CN105229287B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

响应于要求转矩减少至基准值以下，将用于达成要求转矩的目标空气量的计算所使用的假想空燃比的值从第1空燃比变更为比第1空燃比稀的第2空燃比。使用假想空燃比根据要求转矩逆运算目标空气量。并且，在假想空燃比的值从第1空燃比变更为第2空燃比之后，将目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。目标EGR率使用假想空燃比而算出。优选目标EGR率通过在EGR率的第1目标值与EGR率的第2目标值之间选择最小值确定，EGR率的第1目标值使用假想空燃比算出，EGR率的第2目标值使用目标空燃比算出。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及对内燃机的空气量、燃料供给量、点火定时、以及EGR率进行综合控制的控制装置，上述内燃机构成为能够将用于运转的空燃比在至少2个空燃比之间进行切换。

背景技术

日本特开2002-303177号公报公开了涉及具备电子节气门的内燃机中的节气门控制的技术(以下，称为现有技术)。在该现有技术的内燃机中，基于驾驶者的加速操作等运算通过内燃机的燃烧而应产生的要求转矩，基于该要求转矩运算目标缸内填充空气量，基于该目标缸内填充空气量和发动机旋转速度运算目标进气压力。并且，基于目标缸内填充空气量和目标进气压力运算目标节气门开度，基于该目标节气门开度控制节气门的致动器。

另外，上述现有技术的内燃机具备用于使排气的一部分向进气侧回流的EGR装置。排气回流量(EGR流量)成为进气压力的变动因素的参数。于是，在上述现有技术的内燃机中，使用EGR流量来修正目标进气压力。

另外，以往公知有能够进行从基于理论空燃比的运转向基于比理论空燃比稀的空燃比的运转的切换、或者其逆切换这样的空燃比的切换控制的内燃机。若着眼于这样的内燃机的EGR控制，则伴随着空燃比的切换，作为目标的EGR率(目标EGR率)也被切换。但是，在作为目标的EGR率被切换了的情况下，实际的EGR率(实际EGR率)也不立即变化。这是由于会产生调整EGR率的致动器(EGR阀)的响应延迟和/或从EGR阀至节气门的EGR路径的容积的量的响应延迟。若由于该响应延迟而使比目标EGR率高的EGR率的空气被吸入至缸内，则有可能发生不发火和/或发动机失速。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-303177号公报

发明内容

本发明鉴于上述问题而做成，其课题在于，在构成为能够将用于运转的空燃比在至少2个空燃比之间切换的内燃机中，既根据驾驶员的要求使转矩平滑地变化又响应良好地切换空燃比，并且响应良好地控制EGR率。

本发明可以应用于内燃机的控制装置的构成。以下，对本发明所涉及的内燃机的控制装置的概要进行说明。但是，如从以下所说明的本发明的内容可以明确得知，本发明可以应用于内燃机的控制方法的步骤顺序，也可以应用于由控制装置执行的程序的算法。

本发明所涉及的控制装置以具有4个种类的致动器且构成为能够选择基于第1空燃比的运转和基于比第1空燃比稀的第2空燃比的运转的内燃机为控制对象。4个种类的致动器为：使空气量变化的第1致动器、向缸内供给燃料的第2致动器、对缸内的混合气点火的第3致动器、以及调整EGR率的第4致动器。第1致动器包括使节气门、使进气门的气门定时变化的可变气门定时机构，另外，如果内燃机是增压发动机，第1致动器还包括使增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器，具体而言是可变喷嘴和/或废气旁通阀。第2致动器具体而言是喷射燃料的喷射器，包括向进气口喷射燃料的进气口喷射器和向缸内直接喷射燃料的缸内喷射器。第3致动器具体而言是点火装置。第4致动器具体而言是EGR阀。本发明所涉及的控制装置通过这4个种类的致动器的协调操作对内燃机的空气量、燃料供给量、点火定时、以及EGR率进行综合控制。

本发明所涉及的控制装置可以利用计算机来具体实现。更详细而言，可以利用具备存储器和处理器的计算机构成本发明所涉及的控制装置，上述存储器存储有记述了用于实现各种功能的处理的程序，上述处理器从该存储器读出程序并执行。本发明所涉及的控制装置所具备的功能包括要求转矩接收功能、目标空燃比切换功能、目标空气量算出功能、假想空燃比变更功能、以及目标EGR率算出功能，作为用于确定上述4个种类的致动器的协调操作所使用的目标空气量、目标空燃比以及目标EGR率的功能。

根据要求转矩接收功能，接收针对内燃机的要求转矩。要求转矩基于响应于由驾驶员操作的加速器踏板的开度的信号来计算。在驾驶员对内燃机要求减速的情况下，得到根据驾驶员释放加速器踏板的速度而减少的要求转矩。在驾驶员对内燃机要求加速的情况下，得到根据驾驶员踩踏加速器踏板的速度而增大的要求转矩。

根据目标空气量算出功能，根据要求转矩逆运算用于达成要求转矩的目标空气量。在目标空气量的计算中，使用作为与空燃比对应的值的假想空燃比作为给出空气量向转矩的变换效率的参数。假想空燃比是可变的，通过假想空燃比变更功能而变更。根据假想空燃比变更功能，响应于要求转矩减少至基准值以下而将作为与空燃比对应的值的假想空燃比从第1空燃比切换至比第1空燃比稀的第2空燃比。也就是说，在要求转矩减少至了基准值以下的情况下，在将目标空燃比从第1空燃比切换至第2空燃比之前，将用于目标空气量的计算的空燃比从第1空燃比切换至第2空燃比。如果要求转矩的值相同，则假想空燃比越浓则目标空气量越少，假想空燃比越稀则目标空气量越多。此外，针对转矩的基准值可以是固定值，但优选根据内燃机的转速或者其他条件而适当变更。

根据目标空燃比切换功能，在要求转矩正在减少的过渡期，在接收到要求转矩减少至了基准值以下而使假想空燃比从第1空燃比变更为比第1空燃比稀的第2空燃比之后，目标空燃比从第1空燃比切换为比第1空燃比稀的第2空燃比。将目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比的具体的定时优选是目标空气量与推定空气量之差变为阈值以下的时刻。另外，也可以在从参数的值变更后经过了一定时间的时刻，将目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。

根据目标EGR率算出功能，用于目标空气量算出功能的假想空燃比用于目标EGR率的算出。如上所述，假想空燃比是可变的，通过假想空燃比变更功能而变更。根据假想空燃比变更功能，响应于要求转矩减少至基准值以下而将假想空燃比从与第1空燃比对应的值切换为与第2空燃比对应的值。也就是说，在要求转矩减少至了基准值以下的情况下，在目标空燃比从第1空燃比切换至第2空燃比之前，目标EGR率从使用第1空燃比算出的值切换为使用第2空燃比算出的值。

本发明所涉及的控制装置基于利用上述处理确定的目标空气量、目标空燃比和目标EGR率对4个种类的致动器进行协调操作。本发明所涉及的控制装置所具备的功能包括第1致动器控制功能、第2致动器控制功能、第3致动器控制功能、以及第4致动器控制功能作为用于基于目标空气量、目标空燃比和目标EGR率的协调操作的功能。

根据第1致动器控制功能，基于目标空气量确定第1致动器的操作量。并且，根据所确定的操作量进行第1致动器的操作。通过第1致动器的操作，实际的空气量以追随目标空气量的方式变化。

根据第2致动器控制功能，基于目标空燃比确定燃料供给量。并且，根据所确定的燃料供给量进行第2致动器的操作。

根据第3致动器控制功能，基于根据第1致动器的操作量和目标空燃比所推定的转矩和要求转矩确定用于达成要求转矩的点火定时。并且，根据所确定的点火定时进行第3致动器的操作。根据第1致动器的操作量可以推定实际的空气量，根据推定空气量和目标空燃比可以推定转矩。第3致动器的操作，以使得利用点火定时修正推定转矩相对于要求转矩的过剩的量的方式进行。

根据第4致动器控制功能，基于目标EGR率确定第4致动器的操作量。并且，根据所确定的操作量执行第4致动器的操作。通过第4致动器的操作，实际的EGR率以追随目标EGR率的方式变化。

本发明所涉及的控制装置所具备的上述的功能是为了在将目标空燃比从第1空燃比向比第1空燃比稀的第2空燃比切换时目标EGR率向降低的方向变化的情况下，避免EGR过多而抑制不发火和/或发动机失速而优选的功能。为了在目标空燃比切换时目标EGR率向上升的方向变化的情况下，避免EGR过多而抑制不发火和/或发动机失速，优选还具备以下的功能。

根据优选的方式，目标EGR率算出功能包括：使用用于目标空气量算出功能的假想空燃比算出EGR率的第1目标值的功能、使用目标空燃比算出EGR率的第2目标值的功能、对第1目标值和第2目标值进行比较而将较小的一方选择为目标EGR率的功能。如上所述，在要求转矩减少至了基准值以下的情况下，在将目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比之前，将假想空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。因此，根据目标EGR率算出功能所包括的这些附加的功能，在假想空燃比与目标空燃比相比先切换为第2空燃比的转变期间，第1目标值使用作为假想空燃比的值的第2空燃比算出，另外，第2目标值使用作为目标空燃比的值的第1空燃比算出。并且，将第1目标值与第2目标值进行比较而将较小的一方选择为目标EGR率。由于转变期间的目标空燃比是第1空燃比，因此在第1目标值比第2目标值大的情况下，通过将第2目标值选择为目标EGR率来避免EGR过多。

根据本发明所涉及的控制装置，由于具备上述的功能，在由驾驶员给出的要求转矩正在减少的过渡期，既能够根据驾驶员的要求使转矩平滑地变化又能够响应良好地切换空燃比，并且能够响应良好地控制EGR率。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1所涉及的控制装置的逻辑构成的框图。

图2是示出本发明的实施方式1所涉及的控制装置的运转模式的切换的逻辑构成的框图。

图3是示出本发明的实施方式1所涉及的控制装置的减速时的控制结果的形象化描绘的时间曲线图。

图4是示出本发明的实施方式2所涉及的控制装置的逻辑构成的框图。

图5是示出本发明的实施方式2所涉及的控制装置的目标EGR率算出的逻辑构成的框图。

图6是示出本发明的实施方式2所涉及的控制装置的减速时的控制结果的形象化描绘的时间曲线图。

图7是示出本发明的实施方式3所涉及的控制装置的逻辑构成的框图。

图8是示出本发明的实施方式3所涉及的控制装置所采用的运转区域的设定的图。

具体实施方式

[实施方式1]

以下，参照附图对本发明的实施方式1进行说明。

在本实施方式中作为控制对象的内燃机(以下，称为发动机)为火花点火式的四冲程往复式发动机。另外，该发动机是所谓的稀薄燃烧发动机，构成为能够选择进行基于理论空燃比的运转的化学计量空燃比模式(第1运转模式)和进行基于比理论空燃比稀的空燃比的运转的稀空燃比模式(第2运转模式)作为发动机的运转模式。

搭载于车辆的ECU(Electrical control Unit：电子控制单元)通过操作发动机所具备的各种致动器来控制发动机的运转。由ECU操作的致动器包括：作为使空气量变化的第1致动器的节气门和可变气门定时机构(以下，称为VVT)、作为向缸内供给燃料的第2致动器的喷射器、作为对缸内的混合气点火的第3致动器的点火装置、作为调整EGR率的第4致动器的EGR阀。VVT针对进气门而设置，喷射器设置于进气口。ECU操作这些致动器而控制发动机的运转。ECU对发动机的控制中包括运转模式从化学计量空燃比模式向稀空燃比模式切换、或者从稀空燃比模式向化学计量空燃比模式切换。

图1中以框图表示本实施方式所涉及的ECU的逻辑构成。ECU包括发动机控制器100和传动系管理器200。发动机控制器100是直接控制发动机的控制装置，与本发明所涉及的控制装置相当。传动系管理器200是综合控制驱动系整体的控制装置，上述驱动系包括发动机和/或电子控制式自动变速器、以及VSC和/或TRC等车辆控制器件。发动机控制器100构成为基于从传动系管理器200接收到的信号来控制发动机的运转。发动机控制器100和传动系管理器200都由软件来实现。具体而言，读出存储于存储器的程序，并利用处理器执行该程序，由此在ECU中实现发动机控制器100和传动系管理器200各自的功能。此外，在ECU具备多核处理器的情况下，可以将发动机控制器100和传动系管理器200分别分配给不同的核或者核组。

在图1的表示传动系管理器200的框内，以框表示传动系管理器200所具备的各种功能中的、与发动机的控制相关的功能的一部分。对这些框的每一个分配有运算单元。ECU中备有与各框对应的程序，利用处理器执行这些程序，由此在ECU中实现各运算单元的功能。此外，在ECU具备多核处理器的情况下，可以将构成传动系管理器200的运算单元分散地分配至多个核。

运算单元202计算要求第1转矩并发送至发动机控制器100。在图中，要求第1转矩记为“TQ1r”。第1转矩是对发动机要求的响应性不高、不立即响应而在不久的将来实现即可的种类的转矩。要求第1转矩是传动系管理器200对发动机要求的第1转矩的要求值，与本发明的要求转矩相当。从未图示的加速器位置传感器向运算单元202输入响应于加速器踏板的开度而输出的信号。基于该信号而计算要求第1转矩。此外，要求第1转矩是轴转矩。

运算单元204计算要求第2转矩而发送至发动机控制器100。在图中，要求第2转矩记为“TQ2r”。第2转矩是与第1转矩相比紧急性或者优先度高、对发动机要求高响应性的种类的转矩、即要求立即实现的种类的转矩。此处提及的响应性是指使转矩暂时降低时的响应性。要求第2转矩是传动系管理器200对发动机要求的第2转矩的要求值。由运算单元204算出的要求第2转矩包含：为了电子控制式自动变速器的变速控制而要求的转矩、为了牵引控制而要求的转矩、为了侧滑防止控制而要求的转矩等由车辆控制系统要求的转矩。第1转矩是恒定地或者持续长期间对发动机要求的转矩，与此相对，第2转矩是对发动机突发性地或者在短时间的期间要求的转矩。因此，运算单元204仅在实际上发生了需要那样的转矩的事件的情况下，输出与欲实现的转矩的大小相应的有效值，在未发生那样的事件的期间，输出无效值。无效值被设定为比发动机能输出的最大轴转矩大的值。

运算单元206算出自动变速器的变速比，向未图示的变速器控制器发送指示变速比的信号。变速器控制器与传动系管理器200和/或发动机控制器100同样地作为ECU的1个功能被实现。从发动机控制器100向运算单元206输入标志信号。在图中，标志信号记为“FLG”。标志信号是表示处于运转模式的切换中的信号。在标志信号ON的期间，运算单元206固定自动变速器的变速比。也就是说，在进行运转模式的切换的期间，禁止自动变速器的变速比的变更，以使发动机的运转状态不大幅地变化。

运算单元208响应于满足了预定的条件而将指示中止运转模式的切换的中止信号向发动机控制器100发送。在图中，中止信号记为“Stop”。预定的条件是指从传动系管理器200发出使发动机的运转状态大幅地变化的要求。例如，在改变自动变速器的变速比的情况下和/或为了催化剂的预热而向发动机发出与点火定时和/或燃料喷射量相关的特别的要求的情况下，从运算单元208输出中止信号。

接下来，对发动机控制器100的构成进行说明。在发动机控制器100与传动系管理器200之间设置有接口101、102、103、104。接口101与本发明的要求转矩接收单元相当，在接口101进行要求第1转矩的授受。在接口102进行中止信号的授受。在接口103进行标志信号的授受。另外，在接口104进行要求第2转矩的授受。

在图1的表示发动机控制器100的框内，以框表示发动机控制器100所具备的各种功能中的、与4种致动器、即作为第1致动器的节气门2和VVT8、作为第2致动器的喷射器4、作为第3致动器的点火装置6、以及作为第4致动器的EGR阀12的协调操作相关的功能。对这些框的每一个分配有运算单元。ECU中备有与各框对应的程序，利用处理器执行这些程序，由此在ECU中实现各运算单元的功能。此外，在ECU具备多核处理器的情况下，可以将构成发动机控制器100的运算单元分散地分配至多个核。

若大致区分，发动机控制器100由3个大运算单元120、140、160构成。大运算单元120计算针对发动机的各种控制用参数的值。控制用参数包含针对发动机的各种控制量的目标值。另外，目标值包括：基于由传动系管理器200发送来的要求值而计算的目标值、和基于与发动机的运转状态相关的信息而在大运算单元120的内部计算的目标值。此外，要求值是不考虑发动机的状态而由传动系管理器200单方要求的控制量的值，与此相对，目标值是基于由发动机的状态确定的可实现范围而设定的控制量的值。更具体而言，大运算单元120由4个运算单元122、124、126、128构成。

运算单元122计算目标空燃比、假想空燃比、切换用目标效率、以及切换用目标第2转矩作为针对发动机的控制用参数。在图中，目标空燃比记为“AFt”，假想空燃比记为“AFh”，切换用目标效率记为“ηtc”，切换用目标第2转矩记为“TQ2c”。目标空燃比是发动机所实现的空燃比的目标值，用于燃料喷射量的计算。另一方面，假想空燃比是给出空气量向转矩的变换效率的参数，用于目标空气量的计算。切换用目标效率是运转模式的切换用的点火定时效率的目标值，用于目标空气量的计算。点火定时效率是指实际上输出的转矩与点火定时为最佳点火定时能输出的转矩的比例，在点火定时为最佳点火定时，成为最大值即1。此外，最佳点火定时基本上是指MBT(Minimum Advance for Best Torque：最大转矩的最小点火提前角)，在设定了轻度爆震点火定时的情况下，最佳点火定时是指MBT和轻度爆震点火定时中的、较延迟一方的点火定时。切换用目标第2转矩是运转模式切换用的第2转矩的目标值，在运转模式切换时用于点火定时效率的计算的切换。通过由运算单元122计算的这些控制用参数的值的组合来执行运转模式的切换。对于由运算单元122进行的处理的内容与运转模式的切换的关系，在之后详细地进行说明。

向运算单元122除了输入由传动系管理器200给出的要求第1转矩、要求第2转矩、中止信号之外，还输入发动机转速等与发动机的运转状态相关的各种信息。其中，用于运转模式切换的定时的判断的信息是要求第1转矩。要求第2转矩和中止信号作为用于判断是允许还是禁止运转模式的切换的信息使用。在输入了中止信号时、以及在输入了有效的值的要求第2转矩时，运算单元122不执行与运转模式的切换相关的处理。另外，运算单元122在运转模式的切换中，也就是说，在执行用于运转模式的切换的计算处理的期间，将上述的标志信号向传动系管理器200发送。

运算单元124计算用于维持当前的发动机的运转状态或者实现预先确定的预定运转状态所需的转矩中的、分类为第1转矩的转矩，作为针对发动机的控制用参数。在此，将运算单元124所计算的转矩称为其他第1转矩。在图中，其他第1转矩记为“TQ1etc”。其他第1转矩包括在发动机处于怠速状态的情况下用于维持预定的怠速转速所需的转矩中的、仅通过控制空气量即可达成的变动的范围内的转矩。运算单元124仅在实际需要那样的转矩的情况下输出有效值，在不需要那样的转矩的期间算出无效值。无效值被设定为比发动机能输出的最大图示转矩大的值。

运算单元126计算用于维持当前的发动机的运转状态或者实现预先确定的预定运转状态所需的转矩中的、分类为第2转矩的转矩，作为针对发动机的控制用参数。在此，将运算单元126所计算的转矩称为其他第2转矩。在图中，其他第2转矩记为“TQ2etc”。其他第2转矩包括在发动机处于怠速状态的情况下用于维持预定的怠速转速所需的转矩中的、为了达成转矩而需要控制点火定时的转矩。运算单元126仅在实际需要那样的转矩的情况下输出有效值，在不需要那样的转矩的期间算出无效值。无效值被设定为比发动机能输出的最大图示转矩大的值。

运算单元128计算用于维持当前的发动机的运转状态或者实现预先确定的预定运转状态所需的点火定时效率，作为针对发动机的控制用参数。在此，将运算单元128所计算的点火定时效率称为其他效率。在图中，其他效率记为“ηetc”。其他效率包括在发动机启动时为了对排气净化用催化剂预热所需的点火定时效率。点火定时效率越低，则因燃料的燃烧而产生的能量中变换为转矩的能量越少，相应地，越多的能量与排气一起被排出至排气通路而用于排气净化用催化剂的预热。此外，在无需实现那样的效率的期间，从运算单元128输出的效率的值保持为最大值、即1。

从如上构成的大运算单元120输出要求第1转矩、其他第1转矩、目标空燃比、假想空燃比、切换用目标效率、其他效率、要求第2转矩、切换用目标第2转矩、其他第2转矩。这些控制用参数被输入至大运算单元140。此外，由传动系管理器200给出的要求第1转矩和要求第2转矩是轴转矩，而在大运算单元120中将它们修正为图示转矩。要求转矩向图示转矩的修正通过对要求转矩加上或者减去摩擦转矩、辅机驱动转矩以及泵气损失来进行。此外，关于在大运算单元120的内部计算的切换用目标第2转矩等转矩，都计算为图示转矩。

接下来，对大运算单元140进行说明。如上所述，从大运算单元120发送来各种发动机控制用参数。其中，要求第1转矩和其他第1转矩为针对属于相同类别的控制量的要求，不可能同时成立。同样地，要求第2转矩、其他第2转矩和切换用目标第2转矩为针对属于相同类别的控制量的要求，不可能同时成立。同样地，切换用目标效率和其他效率为针对属于相同类别的控制量的要求，不可能同时成立。因此，需要按控制量的各类别进行调停这一处理。在此所说的调停是指例如选择最大值、选择最小值、平均、或者叠加等用于从多个数值中得到1个数值的计算处理，也可以将多个种类的计算处理适当地组合。由于按控制量的各类别实施这样的调停，因此大运算单元140中备有3个运算单元142、144、146。

运算单元142构成为对第1转矩进行调停。向运算单元142输入要求第1转矩和其他第1转矩。运算单元142对它们进行调停，将调停后的转矩作为最终确定的目标第1转矩输出。在图中，最终确定的目标第1转矩记为“TQ1t”。作为运算单元142中的调停方法，使用选择最小值。因此，在未从运算单元124输出有效值的情况下，由传动系管理器200给出的要求第1转矩作为目标第1转矩而被算出。

运算单元144构成为对点火定时效率进行调停。向运算单元144输入切换用目标效率和其他效率。运算单元144对它们进行调停，将调停后的效率作为最终确定的目标效率输出。在图中，最终确定的目标效率记为“ηt”。作为运算单元144中的调停方法，使用选择最小值。从燃料经济性性能的观点出发，优选点火定时效率为最大值即1。因此，只要未发生特别的事件，运算单元122所计算的切换用目标效率和运算单元128所计算的其他效率都保持为最大值即1。因此，从运算单元144输出的目标效率的值基本上为1，仅在发生了某些事件的情况下，选择比1小的值。

运算单元146构成为对第2转矩进行调停。向运算单元146输入要求第2转矩、其他第2转矩和切换用目标第2转矩。运算单元146对它们进行调停，将调停后的转矩作为最终确定的目标第2转矩输出。在图中，最终确定的目标第2转矩记为“TQ2t”。作为运算单元146中的调停方法，使用选择最小值。包括切换用目标第2转矩在内，第2转矩基本上为无效值，仅在发生了特定的事件的情况下，切换为表示欲实现的转矩的大小的有效值。因此，从运算单元146输出的目标第2转矩也基本上为无效值，仅在发生了某些事件的情况下，选择有效值。

从如上构成的大运算单元140输出目标第1转矩、目标效率、假想空燃比、目标空燃比、以及目标第2转矩。上述的控制用参数被输入至大运算单元160。

大运算单元160与发动机的逆模型相当，由以映射和/或函数表示的多个模型构成。用于协调操作的各致动器2、4、6、8、12的操作量由大运算单元160算出。从大运算单元140输入的控制用参数中的、目标第1转矩和目标第2转矩都作为针对发动机的转矩的目标值处理。但是，目标第2转矩优先于目标第1转矩。在大运算单元160中，在目标第2转矩为有效值的情况下，以使得达成目标第2转矩的方式进行各致动器2、4、6、8、12的操作量的计算，在目标第2转矩为无效值的情况下，以使得达成目标第1转矩的方式进行各致动器2、4、6、8、12的操作量的计算。操作量的计算，以使得与目标转矩同时地达成目标空燃比、目标效率以及目标EGR率的方式进行。也就是说，在本实施方式所涉及的控制装置中，作为发动机的控制量，使用转矩、效率、空燃比以及EGR率，基于这4个种类的控制量的目标值实施空气量控制、点火定时控制、燃料喷射量控制、以及EGR控制。

大运算单元160由多个运算单元162、164、166、168、170、172、174、176、178、192、194构成。这些运算单元中的与空气量控制相关的运算单元是运算单元162、164、166、178，与点火定时控制相关的运算单元是运算单元168、170、172，与燃料喷射量控制相关的运算单元是运算单元174、176，与EGR控制相关的运算单元是运算单元192、194。以下，从与空气量控制相关的运算单元开始，按顺序对各运算单元的功能进行说明。

向运算单元162输入目标第1转矩、目标效率和假想空燃比。运算单元162与本发明的目标空气量算出单元相当，使用目标效率和假想空燃比，根据目标第1转矩逆运算用于达成目标第1转矩的目标空气量。在此计算中，目标效率以及假想空燃比作为给出空气量向转矩的变换效率的参数来使用。此外，在本发明中，空气量是吸入到缸内的空气的量，将其无量纲化而得的填充效率或者负载率在本发明的空气量的等同的范围内。

运算单元162首先通过用目标效率去除目标第1转矩而算出空气量控制用目标转矩。在目标效率比1小的情况下，空气量控制用目标转矩比目标第1转矩大。这意味着，对于致动器2、8的空气量控制要求能够潜在地输出比目标第1转矩大的转矩。另一方面，在目标效率为1的情况下，目标第1转矩直接作为空气量控制用目标转矩算出。

接下来，运算单元162使用转矩-空气量变换映射将空气量控制用目标转矩变换为目标空气量。转矩-空气量变换映射是以点火定时是最佳点火定时为前提、以包含发动机转速和空燃比的各种发动机状态量作为关键字使转矩和空气量相关联的映射。该映射基于对发动机进行试验而得的数据制成。转矩-空气量变换映射的检索使用发动机状态量的实际值和/或目标值。关于空燃比，假想空燃比用于映射检索。因此，在运算单元162中，在假想空燃比下实现空气量控制用目标转矩所需的空气量作为目标空气量被算出。在图中，目标空气量记为“KLt”。

运算单元164根据目标空气量逆运算作为进气管压力的目标值的目标进气管压力。在目标进气管压力的计算中，使用记述了通过进气门进入到缸内的空气量与进气管压力之间的关系的映射。由于空气量与进气管压力之间的关系根据气门定时而变化，因此在目标进气管压力的计算中，根据当前的气门定时确定上述映射的参数值。在图中，目标进气管压力记为“Pmt”。

运算单元166基于目标进气管压力算出作为节气门开度的目标值的目标节气门开度。在目标节气门开度的计算中，使用空气模型的逆模型。空气模型是将进气管压力对于节气门2的动作的响应特性模型化而得的物理模型，因此，通过使用其逆模型，能够根据目标进气管压力逆运算用于达成目标进气管压力的目标节气门开度。在图中，目标节气门开度记为“TA”。由运算单元166计算出的目标节气门开度变换为驱动节气门2的信号而经由ECU的接口111向节气门2发送。运算单元164、166与本发明的第1致动器控制单元相当。

运算单元178基于目标空气量算出作为气门定时的目标值的目标气门定时。目标气门定时的计算使用以发动机转速为自变量而将空气量和气门定时相关联的映射。目标气门定时是在当前的发动机转速下为了达成目标空气量的最佳的VVT8的变位角，其具体的值通过按各空气量以及各发动机转速相适合而确定。但是，在目标空气量以快速度大幅地增大的加速时，为了使实际空气量以最大的速度增大而追随目标空气量，将目标气门定时向比根据映射确定的气门定时提前的一侧修正。在图中，目标气门定时记为“VT”。由运算单元178计算出的目标气门定时变换为驱动VVT8的信号而经由ECU的接口112向VVT8发送。运算单元178也与本发明的第1致动器控制单元相当。

接下来，对与点火定时控制相关的运算单元的功能进行说明。运算单元168基于利用上述的空气量控制实现的实际的节气门开度以及气门定时算出推定转矩。本说明书中的推定转矩意味着在当前的节气门开度、气门定时和目标空燃比下，将点火定时设定为最佳点火定时的情况下，能够输出的转矩。运算单元168首先使用上述的空气模型的顺模型根据节气门开度的测量值和气门定时的测量值算出推定空气量。推定空气量是利用当前的节气门开度和气门定时实际实现的空气量的推定值。接下来，使用转矩-空气量变换映射将推定空气量变换为推定转矩。在转矩-空气量变换映射的检索中，目标空燃比被用作检索关键字。在图中，推定转矩记为“TQe”。

向运算单元170输入目标第2转矩和推定转矩。运算单元170基于目标第2转矩和推定转矩算出作为点火定时效率的指示值的指示点火定时效率。指示点火定时效率表示为目标第2转矩相对于推定转矩的比率。但是，对指示点火定时效率设定了上限，在目标第2转矩相对于推定转矩的比率超过1的情况下，指示点火定时效率的值设为1。在图中，指示点火定时效率记为“ηi”。

运算单元172根据指示点火定时效率算出点火定时。详细而言，基于发动机转速、要求转矩、空燃比等发动机状态量算出最佳点火定时，并且根据指示点火定时效率算出相对于最佳点火定时的延迟量。若指示点火定时效率为1，则延迟量设为零，指示点火定时效率比1小得越多，则使延迟量越大。另外，在最佳点火定时上加上延迟量而得的值算出为最终的点火定时。最佳点火定时的计算可以使用将最佳点火定时和各种发动机状态量相关联的映射。延迟量的计算可以使用将延迟量与点火定时效率及各种发动机状态量相关联的映射。在这些映射的检索中，将目标空燃比作为检索关键字使用。在图中，点火定时记为“SA”。由运算单元172计算出的点火定时变换为驱动点火装置6的信号而经由ECU的接口113向点火装置6发送。运算单元168、170、172与本发明的第3致动器控制单元相当。

接下来，对与燃料喷射量控制相关的运算单元的功能进行说明。运算单元174使用上述的空气模型的顺模型，根据节气门开度的测量值和气门定时的测量值算出推定空气量。由运算单元174算出的推定空气量优选是在进气门关闭的定时预测的空气量。将来的空气量例如可以通过从目标节气门开度的计算到输出为止设定迟滞时间，从而根据目标节气门开度进行预测。在图中，推定空气量记为“KLe”。

运算单元174根据目标空燃比和推定空气量计算目标空燃比的达成所需的燃料喷射量、即燃料供给量。燃料喷射量的计算在各气缸中燃料喷射量的算出定时到来时执行。在图中，燃料喷射量记为“TAU”。由运算单元174计算出的燃料喷射量变换为驱动喷射器4的信号而经由ECU的接口114向喷射器4发送。运算单元174、176与本发明的第2致动器控制单元相当。

接下来，对与EGR控制相关的运算单元的功能进行说明。向运算单元192输入假想空燃比。运算单元192与本发明的目标EGR率算出单元相当，使用假想空燃比计算用于使排气排放和/或燃料经济性等最佳化的目标EGR率。此外，在本发明中，EGR率是指EGR气体在从进气门吸入至缸内的空气中所占的比例，表示从进气门吸入至缸内的EGR气体的量的EGR量在本发明的EGR率的等同的范围内。

运算单元192使用EGR率映射计算目标EGR率。EGR率映射是EGR率以包含发动机转速、空气量以及空燃比的发动机状态量为关键词而相关联的映射。该映射通过按空气量、发动机转速以及空燃比的各个相适合而确定。EGR率映射的检索使用发动机状态量的实际值和/或目标值。关于空燃比，假想空燃比用于映射检索。因此，在运算单元192中，在假想空燃比下所需的EGR率作为目标EGR率算出。在图中，目标EGR率记为“EGRt”。

运算单元194基于目标EGR率算出作为EGR阀开度的目标值的目标EGR阀开度。在目标EGR阀开度的计算中，可以使用基于流体力学等将EGR率相对于EGR阀的动作的响应模型化而得的数学式和/或映射。此外，由于EGR率受发动机转速和/或空气量的影响，因此，在目标EGR阀开度的计算中将它们作为参数使用。在图中，目标EGR阀开度记为“EGRv”。由运算单元194计算出的目标EGR阀开度变换为驱动EGR阀12的信号而经由ECU的接口116向EGR阀12发送。运算单元194与本发明的第4致动器控制单元相当。此外，作为EGR阀12的操作量，也可以是驱动EGR阀12的螺线管的占空比，而不是EGR阀开度。

以上为本实施方式所涉及的ECU的逻辑构成的概要。接下来，对本实施方式所涉及的ECU的主要部分、即运算单元122详细地进行说明。

图2中以框图表示运算单元122的逻辑构成。在图2的表示运算单元122的框内，以框表示运算单元122所具备的各种功能中的、与运转模式的切换相关的功能。对这些框的每一个分配有运算单元。ECU中备有与各框对应的程序，利用处理器执行这些程序，由此在ECU中实现各运算单元的功能。此外，在ECU具备多核处理器的情况下，可以将构成运算单元122的运算单元402、404、406、408分散地分配给多个核。

首先，对运算单元402进行说明。运算单元402算出对于转矩的基准值。基准值是作为稀空燃比模式与化学计量空燃比模式的分界线的转矩，从燃料经济性性能和/或排气性能、以及驾驶性能的观点出发，最佳的值按各发动机转速相适合。运算单元402参照预先准备的映射算出适合发动机转速的基准值。在图中，基准值记为“Ref”。

接下来，对运算单元404进行说明。向运算单元404输入要求第1转矩。进而，对运算单元404设定由运算单元402算出的基准值。运算单元404基于所输入的要求第1转矩和基准值的关系变更用于目标空气量的计算的假想空燃比的值。更详细而言，运算单元404将假想空燃比从第1空燃比向第2空燃比或者从第2空燃比向第1空燃比切换。第1空燃比是理论空燃比(例如，14.5)。在图中，第1空燃比记为“AF1”。第2空燃比是比第1空燃比稀的空燃比，被设定为某一恒定值(例如，22.0)。在图中，第2空燃比记为“AF2”。运算单元404与本发明的假想空燃比变更单元相当。

在要求第1转矩比基准值大的期间，运算单元404响应于要求第1转矩比基准值大的情况而将假想空燃比设定为第1空燃比。若根据驾驶员的减速要求而要求第1转矩减少，最终要求第1转矩低于基准值，则运算单元404响应于要求第1转矩减少至基准值以下而将假想空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。另一方面，在要求第1转矩比基准值小的期间，运算单元404响应于要求第1转矩比基准值小的情况而将假想空燃比设定为第2空燃比。若根据驾驶员的加速要求而要求第1转矩增大，最终要求第1转矩大于基准值，则运算单元404响应于要求第1转矩增大至基准值以上而将假想空燃比从第2空燃比切换为第1空燃比。

接下来，对运算单元406进行说明。运算单元406与本发明的目标空燃比切换单元相当。运算单元406中预先设定有在化学计量空燃比模式中使用的第1空燃比和在稀空燃比模式中使用的第2空燃比作为目标空燃比的既定值。向运算单元406输入由运算单元404确定的假想空燃比、由运算单元162算出的目标空气量的前一阶段值、和由运算单元174算出的推定空气量的前一阶段值。

首先，针对根据驾驶员的减速要求而要求第1转矩正在减少的状况下的目标空燃比的切换进行说明。运算单元406若检测到从运算单元404输入的假想空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比，则计算目标空气量与推定空气量的差。另外，如果推定空气量十分接近于目标空气量，具体而言，目标空气量与推定空气量的差在预定的阈值以下，则将目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。也就是说，在要求第1转矩正在减少的减速时，在假想空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比之后，进行目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比的切换。通过目标空燃比的切换，运转模式从化学计量空燃比模式切换为稀空燃比模式。

针对根据驾驶员的加速要求而要求第1转矩正在增大的状况下的目标空燃比的切换进行说明。运算单元406若检测到从运算单元404输入的假想空燃比从第2空燃比切换为第1空燃比，则响应于此使目标空燃比从第2空燃比切换为第1空燃比。也就是说，在要求第1转矩正在增大的加速时，在假想空燃比从第2空燃比向第1空燃比切换的同时，进行目标空燃比从第2空燃比向第1空燃比的切换。通过目标空燃比的切换，运转模式从稀空燃比模式向化学计量空燃比模式切换。

最后，对运算单元408进行说明。运算单元408计算切换用目标第2转矩。如上所述，切换用目标第2转矩与要求第2转矩和/或其他第2转矩一起被输入至运算单元146，利用运算单元146选择其中的最小值。要求第2转矩和/或其他第2转矩通常为无效值，仅在发生了特定的事件的情况下切换为有效值。切换用目标第2转矩也是同样，运算单元430通常使切换用目标第2转矩的输出值为无效值。

向运算单元408输入要求第1转矩、目标空燃比、以及假想空燃比。根据运算单元404、406的逻辑构成，目标空燃比和假想空燃比在运转模式切换前是一致的，在切换处理结束后也是一致的。但是，在运转模式的切换处理的中途，在目标空燃比与假想空燃比之间产生背离。运算单元408仅在目标空燃比与假想空燃比之间产生了背离的期间，算出具有有效值的切换用目标第2转矩。在此，作为切换用目标第2转矩的有效值使用的是要求第1转矩。也就是说，在目标空燃比与假想空燃比之间产生了背离的期间，从运算单元408输出要求第1转矩作为切换用目标第2转矩。

以上详细说明了运算单元122的逻辑构成、即本实施方式所采用的运转模式的切换的逻辑构成。接下来，对于依照上述的逻辑构成执行了发动机控制的情况下的控制结果，基于示出了其形象化描绘(image)的时间曲线图进行说明。

图3是表示本实施方式所涉及的ECU的减速时的控制结果的形象化描绘的时间曲线图。在图3中，第1层的曲线图示出转矩的时间变化。如上所述，“TQ1r”是要求第1转矩，“TQ2c”是切换用目标第2转矩，“TQe”是推定转矩。此外，在此，设为：要求第1转矩成为了最终的目标第1转矩，切换用目标第2转矩成为了最终的目标第2转矩。另外，另外于这些转矩，在曲线图中以虚线示出实际转矩。但是，实际转矩并未在实际的发动机控制中测量出。绘制于曲线图的实际转矩的线是被试验结果证明的形象化描绘线。

图3中的第2层的曲线图示出空气量的时间变化。如上所述“KLt”是目标空气量，“KLe”是推定空气量。在曲线图上与这些空气量一起以虚线示出实际空气量。但是，实际空气量并未在实际的发动机控制中测量出。绘制于曲线图的实际空气量的线是被试验结果证明的形象化描绘线。

图3中的第3层的曲线图示出切换用目标效率的时间变化。如上所述“ηtc”是切换用目标效率。此外，在此，设为：切换用目标效率成为了最终的目标效率。

图3中的第4层的曲线图示出指示点火定时效率的时间变化。如上所述“ηi”是指示点火定时效率。

图3中的第5层的曲线图示出点火定时的时间变化。如上所述“SA”是点火定时。

图3中的第6层的曲线图示出空燃比的时间变化。如上所述“AFt”是目标空燃比，“AFh”是假想空燃比。另外，图3中的第7层的曲线图示出实际空燃比的时间变化。

图3中的第8层的曲线图示出EGR率的时间变化。如上所述“EGRt”是目标EGR率。在曲线图上与上述目标EGR率一起以实线示出实际EGR率。但是，实际EGR率并未在实际的发动机控制中测量出。绘制于曲线图的实际EGR率的线是被试验结果证明的形象化描绘线。

基于图3说明减速时的控制结果。减速时，到要求第1转矩降低至以“Ref”表示的基准值的水平为止，目标空燃比和假想空燃比都维持为作为理论空燃比的第1空燃比。因此，根据要求第1转矩和假想空燃比算出的目标空气量与要求第1转矩的减少联动地减少。在此期间的切换用目标第2转矩响应于目标空燃比和假想空燃比一致的情况而设为无效值。如果切换用目标第2转矩为无效值，则指示点火定时效率为1，因此，点火定时维持为最佳点火定时。此外，在曲线图上，点火定时根据要求第1转矩的减少而变化，这是与最佳点火定时根据发动机转速和/或空气量而变化的情况对应的变化。

另外，由于目标EGR率使用假想空燃比而算出，因此在此期间的目标EGR率根据作为理论空燃比的第1空燃比而算出。此外，在曲线图上，尽管假想空燃比维持为第1空燃比，但目标EGR率发生变化，这是与目标EGR率根据发动机转速和/或空气量而变化的情况对应的变化。

若要求第1转矩低于基准值，则仅假想空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。也就是说，目标空燃比维持为理论空燃比，而假想空燃比逐步地(阶段地)稀化。在作为稀空燃比的第2空燃比下的运转需要比在作为理论空燃比的第1空燃比下的运转中所需的空气量多的空气量。因此，用于目标空气量的计算的假想空燃比逐步地切换为第2空燃比，由此，在该切换的时刻，目标空气量也逐步地增大。但是，由于在致动器动作而使空气量变化之前，存在响应延迟，因此，实际的空气量以及作为其推定值的推定空气量并不逐步地增大，而是比目标空气量延迟地增大。实际空气量以及推定空气量逐渐地收束于目标空气量，最终目标空气量与推定空气量之差变为阈值以下。在此时刻，目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比。

另外，若要求第1转矩低于基准值，则用于目标EGR率的计算的假想空燃比逐步地切换为第2空燃比，由此，在该切换的时刻，目标EGR率也逐步地减少。但是，由于在致动器动作而EGR率变化之前，存在响应延迟，因此，实际的EGR率并不逐步地减少，而迟于目标EGR率而减少。实际EGR率逐渐地收束于目标EGR率，最终追随于目标EGR率。

在从要求第1转矩低于基准值而目标空燃比与假想空燃比背离到目标空燃比与假想空燃比再次一致为止的期间，切换用目标第2转矩设为与作为有效值的要求第1转矩为相同的值。另一方面，以假想空燃比为前提的推定转矩相伴于用于目标空气量的计算的假想空燃比比目标空燃比稀化而变为比以目标空燃比为前提的要求第1转矩大的值。结果，作为切换用目标第2转矩相对于推定转矩的比率的指示点火定时效率变为比1小的值。并且，响应于指示点火定时效率变为比1小，点火定时延迟于最佳点火定时。结果，因空气量的过剩而引起的转矩的增加与因点火定时的延迟而引起的转矩的减少相抵消，防止实际转矩从要求第1转矩背离。

另外，在从要求第1转矩低于基准值而目标空燃比与假想空燃比背离到目标空燃比与假想空燃比再次一致为止的期间，目标EGR率使用第2空燃比而算出。结果，目标EGR率在目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比之前设为与第2空燃比对应的EGR率，因此，有效地缩短目标空燃比切换时的EGR率的响应延迟。

如上所述，根据本实施方式所采用的逻辑构成，既能够达成与驾驶员的减速要求相符合的转矩的平滑的减少，又能够响应良好地将空燃比从作为理论空燃比的第1空燃比向作为比理论空燃比稀的空燃比的第2空燃比切换。另外，根据本实施方式所采用的逻辑构成，能够响应良好地控制将空燃比从作为理论空燃比的第1空燃比向作为比理论空燃比稀的空燃比的第2空燃比切换的情况下的EGR率。

[实施方式2]

接下来，参照附图对本发明的实施方式2进行说明。

实施方式2与实施方式1在与EGR控制相关的运算单元的逻辑构成上存在差异。图4中，以框图表示本实施方式所涉及的ECU的逻辑构成。ECU包括发动机控制器100和传动系管理器200。在表示传动系管理器200的框内，以框表示传动系管理器200所具备的各种功能。其中，对于表示与实施方式1所涉及的ECU的功能相同的功能的框，标注了相同的附图标记。另外，在表示发动机控制器100的框内，发动机控制器100所具备的各种功能中的、与致动器的协调操作相关的功能以框表示。其中，对于示出与实施方式1所涉及的ECU的功能相同的功能的框，标注了相同的附图标记。以下，以与实施方式1的差异点、即表示与EGR控制相关的运算单元196的功能的框为中心进行说明。

向运算单元196除了输入假想空燃比之外，还输入目标空燃比。运算单元196与本发明的目标EGR率算出单元相当，使用假想空燃比和目标空燃比计算用于使排气排放和/或燃料经济性等最佳化的目标EGR率。

图5中以框表示运算单元196的逻辑构成。在图5的表示运算单元196的框内，以框表示运算单元196所具备的各种功能中的、与目标EGR率的算出相关的功能。对这些框的每一个都分配有运算单元。ECU中备有与各框对应的程序，利用处理器执行这些程序，由此在ECU中实现各运算单元的功能。此外，在ECU具备多核处理器的情况下，可以将构成运算单元196的运算单元502、504、506分散地分配给多个核。

运算单元502使用EGR率映射计算目标EGR率。EGR率映射是EGR率以包含发动机转速、空气量以及空燃比的发动机状态量为关键字而相关联的映射。该映射通过按空气量、发动机转速以及空燃比的各个相适合而确定。在EGR率映射的检索中使用发动机状态量的实际值和/或目标值。关于空燃比，假想空燃比用于映射检索。因此，在运算单元502中，在假想空燃比下实现EGR控制用目标EGR率所需的EGR率作为EGR率的第1目标值而算出。在图中，EGR率的第1目标值记为“EGRt1”。此外，运算单元502与本发明的第1目标值算出单元相当。

运算单元504也使用EGR率映射计算目标EGR率。但是，关于空燃比，目标空燃比用于映射检索。因此，在运算单元504中，在目标空燃比下实现EGR控制用目标EGR率所需的EGR率作为EGR率的第2目标值被算出。在图中，EGR率的第2目标值记为“EGRt2”。此外，运算单元504与本发明的第2目标值算出单元相当。

运算单元506构成为通过选择最小值来调停目标EGR率。向运算单元506输入EGR率的第1目标值和第2目标值。运算单元506通过选择最小值对它们进行调停，将调停后的转矩作为最终确定的目标EGR率输出。在图中，最终确定的目标EGR率记为“EGRt”。此外，运算单元506与本发明的选择单元相当。

以上详细说明了运算单元196的逻辑构成、即本实施方式所采用的目标EGR算出功能的逻辑构成。接下来，关于依照上述的逻辑构成执行了发动机控制的情况下的控制结果，基于表示其形象化描绘的时间曲线图进行说明。

图6是示出本实施方式所涉及的ECU的减速时的控制结果的形象化描绘的时间曲线图。图6的时间曲线图由多层的曲线图构成，该曲线图所图示的内容除了第8层的EGR率的时间变化之外与图3的时间曲线图的情况是相同的。图6中的第8层的曲线图示出EGR率的时间变化。如上所述，“EGRt”是目标EGR率，“EGRt1”是EGR率的第1目标值，“EGRt2”是EGR率的第2目标值。在曲线图上，与这些目标EGR率一起以实线示出实际EGR率。但是，实际EGR率并未在实际的发动机控制中测量出。绘制于曲线图的实际EGR率的线是被试验结果证明的形象化描绘线。

减速时，要求第1转矩降低至以“Ref”表示的基准值的水平为止的动作与图3所示的实施方式1时的控制结果相比没有变化。也就是说，在此期间的目标空燃比与假想空燃比都维持为作为理论空燃比的第1空燃比。因此，在此期间算出的EGR率的第1目标值与第2目标值为相同值，该值被用作目标EGR率。

若要求第1转矩低于基准值，则仅假想空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换。也就是说，目标空燃比维持为理论空燃比，而假想空燃比逐步地稀化。用于EGR率的第2目标值的计算的假想空燃比逐步地切换为第2空燃比，由此在该切换的时刻，第2目标值也会逐步地变化(在曲线图中减少)。另一方面，由于用于EGR率的第1目标值的计算的目标空燃比维持为作为理论空燃比的第1空燃比，因此，第1目标值不逐步地变化而变为与第2目标值不同的值。因此，在假想空燃比与目标空燃比不一致的期间，通过在第1目标值与第2目标值之间选择最小值来选择目标EGR率。在曲线图中，第2目标值为比第1目标值小的值，因此第2目标值被用作目标EGR率。结果，目标EGR率在目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比之前设为与第2空燃比对应的EGR率，因此有效地缩短目标空燃比切换时的EGR率的响应延迟。

此外，在第1目标值为比第2目标值小的值的情况下，第1目标值被用作目标EGR率。结果，目标EGR率并没有在目标空燃比从第1空燃比切换为第2空燃比之前设为与第2空燃比对应的EGR率，而是到切换为第2空燃比的时刻为止维持为与第1空燃比对应的EGR率。由此，能够避免在从第1空燃比向第2空燃比切换前EGR率上升，因此有效地避免不发火和/或发动机失速的发生。

[实施方式3]

接下来，参照附图对本发明的实施方式3进行说明。

在本实施方式中作为控制对象的发动机是火花点火式的四冲程往复式发动机，并且，是具备涡轮增压器的增压稀薄燃烧发动机。由控制上述发动机的运转的ECU操作的致动器除了节气门、VVT、点火装置、喷射器、以及EGR阀之外，还包括设置于涡轮增压器的废气旁通阀(以下，称为WGV)。WGV是使涡轮增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器。由于涡轮增压器的增压特性使空气量变化，因此WGV与节气门和/或VVT同样，包含于使空气量变化的第1致动器。

图7中以框图示出本实施方式所涉及的ECU的逻辑构成。ECU包括发动机控制器100和传动系管理器200。在表示传动系管理器200的框内，以框表示传动系管理器200所具备的各种功能。其中，对于表示与实施方式1所涉及的ECU的功能相同的功能的框标注了相同的附图标记。另外，在表示发动机控制器100的框内，以框表示发动机控制器100所具备的各种功能中、与致动器的协调操作相关的功能。其中，对于表示与实施方式1所涉及的ECU的功能相同的功能的框标注相同的附图标记。以下，以与实施方式1的差异点、即表示增压稀薄燃烧发动机的控制所特有的功能的框为中心进行说明。

本实施方式所涉及的传动系管理器200除了具备与实施方式1相同的运算单元202、204、206、208之外，还具备运算单元210。运算单元210计算要求第3转矩而向发动机控制器100发送。在图中，要求第3转矩记为“TQ3r”。与第1转矩同样，第3转矩也是恒定地或者长期间地对发动机要求的转矩。第3转矩和第1转矩的关系与第1转矩和第2转矩的关系类似。也就是说，从第1转矩一侧观察的情况下，第1转矩是比第3转矩紧急性或者优先度高、对发动机要求高响应性的种类的转矩、即是要求在更早的定时实现的种类的转矩。要求第3转矩是传动系管理器200对发动机要求的第3转矩的要求值。若按紧急性或者优先度从高到低的顺序、也就是说按对发动机要求的响应性从高到低的顺序排列由传动系管理器200计算的3种类的要求转矩，则顺序为要求第2转矩、要求第1转矩、要求第3转矩。运算单元210基于响应于加速器踏板的开度的信号计算要求第3转矩。在本实施方式中，要求第3转矩，连同要求第1转矩，与本发明的要求转矩相当。也可以将从要求第1转矩除去暂时性的转矩下降方向的脉冲成分而得的转矩作为要求第3转矩。

本实施方式所涉及的发动机控制器100与实施方式1同样地由3个大运算单元120、140、160构成。大运算单元120除了与实施方式1相同的运算单元122、124、126、128之外，还具备运算单元130。运算单元130计算用于维持当前的发动机的运转状态或者实现预先确定的预定运转状态所需的转矩中的、被分类为第3转矩的转矩，作为针对发动机的控制用参数。在此，将由运算单元130计算的转矩称为其他第3转矩。在图中，其他第3转矩记为“TQ3etc”。运算单元130仅在实际需要那样的转矩的情况下输出有效值，在不需要那样的转矩的期间算出无效值。无效值被设定为比发动机能输出的最大图示转矩大的值。

本实施方式所涉及的大运算单元140除了具备与实施方式1相同的运算单元142、144、146之外，还具备运算单元148。运算单元148构成为对第3转矩进行调停。向运算单元148输入要求第3转矩和其他第3转矩。运算单元148对它们进行调停，将调停后的转矩作为最终确定的目标第3转矩输出。在图中，最终确定的目标第3转矩记为“TQ3t”。作为运算单元148中的调停方法，使用选择最小值。因此，在未从运算单元130输出有效值的情况下，将由传动系管理器200给出的要求第3转矩作为目标第3转矩算出。

本实施方式所涉及的大运算单元160将从大运算单元140输入的目标第1转矩、目标第2转矩、以及目标第3转矩都作为针对发动机的转矩的目标值处理。因此，本实施方式所涉及的大运算单元160具备运算单元182取代实施方式1所涉及的运算单元162，具备运算单元184取代实施方式1所涉及的运算单元164。

向运算单元182输入目标第1转矩和目标第3转矩，还输入目标效率和假想空燃比。运算单元182与本发明的目标空气量算出单元相当。运算单元182利用与实施方式1所涉及的运算单元162相同的方法，使用目标效率和假想空燃比，根据目标第1转矩逆运算用于达成目标第1转矩的目标空气量(以下，称为目标第1空气量)。在图中，目标第1空气量记为“KL1t”。在本实施方式中，运算单元178的目标气门定时的计算使用目标第1空气量。

另外，与目标第1空气量的计算并行地，运算单元182使用目标效率和假想空燃比，根据目标第3转矩逆运算用于达成目标第3转矩的目标空气量(以下，称为目标第3空气量)。在图中，目标第3空气量记为“KL3t”。在目标第3空气量的计算中，目标效率以及假想空燃比也作为给出空气量向转矩的变换效率的参数使用。如果在目标第1空气量的计算中假想空燃比的值如实施方式1那样被变更，则在目标第3空气量的计算中假想空燃比的值也同样地被变更。

运算单元184利用与实施方式1所涉及的运算单元164相同的方法，根据目标第1空气量逆运算目标进气管压力。在图中，目标进气管压力记为“Pmt”。目标进气管压力用于运算单元166的目标节气门开度的计算。

另外，与目标进气管压力的计算并行地，运算单元184根据目标第3空气量逆运算目标增压压力。在图中，目标增压压力记为“Pct”。在目标增压压力的计算中，首先，利用与计算目标进气管压力的情况相同的方法，将目标第3空气量变换为进气管压力。然后，在变换目标第3空气量而得的进气管压力加上预留压力，其合计值作为目标增压压力算出。预留压力是对于进气管压力的增压压力的最低限的余裕量。此外，预留压力可以是固定值，也可以例如与进气管压力联动地变化。

本实施方式所涉及的大运算单元160还具备运算单元186。运算单元186基于目标增压压力算出作为废气旁通阀开度的目标值的目标废气旁通阀开度。在图中，目标废气旁通阀开度记为“WGV”。在目标废气旁通阀开度的计算中，使用将增压压力和废气旁通阀开度相关联的映射或者模型。由运算单元186计算出的目标废气旁通阀开度变换为驱动WGV10的信号而经由ECU的接口115向WGV10发送。运算单元186也与本发明的第1致动器控制单元相当。此外，作为WGV10的操作量，也可以是驱动WGV10的螺线管的占空比，而不是废气旁通阀开度。

根据如上构成的ECU，通过对包含WGV10的多个致动器2、4、6、8、10、12进行协调操作，在增压稀薄燃烧发动机中也能够达成如下课题，即，既根据驾驶员的要求使转矩平滑地变化又响应良好地切换空燃比，并且响应良好地控制EGR率。此外，图8中示出本实施方式中的运转区域的设定。运转区域由进气管压力和发动机转速确定。根据该图，在低中旋转/低中负载区域设定有选择稀空燃比模式的稀空燃比模式区域。根据该图可知，在加速时运转模式从化学计量空燃比模式向稀空燃比模式切换，在减速时运转模式从稀空燃比模式向化学计量空燃比模式切换。另外，根据该图还可以得知，在进气管压力比大气压力高的增压区域中也存在选择稀空燃比模式的区域。如该图所示那样的运转区域的设定被设为映射而存储于ECU中。ECU根据该映射执行运转模式的切换。

[其他]

本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变形来实施。例如，也可以采用以下那样的变形例。

在实施方式1中用于目标空气量的计算的空燃比(假想空燃比)可以用当量比替换。当量比也是给出空气量向转矩的变换效率的参数，并且，符合与空燃比对应的参数。同样地，可以使用空气过剩率作为给出空气量向转矩的变换效率的参数。

作为用于目标空气量的计算的参数，也可以使用与点火定时对应的参数。由于点火定时比最佳点火定时越延迟，以同一空气量产生的转矩越降低，因此与点火定时对应的参数符合给出空气量向转矩的变换效率的参数。例如，按各点火定时准备用于目标空气量的计算的转矩-空气量变换映射，响应于运转模式的切换而变更用于映射的检索的点火定时的值即可。具体而言，在要求第1转矩正在减少的减速时，在要求第1转矩比基准值大的期间，将用于映射的检索的点火定时设为最佳点火定时，响应于要求转矩减少到基准值以下而将使用于映射的检索的点火定时设为比最佳点火定时延迟。在此情况下，用于映射的检索的空燃比设为目标空燃比。

作为使吸入至缸内的空气的量变化的第1致动器，也可以使用使进气门的升程量可变的可变升程量机构。可变升程量机构可以与节气门和/或VVT等其他的第1致动器并用。

作为使涡轮增压器的增压特性变化的第1致动器，也可以使用可变喷嘴。另外，如果是具有由电动机实现的辅助的涡轮增压器，则也可以将该电动机用作第3致动器。

在本发明的实施方式中，作为第2致动器的喷射器不局限于进气口喷射器。也可以使用向燃烧室内直接喷射燃料的缸内喷射器，也可以并用进气口喷射器和缸内喷射器双方。

第1空燃比不限定为理论空燃比。可以将比理论空燃比稀的空燃比设定为第1空燃比，将比第1空燃比更稀的空燃比设定为第2空燃比。

附图标记的说明

2 节气门

4 喷射器

6 点火装置

8 可变气门定时机构

10 废气旁通阀

12 EGR阀

100 发动机控制器

101 作为要求转矩接收单元的接口

200 传动系管理器

162；182 作为目标空气量算出单元的运算单元

164、166；178 作为第1致动器控制单元的运算单元

174、176 作为第2致动器控制单元的运算单元

168、170、172 作为第3致动器控制单元的运算单元

192、196 作为目标EGR率算出单元的运算单元

194 作为第4致动器控制单元的运算单元

404 作为假想空燃比变更单元的运算单元

406 作为目标空燃比切换单元的运算单元

Claims (8)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机具有使吸入到缸内的空气的量变化的第1致动器、向缸内供给燃料的第2致动器、对缸内的混合气点火的第3致动器以及调整EGR率的第4致动器，构成为能够选择基于第1空燃比的运转和基于比所述第1空燃比稀的第2空燃比的运转，所述控制装置的特征在于，具备：

要求转矩接收单元，其接收要求转矩；

目标空气量算出单元，其使用作为与空燃比对应的参数的假想空燃比根据所述要求转矩逆运算用于达成所述要求转矩的目标空气量；

假想空燃比变更单元，其响应于所述要求转矩减少到基准值以下而将所述假想空燃比从所述第1空燃比切换为所述第2空燃比；

目标空燃比切换单元，其在所述假想空燃比从所述第1空燃比变更为了所述第2空燃比后，将目标空燃比从所述第1空燃比切换为所述第2空燃比；

目标EGR率算出单元，其使用所述假想空燃比算出目标EGR率；

第1致动器控制单元，其基于所述目标空气量决定所述第1致动器的操作量，按照所述操作量操作所述第1致动器；

第2致动器控制单元，其基于所述目标空燃比决定燃料供给量，按照所述燃料供给量操作所述第2致动器；

第3致动器控制单元，其基于根据所述第1致动器的操作量以及所述目标空燃比推定的转矩和所述要求转矩，决定用于达成所述要求转矩的点火定时，按照所述点火定时操作所述第3致动器；以及

第4致动器控制单元，其基于所述目标EGR率决定所述第4致动器的操作量，按照所述操作量操作所述第4致动器。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述目标EGR率算出单元包括：

第1目标值算出单元，其使用所述假想空燃比算出EGR率的第1目标值；

第2目标值算出单元，其使用所述目标空燃比算出EGR率的第2目标值；以及

选择单元，其对所述第1目标值和所述第2目标值进行比较，选择较小的一方作为所述目标EGR率。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述目标空燃比切换单元，在所述假想空燃比从所述第1空燃比变更为了所述第2空燃比后，所述目标空气量与根据所述第1致动器的操作量推定的空气量之差成为阈值以下后，将所述目标空燃比从所述第1空燃比切换为所述第2空燃比。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述目标空燃比切换单元，在所述假想空燃比从所述第1空燃比变更为了所述第2空燃比后，经过了一定时间后，将所述目标空燃比从所述第1空燃比切换为所述第2空燃比。

5.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第4致动器包括EGR阀，

所述第4致动器控制单元基于所述目标EGR率决定目标EGR阀开度，按照所述目标EGR阀开度操作所述EGR阀。

6.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第1致动器包括节气门，

所述第1致动器控制单元基于根据所述目标空气量算出的目标进气管压力决定目标节气门开度，按照所述目标节气门开度操作所述节气门。

7.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第1致动器包括使进气门的气门定时变化的可变气门定时机构，

所述第1致动器控制单元基于所述目标空气量决定目标气门定时，按照所述目标气门定时操作所述可变气门定时机构。

8.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机为具备增压器的增压发动机，

所述第1致动器包括使所述增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器，

所述第1致动器控制单元基于根据所述目标空气量算出的目标增压压力决定所述增压特性可变致动器的操作量，按照所述操作量操作所述增压特性可变致动器。