CN103764980B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，在内燃机按气缸组以不同的空燃比进行运转的情况下，能够高精度地实现从排气性能的观点出发所要求的气缸组别的要求效率，所述内燃机由多个气缸组共有一个节气门、且每个气缸组具有排气净化催化剂。为了达到该目的，本发明提供的内燃机的控制装置算出基于气缸组别要求效率决定的代表效率与气缸组别要求效率的效率比，并对每个气缸组通过将要求转矩除以效率比来算出气缸组别要求转矩。然后，按照根据要求转矩、基于气缸组别要求效率的代表效率、以及基于气缸组别目标空燃比的代表空燃比算出的目标空气量来控制节气门的开度，并且，按照作为气缸组别要求转矩与推定潜在转矩之比而算出的气缸组别目标效率来对每个气缸组控制点火正时。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及对由多个气缸组共有一个节气门、且每个气缸组具有排气净化催化剂的内燃机优选使用的控制装置。

背景技术

作为内燃机的控制方法之一，例如，已知如日本特开2010-53705号公报、日本特开2009-047101号公报所公开的那样将效率及空燃比与转矩一同作为控制量来决定各致动器的操作量的方法。在此所说的效率意味着实际输出的转矩与内燃机潜在能够输出的转矩的比率。经由排气供给到排气净化催化剂的热量根据效率而变化，因此能够通过控制效率来控制排气净化催化剂的温度。在这些公报所公开的技术中，要求效率直接用于计算节气门开度。具体而言，基于将要求转矩除以要求效率而得到的值算出目标空气量，并基于目标空气量决定节气门开度。并且，以最佳点火正时为前提来计算在该节气门开度时实现的转矩的推定值，并将要求转矩与该推定值之比作为目标效率来决定点火正时。通过按照如此决定的节气门开度和点火正时来操作各致动器，结果能够实现符合要求的效率。

但是，通常的车辆用内燃机包括具有多个气缸的多气缸内燃机。在多气缸内燃机中，有时将气缸分为多个组并按这些多个气缸组设置有排气净化催化剂。例如，在日本特开2010-019227号公报所记载的V型内燃机中，按左右气缸列设置有排气净化催化剂。在这样的内燃机中，从排气性能的观点来看，优选按每个气缸组来控制效率。原因在于，排气管的形状按每个气缸组而不同，排气净化催化剂的预热性能在气缸组之间存在差异。

然而，能够通过上述控制方法实现的要求效率到底只是一个值，即，是内燃机整体的要求效率。这是原因：在上述控制方法中，基于点火正时的效率控制和基于节气门开度的空气量控制以组合的方式进行。在具备一个节气门的内燃机的情况下，所决定的节气门开度的值为一个，因此，能够与其对应而实现的效率的值也是一个。因此，若是按气缸组设置有节气门的内燃机，则能够按气缸组来控制节气门开度，因而也能够按气缸组实现不同的效率。但是，通常的多气缸内燃机大多由多个气缸组共有一个节气门。在这样的内燃机中应用上述控制方法时，按气缸组实现不同的效率并不容易。

进一步，在按气缸组具有排气净化催化剂的多气缸内燃机的情况下，空燃比反馈控制是按气缸组进行的。因此，在这样的内燃机中，不仅是效率，空燃比也按气缸组要求不同的值。但是，在上述日本特开2010-53705号公报、日本特开2009-047101号公报中，没有记载按气缸组以不同的空燃比进行运转时的控制方法。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2010-053705号公报

专利文献2：日本特开2010-019227号公报

专利文献3：日本特开2009-047101号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种如下的控制装置：在由多个气缸组共有一个节气门、且每个气缸组具有排气净化催化剂的内燃机中，在该内燃机按气缸组以不同的空燃比进行运转的情况下，能够高精度地实现从排气性能的观点出发所要求的气缸组别的要求效率。

根据本发明的一个实施方式，本控制装置取得作为内燃机的控制量的转矩和效率的各要求值，并且决定同样作为内燃机的控制量的空燃比的目标值。但是，本控制装置关于转矩取得对内燃机整体的一个要求值（以下，要求转矩），而关于效率则按气缸组取得其要求值（以下，气缸组别要求效率）。此外，本发明中的“效率”定义为实际输出的转矩与内燃机潜在能够输出的潜在转矩之比。另外，本控制装置关于空燃比按气缸组取得其目标值（以下，气缸组别目标空燃比）。本控制装置基于所取得的气缸组别要求效率来决定代表效率，并基于所决定的气缸组别目标空燃比来决定代表空燃比。代表效率虽然可以设为气缸组别要求效率的平均值、中央值，但更优选设为气缸组别要求效率中的最小值。代表空燃比虽然可以设为气缸组别目标空燃比的平均值、中央值，但更优选设为气缸组别目标空燃比中的最大值、即最稀值。

本控制装置基于要求转矩、气缸组别要求效率、气缸组别目标空燃比、代表效率以及代表空燃比来实施空气量控制、点火正时控制以及燃料喷射量控制。在空气量控制中，首先，通过将要求转矩除以代表效率来算出要求潜在转矩。然后，基于将最佳点火正时的空气量和转矩的关系与空燃比进行关联而确定的数据，算出用于在代表空燃比下实现要求潜在转矩的空气量的目标值、即目标空气量。然后，按照该目标空气量来控制节气门的开度。在点火正时控制中，首先，算出代表效率与气缸组别要求效率的效率比，并对每个气缸组将要求转矩除以效率比来算出气缸组别要求转矩。另外，在此之外，还进行在最佳点火正时、代表空燃比和实际的节气门开度下实现的潜在转矩的推定值、即推定潜在转矩的计算。然后，算出作为气缸组别要求转矩与推定潜在转矩之比的气缸组别目标效率，并按照气缸组别目标效率来对每个气缸组控制点火正时。在燃料喷射量控制中，按照气缸组别目标空燃比来进行各气缸的燃料喷射量的控制。

这样，通过进行空气量、点火正时和燃料喷射量的各控制，根据本控制装置，能够一边按气缸组以不同的空燃比进行运转，一边高精度地实现从排气性能的观点出发所要求的气缸组别的要求效率。

此外，关于气缸组别目标空燃比的决定方法，存在以下叙述的两种优选的方法。根据第1优选方法，取得对气缸组的每个气缸组的空燃比的要求值、即气缸组别要求空燃比。然后，将气缸组别要求空燃比决定为本次时间步长中的气缸组别目标空燃比，并且基于所决定的本次时间步长中的气缸组别目标空燃比来决定代表空燃比。根据该方法，除了气缸组别的要求效率之外，关于空燃比也能够按气缸组别来高精度地实现其要求值。

根据与气缸组别目标空燃比的决定相关的第2优选方法，基于气缸组别要求转矩和内燃机的运转状态来决定本次时间步长中的气缸组别目标空燃比，并且基于上次时间步长中的气缸组别目标空燃比来决定代表空燃比。根据该方法，能够高精度地实现要求转矩和气缸组别的要求效率。此外，在选择该方法的情况下，也可以将与排气净化催化剂的推定温度最低的气缸组、即排气净化催化剂的活性最迟的气缸组对应的气缸组别目标空燃比决定为代表空燃比。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的内燃机的控制系统的框图。

图2是表示由本发明的实施方式的控制装置进行的用于选择实现模式的处理的流程图。

图3是表示本发明的实施方式的控制装置的实现模式1的结构的框图。

图4是表示本发明的实施方式的控制装置的实现模式2的结构的框图。

图5是表示本发明的实施方式的控制装置的实现模式3的结构的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的内燃机（以下，发动机）的控制系统的框图。该系统包括发动机2、控制该发动机2的ECU（ElectronicControlUnit：电子控制单元）10、以及用于取得与发动机2的运转状态、和/或运转条件相关的信息的各种传感器。在本实施方式中成为控制对象的发动机2是火花点火式的4循环往复式发动机，并且是具有左右气缸列（bank）的V型发动机。在该发动机2中，按气缸列安装有排气歧管，且按排气歧管设置有用于净化排气的排气净化催化剂。另一方面，左右气缸列的吸气歧管一体化，在其上游设置有由左右气缸列共用的节气门4。

本实施方式的控制装置作为ECU10的功能的一部分而实现。ECU10接收各种传感器值，并基于它们来操作发动机2具备的致动器，从而对发动机2的运转进行控制。在ECU10能够操作的致动器中，除了节气门4之外，还包括点火装置、燃料喷射装置、可变气门正时机构、EGR（ExhaustGasRecycling：排气再循环）装置等。但是，在本实施方式中作为控制装置的ECU10所操作的是节气门4、左右气缸列的点火装置6L、6R以及燃料喷射装置8L、8R。ECU10操作这些致动器来控制发动机2的运转。

ECU10使用转矩、效率和空燃比作为发动机2的控制量。在此所说的转矩更严密而言意味着发动机产生的图示转矩。空燃比意味着供于燃烧的混合气体的空燃比。并且，本说明书中的效率意味着实际输出的转矩与发动机潜在能够输出的转矩（潜在转矩）的比例。ECU10基于接收到的各种传感器值来决定它们的要求值。但是，由于发动机2按左右气缸列具备排气净化催化剂，因此，对于效率和空燃比，按气缸列要求不同的值。原因在于，效率和空燃比都会影响排气净化催化剂的净化性能。因此，ECU10对转矩、左气缸列效率、右气缸列效率、左气缸列空燃比以及右气缸列空燃比决定其各自的要求值，实施发动机2的空气量控制、点火正时控制和燃料喷射量控制以实现这些要求值。

但是，在本实施方式的发动机2的情况下，无法同时实现上述所有的控制量的要求值。原因在于，虽然点火正时和燃料喷射量能够按气缸列进行控制，但由于发动机2由左右气缸列共有一个节气门4，所以空气量不能进行按气缸列的控制。为了同时实现上述所有的控制量的要求值，必须能够按气缸列独立实施空气量控制、点火正时控制和燃料喷射量控制。

因此，ECU10被设计成不是谋求实现上述所有的控制量的要求值，而是仅谋求实现优先度更高的控制量的要求值。具体而言，ECU10具有对优先的控制量存在不同的三个实现模式。其中的实现模式1是优先实现左右气缸列的效率和空燃比的模式。实现模式2是优先实现转矩和左右气缸列的空燃比的模式。并且，实现模式3是优先实现转矩和左右气缸列的效率的模式。选择哪一个实现模式即优先实现哪一个控制量由发动机2的运转状态、和/或运转条件来决定。在本实施方式的情况下，ECU10主要基于排气净化催化剂的劣化度及其推定温度来选择要实施的实现模式。

图2是表示ECU10进行的用于选择实现模式的处理的流程图。在最初的步骤S1中，ECU10对排气净化催化剂的劣化度是否比预定的判定值1大、即排气净化催化剂的劣化是否发展到超过判定值1进行判定。计算排气净化催化剂的劣化度的方法没有限定。例如，可以根据空燃比反馈控制的下游侧氧传感器的输出值的反转周期算出排气净化催化剂的氧吸藏能力，并根据氧吸藏能力的大小算出劣化度。对于劣化已发展的排气净化催化剂而言氧吸藏能力降低，因此，若不直接实现要求的空燃比则排气性能会显著恶化。因此，在排气净化催化剂的劣化度比判定值1大的情况下，ECU10选择实现模式2而优先实现转矩和左右气缸列的空燃比（步骤S6）。

在排气净化催化剂的劣化度为判定值1以下的情况下，ECU10进行下一个步骤S2的判定。在步骤S2中，ECU10对排气净化催化剂的劣化度是否比预定的判定值2小、即排气净化催化剂是否为劣化没有发展的新催化剂进行判定。当然，判定值2是比判定值1小的值。在排气净化催化剂激活之后，从排气性能的观点出发所要求的空燃比基本上为化学计量比，浓化（rich）或稀化（lean）的要求是以使氧吸藏能力合理化为目的要求。但是，由于新催化剂的氧吸藏能力大，所以即使空燃比多少与要求值不同，只要浓化/稀化的方向与要求值相同，则排气排放就不会大幅恶化。因此，在排气净化催化剂的劣化度比判定值2小的情况下，ECU10选择实现模式3而优先实现转矩和左右气缸列的效率（步骤S7）。

在排气净化催化剂的劣化度为判定值2以上的情况下，ECU10进行下一个步骤S3的判定。在步骤S3中，ECU10对排气净化催化剂的推定温度是否比预定的判定值3小、即排气净化催化剂是否未激活进行判定。推定排气净化催化剂的温度的方法没有限定。例如，可以根据排气净化催化剂的床层温度来推定，也可以根据排气的温度来推定。在排气净化催化剂未激活的情况下，无法期待其净化能力、氧吸藏能力。在该情况下，排气性能会由空燃比决定，因此，若要防止催化剂未激活时的排气性能的恶化，应该使空燃比优先而非使效率优先。但是，在排气净化催化剂的推定温度比判定值3小的情况下，ECU10选择实现模式3而优先实现转矩和左右气缸列的效率（步骤S7）。在该情况下，由于使效率的实现优先于空燃比，排气性能会暂时降低。但是，通过提前结束排气净化催化剂的预热，能够进一步抑制总的排气性能的降低。

在排气净化催化剂的推定温度为判定值3以上的情况下，ECU10进行下一个步骤S4的判定和步骤S5的判定。在步骤S4中，ECU10对左右气缸列的要求空燃比之差是否比预定的判定值4小进行判定。另外，在步骤S5中，ECU10对左右气缸列的要求效率之差是否比预定的判定值5小进行判定。由于空燃比、效率会影响转矩，所以在左右气缸列之间存在空燃比、效率之差的情况下，可能会在左右气缸列之间产生转矩差。但是，当气缸列间的空燃比之差、效率之差小到某种程度时，因该差而产生的转矩差就很微小，结果对驾驶性能的影响也小。因此，在气缸列间的要求空燃比之差比判定值4小的情况下，或者在气缸列间的要求效率之差比判定值5小的情况下，ECU10选择实现模式1而优先实现左右气缸列的效率和空燃比（步骤S8）。由此，能够直接实现各气缸列的要求空燃比和要求效率，从而能够实现燃料效率性能和排气性能的最佳化。

在气缸列间的要求空燃比之差为判定值4以上且气缸列间的要求效率之差为判定值5以上的情况下，ECU10选择实现模式2或3。即，选择至少优先实现转矩的实现模式。关于选择实现模式2和实现模式3的哪一个，根据排气净化催化剂的状态以外的发动机2的运转状态、运转条件来决定即可。例如，在存在使空燃比周期性振动的要求的情况下，选择实现模式2即可，在为了确保反向转矩而要求暂时降低效率的情况下，选择实现模式3即可。

以下，对在各实现模式中ECU10所采用的控制构造进行说明。

图3～图5是表示在各实现模式中ECU10所采用的控制构造的框图。图3表示与实现模式1对应的控制构造，图4表示与实现模式2对应的控制构造，并且，图5表示与实现模式3对应的控制构造。对于在图3～图5中构成ECU10的各要素，只特别用图表现出了ECU10具有的各种功能性要素中与通过节气门4、左右气缸列的点火装置6L、6R以及燃料喷射装置8L、8R的操作实现的空气量控制、点火正时控制以及燃料喷射量控制有关的要素。因此，图3～图5并非意味着ECU10仅由这些要素构成。此外，各要素可以分别由专用的硬件构成，也可以共有硬件而由软件虚拟构成。

在作为发动机的控制装置发挥功能的情况下，ECU10采用包括大致分为两部分、即要求调停部20和要求实现部30的控制构造。要求调停部20位于该控制构造的信号的传递系统的上游侧，要求实现部30位于下游侧。操作信号从要求实现部30输出到上述致动器4、6L、6R、8L、8R。此外，除了图3～图5中箭头所示的框间的传递信号之外，在ECU10中还流动着各种信号。这样的信号的一例是包含与发动机的运转条件、运转状态相关的发动机信息的信号。发动机信息包含发动机转速、节气门开度传感器的输出值、空燃比传感器的输出值、当前的实际点火正时、冷却水温度、进气门和排气门的气门正时等。

首先，对要求调停部20进行说明。发动机被要求具有驾驶性能、燃料效率性能、排气性能等各种性能。它们作为与发动机的控制量相关的要求而产生。但是，在关于一个控制量产生了多个要求的情况下，无法同时实现所有要求。因此，需要按控制量对要求进行调停这样的处理。在此所说的调停例如是指最大值选择、最小值选择、平均或加权等用于从多个数值得到一个数值的计算处理，也能够设为适当组合多种计算处理而得到的处理。为了按控制量实施这样的调停，要求调停部20具备三个调停要素22、24、26。调停要素22收集与转矩相关的各种要求并进行调停，并且基于该调停结果输出要求转矩“trqrq”。调停要素24按左右气缸列收集与效率相关的各种要求并进行调停，并且基于该调停结果分别输出左气缸列的要求效率“ηrqL”和右气缸列的要求效率“ηrqR”。并且，调停要素26按左右气缸列收集与空燃比相关的各种要求并进行调停，并且基于该调停结果分别输出左气缸列的要求空燃比“afrqL”和右气缸列的要求空燃比“afrqR”。

要求实现部30包括由映射、函数表示的多个统计模型和/或物理模型。要求实现部30基于从要求调停部20输入的各种要求控制量，算出实现这些要求控制量所需要的各致动器的操作量。由要求实现部30算出的操作量是用于操作节气门4的节气门开度“TA”、用于操作左气缸列的点火装置6L的点火正时“SAL”、用于操作右气缸列的点火装置6R的点火正时“SAR”、用于操作左气缸列的燃料喷射装置8L的燃料喷射量“TauL”、以及用于操作右气缸列的燃料喷射装置8R的燃料喷射量“TauR”。为了算出这些操作量，要求实现部30具备多个计算要素。但是，从图3～图5的比较可知，要求实现部30的结构根据实现模式而不同。ECU10根据所选择的实现模式来改变要求实现部30的结构。

[实现模式1的说明]

参照图3，对实现模式1中的要求实现部30的结构和处理的内容进行说明。在实现模式1中，将左气缸列的要求效率“ηrqL”和右气缸列的要求效率“ηrqR”中的最小值决定为代表效率“ηrep”。另外，将左气缸列的要求空燃比“afrqL”和右气缸列的要求空燃比“afrqR”中的最大值、即最稀值决定为代表空燃比“afrep”。在实现模式1中，作为用于计算致动器4、6L、6R、8L、8R的操作量的信息，使用要求转矩“trqrq”、左气缸列要求效率“ηrqL”、右气缸列要求效率“ηrqR”、左气缸列要求空燃比“afrqL”、右气缸列要求空燃比“afrqR”、代表效率“ηrep”以及代表空燃比“afrep”。

首先，对实现模式1中的节气门开度的计算进行说明。在节气门开度的计算中所使用的主要信息是要求转矩“trqrq”。但是，并不是将要求转矩“trqrq”直接变换为节气门开度。通过将要求转矩“trqrq”除以代表效率“ηrep”来算出作为要求潜在转矩的空气量控制用转矩“trqair”。在代表效率比1小的情况下，空气量控制用转矩比要求转矩大。这意味着，要求由节气门4进行的空气量控制以使得能够潜在输出比要求转矩大的转矩。

空气量控制用转矩“trqair”由目标空气量算出部32变换为目标空气量“KL”。在此所说的空气量意味着吸入到缸内的空气量（也能够代替使用将其无因次化后的填充效率或负荷率）。该变换中所使用的映射是以点火正时是最佳点火正时（MBT和轻度爆震点火正时中更靠延迟侧的点火正时）为前提、且将包括发动机转速和空燃比的各种发动机状态量作为关键词与转矩和空气量进行关联而得到的映射。该映射基于对发动机进行试验而得到的数据来制作。在转矩-空气量变换映射的检索中使用发动机状态量的实际值、目标值。但是，关于空燃比，在映射检索中使用上述代表空燃比“afrep”。因此，在目标空气量算出部32中，算出在代表空燃比“afrep”下实现空气量控制用转矩“trqair”所需要的空气量作为目标空气量“KL”。

目标空气量“KL”由节气门开度算出部34变换为节气门开度“TA”。在该变换中使用空气模型的反模型。空气模型是将空气量对节气门4的动作的响应特性进行模型化后得到的物理模型，通过使用其反模型，能够反算出达成目标空气量“KL”所需要的节气门开度“TA”。ECU10对节气门4的操作按照由节气门开度算出部34算出的节气门开度“TA”来进行。

接着，对实现模式1中的点火正时的计算进行说明。在点火正时的计算中，使用由推定转矩算出部40算出的推定转矩“tqest”。推定转矩算出部40基于通过上述节气门开度控制实现的实际的节气门开度来算出推定转矩。本说明书中的推定转矩是指在当前的节气门开度和代表空燃比“afrep”下将点火正时设为最佳点火正时的情况下能够输出的转矩、即发动机潜在能够输出的潜在转矩的推定值。推定转矩算出部40首先使用上述空气模型的正模型来将节气门开度变换为推定空气量。推定空气量是通过当前的节气门开度实际实现的空气量的推定值。接着，使用转矩-空气量变换映射将推定空气量变换为推定转矩“tqest”。在该转矩-空气量变换映射的检索中，使用上述代表空燃比“afrep”作为检索关键词。

点火正时的计算按左右气缸列进行。在左气缸列的点火正时的计算中，首先计算代表效率“ηrep”与左气缸列要求效率“ηrqL”之比。接着，通过将要求转矩“trqrq”除以该效率比来算出左气缸列要求转矩“trqL”。然后，算出左气缸列要求转矩“trqL”与推定转矩“tqest”之比作为左气缸列目标效率“ηtaL”。另一方面，在右气缸列的点火正时的计算中，首先计算代表效率“ηrep”与右气缸列要求效率“ηrqR”之比。接着，通过将要求转矩“trqrq”除以该效率比来算出右气缸列要求转矩“trqR”。然后，算出右气缸列要求转矩“trqR”与推定转矩“tqest”之比作为右气缸列目标效率“ηtaR”。

各气缸列的点火正时“SAL、SAR”基于对应的目标效率“ηtaL、ηtaR”来决定。左气缸列点火正时算出部36L基于发动机转速等发动机状态量算出最佳点火正时，并且根据左气缸列目标效率“ηtaL”算出相对于最佳点火正时的延迟量。当左气缸列目标效率“ηtaL”为1时将延迟量设为零，且左气缸列目标效率“ηtaL”越比1小，则将延迟量设为越大。然后，算出将最佳点火正时加上延迟量后的值作为最终的左气缸列点火正时“ηtaL”。另一方面，右气缸列点火正时算出部36R根据右气缸列目标效率“ηtaR”算出相对于最佳点火正时的延迟量。然后，算出将最佳点火正时加上延迟量后的值作为最终的右气缸列点火正时“ηtaR”。ECU10对各气缸列的点火装置6L、6R的操作，按照由对应的点火正时算出部36L、36R算出的点火正时“SAL、SAR”来进行。

最后，对实现模式1中的燃料喷射量的计算进行说明。在实现模式1中，燃料喷射量的计算基于对左右气缸列分别要求的要求空燃比“afrqL、afrqR”按气缸来进行。左气缸列燃料喷射量算出部38L将左气缸列要求空燃比“afrqL”直接作为左气缸列的目标空燃比“aftaL”，并根据左气缸列目标空燃比“aftaL”和对象气缸的进气门关闭正时的预测空气量算出左气缸列各气缸的燃料喷射量“TauL”。右气缸列燃料喷射量算出部38R将右气缸列要求空燃比“afrqR”直接作为右气缸列的目标空燃比“aftaR”，并根据右气缸列目标空燃比“aftaR”和对象气缸的进气门关闭正时的预测空气量算出右气缸列各气缸的燃料喷射量“TauR”。ECU10对各气缸列的燃料喷射装置8L、8R的操作，按照由对应的燃料喷射量算出部38L、38R算出的燃料喷射量“TauL、TauR”来进行。

[实现模式2的说明]

接着，参照图4，对实现模式2中的要求实现部30的结构和处理的内容进行说明。在实现模式2中，将左气缸列的要求效率“ηrqL”和右气缸列的要求效率“ηrqR”中的最小值选择为代表效率“ηrep”。另外，将左气缸列的要求空燃比“afrqL”和右气缸列的要求空燃比“afrqR”中的最大值决定为代表空燃比“afrep”。在实现模式2中，作为用于计算致动器4、6L、6R、8L、8R的操作量的信息，使用要求转矩“trqrq”、左气缸列要求空燃比“afrqL”、右气缸列要求空燃比“afrqR”、代表效率“ηrep”以及代表空燃比“afrep”。此外，在实现模式2中，在操作量的计算中不直接使用按气缸列分别的要求效率“ηrqL、ηrqR”。

在实现模式2中的节气门开度的计算中，通过将要求转矩“trqrq”除以代表效率“ηrep”来算出空气量控制用转矩“trqair”。空气量控制用转矩“trqair”由目标空气量算出部32变换为目标空气量“KL”。在该变换中，使用代表空燃比“afrep”作为用于检索转矩-空气量变换映射的关键词。并且，目标空气量“KL”由节气门开度算出部34变换为节气门开度“TA”。

在实现模式2中的点火正时的计算中，按左右气缸列算出点火正时的计算中所使用的推定转矩。推定转矩算出部40使用左气缸列要求空燃比“afrqL”算出左气缸列推定转矩“tqestL”，使用右气缸列要求空燃比“afrqR”算出右气缸列推定转矩“tqestR”。详细而言，在使用转矩-空气量变换映射将推定空气量变换为推定转矩时，在左气缸列推定转矩“tqestL”的计算中使用左气缸列要求空燃比“afrqL”作为检索关键词，在右气缸列要求空燃比“afrqR”的计算中使用右气缸列推定转矩“tqestR”作为检索关键词。

在左气缸列的点火正时的计算中，算出要求转矩“trq”与左气缸列推定转矩“tqestL”之比作为左气缸列目标效率“ηtaL”。然后，在左气缸列点火正时算出部36L中，基于左气缸列目标效率“ηtaL算出左气缸列点火正时“SAL”。另一方面，在右气缸列的点火正时的计算中，算出要求转矩“trq”与右气缸列推定转矩“tqestR”之比作为右气缸列目标效率“ηtaR”。然后，在右气缸列点火正时算出部36R中，根据右气缸列目标效率“ηtaR”算出右气缸列点火正时“SAR”。

实现模式2中的燃料喷射量的计算与实现模式1的情况相同，基于对左右气缸列分别要求的要求空燃比“afrqL、afrqR”按气缸来进行。即，在左气缸列燃料喷射量算出部38L中，直接使用左气缸列要求空燃比“afrqL”作为左气缸列的目标空燃比“aftaL”，并算出左气缸列的各气缸的燃料喷射量“TauL”以实现该目标空燃比“aftaL”。在右气缸列燃料喷射量算出部38R中，直接使用右气缸列要求空燃比“afrqR”作为右气缸列的目标空燃比“aftaR”，并算出右气缸列的各气缸的燃料喷射量“TauR”以实现该目标空燃比“aftaR”。

[实现模式3的说明]

接着，参照图5，对实现模式3中的要求实现部30的结构和处理的内容进行说明。在实现模式3中，与实现模式1的情况相同，将左气缸列的要求效率“ηrqL”和右气缸列的要求效率“ηrqR”中的最小值决定为代表效率“ηrep”。另一方面，关于空燃比与实现模式1的情况不同，将由后述的目标空燃比算出部42算出的左气缸列目标空燃比“aftaL”的上次值和右气缸列目标空燃比“aftaR”的上次值中的最大值决定为代表空燃比“afrep”。在实现模式3中，作为用于计算致动器4、6L、6R、8L、8R的操作量的信息，使用要求转矩“trqrq”、左气缸列要求效率“ηrqL”、右气缸列要求效率“ηrqR”、代表效率“ηrep”以及代表空燃比“afrep”。

在实现模式3中的节气门开度的计算中，通过将要求转矩“trqrq”除以代表效率“ηrep”来算出空气量控制用转矩“trqair”。空气量控制用转矩“trqair”由目标空气量算出部32变换为目标空气量“KL”。在该变换中，使用代表空燃比“afrep”作为用于检索转矩-空气量变换映射的关键词。并且，目标空气量“KL”由节气门开度算出部34变换为节气门开度“TA”。

实现模式3中的点火正时的计算与实现模式1的情况相同，按左右气缸列来进行。在左气缸列的点火正时的计算中，通过将要求转矩“trqrq”除以代表效率“ηrep”与左气缸列要求效率“ηrqL”之比来算出左气缸列要求转矩“trqL”。然后，算出左气缸列要求转矩“trqL”与推定转矩“tqest”之比作为左气缸列目标效率“ηtaL”。推定转矩“tqest”与实现模式1的情况相同，由推定转矩算出部40使用代表空燃比“afrep”来算出。在左气缸列点火正时算出部36L中，基于如此得到的左气缸列目标效率“ηtaL”算出左气缸列点火正时“SAL”。另一方面，在右气缸列的点火正时的计算中，通过将要求转矩“trqrq”除以代表效率“ηrep”与右气缸列要求效率“ηrqR”之比来算出右气缸列要求转矩“trqR”。然后，算出右气缸列要求转矩“trqR”与推定转矩“tqest”之比作为右气缸列目标效率“ηtaR”。在右气缸列点火正时算出部36R中，基于如此得到的右气缸列目标效率“ηtaR”算出右气缸列点火正时“SAR”。

最后，对实现模式3中的燃料喷射量的计算进行说明。在实现模式3中，由目标空燃比算出部42对左右气缸列分别算出目标空燃比“aftaL、aftaR”。在由目标空燃比算出部42进行的目标空燃比“aftaL、aftaR”的计算中，不使用从要求调停部20的调停要素26输出的要求空燃比。详细而言，目标空燃比算出部42具有将要求转矩、空气量（负荷）、点火正时以及转速等与发动机2的运转状态相关的信息与空燃比进行关联而得到的映射。目标空燃比算出部42使用该映射将左气缸列要求转矩“trqL”变换为左气缸列的目标空燃比“aftaL”，并且将右气缸列要求转矩“trqR”变换为右气缸列的目标空燃比“aftaR”。如此得到的目标空燃比“aftaL、aftaR”的上次时间步长中的值用于决定上述代表空燃比“afrep”。另一方面，目标空燃比“aftaL、aftaR”的本次时间步长中的值用于由燃料喷射量算出部38L、38R进行的燃料喷射量的计算。左气缸列燃料喷射量算出部38L根据左气缸列目标空燃比“aftaL”算出左气缸列的各气缸的燃料喷射量“TauL”。并且，右气缸列燃料喷射量算出部38R根据得到的右气缸列目标空燃比“aftaR”算出右气缸列的各气缸的燃料喷射量“TauR”。

以上是关于本发明的实施方式的说明。但是，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。例如，在实现模式1～3中，代表效率也可以为左右气缸列的要求效率的平均值。另外，关于实现模式1，代表空燃比也可以为左右气缸列的要求空燃比的平均值。关于实现模式3，也可以将左右气缸列的目标空燃比的上次值的平均值作为代表空燃比。进一步，关于实现模式3，还可以将排气净化催化剂的预热未结束的气缸列的目标空燃比的上次值作为代表空燃比。或者，还可以将排气净化催化剂的活性较低一方的气缸列的目标空燃比的上次值作为代表空燃比。排气净化催化剂的预热是否未结束的判定、排气净化催化剂的活性度的判定能够基于排气净化催化剂的推定温度来进行。还可以将排气净化催化剂的推定温度最低的气缸列的目标空燃比的上次值作为代表空燃比。

标号的说明

2发动机，

4节气门，

6L、6R点火装置，

8L、8R燃料喷射装置，

10ECU，

20要求调停部，

22、24、26调停要素，

30要求实现部，

32目标空气量算出部，

34节气门开度算出部，

36L、36R点火正时算出部，

38L、38R燃料喷射量算出部，

40推定潜在转矩算出部，

42目标空燃比算出部。

Claims (8)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机由多个气缸组共有一个节气门，且每个所述气缸组具有排气净化催化剂，所述控制装置的特征在于，具备：

取得对所述内燃机的转矩的要求值即要求转矩的单元；

取得每个所述气缸组的效率的要求值即气缸组别要求效率的单元，所述效率是实际输出的转矩相对于所述内燃机潜在能够输出的潜在转矩之比；

决定所述多个气缸组各自的空燃比的目标值即气缸组别目标空燃比的单元；

基于所述气缸组别要求效率决定代表效率的单元；

基于所述气缸组别目标空燃比决定代表空燃比的单元；

通过将所述要求转矩除以所述代表效率来算出潜在转矩的要求值即要求潜在转矩的单元；

基于将最佳点火正时的空气量和转矩的关系与空燃比进行关联而确定的数据，算出用于在所述代表空燃比下实现所述要求潜在转矩的空气量的目标值即目标空气量的单元；

按照所述目标空气量来控制所述节气门的开度的单元；

算出所述代表效率与所述气缸组别要求效率的效率比，并对每个所述气缸组通过将所述要求转矩除以所述效率比来算出气缸组别要求转矩的单元；

算出在所述最佳点火正时、所述代表空燃比和实际的节气门开度下实现的潜在转矩的推定值即推定潜在转矩的单元；

将所述气缸组别要求转矩与所述推定潜在转矩之比计算为气缸组别目标效率的单元；

按照所述气缸组别目标效率来对每个所述气缸组控制点火正时的单元；以及

按照所述气缸组别目标空燃比来控制各气缸的燃料喷射量的单元。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述气缸组别目标空燃比的单元取得对所述气缸组的每个气缸组的空燃比的要求值即气缸组别要求空燃比，并将所述气缸组别要求空燃比决定为本次时间步长中的气缸组别目标空燃比，决定所述代表空燃比的单元基于本次时间步长中的气缸组别目标空燃比来决定所述代表空燃比。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述气缸组别目标空燃比的单元基于所述气缸组别要求转矩和所述内燃机的运转状态来决定本次时间步长中的气缸组别目标空燃比，决定所述代表空燃比的单元基于上次时间步长中的气缸组别目标空燃比来决定所述代表空燃比。

4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述代表空燃比的单元将所述气缸组别目标空燃比中的最大值决定为所述代表空燃比。

5.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述代表空燃比的单元将所述气缸组别目标空燃比中的最大值决定为所述代表空燃比。

6.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述代表空燃比的单元将所述气缸组别目标空燃比中的最大值决定为所述代表空燃比。

7.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述代表空燃比的单元将与所述排气净化催化剂的推定温度最低的气缸组对应的气缸组别目标空燃比决定为所述代表空燃比。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

决定所述代表效率的单元将所述气缸组别要求效率中的最大值决定为所述代表效率。