JP2009162199A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転モード切換時においても複数の要求から最適な調停結果を得ることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】同一物理量の複数の要求を集約する（ステップ１００）。各運転モードの重み係数を読み込み（ステップ１０２）、該重み係数を考慮して全ての運転モードについて調停をそれぞれ実施する（ステップ１０４）。運転モードの切換要求が有る場合には、運転モード切換前後の調停結果の差を算出する（ステップ１０８）。この調停結果の差が基準値以下の場合は、最新の運転モードに対応する調停結果を選択する（ステップ１２０）。一方、調停結果の差が基準値よりも大きい場合には、直ちに運転モードを切り換えず（ステップ１１２）、重み係数の徐変処理を行う（ステップ１１４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に内燃機関の機能に関する複数の要求を調停する調停処理に関する。

駆動滑り制御や走行動特性制御のような要求発生源から出力された複数の要求（トルク要求）から、車両駆動ユニットの目標値（目標トルク）を生成する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、複数の要求に優先順位が予め割り当てられる。そして、目標値を生成する際、すなわち、１つの要求値に調停する際に、優先順位の順序にしたがって要求が考慮される。これにより、全ての要求を考慮することができる。

特開２００４−５２７６９号公報

しかしながら、上記特許文献１の装置のように優先順位を考慮する場合、比較的優先順位の低い要求が反映されずに、比較的優先順位の高い要求のみが反映される可能性が高くなってしまう。これにより、ドライバビリティ、燃費もしくは排気エミッションが悪化する可能性がある。適切な目標値を生成するためには、比較的優先順位の高い要求だけでなく、比較的優先順位の低い要求を適宜反映させる必要がある。
また、ドライバビリティ効果優先や燃費優先や排気エミッション優先等の複数の運転モードを設けた場合には、運転モード切換時に最適な目標値（調停結果）を得ることができない可能性がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、運転モード切換時においても複数の要求から最適な調停結果を得ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の機能に関する複数の要求を物理量で表現して出力する要求出力部と、
前記要求出力部から出力された要求のうち同じ物理量で表現された複数の要求を集約して、予め定められた規則に従って１つの要求値に調停する調停部と、
前記調停部によって前記複数の要求が調停される際に考慮される各要求の重みを、前記内燃機関の複数の運転モードに応じて設定する重み設定手段とを備え、
前記要求出力部から出力される各要求は、要求値の範囲と、該範囲内の各要求値の期待度を表す期待値の分布とで規定されており、
前記調停部は、同じ物理量で表現された複数の要求の期待値の加算和を、前記重み設定手段により設定された重みを考慮して算出し、該加算和が最大となるときの要求値を調停結果として選択することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記調停部は、前記複数の運転モードの全てについて、各運転モードに応じて設定された重みを考慮して予め調停を行うことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
第１運転モードから第２運転モードに切り換える際、該第１運転モードに応じて設定された第１重みと該第２運転モードに応じて設定された第２重みとの間で重みを徐々に変更する徐変処理を実行する徐変手段を更に備え、
前記調停部は、前記徐変手段により変更される重みを考慮して調停することを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記調停部は、前記第１運転モードから前記第２運転モードに切り換える際、前記第１重みを考慮した調停結果と前記第２重みを考慮した調停結果とを比較した結果に基づいて、前記徐変手段による徐変処理の実行の要否を判定する判定手段を有することを特徴とする。

第１の発明では、要求出力部から出力される各要求が、要求値の範囲と、該範囲内の各要求値の期待度を表す期待値の分布とによって規定されている。要求値の範囲内の期待値の分布によって各要求値の重要度あるいは要求度を表すことができる。そして、同じ物理量で表現された複数の要求の期待値の加算和が調停部によって算出され、該加算和が最大となるときの要求値に調停される。よって、要求のうちの比較的重要度の高い要求値だけでなく比較的重要度の低い要求値も加算和に反映することができる。従って、比較的重要度の低い要求値を調停部の調停に適宜反映させることができ、調停を適正に行うことができる。さらに、第１の発明では、加算和を算出する際に考慮される重みが、運転モードに応じて設定される。よって、運転モード切換時においても、重みが変更されることで、最適な調停結果を得ることができる。

第２の発明では、複数の運転モードの全てについて、各運転モードに応じて設定された重みを考慮して予め調停が行われる。よって、現在の運転モードだけでなく、その後に選択され得る運転モードについても、調停が予め行われる。従って、運転モードの急変があったとしても、調停結果を瞬時に得ることができる。

第３の発明では、第１運転モードから第２運転モードに切り換える際、第１重みと第２重みとの間で重みが徐々に変更され、この徐々に変更される重みを考慮して調停が行われる。従って、運転モード切換時に、調停結果が急変することを防止することができるため、内燃機関の状態が急変することを防止することができる。

第４の発明では、第１運転モードから第２運転モードに切り換える際、第１重みを考慮した調停結果と第２重みを考慮した調停結果とを比較し、その比較結果に基づいて重みの徐変処理の実行の要否が判定される。よって、適正なタイミングで徐変処理を実行することができる。すなわち、運転モードの切り換えにより内燃機関の状態が急変し得る場合に、徐変処理を実行することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態による内燃機関の制御装置１の構成を説明するためのブロック図である。制御装置１が適用される内燃機関としては、例えば、火花点火式のエンジン（以下「エンジン」という。）を挙げることができる。

図１に示すように、制御装置１は、３つの階層１０，２０，３０を有している。最上位の階層には要求出力部１０が設けられ、その下位の階層には調停部２０が設けられ、更にその下位の階層には制御量設定部３０が設けられている。また、制御量設定部３０には、各種のアクチュエータ４２，４４，４６が接続されている。

図１において矢印で示すように、制御装置１の要求出力部１０、調停部２０及び制御量設定部３０の間では、信号の流れは一方向である。詳細には、要求出力部１０から調停部２０へと信号が伝達され、調停部２０から制御量設定部３０へと信号が伝達される。また、これらの階層（要求出力部１０、調停部２０及び制御量設定部３０）とは独立して、共通信号配信部５０が設けられている。共通信号配信部５０は、要求出力部１０、調停部２０及び制御量設定部３０に共通の信号を並列に配信するように構成されている。

ここで、制御装置１において伝達又は配信される信号について説明する。
先ず、要求出力部１０、調停部２０及び制御量設定部３０の間を伝達される信号は、エンジンの機能に関する要求を信号化したものであり、最終的にはアクチュエータ４２，４４，４６の制御量に変換される信号である。
これに対して、共通信号配信部５０によって配信される信号は、要求出力部１０において要求を発生させたり、制御量設定部３０において制御量を演算したりする上で必要な情報を含む信号である。具体的には、エンジンの運転条件や運転状態に関する情報（エンジン回転数、吸入空気量、推定トルク、現時点の実点火時期、冷却水温、バルブタイミング、運転モード等）を含む信号である。これらの情報の情報源は、エンジンに設けられた各種のセンサや、制御装置１内部の推定機能等である。これらの情報は、各部１０，２０，３０で共通に利用される共通エンジン情報であり、共通エンジン情報配信部５２から配信される。

図１に示す要求出力部１０は、エンジンの機能に関する要求を数値化して出力するものである。要求出力部１０は、複数の要求出力要素１２，１４，１６を有している。これらの要求出力要素１２，１４，１６は、エンジンの機能毎に設けられた制御部もしくは制御モジュールである。エンジンの機能としては、ドライバビリティ（以下「ドラビリ」という。）、排気ガス、燃費のほか、アイドリング（以下「アイドル」という。）、騒音、振動等が挙げられる。例えば、図１に示すように、ドラビリに関する機能に対応して要求出力要素（以下「ドラビリ要求出力要素」ともいう。）１２が設けられ、排気ガスに関する機能に対応して要求出力要素（以下「排気ガス要求出力要素」ともいう。）１４が設けられ、燃費に関する機能に対応して要求出力要素（以下「燃費要求出力要素」ともいう。）１６が設けられている。

ここで、エンジンの出力には、トルク以外にも熱と排気ガスが含まれる。これらの全体によって、前述のドラビリ、排気ガス、燃費といったエンジンの各種の機能が決定される。よって、エンジンの出力を制御するためのパラメータは、トルク、効率及び空燃比の３種の物理量に集約することができる。効率の詳細については、後述する。かかる３種の物理量を用いて要求を表現し、アクチュエータ４２，４４，４６の動作を制御することで、エンジンの出力に要求を確実に反映させることが可能である。そこで、本実施の形態１では、要求の表現に使用する物理量として、トルク、効率及び空燃比（Ａ／Ｆ）の３種が用いられる。

ドラビリ要求出力要素１２は、ドラビリに関する要求を、トルクで表現された要求（以下「トルク要求」という。）や効率で表現された要求（以下「効率要求」という。）として出力する。排気ガス要求出力要素１４は、排気ガスに関する要求を、効率要求や空燃比で表現された要求（以下「空燃比要求」という。）として出力する。燃費要求出力要素１６は、燃費に関する要求を、効率要求や空燃比要求として出力する。

要求出力部１０には共通エンジン情報配信部５２から共通エンジン情報が配信されている。各要求出力要素１２，１４，１６では、この共通エンジン情報を参照して出力すべき要求を決定（発生）している。要求の内容が、エンジンの運転条件や運転状態によって変わるからである。例えば、図示しない触媒温度センサにより触媒温度が測定されている場合、触媒温度の情報が共通エンジン情報５２に含まれる。そして、要求出力要素１４では、その温度情報に基づいて触媒の暖機の必要性を判定し、その判定結果に応じて効率要求や空燃比要求を出力する。

上述したように、要求出力部１０から、複数のトルク要求、効率要求及び空燃比要求が出力される。しかし、それらの要求を全て同時に完全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つだからである。同様に、複数の効率要求に対して実現できる効率は１つであり、複数の空燃比要求に対して実現できる空燃比は１つである。このため、要求の調停という処理が必要となる。すなわち、複数の要求を集約して、１つの目標値としての要求値に調停する必要がある。

要求出力部１０から出力される要求の調停は、要求出力部１０よりも下位階層の調停部２０で行なわれる。調停部２０は、図１に示すように、要求の分類である３種の物理量（トルク、効率及び空燃比）にそれぞれ対応する調停要素２２，２４，２６を有している。トルク調停要素２２は、複数のトルク要求を集約し、予め定められた規則に従って１つのトルク要求値に調停するものである。また、効率調停要素２４は、複数の効率要求を集約し、予め定められた規則に従って１つの効率要求値に調停するものである。そして、空燃比調停要素２６は、複数の空燃比要求を集約し、予め定められた規則に従って１つの空燃比要求値に調停するものである。

以下、図２を参照して、調停部２０で行われる調停処理の例、より詳細には、調停部２０の効率調停要素２４で行われる効率調停処理の例について説明する。
図２は、本実施の形態において、調停部２０の効率調停要素２４による効率調停処理を説明するための図である。詳細には、図２（Ａ）は、燃費要求出力要素１６から出力された効率要求（以下「燃費効率要求」という。）Ａを、図２（Ｂ）は、排気ガス要求出力要素１４から出力された効率要求（以下「排気ガス効率要求」という。）Ｂを、図２（Ｃ）は、ドラビリ要求出力要素１２から出力された効率要求（以下「ドラビリ効率要求」という。）Ｃを、それぞれ示している。図２（Ｄ）は、運転モードがドラビリ優先である場合における効率要求Ａ，Ｂ，Ｃの加算和Ｄ１を、図２（Ｅ）は、運転モードが排気ガス優先である場合における効率要求Ａ，Ｂ，Ｃの加算和Ｄ２を、それぞれ示している。

図２に示された各効率要求Ａ〜Ｃは、要求値の範囲と、該範囲内の要求値の期待度（要求度）を表す期待値の分布とによって規定されている。各効率要求Ａ〜Ｃにつき、期待値が大きい要求値は、期待値が小さい要求値に比して重要であり、要求度が高い。ここで、「要求値の範囲」とは、期待値がゼロよりも大きい要求値の範囲を意味し、エンジンの機能（ドラビリ、排気ガス、燃費）について何らかのメリットが得られる範囲である。よって、期待値が大きい要求値ほど、エンジンの機能について大きなメリットを得ることができる。

ここで、「効率」とは、点火時期をＭＢＴとした場合に出力されるトルクに対する現在のトルクの比率である。効率は０以上１以下の値をとるため、効率要求値も０以上１以下の値をとる。効率を１未満にしておくことで、点火時期の進角制御によりトルクアップ要求に対して瞬時に対応することができると共に、点火時期の遅角制御によりトルクダウン要求に対して瞬時に対応することができる。

（燃費効率要求）
点火時期をＭＢＴよりも遅角側に設定することで、燃焼を安定化することができるため、効率を低下させておくことが好ましい。一方、効率を低下させすぎると、燃焼が悪化する可能性がある。これらを考慮して、図２（Ａ）に示すような燃費効率要求Ａが、燃費要求出力要素１６から出力される。

（排気ガス効率要求）
また、触媒暖機のためには、燃料を後燃えさせて排気温度を上昇させるべく、点火時期を遅角させておくことが好ましい。一方、効率を低下させすぎると、触媒温度が過上昇（ＯＴ）する可能性がある。また、シリンダ内での燃焼を抑えることでＮＯｘを低減するため、効率を低下させておく要求もある。これらを考慮して、図２（Ｂ）に示すような排気ガス効率要求Ｂが、排気ガス要求出力要素１４から出力される。

（ドラビリ効率要求）
また、ドラビリに関して、トルクアップ要求に瞬時に対応することはさほど要求されない。よって、図２（Ｃ）に示すように、ドラビリ要求出力要素１２から出力されるドラビリ効率要求Ｃは、図２（Ａ），（Ｂ）に示す効率要求Ａ，Ｂに比して全体的に要求値が高くされている。

これらの効率要求Ａ〜Ｃは、図１に示すように、調停部２０の効率調停要素２４に集約される。この効率調停要素２４において、効率要求Ａ〜Ｃが加算される。すなわち、要求値が０〜１の範囲において、効率要求Ａ〜Ｃの期待値が加算される。
この期待値の加算に際して、各効率要求Ａ〜Ｃに対して設定された重み係数が考慮される。この重み係数は、各効率要求Ａ〜Ｃの優先度合いである。重み係数は、図３に示すように、運転モードに応じて設定される。図３は、運転モードに応じて設定された各要求の重み係数の一例を示す図である。なお、図３に示すように設定された重み係数は、調停部２０に記憶されている。

例えば、運転モードがドラビリ優先である場合には、図３に示すように、燃費効率要求Ａに重み係数“０．３”が設定され、排気ガス効率要求Ｂに重み係数“０．５”が設定され、ドラビリ効率要求Ｃに重み係数“１．０”が設定されている。このように設定された重み係数を各効率要求Ａ〜Ｃの期待値に乗算した値を加算すると、図２（Ｄ）に示すような期待値の加算和Ｄ１が得られる。そして、期待値の加算和Ｄ１が最大Ｍａｘ１となるときの要求値Ｅ１に調停される。すなわち、期待値の加算和Ｄ１が最大Ｍａｘ１となるときの効率要求値Ｅ１が調停結果として選択され、効率調停要素２４から出力される。

一方、運転モードが排気ガス優先である場合には、図３に示すように、燃費効率要求Ａに重み係数“０．３”が設定され、排気ガス効率要求Ｂに重み係数“１．０”が設定され、ドラビリ効率要求Ｃに重み係数“０．５”が設定されている。このように設定された重み係数を各効率要求Ａ〜Ｃの期待値に乗算した値を加算すると、図２（Ｅ）に示すような期待値の加算和Ｄ２が得られる。そして、期待値の加算和Ｄ２が最大Ｍａｘ２となるときの効率要求値Ｅ２に調停される。すなわち、期待値の加算和Ｄ２が最大Ｍａｘ２となるときの効率要求値Ｅ２が調停結果として選択され、効率調停要素２４から出力される。

このように、運転モードに応じて各要求Ａ〜Ｃの重み係数を設定することで、運転モードに応じた適正な加算和が得られるため、最適な調停結果を得ることができる。よって、運転モード切換時においても、最適な調停結果を得ることができる。

ところで、運転モード切換時の重み係数の変更により、調停結果が大きく変化する場合が考えられる。この場合、エンジン状態が急変する可能性がある。
そこで、詳細は後述するが、運転モード切換前後の調停結果の差が基準値よりも大きい場合には、運転モードを直ちに切り換えるのではなく、重み係数を徐変させる。そして、徐変された重み係数を考慮して調停を行う。これにより、運転モード切り換えによるエンジン状態の急変を防止することができる。

上述したような詳細な具体例は省略するが、トルク調停要素２２及び空燃比調停要素２６においても同様の処理が行なわれる。
例えば、トルク調停要素２２は、ドラビリ要求出力要素１２から出力されたドラビリトルク要求と、図示しないその他のトルク要求（フューエルカット前トルク要求、フューエルカット復帰時トルク要求等）とを集約し、運転モードに応じて設定された重み係数を考慮して各要求の期待値の加算和を算出し、その加算和が最大となるときのトルク要求値を調停結果として選択する。
例えば、空燃比調停要素２６は、ドラビリ空燃比要求と燃費空燃比要求とを集約し、運転モードに応じて設定された重み係数を考慮して各要求の期待値の加算和を算出し、その加算和が最大となるときの空燃比要求値を調停結果として選択する。

ところで、調停部２０にも共通エンジン情報配信部５２から共通エンジン情報が配信されている。上述した効率調停要素２４における調停処理では、運転モード以外の共通エンジン情報は利用されていないが、各調停要素２２，２４，２６において共通エンジン情報を利用することは可能である。例えば、エンジンの運転条件や運転状態によって調停の規則を変更することができる。ただし、本実施の形態１では、エンジンの実現可能範囲を考慮して規則を変更することは行なわない。
上述の具体例からも明らかなように、効率調停要素２４では、エンジンの実現可能範囲の上下限や、他の調停要素２２，２６による調停結果は加味せずに調停が行われている。エンジンの実現可能範囲の上下限はエンジンの運転条件によって変わり、また、トルク、効率及び空燃比間の関係によっても変化する。このため、エンジンの実現可能範囲に各要求値を調停しようとすると、計算機の演算負荷の増大を招いてしまう。そこで、各調停要素２２，２４，２６では、要求出力部１０から出力される要求のみを集約して調停しているのである。

上述の調停処理が各調停要素２２，２４，２６において行なわれることで、調停部２０からは１つのトルク要求値と、１つの効率要求値と、１つの空燃比要求値とが出力される。調停部２０よりも下位階層の制御量設定部３０では、調停結果であるトルク要求値、効率要求値及び空燃比要求値に基づいて、各アクチュエータ４２，４４，４６の制御量が設定される。

制御量設定部３０は、１つの調整部３２と、複数の制御量演算要素３４，３６，３８とを有している。これらの制御量演算要素３４，３６，３８はアクチュエータ４２，４４，４６に対応して設けられている。
図１に示すように、アクチュエータ４２はスロットルであり、制御量演算要素３４に接続されている。この制御量演算要素３４では、制御量としてスロットル開度TAが演算される。また、アクチュエータ４４は点火装置であり、制御量演算要素３６に接続されている。この制御量演算要素３６では、制御量として点火時期が演算される。また、アクチュエータ４６は燃料噴射装置であり、制御量演算要素３８に接続されている。この制御量演算要素３８では、制御量として燃料噴射量が演算される。

各制御量演算要素３４，３６，３８にて制御量の演算に使用される数値は、調整部３２から供給される。調停部２０から出力されたトルク要求値、効率要求値及び空燃比要求値は、まず、調整部３２にて大きさを調整される。前述のように要求出力部１０や調停部２０ではエンジンの実現可能範囲は調停に加味されていないため、各要求値の大きさによっては、エンジンを適正に運転できない可能性があるからである。

調整部３２は、エンジンの適正運転が可能になるように各要求値を相互の関係に基づいて調整するものである。制御量設定部３０よりも上位階層の要求出力部１０や調停部２０では、トルク要求値、効率要求値及び空燃比要求値は夫々が独立に演算され、演算に係る要素間で演算値が相互に使用されたり参照されたりすることはなかった。つまり、調整部３２において初めてトルク要求値、効率要求値、空燃比要求値が相互に参照されることになる。制御量設定部３０にて調整を行なう場合には、調整対象がトルク要求値、効率要求値及び空燃比要求値の三つに限定される。よって、かかる調整部３２による調整に要する演算負荷を小さくすることができる。

調整をどのように行なうかは設計に委ねられるものであって、本発明に関しては調整の内容に限定はない。ただし、トルク要求値、効率要求値及び空燃比要求値の間に優先順序がある場合には、より優先順位の低い要求値を調整（修正）するのが好ましい。つまり、優先順位が高い要求値はそのままアクチュエータ４２，４４，４６の制御量に反映し、優先順位が低い要求値は調整した上でアクチュエータの制御量４２，４４，４６に反映する。これによれば、エンジンの適正運転が可能な範囲内で、優先順位が高い要求は確実に実現しつつ、優先順位が低い要求も可能な限り実現することができる。例えば、トルク要求値が最も優先順位が高い場合には、効率要求値と空燃比要求値とを修正し、そのうちより優先順位が低いほうの修正を大きくする。エンジンの運転条件等によって優先順序が変わるのであれば、共通信号配信部５０から配信される共通エンジン情報に基づいて優先順序を判定し、どの要求値を修正するのか決定すればよい。

［実施の形態における具体的処理］
図４は、本実施の形態において、調停部２０が実行する調停処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定間隔毎に起動されるものである。

図４に示すルーチンによれば、先ず、同一物理量の複数の要求を集約する（ステップ１００）。このステップ１００では、例えば、図２（Ａ）に示された燃費効率要求Ａと、図２（Ｂ）に示された排気ガス効率要求Ｂと、図２（Ｃ）に示されたドラビリ効率要求Ｃとが調停部２０に集約される。

次に、各運転モードの重み係数を読み込む（ステップ１０２）。このステップ１０２では、例えば、図３に示すように運転モード毎に各要求に対して予め設定並びに記憶された重み係数が読み込まれる。そして、上記ステップ１０２で読み込まれた重み係数を考慮して、運転モード毎に調停を実施する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、現在の運転モードに限らず、全ての運転モードについて調停が行われる。

例えば、ドラビリ優先の運転モードについて、図２（Ｄ）に示された加算和Ｄ１が算出され、該加算和Ｄ１が最大となるときの効率要求値Ｅ１が調停結果として求められる。これと共に、排気ガス優先の運転モードについて、図２（Ｅ）に示された加算和Ｄ２が算出され、該加算和Ｄ２が最大となるときの効率要求値Ｅ２が調停結果として求められる。さらに、図示しないが、燃費優先の運転モードについても、加算和が最大となるときの効率要求値が調停結果として求められる。

次に、運転モードの切換要求が有るか否かを判別する（ステップ１０６）。ここで、上述したように、共通エンジン情報配信部５２から調停部２０に配信される共通エンジン情報には、運転モードが含まれる。このステップ１０６では、今回配信された最新の運転モードと、前回配信された運転モードとが相違する場合に、運転モードの切換要求が有ると判別される。

上記ステップ１０６で運転モードの切換要求が無いと判別された場合には、最新の運転モードに対応する要求値を調停結果として選択する（ステップ１２０）。例えば、最新の運転モードがドラビリ優先である場合には、図２に示す効率要求値Ｅ１が、今回の最終的な調停結果として選択される。ここで、上記ステップ１０４では、全ての運転モードについて調停が実施されている。よって、このステップ１２０では、上記ステップ１０４で求められた複数の調停結果（要求値）のうち、最新の運転モードに応じた調停結果（要求値）が取得される。これにより、瞬時に調停結果を取得することができる。その後、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０６で運転モードの切換要求が有ると判別された場合には、運転モード切換前後の調停結果の差（絶対値）を算出する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、例えば、ドラビリ優先から排気ガス優先への切換要求がある場合、図２に示す効率要求値の差「Ｅ１−Ｅ２」が効率調停結果の差として算出される。次に、上記ステップ１０８で算出された調停結果の差が基準値以下であるか否かを判別する（ステップ１１０）。ここで、物理量（トルク，効率，空燃比）毎にそれぞれ基準値が設定され、調停部２０に予め記憶されている。このステップ１１０では、記憶された複数の基準値の中から物理量に応じた基準値が読み出され、判別処理に用いられる。

上記ステップ１１０で調停結果の差が基準値よりも大きいと判別された場合には、直ちに運転モードを切り換えることができないと判断される（ステップ１１２）。すなわち、直ちに運転モードを切り換えることに伴い重み係数が変わることで、調停結果が大きく変わってしまい、内燃機関１の状態に問題が生じる可能性があると判断される。
例えば、効率要求値が急に大きくなると、点火進角によるトルクアップ可能な量が少なくなり、トルクアップ要求に対応できなる可能性がある。また、例えば、効率要求値が急に小さくなると、排気温度が上昇して、触媒床温が異常上昇する可能性がある。
また、例えば、成層燃焼時にストイキ近傍の空燃比要求値から急にリーン側の空燃比要求値に変化すると、空燃比の制御性が低下するため、トルク変化が大きくなったり、失火しやすくなったりする可能性がある。

この場合、直ちに運転モードを切り換えるのではなく、すなわち、直ちに重み係数を変更するのではなく、切り換える運転モード間で重み係数を徐々に変更する（ステップ１１４）。すなわち、重み係数の徐変処理が実行される。例えば、ドラビリ優先から排気ガス優先への切換要求がある場合、燃費要求の重み係数は同じ（０．３）であるため、排気ガス要求の重み係数を０．５から徐々に増大させると共に、ドラビリ要求の重み係数を１．０から徐々に減少させる。そして、上記ステップ１１４で徐変された重み係数を考慮して調停を実施する（ステップ１１６）。このステップ１１６では徐変された重み係数を考慮して加算和が算出され、該加算和が最大となるときの要求値が今回の最終的な調停結果として選択される。その後、本ルーチンを終了する。

その後に本ルーチンが起動されると、上記ステップ１０６の処理まで順次実行される。そして、ステップ１０６で運転モードの切換要求が有ると判別された場合には、切換後の運転モードに対応する調停結果と、上記ステップ１１６で求められた切換前の運転モードに対応する調停結果との差を算出する（ステップ１０８）。すなわち、切換前の運転モードに対応する調停結果として、徐変された重み係数を考慮して求められた調停結果が用いられる。そして、調停結果の差が基準値以下であると判別された場合には、直ちに運転モードを切換可能であると判断される（ステップ１１８）。すなわち、直ちに運転モードを切り換えることに伴って重み係数が変わっても、内燃機関１の状態に問題が生じる可能性が著しく低いと判断される。この場合、最新の運転モードに対応する要求値を調停結果として選択する（ステップ１２０）。すなわち、上記ステップ１０４で求められた複数の調停結果のうち、最新の運転モードに応じた調停結果が取得される。その後、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態では、エンジンの機能であるドライバビリティ、排気ガス及び燃費に関する要求が、トルク、効率及び空燃比のうちの少なくとも何れかの物理量で表現され、要求出力部１０から出力される。各要求は、要求値の範囲と、該範囲内の各要求値の期待度を表す期待値の分布とによって規定される。１つの要求のうちの各要求値の重要度もしくは要求度を、期待値の分布によって表すことができる。
そして、調停部２０において、同じ物理量で表現された複数の要求を集約し、複数の要求の期待値の加算和を算出し、加算和が最大となるときの１つの要求値に調停される。よって、要求のうちの比較的重要度の高い要求値だけでなく比較的重要度の低い要求値も加算和に反映することができる。従って、比較的重要度の低い要求値を適宜調停処理に反映させることができるため、調停処理を適正に行うことができる。
また、本実施の形態では、同一物理量で表現された複数の要求を加算する際に考慮される重み係数は、運転モードに応じて設定される。よって、運転モード切換時においては、重み係数が変更されるため、最適な調停結果を得ることができる。

また、運転モード切換前後の調停結果の差が基準値よりも大きい場合には、運転モードを直ちに切り換えるのではなく、重み係数の徐変処理が行われる。このように、適正なタイミングで重み係数の徐変処理を実行することで、運転モード切り換えによるエンジン状態の急変を防止することができる。

さらに、調停部２０で調停されたトルク要求値、効率要求値及び空燃比要求値に基づいて各アクチュエータ４２，４４，４６の制御量を演算することで、エンジンの出力に要求が反映されるよう各アクチュエータ４２，４４，４６の動作を適切に制御することができる。

尚、本実施の形態においては、調停部２０が、ステップ１１４の処理を実行することにより第３の発明における「徐変手段」が、ステップ１０８，１１０，１１２の処理を実行することにより第４の発明における「判定手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態による内燃機関の制御装置１の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態において、調停部２０の効率調停要素２４による効率調停処理を説明するための図である。 運転モードに応じて設定された各要求の重み係数の一例を示す図である。 本発明の実施の形態において、調停部２０が実行する調停処理ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
１０ 要求出力部
１２ ドラビリ要求出力要素
１４ 排気ガス要求出力要素
１６ 燃費要求出力要素
２０ 調停部
２２ トルク調停要素
２４ 効率調停要素
２６ 空燃比調停要素
３０ 制御量設定部
４２，４４，４６ アクチュエータ

Claims (4)

1. 内燃機関の機能に関する複数の要求を物理量で表現して出力する要求出力部と、
   前記要求出力部から出力された要求のうち同じ物理量で表現された複数の要求を集約して、予め定められた規則に従って１つの要求値に調停する調停部と、
   前記調停部によって前記複数の要求が調停される際に考慮される各要求の重みを、前記内燃機関の複数の運転モードに応じて設定する重み設定手段とを備え、
   前記要求出力部から出力される各要求は、要求値の範囲と、該範囲内の各要求値の期待度を表す期待値の分布とで規定されており、
   前記調停部は、同じ物理量で表現された複数の要求の期待値の加算和を、前記重み設定手段により設定された重みを考慮して算出し、該加算和が最大となるときの要求値を調停結果として選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記調停部は、前記複数の運転モードの全てについて、各運転モードに応じて設定された重みを考慮して予め調停を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
   第１運転モードから第２運転モードに切り換える際、該第１運転モードに応じて設定された第１重みと該第２運転モードに応じて設定された第２重みとの間で重みを徐々に変更する徐変処理を実行する徐変手段を更に備え、
   前記調停部は、前記徐変手段により変更される重みを考慮して調停することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記調停部は、前記第１運転モードから前記第２運転モードに切り換える際、前記第１重みを考慮した調停結果と前記第２重みを考慮した調停結果とを比較した結果に基づいて、前記徐変手段による徐変処理の実行の要否を判定する判定手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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