专利名称：：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术：
：在内燃机的控制中，谋求满足排放性能、燃料消耗性能(燃料经济性，fuelconsumptioncapability)、怠速稳定性等各种性能。因此，以往，是由用于满足这些性能的各控制逻辑，分别提出对节气门(阀)、点火装置、燃料喷射装置等的内燃机的各致动器的要求。因此，在决定对各致动器的指令值时，需要将由各控制逻辑提出的要求对每个致动器进行调停(mediate,调和)，因而导致控制复杂化。另外，在变更控制逻辑时，需要發汪对全部致动器的依存关系进行。反之，在变更致动器时，需要重新修正对该致动器提出要求的全部的控制逻辑。因此，在内燃机的控制装置的开发方面花费大量的时间和工夫。在日本特表2000-512713号公报中，公开了以下的技术，即，在内燃机的控制装置中，在除了基于加速踏板开度的驾驶员的要求转矩以外，还基于根据驱动滑动控制和变速器控制、行驶动态特性控制等的转矩要求来设定节气门开度和点火正时、燃料喷射量等控制值的情况下，是基于转矩值来"^殳定进气量和点火正时，并且考虑点火角效率来^1定点火正时。专利文献1:日本特表2000-512713号^JNIL如上所述，在上述以往的技术中，提出了点火角效率的概念。这是对于最佳点火正时的效率，只不过是致动器量(点火正时)的表达的改变。即，不能考虑点火装置以外的致动器。
发明内容本发明是鉴于上述的问题点所完成的，目的在于提供一种能够谋求控制的简单化，并且适当地调停多个要求从而进行高性能的控制的内燃机的控制装置。为了实现上述目的，第一发明是一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备多个要求输出单元，该多个要求输出单元基于各自的目的分别对内燃机输出要求；调停单元，该调停单元对来自上述多个要求输出单元的要求进行调停5和致动器指令值决定单元，该致动器指令值决定单元基于上述调停单元的调停的结果，决定对设置于上述内燃机的多个致动器(actuator)的指令值，上述要求，是与表示要求转矩对基准转矩的比率的转矩效率相关的要求，其中基准转矩是在上述多个致动器的动作点为最佳时获得的。另外，第二发明是在第一发明的基础上，其特征在于，在上述多个要求输出单元中包括以降低燃料消耗为目的而输出要求的燃料消耗控制单元、以减少排放物(emission)为目的而输出要求的排放控制单元、以提高怠速稳定性为目的而输出要求的怠速稳定性控制单元中的至少一方。另外，第三发明是在第一或第二发明的基础上，其特征在于，在上述多个致动器中包括可改变点火正时的点火装置、可改变进气门和/或排气门的打开特性的可变气门装置中的至少一方。另外，第四发明是在第一至第三发明中的任意一项的基础上，其特征在于，上述调停单元基于从上述各要求输出单元输出的要求的历史的积分值进行调停。另外，第五发明是在第四发明的基础上，其特征在于，在上述多个要求输出单元中包括输出与转矩效率的平均的容许降低量相关的值的单元，和输出与转矩效率的要求降低量相关的值的单元，上述调停单元包括第一调停单元，该第一调停单元在上述要求降低量小于上述容许降低量的情况下，使上述要求降低量维持原样地反映于转矩效率的调停结果；和第二调停单元，该第二调停单元在上述要求降低量大于上述容许降低量的情况下，在调停结果的转矩效率降低量的历史的积分值不超过上述容许降低量的历史的积分值的范围内，使上迷要求降低量反映于转矩效率的调停结果。根据第一发明，能够对从多个要求输出单元输出的与转矩效率相关的要求进行调停，并基于该调停结果，决定对内燃机的多个致动器的指令值。因此，无需将来自多个要求输出单元的要求对每个致动器进行调停，而是能够作为与转矩效率相关的要求的调停而统一进行。因此，能够使控制简单化，从而实现缩短开发期间，降低开发成本。此外，即使在改变内燃机的性能目标(燃料消耗性能、排放性能等目标)的情况下，也验汪到调停单元的调停结果为止即可，而无需發汪到致动器指令值为止。另外，即使在某个致动器被改变为规格不同的装置的情况下，也无需重新修正M求输出单元的要求的内容，只要重新修正致动器指令值决定单元等就能够解决。另外，通过控制转矩效率能够控制排气能量，因此对于排放性能，能够通过排气能量进行控制。因此，使以物理模型为基础的控制的应用变得容易，因而能够进行高性能的控制。根据第二发明，能够进行满足对燃料消耗性能、排放性能、怠速稳定性等各种性能的要求的高性能的控制。根据第三发明，以根据点火正时、进气门或排气门的打开特性而变化的转矩效率为基础，从而能够进行高性能的控制。根据第四发明，基于从M求输出单元输出的要求的历史的积分值进行调停，由此能够计算出更适当的调停结果。根据第五发明，在具有输出与转矩效率的平均的容许降低量相关的值的要求输出单元(例如，燃料消耗控制部等)、和输出与转矩效率的要求降低量相关的值的要求输出单元(例如，排放控制部、怠速稳定性控制部等)的情况下，在转矩效率降低量的时间平均值满足容许降低量的范围内，能够满足要求降低量。因此，例如能够改善排放性能和怠速稳定性，并且能够可靠地实现作为目标的燃料消耗性能，并能够执行更高性能的控制。图l是用于说明本发明的实施方式l的系统构成的图；图2是表示ECU的一部分的功能的框图3是表示在本发明的实施方式2中与从各控制部输出的转矩效率相关的要求的图4是表示效率调停部调停了图3所示的M求的调停结果的图。符号说明10-内燃机，12-活塞，16-进气通路；18-排气通路；26-催化剂，32-进气门，34-进气可变气门装置(variablevalveoperatingsystem)，36-排气门，38-排气可变气门装置，50-ECU。具体实施方式实施方式1(系统构成的说明)图1是用于说明本发明的实施方式1的内燃机系统的构成的图。图1表示的构成具备内燃机10。内燃机10的气缸数以及气缸配置未作特殊限定。在内燃机10的各气缸内设有活塞12。在各气缸上连通有进气通路16和排气通路18。在进气通路16上设有节气门20。在节气门20附近，设有检测节气门开度TA的节气门位置传感器22。另外，在排气通路18上配置有用于净化排气的催化剂26。在内燃机10的各气缸上，设有向进气口内喷射燃料的燃料喷射器28,7和用于对燃烧室内的混合气进^f亍点火的火花塞30。另外在本发明中，不限于图示的进气口燃料喷射式内燃机，也能够适用于缸内直接喷射式内燃机，或同时使用进气口燃料喷射和缸内直接喷射的内燃机。内燃机10还具备可改变进气门32的打开特性的进气可变气门装置34，和可改变排气门36的打开特性的排气可变气门装置38。进气可变气门装置34和排气可变气门装置38的具体的机构未作特别限定，能够用公知的各种机构。在内燃机IO的曲轴24附近，设有用于检测曲轴24的旋转角度(曲轴转角)的曲轴转角传感器42。另外，在加速踏板附近，设置有检测加速踏板开度的加速踏板位置传感器44。图1表示的系统，具备ECU(ElectronicControlUnit)50。在ECU50上分别电连接有上述的节气门位置传感器22、曲轴转角传感器42、加速踏板位置传感器44等各种传感器，和上述的节气门20、燃料喷射器28、火花塞30、进气可变气门装置34、排气可变气门装置38等设备。(实施方式l的特征)图2是表示ECU50的一部分的功能的框图。如图2所示，ECU50具有排放控制部52、燃料消耗控制部54、怠速稳定性控制部56。排放控制部52、燃料消耗控制部54、怠速稳定性控制部56，分别根据内燃机10的运行状态等输出与转矩效率相关的要求。在此，本说明书中的"转矩效率"被定义为要求转矩对基准转矩(基准发动机转矩)的比率的值，是1以下的值，其中基准转矩是设置在内燃机10的多个致动器(包括火花塞30的点火装置、进气可变气门装置34、排气可变气门装置38等)的动作点为最佳时获得的转矩。众所周知，在点火正时中，存在以便转矩为最大的最佳的点火正时，即MBT(MinimumadvancefortheBestTorque,最大转矩时的最小点火提前角)。同样，对于进气门32的打开特性和排气门36的打开特性，也存在以便转矩为最大的最佳的动作点。上述基准转矩是指，如上所示，使各致动器的动作点为最佳时的发动机转矩。转矩效率越接近l，燃料消耗性能越良好。因此，燃料消耗控制部54，例如，以尽可能将转矩效率保持为较高的方式，输出与转矩效率相关的要求。另一方面，若转矩效率接近l，由于内燃机10的热效率提高，因此排气能量减小。根据減少排放物的观点，有时在催化剂26低温时想要提前对催化剂26进行预热。在这样的情况下，优选为，增大排气能量，即以某种程度降低转矩效率。排放控制部52,根据这样的观点，输出与转矩效率相关的要求。在内燃机10怠速运转时，若辅机驱动负载由交流发电机或空调的压缩机等辅机类的导通/关断而变动，则发动机转速(怠速转速)变动，因而易产生振动和噪声。怠速稳定性控制部56为了将怠速转速保持为恒定而输出与转矩效率相关的要求。在导通了辅^L时，为将怠速转速保持为恒定，例如需要将点火正时提前等以瞬时增大发动机转矩。然而，在转矩效率为1的状态下，则无法偵发动机转矩进一步增大。因此，怠速稳定性控制部56效率相关的要求。分别从排放控制部52、燃料消耗控制部54、怠速稳定性控制部56产生的与转矩效率相关的要求，被集中到效率调停部58。效率调停部58，按照规定(预定)的规则对这些要求进行调停，由此计算出转矩效率的目标值。致动器指令值计算部60，基于由效率调停部58计算出的转矩效率目标值，计算出对各致动器的指令值(点火正时、进气门32的打开特性、排气门36的打开特性等)。即，在致动器指令计算部60中预先存储表示转矩效率与实现该转矩效率的各致动器指令值的关系的映射(map，图)，并按照该映射计算出各致动器指令值。致动器控制部62，按照由致动器指令值计算部60计算出的各致动器指令值，来驱动控制点火装置、进气可变气门装置34、排气可变气门装置38等。如以上说明的那样，根据本实施方式的系统，对从各控制部52、54、56产生的与转矩效率相关的要求进行调停来决定转矩效率的目标值，并根据该转矩效率目标值计算出各致动器指令值。因此，无需对每个致动器调停要求，而是可以作为转矩效率要求的调停而统一进行。因此，能够使控制简单化，从而实现缩短开发期间、降低开发成本。此外，即使在改变内燃机10的性能目标(燃料消耗性能、排放性能等目标)的情况下，也能够验证到效率调停部58的调停结果(转矩效率目标值)为止即可，而无需發汪到致动器指令值为止。另一方面，即使在某个致动器^C改变为规格不同的装置的情况下，也无需重新修正各控制部52、54、56的要求的内容，只要重新修正致动器指4、值计算部60或者致动器控制部62等就能够解决。另外，能够通过控制转矩效率来控制排气能量，因此对于排放性能，能够通过排气能量进行控制。因此，使以物理模型为基础的控制的应用变得容易，因而能够进行高性能的控制。在上述的实施方式1中，排放控制部52、燃料消耗控制部54以及致动器稳定性控制部56相当于上述第一发明的"多个要求输出单元，，，效率调停部58相当于上述第一发明的"调停单元"，致动器指令值计算部60，相当于上述第一发明的"致动器指令值决定单元"。实施方式2接下来，参照图3和图4，说明本发明的实施方式2，然而是以与上述的实施方式l的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，则简化或者省略其说明。本实施方式，与上述的实施方式l同样，能够用图1和图2表示的系统构成来实现。(实施方式2的特征)图3是表示在本实施方式中分别从排放控制部52、燃料消耗控制部54以及怠速稳定性控制部56输出的与转矩效率相关的要求的图。图3中，"效率降低量，，是表示与作为转矩效率的最大值的l相比时的转矩效率的降低燃料消耗控制部54，如图3中用虚线表示的那样，将效率降低量的时间平均的容许值作为要求来输出。即，燃料消耗控制部54，要求时间平均的效率降低量为如图3中用虛线表示的高度以下。与此相对，排放控制部52和怠速稳定性控制部56，分别4艮据运行状态等依次将所需的效率降低量作为要求来输出。即，排放控制部52和怠速稳定性控制部56，分别在各时刻，要求效率降低量达到图3中的柱形图的高度为止。接下来，对从排放控制部52、燃料消耗控制部54以及怠速稳定性控制部56(idlestabilitycontrolunit)分别输出图3所示的要求时的、利用效率调停部58(efficiencymediationunit)的调停方法进行说明。图4是表示效率调停部58将图3所示的各要求进行了调停的调停结果的图。在以下的说明中，将从排放控制部52输出的效率降低量的要求值、和从怠速稳定性控制部56输出的效率降低量的要求值中的较大一方称为"要求效率降低量，，。另外，将从燃料消耗控制部54输出的效率降低量的时间平均的容许值称为"容许效率降低量"(acceptableefficiencydownamount)。此时，效率调停部58，按照以下的调停规则1和2,计算出调停结果。(调停规则1)在要求效率降低量小于容许效率降低量的情况下，将要求效率降低量维持原样(直接)地反映于调停结果。(调停规则2)在要求效率降低量大于容许效率降低量的情况下，在作为调停结果的效率降低量的历史(履历，record)的积分(时间积分)值不超过容许效率降低量的历史的积分(时间积分，timeintegration)值的范围内，将要求效率降低量反映于调停结果。在图3中的时刻t0~tl中，从排放控制部52输出的效率降低量的要求值为要求效率降低量。该要求效率降低量小于从燃料消耗控制部54输出的容许效率降低量。因此，如图4所示，在时刻tOtl中，按照调停规则1，将从排放控制部52输出的效率降低量的要求值维持原样地反映于调停结果。即，将从1减去从排放控制部52输出的效率降低量的要求值得到的值作为转矩效率的目标值。另外，在图3中的时刻tl~t2中，从怠速稳定性控制部56输出的效率降低量的要求值为要求效率降低量。该要求效率降低量小于从燃料消耗控制部54输出的容许效率降低量。因此，如图4所示，在时刻tl~t2中，按照调停规则1,将从怠速稳定性控制部56输出的效率降低量的要求值维持原样地反映于调停结果。即，将从1减去从怠速稳定性控制部56输出的效率降低量的要求值得到的值作为转矩效率的目标值。如此，在时刻t0~t2中，调停结果的效率降低量小于容许效率降低量。即，在时刻t0~t2中，调停结果良好地成为燃料消耗控制部54所要求的燃料消耗性能以上，具有富余(margin)。该富余量能够以图4中的面积A来表示。另一方面，在图3中的时刻t2~t3中，从怠速稳定性控制部56输出的效率降低量的要求值为要求效率降低量。然而，该要求效率降低量大于从燃料消耗控制部54输出的容许效率降低量。因此，在这种情况下，如下所迷，适用调停规则2。在时刻t0~t3中，为了不使调停结果的效率降低量的历史的积分值超过容许效率降低量的历史的积分值，因此需务使图4中面积A与面积B相等。因此，在时刻t2t3中，以4吏该面积A与面积B相等的方式来决定调停结果。因此，在时刻t2t3中，将大于容许效率降低量且小于要求效率降低量的值作为调停结果。即，不是维持原样地满足全部要求效率降低量而是满足其一部分.换而言之，本实施方式的调停方法，在要求效率降低量超过容许效率降低量的情况下，只在针对来自燃料消耗控制部54的要求的该时刻的富余量(图4中的面积A)的范围内，允许超过容许效率降低量地使转矩效率降低。才艮据这样的本实施方式的调停方法，能够在效率降低量的时间平均值满足燃料消耗控制部54的要求的范围内，满足排放控制部52、怠速稳定性控制部56的要求。因此，能够改善排放性能和怠速稳定性，可靠地实现作为目标的燃料消耗性能，能够执行高性能的控制。另外，在上述的实施方式2中，容许效率降低量相当于上述第五发明中的"容许降低量"，要求效率降低量相当于上述第五发明中的"要求降低量"。另外，ECU50，通过执行按照上述调^MJ'J1的处理来实现上述第五发明中的"第一调停单元，，，并通过执行按照上述调停规则2的处理来实现上述第五发明中的"第二调停单元"。权利要求1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备多个要求输出单元，该多个要求输出单元基于各自的目的分别对内燃机输出要求；调停单元，该调停单元对来自上述多个要求输出单元的要求进行调停；和致动器指令值决定单元，该致动器指令值决定单元基于上述调停单元的调停的结果，决定对设置于上述内燃机的多个致动器的指令值，上述要求是与表示要求转矩对基准转矩的比率的转矩效率相关的要求，其中基准转矩是在上述多个致动器的动作点为最佳时所获得的。2.根据权利要求l所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在上述多个要求输出单元中包括以降低燃料消耗为目的而输出要求的燃料消耗控制单元、以减少排放物为目的而输出要求的排放控制单元、以提高怠速稳定性为目的而输出要求的怠速稳定性控制单元中的至少一方。3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在上述多个致动器中包括可改变点火正时的点火装置、可改变进气门和/或排气门的打开特性的可变气门装置中的至少一方。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，上述调停单元基于从上述各要求输出单元输出的要求的历史的积分值进行调停。5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在上述多个要求输出单元中包括输出与转矩效率的平均的容许降低量相关的值的单元，和输出与转矩效率的要求降低量相关的值的单元，上述调停单元包括第一调停单元，该第一调停单元在上述要求降低量小于上述容许降低量的情况下，使上述要求降低量维持原样地反映于转矩效率的调停结果；和第二调停单元，该第二调停单元在上述要求降低量大于上述容许降低量的情况下，在调停结果的转矩效率降低量的历史的积分值不超过上述容许降低量的历史的积分值的范围内，使上述要求降低量反映于转矩效率的调停结果。全文摘要本发明涉及内燃机的控制装置，目的在于谋求控制的简单化，并且适当地调停多个要求从而进行高性能的控制。具备基于各自的目的对内燃机输出各种要求的排放控制部(52)、燃料消耗控制部(54)、怠速稳定性控制部(56)；对来自这些控制部的要求进行调停的效率调停部(56)；基于效率调停部(56)的调停结果，决定对设置于内燃机的多个致动器的指令值的致动器指令值计算部(60)。上述要求，是与表示要求转矩对基准转矩的比率的转矩效率相关的要求，其中基准转矩是在多个致动器的动作点为最佳时获得的。文档编号F02D45/00GK101680393SQ20088001852公开日2010年3月24日申请日期2008年3月17日优先权日2007年8月21日发明者田中宏幸申请人:丰田自动车株式会社