KR101781719B1 - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

Abstract

공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터를 사용하여, 요구 토크를 달성하기 위한 목표 공기량이 요구 토크로부터 역산된다. 파라미터의 값은 요구 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 변환 효율을 내리는 방향으로 변화하기 시작하여, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값을 향하여 더욱 감소되는 것에 맞추어 변환 효율을 내리는 방향으로 서서히 변화한다. 여기서, 제1 기준값은 내연 기관의 회전수로부터 산출되고, 제2 기준값은 제2 공연비를 기초로 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량과 제1 공연비로부터 산출된다. 요구 토크가 제1 기준값보다 큰 동안은, 목표 공연비는 제1 공연비로 설정된다. 그리고, 요구 토크의 제1 기준값 이하로의 감소에 응답하여, 목표 공연비는 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환된다.

Description

내연 기관의 제어 장치{CONTROLLING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 운전에 사용하는 공연비를 적어도 2개의 공연비의 사이에서 전환 가능하게 구성된 내연 기관의 공기량, 연료 공급량 및 점화 시기를 통합 제어하는 제어 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개(평) 11-22609호 공보에는, 내연 기관의 연소 방식을 성층 연소로부터 균질 연소로, 혹은 균질 연소로부터 성층 연소로 전환 가능한 내연 기관에 있어서의 연소 방식의 전환 제어에 관한 기술(이하, 선행 기술)이 개시되어 있다. 성층 연소에 있어서의 공연비는 균질 연소에 있어서의 공연비보다도 희박하므로, 연소 방식의 전환에는 공연비의 전환이 수반된다. 공연비의 전환 방법으로서는, 토크 단차가 발생하지 않도록 공연비를 서서히 변화시키는 방법이 주지이다. 그러나, 이 주지의 방법에서는, 토크의 단차는 완화되기는 하지만 원하는 토크를 얻을 수 없고, 또한 원래 의도하지 않은 공연비를 사용하기 때문에 에미션의 악화를 초래해 버리는 문제가 있었다. 상기 선행 기술은 이 문제에 대한 해결책으로서 제안되고 있다.

상기 선행 기술에 의하면, 성층 연소로부터 균질 연소로의 전환 시에는, 목표 당량비는 목표 공기량(목표 실린더 흡입 공기량)과 동시에 스텝적으로 전환된다. 상세하게는, 목표 당량비가 스텝적으로 증대되는 동시에, 토크가 일정해지도록, 목표 공기량이 스텝적으로 감소된다. 그러나, 목표 공기량에 대하여 실제의 공기량은 지연되기 때문에, 연소 방식의 전환 후의 목표 당량비로 결정된 연료량은 토크를 일정하게 유지하는 데 필요한 양보다도 과잉이 된다. 상기 선행 기술에서는, 이 연료량의 과잉분을 점화 시기의 지각으로 보정함으로써, 당량비를 연소 방식의 전환에 따라 응답성 좋게 전환하면서, 토크의 증대를 피하는 것이 행하여진다.

또한, 상기 선행 기술에 의하면, 균질 연소로부터 성층 연소로의 전환 시에는, 목표 당량비를 스텝적으로 전환하기 전에 목표 공기량만이 스텝적으로 전환된다. 상세하게는, 목표 공기량만을 스텝적으로 증대시켜 미리 공기량을 증대시켜 두고, 실제의 공기량이 목표 공기량에 도달하는 타이밍에 목표 당량비를 스텝적으로 감소시킨다. 즉, 목표 공기량에 지연되어 공기량이 증대되고 있는 동안은, 연소 방식의 전환 전의 목표 당량비가 유지된다. 단, 연소 방식의 전환 전의 목표 당량비로 연료량을 결정하면, 연료량은 토크를 일정하게 유지하는 데 필요한 양보다도 과잉으로 된다. 이로 인해, 상기 선행 기술에서는, 이 연료량의 과잉분을 점화 시기의 지각으로 보정함으로써, 연소 방식의 전환 전에 있어서의 토크의 증대를 피하는 것이 행하여진다.

그런데, 상기 선행 기술에서는, 연소 방식의 전환은 내연 기관의 운전 상태에 기초하여 판단되고 있다. 운전 상태에 기초한 전환 판단의 구체예는, 상기 특허문헌의 단락 0042에 기재되어 있다. 단락 0042에는, 「가솔린 엔진 등의 불꽃점화식 기관에서 직접 연료 분사를 행하여 성층 연소와 균질 연소를 전환하는 경우, 아이들이나 극저부하 운전 상태와 같이 균질 린번 연소를 사용할 수 없는 운전 영역이 있다. 이들 운전 영역에서 에어컨 등의 고부하가 가해지거나 하여 성층 연소로부터 균질 연소의 전환 요구가 발생하는 경우, 공연비 30 이상의 초희박 성층 연소로부터 이론 공연비에서의 균질 화학양론적 연소로 전환할 필요가 있다.」라고 기재되어 있다. 또한, 단락 0039에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 선행 기술에 의하면, 연소 방식의 전환 시에는 목표 토크는 일정하게 유지되고 있다. 그리고, 단락 0041에 기재되어 있는 바와 같이, 연료량의 과잉에 의한 토크 증대를 점화 시기의 지각으로 회피함으로써, 토크 일정한 상태에서 연소 방식을 전환하는 것을 달성하고 있다. 이상과 같은 공보의 기재 내용으로부터 명백해진 바와 같이, 상기 선행 기술은, 목표 토크가 일정해지는 정상 상태에서의 연소 방식의 전환 제어에 관한 기술이다.

이론 공연비에 의한 운전으로부터 이론 공연비보다도 희박 공연비에 의한 운전으로의 전환, 혹은 그 반대의 전환과 같은 공연비의 전환 제어에 착안하면, 그러한 전환 제어는 정상 상태뿐만 아니라 과도 상태에서도 행하여질 수 있는 제어이다. 예를 들어, 이론 공연비보다도 희박 공연비에 의한 운전이 가능한 내연 기관의 경우, 고부하 영역에서는 이론 공연비에 의한 운전을 선택해야만 하는 경우에도 드라이버로부터의 감속 요구에 따라 토크를 감소시키는 경우에는, 운전 모드를 이론 공연비보다도 희박 공연비에 의한 운전으로 전환할 수 있다. 반대로, 저중 부하 영역에 있어서 이론 공연비보다도 희박 공연비에 의한 운전을 선택하고 있는 경우에도, 드라이버로부터의 가속 요구에 따라 토크를 증대시키는 경우에는, 운전 모드를 이론 공연비에 의한 운전으로 전환할 필요가 발생하는 경우가 있다.

상기 선행 기술에 관하여 설명한 바와 같이, 정상 상태에서의 공연비의 전환 제어에 있어서는, 토크를 일정하게 유지하면서 공연비를 응답성 좋게 전환하는 것이 요망되고 있다. 이것과 마찬가지로, 과도 상태에서의 공연비의 전환 제어에 있어서는, 액셀러레이터 페달의 조작을 통하여 드라이버로부터 부여되는 요구 토크의 증감에 따라 내연 기관의 출력 토크를 원활하게 증감시키면서 공연비를 응답성 좋게 전환하는 것이 요망된다. 그러나, 상기 선행 기술을 과도 상태에서의 공연비의 전환 제어에 적용하는 것은 용이하지 않다. 상기 특허문헌은, 토크를 일정하게 유지하는 것을 전제로 한 공연비(당량비)의 전환 방법에 대하여 설명할 뿐이며, 토크를 원활하게 감소 혹은 증대시키면서 공연비를 응답성 좋게 전환하는 방법에 대해서는 아무것도 설명하지 않고 있기 때문이다.

또한, 이론 공연비에 의한 운전과 이론 공연비보다도 희박 공연비에 의한 운전 사이에서 운전 모드를 전환할 때의 토크 쇼크를 억제하는 기술로서는, 일본 특허 공개 제2008-038865호 공보에 개시된 기술을 더 들 수 있다. 그러나, 이 특허문헌에 기재된 기술도 토크를 일정하게 유지하면서 공연비를 응답성 좋게 전환하는 것을 목표로 한 것이며, 과도 운전 시에 있어서 토크를 원활하게 감소 혹은 증대시키면서 공연비를 응답성 좋게 전환하는 방법에 대해서는 아무것도 설명되지 않고 있다. 일본 특허 공개 제2010-223122호 공보에는, 요구 토크에 따라 각 액추에이터의 조작량을 결정하는 토크 디맨드 제어에 관한 기술이 개시되어 있지만, 공연비의 전환에 대해서는 전혀 다루어져 있지 않다.

일본 특허 공개(평) 11-22609호 공보 일본 특허 공개 제2010-223122호 공보 일본 특허 공개 제2008-038865호 공보

본 발명은, 상술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 운전에 사용하는 공연비를 적어도 2개의 공연비의 사이에서 전환 가능하게 구성된 내연 기관에 있어서, 드라이버의 요구에 따라 토크를 원활하게 변화시키면서 공연비를 응답성 좋게 전환하는 것을 과제로 한다.

먼저, 본 발명의 창안 과정에 있어서 안출된 상기 과제에 대한 제1 해결책에 대하여 설명한다. 제1 해결책은, 통 내에 흡입되는 공기의 양(실린더 흡입 공기량, 이하 간단히 공기량이라고 함)을 변화시키는 제1 액추에이터와, 통 내에 연료를 공급하는 제2 액추에이터와, 통 내의 혼합기에 점화하는 제3 액추에이터를 갖고, 제1 공연비에 의한 운전과 제1 공연비보다도 희박 제2 공연비에 의한 운전을 선택 가능하게 구성된 내연 기관의 제어에 관한 기술 사상이다. 제1 해결책은 제어 장치의 구성에 적용할 수도 있고, 제어 방법의 수순에 적용할 수도 있다.

제1 해결책에 의하면, 요구 토크와 토크에 대한 소정의 기준값이 비교된다. 요구 토크는 드라이버가 내연 기관에 대하여 요구하는 토크이며, 액셀러레이터 페달 개방도에 응답하는 신호에 기초하여 계산된다. 토크에 대한 기준값은 고정값이어도 되지만 기관 회전수 혹은 그 밖의 조건에 따라 적절히 변경하는 것이 바람직하다. 요구 토크가 기준값보다 큰 동안은, 운전 모드로서 제1 공연비에 의한 운전을 행하는 제1 운전 모드가 선택되고, 요구 토크가 감소되어 기준값을 하회한 경우에는, 제1 운전 모드로부터 제2 공연비에 의한 운전을 행하는 제2 운전 모드로 운전 모드의 전환이 행하여진다. 또한, 요구 토크가 기준값보다 작은 동안은 운전 모드로서 제2 운전 모드가 선택되고, 요구 토크가 증대되어 기준값을 상회한 경우에는, 제2 운전 모드로부터 제1 운전 모드로 운전 모드의 전환이 행하여진다.

요구 토크의 감소에 의해 운전 모드가 제1 운전 모드로부터 제2 운전 모드로 전환된 경우, 운전 모드의 전환에 응답하여 목표 공연비를 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환하는 것이 행하여진다. 단, 목표 공연비의 제1 공연비로부터 제2 공연비로의 전환에 선행하여, 요구 토크를 달성하기 위한 목표 공기량의 산출에 사용하는 파라미터의 값의 변경이 행하여진다. 이 파라미터는, 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터이며, 목표 공기량은 이 파라미터를 사용하여 요구 토크로부터 역산된다. 파라미터는, 운전 모드의 전환에 응답하여 공기량의 토크로의 변환 효율을 내리는 값으로 변경된다. 또한, 파라미터의 예로서 공연비에 대응하는 파라미터를 들 수 있다. 이 경우, 운전 모드가 제1 운전 모드로부터 제2 운전 모드로 전환된 시점에 있어서, 파라미터의 값을 제1 공연비에 대응하는 값으로부터 제2 공연비에 대응하는 값으로 전환하는 것이 행하여진다.

목표 공연비를 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환하는 타이밍으로서는, 운전 모드의 제1 운전 모드로부터 제2 운전 모드로의 전환에 응답하여 파라미터의 값이 변경된 후, 일정 시간이 경과된 시점으로 할 수 있다. 또한, 운전 모드의 제1 운전 모드로부터 제2 운전 모드로의 전환에 응답하여 파라미터의 값이 변경된 후, 목표 공기량과 추정 공기량의 차가 역치 이하로 된 시점으로 할 수도 있다.

한편, 요구 토크의 증대에 의해 운전 모드가 제2 운전 모드로부터 제1 운전 모드로 전환된 경우, 운전 모드의 전환에 응답하여 목표 공연비를 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환하는 것이 행하여진다. 이 경우, 목표 공연비의 전환은 운전 모드의 전환과 동시에 행하여지고, 또한 목표 공기량의 산출에 사용하는 파라미터의 값의 변경도 동시에 행하여진다. 이때, 파라미터는, 공기량의 토크로의 변환 효율을 올리는 값으로 변경된다. 파라미터가 공연비에 대응하는 파라미터이면, 운전 모드가 제2 운전 모드로부터 제1 운전 모드로 전환된 시점에 있어서, 파라미터의 값을 제2 공연비에 대응하는 값으로부터 제1 공연비로 대응하는 값으로 전환하는 것이 행하여진다.

상기 처리에 의해 결정된 목표 공기량과 목표 공연비에 기초하여 3종류의 액추에이터가 협조 조작된다. 먼저, 목표 공기량에 기초하여 제1 액추에이터의 조작량이 결정되고, 결정된 조작량에 따라 제1 액추에이터의 조작이 행하여진다. 또한, 목표 공연비에 기초하여 연료 공급량이 결정되고, 결정된 연료 공급량에 따라 제2 액추에이터의 조작이 행하여진다. 그리고, 제1 액추에이터의 조작량과 목표 공연비로부터 추정되는 토크와 요구 토크에 기초하여 요구 토크를 달성하기 위한 점화 시기가 결정되고, 결정된 점화 시기에 따라 제3 액추에이터의 조작이 행하여진다.

이상이 제1 해결책의 개요이다. 제1 해결책에 의하면 전술한 과제를 대략 달성할 수 있는 것이 확인되었지만, 목표 공연비의 전환 후에 실공연비에 약간의 변동이 발생할 가능성이 있는 것도 알 수 있다. 제1 해결책에 의하면 감속 시에는 목표 공연비의 전환에 앞서 공기량을 제2 공연비에 따른 공기량까지 증대시키고, 가속 시에는 목표 공연비의 전환과 동시에 공기량을 제1 공연비에 따른 공기량까지 감소시키지만, 이때의 공기량의 변화 속도가 빠른 것이 실공연비에 약간의 변동을 발생시키는 원인이다. 공기량의 변화 속도가 빠르다는 것은, 흡기 포트로부터 실린더 내에 흡입되는 공기의 유량이 크게 변화하는 것을 의미한다. 흡입 공기유량의 큰 변화는 흡기 포트에 부착된 연료의 기화량을 변동시켜, 그 영향에 의해 목표 공연비의 전환 후의 실공연비에 약간의 변동이 발생해 버린다. 실공연비의 변동은 토크의 변동을 초래하여, 드라이버의 감속 요구 혹은 가속 요구에 적합한 토크의 원활한 감소 혹은 증대를 손상시켜 버릴 가능성이 있다.

제1 해결책에 있어서의 이러한 우려에 대하여 검토하여, 상기 과제에 대한 보다 적합한 해결책(제2 해결책)으로서 안출된 것이 본 발명이다.

본 발명은 내연 기관의 제어 장치 구성에 적용할 수 있다. 이하, 본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치 개요에 대하여 설명한다. 단, 이하에 설명하는 본 발명의 내용으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명은 내연 기관의 제어 방법의 수순에 적용할 수 있고, 제어 장치에서 실행되는 프로그램의 알고리즘에 적용할 수도 있다.

본 발명에 관한 제어 장치는, 3종류의 액추에이터를 갖고, 제1 공연비에 의한 운전과 제1 공연비보다도 희박 제2 공연비에 의한 운전을 선택 가능하게 구성된 내연 기관을 제어 대상으로 한다. 3종류의 액추에이터란, 공기량을 변화시키는 제1 액추에이터, 통 내에 연료를 공급하는 제2 액추에이터, 그리고, 통 내의 혼합기에 점화하는 제3 액추에이터이다. 제1 액추에이터에는, 예를 들어 스로틀, 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 변화시키는 가변 밸브 타이밍 기구가 포함되고, 또한 내연 기관이 과급 엔진이면, 과급기의 과급 특성을 변화시키는 과급 특성 가변 액추에이터, 구체적으로는, 가변 노즐이나 웨스트 게이트 밸브 등이 제1 액추에이터에 포함된다. 제2 액추에이터는 구체적으로는 연료를 분사하는 인젝터이며, 예를 들어 흡기 포트에 연료를 분사하는 포트 인젝터와 실린더 내에 연료를 직접 분사하는 통 내 인젝터가 포함된다. 제3 액추에이터는 구체적으로는 점화 장치이다. 본 발명에 관한 제어 장치는, 이들 3종류의 액추에이터의 협조 조작에 의해 내연 기관의 공기량, 연료 공급량 및 점화 시기를 통합 제어한다.

본 발명에 관한 제어 장치는 컴퓨터에 의해 구현화할 수 있다. 보다 상세하게는, 다양한 기능을 실현하기 위한 처리를 기술한 프로그램을 기억한 메모리와, 동일 메모리로부터 프로그램을 판독하여 실행하는 프로세서를 구비한 컴퓨터에 의해 본 발명에 관한 제어 장치를 구성할 수 있다. 본 발명에 관한 제어 장치가 구비하는 기능에는, 상기 3종류의 액추에이터의 협조 조작에 사용하는 목표 공기량 및 목표 공연비를 결정하기 위한 기능으로서, 요구 토크 수신 기능, 기준값 산출 기능, 목표 공연비 전환 기능, 목표 공기량 산출 기능 및 파라미터값의 변경 기능이 포함되어 있다.

요구 토크 수신 기능에 의하면, 내연 기관에 대한 요구 토크가 수신된다. 요구 토크는 드라이버에 의해 조작되는 액셀러레이터 페달의 개방도에 응답하는 신호에 기초하여 계산된다. 드라이버가 내연 기관에 대하여 감속을 요구하는 경우에는, 드라이버가 액셀러레이터 페달을 폐쇄하는 속도에 따라 감소되는 요구 토크가 얻어진다. 드라이버가 내연 기관에 대하여 가속을 요구하는 경우에는, 드라이버가 액셀러레이터 페달을 개방하는 속도에 따라 증대되는 요구 토크가 얻어진다.

기준값 산출 기능에 의하면, 먼저 내연 기관의 회전수로부터 토크에 대한 제1 기준값이 산출된다. 이어서, 제2 공연비를 기초로 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량이 산출되고, 그 공기량과 제1 공연비로부터 토크에 대한 제2 기준값이 산출된다. 즉, 제2 공연비를 기초로 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량에 있어서, 공연비를 제1 공연비로 조정하면 얻어지는 토크의 값이 제2 기준값이다. 제1 기준값 및 제2 기준값은 운전 모드의 전환에 사용되는 기준값이며, 본 발명에 관한 제어 장치는, 드라이버의 감속 요구에 따라 감소되는 요구 토크를 이들 기준값과 비교하여, 그 비교에 기초하여 운전 모드의 전환을 실행한다.

목표 공연비 전환 기능에 의하면, 요구 토크가 제1 기준값보다 큰 것에 응답하여, 목표 공연비는 제1 공연비로 설정된다. 또한, 요구 토크의 제1 기준값 이하로의 감소에 응답하여, 목표 공연비는 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환된다. 즉, 드라이버의 감속 요구에 따라 요구 토크가 감소되는 경우, 요구 토크가 제1 기준값보다 큰 동안은 목표 공연비는 제1 공연비로 유지되고, 요구 토크가 제1 기준값 이하로 감소되었을 때에 목표 공연비는 제2 공연비로 전환된다. 본 발명에 관한 제어 장치에서는, 요구 토크가 제1 기준값을 하회하는 것이, 제1 공연비에 의한 운전을 행하는 제1 운전 모드로부터 제2 공연비에 의한 운전을 행하는 제2 운전 모드로 운전 모드를 전환하는 트리거로서 사용된다. 제1 기준값은, 내연 기관의 회전수의 관계에 있어서 연비 성능이나 배기 가스 성능의 관점에서 가장 적합한 값으로 설정되어 있다.

목표 공기량 산출 기능에 의하면, 요구 토크를 달성하기 위한 목표 공기량이 요구 토크로부터 역산된다. 목표 공기량의 계산에는, 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터가 사용된다. 파라미터의 값은 가변이며, 파라미터값의 변경 기능에 의해 변경된다. 파라미터값의 변경 기능에 의하면, 요구 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여, 파라미터의 값은 변환 효율을 내리는 방향으로 변화되기 시작한다. 그리고, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값을 향하여 더욱 감소되는 것에 맞추어, 파라미터의 값은 변환 효율을 내리는 방향으로 서서히 변화된다.

공기량의 토크로의 변환 효율을 일정하게 한 경우, 요구 토크가 감소되면 목표 공기량도 그에 따라 감소하게 된다. 그러나, 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면, 변환 효율을 부여하는 파라미터의 값을 상술한 바와 같이 변경함으로써, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소될 때까지 동안의 목표 공기량의 감소는 억제된다. 요구 토크가 제1 기준값을 하회하여 운전 모드가 제2 운전 모드로 전환되는 경우, 전환 후의 제2 공연비에 의한 운전에서는, 제1 공연비에 의한 운전에서 필요한 공기량보다도 많은 공기량을 필요로 한다. 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면, 전환의 시점까지의 목표 공기량의 감소가 억제되므로, 전환의 시점이 되어 목표 공기량을 크게 증대시킬 필요가 없어진다. 게다가, 파라미터의 값은 변환 효율을 내리는 방향으로 서서히 변화되고 있으므로, 요구 토크가 제1 기준값까지 감소되는 동안의 목표 공기량의 큰 변화도 억제된다.

목표 공기량의 계산에 사용하는 파라미터의 예로서, 공연비에 대응하는 파라미터를 들 수 있다. 공연비가 이론 공연비보다도 희박할수록 동일 공기량으로 발생하는 토크는 저하되는 점에서, 공연비에 대응하는 파라미터는 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터에 해당한다. 공연비에 대응하는 파라미터를 목표 공기량의 계산에 사용하는 경우, 요구 토크가 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여, 파라미터의 값은 제1 공연비에 대응하는 값으로 설정된다. 즉, 요구 토크가 제2 기준값보다 큰 동안은, 공연비가 제1 공연비인 것을 전제로 하여 요구 토크로부터 목표 공연비가 산출된다. 또한, 요구 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여, 파라미터의 값은 제1 공연비에 대응하는 값으로부터 변화되기 시작한다. 그리고, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소되는 것에 맞추어, 파라미터의 값은 제1 공연비에 대응하는 값으로부터 제2 공연비에 대응하는 값까지 서서히 변화된다. 즉, 요구 토크가 제2 기준값 이하로 감소된 경우에는, 목표 공연비가 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환되는 데 선행하여, 목표 공기량의 계산에 사용되는 공연비가 제1 공연비로부터 제2 공연비로 서서히 변경되어 간다.

목표 공기량의 계산에 사용하는 파라미터의 예로서, 점화 시기에 대응하는 파라미터를 더 들 수 있다. 점화 시기가 최적 점화 시기보다도 지각될수록 동일 공기량으로 발생하는 토크는 저하되는 점에서, 점화 시기에 대응하는 파라미터는 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터에 해당한다. 점화 시기에 대응하는 파라미터를 목표 공기량의 계산에 사용하는 경우, 요구 토크가 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여, 파라미터의 값은 최적 점화 시기에 대응하는 값으로 설정된다. 즉, 요구 토크가 제2 기준값보다 큰 동안은, 점화 시기가 최적 점화 시기인 것을 전제로 하여 요구 토크로부터 목표 공연비가 산출된다. 또한, 요구 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여, 파라미터의 값은 최적 점화 시기에 대응하는 값으로부터 변화되기 시작한다. 그리고, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소될 때까지, 제2 기준값에 대한 요구 토크의 비율에 맞추어, 파라미터의 값은 보다 지각된 점화 시기에 대응하는 값으로 서서히 변화된다. 즉, 요구 토크가 제2 기준값 이하로 감소된 경우에는, 목표 공연비가 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환되는 데 선행하여, 목표 공기량의 계산의 전제로 되는 점화 시기가 최적 점화 시기로부터 서서히 지각되어 간다. 또한, 이 경우, 목표 공기량의 계산의 전제로 되는 공연비에는 목표 공연비를 사용할 수 있다.

점화 시기에 대응하는 파라미터는, 바람직하게는 요구 토크를 제산하는 계수로서 표현된다. 파라미터가 이러한 계수로 표현되는 것이면, 요구 토크가 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 파라미터의 값은 1로 설정된다. 또한, 요구 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 파라미터의 값은 1부터 감소하기 시작되어, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소될 때까지, 제2 기준값에 대한 요구 토크의 비율이 파라미터의 값으로서 산출된다. 파라미터의 값이 제2 기준값에 대한 요구 토크의 비율인 경우, 요구 토크를 파라미터로 제산하여 얻어지는 값은 제2 기준값에 일치한다. 따라서, 파라미터를 계수로서 사용한 목표 공기량의 계산에서는, 요구 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소될 때까지 동안, 요구 토크 대신에 제2 기준값을 공기량으로 변환한 값이 목표 공기량으로서 산출된다.

본 발명에 관한 제어 장치는, 상기 처리에 의해 결정된 목표 공기량과 목표 공연비에 기초하여 3종류의 액추에이터를 협조 조작한다. 본 발명에 관한 제어 장치가 구비하는 기능에는, 목표 공기량과 목표 공연비에 기초한 협조 조작을 위한 기능으로서, 제1 액추에이터 제어 기능, 제2 액추에이터 제어 기능 및 제3 액추에이터 제어 기능이 포함된다.

제1 액추에이터 제어 기능에 의하면, 목표 공기량에 기초하여 제1 액추에이터의 조작량이 결정된다. 그리고, 결정된 조작량에 따라 제1 액추에이터의 조작이 행하여진다. 제1 액추에이터의 조작에 의해 실제의 공기량은 목표 공기량을 추종하도록 변화한다. 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면, 요구 토크가 감소되어 운전 모드가 전환될 때까지 동안의 목표 공기량의 큰 변화는 억제되고, 운전 모드의 전환 전후에서의 목표 공기량의 큰 변화도 억제되고 있다. 이로 인해, 목표 공연비의 전환 전후에서의 공기량의 변화 속도의 거동은 안정된다.

제2 액추에이터 제어 기능에 의하면, 목표 공연비에 기초하여 연료 공급량이 결정된다. 그리고, 결정된 연료 공급량에 따라 제2 액추에이터의 조작이 행하여진다. 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면 공기량의 변화 속도의 거동은 안정되는 점에서, 제1 해결책에 있어서 염려되어 있던 감속 시의 실공연비의 변동은 억제된다.

제3 액추에이터 제어 기능에 의하면, 제1 액추에이터의 조작량과 목표 공연비로부터 추정되는 토크와 요구 토크에 기초하여 요구 토크를 달성하기 위한 점화 시기가 결정된다. 그리고, 결정된 점화 시기에 따라 제3 액추에이터의 조작이 행하여진다. 제1 액추에이터의 조작량으로부터는 실제의 공기량을 추정할 수 있고, 추정 공기량과 목표 공연비로부터 토크를 추정할 수 있다. 제3 액추에이터의 조작은, 추정 토크의 요구 토크에 대한 과잉분을 점화 시기에 의해 보정하도록 행하여진다. 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면, 목표 공연비에 대한 실공연비의 변동은 억제되는 점에서, 목표 공연비에 기초하여 결정된 점화 시기에 의해 요구 토크를 고정밀도로 달성하고, 드라이버의 감속 요구에 따라 토크를 원활하게 감소시킬 수 있다.

본 발명에 관한 제어 장치가 구비하는 상술한 기능은, 감속 시에 있어서 드라이버빌리티와 공연비의 제어성을 모두 충족시키기 위하여 적합한 기능이다. 가속 시에 있어서의 드라이버빌리티와 공연비의 제어성을 모두 충족시키기 위해서는, 이하의 기능을 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 가속 시에 적응한 기능에는 다음의 2개의 바람직한 형태가 존재한다.

제1 바람직한 형태에 의하면, 기준값 산출 기능에는, 제1 공연비를 기초로 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량과 제2 공연비로부터 토크에 대한 제3 기준값을 산출하는 기능이 포함된다. 제1 공연비를 기초로 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량에 있어서, 공연비를 제2 공연비로 조정하면 얻어지는 토크의 값이 제3 기준값이다. 제3 기준값은 운전 모드의 전환에 사용되는 기준값이며, 제1 바람직한 형태에 의하면, 드라이버의 가속 요구에 따라 증대되는 요구 토크와 제3 기준값이 비교되고, 그 비교에 기초하여 운전 모드의 전환이 실행된다.

제1 바람직한 형태에 의하면, 목표 공연비 전환 기능과 파라미터값의 변경 기능 각각에도 부가적인 기능이 포함된다. 목표 공연비 전환 기능에 포함되는 부가적인 기능에 의하면, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여, 목표 공연비는 제2 공연비로 설정된다. 그리고, 요구 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 목표 공연비는 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환된다. 즉, 드라이버의 가속 요구에 따라 요구 토크가 증대되는 경우, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 동안은 목표 공연비는 제2 공연비로 유지되고, 요구 토크가 제3 기준값 이상으로 증대되었을 때에 목표 공연비는 제1 공연비로 전환된다. 제1 바람직한 형태에서는, 요구 토크가 제3 기준값을 상회하는 것이, 제2 공연비에 의한 운전을 행하는 제2 운전 모드로부터 제1 공연비에 의한 운전을 행하는 제1 운전 모드로 운전 모드를 전환하는 트리거로서 사용된다.

파라미터값의 변경 기능에 포함되는 부가적인 기능에 의하면, 요구 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 파라미터의 값은 변환 효율을 올리는 방향으로 변화되기 시작한다. 그리고, 요구 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 파라미터의 값은 변환 효율을 올리는 방향으로 서서히 변화된다.

공기량의 토크로의 변환 효율을 일정하게 한 경우, 요구 토크가 제3 기준값을 상회하여 운전 모드가 제1 운전 모드로 전환될 때, 전환 후의 제1 공연비에 의한 운전에서 필요해지는 공기량은, 제2 공연비에 의한 운전에서 필요한 공기량보다도 스텝적으로 감소된다. 그런데, 이러한 공기량의 스텝적인 감소를 액추에이터의 조작으로 실현하는 것은 어렵다. 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면, 변환 효율을 부여하는 파라미터의 값을 상술한 바와 같이 변경함으로써, 운전 모드가 전환된 직후에서의 목표 공기량의 스텝적인 감소는 방지되고, 요구 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값을 향하여 증대될 때까지 동안의 목표 공기량의 큰 변화도 억제된다. 그리고, 목표 공연비의 전환 후의 공기량의 변화 속도의 거동이 안정되는 점에서, 제1 해결책에 있어서 염려되어 있던 가속 시의 실공연비의 변동은 억제된다.

제1 바람직한 형태에서는, 목표 공기량의 계산에 사용하는 파라미터로서 공연비에 대응하는 파라미터를 사용할 수 있다. 공연비에 대응하는 파라미터를 목표 공기량의 계산에 사용하는 경우, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여, 파라미터의 값은 제2 공연비에 대응하는 값으로 설정된다. 즉, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 동안은, 공연비가 제2 공연비인 것을 전제로 하여 요구 토크로부터 목표 공연비가 산출된다. 또한, 요구 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 파라미터의 값은 제2 공연비에 대응하는 값으로부터 변화되기 시작한다. 그리고, 요구 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 파라미터의 값은 제2 공연비에 대응하는 값으로부터 제1 공연비로 대응하는 값을 향하여 서서히 변화된다. 즉, 요구 토크가 제3 기준값 이상으로 증대된 경우에는, 목표 공연비는 제2 공연비로부터 제1 공연비로 스텝적으로 전환되는 한편, 목표 공기량의 계산에 사용되는 공연비는 제2 공연비로부터 제1 공연비로 서서히 변경되어 간다.

제1 바람직한 형태에서 사용되는 파라미터의 다른 예로서, 점화 시기에 대응하는 파라미터를 들 수 있다. 점화 시기에 대응하는 파라미터를 목표 공기량의 계산에 사용하는 경우, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여, 파라미터의 값은 최적 점화 시기에 대응하는 값으로 설정된다. 즉, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 동안은, 점화 시기가 최적 점화 시기인 것을 전제로 하여 요구 토크로부터 목표 공연비가 산출된다. 또한, 요구 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 파라미터의 값은 최적 점화 시기보다도 지각된 점화 시기에 대응하는 값까지 스텝적으로 저하된다. 그리고, 요구 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값까지 증대될 때까지, 제1 기준값에 대한 요구 토크의 비율에 맞추어 파라미터의 값은 서서히 변화된다. 즉, 요구 토크가 제3 기준값 이상으로 증대된 경우에는, 목표 공연비가 제2 공연비로부터 제1 공연비로 스텝적으로 전환되는 것에 맞추어, 목표 공기량의 계산의 전제로 되는 점화 시기는 일단 크게 지각되고, 그 후, 요구 토크가 제1 기준값까지 증대되는 것에 맞추어 서서히 진각되어 간다. 또한, 목표 공기량의 계산의 전제로 되는 공연비에는 목표 공연비를 사용할 수 있다.

점화 시기에 대응하는 파라미터는, 바람직하게는 요구 토크를 제산하는 계수로서 표현된다. 파라미터가 이러한 계수로 표현되는 것이면, 요구 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 파라미터의 값은 1로 설정된다. 또한, 요구 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 파라미터의 값을 1부터 스텝적으로 감소되어, 요구 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값까지 증대될 때까지, 제1 기준값에 대한 요구 토크의 비율이 파라미터의 값으로서 산출된다. 파라미터의 값이 제1 기준값에 대한 요구 토크의 비율인 경우, 요구 토크를 파라미터로 제산하여 얻어지는 값은 제1 기준값에 일치한다. 따라서, 파라미터를 계수로서 사용한 목표 공기량의 계산에서는, 요구 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값까지 증대될 때까지 동안, 요구 토크 대신에 제1 기준값을 공기량으로 변환한 값이 목표 공기량으로서 산출된다.

다음에 제2 바람직한 형태에 대하여 설명한다. 제2 바람직한 형태에서는, 제1 기준값이 운전 모드의 전환에 사용된다. 드라이버의 가속 요구에 따라 증대되는 요구 토크와 제1 기준값이 비교되고, 그 비교에 기초하여 운전 모드의 전환이 실행된다.

제2 바람직한 형태에 의하면, 목표 공연비 전환 기능과 파라미터값의 변경 기능 각각에 부가적인 기능이 포함된다. 목표 공연비 전환 기능에 포함되는 부가적인 기능에 의하면, 요구 토크가 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여, 목표 공연비는 제2 공연비로 설정된다. 그리고, 요구 토크의 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 목표 공연비는 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환된다. 즉, 드라이버의 가속 요구에 따라 요구 토크가 증대되는 경우, 요구 토크가 제1 기준값보다 작은 동안은 목표 공연비는 제2 공연비로 유지되고, 요구 토크가 제1 기준값 이상으로 증대되었을 때에 목표 공연비는 제1 공연비로 전환된다. 제2 바람직한 형태에서는, 요구 토크가 제1 기준값을 상회하는 것이, 제2 공연비에 의한 운전을 행하는 제2 운전 모드로부터 제1 공연비에 의한 운전을 행하는 제1 운전 모드로 운전 모드를 전환하는 트리거로서 사용된다.

파라미터값 변경 기능에 포함되는 부가적인 기능에 의하면, 요구 토크의 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 파라미터의 값은 변환 효율을 올리는 방향으로 변화되기 시작한다. 그리고, 요구 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 파라미터의 값은 변환 효율을 올리는 방향으로 서서히 변화된다. 제2 바람직한 형태에서는, 바람직하게는 목표 공기량의 계산에 사용하는 파라미터는 점화 시기에 대응하는 파라미터로 된다. 요구 토크가 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여, 파라미터의 값은 최적 점화 시기에 대응하는 값으로 설정된다. 즉, 요구 토크가 제1 기준값보다 작은 동안은, 점화 시기가 최적 점화 시기인 것을 전제로 하여 요구 토크로부터 목표 공연비가 산출된다. 또한, 요구 토크의 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여, 파라미터의 값은 최적 점화 시기보다도 지각된 점화 시기에 대응하는 값까지 스텝적으로 저하된다. 그리고, 요구 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값까지 증대될 때까지, 제1 기준값에 대한 요구 토크의 비율에 맞추어 파라미터의 값은 서서히 변화된다. 즉, 요구 토크가 제1 기준값 이상으로 증대된 경우에는, 목표 공연비가 제2 공연비로부터 제1 공연비로 스텝적으로 전환되는 것에 맞추어, 목표 공기량의 계산의 전제로 되는 점화 시기는 일단 크게 지각되고, 그 후, 요구 토크가 제2 기준값까지 증대되는 것에 맞추어 서서히 진각되어 간다.

제2 바람직한 형태에서는, 점화 시기에 대응하는 파라미터는, 바람직하게는 요구 토크를 제산하는 계수로서 표현된다. 파라미터가 이러한 계수로 표현되는 것이면, 요구 토크가 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여 파라미터의 값은 1로 설정된다. 또한, 요구 토크의 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 파라미터의 값은 1부터 스텝적으로 감소되고, 요구 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값까지 증대될 때까지, 제2 기준값에 대한 요구 토크의 비율이 파라미터의 값으로서 산출된다. 파라미터의 값이 제2 기준값에 대한 요구 토크의 비율인 경우, 요구 토크를 파라미터로 제산하여 얻어지는 값은 제2 기준값에 일치한다. 따라서, 파라미터를 계수로서 사용한 목표 공기량의 계산에서는, 요구 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값까지 증대될 때까지 동안, 요구 토크 대신에 제2 기준값을 공기량으로 변환한 값이 목표 공기량으로서 산출된다.

공기량의 토크로의 변환 효율을 일정하게 한 경우, 요구 토크가 제1 기준값을 상회하여 운전 모드가 제1 운전 모드로 전환될 때, 전환 후의 제1 공연비에 의한 운전에서 필요해지는 공기량은, 제2 공연비에 의한 운전에서 필요한 공기량보다도 스텝적으로 감소된다. 그런데, 이러한 공기량의 스텝적인 감소를 액추에이터의 조작으로 실현하는 것은 어렵다. 제2 바람직한 형태에 의하면, 변환 효율을 부여하는 파라미터의 값을 상술한 바와 같이 변경함으로써, 운전 모드가 전환된 직후에서의 목표 공기량의 스텝적인 감소는 방지되어, 요구 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값을 향하여 증대될 때까지 동안의 목표 공기량의 큰 변화도 억제된다. 특히, 파라미터로서 점화 시기에 대응하는 파라미터가 사용되고, 그것이 요구 토크를 제산하는 계수로서 표현되고 있는 경우에는, 요구 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값까지 증대되는 동안, 목표 공기량을 거의 일정하게 할 수 있다. 이것에 의하면, 목표 공연비의 전환 후의 공기량의 변화 속도의 거동은 안정되는 점에서, 제1 해결책에 있어서 염려되어 있던 가속 시의 실공연비의 변동은 억제된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 제어 장치의 로직을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 제어 장치의 운전 모드의 전환의 로직을 도시하는 블록도이다.
도 3은 제1 해결책에 의한 감속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 4는 제1 해결책에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 제어 장치에 의한 감속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 제어 장치에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 장치의 운전 모드의 전환의 로직을 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 장치에 의한 감속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 제어 장치에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 제어 장치의 운전 모드의 전환의 로직을 도시하는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 제어 장치에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 4에 관한 제어 장치의 로직을 도시하는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 4에 관한 제어 장치에서 채용되어 있는 운전 영역의 설정을 도시하는 도면이다.

[실시 형태 1]

이하, 본 발명의 실시 형태 1에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 있어서 제어 대상으로 되는 내연 기관(이하, 엔진)은, 불꽃점화식의 4사이클 레시프로 엔진이다. 또한, 이 엔진은 소위 린번 엔진이며, 엔진의 운전 모드로서, 이론 공연비에 의한 운전을 행하는 화학양론적 모드(제1 운전 모드)와, 이론 공연비보다도 희박 공연비에 의한 운전을 행하는 희박 모드(제2 운전 모드)를 선택 가능하게 구성되어 있다.

차량에 탑재되어 있는 ECU(Electrical control Unit)는, 엔진에 구비되는 각종 액추에이터를 조작함으로써 엔진의 운전을 제어한다. ECU에 의해 조작되는 액추에이터에는, 공기량을 변화시키는 제1 액추에이터인 스로틀과 가변 밸브 타이밍 기구(이하, VVT), 통 내에 연료를 공급하는 제2 액추에이터인 인젝터, 통 내의 혼합기에 점화하는 제3 액추에이터인 점화 장치가 포함된다. VVT는 흡기 밸브에 대하여 설치되고, 인젝터는 흡기 포트에 설치되어 있다. ECU는 이 액추에이터를 조작하여 엔진의 운전을 제어한다. ECU에 의한 엔진의 제어에는, 화학양론적 모드로부터 희박 모드로, 혹은 희박 모드로부터 화학양론적 모드로의 운전 모드의 전환이 포함되어 있다.

도 1에는 본 실시 형태에 관한 ECU의 로직이 블록도로 도시되어 있다. ECU는 엔진 컨트롤러(100)와 파워 트레인 매니저(200)를 포함한다. 엔진 컨트롤러(100)는 엔진을 직접 제어하는 제어 장치이며, 본 발명에 관한 제어 장치에 상당한다. 파워 트레인 매니저(200)는 엔진이나 전자 제어식 자동 변속기, 나아가 VSC나 TRC 등의 차량 제어 디바이스를 포함하는 구동계 전체를 통합 제어하는 제어 장치이다. 엔진 컨트롤러(100)는 파워 트레인 매니저(200)로부터 수취한 신호에 기초하여 엔진의 운전을 제어하도록 구성되어 있다. 엔진 컨트롤러(100)와 파워 트레인 매니저(200)는 모두 소프트웨어에 의해 실현된다. 상세하게는, 메모리에 기억된 프로그램을 판독하고, 그것을 프로세서에 의해 실행함으로써, 엔진 컨트롤러(100)와 파워 트레인 매니저(200) 각각의 기능이 ECU에 있어서 실현된다. 또한, ECU가 멀티코어 프로세서를 구비하는 경우에는, 엔진 컨트롤러(100)와 파워 트레인 매니저(200) 각각을 상이한 코어 혹은 코어 그룹에 할당할 수 있다.

도 1에 있어서의 파워 트레인 매니저(200)를 나타내는 블록 내에는, 파워 트레인 매니저(200)가 구비하는 다양한 기능 중 엔진의 제어에 관계하는 기능의 일부가 블록으로 표현되어 있다. 이들 블록 각각에 연산 유닛이 할당되어 있다. ECU에는 각 블록에 대응하는 프로그램이 준비되고, 그들이 프로세서에 의해 실행됨으로써 각 연산 유닛의 기능이 ECU에 있어서 실현된다. 또한, ECU가 멀티코어 프로세서를 구비하는 경우에는 파워 트레인 매니저(200)를 구성하는 연산 유닛을 복수의 코어에 분산시켜 할당할 수 있다.

연산 유닛(202)은 요구 제1 토크를 계산하여 엔진 컨트롤러(100)에 송신한다. 도면 중에서는, 요구 제1 토크는 "TQ1r"로 표기되어 있다. 제1 토크는, 엔진에 요구되는 응답성이 높지 않아, 지금 바로가 아니더라도 가까운 장래에 실현되면 좋을 종류의 토크이다. 요구 제1 토크는, 파워 트레인 매니저(200)가 엔진에 대하여 요구하는 제1 토크의 요구값이며, 본 발명에 있어서의 요구 토크에 상당한다. 연산 유닛(202)에는, 도시하지 않은 액셀레이터 포지션 센서로부터, 액셀러레이터 페달의 개방도에 응답하여 출력된 신호가 입력되어 있다. 요구 제1 토크는 그 신호에 기초하여 계산된다. 또한, 요구 제1 토크는 축 토크이다.

연산 유닛(204)은 요구 제2 토크를 계산하여 엔진 컨트롤러(100)에 송신한다. 도면 중에서는, 요구 제2 토크는 "TQ2r"로 표기되어 있다. 제2 토크는, 제1 토크보다도 긴급성 혹은 우선도가 높고 엔진에 높은 응답성이 요구되는 종류의 토크, 즉 지금 바로 실현하는 것이 요구되는 종류의 토크이다. 여기에서 말하는 응답성이란 토크를 일시적으로 저하시킬 때의 응답성을 의미한다. 요구 제2 토크는, 파워 트레인 매니저(200)가 엔진에 대하여 요구하는 제2 토크의 요구값이다. 연산 유닛(204)에서 산출되는 요구 제2 토크에는, 전자 제어식 자동 변속기의 변속 제어를 위하여 요구되는 토크, 트랙션 제어를 위하여 요구되는 토크, 횡방향 미끄럼 방지 제어를 위하여 요구되는 토크 등, 차량 제어 시스템으로부터 요구되는 토크가 포함되어 있다. 제1 토크가 정상적으로 혹은 장기간에 걸쳐 엔진에 요구되는 토크인 것에 반하여, 제2 토크는 엔진에 대하여 돌발적으로 혹은 단기간 동안에 요구되는 토크라는 측면을 갖는다. 이로 인해, 연산 유닛(204)은 실제로 그러한 토크가 필요해지는 이벤트가 발생한 경우만, 실현하고 싶은 토크의 크기에 따른 유효값을 출력하고, 그러한 이벤트가 발생하고 있지 않은 동안은 무효값을 출력한다. 무효값은 엔진이 출력할 수 있는 최대축 토크보다도 큰 값으로 설정되어 있다.

연산 유닛(206)은 자동 변속기의 변속비를 산출하고, 도시하지 않은 변속기 컨트롤러에 변속비를 지시하는 신호를 송신한다. 변속기 컨트롤러는 파워 트레인 매니저(200)나 엔진 컨트롤러(100)와 마찬가지로 ECU의 1개의 기능으로서 실현되고 있다. 연산 유닛(206)에는, 엔진 컨트롤러(100)로부터 플래그 신호가 입력된다. 도면 중에서는, 플래그 신호는 "FLG"로 표기되어 있다. 플래그 신호는 운전 모드의 전환 중인 것을 나타내는 신호이다. 플래그 신호가 온인 동안, 연산 유닛(206)은 자동 변속기의 변속비를 고정한다. 즉, 운전 모드의 전환을 행하고 있는 동안은, 엔진의 운전 상태가 크게 변화하지 않도록 자동 변속기에 의한 변속비의 변경을 금지하는 것이 행하여진다.

연산 유닛(208)은 소정의 조건이 만족된 것에 응답하여, 운전 모드의 전환 중지를 지시하는 중지 신호를 엔진 컨트롤러(100)에 송신한다. 도면 중에서는, 중지 신호는 "Stop"으로 표기되어 있다. 소정의 조건이란, 엔진의 운전 상태를 크게 변화시키는 요구가 파워 트레인 매니저(200)로부터 나오는 것이다. 예를 들어, 자동 변속기의 변속비를 변경하는 경우나, 촉매의 난기를 위하여 엔진에 대하여 점화 시기나 연료 분사량에 관한 특별한 요구가 나오는 경우에는 연산 유닛(208)으로부터 중지 신호가 출력된다.

이어서, 엔진 컨트롤러(100)의 구성에 대하여 설명한다. 엔진 컨트롤러(100)와 파워 트레인 매니저(200) 사이에는 인터페이스(101, 102, 103, 104)가 설정되어 있다. 인터페이스(101)는 본 발명에 있어서의 요구 토크 수신 수단에 상당하고, 인터페이스(101)에서는 요구 제1 토크의 수수가 행하여진다. 인터페이스(102)에서는 중지 신호의 수수가 행하여진다. 인터페이스(103)에서는 플래그 신호의 수수가 행하여진다. 그리고, 인터페이스(104)에서는 요구 제2 토크의 수수가 행하여진다.

도 1에 있어서의 엔진 컨트롤러(100)를 나타내는 블록 내에는, 엔진 컨트롤러(100)가 구비하는 다양한 기능 중 3종의 액추에이터, 즉 제1 액추에이터인 스로틀(2) 및 VVT(8), 제2 액추에이터인 인젝터(4) 및 제3 액추에이터인 점화 장치(6)의 협조 조작에 관계하는 기능이 블록으로 표현되어 있다. 이들 블록 각각에 연산 유닛이 할당되어 있다. ECU에는 각 블록에 대응하는 프로그램이 준비되고, 그들이 프로세서에 의해 실행됨으로써 각 연산 유닛의 기능이 ECU에 있어서 실현된다. 또한, ECU가 멀티코어 프로세서를 구비하는 경우에는, 엔진 컨트롤러(100)를 구성하는 연산 유닛을 복수의 코어에 분산시켜 할당할 수 있다.

엔진 컨트롤러(100)는 크게 나누어 3개의 대연산 유닛(120, 140, 160)으로 구성되어 있다. 대연산 유닛(120)은 엔진에 대한 다양한 제어용 파라미터의 값을 계산한다. 제어용 파라미터에는 엔진에 대한 각종 제어량의 목표값이 포함된다. 또한, 목표값에는 파워 트레인 매니저(200)로부터 송신된 요구값에 기초하여 계산되는 것과, 엔진의 운전 상태에 관한 정보에 기초하여 대연산 유닛(120)의 내부에서 계산되는 것이 포함된다. 또한, 요구값은 엔진의 상태를 고려하지 않고 파워 트레인 매니저(200)로부터 일방적으로 요구되는 제어량의 값인 것에 반하여, 목표값은 엔진의 상태에 따라 결정되는 실현 가능한 범위에 기초하여 설정되는 제어량의 값이다. 대연산 유닛(120)은 보다 구체적으로는, 4개의 연산 유닛(122, 124, 126, 128)으로 구성되어 있다.

연산 유닛(122)은 엔진에 대한 제어용 파라미터로서, 목표 공연비, 가상 공연비, 전환용 목표 효율 및 전환용 목표 제2 토크를 계산한다. 도면 중에서는 목표 공연비는 "AFt"로 표기되고, 가상 공연비는 "AFh"로 표기되고, 전환용 목표 효율은 "ηtc"로 표기되고, 전환용 목표 제2 토크는 "TQ2c"로 표기되어 있다. 목표 공연비는, 엔진에 실현되는 공연비의 목표값이며, 연료 분사량의 계산에 사용된다. 한편, 가상 공연비는, 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터이며, 목표 공기량의 계산에 사용된다. 전환용 목표 효율은, 운전 모드의 전환을 위한 점화 시기 효율의 목표값이며, 목표 공기량의 계산에 사용된다. 점화 시기 효율이란, 점화 시기가 최적 점화 시기일 때에 출력할 수 있는 토크에 대한 실제로 출력되는 토크의 비율을 의미하고, 점화 시기가 최적 점화 시기일 때에 최댓값인 1이 된다. 또한, 최적 점화 시기란, 기본적으로는 MBT(Minimum Advance for Best Torque)를 의미하고, 트레이스 노크 점화 시기가 설정되어 있는 경우에는 MBT와 트레이스 노크 점화 시기 중보다 지각측에 있는 점화 시기를 의미한다. 전환용 목표 제2 토크는, 운전 모드의 전환을 위한 제2 토크의 목표값이며, 운전 모드의 전환 시에 있어서 점화 시기 효율의 계산의 전환에 사용된다. 연산 유닛(122)에서 계산되는 이들 제어용 파라미터의 값의 조합에 의해, 운전 모드의 전환이 실행된다. 연산 유닛(122)에서 행하여지는 처리의 내용과 운전 모드의 전환의 관계에 대해서는 상세하게 후술한다.

연산 유닛(122)에는, 파워 트레인 매니저(200)로부터 부여된 요구 제1 토크, 요구 제2 토크, 중지 신호 외에, 엔진 회전수 등의 엔진의 운전 상태에 관한 다양한 정보가 입력되어 있다. 이 중 운전 모드의 전환 타이밍의 판단에 사용되는 정보는 요구 제1 토크이다. 요구 제2 토크와 중지 신호는 운전 모드의 전환이 허가되어 있는 것인지 금지되어 있는 것인지를 판단하기 위한 정보로서 사용된다. 중지 신호가 입력되어 있을 때 및 유효한 값의 요구 제2 토크가 입력되어 있을 때에는, 연산 유닛(122)은 운전 모드의 전환에 관한 처리는 실행하지 않는다. 또한, 연산 유닛(122)은 운전 모드의 전환 중, 즉 운전 모드의 전환을 위한 계산 처리를 실행하고 있는 동안은, 전술한 플래그 신호를 파워 트레인 매니저(200)에 송신한다.

연산 유닛(124)은 엔진에 대한 제어용 파라미터로서, 현재의 엔진의 운전 상태를 유지하거나 혹은 예정되어 있는 소정의 운전 상태를 실현시키기 위하여 필요해지는 토크 중 제1 토크로 분류되는 토크를 계산한다. 여기에서는, 연산 유닛(124)에서 계산되는 토크를 기타 제1 토크라고 칭한다. 도면 중에서는, 기타 제1 토크는 "TQ1etc"로 표기되어 있다. 기타 제1 토크에는, 엔진이 아이들 상태에 있는 경우에 있어서 소정의 아이들 회전수를 유지하기 위하여 필요한 토크 중, 공기량의 제어에 의해서만 달성 가능한 변동의 범위에 있는 토크가 포함된다. 연산 유닛(124)은, 실제로 그러한 토크가 필요하게 된 경우만 유효값을 출력하고, 그러한 토크가 필요없는 동안은 무효값을 산출한다. 무효값은 엔진이 출력할 수 있는 최대 도시 토크보다도 큰 값으로 설정되어 있다.

연산 유닛(126)은 엔진에 대한 제어용 파라미터로서, 현재의 엔진의 운전 상태를 유지하거나 혹은 예정되어 있는 소정의 운전 상태를 실현시키기 위하여 필요해지는 토크 중 제2 토크로 분류되는 토크를 계산한다. 여기에서는, 연산 유닛(126)에서 계산되는 토크를 기타 제2 토크라고 칭한다. 도면 중에서는, 기타 제2 토크는 "TQ2etc"로 표기되어 있다. 기타 제2 토크에는, 엔진이 아이들 상태에 있는 경우에 있어서 소정의 아이들 회전수를 유지하기 위하여 필요한 토크 중 그 달성을 위해서는 점화 시기의 제어가 필요해지는 토크가 포함된다. 연산 유닛(126)은 실제로 그러한 토크가 필요하게 된 경우만 유효값을 출력하고, 그러한 토크가 필요없는 동안은 무효값을 산출한다. 무효값은 엔진이 출력할 수 있는 최대 도시 토크보다도 큰 값으로 설정되어 있다.

연산 유닛(128)은 엔진에 대한 제어용 파라미터로서, 현재의 엔진의 운전 상태를 유지하거나 혹은 예정되어 있는 소정의 운전 상태를 실현시키기 위하여 필요해지는 점화 시기 효율을 계산한다. 여기에서는, 연산 유닛(128)에서 계산되는 점화 시기 효율을 기타 효율이라고 칭한다. 도면 중에서는, 기타 효율은 "ηetc"로 표기되어 있다. 기타 효율에는, 엔진의 시동 시에 있어서 배기 정화용 촉매를 난기하기 위하여 필요한 점화 시기 효율이 포함된다. 점화 시기 효율을 낮출수록, 연료의 연소에 의해 발생한 에너지 중 토크로 변환되는 에너지는 적어지고, 그만큼 많은 에너지가 배기 가스와 함께 배기 통로에 배출되어 배기 정화용 촉매의 난기에 사용되게 된다. 또한, 그러한 효율의 실현이 필요없는 동안은 연산 유닛(128)으로부터 출력되는 효율의 값은 최댓값인 1로 유지된다.

이상과 같이 구성되는 대연산 유닛(120)으로부터는, 요구 제1 토크, 기타 제1 토크, 목표 공연비, 가상 공연비, 전환용 목표 효율, 기타 효율, 요구 제2 토크, 전환용 목표 제2 토크, 기타 제2 토크가 출력된다. 이들 제어용 파라미터는 대연산 유닛(140)에 입력된다. 또한, 파워 트레인 매니저(200)로부터 부여되는 요구 제1 토크와 요구 제2 토크는 축 토크이지만, 대연산 유닛(120)에서는 이들을 도시 토크에 보정하는 것이 행하여지고 있다. 요구 토크의 도시 토크로의 보정은 프릭션 토크, 보조 기계 구동 토크 및 펌프 손실을 요구 토크에 대하여 가산 혹은 감산함으로써 행하여진다. 또한, 대연산 유닛(120)의 내부에서 계산되는 전환용 목표 제2 토크 등의 토크에 대해서는, 모두 도시 토크로서 계산되고 있다.

이어서, 대연산 유닛(140)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 대연산 유닛(120)으로부터는 다양한 엔진 제어용 파라미터가 보내져 온다. 이 중, 요구 제1 토크와 기타 제1 토크와는 동일한 카테고리에 속하는 제어량에 대한 요구이며, 동시에는 성립할 수 없다. 마찬가지로, 요구 제2 토크와 기타 제2 토크와 전환용 목표 제2 토크는 동일한 카테고리에 속하는 제어량에 대한 요구이며, 동시에는 성립할 수 없다. 마찬가지로, 전환용 목표 효율과 기타 효율과는 동일한 카테고리에 속하는 제어량에 대한 요구이며, 동시에는 성립할 수 없다. 이로 인해, 제어량의 카테고리마다 조정이라고 하는 처리가 필요해진다. 여기에서 말하는 조정이란, 예를 들어 최댓값 선택, 최솟값 선택, 평균, 혹은 중첩 등 복수의 수치로부터 1개의 수치를 얻기 위한 계산 처리이며, 복수 종류의 계산 처리를 적절하게 조합한 것으로 할 수도 있다. 이러한 조정을 제어량의 카테고리마다 실시하기 위하여, 대연산 유닛(140)에는 3개의 연산 유닛(142, 144, 146)이 준비되어 있다.

연산 유닛(142)은 제1 토크를 조정하도록 구성되어 있다. 연산 유닛(142)에는 요구 제1 토크와 기타 제1 토크가 입력된다. 연산 유닛(142)은 그들을 조정하고, 조정된 토크를 최종적으로 결정된 목표 제1 토크로서 출력한다. 도면 중에서는, 최종적으로 결정된 목표 제1 토크는 "TQ1t"로 표기되어 있다. 연산 유닛(142)에 있어서의 조정 방법으로서는 최솟값 선택이 사용된다. 따라서, 연산 유닛(124)으로부터 유효값이 출력되어 있지 않은 경우는, 파워 트레인 매니저(200)로부터 부여된 요구 제1 토크가 목표 제1 토크로서 산출된다.

연산 유닛(144)은 점화 시기 효율을 조정하도록 구성되어 있다. 연산 유닛(144)에는 전환용 목표 효율과 기타 효율이 입력된다. 연산 유닛(144)은 그들을 조정하고, 조정된 효율을 최종적으로 결정된 목표 효율로서 출력한다. 도면 중에서는, 최종적으로 결정된 목표 효율은 "ηt"로 표기되어 있다. 연산 유닛(144)에 있어서의 조정 방법으로서는 최솟값 선택이 사용된다. 연비 성능의 관점에서는, 점화 시기 효율은 최댓값인 1로 되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 특별한 이벤트가 없는 한, 연산 유닛(122)에서 계산되는 전환용 목표 효율도 연산 유닛(128)에서 계산되는 기타 효율도 최댓값인 1로 유지되어 있다. 따라서, 연산 유닛(144)으로부터 나오는 목표 효율의 값은 기본적으로는 1이며, 어떠한 이벤트가 발생한 경우만 1보다도 작은 값이 선택된다.

연산 유닛(146)은 제2 토크를 조정하도록 구성되어 있다. 연산 유닛(146)에는 요구 제2 토크와 기타 제2 토크와 전환용 목표 제2 토크가 입력된다. 연산 유닛(146)은 그들을 조정하고, 조정된 토크를 최종적으로 결정된 목표 제2 토크로서 출력한다. 도면 중에서는, 최종적으로 결정된 목표 제2 토크는 "TQ2t"로 표기되어 있다. 연산 유닛(146)에 있어서의 조정 방법으로서는 최솟값 선택이 사용된다. 제2 토크는 전환용 목표 제2 토크도 포함하여 기본적으로는 무효값이며, 특정한 이벤트가 발생한 경우만 실현하고 싶은 토크의 크기를 나타내는 유효값으로 전환된다. 따라서, 연산 유닛(146)으로부터 출력되는 목표 제2 토크도 기본적으로는 무효값이며, 어떠한 이벤트가 발생한 경우만 유효값이 선택된다.

이상과 같이 구성되는 대연산 유닛(140)으로부터는, 목표 제1 토크, 목표 효율, 가상 공연비, 목표 공연비 및 목표 제2 토크가 출력된다. 이들 제어용 파라미터는 대연산 유닛(160)에 입력된다.

대연산 유닛(160)은 엔진의 역모델에 상당하고, 맵이나 함수로 표현된 복수의 모델로 구성되어 있다. 협조 조작을 위한 각 액추에이터(2, 4, 6, 8)의 조작량은 대연산 유닛(160)에서 산출된다. 대연산 유닛(140)으로부터 입력되는 제어용 파라미터 중 목표 제1 토크와 목표 제2 토크는 모두 엔진에 대한 토크의 목표값으로서 취급된다. 단, 목표 제2 토크는 목표 제1 토크에 우선한다. 대연산 유닛(160)에서는, 목표 제2 토크가 유효값인 경우에는 목표 제2 토크를 달성하도록, 목표 제2 토크가 무효값인 경우에는 목표 제1 토크를 달성하도록, 각 액추에이터(2, 4, 6, 8)의 조작량의 계산이 행하여진다. 조작량의 계산은, 목표 토크와 동시에 목표 공연비와 목표 효율도 달성되도록 행하여진다. 즉, 본 실시 형태에 관한 제어 장치에서는, 엔진의 제어량으로서 토크, 효율 및 공연비가 사용되고, 이들 3종류의 제어량의 목표값에 기초하여 공기량 제어, 점화 시기 제어 및 연료 분사량 제어가 실시된다.

대연산 유닛(160)은 복수의 연산 유닛(162, 164, 166, 168, 170, 172, 174, 176, 178)으로 구성된다. 이들 연산 유닛 중 공기량 제어에 관계하는 것은 연산 유닛(162, 164, 166, 178)이며, 점화 시기 제어에 관계하는 것은 연산 유닛(168, 170, 172)이며, 연료 분사량 제어에 관계하는 것은 연산 유닛(174, 176)이다. 이하, 공기량 제어에 관계하는 연산 유닛부터 순서대로, 각 연산 유닛의 기능에 대하여 설명한다.

연산 유닛(162)에는 목표 제1 토크와 목표 효율과 가상 공연비가 입력된다. 연산 유닛(162)은 본 발명에 있어서의 목표 공기량 산출 수단에 상당하고, 목표 효율과 가상 공연비를 사용하여, 목표 제1 토크를 달성하기 위한 목표 공기량을 목표 제1 토크로부터 역산한다. 이 계산에서는, 목표 효율 및 가상 공연비는 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터로서 사용된다. 또한, 본 발명에 있어서는 공기량이란 통 내에 흡입되는 공기의 양이며, 그것을 무차원화된 충전 효율 혹은 부하율은 본 발명에 있어서의 공기량의 균등한 범위 내에 있다.

연산 유닛(162)은 먼저 목표 제1 토크를 목표 효율로 제산함으로써 공기량 제어용 목표 토크를 산출한다. 목표 효율이 1보다도 작은 경우에는, 공기량 제어용 목표 토크는 목표 제1 토크보다도 커진다. 이것은 목표 제1 토크보다도 큰 토크를 잠재적으로 출력 가능하게 해 두는 것이 액추에이터(2, 8)에 의한 공기량 제어에 요구되고 있는 것을 의미한다. 한편, 목표 효율이 1인 경우에는 목표 제1 토크가 그대로 공기량 제어용 목표 토크로서 산출된다.

연산 유닛(162)은 이어서, 토크-공기량 변환 맵을 사용하여 공기량 제어용 목표 토크를 목표 공기량으로 변환한다. 토크-공기량 변환 맵은, 점화 시기가 최적 점화 시기인 것을 전제로 하여, 토크와 공기량이 엔진 회전수 및 공연비를 포함하는 다양한 엔진 상태량을 키로 하여 관련지어진 맵이다. 이 맵은 엔진을 시험하여 얻어진 데이터에 기초하여 작성되어 있다. 토크-공기량 변환 맵의 검색에는 엔진 상태량의 실제값이나 목표값이 사용된다. 공연비에 관해서는 가상 공연비가 맵 검색에 사용된다. 따라서, 연산 유닛(162)에서는, 가상 공연비를 기초로 공기량 제어용 목표 토크의 실현에 필요한 공기량이 목표 공기량으로서 산출된다. 도면 중에서는, 목표 공기량은 "KLt"로 표기되어 있다.

연산 유닛(164)은 목표 공기량으로부터 흡기관압의 목표값인 목표 흡기관압을 역산한다. 목표 흡기관압의 계산에서는, 흡기 밸브를 통하여 통 내에 도입되는 공기량과 흡기관압의 관계를 기술한 맵이 사용된다. 공기량과 흡기관압의 관계는 밸브 타이밍에 의해 변화되기 때문에, 목표 흡기관압의 계산에서는 현재의 밸브 타이밍으로부터 상기 맵의 파라미터값이 결정된다. 도면 중에서는, 목표 흡기관압은 "Pmt"로 표기되어 있다.

연산 유닛(166)은 목표 흡기관압에 기초하여 스로틀 개방도의 목표값인 목표 스로틀 개방도를 산출한다. 목표 스로틀 개방도의 계산에서는, 에어 모델의 역모델이 사용된다. 에어 모델은 스로틀(2)의 동작에 대한 흡기관압의 응답 특성을 모델화한 물리 모델이므로, 그 역모델을 사용함으로써 목표 흡기관압을 달성하기 위한 목표 스로틀 개방도를 목표 흡기관압으로부터 역산할 수 있다. 도면 중에서는, 목표 스로틀 개방도는 "TA"로 표기되어 있다. 연산 유닛(166)에서 계산된 목표 스로틀 개방도는 스로틀(2)을 구동하는 신호로 변환되어 ECU의 인터페이스(111)를 통하여 스로틀(2)에 송신된다. 연산 유닛(164, 166)은 본 발명에 있어서의 제1 액추에이터 제어 수단에 상당한다.

연산 유닛(178)은 목표 공기량에 기초하여 밸브 타이밍의 목표값인 목표 밸브 타이밍을 산출한다. 목표 밸브 타이밍의 계산에는, 공기량과 밸브 타이밍을 엔진 회전수를 인수로 하여 관련지어진 맵이 사용된다. 목표 밸브 타이밍은, 현재의 엔진 회전수를 기초로 목표 공기량을 달성하는 데 최적의 VVT(8)의 변위각이며, 그 구체적인 값은 공기량마다 및 엔진 회전수마다의 적합에 따라 결정되어 있다. 단, 목표 공기량이 빠른 속도로 크게 증대되는 가속 시에는, 실공기량을 최대의 속도로 증대시켜 목표 공기량을 추종시키기 위해, 맵으로부터 결정되는 밸브 타이밍보다도 진각측으로 목표 밸브 타이밍을 보정하는 것이 행하여진다. 도면 중에서는, 목표 밸브 타이밍은 "VT"로 표기되어 있다. 연산 유닛(178)에서 계산된 목표 밸브 타이밍은 VVT(8)를 구동하는 신호로 변환되어 ECU의 인터페이스(112)를 통하여 VVT(8)에 송신된다. 연산 유닛(178)도 또한 본 발명에 있어서의 제1 액추에이터 제어 수단에 상당한다.

이어서, 점화 시기 제어에 관계하는 연산 유닛의 기능에 대하여 설명한다. 연산 유닛(168)은 상술한 공기량 제어에 의해 실현되는 실제의 스로틀 개방도 및 밸브 타이밍에 기초하여 추정 토크를 산출한다. 본 명세서에 있어서의 추정 토크란, 현재의 스로틀 개방도 및 밸브 타이밍과 목표 공연비를 기초로 점화 시기를 최적 점화 시기에 세트한 경우에 출력할 수 있는 토크를 의미한다. 연산 유닛(168)은 먼저 전술한 에어 모델의 순모델을 사용하여 스로틀 개방도의 계측값과 밸브 타이밍의 계측값으로부터 추정 공기량을 산출한다. 추정 공기량은 현재의 스로틀 개방도와 밸브 타이밍에 의해 실제로 실현되고 있는 공기량의 추정값이다. 이어서, 토크-공기량 변환 맵을 사용하여 추정 공기량을 추정 토크로 변환한다. 토크-공기량 변환 맵의 검색에서는 목표 공연비가 검색 키로서 사용된다. 도면 중에서는, 추정 토크는 "TQe"로 표기되어 있다.

연산 유닛(170)에는 목표 제2 토크와 추정 토크가 입력된다. 연산 유닛(170)은, 목표 제2 토크와 추정 토크에 기초하여 점화 시기 효율의 지시값인 지시 점화 시기 효율을 산출한다. 지시 점화 시기 효율은, 추정 토크에 대한 목표 제2 토크의 비율로서 표현된다. 단, 지시 점화 시기 효율에는 상한이 정해져 있고, 추정 토크에 대한 목표 제2 토크의 비율이 1을 초과하는 경우에는 지시 점화 시기 효율의 값은 1이 된다. 도면 중에서는 지시 점화 시기 효율은 "ηi"로 표기되어 있다.

연산 유닛(172)은 지시 점화 시기 효율로부터 점화 시기를 산출한다. 상세하게는, 엔진 회전수, 요구 토크, 공연비 등의 엔진 상태량에 기초하여 최적 점화 시기를 산출함과 함께, 지시 점화 시기 효율로부터 최적 점화 시기에 대한 지각량을 산출한다. 지시 점화 시기 효율이 1이면 지각량을 제로로 하고, 지시 점화 시기 효율이 1보다도 작을수록 지각량을 크게 한다. 그리고, 최적 점화 시기에 지각량을 서로 더하게 한 것을 최종적인 점화 시기로서 산출한다. 최적 점화 시기의 계산에는, 최적 점화 시기와 각종 엔진 상태량을 관련짓는 맵을 사용할 수 있다. 지각량의 계산에는 지각량과 점화 시기 효율 및 각종 엔진 상태량을 관련짓는 맵을 사용할 수 있다. 그들 맵의 검색에서는 목표 공연비가 검색 키로서 사용된다. 도면 중에서는, 점화 시기는 "SA"로 표기되어 있다. 연산 유닛(172)에서 계산된 점화 시기는 점화 장치(6)를 구동하는 신호로 변환되어 ECU의 인터페이스(113)를 통하여 점화 장치(6)에 송신된다. 연산 유닛(168, 170, 172)은 본 발명에 있어서의 제3 액추에이터 제어 수단에 상당한다.

이어서, 연료 분사량 제어에 관계하는 연산 유닛의 기능에 대하여 설명한다. 연산 유닛(174)은 전술한 에어 모델의 순모델을 사용하여 스로틀 개방도의 계측값과 밸브 타이밍의 계측값으로부터 추정 공기량을 산출한다. 연산 유닛(174)에서 산출되는 추정 공기량은, 바람직하게는 흡기 밸브가 폐쇄되는 타이밍에 예측되는 공기량이다. 장래에 있어서의 공기량은, 예를 들어 목표 스로틀 개방도의 계산부터 출력까지 딜레이 시간을 설정함으로써, 목표 스로틀 개방도로부터 예측할 수 있다. 도면 중에서는, 추정 공기량은 "KLe"로 표기되어 있다.

연산 유닛(176)은 목표 공연비와 추정 공기량으로부터 목표 공연비의 달성에 필요한 연료 분사량, 즉 연료 공급량을 계산한다. 연료 분사량의 계산은 각 기통에 있어서 연료 분사량의 산출 타이밍이 도래했을 때에 실행된다. 도면 중에서는, 연료 분사량은 "TAU"로 표기되어 있다. 연산 유닛(176)에서 계산된 연료 분사량은 인젝터(4)를 구동하는 신호로 변환되어 ECU의 인터페이스(114)를 통하여 인젝터(4)에 송신된다. 연산 유닛(174, 176)은 본 발명에 있어서의 제2 액추에이터 제어 수단에 상당한다.

이상이 본 실시 형태에 관한 ECU의 로직의 개요이다. 이어서, 본 실시 형태에 관한 ECU의 주요부인 연산 유닛(122)에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 연산 유닛(122)의 로직이 블록도로 도시되어 있다. 도 2에 있어서의 연산 유닛(122)을 나타내는 블록 내에는, 연산 유닛(122)이 구비하는 다양한 기능 중 운전 모드의 전환에 관계하는 기능이 블록으로 표현되어 있다. 이들 블록 각각에 연산 유닛이 할당되어 있다. ECU에는 각 블록에 대응하는 프로그램이 준비되고, 그들이 프로세서에 의해 실행됨으로써 각 연산 유닛의 기능이 ECU에 있어서 실현된다. 또한, ECU가 멀티코어 프로세서를 구비하는 경우에는 연산 유닛(122)을 구성하는 연산 유닛(402, 404, 420, 430)을 복수의 코어에 분산시켜 할당할 수 있다.

먼저, 연산 유닛(402)에 대하여 설명한다. 연산 유닛(402)에는 화학양론적 모드에서 사용하는 제1 공연비와 희박 모드에서 사용하는 제2 공연비가 미리 설정되어 있다. 제1 공연비는 이론 공연비(예를 들어, 14.5)이다. 도면 중에서는 제1 공연비는 "AF1"로 표기되어 있다. 제2 공연비는 제1 공연비보다도 희박 공연비이며, 어떤 일정값(예를 들어, 22.0)으로 설정되어 있다. 도면 중에서는 제2 공연비는 "AF2"로 표기되어 있다.

연산 유닛(402)에는 요구 제1 토크가 입력되어 있다. 또한, 토크에 대한 복수의 기준값이 연산 유닛(402)에 대하여 설정되어 있다. 기준값에는 제1 기준값, 제1 기준값보다도 큰 제2 기준값, 제1 기준값보다도 작은 제3 기준값이 포함된다. 도면 중에서는 제1 기준값은 "Ref1"로 표기되고, 제2 기준값은 "Ref2"로 표기되고, 제3 기준값은 "Ref3"으로 표기되어 있다.

연산 유닛(402)은 입력되는 요구 제1 토크와 기준값의 관계에 기초하여 목표 공연비의 전환을 실행한다. 연산 유닛(402)은 본 발명에 있어서의 목표 공연비 전환 수단에 상당한다.

먼저, 드라이버의 감속 요구에 따라 요구 제1 토크가 감소되고 있는 상황에서의 목표 공연비의 전환에 대하여 설명한다. 요구 제1 토크가 제1 기준값보다 큰 동안은, 연산 유닛(402)은 요구 제1 토크가 제1 기준값보다 큰 것에 응답하여 목표 공연비를 제1 공연비로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제1 기준값을 하회하면, 연산 유닛(402)은 요구 제1 토크의 제1 기준값 이하로의 감소에 응답하여 목표 공연비를 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환한다. 즉, 요구 제1 토크가 감소되고 있는 감속 시에는, 요구 제1 토크가 제1 기준값을 하회하는 것을 트리거로 하여 목표 공연비의 제1 공연비로부터 제2 공연비로의 전환이 행하여진다. 목표 공연비의 전환에 의해, 운전 모드는 화학양론적 모드로부터 희박 모드로 전환된다.

드라이버의 가속 요구에 따라 요구 제1 토크가 증대되고 있는 상황에서의 목표 공연비의 전환에 대하여 설명한다. 요구 제1 토크가 제3 기준값보다 작은 동안은, 연산 유닛(402)은 요구 제1 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 목표 공연비를 제2 공연비로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하면, 연산 유닛(402)은 요구 제1 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 목표 공연비를 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환한다. 즉, 요구 제1 토크가 증대되고 있는 가속 시에는, 요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하는 것을 트리거로 하여 목표 공연비의 제2 공연비로부터 제1 공연비로의 전환이 행하여진다. 목표 공연비의 전환에 의해, 운전 모드는 희박 모드로부터 화학양론적 모드로 전환된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 연산 유닛(402)에 의한 목표 공연비의 전환에 제2 기준값은 사용되고 있지 않다. 그러나, 연산 유닛(402)에는 제2 기준값도 입력되어 있으므로, 제1 기준값이나 제3 기준값과 함께 혹은 그들 대신에, 제2 기준값을 사용하도록 목표 공연비의 전환 로직을 개변하는 것은 가능하다.

이어서, 연산 유닛(420)에 대하여 설명한다. 연산 유닛(420)은 또한 3개의 연산 유닛(422, 424, 426)으로 구성되어 있다. 상술한 기준값은 연산 유닛(422, 424, 426) 각각에 의해 산출된다. 연산 유닛(420)은 본 발명에 있어서의 기준값 산출 수단에 상당한다.

연산 유닛(422)은 제1 기준값을 산출한다. 제1 기준값은 감속 시에 있어서 희박 모드와 화학양론적 모드의 경계선으로 되는 토크이며, 연비 성능이나 배기 가스 성능 또는 드라이버빌리티의 관점에서 최적의 값이 엔진 회전수마다 적합화되어 있다. 연산 유닛(422)은 미리 준비된 맵을 참조하여 엔진 회전수에 적합한 제1 기준값을 산출한다.

연산 유닛(424)은 제2 기준값을 산출한다. 제2 기준값은, 제2 공연비를 기초로 제1 기준값의 토크를 달성할 수 있는 공기량에 있어서, 공연비를 제1 공연비로 조정하면 얻어지는 토크의 값이다. 연산 유닛(424)은 먼저, 제2 공연비를 기초로 제1 기준값의 토크를 달성할 수 있는 공기량을 계산한다. 이 계산은 토크-공기량 변환 맵을 사용하여 행하여진다. 연산 유닛(424)은 이어서, 제1 공연비를 기초로 상기 계산으로 얻어진 공기량에 의해 달성할 수 있는 토크를 계산하고, 계산으로 얻어진 토크의 값을 제2 기준값으로서 결정한다. 이 계산도 토크-공기량 변환 맵을 사용하여 행하여진다.

연산 유닛(426)은 제3 기준값을 산출한다. 제3 기준값은, 제1 공연비를 기초로 제1 기준값의 토크를 달성할 수 있는 공기량에 있어서, 공연비를 제2 공연비로 조정하면 얻어지는 토크의 값이다. 연산 유닛(426)은 먼저 제1 공연비를 기초로 제1 기준값의 토크를 달성할 수 있는 공기량을 계산한다. 이 계산은 토크-공기량 변환 맵을 사용하여 행하여진다. 연산 유닛(426)은 이어서, 제2 공연비를 기초로 상기 계산으로 얻어진 공기량에 의해 달성할 수 있는 토크를 계산하고, 계산으로 얻어진 토크의 값을 제3 기준값으로서 결정한다. 이 계산도 토크-공기량 변환 맵을 사용하여 행하여진다.

이어서, 연산 유닛(404)에 대하여 설명한다. 연산 유닛(404)에는 요구 제1 토크가 입력되어 있다. 또한, 연산 유닛(420)에서 산출된 제1 기준값, 제2 기준값 및 제3 기준값이 연산 유닛(404)에 대하여 설정되어 있다. 또한, 연산 유닛(404)에는, 연산 유닛(402)에서 설정되어 있는 것과 동일한 제1 공연비와 제2 공연비의 각 값이 설정되어 있다.

연산 유닛(404)은 입력되는 요구 제1 토크와 기준값의 관계에 기초하여 목표 공기량의 계산에 사용되는 가상 공연비의 값을 변경한다. 연산 유닛(404)은 본 발명에 있어서의 파라미터값 변경 수단에 상당한다.

먼저, 드라이버의 감속 요구에 따라 요구 제1 토크가 감소되고 있는 상황에서의 가상 공연비의 변경에 대하여 설명한다. 요구 제1 토크가 제2 기준값보다 큰 동안은, 연산 유닛(404)은 요구 제1 토크가 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 가상 공연비를 제1 공연비로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제2 기준값을 하회하면, 연산 유닛(404)은 요구 제1 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 가상 공연비를 제1 공연비로부터 희박측으로 변화시키기 시작한다. 그리고, 요구 제1 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소되는 것에 맞추어, 가상 공연비를 제1 공연비로부터 제2 공연비까지 서서히 변화시켜 간다. 즉, 요구 제1 토크가 감소되고 있는 감속 시에는, 목표 공연비가 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환되는 데 선행하여, 가상 공연비는 요구 제1 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 저하될 때까지 동안에 제1 공연비로부터 제2 공연비로 서서히 변경된다. 또한, 가상 공연비를 서서히 변경하는 방법에는 한정은 없다. 예를 들어, 1차 지연 필터 처리나 가중 평균 처리를 사용하면 제1 공연비로부터 제2 공연비까지 서서히 변화된다. 물론, 일정한 변화율로 제1 공연비로부터 제2 공연비까지 변화시켜도 된다.

드라이버의 가속 요구에 따라 요구 제1 토크가 증대되고 있는 상황에서의 가상 공연비의 변경에 대하여 설명한다. 요구 제1 토크가 제3 기준값보다 작은 동안은, 연산 유닛(404)은 요구 제1 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 가상 공연비를 제2 공연비로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하면, 연산 유닛(404)은 요구 제1 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 가상 공연비를 제2 공연비로부터 리치측으로 변화시키기 시작한다. 그리고, 요구 제1 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 가상 공연비를 제2 공연비로부터 제1 공연비까지 서서히 변화시켜 간다. 즉, 요구 제1 토크가 증대되고 있는 가속 시에는, 목표 공연비가 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환된 후, 가상 공연비는 요구 제1 토크의 한층 더한 증대에 맞추어 제2 공연비로부터 제1 공연비로 서서히 변경된다.

마지막으로, 연산 유닛(430)에 대하여 설명한다. 연산 유닛(430)은 전환용 목표 제2 토크를 계산한다. 전술한 바와 같이, 전환용 목표 제2 토크는 요구 제2 토크나 기타 제2 토크와 함께 연산 유닛(146)에 입력되고, 그 중의 최솟값이 연산 유닛(146)으로부터 선택된다. 요구 제2 토크나 기타 제2 토크는 통상은 무효값이며, 특정한 이벤트가 발생한 경우만 유효값으로 전환된다. 전환용 목표 제2 토크에 대해서도 마찬가지이며, 연산 유닛(430)은 통상은 전환용 목표 제2 토크의 출력값을 무효값으로 하고 있다.

연산 유닛(430)에는 요구 제1 토크, 목표 공연비 및 가상 공연비가 입력되어 있다. 연산 유닛(402, 404)의 로직에 의하면, 목표 공연비와 가상 공연비는 운전 모드의 전환 전은 일치하고, 전환 처리의 완료 후도 일치한다. 그러나, 운전 모드의 전환 처리 도중에는 목표 공연비와 가상 공연비 사이에는 괴리가 발생한다. 연산 유닛(430)은 목표 공연비와 가상 공연비 사이에 괴리가 발생하고 있는 동안에 한하여, 유효값을 갖는 전환용 목표 제2 토크를 산출한다. 여기서, 전환용 목표 제2 토크의 유효값으로서 사용되는 것이 요구 제1 토크이다. 즉, 목표 공연비와 가상 공연비 사이에 괴리가 발생하고 있는 동안은, 연산 유닛(430)으로부터는 전환용 목표 제2 토크로서 요구 제1 토크가 출력된다.

이상이 연산 유닛(122)의 로직, 즉 본 실시 형태에서 채용되어 있는 운전 모드의 전환의 로직의 상세이다. 이어서, 상술한 로직에 따라 엔진 제어를 실행한 경우의 제어 결과에 대하여, 그 이미지를 나타내는 타임차트에 기초하여 설명한다.

먼저, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 대한 비교예로서, 본 발명의 과제에 대한 전술한 제1 해결책에 의한 제어 결과부터 설명한다. 본 발명은 제1 해결책이 갖는 우려를 해소한 것이기 때문에, 제1 해결책에 의한 제어 결과와 거기에 존재하는 우려에 대하여 미리 명백하게 해 둠으로써, 본 실시 형태에서 채용된 로직이 갖는 이점은 보다 명확해질 것으로 생각되어진다.

도 3은 제1 해결책에 의한 감속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 도 4는 제1 해결책에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 도 3과 도 4의 어느 쪽이든, 1단째의 차트는 요구 토크와 실토크의 시간 변화를 나타내고 있다. 2단째의 차트는 목표 공기량과 실공기량의 시간 변화를 나타내고 있다. 3단째의 차트는 점화 시기의 시간 변화를 나타내고 있다. 4단째의 차트는 목표 공연비와 목표 공기량 계산용 파라미터인 가상 공연비의 시간 변화를 나타내고 있다. 가상 공연비는 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터이며, 가상 공연비를 기초로 요구 토크를 달성하는데 필요한 공기량이 목표 공기량으로 되어 있다. 제1 해결책에서는 목표 공연비와 가상 공연비는 모두 제1 공연비(이론 공연비)와 제2 공연비(희박 공연비) 사이에서 스텝적으로 전환된다. 그리고, 5단째의 차트에는 실공연비의 시간 변화가 나타나고 있다.

도 3에 도시하는 제어 결과로부터 고찰한다. 제1 해결책에 의하면, 감속 시에는 목표 공연비의 제1 공연비로부터 제2 공연비로의 전환에 앞서 가상 공연비가 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환된다. 이 전환에 의해 목표 공기량은 제2 공연비에 따른 공기량까지 스텝적으로 증대되어, 실공기량도 목표 공기량을 추종하도록 크게 증대된다. 이렇게 목표 공연비의 전환에 앞서 목표 공기량을 증대시킴으로써, 목표 공연비의 전환 시점까지 공기량을 제2 공연비에 따른 양까지 증대시켜 두는 것이 가능해진다. 또한, 목표 공기량을 목표 공연비의 전환에 선행하여 증대시킨 만큼 점화 시기가 최적 점화 시기보다도 지각되므로, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가를 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄할 수 있다.

도 4에 도시하는 제어 결과에 대하여 고찰한다. 제1 해결책에 의하면, 가속 시에는 목표 공연비의 제1 공연비로부터 제2 공연비로와 동일한 타이밍에 가상 공연비가 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환된다. 이 전환에 의해 목표 공기량은 제1 공연비에 따른 공기량까지 스텝적으로 감소되고, 실공기량도 목표 공기량을 추종하도록 크게 감소된다. 이때, 액추에이터의 조작에 대한 공기의 응답 지연에 의해 실공기량은 목표 공기량보다도 잠시 동안은 과잉으로 되지만, 점화 시기가 최적 점화 시기보다도 지각됨으로써, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가는 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄된다.

그런데, 감속 시와 가속 시 각각에 있어서, 제1 해결책에서는 목표 공연비의 전환 후의 실공연비에 변동이 발생하고, 그것이 토크의 변동을 일으키는 것이 염려된다. 도 3 및 도 4에는 염려되는 실공연비와 실토크의 변화의 이미지가 도시되어 있다. 감속 시에 있어서는, 목표 공기량이 스텝적으로 증대되었을 때, 그것을 추종하도록 실공기량이 빠른 속도로 증대되는 결과, 흡기 포트로부터 실린더 내에 흡입되는 공기의 유량이 크게 변화하게 된다. 가속 시에 있어서는, 목표 공기량이 스텝적으로 감소되었을 때, 그것을 추종하도록 실공기량이 빠른 속도로 감소되는 결과, 흡기 포트로부터 실린더 내로 흡입되는 공기의 유량이 크게 변화하게 된다. 흡입 공기유량의 큰 변화는 흡기 포트에 부착된 연료의 기화량을 변동시켜, 그 영향에 의해 목표 공연비의 전환 후의 실공연비에 변동이 발생해 버린다. 실공연비의 변동은 실토크의 변동을 초래하여, 드라이버의 감속 요구에 적합한 토크의 원활한 감소를 손상시켜 버린다.

제1 해결책에 있어서의 상기한 우려는, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면 다음과 같이 해결된다.

도 5는 본 실시 형태에 관한 ECU에 의한 감속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 도 6은 본 실시 형태에 관한 ECU에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 도 5와 도 6의 어느 쪽이든 1단째의 차트는 토크의 시간 변화를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 "TQ1r"은 요구 제1 토크이며, "TQ2c"는 전환용 목표 제2 토크이며, "TQe"는 추정 토크이다. 또한, 여기에서는 요구 제1 토크가 최종적인 목표 제1 토크로 되어 있고, 전환용 목표 제2 토크가 최종적인 목표 제2 토크로 되어 있는 것으로 한다. 또한, 이들 토크와는 별도로, 차트에는 실토크가 점선으로 표현되어 있다. 단, 실토크는 실제의 엔진 제어로는 계측되지 않는다. 차트에 그려져 있는 실토크의 선은 시험 결과에 뒷바침된 이미지선이다.

도 5 및 도 6에 있어서의 2단째의 차트는 공기량의 시간 변화를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 "KLt"는 목표 공기량이다. 차트에는 목표 공기량과 함께 실공기량이 점선으로 표현되고 있다. 단, 실공기량은 실제의 엔진 제어로는 계측되지 않는다. 차트에 그려져 있는 실공기량의 선은 시험 결과에 증명된 이미지선이다.

도 5 및 도 6에 있어서의 3단째의 차트는 전환용 목표 효율의 시간 변화를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 "ηtc"는 전환용 목표 효율이다. 또한, 여기에서는 전환용 목표 효율이 최종적인 목표 효율로 되어 있는 것으로 한다.

도 5 및 도 6에 있어서의 4단째의 차트는 지시 점화 시기 효율의 시간 변화를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 "ηi"는 지시 점화 시기 효율이다.

도 5 및 도 6에 있어서의 5단째의 차트는 점화 시기의 시간 변화를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 "SA"는 점화 시기이다.

도 5 및 도 6에 있어서의 6단째의 차트는 공연비의 시간 변화를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 "AFt"은 목표 공연비이며, "AFh"는 가상 공연비이다. 또한, 도 5 및 도 6에 있어서의 7단째의 차트에는 실공연비의 시간 변화가 도시되어 있다.

먼저, 도 5에 기초하여 감속 시의 제어 결과부터 설명한다. 감속 시, 요구 제1 토크가 "Ref2"로 표기되는 제2 기준값의 레벨까지 저하될 때까지는, 목표 공연비는 이론 공연비인 제1 공연비로 유지되고, 가상 공연비도 제1 공연비로 유지된다. 따라서, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량은, 요구 제1 토크의 감소에 연동하여 감소되어 간다. 이 동안의 전환용 목표 제2 토크는, 목표 공연비와 가상 공연비가 일치하는 것에 응답하여 무효값으로 된다. 전환용 목표 제2 토크가 무효값이면 지시 점화 시기 효율은 1이 되기 때문에, 점화 시기는 최적 점화 시기로 유지된다. 또한, 차트에서는 점화 시기가 요구 제1 토크의 감소에 따라 변화하고 있지만, 이것은 최적 점화 시기가 엔진 회전수나 공기량에 따라 변화되는 것에 대응한 변화이다.

요구 제1 토크가 제2 기준값을 하회하면, 목표 공연비는 이론 공연비로 유지되는 한편, 가상 공연비는 서서히 희박측으로 변경되어 간다. 요구 제1 토크가 감소되는 한편 가상 공연비가 희박화됨으로써, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량의 감소는 억제된다. 드디어, 요구 제1 토크는 "Ref1"로 표기되는 제1 기준값의 레벨까지 저하되지만, 이때가 되어 가상 공연비는 제2 공연비에 도달한다. 그리고, 이 시점에 있어서 목표 공연비도 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환된다. 또한, 도면에서는 가상 공연비가 제2 공연비에 도달하는 타이밍과 목표 공연비가 제2 공연비로 전환되는 타이밍 사이에 약간의 어긋남이 있지만, 이 어긋남은 가상 공연비의 변화율을 부여하는 계수 등의 적합에 의해 해소할 수 있다.

희박 공연비인 제2 공연비에 의한 운전은, 이론 공연비인 제1 공연비에 의한 운전에서 필요한 공기량보다도 많은 공기량을 필요로 한다. 이로 인해, 제1 해결책으로 제안된 바와 같이 목표 공기량에 사용하는 공연비를 제1 공연비로부터 제2 공연비로 스텝적으로 전환하는 경우에는, 그 전환의 시점에 있어서 목표 공기량도 스텝적으로 증대하게 된다. 그러나, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 목표 공기량이 목표 공연비의 전환 후의 공기량(도면 중에 나타내는 전환 후 공기량)까지 감소하면, 목표 공연비의 전환 조건이 만족될 때까지, 목표 공기량은 대략 전환 후 공기량으로 유지된다. 이로 인해, 목표 공연비의 전환 시점에 있어서 목표 공기량이 스텝적으로 증대되는 것은 방지되고 있다. 목표 공기량이 스텝적으로 증대되는 일이 없어지면, 목표 공기량을 추종하는 실공기량의 급속한 변화도 없어지므로, 제1 해결책에 있어서 염려되어 있던 흡기 포트에 부착된 연료의 기화량의 변동에 따른 실공연비의 변동은 방지된다.

요구 제1 토크가 제2 기준값을 하회하고 나서 제1 기준값을 하회할 때까지 동안, 전환용 목표 제2 토크는, 목표 공연비와 가상 공연비가 일치하지 않는 것에 응답하여 유효값으로 된다. 즉, 전환용 목표 제2 토크는 요구 제1 토크와 동일값으로 된다. 한편, 실공기량의 추정값으로부터 계산되는 추정 토크는, 목표 공기량의 계산에 사용되는 가상 공연비가 목표 공연비보다도 희박화된 것에 수반하여, 목표 공연비를 전제로 하는 요구 제1 토크보다도 큰 값으로 된다. 그 결과, 추정 토크에 대한 전환용 목표 제2 토크의 비율인 지시 점화 시기 효율은 1보다도 작은 값으로 된다. 그리고, 지시 점화 시기 효율이 1보다도 작아지는 것에 응답하여, 점화 시기는 최적 점화 시기보다도 지각된다. 그 결과, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가는 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄되어, 실토크의 요구 제1 토크로부터의 괴리는 방지된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 드라이버의 감속 요구에 적합한 토크의 원활한 감소를 달성하면서 공연비를 이론 공연비인 제1 공연비로부터 이론 공연비보다 희박 공연비인 제2 공연비로 응답성 좋게 전환할 수 있다.

계속해서, 도 6에 기초하여 가속 시의 제어 결과에 대하여 설명한다. 가속 시, 요구 제1 토크가 "Ref3"로 표기되는 제3 기준값의 레벨까지 증대될 때까지는, 목표 공연비는 희박 공연비인 제2 공연비로 유지되고, 가상 공연비도 제2 공연비로 유지된다. 따라서, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량은, 요구 제1 토크의 증대에 연동하여 증대되어 간다. 이 동안의 전환용 목표 제2 토크는, 목표 공연비와 가상 공연비가 일치하는 것에 응답하여 무효값으로 된다. 전환용 목표 제2 토크가 무효값이면 지시 점화 시기 효율은 1로 되기 때문에, 점화 시기는 최적 점화 시기로 유지된다.

요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하면, 목표 공연비는 제2 공연비로부터 이론 공연비인 제1 공연비로 전환되고, 거기에 응답하여 가상 공연비는 서서히 리치측으로 변경되어 간다. 요구 제1 토크가 증대되는 한편 가상 공연비가 리치화됨으로써, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량의 증대는 억제된다. 드디어, 요구 제1 토크는 제1 기준값의 레벨에 도달하고, 또한 제1 기준값을 초과하여 증대된다. 가상 공연비는 요구 제1 토크가 제1 기준값의 레벨에 도달할 때에 제2 공연비에 도달한다.

이론 공연비인 제1 공연비에 의한 운전은, 희박 공연비인 제2 공연비에 의한 운전에 비교하여 필요한 공기량은 적다. 이로 인해, 제1 해결책으로 제안된 바와 같이 목표 공기량에 사용하는 공연비의 계산을 제2 공연비로부터 제1 공연비로 스텝적으로 전환하는 경우에는, 그 전환의 시점에 있어서 목표 공기량도 스텝적으로 감소되게 된다. 그러나, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 목표 공연비는 스텝적으로 전환되는 한편, 목표 공기량의 계산에 사용하는 가상 공연비는 서서히 리치화되어 간다. 이로 인해, 목표 공연비의 전환의 시점에 있어서 목표 공기량이 스텝적으로 감소되는 것은 방지되고 있다. 목표 공기량이 스텝적으로 감소되는 일이 없어지면, 목표 공기량을 추종하는 실공기량의 급속한 변화도 없어지므로, 제1 해결책에 있어서 염려되어 있던 흡기 포트에 부착된 연료의 기화량의 변동에 의한 실공연비의 변동은 방지된다. 또한, 가상 공연비가 제2 공연비에 도달하는 타이밍은 임의로 설정할 수 있지만, 바람직하게는 목표 공연비의 전환 후의 실공기량의 변화가 플랫화되도록 적합에 따라 결정한다.

요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하고 나서 목표 공연비와 가상 공연비가 일치할 때까지 동안, 전환용 목표 제2 토크는 유효값인 요구 제1 토크와 동일값으로 된다. 한편, 가상 공연비를 전제로 하는 추정 토크는, 목표 공연비의 제1 공연비로의 전환에 의해 가상 공연비가 목표 공연비보다도 희박해짐으로써, 목표 공연비를 전제로 하는 요구 제1 토크보다도 큰 값으로 된다. 그 결과, 추정 토크에 대한 전환용 목표 제2 토크의 비율인 지시 점화 시기 효율은 1보다도 작은 값으로 된다. 그리고, 지시 점화 시기 효율이 1보다도 작아지는 것에 응답하여, 점화 시기는 최적 점화 시기보다도 지각된다. 그 결과, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가는 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄되어, 실토크의 요구 제1 토크로부터의 괴리는 방지된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 드라이버의 가속 요구에 적합한 토크의 원활한 증대를 달성하면서 공연비를 이론 공연비보다 희박 공연비인 제2 공연비로부터 이론 공연비인 제1 공연비로 응답성 좋게 전환할 수 있다.

[실시 형태 2]

이어서, 본 발명의 실시 형태 2에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

실시 형태 2와 실시 형태 1는 연산 유닛(122)의 로직에 차이가 있다. ECU의 전체의 로직은 실시 형태 1과 공통되며, 본 실시 형태에 관한 ECU의 로직도 도 1에 나타낼 수 있다.

도 7에는 본 실시 형태에 관한 연산 유닛(122)의 로직이 블록도로 도시되어 있다. 본 실시 형태에 관한 연산 유닛(122)은 연산 유닛(402, 420, 406, 432)을 포함하고 있다. 이 중 연산 유닛(402, 420)은 실시 형태 1에 관한 연산 유닛의 것과 공통되므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 실시 형태 1과의 상위점인 연산 유닛(406, 432)에 대하여 설명한다.

연산 유닛(406)은 실시 형태 1에 관한 연산 유닛(404) 대신에 설치되어 있다. 연산 유닛(406)에는 요구 제1 토크가 입력되어 있다. 또한, 연산 유닛(420)에서 산출된 제1 기준값, 제2 기준값 및 제3 기준값이 연산 유닛(406)에 대하여 설정되어 있다.

연산 유닛(406)은 입력되는 요구 제1 토크와 기준값의 관계에 기초하여 전환용 목표 효율의 값을 변경한다. 전환용 목표 효율은, 가상 공연비와 마찬가지로, 토크의 공기량으로의 변환 효율을 부여하는 파라미터이다. 연산 유닛(406)은 본 발명에 있어서의 파라미터값 변경 수단에 상당한다.

먼저, 드라이버의 감속 요구에 따라 요구 제1 토크가 감소되고 있는 상황에서의 전환용 목표 효율의 변경에 대하여 설명한다. 요구 제1 토크가 제2 기준값보다 큰 동안은, 연산 유닛(406)은 요구 제1 토크가 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 전환용 목표 효율을 1로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제2 기준값을 하회하면, 연산 유닛(406)은 요구 제1 토크의 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 전환용 목표 효율을 1부터 감소시키기 시작한다. 그리고, 요구 제1 토크가 제2 기준값으로부터 제1 기준값까지 감소될 때까지, 제2 기준값에 대한 요구 제1 토크의 비율을 전환용 목표 효율의 값으로서 산출한다. 즉, 계산식 "ηtc=TQ1r÷Ref2"로 표시되는 계산이 연산 유닛(406)에서 행하여진다. 전환용 목표 효율이 기타 효율보다 작은 경우, 전환용 목표 효율이 최종적인 목표 효율로 된다. 목표 공기량의 계산에서는, 요구 제1 토크를 목표 효율로 제산하여 얻어지는 토크가 목표 공기량으로 변환된다. 따라서, 전환용 목표 효율이 상기 계산식으로 표시되는 경우, 제2 기준값의 토크가 목표 공기량으로 변환되게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 목표 공기량의 계산에 사용되는 가상 공연비에는 종래대로 목표 공연비가 사용된다. 요구 제1 토크가 제1 기준값을 하회하면, 연산 유닛(406)은 요구 제1 토크가 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여 전환용 목표 효율을 다시 1로 설정한다.

드라이버의 가속 요구에 따라 요구 제1 토크가 증대되고 있는 상황에서의 전환용 목표 효율의 변경에 대하여 설명한다. 요구 제1 토크가 제3 기준값보다 작은 동안은, 연산 유닛(406)은 요구 제1 토크가 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 전환용 목표 효율을 1로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하면, 연산 유닛(406)은 요구 제1 토크의 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 전환용 목표 효율을 1부터 스텝적으로 감소시킨다. 그리고, 요구 제1 토크가 제3 기준값으로부터 제1 기준값까지 증대될 때까지, 제1 기준값에 대한 요구 제1 토크의 비율을 전환용 목표 효율의 값으로서 산출한다. 즉, 계산식 "ηtc=TQ1r÷Ref1"로 표시되는 계산이 연산 유닛(406)에서 행하여진다. 요구 제1 토크를 목표 효율로 제산하여 얻어지는 토크가 목표 공기량이기 때문에, 전환용 목표 효율이 상기 계산식으로 표시되는 경우, 제1 기준값의 토크가 목표 공기량으로 변환되게 된다. 요구 제1 토크가 제1 기준값을 상회하면, 연산 유닛(406)은 요구 제1 토크가 제1 기준값보다 큰 것에 응답하여 전환용 목표 효율을 다시 1로 설정한다.

연산 유닛(432)은 실시 형태 1에 관한 연산 유닛(430) 대신에 설치되어 있다. 연산 유닛(432)은 전환용 목표 제2 토크를 계산한다. 연산 유닛(432)에는 요구 제1 토크와 전환용 목표 효율이 입력되어 있다. 연산 유닛(432)은 전환용 목표 효율이 1보다도 작은 값으로 되어 있는 경우에 한하여, 유효값을 갖는 전환용 목표 제2 토크를 산출한다. 여기서, 전환용 목표 제2 토크의 유효값으로서 사용되는 것이 요구 제1 토크이다. 즉, 전환용 목표 효율이 1보다도 작아지고 있는 동안은 연산 유닛(432)으로부터는 전환용 목표 제2 토크로서 요구 제1 토크가 출력된다.

이어서, 본 실시 형태에서 채용되어 있는 운전 모드의 전환 로직에 따라 엔진 제어를 실행한 경우의 제어 결과에 대하여, 그 이미지를 나타내는 타임차트에 기초하여 설명한다.

도 8은 본 실시 형태에 관한 ECU에 의한 감속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 도 9는 본 실시 형태에 관한 ECU에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 각 타임차트는 복수단의 차트로 구성되어 있지만, 각 차트에 도시되어 있는 내용은 도 5 및 도 6의 타임차트 경우와 공통이다. 또한, 여기에서도 전환용 목표 효율이 최종적인 목표 효율로 되어 있는 것으로 한다.

먼저, 도 8에 기초하여 감속 시의 제어 결과부터 설명한다. 감속 시, 요구 제1 토크가 "Ref2"로 표기되는 제2 기준값의 레벨까지 저하될 때까지의 동작은, 도 5에 도시하는 실시 형태 1일 때 제어 결과로 바뀌는 바가 없다. 요구 제1 토크가 제2 기준값을 하회하면, 전환용 목표 효율은 표준값인 1부터 감소하기 시작한다. 그리고, 요구 제1 토크가 제1 기준값의 레벨까지 저하될 때까지 동안, 전환용 목표 효율은 계산식 "ηtc=TQ1r÷Ref2"에 의해 계산되는 값으로 계속 갱신된다. 이 동안, 가상 공연비는 목표 공연비와 함께 제1 공연비로 유지된다. 이로 인해, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량은, 제2 기준값의 토크와 제1 공연비로부터 산출되는 일정값으로 유지되게 된다. 드디어, 요구 제1 토크는 "Ref1"로 표기되는 제1 기준값의 레벨까지 저하되지만, 이 시점에 있어서 가상 공연비는 목표 공연비와 함께 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환된다.

희박 공연비인 제2 공연비에 의한 운전은, 이론 공연비인 제1 공연비에 의한 운전에서 필요한 공기량보다도 많은 공기량을 필요로 한다. 이로 인해, 제1 해결책으로 제안된 바와 같이 목표 공기량에 사용하는 공연비를 제1 공연비로부터 제2 공연비로 스텝적으로 전환하는 것만으로는, 그 전환의 시점에 있어서 목표 공기량도 스텝적으로 증대되게 된다. 본 실시 형태에 있어서도 가상 공연비는 제1 공연비로부터 제2 공연비로 스텝적으로 전환되어 있다. 그러나, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 목표 공기량이 목표 공연비의 전환 후의 공기량(도면 중에 나타내는 전환 후 공기량)까지 감소하면, 목표 공연비 및 가상 공연비의 전환이 행하여질 때까지, 목표 공기량은 전환 후 공기량으로 유지된다. 이에 의해, 목표 공연비의 전환 시점에 있어서 목표 공기량이 스텝적으로 증대되고, 그것에 수반하여 실공연비에 변동이 일어나는 것은 유효하게 방지된다.

요구 제1 토크가 제2 기준값을 하회하고 나서 제1 기준값을 하회할 때까지 동안, 전환용 목표 제2 토크는, 전환용 목표 효율이 1보다 작은 것에 응답하여 유효값으로 된다. 즉, 전환용 목표 제2 토크는 요구 제1 토크와 동일값으로 된다. 한편, 현재의 스로틀 개방도 및 밸브 타이밍에 기초하여 계산되는 추정 토크는, 전환용 목표 효율의 작용에 의해 목표 공기량이 전환 후 공기량으로 유지됨으로써, 요구 제1 토크보다도 큰 값으로 된다. 그 결과, 추정 토크에 대한 전환용 목표 제2 토크의 비율인 지시 점화 시기 효율은 1보다도 작은 값으로 된다. 그리고, 지시 점화 시기 효율이 1보다도 작아지는 것에 응답하여, 점화 시기는 최적 점화 시기보다도 지각된다. 그 결과, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가는 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄되어, 실토크의 요구 제1 토크로부터의 괴리는 방지된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 드라이버의 감속 요구에 적합한 토크의 원활한 감소를 달성하면서 공연비를 이론 공연비인 제1 공연비로부터 이론 공연비보다 희박 공연비인 제2 공연비로 응답성 좋게 전환할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 비교하여 운전 모드의 전환 처리에 수반하는 공기량의 변동을 보다 억제할 수 있다는 이점도 있다.

계속해서, 도 9에 기초하여 가속 시의 제어 결과에 대하여 설명한다. 가속 시, 요구 제1 토크가 "Ref3"로 표기되는 제3 기준값의 레벨까지 증대될 때까지의 동작은, 도 6에 도시하는 실시 형태 1일 때 제어 결과로 바뀌는 바가 없다. 요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하면, 목표 공연비와 가상 공연비는 모두 제2 공연비로부터 이론 공연비인 제1 공연비로 동시에 전환된다. 그리고, 그것에 응답하여 전환용 목표 효율은 표준값인 1부터 스텝적으로 감소된다. 그리고, 요구 제1 토크가 제1 기준값의 레벨까지 증대될 때까지 동안, 전환용 목표 효율은 계산식 "ηtc=TQ1r÷Ref1"에 의해 계산되는 값으로 계속 갱신된다. 이로 인해, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량은, 제1 기준값의 토크와 제1 공연비로부터 산출되는 일정값으로 유지되게 된다. 드디어, 요구 제1 토크는 제1 기준값의 레벨에 도달하고, 이 시점에 있어서 전환용 목표 효율의 값은 표준값의 1로 복귀된다.

이론 공연비인 제1 공연비에 의한 운전은, 희박 공연비인 제2 공연비에 의한 운전에 비교하여 필요한 공기량은 적다. 이로 인해, 제1 해결책으로 제안된 바와 같이 목표 공기량에 사용하는 공연비의 계산을 제2 공연비로부터 제1 공연비로 스텝적으로 전환하는 것만으로는, 그 전환의 시점에 있어서 목표 공기량도 스텝적으로 감소하게 된다. 본 실시 형태에 있어서도 가상 공연비는 제2 공연비로부터 제1 공연비로 스텝적으로 전환되어 있다. 그러나, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 목표 공기량이 목표 공연비의 전환 후의 공기량(도면 중에 도시하는 전환 후 공기량)까지 증대되면, 목표 공기량은 그대로 전환 후 공기량으로 유지된다. 이에 의해, 목표 공연비의 전환 시점에 있어서 목표 공기량이 스텝적으로 감소되고, 그것에 수반하여 실공연비에 변동이 일어나는 것은 유효하게 방지된다.

요구 제1 토크가 제3 기준값을 상회하고 나서 제1 기준값을 상회할 때까지 동안, 전환용 목표 제2 토크는, 전환용 목표 효율이 1보다 작은 것에 응답하여 요구 제1 토크와 동일값으로 된다. 한편, 전환용 목표 효율의 작용에 의해 목표 공기량이 전환 후 공기량으로 유지됨으로써, 추정 토크는 요구 제1 토크보다도 큰 값으로 된다. 그 결과, 추정 토크에 대한 전환용 목표 제2 토크의 비율인 지시 점화 시기 효율은 1보다도 작은 값으로 된다. 그리고, 지시 점화 시기 효율이 1보다도 작아지는 것에 응답하여, 점화 시기는 최적 점화 시기보다도 지각된다. 그 결과, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가는 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄되어, 실토크의 요구 제1 토크로부터의 괴리는 방지된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 드라이버의 가속 요구에 적합한 토크의 원활한 증대를 달성하면서 공연비를 이론 공연비보다 희박 공연비인 제2 공연비로부터 이론 공연비인 제1 공연비로 응답성 좋게 전환할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 비교하여 운전 모드의 전환 처리에 수반하는 공기량의 변동을 보다 억제할 수 있다는 이점도 있다.

[실시 형태 3]

이어서, 본 발명의 실시 형태 3에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

실시 형태 3과 실시 형태 1, 2는 연산 유닛(122)의 로직에 차이가 있다. ECU의 전체의 로직은 실시 형태 1과 공통되며, 본 실시 형태에 관한 ECU의 로직도 도 1에 나타낼 수 있다.

도 10에는 본 실시 형태에 관한 연산 유닛(122)의 로직이 블록도로 도시되어 있다. 본 실시 형태에 관한 연산 유닛(122)은 연산 유닛(402, 420, 408, 432)을 포함하고 있다. 이 중 연산 유닛(402, 420, 432)은 실시 형태 2에 관한 연산 유닛의 것과 공통된다. 단, 실시 형태 1, 2에 관한 연산 유닛(420)은 3개의 기준값을 산출하고 있었지만, 본 실시 형태에 관한 연산 유닛(420)은 제1 기준값을 산출하는 연산 유닛(422) 및 제2 기준값을 산출하는 연산 유닛(424)만이 기능하도록 구성되어 있다. 이하에서는, 실시 형태 2와의 상위점인 연산 유닛(408)에 대하여 설명한다.

연산 유닛(408)은 실시 형태 2에 관한 연산 유닛(406)에 대신하여 설치되어 있다. 연산 유닛(408)에는 요구 제1 토크가 입력되어 있다. 또한, 연산 유닛(420)에서 산출된 제1 기준값 및 제2 기준값이 연산 유닛(408)에 대하여 설정되어 있다.

연산 유닛(408)은 입력되는 요구 제1 토크와 기준값의 관계에 기초하여 전환용 목표 효율의 값을 변경한다. 연산 유닛(408)은 본 발명에 있어서의 파라미터값 변경 수단에 상당한다. 드라이버의 감속 요구에 따라 요구 제1 토크가 감소되고 있는 상황에서는, 연산 유닛(408)은 실시 형태 2와 공통된 수순으로 전환용 목표 효율의 변경을 실행한다. 한편, 드라이버의 가속 요구에 따라 요구 제1 토크가 증대되고 있는 상황에서는, 연산 유닛(408)은 다음 수단순으로 전환용 목표 효율의 변경을 실행한다.

요구 제1 토크가 제1 기준값보다 작은 동안은, 연산 유닛(408)은 요구 제1 토크가 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여 전환용 목표 효율을 1로 설정한다. 드디어 요구 제1 토크가 제1 기준값을 상회하면, 연산 유닛(408)은 요구 제1 토크의 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 전환용 목표 효율을 1부터 스텝적으로 감소시킨다. 그리고, 요구 제1 토크가 제1 기준값으로부터 제2 기준값까지 증대될 때까지, 제2 기준값에 대한 요구 제1 토크의 비율을 전환용 목표 효율의 값으로서 산출한다. 즉, 계산식 "ηtc=TQ1r÷Ref2"로 표시되는 계산이 연산 유닛(408)에서 행하여진다. 요구 제1 토크를 목표 효율로 제산하여 얻어지는 토크가 목표 공기량이기 때문에, 전환용 목표 효율이 상기 계산식으로 표시되는 경우, 제2 기준값의 토크가 목표 공기량으로 변환되게 된다. 요구 제1 토크가 제2 기준값을 상회하면, 연산 유닛(408)은 요구 제1 토크가 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 전환용 목표 효율을 다시 1로 설정한다.

이어서, 본 실시 형태에서 채용되어 있는 운전 모드의 전환 로직에 따라 엔진 제어를 실행한 경우의 제어 결과에 대하여, 그 이미지를 나타내는 타임차트에 기초하여 설명한다. 단, 감속 시의 제어 결과는 실시 형태 2에서 얻어지는 결과와 마찬가지이므로, 여기서는 그 설명은 생략한다.

도 11은 본 실시 형태에 관한 ECU에 의한 가속 시의 제어 결과의 이미지를 나타내는 타임차트이다. 도 11의 각 단의 차트에 도시되어 있는 내용은 도 9의 타임차트 경우와 공통적이다. 또한, 여기에서도 전환용 목표 효율이 최종적인 목표 효율로 되어 있는 것으로 한다.

가속 시, 요구 제1 토크가 "Ref1"로 표기되는 제1 기준값의 레벨까지 증대될 때까지의 동작은, 실시 형태 2에 있어서 요구 제1 토크가 제3 기준값의 레벨까지 증대될 때까지의 동작으로 변하는 바가 없다. 요구 제1 토크가 제1 기준값을 상회하면, 목표 공연비와 가상 공연비는 모두 제2 공연비로부터 이론 공연비인 제1 공연비로 동시에 전환된다. 그리고, 그것에 응답하여 전환용 목표 효율은 표준값인 1부터 스텝적으로 감소된다. 그리고, 요구 제1 토크가 제1 기준값의 레벨까지 증대될 때까지 동안, 전환용 목표 효율은 계산식 "ηtc=TQ1r÷Ref2"에 의해 계산되는 값으로 계속 갱신된다. 이로 인해, 요구 제1 토크와 가상 공연비로부터 산출되는 목표 공기량은, 제2 기준값의 토크와 제1 공연비로부터 산출되는 일정값으로 유지되게 되므로, 목표 공연비의 전환 시점에 있어서 목표 공기량이 스텝적으로 감소하고, 그것에 수반하여 실공연비에 변동이 일어나는 것은 유효하게 방지된다. 드디어, 요구 제1 토크는 제2 기준값의 레벨에 도달하고, 이 시점에 있어서 전환용 목표 효율의 값은 표준값의 1로 복귀된다.

요구 제1 토크가 제1 기준값을 상회하고 나서 제2 기준값을 상회할 때까지 동안, 전환용 목표 제2 토크는, 전환용 목표 효율이 1보다 작은 것에 응답하여 요구 제1 토크와 동일값으로 된다. 한편, 전환용 목표 효율의 작용에 의해 목표 공기량이 전환 후 공기량으로 유지됨으로써, 추정 토크는 요구 제1 토크보다도 큰 값으로 된다. 그 결과, 추정 토크에 대한 전환용 목표 제2 토크의 비율인 지시 점화 시기 효율은 1보다도 작은 값으로 된다. 그리고, 지시 점화 시기 효율이 1보다도 작아지는 것에 응답하여, 점화 시기는 최적 점화 시기보다도 지각된다. 그 결과, 공기량의 과잉에 의한 토크의 증가는 점화 시기의 지각에 의한 토크의 감소에 의해 상쇄되어, 실토크의 요구 제1 토크로부터의 괴리는 방지된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서 채용된 로직에 의하면, 드라이버의 가속 요구에 적합한 토크의 원활한 증대를 달성하면서 공연비를 이론 공연비보다 희박 공연비인 제2 공연비로부터 이론 공연비인 제1 공연비로 응답성 좋게 전환할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 비교하여 운전 모드의 전환 처리에 수반하는 공기량의 변동을 보다 억제할 수 있다는 실시 형태 2와 마찬가지의 이점도 얻어진다.

또한, 실시 형태 1, 2에서는 요구 제1 토크가 제1 기준값에 도달하기 전에 공연비를 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환하고 있었지만, 본 실시 형태에 의하면 요구 제1 토크가 제1 기준값에 도달한 시점에서 공연비를 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환할 수 있다. 즉, 감속 시에 있어서 제1 공연비로부터 제2 공연비로 전환하기 위한 기준 토크와, 가속 시에 있어서 제2 공연비로부터 제1 공연비로 전환하기 위한 기준 토크를 일치시킬 수 있다.

[실시 형태 4]

이어서, 본 발명의 실시 형태 4에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 있어서 제어 대상으로 되는 엔진은, 불꽃점화식의 4사이클 레시프로 엔진이면서, 또한 터보 과급기를 구비한 과급 린번 엔진이다. 이 엔진의 운전을 제어하는 ECU에 의해 조작되는 액추에이터에는, 스로틀, VVT, 점화 장치 및 인젝터 외에, 터보 과급기에 설치된 웨스트 게이트 밸브(이하, WGV)가 포함된다. WGV는, 터보 과급기의 과급 특성을 변화시키는 과급 특성 가변 액추에이터이다. 터보 과급기의 과급 특성은 공기량을 변화시키는 점에서, WGV는 스로틀이나 VVT와 동일하게, 공기량을 변화시키는 제1 액추에이터에 포함된다.

도 12에는 본 실시 형태에 관한 ECU의 로직이 블록도로 도시되어 있다. ECU는 엔진 컨트롤러(100)와 파워 트레인 매니저(200)를 포함한다. 파워 트레인 매니저(200)를 나타내는 블록 내에는, 파워 트레인 매니저(200)가 구비하는 다양한 기능이 블록으로 표시되고 있다. 이 중 실시 형태 1에 관한 ECU의 것과 공통되는 기능을 나타내는 블록에는 공통된 부호가 부여되고 있다. 또한, 엔진 컨트롤러(100)를 나타내는 블록 내에는 엔진 컨트롤러(100)가 구비하는 다양한 기능 중 액추에이터의 협조 조작에 관계하는 기능이 블록으로 표시되어 있다. 이 중 실시 형태 1에 관한 ECU의 것과 공통되는 기능을 나타내는 블록에는, 공통된 부호가 부여되어 있다. 이하에서는, 실시 형태 1과의 상위점, 즉 과급 린번 엔진의 제어에 특유한 기능을 나타내는 블록을 중심으로 설명한다.

본 실시 형태에 관한 파워 트레인 매니저(200)는, 실시 형태 1과 공통되는 연산 유닛(202, 204, 206, 208)에 추가하여 연산 유닛(210)을 구비한다. 연산 유닛(210)은 요구 제3 토크를 계산하여 엔진 컨트롤러(100)에 송신한다. 도면 중에서는, 요구 제3 토크는 "TQ3r"로 표기되어 있다. 제3 토크는 제1 토크와 동일하도록 정상적으로 혹은 장기간에 걸쳐 엔진에 요구되는 토크이다. 제3 토크와 제1 토크의 관계는, 제1 토크와 제2 토크의 관계와 유사하다. 즉, 제1 토크의 측에서 본 경우, 제1 토크는, 제3 토크보다도 긴급성 혹은 우선도가 높고 엔진에 높은 응답성이 요구되는 종류의 토크, 즉 더 빠른 시기에 실현하는 것이 요구되는 종류의 토크이다. 요구 제3 토크는, 파워 트레인 매니저(200)가 엔진에 대하여 요구하는 제3 토크의 요구값이다. 파워 트레인 매니저(200)에서 계산되는 3종류의 요구 토크를 긴급성 혹은 우선도가 높은 순, 즉 엔진에 요구되는 응답성이 높은 순으로 나열하면, 요구 제2 토크, 요구 제1 토크, 요구 제3 토크의 순으로 된다. 연산 유닛(210)은 액셀러레이터 페달의 개방도에 응답하는 신호에 기초하여 요구 제3 토크를 계산한다. 본 실시 형태에서는, 요구 제3 토크는 요구 제1 토크와 함께 본 발명에 있어서의 요구 토크에 상당한다. 요구 제1 토크로부터 일시적인 토크 다운 방향의 펄스 성분을 제거한 것을 요구 제3 토크로 할 수도 있다.

본 실시 형태에 관한 엔진 컨트롤러(100)는 실시 형태 1과 마찬가지로 3개의 대연산 유닛(120, 140, 160)으로 구성되어 있다. 대연산 유닛(120)은 실시 형태 1과 공통되는 연산 유닛(122, 124, 126, 128) 외에 연산 유닛(130)을 구비한다. 연산 유닛(130)은 엔진에 대한 제어용 파라미터로서, 현재의 엔진의 운전 상태를 유지하거나 혹은 예정되어 있는 소정의 운전 상태를 실현시키기 위하여 필요해지는 토크 중 제3 토크로 분류되는 토크를 계산한다. 여기에서는, 연산 유닛(130)에서 계산되는 토크를 기타 제3 토크라고 칭한다. 도면 중에서는, 기타 제3 토크는 "TQ3etc"로 표기되어 있다. 연산 유닛(130)은 실제로 그러한 토크가 필요하게 된 경우만 유효값을 출력하고, 그러한 토크가 필요없는 동안은 무효값을 산출한다. 무효값은 엔진이 출력할 수 있는 최대 도시 토크보다도 큰 값으로 설정되어 있다.

본 실시 형태에 관한 대연산 유닛(140)은 실시 형태 1과 공통되는 연산 유닛(142, 144, 146)에 추가하여 연산 유닛(148)을 구비한다. 연산 유닛(148)은 제3 토크를 조정하도록 구성되어 있다. 연산 유닛(148)에는 요구 제3 토크와 기타 제3 토크가 입력된다. 연산 유닛(148)은 그들을 조정하고, 조정된 토크를 최종적으로 결정된 목표 제3 토크로서 출력한다. 도면 중에서는, 최종적으로 결정된 목표 제3 토크는 "TQ3t"로 표기되어 있다. 연산 유닛(148)에 있어서의 조정 방법으로서는 최솟값 선택이 사용된다. 따라서, 연산 유닛(130)으로부터 유효값이 출력되어 있지 않은 경우에는, 파워 트레인 매니저(200)로부터 부여된 요구 제3 토크가 목표 제3 토크로서 산출된다.

본 실시 형태에 관한 대연산 유닛(160)은 대연산 유닛(140)으로부터 입력되는 목표 제1 토크, 목표 제2 토크 및 목표 제3 토크 모두 엔진에 대한 토크의 목표값으로서 취급한다. 이로 인해, 본 실시 형태에 관한 대연산 유닛(160)은 실시 형태 1에 관한 연산 유닛(162) 대신에 연산 유닛(182)을 구비하고, 실시 형태 1에 관한 연산 유닛(164) 대신에 연산 유닛(184)을 구비한다.

연산 유닛(182)에는 목표 제1 토크와 목표 제3 토크가 입력되고, 목표 효율과 가상 공연비가 더 입력된다. 연산 유닛(182)은 본 발명에 있어서의 목표 공기량 산출 수단에 상당한다. 연산 유닛(182)은 실시 형태 1에 관한 연산 유닛(162)과 공통된 방법에 의해, 목표 효율과 가상 공연비를 사용하여, 목표 제1 토크를 달성하기 위한 목표 공기량(이하, 목표 제1 공기량)을 목표 제1 토크로부터 역산한다. 도면 중에서는, 목표 제1 공기량은 "KL1t"로 표기되어 있다. 본 실시 형태에서는, 연산 유닛(178)에 의한 목표 밸브 타이밍의 계산에는 목표 제1 공기량이 사용된다.

또한, 목표 제1 공기량의 계산과 병행하여, 연산 유닛(182)은 목표 효율과 가상 공연비를 사용하여, 목표 제3 토크를 달성하기 위한 목표 공기량(이하, 목표 제3 공기량)을 목표 제3 토크로부터 역산한다. 도면 중에서는, 목표 제3 공기량은 "KL3t"로 표기되어 있다. 목표 제3 공기량의 계산에서도, 목표 효율 및 가상 공연비는 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터로서 사용된다. 목표 제1 공기량의 계산에 있어서 가상 공연비의 값이 실시 형태 1과 같이 변경되는 것이면, 목표 제3 공기량의 계산에 있어서도 가상 공연비의 값은 마찬가지로 변경된다. 또한, 목표 제1 공기량의 계산에 있어서 전환용 목표 효율의 값이 실시 형태 2 혹은 3과 같이 변경되는 것이면, 목표 제3 공기량의 계산에 있어서도 전환용 목표 효율의 값은 마찬가지로 변경된다.

연산 유닛(184)은 실시 형태 1에 관한 연산 유닛(164)과 공통된 방법에 의해, 목표 제1 공기량으로부터 목표 흡기관압을 역산한다. 도면 중에서는, 목표 흡기관압은 "Pmt"로 표기되어 있다. 목표 흡기관압은 연산 유닛(166)에 의한 목표 스로틀 개방도의 계산에 사용된다.

또한, 목표 흡기관압의 계산과 병행하여, 연산 유닛(184)은 목표 제3 공기량으로부터 목표 과급압을 역산한다. 도면 중에서는, 목표 과급압은 "Pct"로 표기되어 있다. 목표 과급압의 계산에서는, 먼저 목표 흡기관압을 계산하는 경우와 공통된 방법으로, 목표 제3 공기량이 흡기관압으로 변환된다. 그리고, 목표 제3 공기량을 변환하여 얻어진 흡기관압에 리저브압이 가산되어, 그 합계값이 목표 과급압으로서 산출된다. 리저브압은 흡기관압에 대한 과급압의 최저한의 마진이다. 또한, 리저브압은 고정값이어도 되지만, 예를 들어 흡기관압에 연동시켜 변화시킬 수도 있다.

본 실시 형태에 관한 대연산 유닛(160)은 연산 유닛(186)을 더 구비한다. 연산 유닛(186)은 목표 과급압에 기초하여 웨스트 게이트 밸브 개방도의 목표값인 목표 웨스트 게이트 밸브 개방도를 산출한다. 도면 중에서는, 목표 웨스트 게이트 밸브 개방도는 "WGV"로 표기되어 있다. 목표 웨스트 게이트 밸브 개방도의 계산에서는, 과급압과 웨스트 게이트 밸브 개방도를 관련짓는 맵 혹은 모델이 사용된다. 연산 유닛(186)에서 계산된 목표 웨스트 게이트 밸브 개방도는 WGV(10)를 구동하는 신호로 변환되어 ECU의 인터페이스(115)를 통하여 WGV(10)로 송신된다. 연산 유닛(186)도 또한 본 발명에 있어서의 제1 액추에이터 제어 수단에 상당한다. 또한, WGV(10)의 조작량으로서는, 웨스트 게이트 밸브 개방도가 아니고, WGV(10)를 구동하는 솔레노이드의 듀티비이어도 된다.

이상과 같이 구성되는 ECU에 의하면, WGV(10)를 포함하는 복수의 액추에이터(2, 4, 6, 8, 10)를 협조 조작함으로써, 드라이버의 요구에 따라 토크를 원활하게 변화시키면서 공연비를 응답성 좋게 전환한다는 과제를 과급 린번 엔진에 있어서도 달성할 수 있다. 또한, 도 13에는 본 실시 형태에 있어서의 운전 영역의 설정이 도시되어 있다. 운전 영역은 흡기관압과 엔진 회전수로 특정된다. 이 도면에 의하면, 저중 회전·저중 부하 영역에 희박 모드가 선택되는 희박 모드 영역이 설정되어 있다. 이 도면으로부터는, 감속 시에는 화학양론적 모드로부터 희박 모드로 운전 모드가 전환되고, 가속 시에는 희박 모드로부터 화학양론적 모드로 운전 모드가 전환되는 것을 알 수 있다. 또한, 이 도면으로부터는, 흡기관압이 대기압보다도 높아지는 과급 영역에서도, 희박 모드가 선택되는 영역이 있는 것도 알 수 있다. ECU에는, 이 도면에 도시한 바와 같은 운전 영역의 설정이 맵으로 되어 기억되어 있다. ECU는, 그 맵에 따라 운전 모드의 전환을 실행하고 있다.

[기타]

본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형되어 실시할 수 있다. 예를 들어, 이하와 같은 변형예를 채용해도 된다.

실시 형태 1에 있어서 목표 공기량의 계산에 사용하고 있는 공연비(가상 공연비)는 당량비를 대신할 수 있다. 당량비도, 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터이면서, 또한 공연비에 대응하는 파라미터에 해당한다. 마찬가지로 공기 과잉률을 공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터로서 사용할 수 있다.

공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 점화 시기에 대응하는 파라미터는, 실시 형태 2 및 3에서 사용되고 있는 목표 효율, 즉 점화 시기 효율의 목표값에는 한정되지 않는다. 목표 공기량의 계산에 사용하는 토크-공기량 변환 맵을 점화 시기마다 준비해 두고, 맵의 검색에 사용하는 점화 시기의 값을 운전 모드의 전환에 응답하여 변경하는 것이어도 된다.

통 내에 흡입되는 공기의 양을 변화시키는 제1 액추에이터로서는, 흡기 밸브의 리프트량을 가변하도록 하는 가변 리프트량 기구를 사용할 수도 있다. 가변 리프트량 기구는 스로틀 대신 단독으로 사용할 수도 있고, 스로틀이나 VVT 등의 다른 제1 액추에이터와 병용할 수도 있다. 또한, VVT는 생략해도 된다.

터보 과급기의 과급 특성을 변화시키는 과급 특성 가변 액추에이터로서는, 가변 노즐을 사용할 수도 있다. 또한, 전동 모터에 의한 어시스트가 있는 터보 과급기이면, 그 전동 모터를 과급 특성 가변 액추에이터로서 사용할 수도 있다.

본 발명의 실시에 있어서는, 제2 액추에이터로서의 인젝터는 포트 인젝터에는 한정되지 않는다. 연소실 내에 직접 연료를 분사하는 통 내 인젝터를 사용할 수도 있고, 포트 인젝터와 통 내 인젝터 양쪽이 병용되어 있어도 된다.

제1 공연비는 이론 공연비에는 한정되지 않는다. 이론 공연비보다도 희박 공연비를 제1 공연비로 설정하고, 제1 공연비보다도 더욱 희박 공연비를 제2 공연비로 설정할 수도 있다.

2 스로틀
4 인젝터
6 점화 장치
8 가변 밸브 타이밍 기구
10 웨스트 게이트 밸브
100 엔진 컨트롤러
101 요구 토크 수신 수단으로서의 인터페이스
200 파워 트레인 매니저
162; 182 목표 공기량 산출 수단으로서의 연산 유닛
164, 166; 178 제1 액추에이터 제어 수단으로서의 연산 유닛
174, 176 제2 액추에이터 제어 수단으로서의 연산 유닛
168, 170, 172 제3 액추에이터 제어 수단으로서의 연산 유닛
402 목표 공연비 전환 수단으로서의 연산 유닛
420 기준값 산출 수단으로서의 연산 유닛
404; 406; 408 파라미터값 변경 수단으로서의 연산 유닛

Claims (14)

1. 통 내에 흡입되는 공기의 양을 변화시키는 제1 액추에이터와, 통 내에 연료를 공급하는 제2 액추에이터와, 통 내의 혼합기에 점화하는 제3 액추에이터를 갖고, 제1 공연비에 의한 운전과 상기 제1 공연비보다도 희박 제2 공연비에 의한 운전을 선택 가능하게 구성된 내연 기관의 제어 장치에 있어서,
   요구 토크를 수신하는 요구 토크 수신 수단과,
   상기 내연 기관의 회전수로부터 토크에 대한 제1 기준값을 산출하고, 상기 제2 공연비를 기초로 상기 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량과 상기 제1 공연비로부터 토크에 대한 제2 기준값을 산출하는 기준값 산출 수단과,
   상기 요구 토크가 상기 제1 기준값보다 큰 것에 응답하여 목표 공연비를 상기 제1 공연비로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제1 기준값 이하로의 감소에 응답하여 상기 목표 공연비를 상기 제1 공연비로부터 상기 제2 공연비로 전환하는 목표 공연비 전환 수단과,
   공기량의 토크로의 변환 효율을 부여하는 파라미터를 사용하여 상기 요구 토크를 달성하기 위한 목표 공기량을 상기 요구 토크로부터 역산하는 목표 공기량 산출 수단과,
   상기 요구 토크의 상기 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 변환 효율을 내리는 방향으로 변화시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값으로부터 상기 제1 기준값을 향하여 더욱 감소되는 것에 맞추어, 상기 파라미터의 값을 상기 변환 효율을 내리는 방향으로 서서히 변화시키는 파라미터값 변경 수단과,
   상기 목표 공기량에 기초하여 상기 제1 액추에이터의 조작량을 결정하고, 상기 조작량에 따라 상기 제1 액추에이터를 조작하는 제1 액추에이터 제어 수단과,
   상기 목표 공연비에 기초하여 연료 공급량을 결정하고, 상기 연료 공급량에 따라 상기 제2 액추에이터를 조작하는 제2 액추에이터 제어 수단과,
   상기 제1 액추에이터의 조작량과 상기 목표 공연비로부터 추정되는 토크와 상기 요구 토크에 기초하여 상기 요구 토크를 달성하기 위한 점화 시기를 결정하고, 상기 점화 시기에 따라 상기 제3 액추에이터를 조작하는 제3 액추에이터 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는 공연비에 대응하는 파라미터이며,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 제1 공연비에 대응하는 값으로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 제1 공연비에 대응하는 값으로부터 변화시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값으로부터 상기 제1 기준값까지 감소되는 것에 맞추어, 상기 파라미터의 값을 상기 제1 공연비에 대응하는 값으로부터 상기 제2 공연비에 대응하는 값까지 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는 점화 시기에 대응하는 파라미터이며,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 최적 점화 시기에 대응하는 값으로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 최적 점화 시기에 대응하는 값으로부터 변화시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값으로부터 상기 제1 기준값까지 감소될 때까지, 상기 제2 기준값에 대한 상기 요구 토크의 비율에 맞추어 상기 파라미터의 값을 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 요구 토크를 제산하는 계수로서 표시되고,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값보다 큰 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 1로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제2 기준값 이하로의 감소에 응답하여 상기 파라미터의 값을 1부터 감소시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제2 기준값으로부터 상기 제1 기준값까지 감소될 때까지, 상기 제2 기준값에 대한 상기 요구 토크의 비율을 상기 파라미터의 값으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 기준값 산출 수단은, 상기 제1 공연비를 기초로 상기 제1 기준값을 달성할 수 있는 공기량과 상기 제2 공연비로부터 토크에 대한 제3 기준값을 산출하는 수단을 포함하고,
   상기 목표 공연비 전환 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 목표 공연비를 상기 제2 공연비로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 목표 공연비를 상기 제2 공연비로부터 상기 제1 공연비로 전환하는 수단을 포함하고,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크의 상기 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 변환 효율을 올리는 방향으로 변화시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값으로부터 상기 제1 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 상기 파라미터의 값을 상기 변환 효율을 올리는 방향으로 서서히 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 파라미터는 공연비에 대응하는 파라미터이며,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 제2 공연비에 대응하는 값으로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 제2 공연비에 대응하는 값으로부터 변화시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값으로부터 상기 제1 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 상기 파라미터의 값을 상기 제2 공연비에 대응하는 값으로부터 상기 제1 공연비에 대응하는 값을 향하여 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 파라미터는 점화 시기에 대응하는 파라미터이며,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 최적 점화 시기에 대응하는 값으로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 최적 점화 시기보다도 지각된 점화 시기에 대응하는 값까지 스텝적으로 저하시키고, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값으로부터 상기 제1 기준값까지 증대될 때까지, 상기 제1 기준값에 대한 상기 요구 토크의 비율에 맞추어 상기 파라미터의 값을 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 요구 토크를 제산하는 계수로서 표시되고,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 1로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제3 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 1부터 스텝적으로 감소시켜, 상기 요구 토크가 상기 제3 기준값으로부터 상기 제1 기준값까지 증대될 때까지, 상기 제1 기준값에 대한 상기 요구 토크의 비율을 상기 파라미터의 값으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 목표 공연비 전환 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 목표 공연비를 상기 제2 공연비로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 목표 공연비를 상기 제2 공연비로부터 상기 제1 공연비로 전환하는 수단을 포함하고,
   상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크의 상기 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 상기 변환 효율을 올리는 방향으로 변화시키기 시작하여, 상기 요구 토크가 상기 제1 기준값으로부터 상기 제2 기준값을 향하여 더욱 증대되는 것에 맞추어, 상기 파라미터의 값을 상기 변환 효율을 올리는 방향으로 서서히 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 파라미터는 점화 시기에 대응하는 파라미터이며,
    상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 최적 점화 시기에 대응하는 값으로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 최적 점화 시기보다도 지각된 점화 시기에 대응하는 값까지 스텝적으로 저하시키고, 상기 요구 토크가 상기 제1 기준값으로부터 상기 제2 기준값까지 증대될 때까지, 상기 제2 기준값에 대한 상기 요구 토크의 비율에 맞추어 상기 파라미터의 값을 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 요구 토크를 제산하는 계수로서 표시되고,
    상기 파라미터값 변경 수단은, 상기 요구 토크가 상기 제1 기준값보다 작은 것에 응답하여 상기 파라미터의 값을 1로 설정하고, 상기 요구 토크의 상기 제1 기준값 이상으로의 증대에 응답하여 상기 파라미터의 값을 1부터 스텝적으로 저하시키고, 상기 요구 토크가 상기 제1 기준값으로부터 상기 제2 기준값까지 증대될 때까지, 상기 제2 기준값에 대한 상기 요구 토크의 비율을 상기 파라미터의 값으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 액추에이터는 스로틀을 포함하고,
    상기 제1 액추에이터 제어 수단은, 상기 목표 공기량으로부터 산출되는 목표 흡기관압에 기초하여 목표 스로틀 개방도를 결정하고, 상기 목표 스로틀 개방도에 따라 상기 스로틀을 조작하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 액추에이터는 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 변화시키는 가변 밸브 타이밍 기구를 포함하고,
    상기 제1 액추에이터 제어 수단은, 상기 목표 공기량에 기초하여 목표 밸브 타이밍을 결정하고, 상기 목표 밸브 타이밍에 따라 상기 가변 밸브 타이밍 기구를 조작하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관은 과급기를 구비한 과급 엔진이며,
    상기 제1 액추에이터는 상기 과급기의 과급 특성을 변화시키는 과급 특성 가변 액추에이터를 포함하고,
    상기 제1 액추에이터 제어 수단은, 상기 목표 공기량으로부터 산출되는 목표 과급압에 기초하여 상기 과급 특성 가변 액추에이터의 조작량을 결정하고, 상기 조작량에 따라 상기 과급 특성 가변 액추에이터를 조작하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
    

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