engine;
Correction means for applying a predetermined correction to the target torque based on the target efficiency;
The intake control means calculates the target air amount based on the target torque corrected by the correction means,
The guard means, the control device according to claim 1 Symbol placement of the internal combustion engine and providing a guard for the value of the first torque upper limit the target torque to be used in the correction means.