JP2010112214A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のトルクを吸気量調整弁の弁開度と点火時期とによって制御することができる内燃機関において、全開制御中のトルクダウン要求が発せられたときの要求トルクの実現精度を高めることができるようにした内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】アクチュエータの操作量をトルク制御に反映させる内燃機関の制御装置において、機関要求を取得する。機関要求と機関情報とに基づいて、目標弁開度および目標点火時期を算出する。所定の全開条件が成立した場合に、吸入空気量調整弁の弁開度を全開に制御する。全開条件が成立している状況下で発せられる要求であって、内燃機関のトルクを一時的に低下させるトルクダウン要求を取得する。機関情報はアクチュエータの各操作量を含み、トルクダウン要求が取得されたときには、目標弁開度および目標点火時期を除く少なくとも１つの操作量の変化を制限する。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関のトルクを吸気量調整弁の弁開度と点火時期とによって制御することができる内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関が出力するトルクは筒内に吸入される空気量によって制御することができる。この吸入空気量を調整するため、内燃機関の吸気管にはスロットル弁が配備されている。吸入空気量は、スロットル弁を開くほど大きくなるが、ある程度まで弁開度が大きくなると、それ以上スロットル弁を開いても吸入空気量は変化しなくなる。このときの弁開度が吸入空気量を最大にする最大開度であり、スロットル弁の弁開度はこの最大開度から内燃機関の運転を維持できる最小開度までの範囲内で制御されている。

しかしながら、吸入空気量が最大となるスロットル弁の最大開度は、スロットル弁の個体差によってばらつきがあり、また、経時的な変化もある。このような不都合への対応としては、例えば、吸入空気量を最大にする必要があるときには、スロットル弁の弁開度を全開にしてしまうことが考えられる。例えば、特開２００７−２５５２０４号公報には、全負荷運転が要求されたときには、スロットル弁の弁開度を全開に制御する技術が開示されている。スロットル弁を全開に開くことで吸入空気量は確実に最大になり、スロットル弁の個体差や経時変化によらず最大トルクの出力が保障される。

特開２００７−２５５２０４号公報

ここで、スロットル弁の弁開度を目標トルクや目標吸入空気量に応じて最大開度から最小開度までの範囲内で変化させる制御をスロットル弁の通常制御と呼び、スロットル弁の弁開度を全開に固定する制御をスロットル弁の全開制御と呼ぶ。全開制御の実行中には、車両は最大トルクを発揮して加速している。車両の加速中においては、ＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission）の変速動作が適宜行われるが、この変速動作の最中はその構造上一時的にトルクを低下させる必要がある。そこで、変速動作が行われるときには内燃機関にトルクダウン要求が発せられる。トルクダウン要求を受けた内燃機関では、スロットル弁の制御を全開制御から通常制御へ移行してトルクを一時的に所望の要求トルクまで低下させる動作が行なわれる。

このトルクダウン要求は、運転者が意図していないところで発せられる要求であるため、トルクショックの発生を極力抑えることが好ましい。しかしながら、トルクダウン要求による過渡運転時においては、要求トルクを精度よく実現することができないおそれがある。

つまり、内燃機関のトルクをスロットル弁の弁開度と点火時期とによって制御するトルクデマンド制御では、要求トルク等の機関要求から目標弁開度と目標点火時期とを導出するモデルがそれぞれ用いられている。これらのモデルは、可変バルブタイミング機構や燃料噴射装置等の種々のアクチュエータの定常状態での操作量を引き数として用いることとしている。しかしながら、トルクダウン要求を受けて、スロットル弁の制御が全開制御から通常制御に移行する過渡運転時においては、吸入空気量などの機関出力に関わる物理量が過渡的に変化することとなるため、これらの物理量に基づいて算出される操作量に関しても過渡的に変化してしまう。このため、目標弁開度および目標点火時期を導出する際にこれらの操作量を引き数として用いることとすると、要求トルクの実現精度が低下してしまうおそれがある。

また、目標弁開度および目標点火時期を導出するモデルは、要求トルク以外の機関要求に関しても引き数として用いることとしている。このため、上述した過渡運転時においては、これらの機関要求が過渡的に変化した場合においても、要求トルクの実現精度が低下してしまうおそれがある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関のトルクを吸気量調整弁の弁開度と点火時期とによって制御することができる内燃機関において、全開制御中のトルクダウン要求が発せられたときの要求トルクの実現精度を高めることができるようにした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、
内燃機関の機関出力に関わる所定の物理量に応じて動作を制御される複数のアクチュエータを有し、前記アクチュエータの各操作量を前記内燃機関のトルク制御に反映させる内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の動作を決定する複数の制御量に関する要求（以下、機関要求）を取得する機関要求取得手段と、
取得した各機関要求と前記内燃機関の運転状態に関する機関情報とに基づいて、取得した各機関要求が前記内燃機関で実現されるための吸気量調整弁の目標弁開度および目標点火時期を算出する目標値算出手段と、
所定の全開条件が成立した場合に、吸入空気量調整弁の弁開度を全開に制御する全開制御手段と、
前記全開条件が成立している状況下で発せられる要求であって、前記内燃機関のトルクを低下させる機関要求（以下、トルクダウン要求）を取得するトルクダウン要求取得手段と、を備え、
前記機関情報は、前記複数のアクチュエータの各操作量を含み、
前記トルクダウン要求が取得されたときには、前記目標弁開度および前記目標点火時期を除く少なくとも１つの操作量の変化を制限する制限手段を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記トルクダウン要求は、前記内燃機関のアクセル制御量とは無関係に発せられる要求であることを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記アクチュエータは、可変バルブタイミング機構を含み、
前記制限手段は、前記操作量としての目標バルブタイミングの変化を制限することを特徴とする。

第４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、
内燃機関の機関出力に関わる所定の物理量に応じて動作を制御される複数のアクチュエータを有し、前記アクチュエータの各操作量を前記内燃機関のトルク制御に反映させる内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の動作を決定する複数の制御量に関する要求（以下、機関要求）を取得する機関要求取得手段と、
取得した各機関要求と前記内燃機関の運転状態に関する機関情報とに基づいて、取得した各機関要求が前記内燃機関で実現されるための吸気量調整弁の目標弁開度および目標点火時期を算出する目標値算出手段と、
所定の全開条件が成立した場合に、吸入空気量調整弁の弁開度を全開に制御する全開制御手段と、
前記全開条件が成立している状況下で発せられる要求であって、前記内燃機関のトルクを低下させる機関要求（以下、トルクダウン要求）を取得するトルクダウン要求取得手段と、を備え、
前記トルクダウン要求が取得されたときには、前記トルクダウン要求を除く少なくとも１つの機関要求の変化の、前記目標弁開度および前記目標点火時期への反映を制限する制限手段を備えることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、
前記トルクダウン要求は、前記内燃機関のアクセル制御量とは無関係に発せられる要求であることを特徴とする。

第６の発明は、第５または第６の発明において、
前記アクチュエータは、燃料噴射装置を含み、
前記制限手段は、前記機関要求としての目標空燃比の変化を制限することを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関へのトルクダウン要求を取得した場合に、目標弁開度および目標点火時期を除く少なくとも１つのアクチュエータの操作量の変化が制限される。内燃機関へのトルクダウン要求が発せられたときには、機関出力に関わる物理量が過渡的に変化するため、これらの物理量に応じて算出される各アクチュエータの操作量に関しても過渡的に変化する。このため、本発明によれば、目標弁開度および目標点火時期の算出に関して、これらの操作量の過渡的な変化の影響が目標弁開度および目標点火時期の算出に反映されることを抑制することができるので、要求トルクの実現精度を高めることができる。

第２の発明によれば、アクセル制御量とは無関係なトルクダウン要求が出された場合に、目標弁開度および目標点火時期を除く少なくとも１つのアクチュエータの操作量の変化が制限される。運転者の意図しないトルクダウン要求は、トルクダウン時のトルクショックを不快に感じやすい。このため、本発明によれば、トルクダウン要求時の要求トルクの実現精度を高めることにより、ドライバビリティを効果的に向上させることができる。

第３の発明によれば、内燃機関へのトルクダウン要求を取得した場合に、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）の操作量としての目標バルブタイミングの変化が制限される。目標バルブタイミングは吸入空気量に基づいて設定されるため、吸入空気量が過渡的に変化する過渡運転時には正確な目標バルブタイミングを算出することができない。このため、本発明によれば、目標バルブタイミングの変化を制限することにより、不正確な目標バルブタイミングがそのまま引き数として使用されることを防止することができるので、目標弁開度および目標点火時期の算出精度の低下を抑制することができる。

第４の発明によれば、内燃機関へのトルクダウン要求を取得した場合に、トルクダウン要求を除く少なくとも１つの機関要求の変化の、目標弁開度および目標点火時期への反映が制限される。内燃機関へのトルクダウン要求が発せられたときには、要求トルク以外の機関要求も過渡的に変化する。このため、本発明によれば、目標弁開度および目標点火時期の算出に関して、これらの機関要求の過渡的な変化の影響が目標弁開度および目標点火時期の算出に反映されることを抑制することができるので、要求トルクの実現精度を高めることができる。

第５の発明によれば、アクセル制御量とは無関係なトルクダウン要求が出された場合に、目標弁開度および目標点火時期を除く少なくとも１つのアクチュエータの操作量の変化が制限される。運転者の意図しないトルクダウン要求は、トルクダウン時のトルクショックを不快に感じやすい。このため、本発明によれば、トルクダウン要求時の要求トルクの実現精度を高めることにより、ドライバビリティを効果的に向上させることができる。

第６の発明によれば、内燃機関へのトルクダウン要求を取得した場合に、機関要求としての目標空燃比の変化が制限される。トルクダウン要求による過渡運転時には、機関要求としての目標空燃比も過渡的に変化する。このため、本発明によれば、目標空燃比の変化を制限することにより、不正確な目標空燃比がそのまま引き数として使用されることを防止することができるので、目標弁開度および目標点火時期の算出精度の低下を抑制することができる。

本発明の実施の形態について、図１乃至図４の各図を参照して説明する。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。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本実施の形態にかかる内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、その動作を制御するためのアクチュエータとして、スロットル弁、点火装置、燃料噴射装置、および可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＶＴ」と称する）を備えている。本実施の形態の制御装置は、いわゆるトルクデマンド制御によって内燃機関を制御するものであり、要求トルクを含む種々の機関要求に基づいて各アクチュエータの制御に用いる目標値、すなわち、目標スロットル開度、目標点火時期、目標Ａ／Ｆ、および目標バルブタイミング（以下、「目標ＶＴ」と称する）を算出する。尚、ここでいう機関要求とは、内燃機関の動作を決定する物理量の要求値である。内燃機関の動作は、トルク、効率、及びＡ／Ｆ（空燃比）の３つの物理量によって決定することができることから、機関要求としては要求トルク、要求効率、及び要求Ａ／Ｆが入力される。

本実施の形態の制御装置は、図１のブロック図にて示すように構成されている。図１では、制御装置の各要素をブロック図で示し、ブロック間の信号の伝達（主なもの）を矢印で示している。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の全体の構成と、その特徴について説明する。

本実施の形態の制御装置は、内燃機関に要求されるトルクを取得する要求トルク取得部２と、内燃機関に要求される効率を取得する要求効率取得部４と、内燃機関に要求されるＡ／Ｆを取得する要求Ａ／Ｆ取得部６とを備えている。各要求は、車両の駆動系全体を制御する上位の制御装置から発せられている。

本実施の形態の制御装置は、入力された各機関要求（要求トルク、要求効率、および要求Ａ／Ｆ）と、内燃機関の運転状態に関する機関情報とに基づいて、目標スロットル開度、目標点火時期、目標Ａ／Ｆ、および目標ＶＴを算出する。その計算を行うのがトルク実現部１０である。トルク実現部１０は、内燃機関の逆モデルにあたり、マップや関数で表された複数の統計モデルや物理モデルで構成されている。内燃機関の逆モデルの構成は、制御装置による内燃機関の制御特性を特徴付けるが、本実施の形態では、要求トルク、要求効率、および要求Ａ／Ｆのうち、要求トルクを最優先して実現するような構成とされている。

トルク実現部１０に入力される要求トルクと要求効率とは、直接には目標スロットル開度の計算に用いられる信号となる。また、トルク実現部１０に入力される要求Ａ／Ｆは、直接には目標Ａ／Ｆの計算に用いられる信号となる。内燃機関の動作を制御するためには、これらの信号に加えて目標点火時期および目標ＶＴの計算に用いる信号が必要であり、トルク実現部１０には、それらの信号を生成する機能も備えられている。

本実施の形態の制御装置において、目標点火時期の計算に用いられる信号はトルク効率である。トルク効率は、内燃機関の推定トルクに対する要求トルクの比として定義される。トルク実現部１０は、トルク効率の算出のための要素として、推定トルク算出部１１２、およびトルク効率算出部１１４を備えている。

推定トルク算出部１１２は、現在のスロットル開度から内燃機関のトルクを推定計算する。より詳しくは、現在のスロットル開度で実現できる吸入空気量を吸気系の物理モデルであるエアモデルを用いて計算する。次に、エアモデルで計算した見込みの吸入空気量をトルクマップに照合してトルクに変換する。トルクマップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、吸入空気量を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには、現在の機関情報から得られる値が入力される。但し、点火時期は最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうちより遅角側の点火時期）とされている。推定トルク算出部１１２は、見込みの吸入空気量から変換されたトルクを内燃機関の最適点火時期における推定トルクとして算出する。

トルク効率算出部１１４は、トルク実現部１０に入力された要求トルクと、推定トルク算出部１１２で算出された推定トルクとの比をトルク効率として算出する。後述するが、スロットル開度は、要求トルクを要求効率で除算して嵩上げした補正要求トルクを実現するように制御される。これは、要求効率の分だけ低下するトルクを吸入空気量の増量によって補うためである。但し、スロットル開度の変化に対する実際の吸入空気量の応答には遅れがあるため、実際に出力可能なトルク（推定トルク）は要求効率の変化に対して応答遅れを有している。推定トルクと要求トルクとの比であるトルク効率は、要求効率と実際の吸入空気量との変化とを共に目標点火時期の計算に反映させるためのパラメータになっている。少なくとも吸入空気量が一定となった定常状態では、理論的には推定トルクは補正要求トルクに一致し、トルク効率は要求効率に一致するようになる。

ところで、車両駆動系の上位制御装置から内燃機関に発せられる要求トルク、要求効率、および要求Ａ／Ｆは、各々が独立して生成されるものであって、他機関要求との関係で実現可能な値か否かは考慮されていない。このため、各機関要求の大きさの関係によっては、筒内の燃焼条件が燃焼限界を超えてしまう可能性がある。そこで、トルク実現部１０には、内燃機関の適正運転が可能となるように、内燃機関の各制御に用いられる信号の大きさを修正する修正部２０が設けられている。より詳しくは、修正部２０は、要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、およびトルク効率のそれぞれについて、その値を所定範囲に制限するためのガード部（図示省略）を備えている。要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、およびトルク効率は、何れもトルク実現部１０の内部で使用される中間変数である点で共通している。各ガード部に設定されているガード値は可変であり、内燃機関の運転状態に応じて適宜の値がセットされる。

修正部２０による処理の結果、アクチュエータを制御するための各目標値の計算に使用される主信号は、修正後の要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、およびトルク効率となる。トルク実現部１０は、修正後の要求トルクおよび要求効率に基づいて、目標スロットル開度を算出する。また、トルク実現部１０は、修正後のトルク効率に基づいて、目標点火時期を算出する。更に、トルク実現部１０は、修正後の要求Ａ／Ｆに基づいて目標Ａ／Ｆを算出する。

トルク実現部１０は、目標スロットル開度の計算のため、要求トルク補正部１０２、吸入空気量算出部１０４、及びスロットル開度算出部１０６を備えている。修正後の要求トルクと要求効率とは、要求トルク補正部１０２に入力される。要求トルク補正部１０２は、要求トルクを要求効率で除算して補正し、効率補正後の要求トルクを吸入空気量算出部１０４に出力する。修正後の要求効率の値が１よりも小さければ、要求効率による除算によって要求トルクは嵩上げされ、嵩上げされた要求トルクが吸入空気量算出部１０４に供給される。

吸入空気量算出部１０４は、効率補正された要求トルクを吸入空気量に変換する。要求トルクの吸入空気量への変換には空気量マップが用いられる。空気量マップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、トルクを含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには、点火時期、エンジン回転数、Ａ／Ｆ、バルブタイミング（ＶＴ）等、トルクと空気量との関係に影響する各種の機関情報から得られる値が入力される。これらのパラメータには現在値が入力される。但し、点火時期に関しては最適点火時期とされ、また、Ａ／Ｆには目標Ａ／Ｆが、ＶＴには目標ＶＴが用いられる。吸入空気量算出部１０４は、効率補正された要求トルクから変換された吸入空気量を目標吸入空気量として算出する。

スロットル開度算出部１０６は、目標吸入空気量を実現するためのスロットル開度を算出する。その計算には、吸気系モデル（エアモデル）の逆モデル（以下、「逆エアモデル」と称する）が用いられる。エアモデルは、スロットル弁の動作に対する吸入空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化し、それを数式で表したものである。このエアモデルの逆モデルである逆エアモデルに吸入空気量を入力することで、その吸入空気量を実現するためのスロットル弁の動作を導き出すことができる。スロットル開度算出部１０６は、目標吸入空気量から変換されたスロットル開度を目標スロットル開度として出力する。

スロットル開度算出部１０６から出力された目標スロットル開度は、全開判定部１０８へ入力される。全開判定部１０８は、スロットル弁を全開に制御するための条件（以下、「全開条件」と称する）の成否を判定する機能を有している。全開判定部１０８では、入力された目標スロットル開度が所定の全開基準開度以上になったら全開条件が成立したと判定する。全開条件が成立した場合、全開判定部１０８は目標スロットル開度を全開として出力する。一方、全開条件が成立していない場合、全開判定部１０８は入力された目標スロットル開度をそのまま出力する。

トルク実現部は、修正後のトルク効率から目標点火時期を算出するため、点火時期算出部１１６を備えている。点火時期算出部１１６は、修正後のトルク効率から最適点火時期に対する遅角量を計算する。遅角量の計算には、点火時期マップ等の統計モデルが用いられる。点火時期マップは、トルク効率を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、エンジン回転数、Ａ／Ｆ、バルブタイミング（ＶＴ）等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件をパラメータとして用いている。これらのパラメータには基本的に現在値が用いられる。但し、Ａ／Ｆには目標Ａ／Ｆが、ＶＴには目標ＶＴが用いられる。

点火時期マップでは、トルク効率が１のときの点火遅角量がゼロに設定され、トルク効率が１より小さいほど点火遅角量は大きい値に設定される。また、点火時期算出部１１６は、点火遅角量を最適点火時期に加算し、得られた最終的な点火時期を目標点火時期として出力する。

目標ＶＴ設定部１２２は、目標ＶＴを実際の空気量（実ＫＬ）に基づいて設定する。より詳しくは、目標ＶＴ設定部１２２は、予め用意されたマップを用いて実ＫＬに応じたＶＴを算出し、それを目標ＶＴとして設定する。マップに規定されているＫＬとＶＴとの関係は、燃費や排気エミッション等の内燃機関の各種機能に関する観点から決定されている。トルク実現部１０は、設定された目標ＶＴを後述するなまし処理部３０を経由して目標ＶＴとして算出する。

以上がトルク実現部１０の基本的な構成に関する説明である。次に、本実施の形態の制御装置にとっての要部であるなまし処理部３０とその周辺の構成と機能について、図２乃至図４を用いて詳細に説明する。

図２は、スロットル弁の全開制御が行われている状況でトルクダウン要求が出された場合の各種アクチュエータの動作量を示すタイミングチャートである。この図においては、スロットル弁の全開制御が行われている状況で時刻Ｔ０からＴ２にかけてトルクダウン要求が出された場合を示している。このような状況としては、例えば全開制御中におけるＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission）の変速時が考えられる。車両の駆動系全体を制御する上位の制御装置から発せられたトルクダウン要求が、時刻Ｔ０において要求トルク取得部２に取得されると、トルク実現部１０は、当該トルク要求に応じた目標スロットル開度、目標点火時期、目標Ａ／Ｆ、および目標ＶＴをそれぞれ算出する。このため、図２に示すとおり、時刻Ｔ０以降の各種アクチュエータの動作量は、トルクを下げる方向に動作される。

ここで、上述したとおり、吸入空気量算出部１０４は、空気量マップを用いて目標吸入空気量を算出するが、この空気量マップは定常状態を前提にそれらの関係が規定されている。このため、スロットル弁の全開制御から通常制御へ移行する過渡運転時の目標ＶＴおよび目標Ａ／Ｆが引き数として入力されると、要求トルクを実現するための目標吸入空気量を精度よく算出できないおそれがある。

目標点火時期の算出においても同じことがいえる。つまり、点火時期算出部１１６は、点火時期マップを用いて目標点火時期を算出するが、この点火時期マップは定常状態を前提としている。このため、スロットル弁の全開制御から通常制御へ移行する過渡運転時の目標ＶＴおよび目標Ａ／Ｆが引き数として入力されると、要求トルクを実現するための目標点火時期を精度よく算出できないおそれがある。

更に、上述した通り、目標ＶＴ設定部１２２は、目標ＶＴを実際の空気量（実ＫＬ）に基づいて設定する。ＶＶＴは、この目標ＶＴから算出されたＶＶＴの操作量（例えばＯＣＶの駆動デューティ）に基づいて動作する。このため、図２に示すとおり、ＶＶＴの動作はスロットル弁の動作に対して応答が遅れることとなる。したがって、このような過渡運転時に算出された目標ＶＴ或いは目標Ａ／Ｆを目標スロットル開度、或いは目標点火時期の算出に用いることとすると、要求トルクの実現精度が著しく低下してしまう。

そこで、本実施の形態の制御装置では、過渡運転時におけるトルク実現精度を向上させることを目的として、トルク実現部１０内になまし処理部３０を備えている。より詳しくは、なまし処理部３０は、修正部２０から出力された修正後の要求Ａ／Ｆを入力し、なまし処理を施した後に目標Ａ／Ｆとして出力する。また、なまし処理部３０は、目標ＶＴ設定部１２２から出力された目標ＶＴを入力し、なまし処理を施した後に目標ＶＴとして出力する。

全開判定部１０８は、スロットル弁の全開制御が行われている状況で、車両の駆動系全体を制御する上位の制御装置から変速によるトルクダウン要求が発せられたことの判定（以下、「変速判定」と称する）を行う機能を有している。なまし処理部３０は、全開判定部１０８から変速判定の成立が入力された場合になまし処理を実行する。なまし処理後の目標Ａ／Ｆおよび目標ＶＴは、吸入空気量算出部１０４および点火時期算出部１１６へ引き数として入力される。

図３は、図２において目標Ａ／Ｆおよび目標ＶＴになまし処理を実行した場合の各種アクチュエータの動作量を示すタイミングチャートである。この図に示すとおり、目標Ａ／Ｆ及び目標ＶＴになまし処理が施されると、これらの目標値に重畳していた応答遅れ等の誤差要因を排除することができる。これにより、精度の低い目標値が引き数として使用されることを回避することができるので、トルク実現精度を効果的に向上させることができる。

次に、本実施の形態の具体的処理についてフローチャートに基づいて詳細に説明する。図４は、本実施の形態において実行される処理のフローチャートである。制御装置は、このフローチャートに示すルーチンを一定の周期で実行している。

図４に示すルーチンでは、先ず、目標Ａ／Ｆおよび目標ＶＴが算出される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、車両の駆動系全体を制御する上位の制御装置から発せられた要求トルク、要求効率、および要求Ａ／Ｆがトルク実現部へ入力される。トルク実現部１０では、これらの要求値に基づいて目標Ａ／Ｆ（ＡＦ＿ｏ）および目標ＶＴ（ＶＴ＿ｏ）が算出される。

次に、変速判定の成立有無が判定される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、スロットル弁の全開制御が行われている場合の変速によるトルクダウン要求であるか否かを判断するために、以下の３つの条件が判定される。
（１）アクセル開度＝１００％
（２）アクセル開度の変化量＝０
（３）目標スロットル開度／最大スロットル開度＜１

その結果、これらの３つの条件の成立が認められない場合には、スロットル弁の全開制御が継続されると判断されて、次のステップに移行し、目標スロットル開度（ＴＡ＿ｏ）および目標点火時期（ＳＡ＿ｏ）が算出される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において算出された目標ＶＴ（ＡＦ＿ｏ）および目標ＶＴ（ＶＴ＿ｏ）がなまし処理部３０へ入力される。なまし処理部３０は、入力された値をそのまま目標値として出力する。目標スロットル開度（ＴＡ＿ｏ）および目標点火時期（ＳＡ＿ｏ）は、これらの目標値を引き数に用いて算出される。

一方、上記ステップ１０２において、上記３つの条件の成立が認められた場合には、スロットル弁の全開制御からトルクダウンを行う過渡運転であると判断されて、次のステップに移行し、なまし処理が実行される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において算出された目標ＶＴ（ＡＦ＿ｏ）および目標ＶＴ（ＶＴ＿ｏ）がなまし処理部３０へ入力される。なまし処理部３０は、上記ステップ１０２における変速判定の成立を受けて、入力された値になまし処理を施し、処理後の目標ＶＴ（ＡＦ＿ｎ）および目標ＶＴ（ＶＴ＿ｎ）を出力する。

次に、目標スロットル開度（ＴＡ＿ｏ）および目標点火時期（ＳＡ＿ｏ）が算出される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０６においてなまし処理された算出された目標ＶＴ（ＡＦ＿ｎ）および目標ＶＴ（ＶＴ＿ｎ）を引き数として用いて、目標スロットル開度（ＴＡ＿ｏ）および目標点火時期（ＳＡ＿ｏ）が算出される。

以上説明したとおり、本実施の形態の制御装置によれば、スロットル弁の全開制御が行われている状況で変速によるトルクダウン要求が出された場合に、目標ＶＴおよび目標Ａ／Ｆになまし処理が施される。これにより、目標スロットル開度および目標点火時期を算出する際に、過渡運転中の目標ＶＴおよび目標Ａ／Ｆがそのまま因数として用いられる事態を回避することができるので、要求トルクの実現精度を効果的に向上させることができる。

ところで、上述した実施の形態においては、なまし処理が実行されるための判定として、変速判定を実行することとしているが、なまし処理の実行判定はこの変速判定に限られない。すなわち、空気量マップ或いは点火時期マップが想定する範囲外の過渡運転となることを判定できるのであれば、例えば、運転者による急激なトルクダウン要求を検出した場合をなまし処理の実行判定としてもよいし、他の条件によって実行判定してもよい。

また、上述した実施の形態においては、変速判定が成立した場合に、目標Ａ／Ｆと目標ＶＴとの両方になまし処理を実行することとしているが、何れか一方のみになまし処理を実行することとしても要求トルクの実現精度を高める本発明の効果を享受することができる。また、目標スロットル開度および目標点火時期の算出の引き数として用いられる他のアクチュエータの目標値（例えば、目標ＥＧＲ量等）になまし処理を実行することとしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、目標ＶＴ設定部１２２において設定された目標ＶＴを吸入空気量算出部１０４或いは点火時期算出部１１６における引き数に用いることとしているが、引き数として用いられるＶＴはこれに限られない。すなわち、実際のＶＶＴの動作量を計測し、かかる値を引き数として用いることとしてもよい。

以上、本発明の実施の形態としての制御装置について説明した。本実施の形態と本発明との対応関係は次の通りである。

図１に示す構成において、要求トルク取得部２、要求効率取得部４、および要求Ａ／Ｆ取得部６が、前記第１の発明における「機関要求取得手段」に、スロットル開度算出部１０６および点火時期算出部１１６が、前記第１の発明における「目標値算出手段」に、全開判定部１０８が、前記第１の発明における「全開制御手段」に、全開判定部１０８における変速判定が、前記第１の発明における「トルクダウン要求取得手段」に、なまし処理部３０が、前記第１の発明における「制限手段」に、それぞれ相当している。

また、図１に示す構成において、要求トルク取得部２、要求効率取得部４、および要求Ａ／Ｆ取得部６が、前記第４の発明における「機関要求取得手段」に、スロットル開度算出部１０６および点火時期算出部１１６が、前記第４の発明における「目標値算出手段」に、全開判定部１０８が、前記第４の発明における「全開制御手段」に、全開判定部１０８における変速判定が、前記第４の発明における「トルクダウン要求取得手段」に、なまし処理部３０が、前記第４の発明における「制限手段」に、それぞれ相当している。

本発明の実施の形態としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。 スロットル弁の全開制御が行われている状況でトルクダウン要求が出された場合の各種アクチュエータの動作量を示すタイミングチャートである。 スロットル弁の全開制御が行われている状況でトルクダウン要求が出された場合の各種アクチュエータの動作量を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

２ 要求トルク取得部
４ 要求効率取得部
６ 要求Ａ／Ｆ取得部
１０ トルク実現部
２０ 修正部
３０ なまし処理部
１０２ 要求トルク補正部
１０４ 吸入空気量算出部
１０６ スロットル開度算出部
１０８ 全開判定部
１１２ 推定トルク算出部
１１４ トルク効率算出部
１１６ 点火時期算出部
１２２ 目標ＶＴ設定部

Claims (6)

1. 内燃機関の機関出力に関わる所定の物理量に応じて動作を制御される複数のアクチュエータを有し、前記アクチュエータの各操作量を前記内燃機関のトルク制御に反映させる内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の動作を決定する複数の制御量に関する要求（以下、機関要求）を取得する機関要求取得手段と、
   取得した各機関要求と前記内燃機関の運転状態に関する機関情報とに基づいて、取得した各機関要求が前記内燃機関で実現されるための吸気量調整弁の目標弁開度および目標点火時期を算出する目標値算出手段と、
   所定の全開条件が成立した場合に、吸入空気量調整弁の弁開度を全開に制御する全開制御手段と、
   前記全開条件が成立している状況下で発せられる要求であって、前記内燃機関のトルクを低下させる機関要求（以下、トルクダウン要求）を取得するトルクダウン要求取得手段と、を備え、
   前記機関情報は、前記複数のアクチュエータの各操作量を含み、
   前記トルクダウン要求が取得されたときには、前記目標弁開度および前記目標点火時期を除く少なくとも１つの操作量の変化を制限する制限手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記トルクダウン要求は、前記内燃機関のアクセル制御量とは無関係に発せられる要求であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記アクチュエータは、可変バルブタイミング機構を含み、
   前記制限手段は、前記操作量としての目標バルブタイミングの変化を制限することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 内燃機関の機関出力に関わる所定の物理量に応じて動作を制御される複数のアクチュエータを有し、前記アクチュエータの各操作量を前記内燃機関のトルク制御に反映させる内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の動作を決定する複数の制御量に関する要求（以下、機関要求）を取得する機関要求取得手段と、
   取得した各機関要求と前記内燃機関の運転状態に関する機関情報とに基づいて、取得した各機関要求が前記内燃機関で実現されるための吸気量調整弁の目標弁開度および目標点火時期を算出する目標値算出手段と、
   所定の全開条件が成立した場合に、吸入空気量調整弁の弁開度を全開に制御する全開制御手段と、
   前記全開条件が成立している状況下で発せられる要求であって、前記内燃機関のトルクを低下させる機関要求（以下、トルクダウン要求）を取得するトルクダウン要求取得手段と、を備え、
   前記トルクダウン要求が取得されたときには、前記トルクダウン要求を除く少なくとも１つの機関要求の変化の、前記目標弁開度および前記目標点火時期への反映を制限する制限手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 前記トルクダウン要求は、前記内燃機関のアクセル制御量とは無関係に発せられる要求であることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記アクチュエータは、燃料噴射装置を含み、
   前記制限手段は、前記機関要求としての目標空燃比の変化を制限することを特徴とする請求項４または５記載の内燃機関の制御装置。

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