CN102859161B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的内燃机的控制装置是能够在内燃机的产生转矩维持目标转矩的同时使空燃比周期性地变化的控制装置。该控制装置能够使目标空燃比周期性地变化，并根据该周期性地变化的目标空燃比控制燃料喷射量。并且，控制装置基于目标转矩来设定空气量控制用转矩，并计算用于在恒定的假想空燃比下实现空气量控制用转矩的目标空气量。进而，根据目标空气量控制空气量，并计算推定由该空气量控制实现的空气量。进而，计算在目标空燃比下推定由推定空气量实现的转矩，控制点火正时，以便利用点火正时的修正来补偿推定转矩与目标转矩之差。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置，特别是涉及能够根据进气量、点火正时以及空燃比对转矩进行控制的内燃机的控制装置。

背景技术

作为内燃机的控制方法之一，公知有将转矩作为控制量来决定各致动器的操作量的转矩需求控制（torque demand control）。日本特开2009－068430号公报中记载有进行转矩需求控制的控制装置的一例。该公报中所记载的控制装置（以下记为现有控制装置）是利用由节气门进行的空气量的控制、与由点火装置进行的点火正时的控制来对转矩进行控制的控制装置。该现有控制装置基于目标转矩来决定目标空气量，并使用空气模型的逆模型根据目标空气量来计算节气门开度。并且，该现有控制装置利用空气模型来计算由当前的节气门开度达成的推定空气量，并根据推定空气量来计算推定转矩。进而，根据目标转矩与推定转矩之差来决定点火正时的延迟量。

然而，在火花点火式的内燃机的情况下，内燃机产生的转矩除了与进气量和点火正时有关之外，还与空燃比紧密相关。因此，例如，如日本特开平11－82090号公报所述那样，根据目标转矩与目标空燃比来控制进气量、燃料喷射量以及点火正时。并且，如日本特开平9－240322号公报所述那样，公知有根据内燃机所产生的转矩的大小来控制空燃比的技术。

作为积极地控制空燃比的技术，众所周知有通过以理论空燃比为中心并使空燃比周期性地变化来提高催化剂的净化率的技术。在该情况下，根据空燃比的变化，转矩也周期性地变化，会因显著的转矩变动而损害驾驶性能。因而，谋求用于使转矩维持恒定、而仅使空燃比周期性地变化的办法。

在上述的现有控制装置中，在为了根据目标转矩决定目标空气量而使用的空气量映射图中，使用空燃比作为映射图的检索关键词。因此，在使空燃比周期性地变化的情况下，与该变化相应，目标空气量也周期性地变化，据此来控制节气门开度。此时的节气门的动作是通过空气量的增减来消除因空燃比的振动导致的转矩的变动的动作。即，当空燃比朝浓空燃比侧变化时，节气门朝关闭侧移动，以便通过减少空气量来抵消由此导致的转矩的增大。反之，当空燃比朝稀空燃比侧变化时，节气门朝打开侧移动，以便通过增大空气量来抵消由此导致的转矩的减少。

然而，空气量相对于节气门的动作的响应存在延迟，实际的空气量相对于目标空气量的变化存在延迟地变化。因此，在空燃比周期性地振动的情况下，在实际的空气量的变化与空燃比的变化之间会产生相位的偏差。如果意欲利用空气量的增减来消除因空燃比的振动导致的转矩的变动，则两者必须相位相反。然而，在上述的现有控制装置中，由于在两者之间产生相位的偏差，故难以完全地消除因空燃比的振动导致的转矩的变动。

根据上述可知，可以说，现有控制装置在使空燃比周期性地变化的情况下实现目标转矩这点上存在进一步改进的余地。

发明内容

本发明的课题在于，在将内燃机的产生转矩维持在目标转矩的同时使空燃比周期性地变化。进而，为了达成该课题，本发明提供如下的内燃机的控制装置。

本发明所提供的控制装置是分别设定目标转矩与目标空燃比，并对空气量、点火正时以及燃料喷射量进行控制以达成上述目标的控制装置。该控制装置能够使目标空燃比周期性地变化，并根据该周期性地变化的目标空燃比来控制燃料喷射量。

并且，控制装置基于目标转矩设定空气量控制用转矩，并计算用于在恒定的假想空燃比下实现空气量控制用转矩的目标空气量。在目标空气量的计算中，能够使用将最佳点火正时的空气量和转矩之间的关系与空燃比建立关联而确定的数据。控制装置根据目标空气量控制空气量。

并且，控制装置计算推定由上述的空气量控制实现的空气量，此外，以空燃比是目标空燃比的情况为前提来计算由推定空气量实现的转矩。在该推定转矩的计算中，能够使用将最佳点火正时的空气量和转矩之间的关系与空燃比建立关联而确定的数据。控制装置控制点火正时，以便利用点火正时的修正来补偿推定转矩与目标转矩之差。

根据以上述方式构成的控制装置，目标空燃比的周期性地变化并不反映于目标空气量，而是反映于作为点火正时的计算的基础的推定转矩。因此，在利用基于目标空燃比的燃料喷射量控制来使空燃比周期性地变化的情况下，进行点火正时控制，以便通过点火正时的延迟或提前来消除由此导致的转矩的变动。由此，即便在空燃比周期性地变化的状况下，内燃机的产生转矩也被维持在目标转矩。

另外，优选形成为：在上述的点火正时控制中，点火正时在相比最佳点火正时靠滞后角侧的区域变化。这是为了保证基于点火正时的转矩的控制性，并且防止爆震的产生。作为使之成为可能的方法，例如存在基于假想空燃比的设定的方法、基于空气量控制用转矩的设定的方法。

在基于假想空燃比的设定的方法中，将目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比设定成假想空燃比。

另一方面，在基于空气量控制用转矩的设定的方法中，根据目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比与假想空燃比之差，来决定空气量控制用转矩相对于目标转矩的提高率。进而，将通过把目标转矩提高了该提高率而得到的转矩设定为空气量控制用转矩。

根据上述方法，空气量提高了因空燃比的变化而导致的转矩的振幅量，点火正时的中心值设定为相比最佳点火正时靠滞后角侧，以便消除因空气量的提高导致的转矩增加。由此，能够使点火正时在相比最佳点火正时靠滞后角侧的区域变化。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1以及实施方式2所通用的控制装置的结构的框图。

图2是用于说明基于本发明的实施方式1的发动机控制的内容与其控制结果的图。

图3是用于说明基于本发明的实施方式2的发动机控制的内容与其控制结果的图。

具体实施方式

实施方式1．

参照图1以及图2，对本发明的实施方式1进行说明。

在本发明的实施方式中作为控制对象的内燃机（以下称作发动机）是火花点火式的四冲程往复式发动机。控制装置通过对发动机所具备的致动器进行操作来控制发动机的运转。控制装置所能够操作的致动器包括：点火装置、节气门、燃料喷射装置、可变气门正时机构、EGR装置等。但是，在本实施方式中控制装置操作的是节气门、点火装置以及燃料喷射装置，控制装置对这三个致动器进行操作来控制发动机所输出的转矩。

本实施方式的控制装置使用转矩、空燃比以及效率作为发动机的控制量。此处所说的转矩更严格来说意味着图示转矩，空燃比意味着供燃烧的混合气的空燃比。本说明书中的效率意味着发动机实际输出的转矩相对于发动机能够输出的潜在转矩之比。效率的最大值为1，此时实际直接输出发动机能够输出的潜在转矩。当效率小于1的情况下，实际输出的转矩小于发动机能够输出的潜在转矩，富余量主要以热量的形式从发动机输出。

图1的框图所示的控制装置2示出本实施方式的控制装置的结构。控制装置2根据所具有的功能不同能够分为：目标转矩设定部12、目标效率设定部14、目标空燃比设定部16、燃烧极限保护部（combustionlimit guard section）18、空气量控制用转矩计算部20、空气量控制用空燃比设定部22、目标空气量计算部24、节气门开度计算部26、推定空气量计算部28、推定转矩计算部30、点火正时控制用效率计算部32、燃烧极限保护部34、点火正时计算部36以及燃料喷射量计算部38。其中，对于上述要素12－38，仅控制装置2所具有的各种功能要素中的、与借助三个致动器即节气门4、点火装置6以及燃料喷射装置8的操作进行的转矩控制与空燃比控制相关的要素特别以图示出。因而，图1并不意味着控制装置2仅由这些要素构成。另外，各要素可以分别由专用的硬件构成，也可以共享硬件而由软件假想地构成。以下，以各要素12－38的功能为中心对控制装置2的结构进行说明。

目标转矩设定部12根据发动机的运转条件、运转状态来设定作为发动机的控制量的转矩的目标。具体地说，目标转矩设定部12基于驾驶员的对加速踏板的操作量、来自VSC、TRC、ECT等车辆的控制系统的信号来设定目标转矩。

目标效率设定部14根据发动机的运转条件、运转状态来设定同样作为发动机的控制量的效率的目标。在欲提高废气的温度的情况、欲产生储备转矩（reserve torque）的情况下，目标效率被设定为小于1的值。但是，在本实施方式中，目标效率被设定为最大值亦即1。

进而，目标空燃比设定部16根据发动机的运转条件、运转状态来设定同样作为发动机的控制量的空燃比的目标。目标空燃比设定部16通常将理论空燃比设定成目标空燃比。但是，在提高催化剂的净化效率的情况等、一定的条件下，目标空燃比设定部16能够以理论空燃比为中心使目标空燃比周期性地变化。在本实施方式中，使目标空燃比以理论空燃比为中心而周期性地变化。

目标转矩与目标效率被输入到空气量控制用转矩计算部20。空气量控制用转矩计算部20通过利用目标转矩除以目标效率来计算空气量控制用转矩。在目标效率小于1的情况下，空气量控制用转矩设定成比目标转矩高。这意味着：对节气门作出要求，以便能够潜在地输出大于目标转矩的转矩。但是，通过了燃烧极限保护部18后的目标效率被输入到空气量控制用转矩计算部20。燃烧极限保护部18借助燃烧极限保护来限制在空气量控制用转矩的计算中使用的目标求效率的最小值。由于在本实施方式中目标效率为1，因此目标转矩直接作为空气量控制用转矩而被计算。

空气量控制用转矩被输入到目标空气量计算部24。目标空气量计算部24使用空气量映射图将空气量控制用转矩转换为目标空气量。此处所说的空气量意味着被吸入到气缸内的空气量（也能够使用将其无量纲化而得的填充效率或负荷率）。空气量映射图是以点火正时为最佳点火正时（MBT与轻度爆震（trace knock）点火正时中的、更靠滞后角侧的点火正时）为前提，转矩与空气量以包含发动机转数以及空燃比的各种发动机状态量为关键词而建立关联的映射图。在空气量映射图的检索中使用发动机状态量的实际值或目标值。但是，关于空燃比，在映射图检索中使用由空气量控制用空燃比设定部22设定的空气量控制用的空燃比。因而，在目标空气量计算部24，计算在该空气量控制用空燃比下实现空气量控制用转矩所需要的空气量来作为发动机的目标空气量。

空气量控制用空燃比设定部22通常将由目标空燃比设定部16设定的目标空燃比设定成空气量控制用空燃比。然而，在使目标空燃比以理论空燃比为中心周期性地变化的情况下，空气量控制用空燃比设定部22将设定为恒定值的假想的空燃比设定成空气量控制用空燃比。在本实施方式中，空气量控制用空燃比设定部22将目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比的值作为假想空燃比的值使用。

目标空气量被输入到节气门开度计算部26。节气门开度计算部26使用空气模型的逆模型（空气逆模型）将目标空气量转换为节气门开度。空气模型是将相对于节气门4的动作的空气量响应特性模型化而得的物理模型，因此能够通过使用该逆模型来倒算为了达成目标空气量所需要的节气门开度。

控制装置2根据由节气门开度计算部26计算出的节气门开度来进行节气门4的操作。

控制装置2与上述的处理并行地利用推定空气量计算部28实施基于实际的节气门开度进行的推定空气量的计算。推定空气量计算部28使用上述的空气模型的顺模型将节气门开度转换为空气量。推定空气量是推定通过由控制装置2进行的节气门4的操作而实现的空气量。

推定空气量被用于由推定转矩计算部30进行的推定转矩的计算。本说明书中的推定转矩是指，在当前的节气门开度下当将点火正时设定在最佳点火正时的情况下所能够输出的转矩、即发动机潜在地能够输出的转矩的推定值。推定转矩计算部30使用转矩映射图将推定空气量转换为推定转矩。转矩映射图是上述的空气量映射图的逆映射图，是以点火正时为最佳点火正时的情况为前提、并以各种发动机状态量作为关键词对空气量与转矩建立关联而得的映射图。在上述的空气量映射图的检索中，作为空燃比，在映射图的检索中使用空气量控制用空燃比，但在该转矩映射图的检索中，在映射图的检索中使用由目标空燃比设定部16设定的目标空燃比。因而，在推定转矩计算部30中，算出推定在目标空燃比下由推定空气量实现的转矩。

推定转矩与复制的目标转矩一并被输入到点火正时控制用效率计算部32。点火正时控制用效率计算部32计算目标转矩相对于推定转矩的比率来作为点火正时控制用效率。计算出的点火正时控制用效率通过燃烧极限保护部34，然后被输入到点火正时计算部36。燃烧极限保护部34利用燃烧极限保护来限制在点火正时的计算中使用的点火正时控制用效率的最小值。

点火正时计算部36基于发动机转速、空气量、空燃比等发动机状态量来计算最佳点火正时，并根据输入的点火正时控制用效率来计算相对于最佳点火正时的延迟量。进而，计算最佳点火正时加上延迟量后的量作为最终的点火正时。在最佳点火正时的计算中，例如能够使用对最佳点火正时与各种发动机状态量建立关联而得的映射图。在延迟量的计算中，例如能够使用对延迟量与点火正时控制用效率以及各种发动机状态量建立关联而得的映射图。如果点火正时控制用效率为1，则延迟量被设定为0，点火正时控制用效率与1相比越小，则使延迟量越大。在各映射图的检索中使用发动机状态量的实际值、目标值。关于空燃比，在映射图的检索中使用由目标空燃比设定部16设定的目标空燃比。

控制装置2根据由点火正时计算部36计算出的点火正时来进行点火装置6的操作。并且，控制装置2根据由燃料喷射量计算部38计算出的燃料喷射量来进行燃料喷射装置8的操作。燃料喷射量计算部38根据由目标空燃比设定部16设定的目标空燃比与推定空气量来计算燃料喷射量。

图2是一并示出在本实施方式中由控制装置2实现的转矩控制的结果与空燃比控制的结果的图。以下，使用图2对在本实施方式中得到的转矩控制以及空燃比控制的效果进行说明。

在图2的最上部的图表中，利用实线示出由目标空燃比设定部16设定的目标空燃比的时间变化，利用点划线示出由空气量控制用空燃比设定部22设定的假想空燃比。在第二部分的图表中，利用实线示出由目标效率设定部14设定的目标效率的时间变化，利用点划线示出由点火正时控制用效率计算部32计算出的点火正时控制用效率。在第三部分的图表中，利用实线示出由目标转矩设定部12设定的目标转矩的时间变化，利用点划线示出由推定转矩计算部30计算出的推定转矩。在本实施方式中，目标转矩与在目标空气量的计算中使用的空气量控制用转矩一致。此外，在第三部分的图表中，利用点线示出由控制装置2进行的转矩控制的结果、示出发动机实际产生的转矩（实际转矩）的时间变化。进而，在最下部的图表中，利用实线示出由点火正时计算部36计算出的最终点火正时的时间变化，利用点划线示出最佳点火正时。

如最上部的图表所示，在本实施方式中，目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比被设定成假想空燃比。由控制装置2进行的空气量控制以在该恒定的假想空燃比下实现空气量控制用转矩的方式进行。因此，如果目标转矩恒定，则即便在目标空燃比周期性地变化的情况下，也能够将空气量控制为恒定。

第三部分的图表所示的推定转矩是推定在空燃比根据目标空燃比变化的情况下实现的转矩。当在空气量被控制为恒定的状况下使目标空燃比以理论空燃比为中心周期性地变化的情况下，推定转矩以理论空燃比下的转矩为中心而呈现周期性地变化。进而，此时的最小转矩、即最稀空燃比时的推定转矩的值与上述的空气量控制用转矩的值一致。在本实施方式中，由于目标效率被设定为1，故空气量控制用转矩与目标转矩一致。因此，推定转矩始终在目标转矩以上，并以目标转矩为基准而周期性地朝增大侧变化。

第二部分的图表所示的点火正时控制用效率是目标转矩相对于周期性地转换的推定转矩的比率。因此，在推定转矩与目标转矩一致时，点火正时控制用效率成为最大值即1，根据推定转矩的变化，点火正时控制用效率周期性地朝减少侧变化。结果，如最下部的图表所示，最终点火正时以最佳点火正时为基准而周期性地朝滞后角侧变化。

如上，在本实施方式中，以理论空燃比为中心的目标空燃比的周期性地变化并不反映于目标空气量，而仅反映于作为点火正时的计算的基础的推定转矩。因此，在由于基于目标空燃比的燃料喷射量控制而空燃比周期性地变化的情况下，进行点火正时控制，以便利用点火正时的延迟消除由此导致的转矩的变动。由此，即便在空燃比周期性地变化的状况下，发动机实际产生的转矩（实际转矩）也被维持在目标转矩。

并且，在本实施方式中，以目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比为基准来计算目标空气量，结果空气量提高因空燃比的变化而导致的转矩的振幅量的量。进而，点火正时的中心值被设定在相比最佳点火正时靠滞后角侧的正时，以便消除因该空气量的提高所导致的转矩增加。根据本实施方式，由于能够使点火正时在相比最佳点火正时靠滞后角侧的区域变化，故能够保证基于点火正时的转矩的控制性，并且，也能够防止爆震的产生。

实施方式2．

其次，参照图1以及图3，对本发明的实施方式2进行说明。

作为本实施方式的控制装置的结构，与实施方式1相同，采用图1的框图所示的控制装置2的结构。本实施方式与实施方式1的不同之处在于：目标空燃比以理论空燃比为中心周期性地变化的情况下的目标效率的设定内容、以及空气量控制用空燃比的设定内容。

目标效率设定部14设定目标空燃比周期性地变化时的振幅、即根据最稀空燃比与理论空燃比之差来设定目标效率。目标空燃比的振幅越大，目标效率越设定为比1小的值。结果，利用目标转矩除以目标效率而得到的空气量控制用转矩相对于目标转矩而提高。在本实施方式中，进行目标效率的设定，以使空气量控制用转矩相对于目标转矩的提高量、与因目标空燃比的周期性地变化而产生的转矩的振幅一致。

进而，在本实施方式中，上述的提高后的空气量控制用转矩被输入到目标空气量计算部24。目标空气量计算部24使用空气量映射图将空气量控制用转矩转换为目标空气量。在空气量映射图的检索中，在映射图检索中使用由空气量控制用空燃比设定部22设定的空气量控制用的空燃比。在目标空燃比以理论空燃比为中心而周期性地变化的情况下，空气量控制用空燃比设定部22与实施方式1相同将被设定为恒定值的假想的空燃比设定成空气量控制用空燃比。但是，在本实施方式中，目标空燃比的振动中心亦即理论空燃比被用作假想空燃比。因而，在目标空气量计算部24中，计算出在理论空燃比下实现空气量控制用转矩所需要的空气量来作为发动机的目标空气量。

图3是一并示出在本实施方式中由控制装置2实现的转矩控制的结果与空燃比控制的结果的图。以下，使用图3对在本实施方式中得到的转矩控制以及空燃比控制的效果进行说明。

在图3的最上部的图表中，利用实线示出由目标空燃比设定部16设定的目标空燃比的时间变化，利用点划线示出由空气量控制用空燃比设定部22设定的假想空燃比的时间变化。在第二部分的图表中，利用实线示出由目标效率设定部14设定的目标效率的时间变化，利用点划线示出由点火正时控制用效率计算部32计算出的点火正时控制用效率的时间变化。在第三部分的图表中，利用实线示出由目标转矩设定部12设定的目标转矩的时间变化，利用虚线示出由空气量控制用转矩计算部20计算出的空气量控制用转矩的时间变化。并且，在第三段的图表中，利用点划线示出由推定转矩计算部30计算出的推定转矩的时间变化，利用点线示出由控制装置2进行的转矩控制的结果、示出发动机实际产生的转矩（实际转矩）的时间变化。进而，在最下部的图表中，利用实线示出由点火正时计算部36计算出的最终点火正时的时间变化，利用点划线示出最佳点火正时的时间变化。

如第二部分的图表所示，在本实施方式中，目标效率被设定为比1低的值。结果，如第三部分的图表所示，空气量控制用转矩以目标转矩为基准而被提高。

如最上部的图表所示，在本实施方式中，目标空燃比周期性地变化时的中心值、即理论空燃比被设定成假想空燃比。由控制装置2进行的空气量控制以在该恒定的假想空燃比下实现空气量控制用转矩的方式进行。因此，如果目标转矩恒定，则即便在目标空燃比周期性地变化的情况下，也能够将空气量控制为恒定。

第三部分的图表所示的推定转矩是推定在空燃比根据目标空燃比变化的情况下实现的转矩。当在空气量被控制为恒定的状况下使目标空燃比以理论空燃比为中心周期性地变化的情况下，推定转矩以理论空燃比下的转矩为中心而呈现周期性地变化。进而，该理论空燃比下的转矩的值与上述的空气量控制用转矩的值一致。上述的目标效率的值被设定为，使得空气量控制用转矩相对于目标转矩的提高量与推定转矩的振幅一致。

第二部分的图表所示的点火正时控制用效率是目标转矩相对于周期性地变化的推定转矩的比率。因此，在推定转矩与目标转矩一致时，点火正时控制用效率成为最大值即1，根据推定转矩的变化，点火正时控制用效率周期性地朝减少侧变化。结果，如最下部的图表所示，最终点火正时以最佳点火正时为基准而周期性地朝滞后角侧变化。

如上，在本实施方式中，以理论空燃比为中心的目标空燃比的周期性地变化并不反映于目标空气量，而仅反映于作为点火正时的计算的基础的推定转矩。因此，在由于基于目标空燃比的燃料喷射量控制而空燃比周期性地变化的情况下，进行点火正时控制，以便利用点火正时的之后消除由此导致的转矩的变动。由此，即便在空燃比周期性地变化的状况下，发动机实际产生的转矩（实际转矩）也被维持在目标转矩。即，根据本实施方式也能够得到与实施方式1相同的效果。

其他．

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形而加以实施。例如，在上述的实施方式中，作为用于空气量控制的致动器使用节气门，但也可以使用提升量或作用角可变的进气门。

并且，使目标空燃比周期性地变化的情况下的振动的中心并不限定于理论空燃比。目标空燃比的振动中心也可以设定为比理论空燃比靠稀空燃比侧，也能够设定为相比理论空燃比靠浓空燃比侧。

并且，在目标空气量的计算中使用的空气量控制用的假想空燃比，能够设定为目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比、中心空燃比之外的空燃比。

并且，目标效率的值也能够与目标空燃比、空气量控制用的假想空燃比独立地设定。即，也可以并不如上述的实施方式那样设定目标效率的值，以使最终点火正时周期性地变化时的最大程度提前点火正时形成为最佳点火正时。例如，在欲使废气温度上升的情况下，也能够将目标效率的值设定为更小的值，以使点火正时更大程度地延迟。

并且，在上述实施方式中将转矩、空燃比以及效率用作发动机的控制量，但也可以仅将转矩与空燃比作为发动机的控制量。即，效率能够总是固定为1。在该情况下，目标转矩直接作为空气量控制用转矩被计算。

标号说明

2：控制装置；4：节气门；6：点火装置；8：燃料喷射装置；12：目标转矩设定部；14：目标效率设定部；16：目标空燃比设定部；20：空气量控制用转矩计算部；22：空气量控制用空燃比设定部；24：目标空气量计算部；26：节气门开度计算部；28：推定空气量计算部；30：推定转矩计算部；32：点火正时控制用效率计算部；36：点火正时计算部；38：燃料喷射量计算部。

Claims (1)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机的控制装置具备：

目标转矩设定单元，该目标转矩设定单元设定目标转矩；

目标空燃比设定单元，该目标空燃比设定单元是设定目标空燃比的单元，使所述目标空燃比周期性地变化；

空气量控制用转矩设定单元，该空气量控制用转矩设定单元将所述目标转矩设定为空气量控制用转矩；

假想空燃比设定单元，该假想空燃比设定单元是设定假想空燃比的单元，将所述目标空燃比周期性地变化时的最稀空燃比设定为所述假想空燃比；

目标空气量计算单元，该目标空气量计算单元基于下述数据计算用于在所述假想空燃比下实现所述空气量控制用转矩的目标空气量，所述数据是将最佳点火正时的空气量和转矩之间的关系与空燃比建立关联而确定的数据；

空气量控制单元，该空气量控制单元根据所述目标空气量进行空气量控制；

推定空气量计算单元，该推定空气量计算单元计算推定空气量，所述推定空气量是推定由所述的空气量控制实现的空气量；

推定转矩计算单元，该推定转矩计算单元基于下述数据计算在所述目标空燃比下推定由所述推定空气量实现的推定转矩，所述数据是将最佳点火正时的空气量和转矩之间的关系与空燃比建立关联而确定的数据；

点火正时控制单元，该点火正时控制单元对点火正时进行控制，以便利用点火正时的修正来补偿所述推定转矩与所述目标转矩之差；以及

燃料喷射量控制单元，该燃料喷射量控制单元根据所述目标空燃比对燃料喷射量进行控制。