WO2024116331A1 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

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広人 石川
伸也 眞戸原
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Astemo Ltd
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Hitachi Astemo Ltd
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    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Patent Document 1 controls an internal combustion engine that has a fuel injection device that supplies fuel to the cylinders and a throttle valve arranged in the intake passage.
  • This conventional engine control device includes a processor, an airflow sensor that is disposed in the intake passage upstream of the throttle valve and detects the intake air flow rate, and a throttle position sensor that detects the throttle opening of the throttle valve.
  • the fuel injection control executed by the processor includes a first fuel injection process and a second fuel injection process.
  • the fuel injection device In the first fuel injection process, the fuel injection device is controlled to inject an amount of fuel corresponding to a first intake air amount based on the intake air flow rate detected by the airflow sensor. In the second fuel injection process, the fuel injection device is controlled to inject an amount of fuel corresponding to a second intake air amount based on the throttle opening detected by the throttle position sensor.
  • the processor selects the first fuel injection process when the pulsation rate, which is the rate of change of the pulsation of the intake air flow rate detected by the air flow sensor, is equal to or lower than the pulsation rate threshold, and selects the second fuel injection process when the pulsation rate is higher than the pulsation rate threshold.
  • the pulsation rate threshold is smaller when the temperature correlation value, which correlates with the temperature of the internal combustion engine, is low than when the temperature correlation value is high (Patent Document 1, paragraph 0008, claim 1, abstract, etc.).
  • a second fuel injection process is selected to inject an amount of fuel corresponding to a second intake air amount based on the throttle opening. Even when the second fuel injection process is selected in this conventional engine control device, a control is being considered in which a pulsation correction value is calculated to correct the intake air flow rate detection value by the airflow sensor, and an amount of fuel is injected corresponding to the corrected flow rate detection value.
  • the pulsation correction value is determined, for example, as follows: The internal combustion engine is operated under reference conditions within a specified temperature range, and when pulsation of the intake air occurs, the intake air volume is detected by the airflow sensor, and the intake air volume is calculated based on the operating conditions, such as the internal combustion engine speed, throttle opening, and exhaust components. The pulsation correction value is then determined so that the intake air volume detected by the airflow sensor matches the intake air volume calculated based on the operating conditions.
  • the present disclosure provides an internal combustion engine control device and control method that can prevent the relationship between the engine speed and the pulsation rate of the intake air from falling outside the range for which the pulsation correction value is determined, thereby preventing deterioration of the engine's operating performance and exhaust components.
  • One aspect of the present disclosure is a control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine using a flow rate detection value of an air flow sensor that detects the amount of intake air into the internal combustion engine, and includes an operation control unit that controls the operating state of the internal combustion engine based on a control target value of the internal combustion engine, a pulsation rate prediction unit that outputs a predicted pulsation rate that predicts the pulsation rate of the flow rate detection value based on the control target value, an allowable pulsation rate output unit that outputs an allowable pulsation rate that is the maximum value of the pulsation rate that is allowable based on the operating state of the internal combustion engine, and a restriction target value output unit that outputs a restriction target value that changes the control target value so as to reduce the pulsation rate when the predicted pulsation rate exceeds the allowable pulsation rate, and the operation control unit controls the operating state of the internal combustion engine based on the restriction target value when the restriction target value is input.
  • a control device for an internal combustion engine that can prevent the relationship between the rotation speed of the internal combustion engine and the pulsation rate of the intake air from going outside the range for which the pulsation correction value is determined, thereby preventing deterioration of the operating performance of the internal combustion engine and exhaust components.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a control device for an internal combustion engine according to the present disclosure
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control device for the internal combustion engine of FIG. 1
  • 3 is a block diagram showing details of a pulsation rate prediction unit and a permissible pulsation rate output unit in FIG. 2
  • 3 is a flow diagram showing a control method using the control device for the internal combustion engine of FIG. 2
  • 5 is a graph showing the relationship between the rotation speed of an internal combustion engine and the pulsation rate of a detected flow rate value.
  • 5 is a graph showing the relationship between the rotation speed of an internal combustion engine and the pulsation rate of a detected flow rate value.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rotation speed of an internal combustion engine and the pulsation rate of a detected flow rate value.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a first step of the control method for the internal combustion engine of FIG. 4 .
  • FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of a control device for an internal combustion engine according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an engine system 200 which is an embodiment of an internal combustion engine control device according to the present disclosure.
  • the engine system 200 includes, for example, an internal combustion engine 10, an intake passage 20, an exhaust passage 30, a turbocharger 40, an exhaust gas recirculation (EGR) passage 50, and an internal combustion engine control device 100.
  • the internal combustion engine control device 100 of this embodiment is, for example, an electronic control unit (ECU) including a central processing unit (CPU) and a storage device (ROM, RAM, etc.).
  • an airflow sensor 21s is provided that detects the flow rate of the intake air flowing through the intake flow path 20.
  • the airflow sensor 21s is equipped with a temperature sensor, a pressure sensor, and a humidity sensor, for example, and is configured as a physical quantity detection device that can detect the flow rate, temperature, pressure, and humidity of the intake air.
  • the airflow sensor 21s for example, includes a thermal flow sensor and a bypass passage as a secondary passage that bypasses the air flowing through the intake passage 20 as the main passage.
  • the thermal flow sensor is disposed in the bypass passage, and detects the temperature difference that occurs between the upstream and downstream sides of the heater due to the air flow using a bridge circuit including a resistance temperature sensor, thereby outputting a voltage signal corresponding to the flow rate of air flowing through the bypass passage.
  • the throttle valve 22c is provided downstream of the supercharger temperature sensor 22b and narrows the intake passage 20 to control the amount of air flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine 10.
  • the throttle valve 22c is, for example, an electronically controlled butterfly valve whose valve opening can be controlled independently of the amount of depression of the accelerator pedal by the driver.
  • a boost pressure sensor 23a and a flow enhancement valve 23b are provided in the downstream portion 23 of the intake passage 20, for example.
  • the boost pressure sensor 23a is disposed downstream of the throttle valve 22c provided in the midstream portion 22.
  • the flow enhancement valve 23b increases the turbulence in the flow inside the combustion chamber of the internal combustion engine 10 by causing a bias in the intake air.
  • the exhaust flow path 30 has, for example, an upstream section 31, a downstream section 32, and a bypass section 33.
  • the upstream section 31 is an exhaust manifold that connects the internal combustion engine 10 and the turbocharger 40.
  • the downstream section 32 is a flow path that connects the turbocharger 40 and a muffler (not shown).
  • the bypass section 33 is a flow path that connects the upstream section 31 and the downstream section 32 of the exhaust flow path 30.
  • the downstream section 32 of the exhaust flow path 30 is provided with, for example, an air-fuel ratio sensor 32a and an exhaust purification catalyst 32b.
  • the air-fuel ratio sensor 32a is provided downstream of the turbine 42 of the turbocharger 40, and outputs a signal indicating the detected oxygen concentration, i.e., the air-fuel ratio, to the internal combustion engine control device 60.
  • the exhaust purification catalyst 32b is provided downstream of the air-fuel ratio sensor 32a, and purifies harmful exhaust gas components such as carbon monoxide, nitrogen compounds, and unburned hydrocarbons in the exhaust gas through catalytic reactions.
  • the turbocharger 40 is composed of a compressor 41 and a turbine 42, and is equipped with, for example, an air bypass valve 43 provided in the bypass section 24 of the intake passage 20, and a wastegate valve 44 provided in the bypass section 33 of the exhaust passage 30.
  • the compressor 41 has compressor vanes, and the upstream section 21 of the intake passage 20 is connected to the upstream side of the compressor vanes, and the midstream section 22 of the intake passage 20 is connected to the downstream side of the compressor vanes.
  • the air bypass valve 43 under the control of the internal combustion engine control device 100, prevents an excessive increase in pressure from downstream of the compressor 41 to the upstream of the throttle valve 22c.
  • the air bypass valve 43 is opened under the control of the internal combustion engine control device 100, causing the compressed intake air downstream of the compressor 41 to flow back through the bypass section 24 of the intake passage 20 to the upstream of the compressor 41. As a result, it becomes possible to reduce the supercharging pressure.
  • the wastegate valve 44 is an electrically operated valve whose opening can be freely controlled in relation to the boost pressure under the control of the internal combustion engine control device 100.
  • the opening of the wastegate valve 44 is adjusted by the internal combustion engine control device 100 based on the boost pressure detected by the boost pressure sensor 23a provided in the downstream portion 23 of the intake passage 20.
  • the EGR cooler 51 cools the exhaust gas.
  • the EGR valve 52 is provided downstream of the EGR cooler 51 and controls the flow rate of the exhaust gas.
  • the temperature sensor 53 detects the temperature of the exhaust gas upstream of the EGR valve 52.
  • the differential pressure sensor 54 detects the differential pressure between the upstream and downstream sides of the EGR valve 52.
  • the internal combustion engine control device 100 controls each part of the engine system 200 and executes various data processing.
  • the internal combustion engine control device 100 is connected to the various sensors and actuators mentioned above.
  • the various actuators drive, for example, the throttle valve 22c, the fuel injection valve 13, the intake valve 11 and exhaust valve 12 with a variable valve mechanism, and the EGR valve 52.
  • the internal combustion engine control device 100 controls the operation of these various actuators.
  • the internal combustion engine control device 100 also detects the operating state of the internal combustion engine 10 based on signals input from various sensors, and ignites the spark plug 14 at a timing determined according to the operating state.
  • FIG. 2 is a functional block diagram explaining some of the functions of the internal combustion engine control device 100 shown in FIG. 1.
  • the internal combustion engine control device 100 of this embodiment has a restriction target value output unit 110, an operation control unit 120, a pulsation rate prediction unit 130, and an allowable pulsation rate output unit 140.
  • Each of these units of the internal combustion engine control device 100 represents each function of the internal combustion engine control device 100 that is realized, for example, by the CPU executing a program stored in memory.
  • the amount of accelerator pedal operation is detected by an accelerator position sensor and input to the internal combustion engine control device 100.
  • information on the driving route from the current location to the destination is input to the internal combustion engine control device 100 installed in the vehicle, and automatic driving of the vehicle begins.
  • control device 100 of the internal combustion engine generates a control target value CTV of the internal combustion engine 10 according to, for example, the vehicle speed and target speed, the accelerator pedal operation amount, the flow rate detection value of the air flow sensor 21s, and the shift position.
  • the generated control target value CTV is input, for example, to the restriction target value output unit 110, as shown in FIG. 2.
  • the limit target value output unit 110 changes the input control target value CTV and outputs the limit target value CTVr. Furthermore, when the predetermined condition is not satisfied, the limit target value output unit 110 outputs the input control target value CTV as is to the operation control unit 120.
  • the limit target value CTVr includes, for example, a limit valve timing VTr, a limit gear ratio GRr, and a limit throttle opening TPr. The predetermined conditions and the limit target value CTVr determined by the limit target value output unit 110 will be described in detail later.
  • the operation control unit 120 outputs control signals CS1, CS2, and CS3 for controlling the operating state of the internal combustion engine 10 based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10 input from the restriction target value output unit 110. More specifically, the control signals CS1, CS2, and CS3 are, for example, control signals for actuators that open and close the intake valve 11 and exhaust valve 12, the automatic transmission, and the electronically controlled throttle valve 22c.
  • the operation control unit 120 controls the operating state of the internal combustion engine 10, for example, by controlling actuators that operate the intake valve 11, the exhaust valve 12, the automatic transmission, and the throttle valve 22c, based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10.
  • the operating state of the internal combustion engine 10 includes, for example, the rotation speed of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs a predicted pulsation rate PRe that predicts the pulsation rate of the flow rate detection value of the airflow sensor 21s based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation rate is the ratio of the amplitude of the flow rate detection value to the average value of the flow rate detection value of the airflow sensor 21s.
  • the pulsation rate is correlated with the rotation speed and intake air temperature of the internal combustion engine 10. For example, when the intake air temperature is at normal temperature of about 25°C and the rotation speed of the internal combustion engine 10 is a low rotation speed of about 800 to 1000 rpm, the pulsation rate is around 100%.
  • the pulsation rate increases as the rotation speed of the internal combustion engine 10 increases. For example, when the intake air temperature is at normal temperature of about 25°C, the pulsation rate peaks at over 400% when the rotation speed is about 1600 rpm, but gradually decreases as the rotation speed increases further. Furthermore, the peak of the pulsation rate shifts to the lower rotation side of the internal combustion engine 10 as the intake air temperature decreases, and shifts to the higher rotation side of the internal combustion engine 10 as the intake air temperature increases. Furthermore, the peak of the pulsation rate also tends to increase as the intake air temperature decreases.
  • the allowable pulsation rate output unit 140 outputs the allowable pulsation rate PRa, which is the maximum allowable pulsation rate based on the operating state of the internal combustion engine 10. More specifically, the allowable pulsation rate output unit 140 outputs the allowable pulsation rate PRa based on, for example, the rotation speed ES of the internal combustion engine 10.
  • FIG. 3 is a block diagram showing details of the pulsation rate prediction unit 130 and the allowable pulsation rate output unit 140 of the internal combustion engine control device 100 of FIG. 2.
  • the pulsation rate prediction unit 130 has a pulsation rate map 131 that specifies the relationship between the control target value CTV of the internal combustion engine 10 under reference conditions in a predetermined temperature range and the pulsation rate of the flow detection value of the airflow sensor 21s.
  • the pulsation rate map 131 includes, for example, a maximum pulsation rate map 131a and a pulsation rate ratio map 131b.
  • the maximum pulsation rate map 131a is a map that defines, for example, the relationship between the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 and the maximum value of the pulsation rate of the flow rate detection value of the air flow sensor 21s. More specifically, the maximum pulsation rate map 131a defines, for example, the relationship between the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 and the temperature of the intake air flowing through the intake passage 20, i.e., the intake air temperature IT, and the maximum value of the pulsation rate. The maximum pulsation rate map 131a is defined, for example, for each target valve timing VT.
  • the maximum pulsation rate map 131a When the target valve timing VT and the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 are input, the maximum pulsation rate map 131a outputs the maximum pulsation rate that is the maximum value of the pulsation rate at that rotation speed ES. More specifically, when the intake air temperature IT, the target valve timing VT, and the rotation speed ES are input, the maximum pulsation rate map 131a outputs the maximum pulsation rate when those conditions are met.
  • the pulsation rate ratio map 131b is a map that defines the relationship between the rotation speed ES and target throttle opening TP of the internal combustion engine 10 and the ratio to the maximum value of the pulsation rate, i.e., the pulsation rate ratio.
  • the pulsation rate ratio map 131b is defined for each target valve timing VT, for example, in the same way as the maximum pulsation rate map 131a.
  • the pulsation rate ratio map 131b outputs the pulsation rate ratio when the conditions are met.
  • the pulsation rate map 131 estimates the pulsation rate at the input rotation speed ES, for example, by multiplying the maximum pulsation rate output from the maximum pulsation rate map 131a by the pulsation rate ratio output from the pulsation rate ratio map 131b. That is, the pulsation rate map 131 outputs a predicted pulsation rate PRe, which is an estimate of the pulsation rate of the flow rate detection value by the airflow sensor 21s, based on, for example, the intake air temperature IT, the target valve timing VT, and the rotation speed ES of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs the predicted pulsation rate PRe based on the rotation speed ES and intake air temperature IT of the internal combustion engine 10 in addition to the control target value CTV including the target throttle opening TP.
  • the target throttle opening TP is the opening of the throttle valve 22c that controls the intake air amount.
  • the pulsation rate prediction unit 130 also outputs the predicted pulsation rate PRe based on the control target value CTV including the target valve timing VT.
  • the target valve timing VT is the opening and closing timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation rate prediction unit 130 may also output the predicted pulsation rate PRe based on the control target value CTV including the target boost pressure of the turbocharger 40 provided in the exhaust flow path 30 and the intake flow path 20 of the internal combustion engine 10.
  • the allowable pulsation rate output unit 140 is provided with, for example, an allowable pulsation rate map 141 that indicates the relationship between the operating state of the internal combustion engine 10 and the allowable pulsation rate PRa, which is the maximum value of the allowable pulsation rate. More specifically, the allowable pulsation rate output unit 140 is provided with, for example, an allowable pulsation rate map 141 that indicates the relationship between the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 and the allowable pulsation rate PRa.
  • the allowable pulsation rate map 141 is defined, for example, for each target valve timing VT.
  • the allowable pulsation rate map 141 outputs the allowable pulsation rate PRa when the target valve timing VT and the rotation speed ES, which is the operating state of the internal combustion engine 10, are input, for example.
  • FIG. 4 is a flow diagram showing an internal combustion engine control method ECM using the internal combustion engine control device 100 of FIG. 2 and FIG. 3.
  • ECM internal combustion engine control method
  • the internal combustion engine control device 100 starts the internal combustion engine control method ECM shown in FIG. 4, it first executes a pulsation rate prediction process S1 that outputs a predicted pulsation rate PRe based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10.
  • the restriction target value output unit 110 outputs the input control target value CTV as is to the operation control unit 120, for example, as shown in FIG. 2.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs a predicted pulsation rate PRe, which is a pulsation rate predicted based on the control target value CTV input from the restriction target value output unit 110, using, for example, a pulsation rate map 131 shown in FIG. 3.
  • the target valve timing VT and the target throttle opening TP, the intake air temperature IT detected by the airflow sensor 21s, and the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 based on the detection result of the crank angle sensor 16 are input to the pulsation rate map 131.
  • the pulsation rate map 131 outputs a predicted pulsation rate PRe, which is a prediction result of the pulsation rate of the flow rate detection value by the airflow sensor 21s when these conditions are satisfied.
  • the internal combustion engine control device 100 executes an allowable pulsation rate output step S2 for outputting the allowable pulsation rate PRa, as shown in FIG. 4.
  • the allowable pulsation rate output unit 140 uses, for example, an allowable pulsation rate map 141 shown in FIG. 3, and outputs the allowable pulsation rate PRa based on the operating state of the internal combustion engine 10. More specifically, as shown in FIG. 3, for example, the rotation speed ES and the target valve timing VT of the internal combustion engine 10 are input to the allowable pulsation rate map 141.
  • the allowable pulsation rate map 141 outputs the allowable pulsation rate PRa, which is the maximum allowable value of the pulsation rate of the flow rate detection value by the airflow sensor 21s when these conditions are met.
  • the predicted pulsation rate PRe and the allowable pulsation rate PRa output from the pulsation rate prediction unit 130 and the allowable pulsation rate output unit 140, respectively, are input to the restriction target value output unit 110, for example, as shown in FIG. 2.
  • the internal combustion engine control device 100 executes a comparison step S3 in which the predicted pulsation rate PRe is compared with the allowable pulsation rate PRa, as shown in FIG. 4.
  • the restriction target value output unit 110 compares, for example, the predicted pulsation rate PRe and the allowable pulsation rate PRa input in steps S1 and S2.
  • the restriction target value output unit 110 determines that the predicted pulsation rate PRe is equal to or lower than the allowable pulsation rate PRa (YES), it outputs the control target value CTV input to the restriction target value output unit 110 as is to the operation control unit 120.
  • Figures 5 to 7 are graphs showing the relationship between the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 and the pulsation rate of the flow rate detection value by the air flow sensor 21s.
  • the solid curve C1 shows the relationship between the rotation speed ES and the pulsation rate when the target throttle opening TP is fully open and the intake air temperature IT is 25°C.
  • the flow rate detection value by the air flow sensor 21s is affected by the pulsation of the intake air flowing through the intake passage 20, for example, and an error occurs.
  • the pulsation correction value for correcting the error in the flow rate detection value of the air flow sensor 21s due to the pulsation of the intake air is determined, for example, by the following procedure.
  • the internal combustion engine 10 is operated under reference conditions in a predetermined temperature range where the intake air temperature IT is 25°C, for example, while changing the rotation speed ES.
  • the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 20 is then detected by the air flow sensor 21s, and is also detected by a known method in which the effect of the intake air pulsation on the flow rate detection value is smaller than that of the air flow sensor 21s.
  • the relationship between the rotation speed ES of the internal combustion engine 10, the pulsation rate of the flow rate detection value by the airflow sensor 21s, and the error in the flow rate detection value by the airflow sensor 21s is obtained, and a pulsation correction value is determined so as to correct the error in the flow rate detection value. That is, as shown by the solid lines in Figures 5 to 7, the area on and below curve C1, which shows the relationship between the rotation speed ES and the pulsation rate when the target throttle opening TP is fully open and the intake air temperature IT is 25°C, is the area in which the pulsation correction value is determined and the flow rate detection value by the airflow sensor 21s is adapted.
  • this solid curve C1 represent the allowable pulsation rate PRa for each rotation speed ES. Therefore, if the comparison step S3 in Figure 4 determines that the predicted pulsation rate PRe is equal to or lower than the allowable pulsation rate PRa (YES), the predicted pulsation rate PRe is in the region on or below the solid curve C1. As described above, this region is the region in which the pulsation correction value is determined and the flow rate detection value by the airflow sensor 21s is adapted, and this is the region in which the flow rate of air flowing through the intake flow path 20 can be accurately detected by the airflow sensor 21s.
  • step S4 in FIG. 4 the restriction target value output unit 110 shown in FIG. 2 outputs the input control target value CTV of the internal combustion engine 10 to the operation control unit 120 without changing it. Then, the operation control unit 120 outputs control signals CS1, CS2, CS3 based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10 to, for example, the actuators that open and close the intake valve 11 and exhaust valve 12, the automatic transmission, and the electronically controlled throttle valve 22c.
  • the operating state of the internal combustion engine 10 is controlled based on the control target value CTV. Furthermore, the internal combustion engine control device 100 calculates a new control target value CTV for the internal combustion engine 10, for example, using an adapted flow rate detection value of the air flow sensor 21s that detects the intake air amount of the internal combustion engine 10. Thereafter, the internal combustion engine control device 100 ends the internal combustion engine control method ECM shown in FIG. 4, and repeats it, for example, at a predetermined period.
  • the relationship between the rotation speed of the internal combustion engine 10 and the pulsation rate of the flow detection value of the air flow sensor 21s when the intake air temperature IT is -40°C and the target throttle opening TP is fully open is shown by the dashed curve C2 in Figure 5.
  • the area above the solid curve C1 exceeds the allowable pulsation rate PRa.
  • the region R1 between the dashed curve C2 and the solid curve C1 is a region in which the pulsation correction value for the flow rate detection value of the airflow sensor 21s is not specified, and errors in the flow rate detection value cannot be corrected.
  • the intake air temperature IT is a low temperature of -40°C
  • the restriction target value output unit 110 determines that the predicted pulsation rate PRe exceeds the allowable pulsation rate PRa (NO).
  • the restriction target value output unit 110 outputs a restriction target value CTVr obtained by changing the control target value CTV so as to reduce the pulsation rate. More specifically, the restriction target value output unit 110 executes step S5 of changing the target throttle opening TP, for example, as shown in FIG. 4. In this step S5, the restriction target value output unit 110 outputs a restriction throttle opening TPr obtained by reducing the target throttle opening TP, instead of the target throttle opening TP shown in FIG. 2.
  • the restriction target value output unit 110 executes step S6 of changing the target gear ratio GR, for example, as shown in FIG. 4.
  • the restriction target value output unit 110 instead of the target gear ratio GR shown in FIG. 2, the restriction target value output unit 110 outputs the restriction gear ratio GRr, which is obtained by increasing or decreasing the target gear ratio GR so as to reduce the predicted pulsation rate PRe.
  • the limiting gear ratio GRr is output to downshift and increase the rotation speed ES of the internal combustion engine 10.
  • the limiting gear ratio GRr is output to upshift and decrease the rotation speed ES of the internal combustion engine 10.
  • the restriction target value output unit 110 executes step S7 of changing the target valve timing VT, for example, as shown in FIG. 4.
  • the restriction target value output unit 110 instead of the target valve timing VT shown in FIG. 2, the restriction target value output unit 110 outputs the restriction valve timing VTr that reduces the amount of air spit back from the combustion chamber to the intake passage 20 during the compression stroke of the internal combustion engine 10 compared to the target valve timing VT.
  • step S1 shown in FIG. 4 the limit valve timing VTr and limit throttle opening TPr, which are the limit target value CTVr, are input to the pulsation rate prediction unit 130 as shown in FIG. 2 and FIG. 3.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs the predicted pulsation rate PRe based on the limit valve timing VTr and limit throttle opening TPr, which are the limit target value CTVr.
  • the allowable pulsation rate output unit 140 takes the restricted valve timing VTr, which is the restricted target value CTVr, as input instead of the target valve timing VT, which is the control target value CTV, and outputs the allowable pulsation rate PRa.
  • the predicted pulsation rate PRe based on the limit throttle opening TPr moves, for example, as shown by arrow A1 in FIG. 5, from region R1 above the solid curve C1 to a region above or below the dashed curve C2', which has a peak below the solid curve C1. Also, due to a change in the rotation speed ES of the internal combustion engine 10 based on the limit gear ratio GRr, the predicted pulsation rate PRe moves, for example, as shown by arrow A2 in FIG. 6, from region R1 above the solid curve C1 to a region below the solid curve C1.
  • the dashed curve C2 based on the target valve timing VT moves, for example, as indicated by arrow A3, to the region above or below dashed curve C2' based on the limit valve timing VTr below curve C2.
  • the limit throttle opening TPr may also be used instead of target throttle opening TP.
  • the predicted pulsation rate PRe moves, for example, as indicated by arrow A3, from region R2 above solid curve C1 to the region above or below dashed curve C2'', which has a peak below solid curve C1.
  • the restriction target value output unit 110 determines in step S3 shown in Figure 4 that the predicted pulsation rate PRe is equal to or lower than the allowable pulsation rate PRa (YES). Then, the operation control unit 120 executes an operation control step S4 in which the operation state of the internal combustion engine 10 is controlled. In this step S4, when the restriction target value CTVr is input, the operation control unit 120 controls the operation state of the internal combustion engine 10 based on the input restriction target value CTVr.
  • step S3 the restriction target value output unit 110 determines in step S3 shown in FIG. 4 that the predicted pulsation rate PRe exceeds the allowable pulsation rate PRa (NO)
  • steps S5 to S7 are executed again to output the restriction target value CTVr by the restriction target value output unit 110.
  • step S3 the restriction target value output unit 110 determines that the predicted pulsation rate PRe is equal to or lower than the allowable pulsation rate PRa (YES), and the restriction target value output unit 110 executes step S4 to control the operating state of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation correction value is determined, and the internal combustion engine 10 is operated in the region below the solid curve C1 shown in Figure 5, to which the flow rate detection value by the airflow sensor 21s is adapted. Therefore, the airflow sensor 21s can accurately detect the flow rate of air flowing through the intake passage 20. As a result, the internal combustion engine control device 100, which controls the internal combustion engine 10 using the flow rate detection value by the airflow sensor 21s, can prevent deterioration of the operability and exhaust components of the internal combustion engine 10.
  • FIG. 8 is a flow diagram showing the pre-process PP of the control method ECM for an internal combustion engine shown in FIG. 4.
  • the pre-process PP of the control method ECM for an internal combustion engine includes, for example, a pulsation rate learning process PP1 and an allowable pulsation rate calibration process PP2.
  • the pulsation rate learning process PP1 is a process for learning the relationship between the control target value CTV and the pulsation rate of the flow detection value of the airflow sensor 21s under the reference conditions of the internal combustion engine 10 described above by machine learning, and generating, for example, a pulsation rate map 131 including a maximum pulsation rate map 131a and a pulsation rate ratio map 131b.
  • the allowable pulsation rate calibration process PP2 is a process for generating the allowable pulsation rate map 141 based on the pulsation rate map 131. More specifically, for example, the maximum pulsation rate when the throttle opening is fully open for each rotation speed of the internal combustion engine 10 is derived from the maximum pulsation rate map 131a, and the maximum pulsation rate for each rotation speed of the internal combustion engine 10 is set as the allowable pulsation rate PRa.
  • the internal combustion engine control device 100 of this embodiment controls the internal combustion engine 10 using the flow rate detection value of the air flow sensor 21s that detects the intake air volume of the internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine control device 100 includes an operation control unit 120, a pulsation rate prediction unit 130, an allowable pulsation rate output unit 140, and a restriction target value output unit 110.
  • the operation control unit 120 controls the operating state of the internal combustion engine 10 based on a control target value CTV of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs a predicted pulsation rate PRe that predicts the pulsation rate of the flow rate detection value by the air flow sensor 21s based on the control target value CTV.
  • the allowable pulsation rate output unit 140 outputs an allowable pulsation rate PRa that is the maximum value of the allowable pulsation rate based on the operating state of the internal combustion engine 10.
  • the restriction target value output unit 110 outputs a restriction target value CTVr obtained by changing the control target value CTV so as to reduce the pulsation rate.
  • the operation control unit 120 controls the operating state of the internal combustion engine 10 based on the restriction target value CTVr.
  • the internal combustion engine control device 100 of this embodiment obtains the predicted pulsation rate PRe and the allowable pulsation rate PRa based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10. Then, when the predicted pulsation rate PRe exceeds the allowable pulsation rate PRa and enters the region R1, R3 above the solid curve C1 shown in Figures 5 to 7, the restriction target value output unit 110 outputs the restriction target value CTVr. As a result, the operation control unit 120 controls the operating state of the internal combustion engine 10 based on the restriction target value CTVr obtained by changing the control target value CTV so as to reduce the pulsation rate.
  • the relationship between the pulsation rate of the flow rate detection value of the airflow sensor 21s and the rotation speed of the internal combustion engine 10 moves to the region on or below the solid curve C1.
  • the region on or below this solid curve C1 is the region in which the pulsation correction value is determined and the flow rate detection value by the airflow sensor 21s is adapted. Therefore, the internal combustion engine 10 can be prevented from operating in the regions R1 and R3 where the pulsation error cannot be corrected, and the internal combustion engine 10 can be controlled using the flow rate detection value of the air flow sensor 21s in which the pulsation error has been corrected. Therefore, the internal combustion engine control device 100 of this embodiment can prevent deterioration of the operating performance and exhaust components of the internal combustion engine 10.
  • control target value CTV includes a target throttle opening TP, which is a target value for the opening of the throttle valve 22c that controls the intake air amount.
  • limit target value CTVr includes a limit throttle opening TPr that is a reduction of the target throttle opening TP.
  • the dashed curve C2 showing the relationship between the pulsation rate of the flow detection value of the air flow sensor 21s and the rotation speed of the internal combustion engine 10 when the target throttle opening TP is fully open can be moved to the dashed curve C2' below the solid curve C1.
  • the control target value CTV includes a target valve timing VT, which is a target value for the opening and closing timing of the intake valve 11 and exhaust valve 12 of the internal combustion engine 10.
  • the restriction target value CTVr includes a restriction valve timing VTr that reduces the amount of air spit back from the combustion chamber to the intake passage 20 during the compression stroke of the internal combustion engine 10 to less than the control target value CTV.
  • this configuration allows the dashed curve C2, which indicates the relationship between the pulsation rate of the flow detection value of the air flow sensor 21s and the rotation speed of the internal combustion engine 10 when the target throttle opening TP is fully open at an extremely low intake temperature IT of -40°C, to be shifted downward to the dashed curve C2'. Furthermore, by including the limit throttle opening TPr in the restriction target value CTVr, the dashed curve C2' can be shifted downward to the dashed curve C2" below the solid curve C1. In this case, the difference between the target throttle opening TP and the limit throttle opening TPr can be reduced compared to when the restriction target value CTVr includes only the limit throttle opening TPr.
  • control target value CTV includes a target gear ratio GR of the automatic transmission of the vehicle in which the internal combustion engine 10 is mounted.
  • the limit target value CTVr includes a limit gear ratio GRr that is obtained by increasing or decreasing the target gear ratio GR so as to reduce the predicted pulsation rate PRe.
  • the rotation speed of the internal combustion engine 10 can be increased when the intake air temperature IT is extremely low, such as -40°C.
  • the point in region R1 above the solid curve C1 can be moved below the solid curve C1, as shown by arrow A2. This makes it possible to avoid operating the internal combustion engine 10 in region R1 where the pulsation error cannot be corrected, as described above, and to control the internal combustion engine 10 using the flow rate detection value of the air flow sensor 21s in which the pulsation error has been corrected.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs the predicted pulsation rate PRe based on the rotation speed ES and intake temperature IT of the internal combustion engine 10 in addition to the control target value CTV, which includes the opening degree of the throttle valve 22c that controls the intake air amount. This configuration enables the pulsation rate prediction unit 130 to output a more accurate predicted pulsation rate PRe that is closer to the actual pulsation rate.
  • the pulsation rate prediction unit 130 outputs the predicted pulsation rate PRe based on a control target value CTV that includes the opening and closing timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 of the internal combustion engine 10.
  • the pulsation rate prediction unit 130 is able to output a more accurate predicted pulsation rate PRe that is closer to the actual pulsation rate.
  • the pulsation rate prediction unit 130 can output the predicted pulsation rate PRe based on a control target value CTV including a target boost pressure of the turbocharger 40 provided in the intake passage 20 and exhaust passage 30 of the internal combustion engine 10. With this configuration, the pulsation rate prediction unit 130 can output a more accurate predicted pulsation rate PRe that is closer to the actual pulsation rate.
  • the pulsation rate prediction unit 130 when the restriction target value CTVr is input, the pulsation rate prediction unit 130 outputs the predicted pulsation rate PRe based on the restriction target value CTVr.
  • the predicted pulsation rate PRe can be set to be equal to or less than the allowable pulsation rate PRa by repeating steps S1 to S7 shown in FIG. 4.
  • the internal combustion engine control method ECM of this embodiment is a method for controlling the internal combustion engine 10 using a flow rate detection value of the air flow sensor 21s that detects the amount of intake air of the internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine control method ECM has an operation control step S4, a pulsation rate prediction step S1, an allowable pulsation rate output step S2, and a restriction target value output step S5-S7.
  • the operation control step S4 is a step for controlling the operating state of the internal combustion engine 10 based on a control target value CTV of the internal combustion engine 10.
  • the allowable pulsation rate output step S2 is a step for outputting a predicted pulsation rate PRe that predicts the pulsation rate based on the control target value CTV using a pulsation rate map 131 that specifies the relationship between the control target value CTV of the internal combustion engine 10 and the pulsation rate of the flow rate detection value of the air flow sensor 21s under reference conditions in a predetermined temperature range.
  • the allowable pulsation rate output step S2 is a step of outputting the allowable pulsation rate PRa based on the operating state of the internal combustion engine 10 using an allowable pulsation rate map 141 that shows the relationship between the operating state of the internal combustion engine 10 and the allowable pulsation rate PRa, which is the maximum allowable pulsation rate.
  • the restriction target value output steps S5-S7 are steps of outputting a restriction target value CTVr that changes the control target value CTV so as to reduce the pulsation rate when the predicted pulsation rate PRe exceeds the allowable pulsation rate PRa.
  • the internal combustion engine control method ECM of this embodiment controls the operating state of the internal combustion engine 10 based on the restriction target value CTVr when the restriction target value CTVr is input in the operation control step S4.
  • the predicted pulsation rate PRe and the allowable pulsation rate PRa are obtained based on the control target value CTV of the internal combustion engine 10. Then, when the predicted pulsation rate PRe exceeds the allowable pulsation rate PRa and enters the region R1, R3 above the solid curve C1 shown in Figures 5 to 7, the restriction target value CTVr can be output. As a result, the operating state of the internal combustion engine 10 is controlled based on the restriction target value CTVr in which the control target value CTV is changed so as to reduce the pulsation rate.
  • the relationship between the pulsation rate of the flow rate detection value of the airflow sensor 21s and the rotation speed of the internal combustion engine 10 moves to the region on or below the solid curve C1.
  • the region on or below this solid curve C1 is the region in which the pulsation correction value is determined and the flow rate detection value by the airflow sensor 21s is adapted. Therefore, it is possible to avoid operating the internal combustion engine 10 in the regions R1 and R3 where the pulsation error cannot be corrected, and to control the internal combustion engine 10 using the flow rate detection value of the air flow sensor 21s in which the pulsation error has been corrected. Therefore, according to the internal combustion engine control method ECM of this embodiment, it is possible to prevent deterioration of the operating performance and exhaust components of the internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine control method ECM of this embodiment includes a pulsation rate learning process PP1 and an allowable pulsation rate calibration process PP2 as pre-processes PP.
  • the pulsation rate learning process PP1 is a process for learning the relationship between the control target value CTV and the pulsation rate under the reference conditions of the internal combustion engine 10 to generate a pulsation rate map 131.
  • the allowable pulsation rate calibration process PP2 is a process for generating an allowable pulsation rate map 141 based on the pulsation rate map 131.
  • the internal combustion engine control method ECM of this embodiment can generate the pulsation rate map 131 and the allowable pulsation rate map 141 used in the above-mentioned pulsation rate prediction process S1 and allowable pulsation rate output process S2 by machine learning.
  • this embodiment can provide an internal combustion engine control device 100 and an internal combustion engine control method ECM that can prevent the relationship between the rotation speed of the internal combustion engine 10 and the pulsation rate of the intake air from going outside the range for which the pulsation correction value is determined, thereby preventing deterioration of the operating performance and exhaust components of the internal combustion engine 10.
  • Fig. 9 is a block diagram showing an embodiment of the control device for an internal combustion engine according to the present disclosure, and corresponds to Fig. 2 of the first embodiment.
  • the internal combustion engine control device 100A of this embodiment differs from the internal combustion engine control device 100 of the above-described first embodiment in that it further includes a back calculation unit 150.
  • the other configuration of the internal combustion engine control device 100A of this embodiment is similar to that of the internal combustion engine control device 100 of the above-described first embodiment, so similar parts are given the same reference numerals and descriptions thereof are omitted.
  • the inverse calculation unit 150 shown in FIG. 9 outputs an allowable target value, which is an allowable value of the control target value CTV of the internal combustion engine 10, based on the allowable pulsation rate PRa in the reverse procedure to that of the pulsation rate prediction unit 130. More specifically, the inverse calculation unit 150 shown in FIG. 9 receives, for example, the maximum pulsation rate PRg output from the maximum pulsation rate map 131a of the pulsation rate prediction unit 130 shown in FIG. 3, the rotation speed ES of the internal combustion engine 10, and the allowable pulsation rate PRa output from the allowable pulsation rate output unit 140.
  • the reverse calculation unit 150 is provided with, for example, a throttle opening reverse lookup map (not shown).
  • the throttle opening reverse lookup map takes as input, for example, an allowable pulsation rate ratio obtained by dividing the predicted pulsation rate PRe by the maximum pulsation rate PRg, and outputs a limited throttle opening TPr based on the allowable pulsation rate ratio and the rotation speed ES.
  • the reverse calculation unit 150 outputs the limit throttle opening TPr as an allowable target value that is an allowable value of the control target value CTV of the internal combustion engine 10 based on the maximum pulsation rate PRg according to the operating state of the internal combustion engine 10, in the reverse procedure of the pulsation rate prediction unit 130.
  • the limit throttle opening TPr output from the reverse calculation unit 150 is input to the limit target value output unit 110.
  • the limit target value output unit 110 outputs the limit throttle opening TPr as the allowable target value input from the reverse calculation unit 150 as the limit target value CTVr.
  • the internal combustion engine control device 100A of this embodiment further includes a reverse calculation unit 150 in addition to the components of the internal combustion engine control device 100 of the first embodiment described above.
  • the reverse calculation unit 150 outputs the limit throttle opening TPr as an allowable target value that is an allowable value of the control target value CTV of the internal combustion engine 10, in the reverse procedure of the pulsation rate prediction unit 130, based on the maximum pulsation rate PRg according to the operating state of the internal combustion engine 10.
  • the limit target value output unit 110 outputs the limit throttle opening TPr as an allowable target value input from the reverse calculation unit 150 as the limit target value CTVr.
  • the internal combustion engine control device 100A of this embodiment can output the limit throttle opening angle TPr using the reverse calculation unit 150 without repeatedly executing steps S1 to S7 shown in FIG. 4, as in the internal combustion engine control device 100 of the above-mentioned first embodiment. This makes it possible to reduce the calculation load of the internal combustion engine control device 100A.
  • control device and control method for an internal combustion engine according to the present disclosure have been described above, the control device and control method for an internal combustion engine according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiments. Addition, omission, substitution, and other modifications of the configuration are possible within the scope of the spirit of the present disclosure.

Landscapes

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Abstract

内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサの流量検出値を用いて内燃機関を制御する内燃機関の制御装置１００であって、動作制御部１２０と、脈動率予測部１３０と、許容脈動率出力部１４０と、制限目標値出力部１１０と、を備える。動作制御部１２０は、内燃機関の制御目標値ＣＴＶに基づいて内燃機関の動作状態を制御する。脈動率予測部１３０は、制御目標値ＣＴＶに基づいて流量検出値の脈動率を予測した予測脈動率ＰＲｅを出力する。許容脈動率出力部１４０は、内燃機関の動作状態としての回転数ＥＳに基づいて許容脈動率ＰＲａを出力する。制限目標値出力部１１０は、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超える場合に脈動率を低下させるように制御目標値ＣＴＶを変更した制限目標値ＣＴＶｒを出力する。制限目標値出力部１１０は、制限目標値ＣＴＶｒが入力された場合に、制限目標値ＣＴＶｒに基づいて内燃機関の動作状態を制御する。

Description

内燃機関の制御装置および制御方法
　本開示は、内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
　従来から火花点火式内燃機関を制御するエンジン制御装置に関する発明が知られている。たとえば、下記特許文献１に記載された従来のエンジン制御装置は、気筒に燃料を供給する燃料噴射装置と、吸気通路に配置されたスロットル弁とを備える内燃機関を制御する。
　この従来のエンジン制御装置は、プロセッサと、スロットル弁よりも上流側において吸気通路に配置され、吸入空気流量を検出するエアフローセンサと、スロットル弁のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサと、を備える。上記プロセッサにより実行される燃料噴射制御は、第１燃料噴射処理と、第２燃料噴射処理と、を含む。
　上記第１燃料噴射処理では、エアフローセンサにより検出される吸入空気流量に基づく第１吸入空気量に応じた量の燃料を噴射するように、燃料噴射装置を制御する。上記第２燃料噴射処理では、スロットルポジションセンサにより検出されるスロットル開度に基づく第２吸入空気量に応じた量の燃料を噴射するように、燃料噴射装置を制御する。
　上記プロセッサは、エアフローセンサにより検出される吸入空気流量の脈動の変動率である脈動率が脈動率閾値以下の場合には、上記第１燃料噴射処理を選択し、脈動率が脈動率閾値よりも高い場合には、上記第２燃料噴射処理を選択する。脈動率閾値は、内燃機関の温度に相関する温度相関値が低い場合には、温度相関値が高い場合と比べて小さい（特許文献１、第０００８段落、請求項１、要約等）。
特開２０２１－０７６０４０号公報
　上記従来のエンジン制御装置では、前述のように、吸入空気流量脈動率が脈動率閾値よりも高い場合に、スロットル開度に基づく第２吸入空気量に応じた量の燃料を噴射する第２燃料噴射処理が選択される。この従来のエンジン制御装置において第２燃料噴射処理が選択される場合にも、エアフローセンサによる吸入空気の流量検出値を補正する脈動補正値を求め、補正された流量検出値に応じた量の燃料を噴射する制御が検討されている。
　上記脈動補正値は、たとえば、次のように決定される。所定の温度範囲の基準条件で内燃機関を運転させ、吸入空気の脈動発生時に、エアフローセンサによって吸入空気量を検出するとともに、内燃機関の回転数、スロットル開度、および排気成分などの運転状態に基づいて吸入空気量を算出する。そして、エアフローセンサによって検出された吸入空気量と、運転状態に基づいて算出された吸入空気量とを適合させるように、脈動補正値を決定する。
　しかし、たとえば、上記基準条件から外れた極低温時には、吸入空気の共振周波数が低下し、吸入空気の脈動率のピークが内燃機関の低回転数側へシフトする。その結果、内燃機関の回転数と吸入空気の脈動率との関係が、上記脈動補正値が決定された範囲から外れ、エアフローセンサの流量検出値を補正することができなくなり、内燃機関の運転性能および排気成分が悪化するおそれがある。
　本開示は、内燃機関の回転数と吸入空気の脈動率との関係が、上記脈動補正値が決定された範囲から外れるのを防止して、内燃機関の運転性能および排気成分の悪化を防止できる内燃機関の制御装置および制御方法を提供する。
　本開示の一態様は、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサの流量検出値を用いて前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の制御目標値に基づいて前記内燃機関の動作状態を制御する動作制御部と、前記制御目標値に基づいて前記流量検出値の脈動率を予測した予測脈動率を出力する脈動率予測部と、前記内燃機関の前記動作状態に基づいて許容可能な前記脈動率の最大値である許容脈動率を出力する許容脈動率出力部と、前記予測脈動率が前記許容脈動率を超える場合に前記脈動率を低下させるように前記制御目標値を変更した制限目標値を出力する制限目標値出力部と、を備え、前記動作制御部は、前記制限目標値が入力された場合に前記制限目標値に基づいて前記内燃機関の前記動作状態を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置である。
　本開示の一態様によれば、内燃機関の回転数と吸入空気の脈動率との関係が、上記脈動補正値が決定された範囲から外れるのを防止して、内燃機関の運転性能および排気成分の悪化を防止できる内燃機関の制御装置を提供することができる。
本開示に係る内燃機関の制御装置の実施形態１を示す概略図。 図１の内燃機関の制御装置の機能ブロック図。 図２の脈動率予測部と許容脈動率出力部の詳細を示すブロック図。 図２の内燃機関の制御装置を用いた制御方法を示すフロー図。 内燃機関の回転数と流量検出値の脈動率との関係を示すグラフ。 内燃機関の回転数と流量検出値の脈動率との関係を示すグラフ。 内燃機関の回転数と流量検出値の脈動率との関係を示すグラフ。 図４の内燃機関の制御方法の前工程を示すフロー図。 本開示に係る内燃機関の制御装置の実施形態２を示すブロック図。
　以下、図面を参照して本開示に係る内燃機関の制御装置および制御方法の実施形態を説明する。
［実施形態１］
　図１は、本開示の内燃機関の制御装置の実施形態であるエンジンシステム２００の概略図である。エンジンシステム２００は、たとえば、内燃機関１０と、吸気流路２０と、排気流路３０と、ターボ過給機４０と、排気再循環（Exhausted Gas Recirculation：ＥＧＲ）流路５０と、内燃機関の制御装置１００とを備えている。本実施形態の内燃機関の制御装置１００は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を備えた電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）である。
　内燃機関１０は、たとえば、吸気バルブ１１と、排気バルブ１２と、燃料噴射弁１３と、点火プラグ１４と、ノックセンサ１５と、クランク角度センサ１６と、を備えている。内燃機関１０は、吸気流路２０と排気流路３０に接続されている。吸気バルブ１１と排気バルブ１２は、それぞれ、可変動弁機構を有している。可変動弁機構は、吸気バルブ１１と排気バルブ１２の開閉位相を検知するセンサ１１ｓ，１２ｓを備え、吸気バルブ１１と排気バルブ１２の位相を連続的に可変とする構成を有している。
　燃料噴射弁１３は、たとえば、内燃機関１０のシリンダ内に直接燃料を噴射する直接式の噴射弁である。なお、燃料噴射弁１３は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射方式の噴射弁であってもよい。点火プラグ１４は、内燃機関１０のシリンダ内に電極部が露出され、スパークによって可燃混合気に引火する。ノックセンサ１５は、内燃機関１０のシリンダブロックに設けられ、燃焼室内で発生するノックの有無を検出する。クランク角度センサ１６は、内燃機関１０のクランク軸に設けられ、クランク軸の回転角度に応じた信号を、クランク軸の回転速度を示す信号として、内燃機関の制御装置１００へ燃焼周期ごとに出力する。
　吸気流路２０は、たとえば、上流部２１と、中流部２２と、下流部２３と、バイパス部２４とを有している。上流部２１は、図示を省略するエアクリーナと、ターボ過給機４０とを接続する流路である。中流部２２は、ターボ過給機４０と吸気流路２０の下流部２３とを接続する流路である。下流部２３は、内燃機関１０に接続された吸気マニホールドである。バイパス部２４は、上流部２１と中流部２２とを接続する流路である。
　吸気流路２０の上流部２１には、たとえば、吸気流路２０を流れる吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ２１ｓが設けられている。エアフローセンサ２１ｓは、たとえば、流量センサの他に、温度センサ、圧力センサ、および湿度センサを備え、吸入空気の流量、温度、圧力、および湿度を検出可能な物理量検出装置として構成されている。
　エアフローセンサ２１ｓは、たとえば、熱式流量センサを備え、主通路としての吸気流路２０を流れる空気をバイパスさせる副通路としてのバイパス通路を備えている。熱式流量センサは、バイパス通路内に配置され、空気の流れに起因してヒータの上流側と下流側に生じる温度差を、測温抵抗体を含むブリッジ回路によって検出することで、バイパス流路を流れる空気の流量に対応する電圧信号を出力する。
　吸気流路２０の中流部２２には、たとえば、インタークーラ２２ａと、過給温度センサ２２ｂと、スロットル弁２２ｃとが設けられている。インタークーラ２２ａは、ターボ過給機４０のコンプレッサ４１によって断熱圧縮されて温度が上昇した空気を冷却して温度を低下させる。過給温度センサ２２ｂは、インタークーラ２２ａの下流に配置され、インタークーラ２２ａによって冷却された空気の温度を計測する。
　スロットル弁２２ｃは、過給温度センサ２２ｂの下流に設けられ、吸気流路２０を絞り、内燃機関１０の燃焼室に流入する空気量を制御する。スロットル弁２２ｃは、たとえば、運転手によるアクセルペダルの踏量とは独立して弁開度の制御が可能な電子制御式バタフライ弁により構成される。
　吸気流路２０の下流部２３には、たとえば、過給圧センサ２３ａと、流動強化弁２３ｂとが設けられている。過給圧センサ２３ａは、中流部２２に設けられたスロットル弁２２ｃの下流側に配置されている。流動強化弁２３ｂは、吸入空気に偏流を生じさせることによって、内燃機関１０の燃焼室の内部の流れに生じる乱れを増大させる。
　排気流路３０は、たとえば、上流部３１と、下流部３２と、バイパス部３３と、を有している。上流部３１は、内燃機関１０とターボ過給機４０とを接続する排気マニホールドである。下流部３２は、ターボ過給機４０と図示を省略するマフラーとを接続する流路である。バイパス部３３は、排気流路３０の上流部３１と下流部３２とを接続する流路である。排気流路３０の下流部３２には、たとえば、空燃比センサ３２ａと排気浄化触媒３２ｂとが設けられている。
　空燃比センサ３２ａは、ターボ過給機４０のタービン４２の下流に設けられ、検出された酸素濃度、すなわち、空燃比を示す信号を、内燃機関制御装置６０へ出力する。排気浄化触媒３２ｂは、空燃比センサ３２ａの下流に設けられ、排ガス中の一酸化炭素、窒素化合物および未燃炭化水素等の有害排出ガス成分を触媒反応によって浄化する。
　ターボ過給機４０は、コンプレッサ４１とタービン４２とによって構成され、たとえば、吸気流路２０のバイパス部２４に設けられたエアバイパス弁４３と、排気流路３０のバイパス部３３に設けられたウェイストゲート弁４４とを備えている。コンプレッサ４１は、コンプレッサ翼を有し、コンプレッサ翼の上流側に吸気流路２０の上流部２１が接続され、コンプレッサ翼の下流側に吸気流路２０の中流部２２が接続されている。
　タービン４２は、コンプレッサ翼に連結されたタービン翼を有し、タービン翼の上流側に排気流路３０の上流部３１が接続され、タービン翼の下流側に排気流路３０の下流部３２が接続されている。タービン４２は、タービン翼によって排気流路３０を流れる排気ガスのエネルギを回転エネルギに変換する。コンプレッサ４１は、コンプレッサ翼の回転によって、吸気流路２０を流れる空気を圧縮する。
　エアバイパス弁４３は、内燃機関の制御装置１００の制御によって、コンプレッサ４１の下流からスロットル弁２２ｃの上流部までの圧力が過剰に上昇することを防止する。過給状態でスロットル弁２２ｃが急激に閉止された場合には、内燃機関の制御装置１００の制御に従ってエアバイパス弁４３が開かれることにより、コンプレッサ４１の下流の圧縮された吸入空気が吸気流路２０のバイパス部２４を通ってコンプレッサ４１の上流に逆流する。その結果、過給圧を低下させることが可能となる。
　ウェイストゲート弁４４は、内燃機関の制御装置１００の制御によって、過給圧に対して自由に弁開度が制御可能な電動式の弁である。吸気流路２０の下流部２３に設けられた過給圧センサ２３ａによって検知された過給圧に基づいて、内燃機関の制御装置１００によってウェイストゲート弁４４の開度が調整される。排気の一部が排気流路３０のバイパス部３３を通過することにより、排気がタービン４２に与える仕事を減じることができ、その結果、過給圧を目標圧に保持することができる。
　ＥＧＲ流路５０は、一端が排気流路３０の下流部３２に接続され、他端が吸気流路２０の上流部２１に接続され、排気浄化触媒３２ｂの下流から排ガスを分流してコンプレッサ４１の上流へ還流させる。ＥＧＲ流路５０には、たとえば、ＥＧＲクーラ５１と、ＥＧＲ弁５２と、温度センサ５３と、差圧センサ５４とが設けられている。
　ＥＧＲクーラ５１は、排ガスを冷却する。ＥＧＲ弁５２は、ＥＧＲクーラ５１の下流に設けられ、排ガスの流量を制御する。温度センサ５３は、ＥＧＲ弁５２の上流部の排ガスの温度を検出する。差圧センサ５４は、ＥＧＲ弁５２の上流側と下流側との差圧を検出する。
　内燃機関の制御装置１００は、エンジンシステム２００の各部を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする。内燃機関の制御装置１００は、前述の各種のセンサと各種のアクチュエータに接続されている。各種のアクチュエータは、たとえば、スロットル弁２２ｃ、燃料噴射弁１３、可変動弁機構付きの吸気バルブ１１と排気バルブ１２、ＥＧＲ弁５２を駆動させる。
　内燃機関の制御装置１００は、このような各種のアクチュエータの動作を制御する。また、内燃機関の制御装置１００は、各種のセンサから入力された信号に基づいて、内燃機関１０の運転状態を検知して、運転状態に応じて決定したタイミングで点火プラグ１４を点火させる。
　図２は、図１に示す内燃機関の制御装置１００が備える機能の一部を説明する機能ブロック図である。本実施形態の内燃機関の制御装置１００は、制限目標値出力部１１０と、動作制御部１２０と、脈動率予測部１３０と、許容脈動率出力部１４０と、を有している。これら内燃機関の制御装置１００の各部は、たとえば、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することで実現される内燃機関の制御装置１００の各機能を表している。
　たとえば、内燃機関の制御装置１００が搭載された車両のドライバーがシフトレバーをドライブに入れてアクセルペダルを踏むと、アクセルポジションセンサによってアクセルペダルの操作量が検出されて内燃機関の制御装置１００に入力される。または、車両に搭載された内燃機関の制御装置１００に現在地から目的地までの走行経路の情報が入力され、車両の自動運転が開始される。
　すると、内燃機関の制御装置１００は、たとえば、車両の速度および目標速度、アクセルペダルの操作量、エアフローセンサ２１ｓの流量検出値、ならびにシフトポジションなどに応じて、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶを生成する。生成された制御目標値ＣＴＶは、図２に示すように、たとえば、制限目標値出力部１１０へ入力される。
　特に限定はされないが、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶは、たとえば、目標バルブタイミングＶＴと、目標変速比ＧＲと、目標スロットル開度ＴＰとを含む。目標バルブタイミングＶＴは、たとえば、内燃機関１０の吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングの目標値である。目標変速比ＧＲは、たとえば、内燃機関１０が搭載された車両の自動変速機の変速比の目標値である。目標スロットル開度ＴＰは、たとえば、吸気流路２０を流れる吸入空気量を制御するスロットル弁２２ｃの開度の目標値である。
　制限目標値出力部１１０は、たとえば、所定の条件を満たす場合に、入力された制御目標値ＣＴＶを変更して制限目標値ＣＴＶｒを出力する。また、制限目標値出力部１１０は、その所定の条件を満たさない場合に、入力された制御目標値ＣＴＶをそのまま動作制御部１２０へ出力する。制限目標値ＣＴＶｒは、たとえば、制限バルブタイミングＶＴｒ、制限変速比ＧＲｒ、および制限スロットル開度ＴＰｒを含む。制限目標値出力部１１０が判定する所定の条件および制限目標値ＣＴＶｒの詳細は後述する。
　動作制御部１２０は、たとえば、制限目標値出力部１１０から入力された内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて内燃機関１０の動作状態を制御するための制御信号ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３を出力する。より具体的には、制御信号ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３は、たとえば、吸気バルブ１１および排気バルブ１２を開閉するアクチュエータ、自動変速機、および、電子制御式のスロットル弁２２ｃに対する制御信号である。
　すなわち、動作制御部１２０は、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて、たとえば、吸気バルブ１１および排気バルブ１２、自動変速機、およびスロットル弁２２ｃを動作させるアクチュエータを制御することで、内燃機関１０の動作状態を制御する。ここで、内燃機関１０の動作状態は、たとえば、内燃機関１０の回転数を含む。
　脈動率予測部１３０は、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいてエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率を予測した予測脈動率ＰＲｅを出力する。ここで、脈動率とは、エアフローセンサ２１ｓの流量検出値の平均値に対する流量検出値の振幅の比率である。脈動率は、内燃機関１０の回転数と吸気温に相関がある。たとえば、吸気温が２５［℃］程度の常温であり、内燃機関１０の回転数が８００［ｒｐｍ］から１０００［ｒｐｍ］程度の低い回転数である場合は、脈動率は１００［％］前後である。
　脈動率は、内燃機関１０の回転数の増加に伴って増加する。たとえば、吸気温が２５［℃］程度の常温である場合、脈動率は、回転数が１６００［ｒｐｍ］程度のときに４００［％］を超えてピークを迎えるが、さらに回転数が増加すると漸減していく。また、脈動率のピークは、吸気温が低下すると内燃機関１０の低回転側にシフトし、吸気温が上昇すると内燃機関１０の高回転側にシフトする。また、吸気温が低下すると、脈動率のピークも増大する傾向がある。
　許容脈動率出力部１４０は、内燃機関１０の動作状態に基づいて許容可能な脈動率の最大値である許容脈動率ＰＲａを出力する。より具体的には、許容脈動率出力部１４０は、たとえば、内燃機関１０の回転数ＥＳに基づいて、許容脈動率ＰＲａを出力する。
　図３は、図２の内燃機関の制御装置１００の脈動率予測部１３０および許容脈動率出力部１４０の詳細を示すブロック図である。脈動率予測部１３０は、所定の温度範囲の基準条件における内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶとエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率との関係が規定された脈動率マップ１３１を備えている。脈動率マップ１３１は、たとえば、最大脈動率マップ１３１ａと脈動率比マップ１３１ｂとを含む。
　最大脈動率マップ１３１ａは、たとえば、内燃機関１０の回転数ＥＳとエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率の最大値との関係が規定されたマップである。より詳細には、最大脈動率マップ１３１ａは、たとえば、内燃機関１０の回転数ＥＳおよび吸気流路２０を流れる吸入空気の温度すなわち吸気温ＩＴと、脈動率の最大値との関係が規定されている。最大脈動率マップ１３１ａは、たとえば、各々の目標バルブタイミングＶＴに対して規定されている。
　最大脈動率マップ１３１ａは、たとえば、目標バルブタイミングＶＴおよび内燃機関１０の回転数ＥＳが入力されると、その回転数ＥＳにおける脈動率の最大値である最大脈動率を出力する。より詳細には、最大脈動率マップ１３１ａは、たとえば、吸気温ＩＴ、目標バルブタイミングＶＴ、および回転数ＥＳが入力されると、その条件を満たす場合の最大脈動率を出力する。
　脈動率比マップ１３１ｂは、たとえば、内燃機関１０の回転数ＥＳおよび目標スロットル開度ＴＰと、脈動率の最大値に対する比率すなわち脈動率比との関係が規定されたマップである。脈動率比マップ１３１ｂは、たとえば、最大脈動率マップ１３１ａと同様に、各々の目標バルブタイミングＶＴに対して規定されている。脈動率比マップ１３１ｂは、回転数ＥＳおよび目標スロットル開度ＴＰが入力されると、その条件を満たす場合の脈動率比を出力する。
　脈動率マップ１３１は、たとえば、最大脈動率マップ１３１ａから出力された最大脈動率と脈動率比マップ１３１ｂから出力された脈動率比とを乗算することで、入力された回転数ＥＳにおける脈動率を推定する。すなわち、脈動率マップ１３１は、たとえば、吸気温ＩＴ、目標バルブタイミングＶＴ、および内燃機関１０の回転数ＥＳに基づいて、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の脈動率の推定値である予測脈動率ＰＲｅを出力する。
　以上のように、脈動率予測部１３０は、たとえば、目標スロットル開度ＴＰを含む制御目標値ＣＴＶに加えて、内燃機関１０の回転数ＥＳおよび吸気温ＩＴに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力する。ここで、目標スロットル開度ＴＰは、吸入空気量を制御するスロットル弁２２ｃの開度である。また、脈動率予測部１３０は、たとえば、目標バルブタイミングＶＴを含む制御目標値ＣＴＶに基づいて、予測脈動率ＰＲｅを出力する。ここで、目標バルブタイミングＶＴは、内燃機関１０の吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングである。なお、脈動率予測部１３０は、たとえば、内燃機関１０の排気流路３０と吸気流路２０に設けられたターボ過給機４０の目標過給圧を含む制御目標値ＣＴＶ基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力してもよい。
　許容脈動率出力部１４０は、たとえば、内燃機関１０の動作状態と許容可能な脈動率の最大値である許容脈動率ＰＲａとの関係を示す許容脈動率マップ１４１を備えている。より詳細には、許容脈動率出力部１４０は、たとえば、内燃機関１０の回転数ＥＳと許容脈動率ＰＲａとの関係を示す許容脈動率マップ１４１を備えている。許容脈動率マップ１４１は、たとえば、各々の目標バルブタイミングＶＴに対して規定されている。許容脈動率マップ１４１は、たとえば、目標バルブタイミングＶＴと内燃機関１０の動作状態である回転数ＥＳが入力されると、許容脈動率ＰＲａを出力する。
　以下、図４を参照して、本実施形態の内燃機関の制御装置１００を用いた内燃機関の制御方法を説明する。図４は、図２および図３の内燃機関の制御装置１００を用いた内燃機関の制御方法ＥＣＭを示すフロー図である。内燃機関の制御装置１００は、図４に示す内燃機関の制御方法ＥＣＭを開始すると、まず、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力する脈動率予測工程Ｓ１を実行する。
　この工程Ｓ１において、制限目標値出力部１１０は、たとえば、図２に示すように、入力された制御目標値ＣＴＶをそのまま動作制御部１２０へ出力する。脈動率予測部１３０は、たとえば、図３に示す脈動率マップ１３１を用い、制限目標値出力部１１０から入力された制御目標値ＣＴＶに基づいて脈動率を予測した予測脈動率ＰＲｅを出力する。
　より詳細には、図３に示すように、たとえば、目標バルブタイミングＶＴおよび目標スロットル開度ＴＰと、エアフローセンサ２１ｓにより検出された吸気温ＩＴと、クランク角度センサ１６の検出結果に基づく内燃機関１０の回転数ＥＳとが、脈動率マップ１３１へ入力される。その結果、脈動率マップ１３１は、それらの条件を満たす場合のエアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の脈動率の予測結果である予測脈動率ＰＲｅを出力する。
　次に、内燃機関の制御装置１００は、図４に示すように、許容脈動率ＰＲａを出力する許容脈動率出力工程Ｓ２を実行する。この工程Ｓ２において、許容脈動率出力部１４０は、たとえば、図３に示す許容脈動率マップ１４１を用い、内燃機関１０の動作状態に基づいて許容脈動率ＰＲａを出力する。より詳細には、図３に示すように、たとえば、内燃機関１０の回転数ＥＳと目標バルブタイミングＶＴが許容脈動率マップ１４１へ入力される。
　その結果、許容脈動率マップ１４１は、それらの条件を満たす場合のエアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の脈動率の許容可能な最大値である許容脈動率ＰＲａを出力する。工程Ｓ１，Ｓ２において、それぞれ、脈動率予測部１３０と許容脈動率出力部１４０から出力された予測脈動率ＰＲｅと許容脈動率ＰＲａは、たとえば、図２に示すように、制限目標値出力部１１０へ入力される。
　次に、内燃機関の制御装置１００は、図４に示すように、予測脈動率ＰＲｅと許容脈動率ＰＲａとを比較する比較工程Ｓ３を実行する。この工程Ｓ３で、制限目標値出力部１１０は、たとえば、工程Ｓ１，Ｓ２において入力された予測脈動率ＰＲｅと許容脈動率ＰＲａを比較する。この工程Ｓ３で、制限目標値出力部１１０は、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａ以下であること（ＹＥＳ）を判定すると、制限目標値出力部１１０へ入力された制御目標値ＣＴＶをそのまま動作制御部１２０へ出力する。
　図５から図７は、内燃機関１０の回転数ＥＳと、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の脈動率との関係を示すグラフである。図５から図７において、実線で示す曲線Ｃ１は、目標スロットル開度ＴＰを全開とし、吸気温ＩＴが２５［℃］である場合の回転数ＥＳと脈動率との関係を示している。エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値は、たとえば、吸気流路２０を流れる吸入空気の脈動の影響を受けて誤差を生じる。
　この吸入空気の脈動によるエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の誤差を補正するための脈動補正値は、たとえば、以下の手順によって決定されている。内燃機関１０を、たとえば、吸気温ＩＴが２５［℃］になる所定の温度範囲の基準条件で、回転数ＥＳを変更しながら運転させる。そして、吸気流路２０を流れる吸入空気の流量を、エアフローセンサ２１ｓによって検出するとともに、エアフローセンサ２１ｓよりも流量検出値に対する吸入空気の脈動の影響が小さい公知の方法によって検出する。
　これにより、内燃機関１０の回転数ＥＳと、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の脈動率と、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の誤差との関係が求められ、その流量検出値の誤差を補正するように脈動補正値が決定される。すなわち、図５から図７に実線で示すように、目標スロットル開度ＴＰが全開で吸気温ＩＴが２５℃の場合の回転数ＥＳと脈動率との関係を示す曲線Ｃ１上とその下側の領域は、脈動補正値が決定されてエアフローセンサ２１ｓによる流量検出値が適合された領域である。
　この実線の曲線Ｃ１上の点が、各々の回転数ＥＳに対する許容脈動率ＰＲａを表している。したがって、図４の比較工程Ｓ３で予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａ以下である（ＹＥＳ）と判定された場合、予測脈動率ＰＲｅは、実線の曲線Ｃ１上またはその下側の領域に入っている。この領域は、前述のように、脈動補正値が決定され、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値が適合された領域であり、エアフローセンサ２１ｓによって吸気流路２０を流れる空気の流量を正確に検出できる領域である。
　したがって、工程Ｓ３の判定結果が肯定である場合、図４の動作制御工程Ｓ４において、図２に示す制限目標値出力部１１０は、入力された内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶを、変更することなく、そのまま動作制御部１２０へ出力する。そして、動作制御部１２０は、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づく制御信号ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３を、たとえば、吸気バルブ１１および排気バルブ１２を開閉するアクチュエータ、自動変速機、および、電子制御式のスロットル弁２２ｃへ出力する。
　これにより、内燃機関１０の動作状態が制御目標値ＣＴＶに基づいて制御される。さらに、内燃機関の制御装置１００は、たとえば、内燃機関１０の吸入空気量を検出するエアフローセンサ２１ｓの適合された流量検出値を用いて、内燃機関１０の新たな制御目標値ＣＴＶを算出する。その後、内燃機関の制御装置１００は、図４に示す内燃機関の制御方法ＥＣＭを終了させ、たとえば、所定の周期で繰り返す。
　一方、たとえば、極低温環境などにおいて、吸気温ＩＴが極端に低下すると、吸入空気の共振周波数が低下する。その結果、図５に実線の曲線Ｃ１で示す吸気温ＩＴが２５［℃］で目標スロットル開度ＴＰを全開としたときの内燃機関１０の回転数とエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率との関係は、低回転数側にシフトする。
　たとえば、吸気温ＩＴが－４０［℃］で目標スロットル開度ＴＰを全開としたときの内燃機関１０の回転数とエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率との関係を図５に破線の曲線Ｃ２で示す。この破線で示す曲線Ｃ２上の点とその下側の領域のうち、実線で示す曲線Ｃ１の上側の領域は、許容脈動率ＰＲａを超えている。
　すなわち、破線で示す曲線Ｃ２と実線で示す曲線Ｃ１との間の領域Ｒ１は、エアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動補正値が規定されていない領域であり、流量検出値の誤差を補正できない。たとえば、吸気温ＩＴが－４０［℃］の低温になり、図４に示す工程Ｓ３において、制限目標値出力部１１０が、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超えていること（ＮＯ）を判定したとする。
　すると、図２に示すように、制限目標値出力部１１０は、脈動率を低下させるように制御目標値ＣＴＶを変更した制限目標値ＣＴＶｒを出力する。より具体的には、制限目標値出力部１１０は、たとえば、図４に示すように、目標スロットル開度ＴＰを変更する工程Ｓ５を実行する。この工程Ｓ５において、制限目標値出力部１１０は、図２に示す目標スロットル開度ＴＰに代えて、目標スロットル開度ＴＰを減少させた制限スロットル開度ＴＰｒを出力する。
　次に、制限目標値出力部１１０は、たとえば、図４に示すように、目標変速比ＧＲを変更する工程Ｓ６を実行する。この工程Ｓ６において、制限目標値出力部１１０は、図２に示す目標変速比ＧＲに代えて、予測脈動率ＰＲｅが減少するように目標変速比ＧＲを増減させた制限変速比ＧＲｒを出力する。
　より具体的には、吸気温ＩＴが低下して図５に示す実線の曲線Ｃ１が破線の曲線Ｃ２のように低回転数側にシフトしている場合には、シフトダウンして内燃機関１０の回転数ＥＳを増加させる制限変速比ＧＲｒを出力する。逆に、吸気温ＩＴが上昇して図５に示す実線の曲線Ｃ１が一点鎖線で示す曲線Ｃ３のように高回転数側にシフトしている場合には、シフトアップして内燃機関１０の回転数ＥＳを減少させる制限変速比ＧＲｒを出力する。
　次に、制限目標値出力部１１０は、たとえば、図４に示すように、目標バルブタイミングＶＴを変更する工程Ｓ７を実行する。この工程Ｓ７において、制限目標値出力部１１０は、図２に示す目標バルブタイミングＶＴに代えて、内燃機関１０の圧縮工程において燃焼室から吸気流路２０への吹き返しを目標バルブタイミングＶＴよりも減少させる制限バルブタイミングＶＴｒを出力する。
　その後、図４に示す工程Ｓ１において、図２および図３に示すように、脈動率予測部１３０に制限目標値ＣＴＶｒである制限バルブタイミングＶＴｒおよび制限スロットル開度ＴＰｒが入力される。この場合、脈動率予測部１３０は、制限目標値ＣＴＶｒである制限バルブタイミングＶＴｒおよび制限スロットル開度ＴＰｒに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力する。
　また、次の工程Ｓ２において、許容脈動率出力部１４０は、図２および図３に示すように、制御目標値ＣＴＶである目標バルブタイミングＶＴに代えて、制限目標値ＣＴＶｒである制限バルブタイミングＶＴｒを入力として、許容脈動率ＰＲａを出力する。
　制限スロットル開度ＴＰｒに基づく予測脈動率ＰＲｅは、たとえば、図５の矢印Ａ１に示すように、実線の曲線Ｃ１よりも上側の領域Ｒ１から、実線の曲線Ｃ１よりも下側にピークを有する破線の曲線Ｃ２’上またはその下側の領域に移動する。また、制限変速比ＧＲｒに基づく内燃機関１０の回転数ＥＳの変化により、予測脈動率ＰＲｅは、たとえば、図６の矢印Ａ２に示すように、実線の曲線Ｃ１よりも上側の領域Ｒ１から、実線の曲線Ｃ１よりも下側の領域へ移動する。
　また、図７に示すように、目標バルブタイミングＶＴに基づく破線の曲線Ｃ２は、たとえば、矢印Ａ３に示すように、曲線Ｃ２よりも下側の制限バルブタイミングＶＴｒに基づく破線の曲線Ｃ２’上またはその下側の領域へ移動する。しかし、曲線Ｃ２´の下側の領域の一部が実線の曲線Ｃ１よりも上側にある場合、さらに目標スロットル開度ＴＰに代えて制限スロットル開度ＴＰｒを用いてもよい。その結果、予測脈動率ＰＲｅは、たとえば、矢印Ａ３に示すように、実線の曲線Ｃ１よりも上側の領域Ｒ２から、実線の曲線Ｃ１よりも下側にピークを有する破線の曲線Ｃ２”上またはその下側の領域に移動する。
　図５から図７に示すように、予測脈動率ＰＲｅが実線の曲線Ｃ１上または曲線Ｃ１よりも下側の領域に移動することで、図４に示す工程Ｓ３で制限目標値出力部１１０により予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａ以下であること（ＹＥＳ）が判定される。すると、動作制御部１２０によって内燃機関１０の動作状態を制御する動作制御工程Ｓ４が実行される。この工程Ｓ４において、動作制御部１２０は、制限目標値ＣＴＶｒが入力されると、入力された制限目標値ＣＴＶｒに基づいて内燃機関１０の動作状態を制御する。
　一方、図４に示す工程Ｓ３で制限目標値出力部１１０により予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超えていること（ＮＯ）が判定されると、再度、制限目標値出力部１１０によって制限目標値ＣＴＶｒを出力する工程Ｓ５から工程Ｓ７までが実行される。これを繰り返すことで、工程Ｓ３で制限目標値出力部１１０により予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａ以下であること（ＹＥＳ）が判定され、制限目標値出力部１１０によって内燃機関１０の動作状態を制御する工程Ｓ４が実行される。
　これにより、前述のように、脈動補正値が決定され、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値が適合された図５に示す実線の曲線Ｃ１の下側の領域において、内燃機関１０が運転される。したがって、エアフローセンサ２１ｓによって吸気流路２０を流れる空気の流量を正確に検出できる。その結果、エアフローセンサ２１ｓによる流量検出値を用いて内燃機関１０を制御する内燃機関の制御装置１００によって、内燃機関１０の運転性および排気成分の悪化を防止することができる。
　図８は、図４に示す内燃機関の制御方法ＥＣＭの前工程ＰＰを示すフロー図である。内燃機関の制御方法ＥＣＭの前工程ＰＰは、たとえば、脈動率学習工程ＰＰ１と、許容脈動率較正工程ＰＰ２とを含む。脈動率学習工程ＰＰ１は、前述の内燃機関１０の基準条件で制御目標値ＣＴＶとエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率との関係を機械学習によって学習して、たとえば、最大脈動率マップ１３１ａと脈動率比マップ１３１ｂを含む脈動率マップ１３１を生成する工程である。
　許容脈動率較正工程ＰＰ２は、脈動率マップ１３１に基づいて許容脈動率マップ１４１を生成する工程である。より具体的には、たとえば、内燃機関１０の回転数ごとにスロットル開度を全開にしたときの最大脈動率を最大脈動率マップ１３１ａから導出し、その内燃機関１０の回転数ごとの最大脈動率を許容脈動率ＰＲａとして設定する。
　以下、本実施形態の内燃機関の制御装置１００および内燃機関の制御方法ＥＣＭの作用を説明する。
　本実施形態の内燃機関の制御装置１００は、内燃機関１０の吸入空気量を検出するエアフローセンサ２１ｓの流量検出値を用いて内燃機関１０を制御する。内燃機関の制御装置１００は、動作制御部１２０と、脈動率予測部１３０と、許容脈動率出力部１４０と、制限目標値出力部１１０とを備えている。動作制御部１２０は、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて内燃機関１０の動作状態を制御する。脈動率予測部１３０は、制御目標値ＣＴＶに基づいてエアフローセンサ２１ｓによる流量検出値の脈動率を予測した予測脈動率ＰＲｅを出力する。許容脈動率出力部１４０は、内燃機関１０の動作状態に基づいて許容可能な脈動率の最大値である許容脈動率ＰＲａを出力する。制限目標値出力部１１０は、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超える場合に、脈動率を低下させるように制御目標値ＣＴＶを変更した制限目標値ＣＴＶｒを出力する。また、動作制御部１２０は、制限目標値ＣＴＶｒが入力された場合に、制限目標値ＣＴＶｒに基づいて内燃機関１０の動作状態を制御する。
　このような構成により、本実施形態の内燃機関の制御装置１００によれば、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて、予測脈動率ＰＲｅおよび許容脈動率ＰＲａが得られる。そして、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超え、図５から図７に示す実線の曲線Ｃ１よりも上側の領域Ｒ１，Ｒ３に入る場合に、制限目標値出力部１１０が制限目標値ＣＴＶｒを出力する。その結果、動作制御部１２０により、内燃機関１０の動作状態が、脈動率を低下させるように制御目標値ＣＴＶを変更した制限目標値ＣＴＶｒに基づいて制御される。これにより、図５および図６の矢印Ａ１，Ａ２に示すように、エアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率と内燃機関１０の回転数との関係が、実線の曲線Ｃ１上またはその下側の領域に移動する。この実線の曲線Ｃ１上またはその下側の領域は、脈動補正値が決定されてエアフローセンサ２１ｓによる流量検出値が適合された領域である。そのため、脈動誤差を補正できない領域Ｒ１，Ｒ３で内燃機関１０が運転されることを回避し、脈動誤差が補正されたエアフローセンサ２１ｓの流量検出値を用いて内燃機関１０を制御することができる。したがって、本実施形態の内燃機関の制御装置１００によれば、内燃機関１０の運転性能および排気成分の悪化を防止することができる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、制御目標値ＣＴＶは、吸入空気量を制御するスロットル弁２２ｃの開度の目標値である目標スロットル開度ＴＰを含む。また、制限目標値ＣＴＶｒは、目標スロットル開度ＴＰを減少させた制限スロットル開度ＴＰｒを含む。
　このような構成により、図５に示すように、たとえば、吸気温ＩＴが－４０［℃］の極低温時において、目標スロットル開度ＴＰが全開の場合のエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率と内燃機関１０の回転数との関係を示す破線の曲線Ｃ２を、実線の曲線Ｃ１よりも下側の破線の曲線Ｃ２’に移動させることができる。これにより、前述のように、脈動誤差を補正できない領域Ｒ１で内燃機関１０が運転されることを回避し、脈動誤差が補正されたエアフローセンサ２１ｓの流量検出値を用いて内燃機関１０を制御することができる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、制御目標値ＣＴＶは、内燃機関１０の吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングの目標値である目標バルブタイミングＶＴを含む。また、制限目標値ＣＴＶｒは、内燃機関１０の圧縮工程において燃焼室から吸気流路２０への吹き返しを制御目標値ＣＴＶよりも減少させる制限バルブタイミングＶＴｒを含む。
　このような構成により、図７に示すように、たとえば、吸気温ＩＴが－４０［℃］の極低温時において、目標スロットル開度ＴＰが全開の場合のエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率と内燃機関１０の回転数との関係を示す破線の曲線Ｃ２を、下方側の破線の曲線Ｃ２’へ移動させることができる。さらに、制限目標値ＣＴＶｒが制限スロットル開度ＴＰｒを含むことで、破線の曲線Ｃ２’を実線の曲線Ｃ１よりも下方の破線の曲線Ｃ２”へ移動させることができる。この場合、制限目標値ＣＴＶｒが制限スロットル開度ＴＰｒのみを含む場合と比較して、目標スロットル開度ＴＰと制限スロットル開度ＴＰｒとの差を小さくすることができる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、制御目標値ＣＴＶは、内燃機関１０が搭載された車両の自動変速機の目標変速比ＧＲを含む。制限目標値ＣＴＶｒは、予測脈動率ＰＲｅが減少するように目標変速比ＧＲを増減させた制限変速比ＧＲｒを含む。
　このような構成により、図６に示すように、たとえば、吸気温ＩＴが－４０［℃］の極低温時において、内燃機関１０の回転数を増加させることができる。その結果、実線の曲線Ｃ１の上側の領域Ｒ１の点を、矢印Ａ２に示すように、実線の曲線Ｃ１の下方側へ移動させることができる。これにより、前述のように、脈動誤差を補正できない領域Ｒ１で内燃機関１０が運転されることを回避し、脈動誤差が補正されたエアフローセンサ２１ｓの流量検出値を用いて内燃機関１０を制御することができる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、脈動率予測部１３０は、吸入空気量を制御するスロットル弁２２ｃの開度を含む制御目標値ＣＴＶに加えて、内燃機関１０の回転数ＥＳおよび吸気温ＩＴに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力する。このような構成により、脈動率予測部１３０は、実際の脈動率に近いより正確な予測脈動率ＰＲｅを出力することが可能になる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、脈動率予測部１３０は、内燃機関１０の吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングを含む制御目標値ＣＴＶに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力する。このような構成により、脈動率予測部１３０は、実際の脈動率に近いより正確な予測脈動率ＰＲｅを出力することが可能になる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、脈動率予測部１３０は、内燃機関１０の吸気流路２０と排気流路３０に設けられたターボ過給機４０の目標過給圧を含む制御目標値ＣＴＶに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力することができる。このような構成により、脈動率予測部１３０は、実際の脈動率に近いより正確な予測脈動率ＰＲｅを出力することが可能になる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御装置１００において、脈動率予測部１３０は、制限目標値ＣＴＶｒが入力された場合に、制限目標値ＣＴＶｒに基づいて予測脈動率ＰＲｅを出力する。このような構成により、図４に示す工程Ｓ１から工程Ｓ７を繰り返して予測脈動率ＰＲｅを許容脈動率ＰＲａ以下にすることができる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御方法ＥＣＭは、内燃機関１０の吸入空気量を検出するエアフローセンサ２１ｓの流量検出値を用いて内燃機関１０を制御する方法である。内燃機関の制御方法ＥＣＭは、動作制御工程Ｓ４と、脈動率予測工程Ｓ１と、許容脈動率出力工程Ｓ２と、制限目標値出力工程Ｓ５－Ｓ７と、を有している。動作制御工程Ｓ４は、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて内燃機関１０の動作状態を制御する工程である。許容脈動率出力工程Ｓ２は、所定の温度範囲の基準条件における内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶとエアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率との関係が規定された脈動率マップ１３１を用い、制御目標値ＣＴＶに基づいて脈動率を予測した予測脈動率ＰＲｅを出力する工程である。許容脈動率出力工程Ｓ２は、内燃機関１０の動作状態と許容可能な脈動率の最大値である許容脈動率ＰＲａとの関係を示す許容脈動率マップ１４１を用い、内燃機関１０の動作状態に基づいて許容脈動率ＰＲａを出力する工程である。制限目標値出力工程Ｓ５－Ｓ７は、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超える場合に脈動率を低下させるように制御目標値ＣＴＶを変更した制限目標値ＣＴＶｒを出力する工程である。本実施形態の内燃機関の制御方法ＥＣＭは、動作制御工程Ｓ４において、制限目標値ＣＴＶｒが入力された場合に、制限目標値ＣＴＶｒに基づいて内燃機関１０の動作状態を制御する。
　このような構成により、本実施形態の内燃機関の制御方法ＥＣＭによれば、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶに基づいて、予測脈動率ＰＲｅおよび許容脈動率ＰＲａが得られる。そして、予測脈動率ＰＲｅが許容脈動率ＰＲａを超え、図５から図７に示す実線の曲線Ｃ１よりも上側の領域Ｒ１，Ｒ３に入る場合に、制限目標値ＣＴＶｒを出力することができる。その結果、内燃機関１０の動作状態が、脈動率を低下させるように制御目標値ＣＴＶを変更した制限目標値ＣＴＶｒに基づいて制御される。これにより、図５および図６の矢印Ａ１，Ａ２に示すように、エアフローセンサ２１ｓの流量検出値の脈動率と内燃機関１０の回転数との関係が、実線の曲線Ｃ１上またはその下側の領域に移動する。この実線の曲線Ｃ１上またはその下側の領域は、脈動補正値が決定されてエアフローセンサ２１ｓによる流量検出値が適合された領域である。そのため、脈動誤差を補正できない領域Ｒ１，Ｒ３で内燃機関１０が運転されることを回避し、脈動誤差が補正されたエアフローセンサ２１ｓの流量検出値を用いて内燃機関１０を制御することができる。したがって、本実施形態の内燃機関の制御方法ＥＣＭによれば、内燃機関１０の運転性能および排気成分の悪化を防止することができる。
　また、本実施形態の内燃機関の制御方法ＥＣＭは、図８に示すように、前工程ＰＰとして、脈動率学習工程ＰＰ１と、許容脈動率較正工程ＰＰ２とを備えている。脈動率学習工程ＰＰ１は、内燃機関１０の基準条件で制御目標値ＣＴＶと脈動率との関係を学習して脈動率マップ１３１を生成する工程である。許容脈動率較正工程ＰＰ２は、脈動率マップ１３１に基づいて許容脈動率マップ１４１を生成する工程である。
　このような構成により、本実施形態の内燃機関の制御方法ＥＣＭによれば、前述の脈動率予測工程Ｓ１と許容脈動率出力工程Ｓ２において用いられる脈動率マップ１３１と許容脈動率マップ１４１を機械学習によって生成することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関１０の回転数と吸入空気の脈動率との関係が、脈動補正値が決定された範囲から外れるのを防止して、内燃機関１０の運転性能および排気成分の悪化を防止できる内燃機関の制御装置１００および内燃機関の制御方法ＥＣＭを提供することができる。
［実施形態２］
　以下、前述の実施形態１の図１、図３から図８とともに、新たに図９を参照して本開示に係る内燃機関の制御装置の実施形態２を説明する。図９は、本開示に係る内燃機関の制御装置の実施形態を示す、実施形態１の図２に相当するブロック図である。
　本実施形態の内燃機関の制御装置１００Ａは、逆算部１５０をさらに備える点で、前述の実施形態１の内燃機関の制御装置１００と異なっている。本実施形態の内燃機関の制御装置１００Ａのその他の構成は、前述の実施形態１の内燃機関の制御装置１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
　図９に示す逆算部１５０は、脈動率予測部１３０と逆の手順で許容脈動率ＰＲａに基づいて内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶの許容値である許容目標値を出力する。より具体的には、図９に示す逆算部１５０には、たとえば、図３に示す脈動率予測部１３０の最大脈動率マップ１３１ａから出力される最大脈動率ＰＲｇと、内燃機関１０の回転数ＥＳと、許容脈動率出力部１４０から出力される許容脈動率ＰＲａとが入力される。
　逆算部１５０は、たとえば、図示を省略するスロットル開度逆引きマップを備えている。スロットル開度逆引きマップは、たとえば、予測脈動率ＰＲｅを最大脈動率ＰＲｇで除した許容脈動率比を入力とし、その許容脈動率比および回転数ＥＳに基づく制限スロットル開度ＴＰｒを出力する。
　換言すると、逆算部１５０は、脈動率予測部１３０と逆の手順で、内燃機関１０の動作状態に応じた最大脈動率ＰＲｇに基づいて、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶの許容値である許容目標値としての制限スロットル開度ＴＰｒを出力する。逆算部１５０から出力された制限スロットル開度ＴＰｒは、制限目標値出力部１１０へ入力される。制限目標値出力部１１０は、逆算部１５０から入力された許容目標値としての制限スロットル開度ＴＰｒを、制限目標値ＣＴＶｒとして出力する。
　以上のように、本実施形態の内燃機関の制御装置１００Ａは、前述の実施形態１の内燃機関の制御装置１００の各構成に加えて、逆算部１５０をさらに備えている。逆算部１５０は、内燃機関１０の動作状態に応じた最大脈動率ＰＲｇに基づいて、脈動率予測部１３０と逆の手順で、内燃機関１０の制御目標値ＣＴＶの許容値である許容目標値としての制限スロットル開度ＴＰｒを出力する。また、制限目標値出力部１１０は、逆算部１５０から入力された許容目標値としての制限スロットル開度ＴＰｒを制限目標値ＣＴＶｒとして出力する。
　このような構成により、本実施形態の内燃機関の制御装置１００Ａは、前述の実施形態１の内燃機関の制御装置１００のように、図４に示す工程Ｓ１からＳ７までを繰り返し実行することなく、逆算部１５０によって制限スロットル開度ＴＰｒを出力することができる。これにより、内燃機関の制御装置１００Ａの演算負荷を低減することができる。
　以上、本開示に係る内燃機関の制御装置および制御方法の実施形態を説明したが、本開示に係る内燃機関の制御装置および制御方法は、前述の実施形態に限定されない。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
１０　　　内燃機関
１１　　　吸気バルブ
１２　　　排気バルブ
２０　　　吸気流路
２１ｓ　　エアフローセンサ
２２ｃ　　スロットル弁
３０　　　排気流路
４０　　　ターボ過給機
１００　　内燃機関の制御装置
１００Ａ　内燃機関の制御装置
１１０　　制限目標値出力部
１２０　　動作制御部
１３０　　脈動率予測部
１３１　　脈動率マップ
１４０　　許容脈動率出力部
１４１　　許容脈動率マップ
１５０　　逆算部
ＣＴＶ　　制御目標値
ＣＴＶｒ　制限目標値
ＥＣＭ　　内燃機関の制御方法
ＥＳ　　　回転数（動作状態）
ＧＲ　　　目標変速比
ＧＲｒ　　制限変速比
ＩＴ　　　吸気温
ＰＰ１　　脈動率学習工程
ＰＰ２　　許容脈動率較正工程
ＰＲａ　　許容脈動率
ＰＲｅ　　予測脈動率
ＰＲｇ　　最大脈動率
Ｓ１　　　脈動率予測工程
Ｓ２　　　許容脈動率出力工程
Ｓ４　　　動作制御工程
Ｓ５　　　制限目標値出力工程
Ｓ６　　　制限目標値出力工程
Ｓ７　　　制限目標値出力工程
ＴＰ　　　目標スロットル開度
ＴＰｒ　　制限スロットル開度（許容目標値）
ＶＴ　　　目標バルブタイミング
ＶＴｒ　　制限バルブタイミング

Claims (11)

  1. 　内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサの流量検出値を用いて前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
    　前記内燃機関の制御目標値に基づいて前記内燃機関の動作状態を制御する動作制御部と、
    　前記制御目標値に基づいて前記流量検出値の脈動率を予測した予測脈動率を出力する脈動率予測部と、
    　前記内燃機関の前記動作状態に基づいて許容可能な前記脈動率の最大値である許容脈動率を出力する許容脈動率出力部と、
    　前記予測脈動率が前記許容脈動率を超える場合に前記脈動率を低下させるように前記制御目標値を変更した制限目標値を出力する制限目標値出力部と、を備え、
    　前記動作制御部は、前記制限目標値が入力された場合に前記制限目標値に基づいて前記内燃機関の前記動作状態を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記制御目標値は、前記吸入空気量を制御するスロットル弁の開度の目標値である目標スロットル開度を含み、
    　前記制限目標値は、前記目標スロットル開度を減少させた制限スロットル開度を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記制御目標値は、前記内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングの目標値である目標バルブタイミングを含み、
    　前記制限目標値は、前記内燃機関の圧縮工程において燃焼室から吸気流路への吹き返しを前記目標バルブタイミングよりも減少させる制限バルブタイミングを含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記制御目標値は、前記内燃機関が搭載された車両の自動変速機の目標変速比を含み、
    　前記制限目標値は、前記予測脈動率が減少するように前記目標変速比を増減させた制限変速比を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記脈動率予測部は、前記吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を含む前記制御目標値に加えて、前記内燃機関の回転数および吸気温に基づいて前記予測脈動率を出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　前記脈動率予測部は、前記内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを含む前記制御目標値に基づいて前記予測脈動率を出力することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 　前記脈動率予測部は、前記内燃機関の排気流路と吸気流路に設けられたターボ過給機の目標過給圧を含む前記制御目標値に基づいて前記予測脈動率を出力することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 　前記脈動率予測部は、前記制限目標値が入力された場合に、前記制限目標値に基づいて前記予測脈動率を出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  9. 　前記内燃機関の前記動作状態に応じた最大脈動率に基づいて前記脈動率予測部と逆の手順で前記内燃機関の前記制御目標値の許容値である許容目標値を出力する逆算部をさらに備え、
    　前記制限目標値出力部は、前記許容目標値を前記制限目標値として出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  10. 　内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサの流量検出値を用いて前記内燃機関を制御する内燃機関の制御方法であって、
    　前記内燃機関の制御目標値に基づいて前記内燃機関の動作状態を制御する動作制御工程と、
    　所定の温度範囲の基準条件における前記内燃機関の前記制御目標値と前記流量検出値の脈動率との関係が規定された脈動率マップを用い、前記制御目標値に基づいて前記脈動率を予測した予測脈動率を出力する脈動率予測工程と、
    　前記内燃機関の動作状態と許容可能な前記脈動率の最大値である許容脈動率との関係を示す許容脈動率マップを用い、前記動作状態に基づいて前記許容脈動率を出力する許容脈動率出力工程と、
    　前記予測脈動率が前記許容脈動率を超える場合に前記脈動率を低下させるように前記制御目標値を変更した制限目標値を出力する制限目標値出力工程と、を有し、
    　前記動作制御工程において、前記制限目標値が入力された場合に、前記制限目標値に基づいて前記内燃機関の前記動作状態を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
  11. 　前記基準条件で前記制御目標値と前記脈動率との関係を学習して前記脈動率マップを生成する脈動率学習工程と、
    　前記脈動率マップに基づいて前記許容脈動率マップを生成する許容脈動率較正工程と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御方法。
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