内燃机的控制装置的制作方法

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，特别涉及具备转矩相对于动作的响应性能根据运 行条件变化的致动器的内燃机的控制装置。
背景技术：
内燃机输出的转矩能够通过控制节气门等致动器的动作而调整。但是，关于包含 节气门在内的一部分制动器，已知使其工作时的转矩的响应性能根据内燃机的运行条件而 变化。例如在特开2006-257%4号公报中记载了，不向内燃机施加负载的无负载时与施加 负载时相比较，发动机转速相对于节气门操作的响应性较好。特开2006_257%4号公报所公开的技术是与基于节气门指示值计算目标转速、根 据目标转速控制燃料喷射量的燃料喷射系统有关的技术。在该技术中，为了消除由负载的 有无所引起的发动机转速的响应性的差异，在无负载时与负载时对目标转速的滤波处理中 使用的系数进行切换。上述公报所记载的技术是与船舶用内燃机相关的技术，基于目标转速控制致动器 的动作。另一方面，在车辆用的内燃机中使用所谓转矩要求控制。所谓转矩要求控制，是通 过转矩表示对内燃机的要求、控制致动器的动作以实现基于该转矩要求设定的目标转矩的 控制。转矩要求从车辆滑动(ZUW)防止控制系统或变速器等各种要求产生源产生。转矩要求控制在对包含内燃机在内的车辆整体进行综合控制时适合。但是，在转 矩相对于致动器的动作的响应性能根据运行条件变化时，在实际的转矩相对于同一转矩要 求的响应性能也会产生差异。此时，没有适当地整合对内燃机的要求与对制动等其他的控 制要素的要求，具有不能达成由车辆整体的综合控制所产生的预期的效果的可能性。作为防止在车辆整体的综合控制中对内燃机的要求与对其他的控制要素的要求 未整合的方法，可以考虑通过适合作业调整包含对内燃机的转矩要求在内的对各控制要素 的要求的输出方法。在转矩相对于致动器的动作的响应性能根据内燃机的运行条件变化 时，对于能够采用的各运行条件调整要求的输出方法。但是，在这样的方法中，调整到适合 所需要的工时变得很大，而且，也不一定能对所有的运行条件都适合。另外，作为车辆整体 的控制性能由内燃机的运行条件左右。转矩相对于某一致动器的动作的响应性能根据运行条件而变化，这在内燃机的构 造上不能避免。但是，关于实际的转矩的相对于转矩要求的响应性能，能够通过在内燃机的 控制装置内进行的处理来调整。如果能够将实际的转矩相对于转矩要求的响应性能设为预 先设想的预期的响应性能，则能够大幅度削减调整到适合所需要的工时。另外，转矩的响应 性能不由内燃机的运行条件左右，所以也能够提高作为车辆整体的控制性能。本发明是为了解决上述的课题而进行的，其目的在于提供即使在转矩相对于某一 致动器的动作的响应性能由运行条件左右时、作为实际的转矩相对于转矩要求的响应性能 也能够得到预期的响应性能的内燃机的控制装置。第1发明是一种内燃机的控制装置，该内燃机具有接收控制信号的输入而动作的
3致动器，并与所述致动器的动作相应地调整输出的转矩，转矩相对于所述致动器的动作的 响应性能根据该内燃机的运行条件而变化，该内燃机的控制装置的特征在于，其具备目标转矩设定单元，其接受与所述内燃机要输出的转矩相关的要求，基于该转矩 要求设定所述内燃机的目标转矩；转换单元，其将目标转矩转换为所述致动器的控制信号；和目标转矩校正单元，其基于所述内燃机的运行条件对输入所述转换单元的目标转 矩进行校正，使得实际的转矩相对于转矩要求的响应性能变为预先设定的标准响应性能。第2发明，如第1发明所述，其特征在于，还具备校正限制单元，其判定在作为目标转矩的设定的基础的转矩要求中是否 包含从特定的转矩要求源产生的成分，在任意一种判定结果的情况下都限制由所述目标转 矩校正单元进行的目标转矩的校正。第3发明，如第1或第2发明所述，其特征在于，还具备校正许可单元，其在特定的运行条件作为所述内燃机的运行条件而成立 了的情况下，许可由所述目标转矩校正单元进行的目标转矩的校正。第4发明，如第3发明所述，其特征在于，所述校正许可单元在所述内燃机在预定的转速区域运行的情况下许可由所述目 标转矩校正单元进行的目标转矩的校正。第5发明，如第1至第4发明中的任意一项所述，其特征在于，所述标准响应性能被设定为一定的响应性能。第6发明，如第1至第4发明中的任意一项所述，其特征在于，所述标准响应性能与所述内燃机的内燃机转速相应地变化。第7发明，如第1至第6发明中的任意一项所述，其特征在于，所述目标转矩校正单元具有一阶滞后滤波器，其中输入目标转矩；和时间常数变更单元，其与所述内燃机的运行条件相应地变更所述一阶滞后滤波器 的时间常数。在第1发明中，转矩相对于致动器的动作的响应性能由内燃机的运行条件左右， 但转矩相对于转矩要求的响应性能不仅由内燃机的运行条件而且由作为控制信号的基础 的目标转矩的设定左右。因此，通过基于内燃机的运行条件对目标转矩进行校正，能够消除 运行条件给转矩响应性能带来的影响。根据第1发明，基于内燃机的运行条件对目标转矩 进行校正，根据从校正后的目标转矩转换而来的控制信号使致动器动作，所以通过将预期 的响应性能预先设定为标准响应性能，能够与运行条件无关地得到预期的响应性能。根据第2发明，能够根据从特定的转矩要求产生源产生的成分是否包含于作为目 标转矩的设定的基础的转矩要求，对限制/不限制目标转矩的校正进行切换。由此，能够实 现与所要求的转矩的内容相应的最合适的转矩控制。根据第3发明，能够根据特定的运行条件是否成立，对许可/不许可目标转矩的校 正进行切换。由此，能够实现与运行条件相应的最合适的转矩控制。根据第4发明，能够在预定的转速区域使实际的转矩相对于转矩要求的响应性能 与标准响应性能一致，能够在预定转速区域外将实际的转矩相对于转矩要求的响应性能设为与内燃机的运行条件相应的响应性能。根据第5发明，能够与内燃机的运行条件无关地将实际的转矩相对于转矩要求的 响应性能设为一定的响应性能。根据第6发明，能够将实际的转矩相对于转矩要求的响应性能设为与内燃机的发 动机转速相应的响应性能。根据第7发明，通过向一阶滞后滤波器通入目标转矩，能够使目标转矩相对于转 矩要求的响应速度滞后。该响应速度由一阶滞后滤波器的时间常数确定，在本发明中通过 与内燃机的运行条件相应地变更该时间常数，能够使实际的转矩相对于转矩要求的响应性 能与标准响应性能一致。


图1是表示作为本发明的实施方式1的内燃机的控制装置的结构的框图。图2是用于对发动机转速给转矩响应带来的影响进行说明的图。图3是用于对在本发明的实施方式1的结构中实现的转矩响应特性进行说明的 图。图4是用于对与目标转矩的设定有关的用语进行说明的图。图5是用于对目标转矩初始值与目标转矩目标值的差给转矩响应带来的影响进 行说明的图。图6是用于对发动机转速与目标转矩目标值给转矩响应带来的影响进行说明的 图。图7是对通过在图3中说明的方法控制内燃机时的低转速时的动作进行表示的 图。图8是对通过在图3中说明的方法控制内燃机时的中转速时的动作进行表示的 图。图9是对通过在图3中说明的方法控制内燃机时的高转速时的动作进行表示的 图。图10是用于对在本发明的实施方式1的结构中实现的转矩响应特性的变形例进 行说明的图。图11是表示作为本发明的实施方式2的内燃机的控制装置的结构的框图。图12是用于对在本发明的实施方式2的结构中实现的转矩响应特性进行说明的 图。图13是用于对在本发明的实施方式2的结构中实现的转矩响应特性的变形例进 行说明的图。
具体实施例方式实施方式1参照附图对本发明的实施方式1进行说明。本实施方式的控制装置适用于具备节气门的火花点火式内燃机。节气门是设置 于内燃机的进气管的致动器，能够通过其开度调节吸入气缸内的空气量(每1循环的空气量)。与本实施方式有关的内燃机，在进气管具备稳压罐(寸一> 々)，在该稳压罐的 上游具备节气门。空气量是确定内燃机的输出转矩的因素，所以通过控制节气门的开度能够控制内 燃机的转矩。但是，在节气门与气缸之间存在包含稳压罐的容积部，所以使节气门的开度变 化时的吸入空气量的变化存在响应滞后。因此，内燃机的转矩也相对于节气门的动作具有 滞后地变化。转矩相对于致动器的动作的响应性能由内燃机的运行条件左右。特别是内燃机的 转速(每单位时间的转速)给转矩的响应性能带来的影响较大。在图2中，对于高转速时 与低转速时，分别通过曲线图表示使节气门开度相等变化时的转矩的时间变化。如该图所 示，高转速时的转矩的响应较快，低转速时的转矩的响应较慢。如果通过一阶滞后要素对转 矩相对于致动器的动作的响应进行近似，能够说在高转速时时间常数较小，在低转速时时 间常数较大。本实施方式的控制装置是基于来自综合控制车辆整体的上位控制装置的转矩要 求来控制内燃机的转矩要求型的控制装置。在车辆的综合控制中，与车辆的运行状况相应 地设定作为目标的控制结果，向各控制要素输出要求以得到该控制结果。向内燃机输出的 转矩要求也是这样的要求之一。规定对各控制要素的要求的输出方法的规则，是在控制系 统的制作阶段通过适合作业制作的。在适合作业中，考虑了直到实现向各控制要素输出的 要求为止的响应滞后。本实施方式的控制装置直接控制节气门的动作。但是，如上所述，转矩相对于节 气门的动作的响应性能由内燃机的运行条件左右。因此，相对于转矩要求将节气门的动作 控制为同样，实际的转矩相对于转矩要求的响应性能也由内燃机的运行条件左右。关于这 一点，本实施方式的控制装置通过如下面详细叙述那样在控制装置内部进行预定的计算处 理，能够将实际的转矩相对于转矩要求的响应性能设为预先设想的预期的响应性能。下面，使用图1、图3至图6对本实施方式的控制装置的结构及其功能进行说明。 图1是表示本实施方式的控制装置的结构的框图。本实施方式的控制装置基于从图示省略 的上位控制装置产生的转矩要求控制节气门2的动作。与本实施方式有关的节气门2为电 子控制式的，通过节气门电动机而动作。节气门2的动作的控制直接由节气门驱动器12进 行。节气门驱动器12从上游的计算要素接收节气门2的目标开度，将其转换为作为控制信 号的开度指令值而向节气门2输出。在节气门2的目标开度的计算中使用空气逆解模块10。所谓空气逆解模块，是基 于流体力学等将空气量相对于节气门的动作的响应模块化、对通过数学式表示的空气模块 进行逆解的模块。在与本实施方式有关的空气逆解模块10，还附加了将目标转矩转换为目 标空气量的功能。目标空气量是目标转矩的实现所需的空气量。在目标转矩的目标空气量 的转换中使用转矩-空气量转换映射。在该映射中，将点火时刻、发动机转速或空燃比等、 影响转矩与空气量的关系的各种运行条件设为参数而使用。通过向空气逆解模块10输入目标转矩，计算出目标转矩的实现所需要的空气量， 输出用于实现该空气量的节气门开度。但是，能够最终达到目标转矩的实现的节气门2的 动作也存在几个。在本实施方式中使用的空气逆解模块10，将用于最快实现目标转矩的节 气门2的动作模块化。具体地说，使节气门开度相对于目标开度超过(overshoot)地变化。
6另外，空气模块与空气逆解模块是众所周知的，其本身不是本发明的特征部分，所以在这里 与模块有关的详细的说明省略。内燃机的目标转矩由目标转矩设定部4设定。目标转矩设定部4对相对于内燃机 的各种转矩要求进行调整，将通过该调整得到的转矩值设为内燃机的目标转矩而输出。这 里所说的调整是根据预先设定的计算规则从多个数值得到1个数值的动作。被进行调整 的多个数值都是相同种类的物理量。另外，调整所得到的1个数值也是与被调整的多个数 值相同种类的物理量。在这里，作为与调整有关的物理量使用转矩。在调整中所使用的计 算规则中包含例如最大值选择、最小值选择、平均或者叠加等。也可以将这多个计算规则 适当组合。在进行调整的转矩要求中，除了驾驶者经由加速操作要求的转矩外，还包含从 VSC(Vehicle Stability Control system 车辆稳定性控制系统)、TRC(Traction Control system 牵引力控制系统)、ACC(Adaptive Cruise Control system 自适应巡航控制系统) 等车辆的控制系统要求的转矩。本实施方式的控制装置在目标转矩设定部4与空气逆解模块10之间具备响应补 偿滤波器6。由目标转矩设定部4设定的目标转矩不是被原样输入空气逆解模块10，而是 通过响应补偿滤波器6处理后被输入空气逆解模块10。响应补偿滤波器6，是为了对由内 燃机的运行条件左右的转矩的响应性能进行补偿而设置的。在图1中，记载于表示响应补偿滤波器6的框内的运算式是表示响应补偿滤波器6 的结构的传递函数。如该运算式所示，作为响应补偿滤波器6使用一阶滞后要素。在该一 阶滞后要素中，定义有基准的时间常数Ttl与用于对其进行校正的校正系数k。通过将这样的响应补偿滤波器6设置在空气逆解模块10之前，输入空气逆解模块 10的目标转矩相对于转矩要求与时间常数Ttl相应地使响应滞后。接着，通过空气逆解模块 10，基于相对于转矩要求使响应滞后的目标转矩计算出节气门2的目标开度。通过空气逆 解模块10计算出的目标开度在节气门驱动器12被转换为开度指令值而向节气门2输出。 通过节气门2根据开度指令值动作，内燃机的转矩向目标转矩变化。如上所述，本实施方式的控制装置，在其计算要素中具有一阶滞后要素，转矩相对 于节气门2的动作的响应也能够通过一阶滞后要素进行近似。因此，在应用了本实施方式 的控制装置的内燃机中，在经由节气门2的动作实际实现转矩要求的系统内包含有2个一 阶滞后要素。此时，实际的转矩相对于转矩要求的响应性能通过2个时间常数代表。如前所述，表示转矩相对于节气门2的动作的响应的时间常数(下面，称为进气系 统响应时间常数)根据内燃机的运行条件而变化。因此，如果响应补偿滤波器6的时间常 数Wtl为固定，则实际的转矩相对于转矩要求的响应性能最终也根据内燃机的运行条件而 变化。但是，可以认为，如果能够适当调整响应补偿滤波器6的时间常数kl；，由此消除由内 燃机的运行条件引起的进气系统响应时间常数的变化，则能够将实际的转矩相对于转矩要 求的响应性能调整为预期的响应性能。在这里，图3表示通过一阶滞后要素对实际的转矩的相对于转矩要求的响应进行 近似、其时间常数怎样随着内燃机的发动机转速而变化的曲线图。图3中所示的时间常数 与发动机转速的关系中实线所示的和单点划线所示的都是没有对目标转矩实施滤波处理 时的关系，两者的差异是由使用的空气逆解模块引起的。如上所述，与本实施方式有关的空 气逆解模块10被设计成通过使节气门开度相对于最终的目标开度超过地变化而最为快速地实现目标转矩。在这里将图3中实线所示的常数与发动机转速的关系设为通过空气逆解 模块10的使用所实现的关系。与图3中的实线相对应的时间常数是能够在各发动机转速下实现的最小的时间 常数。这相当于将响应补偿滤波器6的时间常数Wtl设为零的情况。在将响应补偿滤波器 6的时间常数Wtl设为比零大的值时，图3中的时间常数变得比实线所示的时间常数大，实 际的转矩相当于转矩要求的响应变慢。但是，如果与发动机转速相应地调整响应补偿滤波 器6的时间常数kl；，则如图3中虚线所示，能够使整体的时间常数一致，即，不管发动机转 速如何都能够将实际的转矩相当于转矩要求的响应设为一定。本实施方式的控制装置使确定时间常数Wtl的校正系数k与内燃机的运行条件相 应地变化。具体地说，基于内燃机的发动机转速、目标转矩的初始值、目标转矩的目标值来 确定校正系数k。因为，在各种运行条件中，内燃机的发动机转速、目标转矩的初始值与目 标值的差也是较大地左右进气系统响应时间常数的运行条件。另外，对于目标转矩的初始 值以及目标值的意义进行图解的是图4。目标转矩的初始值意味着当前时刻的目标转矩的 值，目标转矩的目标值意味着新设定的目标转矩的值。图5是表示将发动机转速设为一定时的目标转矩的初始值与目标值的差和进气 系统响应时间常数的关系的3维图。图6是表示将目标转矩的初始值设为一定时的目标转 矩的目标值以及发动机转速与进气系统响应时间常数的关系的3维图。从这些曲线图可 知，发动机转速越大，另外，目标转矩的初始值与目标值的差越大，则进气系统响应时间常 数变得越小。为了消除这样的进气系统响应时间常数的变化，进行由校正系数k进行的时 间常数Wtl的校正。在校正系数k的设定中使用校正系数映射8。校正系数映射8是具有内燃机的发 动机转速、目标转矩的初始值、目标转矩的目标值作为参数的映射，能够输出与这些值的输 入值相应的校正系数k。另外，校正系数k的最小值为零，在转矩相对于节气门2的动作的 响应变得最慢的条件下将校正系数k设为零。而且，与进气系统响应时间常数相反，发动机 转速越大，另外，目标转矩的初始值与目标值的差越大，将校正系数k设定为越大的值。这 意味着将转矩的相对于节气门2的动作的响应最慢时设为标准响应性能，在其他的条件下 也以实现标准响应性能的方式设定校正系数k。通过上面说明的结构及其功能，在通过本实施方式的控制装置控制内燃机时能够 实现图7至图9所示的动作。在图7至图9的各图中，最上层的曲线图表示通过目标转矩 设定部4设定的目标转矩的时间变化。另外，第二层的曲线图表示使最上层所示的目标转 矩通过响应补偿滤波器6而得到的校正目标转矩的时间变化。第三层的曲线图表示通过将 第二层所示的校正目标转矩输入空气逆解模块10所实现的节气门开度的时间变化。而最 下层的曲线图表示通过第三层所示的节气门2的动作所实现的实际转矩的时间变化。图7至图9的各图所示的动作是在各不相同的运行条件下所实现的动作。图7表 示在转矩相对于节气门2的动作的响应最慢的条件(最低响应条件)下所实现的动作。与 此相对，图8表示在转矩相对于节气门2的动作的响应稍慢的条件(低响应条件)下所实 现的动作，图9表示在转矩相对于节气门2的动作的响应快的条件(最高响应条件)下所 实现的动作。在这里，设为目标转矩的初始值与目标值在各响应条件下相同，仅发动机转速 不同。
首先，在图7所示的最低响应条件下，如将其最上层与第二层的曲线图相比较可 知，通过目标转矩设定部4设定的目标转矩被原样输入空气逆解模块10。因为如上所述响 应补偿滤波器6的校正系数k被设定为零。其结果，通过空气逆解模块10计算出的节气 门开度如第三层的曲线图所示，显示出超过最终的目标开度后收敛于最终的目标开度的变 化。接下来，在图8所示的低响应条件下，如其第二层的曲线图所示，输入空气逆解模 块10的校正目标转矩使响应相对于通过目标转矩设定部4设定的目标转矩滞后。因为响 应补偿滤波器6的校正系数k被设定为比零大的值。其结果，如第三层的曲线图所示，抑制 了通过空气逆解模块10计算出的节气门开度超过最终的目标开度。另外，在图9所示的高响应条件下，如其第二层的曲线图所示，输入空气逆解模块 10的校正目标转矩进一步使响应相对于通过目标转矩设定部4设定的目标转矩滞后。因为 响应补偿滤波器6的校正系数k被设定为比低响应条件下的值更大的值。其结果，如第三 层的曲线图所示，通过空气逆解模块10计算出的节气门开度显示出不超过最终的目标开 度并收敛于最终的目标开度的变化。在各响应条件下节气门开度显示出上述的时间变化的结果，如将图7至图9的各 图的最下层的曲线图进行比较可知，由节气门2的动作实现的实际转矩的时间变化与响应 条件的高低(在这里为发动机转速的高低)无关，显示出大致相同的时间变化。如从上面的具体的动作的说明也可知，根据本实施方式的控制装置，与内燃机的 运行条件无关，能够使实际的转矩相对于转矩要求的响应性能与最低响应条件下的转矩响 应性能一致。通过这样与内燃机的运行条件无关地将转矩响应性能设为一致，能够将车辆 整体的综合控制中的控制系统的设计和适合作业高效化。另外，在将该控制系统应用于实际的车辆时，转矩的响应性能不受内燃机的运行 条件左右，所以能够提高车辆整体的控制性能。如果举具体例，在TRC中在产生滑动时使包 含内燃机的动力传动系的输出下降同时向驱动轮施加制动而抑制滑动。如果此时动力传动 系的输出的响应特性不均勻，则在动力传动系的输出的响应速度快时，具有使输出过度下 降而失速的可能性。相反在动力传动系的输出的响应速度慢时，具有直到输出下降为止需 要花时间而不能迅速进行滑动抑制的可能性。根据本实施方式的控制装置，能够与内燃机 的运行条件无关地将转矩响应性能设为一致，所以能够防止上述的事态。另外，在本实施方式中，目标转矩设定部4相当于第1发明的“目标转矩设定单 元”。空气逆解模块10相当于第1发明的“转换单元”。另外，由响应补偿滤波器6与校正 系数映射8构成第1发明的“目标转矩校正单元”。另外，响应补偿滤波器6相当于第7发 明的“一阶滞后滤波器”，校正系数映射8相当于第7发明的“时间常数变更单元”。但是，根据图1所示的控制装置的结构，也能够与运行条件相应地能动地将实际 转矩相对于转矩要求的响应性能设为可变的。在本实施方式中，如图3所示，将通过一阶滞 后要素对实际转矩相对于转矩要求的响应进行近似后的时间常数设为一定。但是，也能够 与运行条件相应地使响应补偿滤波器6的时间常数Wtl适当变化，通过这样能够进行与内 燃机的运行条件相应的转矩响应性能的调整。例如，如果适当设计规定运行条件与校正系数k的关系的校正系数映射8，则也能 够得到图10中虚线所示的时间常数与运行条件(在这里为发动机转速)的关系。在图10所示的关系中，随着机械转速升高，增大时间常数。这样的转矩响应特性在高速道路上使 ACC工作时有效。越是高转速区域就越使转矩响应下降，所以能够得到没有冲击(〉3夂 夂)的平滑的响应性。另外，图10中实线与单点划线表示的时间常数与运行条件的关系与 图3中所示的相同。图10中虚线所示的时间常数与运行条件的关系是能够通过图1所示的控制装置 的结构实现的关系的一例。通过校正系数映射8的设计，响应补偿滤波器6的时间常数Wtl 能够任意设定，所以时间常数与运行条件的关系也能够任意调整。但是，与图10中的实线 相对应的时间常数是能够在各运行条件下实现的最小的时间常数，所以不能调整为比该时 间常数更小的时间常数。换而言之，如果是比与图10中的实线相对应的时间常数大的时间 常数，则能够通过响应补偿滤波器6的时间常数Wtl的设定任意实现。实施方式2 接下来，参照附图对本发明的实施方式2进行说明。根据先前说明的实施方式1的控制装置，能够与内燃机的运行条件无关地使实际 转矩相对于转矩要求的响应性能一致。但是，为了与最低响应条件下的转矩响应性能一致， 也具有整体的转矩响应性能被抑制得较低的课题。本实施方式是实施方式1的进一步的改 良，其特征在于能够实现转矩响应性能的高响应化。图11是表示作为本发明的实施方式2的内燃机的结构的框图。本实施方式的控 制装置以实施方式1的控制装置的结构为基础，追加了新的功能。在图11中对于与实施方 式1相同的要素赋予相同符号。下面，参照图11对本实施方式的控制装置的结构进行说明。 但是，对于与实施方式1相同的结构将其说明省略或者简略，对于与实施方式1不同的结构 重点进行说明。本实施方式的控制装置形成为，在与实施方式1有关的控制装置的结构中在响应 补偿滤波器6与空气逆解模块10之间追加了开关14的结构。向该开关14，输入由响应补 偿滤波器6进行滤波处理后的目标转矩和通过目标转矩设定部4设定的原始的目标转矩作 为输入信号。开关14能够将输入空气逆解模块10的信号在这2种信号之间进行切换。开关14根据在其内部执行的切换判定来进行输入信号的切换。作为用于切换判 定的信息使用发动机转速。开关14，在发动机转速为基准转速NeO以上的高转速区域将输 入信号切换为校正后的目标转矩，在发动机转速为比基准转速NeO低的低转速区域将输入 信号切换为原始的目标转矩。基准转速NeO能够设定为比最小转速高并且比最大转速低的 任意的转速。在本实施方式中，将通常使用的转速区域的下限设定为基准转速NeO。另外，开关14也将从哪个转矩要求产生源产生转矩要求这一信息作为用于切换 判定的信息来使用。开关14判定是否是预先确定的特定的转矩要求产生源产生转矩要求， 在该特定转矩要求产生源产生转矩要求时，将输入信号切换为原始的目标转矩。这里所说 的特定转矩要求产生源，是不需要转矩响应性能一致、需要转矩响应性能尽可能高的转矩 要求产生源。作为用于开关14的切换判定的信息，也使用与车辆状态有关的信息。例如，也可 以使用车辆的横摆率。也能够通过横摆率的值是否超过阈值而进行开关14的切换。图12是表示能够通过使该开关14动作而实现的转矩响应特性的图，通过一阶滞 后要素对实际的转矩相对于转矩要求的响应进行近似，通过曲线图表示其时间常数根据内燃机的发动机转速怎样变化。图12中实线所示的时间常数与发动机转速的关系以及单点 划线所示的时间常数与发动机转速的关系都与图3所示的相同。在特定转矩要求产生源产 生转矩要求时，通过开关14将向空气逆解模块10输入的输入信号切换为原始的目标转矩， 所以时间常数与发动机转速的关系变为实线所示的关系。在特定转矩要求产生源没有产生转矩要求时，开关14根据发动机转速是否为基 准转速NeO以上而切换。与本实施方式有关的校正系映射16设计为，使发动机转速为基准 转速NeO时能够实现的最小的时间常数为标准的时间常数。由此，在开关14工作而将向空 气逆解模块10输入的输入信号切换为校正目标转矩的高转速区域，如图中虚线所示，与发 动机转速无关，时间常数与标准的时间常数一致。如上所述，根据本实施方式的控制装置，在发动机转速为基准转速NeO以上的高 转速区域，能够使实际转矩相对于转矩要求的响应性能与基准转速NeO时的转矩响应性能 一致。如图12所示，基准转速NeO时的时间常数比最小转速时的时间常数低，所以在本实 施方式中所实现的转矩响应性能比在实施方式1中所实现的转矩响应性能实现了高响应 化。另外，在本实施方式中，比基准转速NeO低的低转速区域中的转矩响应性能与发动机转 速相应地变化。但是，基准转速NeO被设定为通常使用的转速区域的下限，所以即使在比其 低的转速区域中不能使转矩响应性能一致也不会产生实质的不利。另外，根据本实施方式的控制装置，当在转矩要求中包含来自特定转矩要求产生 源的转矩要求时，将没有通过响应补偿滤波器6校正的原始的目标转矩输入空气逆解模块 10。由此，转矩响应性能与内燃机的运行条件相应地变化，发动机转速越高时越能够得到较 高的转矩响应性。另外，在本实施方式中目标转矩设定部4相当于第1发明的“目标转矩设定单元”。 空气逆解模块10相当于第1发明的“转换单元”。另外，由响应补偿滤波器6与校正系映射 16构成第1发明的“目标转矩校正单元”。响应补偿滤波器6相当于第7发明的“一阶滞后 滤波器”，校正系数映射16相当于第7发明的“时间常数变更单元”。另外，开关14相当于 第2发明的“校正限制单元”与第3以及第4发明的“校正许可单元”。其他上面，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在 不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种变形而实施。例如，也可以如下所述那样变形 而实施。在实施方式1中，从一个校正系数映射8得到对响应补偿滤波器6的时间常数Wtl 进行校正的校正系数k，但也可以具备多个校正系数映射，对这些映射进行切换而使用。此 时，因每个校正系数映射使内燃机的运行条件与校正系数的关系不同。通过这样，能够通过 校正系数映射的选择来变更内燃机的转矩响应特性。校正系数映射也可以与内燃机的运行 条件相应地切换，也可以根据哪个转矩要求产生源产生转矩要求而切换。对于实施方式2 也同样，也可以具备多个校正系数映射，对这些映射进行切换而使用。例如，也可以除了校 正系数映射16外，还具备在实施方式1中使用的校正系数映射8，对这些映射进行切换而使 用。另外，根据图11所示的控制装置的结构，也能够通过空气逆解模块10的设计、校 正系数映射16的设计和开关14的切换判定，得到图13中虚线所示的时间常数与运行条件
11(在这里为发动机转速)的关系。图13中实线所示的时间常数与运行条件的关系以及单点 划线所示的时间常数与运行条件的关系都与图3中所示的相同。在实现图13所示的关系 时，在发动机转速为基准转速Nel以上的高转速区域，使用能够实现图13中单点划线所示 的关系的空气逆解模块，向该空气逆解模块输入原始的目标转矩。另外，在发动机转速比基 准转速Nel低的低转速区域，使用能够实现图13中实线所示的关系的空气逆解模块，向该 空气逆解模块输入通过响应补偿滤波器校正后的目标转矩。 另外，在上述的实施方式中，控制装置控制节气门的动作，但在本发明中作为控制 对象的致动器并不限定于节气门。只要是转矩相对于动作的响应性能根据内燃机的运行条 件变化的致动器，就能够在其控制中应用本发明。符号说明
2:节气门
4:目标转矩设定部
6 响应补偿滤波器
8 校正系数映射
10 空气逆解模块
12:节气门驱动器
14:开关
16 校正系数映射
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具有接收控制信号的输入而动作的致动器，并与 所述致动器的动作相应地调整输出的转矩，转矩相对于所述致动器的动作的响应性能根据 该内燃机的运行条件而变化，该内燃机的控制装置的特征在于，其具备目标转矩设定单元，其接受与所述内燃机要输出的转矩相关的要求，基于该转矩要求 设定所述内燃机的目标转矩；转换单元，其将目标转矩转换为所述致动器的控制信号；和目标转矩校正单元，其基于所述内燃机的运行条件对输入所述转换单元的目标转矩进 行校正，使得实际的转矩相对于转矩要求的响应性能变为预先设定的标准响应性能。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还具备校正限制单元，其判定在作为目标转矩的设定的基础的转矩要求中是否包含 从特定的转矩要求源产生的成分，在任意一种判定结果的情况下都限制由所述目标转矩校 正单元进行的目标转矩的校正。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还具备校正许可单元，其在特定的运行条件作为所述内燃机的运行条件而成立了的 情况下，许可由所述目标转矩校正单元进行的目标转矩的校正。
4.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于所述校正许可单元在所述内燃机在预定的转速区域运行的情况下许可由所述目标转 矩校正单元进行的目标转矩的校正。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于所述标准响应性能被设定为一定的响应性能。
6.如权利要求1至4中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于所述标准响应性能与所述内燃机的内燃机转速相应地变化。
7.如权利要求1至4中的任意一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述目标转矩校正单元具有一阶滞后滤波器，其中输入目标转矩；和时间常数变更 单元，其与所述内燃机的运行条件相应地变更所述一阶滞后滤波器的时间常数。
全文摘要
关于内燃机的控制装置，即使在转矩相对于某一致动器的动作的响应性能由运行条件左右的情况下，作为实际的转矩相对于转矩要求的响应性能也能够得到预期的响应性能。在空气逆解模块10的之前设置响应补偿滤波器6，通过空气逆解模块10对由响应补偿滤波器6校正后的目标转矩进行转换而得到节气门2的目标开度。响应补偿滤波器6的时间常数kT0基于内燃机的运行条件而设定，使得实际的转矩相对于转矩要求的响应性能变为预先设定的标准响应性能。
文档编号F02D45/00GK102084111SQ200980123080
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年6月19日
发明者副岛慎一, 大竹宏忠, 河井圭助, 鲤渕健 申请人:丰田自动车株式会社