JP2010223122A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のトルクを吸入空気量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し、吸入空気量で達成可能なトルク要求の実現精度を向上させる。
【解決手段】トルク集約部２およびトルク調停部４は吸入空気量で実現するためのトルク要求（将来トルク）と点火時期で実現するためのトルク要求（直近トルク）との何れか一方を選択し、内燃機関で要求される目標トルクを設定する。吸気系制御部１０は目標トルクを達成するための目標空気量を算出し、該目標空気量に基づいて吸入空気量を制御する。点火時期算出部３０は、吸入空気量の制御で達成されるトルク（推定トルク）が目標トルクを超えるときには、そのトルク差を補償するように点火時期を遅角する。ガード部６は、点火時期が遅角されている場合には、目標トルク補正部８に入力される目標トルクに将来トルクを上限とするガードを設ける。
【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入空気量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。

従来、例えば、特開２００８−１５１０５４号公報では、いわゆるトルクデマンド制御についての技術が開示されている。このシステムでは、より具体的には、スロットルによる吸気制御によって達成できるトルクが目標トルクよりも大きい場合に、そのトルク差を点火時期によるトルク調整によって補償するように、点火時期の遅角制御が行われる。

特開２００８−１５１０５４号公報 特開平１１−１４１３８８号公報

ところで、内燃機関に要求されるトルクには、吸入空気量で実現するためのトルク要求（以下、「将来トルク」と称する）と、点火時期等で実現するためのトルク要求（以下、「直近トルク」と称する）とが存在する。これらのトルク要求は集約されて、１つのトルク要求として出力される。より具体的には、例えば、通常は将来トルクが要求トルクとして設定され、直近トルクの要求がある期間にのみ、該直近トルクが要求トルクとして設定される。

ここで、要求トルクが将来トルクから直近トルクへ切り替わる場合において、該直近トルクが将来トルクよりも大きい場合には、要求トルクが将来トルクよりも増大してしまうことが想定される。この場合、将来トルクが増大していなくても吸入空気量が増大するため、吸入空気量で達成する要求トルクの実現精度が低下してしまう。

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、吸入空気量で達成可能なトルク要求の実現精度を向上させることを可能と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、吸入空気量と点火時期とによってトルクを制御可能な内燃機関の制御装置において、
吸入空気量で実現するためのトルク要求（以下、将来トルク）と点火時期で実現するためのトルク要求（以下、直近トルク）との何れか一方を選択し、前記内燃機関で要求される目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
前記目標トルクを達成するための目標空気量を算出し、前記目標空気量に基づいて、吸入空気量を制御する吸気制御手段と、
吸入空気量の制御で達成されるトルク（以下、推定トルク）が前記目標トルクを超えるときには、そのトルク差を補償するように点火時期を遅角する点火時期制御手段と、
前記点火時期制御手段によって点火時期が遅角されている場合には、前記目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに、上限のガードを設けるガード手段と、
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、
前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
前記ガード手段は、前記補正手段に用いられる目標トルクに、第１のガード値を上限とするガードを設けることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記第１のガード値は、前記将来トルクであることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
前記ガード手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに、第２のガード値を上限とするガードを設けることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、
前記第２のガード値は、前記将来トルクを最適点火時期で達成するための要求トルクであることを特徴とする。

第６の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
前記ガード手段は、
前記補正手段に用いられる目標トルクに、第１のガード値を上限とするガードを設ける第１のガード手段と、
前記補正手段による補正後の目標トルクに、第２のガード値を上限とするガードを設ける第２のガード手段と、
前記目標効率の時間変化量を計算し、算出した時間変化量が基準量を超える場合には、前記第１のガード手段から第２のガード手段への切り替えを指示する切替指示手段と、
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、将来トルクと直近トルクとの何れか一方が目標トルクとして設定される。そして、目標トルクを達成するための目標空気量を計算し、算出された目標空気量に基づいて吸入空気量が制御される。また、推定トルクが目標トルクを超えるときには、そのトルク差を補償するように点火時期が遅角制御される。このような内燃機関において、点火遅角が実行されている場合には、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに上限のガードが設けられる。このため、本発明によれば、点火時期の遅角中に目標空気量が増大することを抑制することができるので、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度を向上させることができる。

第２の発明によれば、点火時期の遅角中に、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに上限のガードが設けられる。このため、本発明によれば、目標空気量が必要以上に増大する事態を抑止することができるので、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度が悪化する事態を抑制することができる。また、本発明によれば、ガード後の目標トルクが目標効率で嵩上げ補正される。このため、本発明によれば、効率減少分のトルク補償を確実に行うことができる。

第３の発明によれば、点火時期の遅角中に、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに将来トルクを上限値とするガードが設けられる。このため、本発明によれば、目標空気量が将来トルクの要求以上に増大する事態を抑止することができるので、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度が悪化する事態を抑制することができる。

第４の発明によれば、点火時期の遅角中に、補正後の目標トルクに上限のガードが設けられる。このため、本発明によれば、目標効率が急変動した場合であっても、目標空気量が必要以上に増大する事態を安定して抑止することができる。

第５の発明によれば、点火時期の遅角中に、将来トルクを最適点火時期で達成するための要求トルクを上限値とするガードが、補正後の目標トルクに設けられる。このため、本発明によれば、最適点火時期がＭＢＴを採ることができずにノック限界になる場合であっても、最適なガード値を設定することができる。

第６の発明によれば、点火時期の遅角中に、目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに上限のガードを設ける場合において、目標効率の時間変化量が基準量を超えるときには、第１のガード手段から第２のガード手段への切り替えが指示される。このため、本発明によれば、吸入空気量で制御するトルク要求の実現精度向上と目標空気量の安定性とを高い次元で両立することができる。

本発明の実施の形態１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。 本発明の実施の形態１のガード部６の構成を示すブロック図である。 要求トルクと推定トルクとの関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態２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。 本発明の実施の形態２のガード部１２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３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。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図３の各図を参照して説明する。

［実施の形態１の構成］
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、点火装置及び燃料噴射装置を備えている。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、目標点火時期及び目標Ａ／Ｆを算出する。なお、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。これらの要求は、制御系統の上位に設けられたパワートレインマネージャ（図示略）から数値で入力される。トルク要求には、吸入空気量で実現するトルク要求（将来トルク）と、点火時期等で実現するトルク要求（直近トルク）とが存在する。将来トルクは常時要求されるトルクであるのに対し、直近トルクはトルク応答性が要求される限定的な期間のみに要求される。また、トルク要求には、上述した要求の他に、ＩＳＣ（Idle Speed Control）等の車両制御に必要なトルクも含まれる。効率要求は、トルクに変換可能な熱エネルギのトルクへの変換効率の要求値という意味を有しており、点火時期が最適点火時期であるＭＢＴのときを基準にして設定される無次元パラメータである。例えば、触媒暖機のために熱エネルギを排気ガスの昇温に利用したい場合等には、効率要求値は基準値の１よりも小さい値とされる。

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。

トルク集約部２は、パワートレインマネージャから供給される将来トルクと直近トルクとを集約して一本化された要求トルクを出力する。より具体的には、トルク集約部２は、基本的には常時入力されている将来トルクを一本化された要求トルクとして出力する。そして、直近トルクの入力がある期間は、該将来トルクに該直近トルクを上書きする形で要求トルクを出力する。また、本実施の形態の制御装置は、効率算出部２０を備えている。効率算出部２０は、トルク集約部２に入力された複数のトルク要求を受けて要求効率を算出する。

トルク集約部２から出力された要求トルクはトルク調停部４に入力される。また、効率算出部２０から出力された要求効率は効率調停部２２に入力される。パワートレインマネージャからはトルクや効率で表現された複数の要求が出力されるが、それらの要求を全て同時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つであるため、要求の調停という処理が必要となる。効率に関しても同様である。そこで、トルク調停部４は、入力された複数のトルク要求を集約して１つの値に調停し、調停したトルク値をエンジンの目標トルクとして出力する。また、効率調停部２２は、入力された複数の効率要求を集約して１つの値に調停し、調停した効率値をエンジンの目標効率として出力する。なお、ここでいう調停とは、予め定められた計算規則に従って複数の数値から１つの数値を得る動作である。計算規則には例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等が含まれる。それら複数の計算規則を適宜に組み合わせたものとしてもよい。

トルク調停部４で設定された目標トルクはガード部６に入力される。尚、ガード部６の構成とその機能に関しては追って詳細に説明する。ガード部６から出力されたガード後の目標トルクと、効率調停部２２で設定された目標効率とは、目標トルク補正部８に入力される。目標トルク補正部８は目標トルクを目標効率で除算して補正し、効率補正後の目標トルクを空気系制御部１０に出力する。目標効率が通常値の１であれば、トルク調停部４で設定された目標トルクがそのまま空気系制御部１０に出力される。一方、目標効率が通常値の１よりも小さければ、目標効率による除算によって目標トルクは嵩上げされ、嵩上げされた目標トルクが空気系制御部１０に出力される。

空気系制御部１０は、マップを用いて効率補正後の目標トルクを吸気量に変換する。このマップは、効率補正後の目標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であって、点火時期、エンジン回転数、Ａ／Ｆ等、トルクと吸気量との関係に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期（ＭＢＴ若しくはトレースノック点火時期）とされている。空気系制御部１０は、効率補正後の目標トルクから変換された吸気量をエンジンの目標吸気量とし、吸気系モデルの逆モデルを用いて該目標吸気量を実現可能なスロットル開度を計算する。吸気系モデル（エアモデル）は、スロットル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。吸気系モデルの順モデルにスロットル開度を入力することで、そのスロットル開度で実現できる吸入空気量が算出される。一方、吸気系モデルの逆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開度が算出される。空気系制御部１０は、算出されたスロットル開度に従いスロットル弁を制御する。

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。尚、ここで言う推定トルクは、現在のスロットル開度から推定される内燃機関のトルクを意味している。本実施の形態の制御装置は、図示しない推定トルク算出部を備えている。推定トルクの算出部は、より具体的には、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。そして、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。ただし、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。

推定トルク算出部で算出された推定トルクと、トルク調停部４で設定された目標トルクとは、点火時期算出部３０へ入力される。点火時期算出部３０は、先ず、目標トルクと推定トルクとの比をトルク効率として算出する。上述したとおり、目標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に、スロットル開度は目標トルクを目標効率で除算して嵩上げした補正目標トルクを実現するように制御される。ただし、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）は目標効率の変化に対して応答遅れを有している。推定トルクと目標トルクとの比であるトルク効率は、目標効率と実際の吸入空気量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目標トルクに一致し、トルク効率は目標効率に一致するようになる。

点火時期算出部３０は、次に、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。遅角量の計算には遅角量マップ等の統計モデルが用いられる。遅角量マップは、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になっている。各パラメータには、機関回転数やバルブタイミング等の点火時期に影響する各種の運転状態に関する機関情報が用いられる。トルク効率が小さいほど点火遅角量は大きい値に設定される。次に、点火時期算出部３０は、内燃機関の運転状態に基づいて最適点火時期を計算する。点火時期算出部３０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。点火系制御部３２は、算出された点火時期に従い点火装置を制御する。

以上が本実施の形態の制御装置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ガード部６の構成とその機能について説明する。図２は、ガード部６の詳細な構成を説明するためのブロック図である。

この図に示すとおり、ガード部６は、トルク調停部４で設定された目標トルクを所定範囲に制限するための上限ガード部６４、および該上限ガード部６４に設定されるガード値を所定範囲に制限するための下限ガード部６２を備えている。下限ガード部６２には、下限のガード値として最小トルクが設定されている。尚、最小トルクは、最適点火時期で燃焼可能な最小空気量でのトルクを示しており、現在のエンジン回転数をパラメータとするマップで規定されている。下限ガード部６２では、入力された将来トルクの下限を該ガード値でガードする。

ガード後の将来トルクは、ガード部６における上限のガード値として用いられる。上限ガード部６４では、トルク調停部４で設定された目標トルクの上限を該ガード値でガードする。ガード後の目標トルクは、上述した目標トルク補正部８へ供給される。

次に、図３を参照して、ガード部６の特徴的な機能について説明する。図３は、要求トルクと推定トルクとの関係を説明するための図である。上述したとおり、トルク集約部２は、直近トルクの要求がある期間に限り、集約後の要求トルクとして、将来トルクに替えて直近トルクを出力する。このため、この図に示すとおり、将来トルクよりも大きな直近トルクが要求された場合には、かかる要求期間の目標トルクが増大することとなる。

ここで、将来トルクの実現精度に誤差がある場合、すなわち、この図に示すとおり、推定トルクが将来トルクよりも大きい場合においては、かかるトルク差を補償するように点火時期が遅角されている。このような状態において、上述した直近トルクが要求されると、目標トルクが増大することにより推定トルクが増大し、これにより将来トルクと推定トルクとのトルク差が拡大してしまう。これは、吸入空気量で実現するトルクの誤差が拡大したことを意味している。

そこで、本実施の形態の制御装置では、ガード部６を備えることとしている。ガード部６は、空気系制御部１０において吸入空気量の算出に用いる目標トルクに将来トルクを上限とするガードを設けている。これによれば、将来トルクよりも大きい直近トルクの要求期間であっても、吸入空気量の算出に用いる目標トルクは将来トルクの値より大きくなることはない。このため、この図に示すとおり、ガード後の目標トルクを用いた推定トルクは、目標トルクの増大にもかかわらず増大が抑止される。したがって、将来トルクよりも大きなトルク要求が出され場合であっても、吸入空気量で実現すべきトルクの実現精度が更に悪化することを効果的に抑制することができる。これにより、点火時期の遅角量を減少させることができるので、燃費の悪化を抑制することができる。

また、本実施の形態の制御装置では、目標トルク補正部８の前にガード部６が設けられている。このような構成によれば、ガード後の目標トルクに目標効率を用いた嵩上げ補正が行われるので、触媒の暖機要求などによる効率減少分のトルク補償を確実に行うことができる。

以上、本発明の実施の形態１について説明した。実施の形態１には、本発明のうち第１乃至第３の発明が具現化されている。詳しくは、図１に示す構成において、トルク集約部２およびトルク調停部４は第１の発明の「目標トルク設定手段」に、吸気系制御部１０は第１の発明の「吸気制御手段」に、点火時期算出部３０は第１の発明の「点火時期制御手段」に、ガード部６は第１の発明の「ガード手段」に、それぞれ相当している。また、図１に示す構成において、効率算出部２０および効率調停部２２は第２の発明の「目標効率設定手段」に、目標トルク補正部８は第２の発明の「補正手段」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図４及び図５を用いて説明する。

本実施の形態の制御装置の全体の構成は、図４のブロック図にて示される。図４に示すブロック図では、実施の形態１の制御装置におけるガード部６に替えて、ガード部１２を備える構成に違いがある。尚、図４におけるブロック図において図１に示すブロック図と共通する要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図４に示すとおり、本実施の形態にかかる制御装置はガード部６を備えていない。つまり、トルク調停部４において設定された目標トルクは、そのまま目標トルク補正部８へ入力される。一方、本実施の形態の制御装置はガード部１２を備えている。尚、ガード部１２の構成とその機能に関しては追って詳細に説明する。該目標トルク補正部８から出力された補正後の目標トルクは、該ガード部１２に入力される。ガード部１２による処理の結果、入力された補正後の目標トルクは、ガード後の目標トルクとなる。空気系制御部１０は、ガード後の目標トルクに基づいて、目標スロットル開度を算出する。

次に、図５を参照して、ガード部１２の構成とその機能について説明する。図５は、ガード部１２の詳細な構成を説明するためのブロック図である。この図に示すとおり、ガード部１２は、将来トルクをＭＢＴ点火時期での要求トルクへ変換する変換部１２２と、当該変換後の要求トルクを所定範囲に制限するための下限ガード部１２４と、目標トルク補正部８で嵩上げ補正された補正後の目標トルクを所定範囲に制限するための上限ガード部１２６と、を備えている。

変換部１２２では、より具体的には、入力された将来トルクを最適点火時期トルク係数で除することにより、変換後の将来トルクを算出する。尚、最適点火時期トルク係数は、現在エンジン回転数、現在空気量、および最適点火時期をパラメータとするトルクマップで特定されたトルクを、現在エンジン回転数、現在空気量、およびＭＢＴをパラメータとするトルクマップで特定されたトルクで除することにより算出する。また、現在エンジン回転数、および現在空気量をパラメータとする係数マップを用いて、最適点火時期トルク計数を算出することとしてもよい。

下限ガード部１２４では、上述した下限ガード部６２と同様に、下限のガード値として最小トルクが設定されている。下限ガード部１２４では、変換後の将来トルクの下限を該ガード値でガードする。

下限ガード部１２４におけるガード後のトルクは、上限ガード部１２６における上限のガード値として用いられる。上限ガード部１２６では、目標トルク補正部８で嵩上げ補正された補正後の目標トルクの上限を、当該ガード値でガードする。空気系制御部１０は、ガード後の目標トルクに基づいて、目標スロットル開度を算出する。

次に、ガード部１２の特徴的な機能について説明する。上述した実施の形態１における制御装置では、目標トルク補正部８の前にガード部６が設けられている。このような構成によれば、ガード後の目標トルクに目標効率を用いた嵩上げ補正が行われるので、触媒の暖機要求などによる効率減少分のトルク補償を確実に行うことができる。

しかしながら、その一方で、上述した実施の形態１における制御装置では、ガード部６におけるガード後の目標トルクが、目標トルク補正部８で嵩上げ補正される。このため、目標効率の変化によっては、空気系制御部１０へ入力される目標トルクが急激に変動してしまい、空気系の制御を安定して行うことができないという問題が生じるおそれがある。

そこで、本実施の形態２の制御装置では、目標トルク補正部８の後にガード部１２を設ける構成としている。このような構成によれば、目標トルク補正部８において嵩上げされた後に、ガード部１２でのガード処理が行われる。これにより、要求効率が変化した場合であっても、空気系制御部１０へ入力される目標トルクが、該ガード部１２における上限ガード値より大きな値に変動することはない。これにより、空気系の制御を安定して行うことが可能となる。

また、本実施の形態２の制御装置では、上限ガード部１２６のガード値として、将来トルクをＭＢＴの要求トルクに変換した値が用いられる。このため、最適点火時期がＭＢＴでない場合であっても、最適なガード値を設定することができる。

以上、本発明の実施の形態２について説明した。実施の形態２には、本発明のうち第１、第４および第５の発明が具現化されている。詳しくは、図４に示す構成において、トルク集約部２およびトルク調停部４は第１の発明の「目標トルク設定手段」に、吸気系制御部１０は第１の発明の「吸気制御手段」に、点火時期算出部３０は第１の発明の「点火時期制御手段」に、ガード部１２は第１の発明の「ガード手段」に、それぞれ相当している。また、図４に示す構成において、効率算出部２０および効率調停部２２は第４の発明の「目標効率設定手段」に、目標トルク補正部８は第４の発明の「補正手段」に、それぞれ相当している。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図５を用いて説明する。

本実施の形態の制御装置の全体の構成は、図６のブロック図にて示される。図６に示すブロック図では、実施の形態１の制御装置におけるガード部６と実施の形態２の制御装置におけるガード部１２との両方を備えている点に特徴を有している。尚、図６におけるブロック図において図１または図６に示すブロック図と共通する要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６に示すとおり、本実施の形態にかかる制御装置はガード部６とガード部１２とを備えている。また、本実施の形態の制御装置は、空気系制御部１０に入力される目標トルクにガード処理を実行するガード部として、該ガード部６と該ガード部１２との間で切り替えを行う切替判定部１４を備えている。切替判定部１４は、目標効率の時間変化量に応じてガード部の切替動作を実行する。より具体的には、切替判定部１４は、目標効率の時間変化量を算出し、該変化量が所定の基準量を越える場合に、ガード処理を行うガード部をガード部６からガード部１２へ切り替える。

目標効率の時間変化量は、空気系制御部１０へ入力される目標トルクの変動度合を判断する指標となる。そこで、本実施の形態の制御装置では、目標効率の時間変化量が基準量を超える場合に、ガード部６からガード部１２への切り替えを行うこととしている。このような構成によれば、目標効率の時間変化量が基準量を超える場合に、上述した実施の形態２の制御が行われ、該時間変化量が基準量以下の場合に、上述した実施の形態１の制御が行われることとなる。このため、本実施の形態の制御装置によれば、吸入空気量で実現するトルクの実現精度の悪化抑制と、空気系の制御の安定性の向上とを高い次元で両立することができる。

以上、本発明の実施の形態３について説明した。実施の形態３には、本発明のうち第１および第６の発明が具現化されている。詳しくは、図６に示す構成において、トルク集約部２およびトルク調停部４は第１の発明の「目標トルク設定手段」に、吸気系制御部１０は第１の発明の「吸気制御手段」に、点火時期算出部３０は第１の発明の「点火時期制御手段」に、ガード部６およびガード部１２は第１の発明の「ガード手段」に、それぞれ相当している。また、図６に示す構成において、効率算出部２０および効率調停部２２は第６の発明の「目標効率設定手段」に、目標トルク補正部８は第６の発明の「補正手段」に、ガード部６は第６の発明の「第１のガード手段」に、ガード部１２は第６の発明の「第２のガード手段」に、切替判定部１４は第６の発明の「切替指示手段」に、それぞれ相当している。

２ トルク集約部
４ トルク調停部
６ ガード部
８ 目標トルク補正部
１０ 空気系制御部
１２ ガード部
１４ 切替判定部
２０ 効率算出部
２２ 効率調停部
３０ 点火時期算出部
３２ 点火系制御部
６２ 下限ガード部
６４ 上限ガード部
１２２ 変換部
１２４ 下限ガード部
１２６ 上限ガード部

Claims (6)

1. 吸入空気量と点火時期とによってトルクを制御可能な内燃機関の制御装置において、
   吸入空気量で実現するためのトルク要求（以下、将来トルク）と点火時期で実現するためのトルク要求（以下、直近トルク）との何れか一方を選択し、前記内燃機関で要求される目標トルクとして設定する目標トルク設定手段と、
   前記目標トルクを達成するための目標空気量を算出し、前記目標空気量に基づいて、吸入空気量を制御する吸気制御手段と、
   吸入空気量の制御で達成されるトルク（以下、推定トルク）が前記目標トルクを超えるときには、そのトルク差を補償するように点火時期を遅角する点火時期制御手段と、
   前記点火時期制御手段によって点火時期が遅角されている場合には、前記目標空気量が算出される過程で用いられる目標トルクに、上限のガードを設けるガード手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
   前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
   を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
   前記ガード手段は、前記補正手段に用いられる目標トルクに、第１のガード値を上限とするガードを設け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. 前記第１のガード値は、前記将来トルクであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
   前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
   を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
   前記ガード手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに、第２のガード値を上限とするガードを設け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。
5. 前記第２のガード値は、前記将来トルクを最適点火時期で達成するための要求トルク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. 前記内燃機関の目標効率を設定する目標効率設定手段と、
   前記目標効率に基づいて、前記目標トルクに所定の補正を加える補正手段と、
   を更に備え、前記吸気制御手段は、前記補正手段による補正後の目標トルクに基づいて前記目標空気量を算出し、
   前記ガード手段は、
   前記補正手段に用いられる目標トルクに、第１のガード値を上限とするガードを設ける第１のガード手段と、
   前記補正手段による補正後の目標トルクに、第２のガード値を上限とするガードを設ける第２のガード手段と、
   前記目標効率の時間変化量を計算し、算出した時間変化量が基準量を超える場合には、前記第１のガード手段から第２のガード手段への切り替えを指示する切替指示手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。

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