CN103261637B

CN103261637B - 内燃机的控制装置

Info

Publication number: CN103261637B
Application number: CN201080070757.8A
Authority: CN
Inventors: 北东宏之
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: JPWO2012081111A1; US20130247869A1; EP2653704A4; EP2653704B1; CN103261637A; US8655573B2; EP2653704A1; JP5387785B2; WO2012081111A1

Abstract

提供能避免内燃机的转矩向要求转矩上升时因EGR气体的影响导致转矩不足、良好地防止加速不良的内燃机的控制装置。根据规定要求转矩（TQreq）与要求节气门开度（TAreq）的关系的要求节气门开度映射基于要求转矩（TQreq）设定要求节气门开度（TAreq）。并根据规定要求负载率（KLreq）与要求EGR开度（EGRreq）的关系的要求EGR开度映射基于要求负载率（KLreq）设定要求EGR开度（EGRreq）。以基于要求EGR开度映射和相对当前的要求转矩（TQreq）的要求负载率（KLreq）获取的要求EGR开度（EGRreq）为上限值限制内燃机（12）的实际转矩向当前的要求转矩（TQreq）过渡的过程的要求EGR开度（EGRreq）。

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。

背景技术

以往，例如专利文献1中公开了作为动力源具备内燃机与马达的混合动力车辆用的内燃机的控制装置。在该现有的控制装置中，在基于加速器踩踏量而检测内燃机所被要求的要求转矩的基础上，算出在基于加速器踩踏量的进气量控制中使用的最终进气量。进而，以使得使用空气流量计检测出的实际的进气量与上述最终进气量一致的方式调整节气门开度。

另外，据申请人的了解，作为与本发明相关的技术文献，包括上述文献在内，还存在以下所记载的文献。

专利文献1：日本特开2000－97069号公报

专利文献2：日本特开平5－288123号公报

专利文献3：日本特开平11－36962号公报

专利文献4：日本特开2005－214081号公报

然而，已知有具有如下结构的内燃机（混合动力车辆用的内燃机、或者所谓的转矩命令（torque demand）式的内燃机）：根据规定内燃机所被要求的要求转矩与要求（目标）节气门开度之间的关系的第一关系信息、基于要求转矩设定要求节气门开度。并且，还已知有具有如下结构的内燃机：为了实现通过降低泵气损失来改善燃料利用率的目的，在内燃机的规定的运转区域中，利用连通进气通路与排气通路的EGR通路、和开闭该EGR通路的EGR阀，执行将EGR气体导入到气缸内的EGR控制（所谓的外部EGR控制）。以下，参照图10对具有上述结构的内燃机中所存在的课题进行说明。

图10是用于说明本发明的课题的图。更具体而言，图10的（A）是针对进行EGR控制的“有EGR”的情况（实线）与不进行EGR控制的“无EGR”的情况（虚线），示出规定了要求转矩TQreq与要求节气门开度TAreq之间的关系的要求节气门开度映射（第一关系信息）的设定的一例的图，图10的（B）是示出规定了与被吸入到内燃机的空气量相关的空气量信息（此处为负载率）和EGR阀的要求（目标）EGR开度EGRreq之间的关系的要求EGR开度映射（第二关系信息）的设定的一例的图。另外，图10的（A）所示的设定是发动机转速NE与当前的实际转矩TQnow对应时的设定。

在利用图10中的各图所示的关系的系统中，如图10的（B）所示，根据要求负载率KLreq（空气量信息）来设定要求EGR开度EGRreq。在基于燃料利用率要求而通过外部EGR控制导入大量的EGR气体的情况下，如图10的（A）所示，与“无EGR”的情况相比，需要大幅地增大设定同一要求转矩TQreq下的要求节气门开度TAreq。在从利用这种要求节气门开度TAreq的设定进行外部EGR控制的EGR区域向高负载侧的无EGR区域过渡的状况下，由于将节气门开度控制在接近全开的开度，因此，在仅如图10的（B）所示那样减小EGR开度而削减EGR气体量的情况下，进气量急剧增加。因此，在这种状况下，需要与减小要求EGR开度EGRreq的情况相对应地如图10的（A）所示预先设置使要求节气门开度TAreq暂时向关闭方向变化的设定。即，需要预先设置伴随着要求转矩TQreq的增加而要求节气门开度TAreq变小的设定区域。

在具有如上的设定区域的情况下，当自当前（A）点的转矩TQnow起要求了上述设定区域内的B点的要求转矩TQreq的情况下，节气门开度TA从当前的节气门开度TAnow向B点的要求节气门开度TAreq阶梯式地变化。这样，在图10的（A）所示的要求节气门开度映射中，当要求了大于与节气门开度TA的极大值TAmax对应的要求转矩TQtamax的要求转矩TQreq的情况下，作为能够通过对应的要求节气门开度TAreq实现的转矩，存在EGR开度不同的两个值、即TQreq（B点）与TQreq′（B′点）。如上所述，要求EGR开度EGRreq是根据要求负载率KLreq（空气量信息）决定的。因此，B′点处的要求EGR开度EGRreq′大于B点处的要求EGR开度EGRreq。

当自当前（A点）的转矩TQnow起要求了B点的要求转矩TQreq时，在节气门开度TA被控制成与要求转矩TQreq对应的要求节气门开度TAreq后，进气量（负载率KL）逐渐升高。进而，与负载率KL的上升对应地，EGR开度扩大，由此，EGR气体量逐渐增加。结果，当内燃机的实际转矩达到EGR开度被控制成大于EGRreq的EGRreq′的TQreq′时，由于导入大量的EGR气体，因此进气达到饱和，内燃机的转矩无法进一步增大。结果，产生从TQreq减去TQreq′而得的量的转矩不足，导致加速不良。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，在具备基于要求转矩设定要求节气门开度的结构的情况下，能够避免当内燃机的转矩向要求转矩上升时因EGR气体的影响而导致的转矩不足，能够良好地防止加速不良。

技术方案1的发明涉及一种内燃机的控制装置，其特征在于，上述内燃机的控制装置具备：

节气门控制单元，该节气门控制单元根据要求节气门开度控制用于调整被吸入内燃机的空气量的节气门的节气门开度；

EGR阀控制单元，该EGR阀控制单元根据要求EGR开度控制EGR阀的EGR开度，该EGR阀用于对将进气通路与排气通路连通的EGR通路进行开闭；

要求转矩获取单元，该要求转矩获取单元获取上述内燃机所要求的要求转矩；

空气量信息获取单元，该空气量信息获取单元获取与上述空气量相关的空气量信息，

要求节气门开度设定单元，该要求节气门开度设定单元根据规定上述要求转矩与上述要求节气门开度之间的关系的第一关系信息，基于上述要求转矩来设定上述要求节气门开度；

要求EGR开度设定单元，该要求EGR开度设定单元根据规定上述空气量信息与上述要求EGR开度之间的关系的第二关系信息，基于上述空气量信息来设定上述要求EGR开度；以及

要求EGR开度限制单元，该要求EGR开度限制单元以基于上述第二关系信息和相对于当前的上述要求转矩的上述空气量信息获取的上述要求EGR开度作为上限值，限制上述内燃机的实际转矩向上述当前的要求转矩过渡的过程中的上述要求EGR开度。

并且，技术方案2的发明的特征在于，在技术方案1所记载的发明中，

在当前要求在上述第一关系信息中伴随着上述要求转矩的增加而上述要求节气门开度变小的设定区域的上述要求转矩的情况下，上述要求EGR开度限制单元以基于上述第二关系信息和与该情况下的上述要求转矩对应的上述空气量信息获取的上述要求EGR开度作为上限值，限制上述内燃机的实际转矩向上述当前的要求转矩过渡的过程中的上述要求EGR开度。

并且，技术方案3的发明涉及一种内燃机的控制装置，其特征在于，上述内燃机的控制装置具备：

空气量信息获取单元，该空气量信息获取单元获取与上述空气量相关的空气量信息；

要求节气门开度限制单元，该要求节气门开度限制单元限制与当前的上述要求转矩对应的当前的要求节气门开度，以免上述当前的要求节气门开度变得小于与小于上述当前的要求转矩的要求转矩对应的上述要求节气门开度。

并且，技术方案4的发明的特征在于，在技术方案3所记载的发明中，

在当前要求大于与在上述第一关系信息中变得极大的极大节气门开度对应的上述要求转矩的要求转矩的情况下，上述要求节气门开度设定单元将上述极大节气门开度用作上述当前的要求节气门开度。

并且，技术方案5的发明的特征在于，在技术方案4所记载的发明中，上述内燃机的控制装置还具备：

缸内压力传感器，该缸内压力传感器检测上述内燃机的缸内压力；以及

EGR反馈控制单元，当在要求大于上述极大节气门开度时的上述要求转矩的要求转矩的状况下使用上述极大节气门开度的情况下，上述EGR反馈控制单元进行EGR开度的反馈控制，以便使用上述缸内压力传感器获取的上述内燃机的实际转矩成为上述要求转矩。

并且，技术方案6的发明的特征在于，在技术方案1至5中任一项所记载的内燃机的控制装置中，

上述内燃机搭载于混合动力车辆，该混合动力车辆除了具备上述内燃机之外还具备第二动力源。

根据技术方案1以及技术方案2的发明，即便在当前要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域的要求转矩的情况下，也能够避免因大量的EGR气体的影响而导致在加速时产生进气量的不足，能够实现满足要求的转矩。因此，能够避免转矩不足，良好地防止加速不良。

根据技术方案3以及技术方案4的发明，针对规定要求转矩与要求节气门开度之间的关系的第一关系信息，并未设置伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域。因此，根据本发明，即便在将EGR开度控制得较大的情况下，也能够避免因EGR气体的影响而导致在加速时产生进气量的不足，能够实现满足要求的转矩。因此，能够避免转矩不足，良好地防止加速不良。

根据技术方案5的发明，在与利用了缸内压力传感器的转矩控制相对应而使用极大节气门开度作为要求节气门开度的情况下，能够精密且高响应性地将实际转矩向要求转矩调整。

根据技术方案6的发明，在将本发明的内燃机的控制装置应用于具备内燃机以及第二动力源的混合动力车辆的情况下，能够避免在内燃机的转矩向要求转矩上升时因EGR气体的影响而导致的转矩不足，能够良好地防止加速不良。

附图说明

图1是示出本发明所被应用的混合动力车辆的驱动系统的概要结构的图。

图2是用于说明图1所示的内燃机的系统结构的图。

图3是示出由转矩与发动机转速NE之间的关系表示的内燃机的运转区域的图。

图4是示出要求节气门开度TAreq及要求EGR开度EGRreq的特征性设定的图。

图5是在本发明的实施方式1中执行的程序的流程图。

图6是用于说明本发明的实施方式2的要求节气门开度TAreq的特征性设定的图。

图7是在本发明的实施方式2中执行的程序的流程图。

图8是用于说明本发明的实施方式3的加速时的特征性控制的图。

图9是在本发明的实施方式3中执行的程序的流程图。

图10是为了说明本发明的课题而使用的图。

具体实施方式

实施方式1

[HV系统的结构]

图1是示出本发明所被应用的混合动力车辆的驱动系统10的概要结构的图。该驱动系统10具备内燃机12以及作为车辆的第二动力源的车辆驱动用马达（以下简称为“马达”）14。并且，驱动系统10具备接受驱动力的供给而产生电力的发电机16。内燃机12、马达14以及发电机16经由行星齿轮式的动力分配机构18互相连结。在与动力分配机构18相连的马达14的旋转轴连接有减速器20。减速器20将马达14的旋转轴与驱动轴24连结，其中，该驱动轴24与驱动轮22相连。动力分配机构18是将内燃机12的驱动力朝发电机16侧与减速器20侧分配的装置。由动力分配机构18进行的驱动力的分配能够任意变更。

驱动系统10还包括逆变器26、转换器28以及高压电池30。逆变器26与发电机16及马达14连接，并且还经由转换器28与高压电池30连接。由发电机16发电而产生的电力能够经由逆变器26向马达14供给，也能够经由逆变器26及转换器28而对高压电池30进行充电。并且，充入高压电池30的电力能够经由转换器28及逆变器26向马达14供给。

根据以上说明了的驱动系统10，基于规定的条件，能够在使马达14停止的状态下仅利用内燃机12的驱动力使驱动轮22旋转，相反，也能够在使内燃机12停止的状态下仅利用马达14的驱动力使驱动轮22旋转。并且，还能够使马达14与内燃机12双方工作而利用双方的驱动力使驱动轮22旋转。此外，还能够使发电机16作为起动器发挥功能而驱动内燃机12，由此控制内燃机12的起动。

本实施方式的驱动系统10由ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）40控制。ECU 40对包括内燃机12、马达14、发电机16、动力分配机构18、逆变器26以及转换器28等在内的驱动系统10的整体进行综合控制。

[内燃机的系统结构]

图2是用于说明图1所示的内燃机12的系统结构的图。进气通路42以及排气通路44与内燃机12的气缸内部连通。在进气通路42的入口附近设置有空气流量计46，该空气流量计46输出与被吸入进气通路42的空气的流量相应的信号。在空气流量计46的下游设置有用于调整被吸入气缸内的空气量的节气门48。节气门48是电子控制式的节气门，能够独立于加速器开度地控制节气门开度TA。在节气门48的附近配置有用于检测节气门开度TA的节气门位置传感器50。

并且，在内燃机12的各气缸分别设置有用于向进气口喷射燃料的燃料喷射阀52以及用于对混合气体进行点火的火花塞54。此外，在各气缸设置有用于检测缸内压力的缸内压力传感器56。

并且，内燃机12具备将比节气门48靠下游侧的进气通路42与排气通路44连接的EGR（Exhaust Gas Recirculation，废气再循环）通路58。在EGR通路58的靠进气通路42侧的连接口附近设置有对EGR通路58进行开闭的EGR阀60。通过改变该EGR阀60的开度，能够使在EGR通路58中流动的EGR气体的流量发生变化，从而能够调整EGR率。

在上述ECU 40的输入部连接有上述的空气流量计46、节气门位置传感器50以及缸内压力传感器56，并且还连接有用于检测发动机转速NE的曲轴转角传感器62等用于检测内燃机12的运转状态的各种传感器。并且，在ECU 40的输入部连接有用于检测该内燃机12所被搭载的混合动力车辆的加速踏板的加速器开度的加速器开度传感器64。并且，在ECU 40的输出部连接有上述的节气门48、燃料喷射阀52、火花塞54以及EGR阀60等用于控制内燃机12的各种致动器。ECU 40基于上述传感器的输出来控制内燃机12的运转状态。

图3是示出由转矩与发动机转速NE之间的关系表示的内燃机12的运转区域的图。

图3中，由实线表示的曲线示出将内燃机12的通常运转时（要求燃料利用率时）的各个时刻的等输出线上的燃料利用率最佳转矩点（能够使内燃机12以最佳的燃料利用率运转时的动作点）相连而得的动作线。更具体而言，如图3所示，该情况下的动作线是通过如下方式获得的：自低转速低负载运转状态起几乎不提升发动机转速NE而大幅地提高转矩，然后使转矩与发动机转速NE一同提高。根据本实施方式的驱动系统10，如前所述，通过在内燃机12运转时对发动机16的工作进行调整，能够调整从发电机16对内燃机12施加的负载的大小。因此，根据本驱动系统10，通过在调整发电机16的工作的同时在内燃机12侧进行节气门48的开度调整，能够控制内燃机12的运转状态以使其通过上述动作线。

另一方面，图3中由虚线表示的曲线示出对内燃机12提出了高输出要求时的动作线。如图3所示，该情况下的动作线设定成：转矩迅速地向全负载转矩升高，然后通过全负载转矩的线。

并且，图3中示出了执行通过EGR阀60的调整实现的EGR控制（所谓的外部EGR控制）的EGR区域的一例。如图3所示，本实施方式的EGR区域设定在除去极轻负载区域与高负载区域后的区域。

并且，在搭载于具有上述驱动系统10的混合动力车辆的内燃机12中，通过如下的步骤算出满足驾驶者的输出要求的要求（目标）节气门开度TAreq。即，基于加速器开度获取驾驶者针对车辆整体的要求输出。进而，该车辆整体的要求输出被分成马达14所承担的要求输出与内燃机12所承担的要求输出。在此基础上，如图3所示，当要求燃料利用率时，算出内燃机12所承担的要求输出下的等输出线与通常运转时的动作线的交点处的转矩、即用于在燃料利用率最佳的状态下实现内燃机12所承担的要求输出的转矩，来作为此次的车辆输出要求时的要求转矩TQreq。

图4是示出要求节气门开度TAreq及要求EGR开度EGRreq的特征性设定的图。更具体而言，图4的（A）是针对进行外部EGR控制的“有EGR”的情况（实线）与不进行外部EGR控制的“无EGR”的情况（虚线），示出规定了要求转矩TQreq与要求节气门开度TAreq之间的关系的要求节气门开度映射（第一关系信息）的设定的一例的图，图4的（B）是示出规定了与被吸入内燃机12的空气量相关的空气量信息（此处为负载率KL）和EGR阀60的要求（目标）EGR开度EGRreq之间的关系的要求EGR开度映射（第二关系信息）的设定的一例的图。另外，图4的（A）所示的设定是发动机转速NE与当前的转矩TQnow对应时的设定。

在本实施方式中，根据图4的（A）所示的关系、即规定要求转矩TQreq与要求节气门开度TAreq之间的关系的要求节气门开度映射，基于当前的要求转矩TQreq计算出要求节气门开度TA。ECU 40对规定图4的（A）所示的关系的要求节气门开度映射进行存储。更具体而言，ECU 40存储有“有EGR”的映射（实线）与“无EGR”的映射（虚线）这两种映射，并根据有无外部EGR控制的执行要求来切换上述映射。

在“有EGR”的映射中，为了在EGR区域满足与“无EGR”时同样的转矩要求，与“无EGR”时相比，将要求节气门开度TAreq设定成得较大。并且，在“有EGR”的映射中设定成：要求转矩TQreq越高，则要求节气门开度TAreq越大。然而，为了防止在从EGR区域向高负载侧的无EGR区域过渡的状况下伴随着EGR气体量的减少而进气量急剧增加，如图4的（A）所示，“有EGR”的映射设定成使要求节气门开度TAreq暂时向关闭方向变化。即，“有EGR”的映射具有伴随着要求转矩TQreq的增加而要求节气门开度TAreq变小的设定区域。

并且，在本实施方式中，如图4的（B）所示，根据规定要求负载率KL（空气量信息）与要求EGR开度EGRreq之间的关系的要求EGR开度映射，基于要求负载率KL计算出要求EGR开度EGRreq。

当自当前（A点）的转矩TQnow起要求了B点的要求转矩TQreq的情况下，在将节气门开度TA控制成与要求转矩TQreq对应的要求节气门开度TAreq后，进气量（负载率KL）逐渐升高。进而，与要求负载率KLreq的上升相对应地，通过EGR开度扩大，EGR气体量逐渐增多。在这种情况下，若使用如图10的（B）（图4的（B）的虚线）那样具有伴随着要求负载率KLreq变高而要求EGR开度EGRreq变大的设定的要求EGR开度映射，则当实际转矩达到在EGR开度被控制得较大的状态下实现的TQreq′时，进气达到饱和，转矩无法进一步增大。结果，会产生从TQreq减去TQreq′而得的量的转矩不足，导致加速不良。

因此，在本实施方式中，如图4的（A）所示，在当前要求大于与极大节气门开度TAmax对应的要求转矩TQtamax的要求转矩TQreq的情况下，如图4的（B）所示，以与当前的要求转矩TQreq对应的要求负载率KLreq时的要求EGR开度EGRreq作为上限值，限制内燃机12的实际转矩向当前的要求转矩TQreq过渡的过程中的要求EGR开度EGRreq。

图5是示出为了实现上述功能而在本实施方式1中ECU 40所执行的程序的流程图。另外，本程序按照规定时间反复执行。

在图5所示的程序中，首先，利用曲轴转角传感器62的输出获取当前的发动机转速NEnow（步骤100）。接着，获取当前的负载率KLnow（步骤102）。具体而言，基于发动机转速NE与利用空气流量计46获取的进气量计算出当前的负载率KLnow。

其次，获取当前的实际转矩TQnow（步骤104）。在具备图1所示的驱动系统10的混合动力车辆中，能够基于用于控制发电机16所产生的转矩的控制电流值计算出内燃机12的实际转矩TQnow。另外，例如可以另外配备转矩传感器，并利用该转矩传感器获取内燃机12的实际转矩TQnow。

其次，获取当前的要求转矩TQreq（步骤106）。参照图3，以上述方式基于加速器开度计算出要求转矩TQreq。接着，判定要求转矩TQreq是否大于当前的实际转矩TQnow（步骤108）。

结果，在上述步骤108的判定结果为不成立的情况下，即能够判断为当前的实际转矩TQnow已达到要求转矩TQreq的情况下，根据规定的要求节气门开度映射（参照图4的（A））计算出与当前的实际转矩TQnow对应的要求节气门开度TAnow（步骤110）。更具体而言，该映射针对每个规定的发动机转速NE而设定，在本步骤110中，参照与当前的发动机转速NEnow对应的要求节气门开度映射。

另一方面，在上述步骤108的判定结果为成立的情况下，即能够判断为当前的实际转矩TQnow尚未达到要求转矩TQreq的情况下，根据上述要求节气门开度映射计算出与当前的要求转矩TQreq对应的要求节气门开度TAreq（步骤112）。

其次，根据上述要求节气门开度映射计算出当前的发动机转速NEnow下的极大节气门开度TAmax（步骤114）。接着，根据上述要求节气门开度映射计算出与极大节气门开度TAmax对应的要求转矩TQtamax（步骤116）。

其次，判定当前的要求转矩TQreq是否大于极大节气门开度TAmax时的要求转矩TQtamax（步骤118）。结果，当判定为当前的要求转矩TQreq在上述要求转矩TQtamax以下的情况下，即能够判断为当前并未要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域（参照图4的（A））内的要求转矩的情况下，根据规定的要求EGR开度映射计算出与当前的负载率KLnow对应的要求EGR开度EGRnow（步骤120）。另外，为了进行本程序的处理而ECU 40存储的要求EGR开度映射是规定上述图4的（B）中由虚线示出的关系（图10的（B）所示的关系）的映射。在该情况下，接着，将在本步骤120中计算出的EGR开度EGRnow设定为当前的要求EGR开度（步骤122）。

另一方面，在上述步骤118中，在判定为当前的要求转矩TQreq大于上述要求转矩TQtamax的情况下，即能够判断为当前要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域的要求转矩的情况下，计算出与当前的要求转矩TQreq对应的负载率KLreq（步骤124）。具体而言，在ECU 40预先存储有要求转矩TQreq与要求负载率KLreq之间的关系，在本步骤124中，利用这种关系计算出要求负载率KLreq。

其次，根据要求EGR开度映射计算出与在上述步骤124中计算出的要求负载率KLreq对应的要求EGR开度EGRreq（步骤126）。接着，通过与上述步骤120同样的处理计算出与当前的负载率KLnow对应的要求EGR开度EGRnow（步骤128）。

其次，判定在上述步骤128中计算出的要求EGR开度EGRnow是否大于在上述步骤126中计算出的要求EGR开度EGRreq（步骤130）。结果，当要求EGR开度EGRnow在要求EGR开度EGRreq以下的情况下，将与当前的负载率KLnow对应的要求EGR开度EGRnow设定为当前的要求EGR开度（步骤122）。另一方面，在要求EGR开度EGRnow大于要求EGR开度EGRreq的情况下，不使用要求EGR开度EGRnow，而是将在上述步骤126中计算出的要求EGR开度EGRreq设定为当前的要求EGR开度（步骤132）。

根据以上说明了的图5所示的程序，在判定为当前的要求转矩TQreq大于上述要求转矩TQtamax的情况下，即能够判断为当前要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域的要求转矩的情况下，以基于要求EGR开度映射和与当前的要求转矩TQreq对应的要求负载率KLreq计算出的要求EGR开度EGRreq作为上限值，限制内燃机12的实际转矩向当前的要求转矩TQreq过渡的过程中的要求EGR开度EGRreq。由此，即便在当前要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域的要求转矩TQreq的情况下，也能够避免因大量的EGR气体的影响而在加速时产生进气量的不足，能够实现满足要求的转矩。因此，能够避免转矩不足，良好地防止加速不良。并且，由于这样能够消除加速时的内燃机12的转矩不足，因此无需利用马达14来弥补转矩不足。因此，由于能够防止由马达14造成的无用的电力消耗，因而结果能够实现内燃机12的燃料利用率的提高。

另外，在上述的实施方式1中，ECU 40通过根据要求节气门开度TAreq控制电子控制式的节气门48的节气门开度TA而实现上述第一发明中的“节气门控制单元”；通过根据要求EGR开度EGRreq控制EGR阀60的EGR开度而实现上述第一发明中的“EGR阀控制单元”；通过执行上述步骤106的处理而实现上述第一发明中的“要求转矩获取单元”；通过执行上述步骤124的处理而实现上述第一发明中的“空气量信息获取单元”；通过执行上述步骤112的处理而实现上述第一发明中的“要求节气门开度设定单元”；通过执行上述步骤126及128的处理而实现上述第一发明中的“要求EGR开度设定单元”；通过根据上述步骤130的判定结果执行上述步骤132或122的处理而实现上述第一发明中的“要求EGR开度限制单元”。

实施方式2

其次，参照图6及图7对本发明的实施方式2进行说明。

本实施方式的系统能够通过采用图1及图2所示的硬件结构、并使ECU 40执行后述的图7所示的程序以取代图5所示的程序来实现。

在上述实施方式1中，为了避免加速时因大量的EGR气体的影响而产生转矩不足，在能够判断为当前要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域的要求转矩的情况下，以基于要求EGR开度映射和与当前的要求转矩TQreq对应的要求负载率KLreq计算出的要求EGR开度EGRreq作为上限值，限制内燃机12的实际转矩向当前的要求转矩TQreq过渡的过程中的要求EGR开度EGRreq。

与此相对，在本实施方式中，如图6所示，在“有EGR”的情况下（要求燃料利用率时），针对规定了要求转矩TQreq与要求节气门开度TAreq之间的关系的要求节气门开度映射，具有如下设定。即，在本实施方式中，将与当前的要求转矩TQreq对应的要求节气门开度TAreq设定成：不小于与小于当前的要求转矩TQreq的要求转矩对应的要求节气门开度。更具体而言，在当前要求大于与在要求节气门映射中变得极大的极大节气门开度TAmax对应的要求转矩TQtamax的要求转矩TQreq的情况下，将极大节气门开度TAmax用作当前的要求节气门开度TAreq。

并且，在本实施方式中，与上述实施方式1不同，并未针对根据要求负载率KLreq（空气量信息）计算出的要求EGR开度EGRreq设置限制。因此，虽然此处省略了图示，但是在本实施方式中，使用规定了图4的（B）中由虚线所示的关系（图10的（B）所示的关系）的映射作为规定了要求负载率KLreq（空气量信息）与要求EGR开度EGRreq之间的关系的要求EGR开度映射。

并且，在本实施方式中，在对内燃机12提出了高输出要求的情况下，如图6中以虚线所示，与“有EGR”的情况不同，并不将要求节气门开度TAreq固定在规定开度（上述极大节气门开度TAmax）。另外，在本实施方式中，通常运转时（要求燃料利用率时）的动作线（参照图3）上的转矩值设为在极大节气门开度TAmax时实现的转矩TQtamax以下。

图7是示出为了实现上述功能而在本发明的实施方式2中ECU 40执行的程序的流程图。另外，在图7中，对与实施方式1的图5所示的步骤相同的步骤标注相同的标号并省略或简化说明。

在图7所示的程序中，在步骤100～106中，在分别获取了当前的发动机转速NEnow、当前的负载率KLnow、当前的实际转矩TQnow以及当前的要求转矩TQreq后，根据规定的要求节气门开度映射（参照图6）计算出与当前的要求转矩TQreq对应的要求节气门开度TAreq（步骤200）。

其次，判定针对当前的内燃机12的转矩要求是否为高输出要求（步骤202）。基于加速器开度是否在规定的判定值以下来执行本步骤202的判定。具体而言，当加速器开度在上述判定值以下的情况下，判断为针对当前的内燃机12的转矩要求并非为高输出要求，即判断为是进行外部EGR控制的燃料利用率要求。

在上述步骤202的判定结果成立的情况下，根据上述要求节气门开度映射计算出当前的发动机转速NEnow下的极大节气门开度TAmax（步骤204）。接着，根据上述要求节气门开度映射计算出与极大节气门开度TAmax对应的要求转矩TQtamax（步骤206）。

其次，判定当前（此次）的要求转矩TQreq是否小于极大节气门开度TAmax时的要求转矩TQtamax（步骤208）。结果，在判定为当前的要求转矩TQreq小于上述要求转矩TQtamax的情况下，即在能够判断为当前要求伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变大的设定区域（参照图6）的要求转矩TQreq的情况下，将在上述步骤200中计算出的要求节气门开度TAreq设定为当前（此次）的要求节气门开度（步骤210）。

另一方面，在上述步骤208中，当判定为当前的要求转矩TQreq在上述要求转矩TQtamax以上的情况下，将在上述步骤204中计算出的要求节气门开度TAmax设定为当前（此次）的要求节气门开度（步骤212）。

根据以上说明了的图7所示的程序，在当前的要求转矩TQreq在上述要求转矩TQtamax以上的状况下，要求节气门开度被固定在极大节气门开度TAmax。由此，与图4的（A）所示的设定不同，针对如图6所示那样规定了要求转矩TQreq与要求节气门开度TAreq的要求节气门开度映射，并未设置伴随着要求转矩的增加而要求节气门开度变小的设定区域。因此，即便在将EGR开度控制得较大的情况下，也能够避免因EGR气体的影响而在加速时产生进气量的不足，能够实现满足要求的转矩。因此，能够避免转矩不足，良好地防止加速不良。

然而，在上述实施方式2中，在当前的要求转矩TQreq在上述要求转矩TQtamax以上的状况下，将要求节气门开度固定在极大节气门开度TAmax。泵气损失也变小，在使用了这种极大节气门开度TAmax的状况下，通常内燃机的燃料利用率最佳。与这种情形不同，当在节气门开度TA小于上述极大节气门开度TAmax的状况下获得燃料利用率最佳的转矩的情况下，也可以将要求节气门开度固定在获得燃料利用率最佳的转矩的节气门开度。

另外，在上述的实施方式2中，ECU 40通过根据要求节气门开度TAreq控制电子控制式的节气门48的节气门开度TA实现上述第三发明中的“节气门控制单元”，通过根据要求EGR开度EGRreq控制EGR阀60的EGR开度实现上述第三发明中的“EGR阀控制单元”，通过执行上述步骤106的处理实现上述第三发明中的“要求转矩获取单元”，通过基于利用空气流量计46获取的进气量与发动机转速NE计算出负载率KL实现上述第三发明中的“空气量信息获取单元”，通过执行上述步骤200的处理实现上述第三发明中的“要求节气门开度设定单元”，通过基于负载率KL与要求EGR开度映射计算出要求EGR开度EGRreq实现上述第三发明中的“要求EGR开度设定单元”，通过根据上述步骤208的判定结果执行上述步骤210或212的处理实现上述第三发明中的“要求节气门开度限制单元”。

实施方式3

其次，参照图8及图9对本发明的实施方式3进行说明。

本实施方式的系统能够通过采用图1及图2所示的硬件结构，并使ECU 40执行后述的图9所示的程序以取代图7所示的程序来实现。

在本实施方式中也与上述实施方式2相同，当在EGR区域中要求大于极大节气门开度TAmax时的要求转矩TQtamax的要求转矩TQreq的情况下，将要求节气门开度固定在极大节气门开度TAmax。以下，将像这样要求节气门开度被固定在极大节气门开度TAmax的区间称作“要求节气门开度固定区间”。

在上述的要求节气门开度固定区间，为了获得要求转矩TQreq，需要通过EGR开度的控制来调整EGR气体量以调整进气量。然而，上述图10的（B）那样的要求EGR开度映射是规定内燃机12处于稳定状态时的要求负载率KLreq与要求EGR开度EGRreq之间的关系的映射。并且，EGR阀60的响应性低于节气门48的响应性。因此，在上述的要求节气门开度固定区间，仅通过利用要求EGR开度映射对EGR阀60进行开度调整，难以在采用了像极大节气门开度TAmax这样的较大的节气门开度TA的状况下将实际转矩TQnow向要求转矩TQreq精密且高响应性地调整。

图2所示的内燃机12具备缸内压力传感器56。通过配备这种缸内压力传感器56，能够实时地获取内燃机12的实际转矩。因此，在本实施方式中，在当前要求上述要求节气门开度固定区间内的要求转矩TQreq的情况下，进行EGR开度的反馈控制，以使得利用缸内压力传感器56获取的实际转矩变成上述要求转矩TQreq。

并且，在本实施方式中，如图8所示，当在“无EGR”时利用要求节气门开度映射（图8中由虚线示出的关系）计算出的要求节气门开度TAreqh大于上述极大节气门开度TAmax的情况下，中止要求节气门开度的固定。进而，在该情况下，将“无EGR”时的要求节气门开度TAreqh设定为当前的要求节气门开度。

图9是示出为了实现上述功能而在本实施方式3中ECU 40执行的程序的流程图。另外，在图9中，对与实施方式2的图7所示的步骤相同的步骤标注相同的标号并省略或简化说明。

在图9所示的程序中，当在步骤200中计算出与此次的要求转矩TQreq对应的要求节气门开度TAreq后，获取当前的EGR开度EGRnow（步骤300）。具体而言，基于当前的负载率KLnow计算出当前的EGR开度EGRnow。

其次，在计算出与当前的要求转矩TQreq对应的要求负载率KLreq的基础上，根据规定的要求EGR开度映射（图10的（B）所示的关系）计算出与该要求负载率KLreq对应的要求EGR开度EGRreq（步骤302）。接着，当在步骤202中判定为当前的针对内燃机12的转矩要求并非高输出要求的情况下，根据规定的要求节气门开度映射（图8中由虚线表示的关系）计算出“无EGR”的情况下的与当前的要求转矩TQreq对应的无EGR时要求节气门开度TAreqh（步骤304）。

并且，在图9所示的程序中，当在步骤208中判定为当前的要求转矩TQreq小于上述要求转矩TQtamax的情况下，将在上述步骤200中计算出的要求节气门开度TAreq设定为当前（此次）的要求节气门开度TAreq（步骤210）。另一方面，当判定为当前的要求转矩TQreq在上述要求转矩TQtamax以上的情况下，接着判定无EGR时要求节气门开度TAreqh是否大于极大节气门开度TAmax（步骤306）。

当在上述步骤306中判定为无EGR时要求节气门开度TAreqh大于极大节气门开度TAmax的情况下，将在上述步骤304中计算出的无EGR时要求节气门开度TAreqh设定为当前（此次）的要求节气门开度（步骤308）。

另一方面，当在上述步骤306中判定为无EGR时要求节气门开度TAreqh在极大节气门开度TAmax以下的情况下，将在上述步骤204中计算出的极大节气门开度TAmax设定为当前（此次）的要求节气门开度（步骤310）。接着，在该情况下，判定当前的实际转矩TQnow是否大于当前的要求转矩TQreq（步骤310）。

当在上述步骤310中判定为当前的实际转矩TQnow大于当前的要求转矩TQreq的情况下，将要求EGR开度EGRreq修正为对当前的EGR开度EGRnow加上规定的EGR修正量EGRFB而得的值（步骤312）。另一方面，当在上述步骤310中判定为当前的实际转矩TQnow在当前的要求转矩TQreq以下的情况下，接着判定当前的实际转矩TQnow是否小于当前的要求转矩TQreq（步骤314）。结果，当本步骤314的判断成立的情况下，将要求EGR开度EGRreq修正为从当前的EGR开度EGRnow减去上述EGR修正量EGRFB而得的值（步骤316）。

根据以上说明了的图9所示的程序，在当前的要求转矩TQreq在上述要求转矩TQtamax以上、且无EGR时要求节气门开度TAreqh在极大节气门开度TAmax以下的状况下，将要求节气门开度固定在极大节气门开度TAmax。由此，如以上的实施方式2中所述，即便在将EGR开度控制得较大的情况下，也能够避免因EGR气体的影响而导致在加速时产生进气量的不足，能够实现满足要求的转矩。因此，能够避免转矩不足，良好地防止加速不良。

在此基础上，根据上述程序，当选择上述极大节气门开度TAmax作为要求节气门开度的情况下，进行EGR开度的反馈控制。由此，当判定为当前的实际转矩TQnow大于当前的要求转矩TQreq的情况下，通过使要求EGR开度EGRreq增大与EGR修正量EGRFB相当的量，能够减少进气量，降低实际转矩。另一方面，当判定为当前的实际转矩TQnow在当前的要求转矩TQreq以下的情况下，通过使要求EGR开度EGRreq减小与EGR修正量EGRFB相当的量，能够增加进气量，提高实际转矩。这样，根据上述EGR开度的反馈控制，能够进行控制以使得利用缸内压力传感器56获取的实际转矩成为上述要求转矩TQreq。由此，与利用了缸内压力传感器56的转矩控制相应地，当要求节气门开度被固定在上述极大节气门开度TAmax的情况下，能够将实际转矩向要求转矩TQreq精密且高响应性地调整。并且，由于能够精密且高响应性地控制EGR气体量，故此能够防止EGR气体量变得过剩而导致内燃机12的燃烧恶化。

另外，在上述实施方式3中，ECU 40通过执行上述步骤310至316的一系列的处理实现上述第五发明中的“EGR反馈控制单元”。

然而，在上述实施方式1至3中，针对将本发明的内燃机的控制装置应用于具备内燃机12以及作为第二动力源的马达14的混合动力车辆用的内燃机12的例子进行了说明。然而，成为本发明的内燃机的控制装置的应用对象的内燃机并不限定于上述内燃机，也可以是根据基于要求转矩的要求节气门开度来进行内燃机的转矩控制的内燃机（所谓的转矩命令式的内燃机）。

标号说明

10：驱动系统；12：内燃机；14：马达；16：发电机；18：动力分配机构；40：ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）；42：进气通路；44：排气通路；46：空气流量计；48：节气门；50：节气门位置传感器；52：燃料喷射阀；54：火花塞；56：缸内压力传感器；58：EGR通路；60：EGR阀；62：曲轴转角传感器；64：加速器开度传感器。

Claims

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置具备：

要求转矩获取单元，该要求转矩获取单元获取所述内燃机所要求的要求转矩；

空气量信息获取单元，该空气量信息获取单元获取与所述空气量相关的实际空气量信息以及要求空气量信息；

要求节气门开度设定单元，该要求节气门开度设定单元根据规定所述要求转矩与所述要求节气门开度之间的关系的第一关系信息，基于所述要求转矩来设定所述要求节气门开度；以及

要求EGR开度设定单元，该要求EGR开度设定单元根据规定所述要求空气量信息与所述要求EGR开度之间的关系的第二关系信息，基于所述要求空气量信息来设定所述要求EGR开度；

所述内燃机的控制装置的特征在于，

所述第二关系信息设定成：相对于所述要求空气量信息的值的增加，所述要求EGR开度增加后再减小，

与在所述第二关系信息中设定成相对于所述要求空气量信息的值的增加而所述要求EGR开度减小的情况相对应，所述第一关系信息具有相对于所述要求转矩的增加而所述要求节气门开度暂时变小的设定区域，

所述内燃机的控制装置还具备要求EGR开度限制单元，当在进行加速时要求了所述设定区域内的要求转矩的情况下，在实际节气门开度被控制成与所述设定区域内的所述要求转矩对应的要求节气门开度的状态下所述内燃机的实际转矩向所述设定区域内的所述要求转矩过渡的过程中，所述要求EGR开度限制单元以基于所述第二关系信息以及与所述设定区域内的所述要求转矩对应的所述要求空气量信息而获取的该加速时的最终的要求EGR开度作为上限值限制所述要求EGR开度，以免基于所述第二关系信息以及在所述过渡过程中变化的所述实际空气量信息而在该过渡过程中获取的所述要求EGR开度超过所述加速时的最终的要求EGR开度。

2.一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置具备：

要求EGR开度设定单元，该要求EGR开度设定单元根据规定所述要求空气量信息与所述要求EGR开度之间的关系的第二关系信息，基于所述要求空气量信息来设定所述要求EGR开度，

所述内燃机的控制装置的特征在于，

与在所述第二关系信息中设定成相对于所述要求空气量信息的值的增加而所述要求EGR开度增加后再减小的情况相对应，所述第一关系信息设定成：在EGR气体的导入区域内，相对于所述要求转矩的增加而所述要求节气门开度变大后再变小，

所述内燃机的控制装置还具备要求节气门开度限制单元，当在加速时要求了大于在所述EGR气体的导入区域内达到所述要求节气门开度变得极大的极大节气门开度时的要求转矩的要求转矩的情况下，所述要求节气门开度限制单元将所述极大节气门开度用作所述加速时的要求节气门开度。

3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机的控制装置还具备：

缸内压力传感器，该缸内压力传感器检测所述内燃机的缸内压力；以及

EGR反馈控制单元，当使用所述极大节气门开度作为所述加速时的要求节气门开度的情况下，所述EGR反馈控制单元进行EGR开度的反馈控制，以便使用所述缸内压力传感器获取的所述内燃机的实际转矩成为所述要求转矩。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机搭载于混合动力车辆，该混合动力车辆除了具备所述内燃机之外还具备第二动力源。