专利名称：内燃机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机控制装置，特别地涉及将转矩和空燃比作为控制量的内燃机控制装置。
背景技术：
作为内燃机的控制方法的I种，已知将转矩和空燃比作为控制量来决定各致动器的操作量的方法。例如，日本特开2010-7489号公报公开了如下的方法决定针对内燃机的要求转矩和要求空燃比，以实现这些要求的方式来决定节气门、点火装置及燃料喷射装置的各操作量。关于节气门，作为其操作量的节气门开度，按照用于实现要求转矩的目标空气量来决定。例如，可以通过使用空气 模型的逆模型，通过计算求出实现目标空气量所需要的节气门开度。然而，内燃机产生的转矩，除了汽缸内所吸入的空气量以外，还与空燃比密切关联。在空气量相同的情况下，如果供于燃烧的混合气的空燃比是比化学计量空燃比稀的空燃比，则转矩減少，如果是比化学计量空燃比浓的空燃比，则转矩増大。因此，优选，在将要求转矩变换为目标空气量的过程中，參照汽缸内的混合气的空燃比、即要求空燃比。根据要求空燃比设定目标空气量，由此，可以提高要求转矩的实现精度。然而，要求空燃比未必恒定不变，有时也从废气性能的观点出发使之积极地变化。例如，当从停止供油恢复时，在规定期间内，进行使要求空燃比比化学计量空燃比浓的浓空燃比化操作，以使得催化剂的NOx还原能力更快地恢复。另外，为了使催化剂的净化性能提高，也进行以化学计量空燃比为中心使要求空燃比周期性变化和利用空燃比反馈控制使要求空燃比变化的操作。在这些情况下，与要求空燃比的变化相应，目标空气量也变化，与此相应来控制节气门开度。这时的节气门的动作，成为利用空气量的增减来消除伴随于空燃比变化的转矩的变动那样的动作。也就是说，当空燃比变化到浓空燃比侧时，为了将由于该变化而引起的转矩的増大通过减少空气量来抵消，节气门向关闭侧动作。相反地，当空燃比变化到稀空燃比侧时，为了将由于该变化引起的转矩的減少通过增大空气量来抵消，节气门向打开侧动作。但是，空气量针对节气门的动作的响应有延迟，实际的空气量相对于目标空气量的变化产生延迟而变化。因此，在要求空燃比有急剧的变化的情况下，空气量的变化赶不上要求空燃比的变化。其结果是，产生下面那样的问题。图7是以时间图表示在要求空燃比急剧变化的情况下的转矩、转速、空燃比、燃料喷射量、汽缸内进气量及节气门开度的各时间变化的图。在各层的时间图中，虚线表示各项目的要求值或目标值的时间变化，实线表示各项目的实际变动。如本图所示那样，在要求空燃比向稀空燃比侧阶跃性地急剧变化了的情况下，与此相应，目标空气量也阶跃性地剧增。但是，不能使节气门开度阶跃性地増大，同时，相对于节气门的动作，空气量的响应有延迟，所以实际的空气量晚于目标空气量而増大。因为燃料喷射量由实际的空气量和要求空燃比所决定，所以由于空气量増大的延迟，燃料喷射量暂时较大地減少。其结果是，使内燃机产生的转矩与要求转矩相比暂时性地较大地降低，发动机转速也暂时性地较大地降低。与此相伴，实际的空燃比也产生变动。此夕卜，根据日本特开2010-7489号公报所记载的技木，当在实际转矩和要求转矩之间可能产生偏差的情况下，调整点火正时以补偿该偏差。但是，当把点火正时设定在最佳点火正时的情况下，可以利用点火正时的延迟使转矩降低，然而，难以从最佳点火正时下的转矩再进ー步使转矩増大。因此，在要求空燃比急剧变化到稀空燃比侧的情况下，产生了如图7所示那样的转矩及转速的暂时性的降低。也就是，上述以往的控制方法，由于转矩及转速的变动而损害了运转性能，而且，结果有可能由于不希望的空燃比的变动而导致排放性能的恶化。专利文献I :日本特开2010-7489号公报专利文献2 :日本特开2006-138300号公报专利文献3 :日本特开平6-207545号公报 专利文献4 :日本特开2009-47102号公报专利文献5 :日本特开2002-47997号公报专利文献6 :日本特开2007-120326号公报专利文献7 :日本特开2010-112214号公报专利文献8 :日本特开2010-53826号公报专利文献9 :日本特开2009-47101号公报专利文献10 :日本特开2007-162565号公报作为上述的问题的解决方案，可考虑使要求空燃比的变化速度缓和。作为使要求空燃比的变化速度缓和的手段，例如，可以列举一次延迟滤波器等低通滤波器和加权平均等平衡化处理。通过使要求空燃比的变化速度缓和，能够消除空气量的变化相对于要求空燃比的变化的延迟。或者，即使不能使空气量的变化相对于要求空燃比的变化的延迟完全消除，也能够充分减轻至不产生转矩变动的程度。但是，无例外地一律缓和要求空燃比的变化速度，从排放性能的观点来看，未必令人满意。例如，在要求空燃比缓和地变化的情况下，由于进一歩使其变化速度缓和，有可能失去通过使要求空燃比积极地变化而得到的废气性能上的效果。
发明内容
因此，本发明的课题在于，在把转矩和空燃比作为控制量的内燃机中，通过适当地调整要求空燃比的变化速度，使与内燃机的废气性能有关的要求和与运转性能有关的要求同时得到满足。而且，为了实现这样的课题，本发明提供如下面那样的内燃机控制装置。本发明提供的控制装置，决定使内燃机产生的转矩的要求值即要求转矩，并且决定供于燃烧的混合气的空燃比的要求值即要求空燃比。在决定要求空燃比时，本控制装置，首先，接受与内燃机的废气性能有关的要求，将使该要求得到满足的空燃比作为要求空燃比来进行计算。而且，如果后述的规定的缓和条件未得到满足，则把计算出的要求空燃比照原样决定为最終的要求空燃比。但是，在后述的缓和条件已得到满足的情况下，则处理计算出的要求空燃比的信号以使其变化速度缓和，将缓和了变化速度而得到的要求空燃比决定为最終的要求空燃比。作为使变化速度缓和的具体的単元，可以使用一次延迟滤波器等低通滤波器和加权平均等平衡化处理。 本控制装置，以以上那样決定的要求空燃比为基础来计算用于实现要求转矩的目标空气量。对于目标空气量的计算，可以使用把使内燃机产生的转矩和汽缸内所吸入的空气量之间的关系与空燃比建立关联而決定的数据。本控制装置，按照目标空气量来操作空气量控制用致动器，并且按照要求空燃比来操作燃料喷射量控制用致动器。在此，上述缓和条件包含计算出的要求空燃比的变化量，详细地说，即每一个计算周期的变化量比规定的空燃比变化判定值大。也就是，本控制装置，在计算出的要求空燃比(原始的要求空燃比)的变化量比空燃比变化判定值大的情况下，把缓和了变化速度而得到的要求空燃比作为最終的要求空燃比来使用，但如果其变化量在空燃比变化判定值以下，则把原始的要求空燃比照原样作为最終的要求空燃比而使用。根据以上那样构成的控制装置，在要求空燃比的计算值急剧地变化了的情况下，将使其变化速度缓和了而得到的要求空燃比用于目标空气量的计算中，可以消除或充分地减轻相对于目标空气量的实际的空气量的响应延迟。结果是，根据本控制装置，能够消除或充分地减轻空气量变化相对于要求空燃比的变化的延迟，可以抑制伴随要求空燃比的变化的转矩变动并维持运转性能。另外，对于要求空燃比，其变化速度被缓和，但是其变化本身是允许的，所以也能够保证通过使要求空燃比积极地变化而得到的废气性能上的效果。另一方面，在要求空燃比的计算值的变化是缓慢的情况下，则把原始的要求空燃比照原样用于燃料喷射量控制中，所以可以如期待那样得到通过使要求空燃比积极地变化而得到的废气性能上的效果。也就是，根据本控制装置，可以使与内燃机的废气性能有关的要求和与运转性能有关的要求同时得到满足。此外，上述缓和条件还可以包含内燃机的负载比规定的负载判定值大。也就是，也可以构成为，在内燃机的负载比负载判定值大且原始的要求空燃比的变化量比空燃比变化判定值大的情况下，把缓和了变化速度而得到的要求空燃比作为最終的要求空燃比来使用。作为内燃机的负载，可以使用根据目标空气量或空气量控制用致动器的动作状态所推定的推定空气量。在低负载吋，内燃机的产生转矩较小，伴随于要求空燃比的变化的转矩变动也相对地小，所以即使不使要求空燃比的变化速度缓和，转矩变动也被抑制到较小。从而，通过把内燃机的负载比负载判定值大添加到缓和条件中，能够在更宽的运转区域中获得最满足与废气性能有关的要求的空燃比下的运转。此外，作为把内燃机的负载考虑为上述的缓和条件的方法，也可以根据内燃机的负载使空燃比变化判定值可变。也就是，也可以根据内燃机的负载来决定空燃比变化判定值，在要求空燃比的变化量比该空燃比变化判定值大的情况下，将缓和了变化速度而得到的要求空燃比作为最終的要求空燃比来使用。在这种情况下，负载越小可以把空燃比变化判定值设置为越大的值。据此，能够在更宽的运转区域中获得最满足与废气性能有关的要求的空燃比下的运转。然而，根据本发明的更优选的方式，控制装置，除了上述的空气量控制和燃料喷射量控制以外，还可以同时实施如下那样的点火正时控制。首先，在存在使点火正时比最佳点火正时延迟的要求的情况下，本控制装置，提高目标空气量以补偿伴随于点火正时延迟的转矩的減少。作为其具体的方法，优选，根据内燃机的状态和环境条件，来决定实际输出的转矩相对于内燃机能够输出的潜在转矩的比例的要求值、即要求效率，而且，通过将用于目标空气量的计算的要求转矩的值除以要求效率来提闻目标空气量。在这种情况下，本控制装置，按照提高后的目标空气量来操作空气量控制用致动器，以使得在这种情况下以要求空燃比所实现的转矩与要求转矩一致的方式来操作点火正时控制用致动器。作为其具体的方法，优选，计算在按照目标空气量操作了空气量控制用致动器的情况下的要求空燃比下的推定潜在转矩，接着，计算要求转矩和推定潜在转矩的比率，将该比率作为指示效率来操作点火正时控制用致动器。通过进行以上那样的点火正时控制，能够利用点火正时的修正对伴随于要求空燃比的变化的转矩的变动进行补偿。也就是，能够进ー步提高要求转矩的实现精度。在这种情况下，上述的缓和条件，也可以包含点火正时的相对于最佳点火正时的延迟量比规定的阈值小。如果是上述的具体的方法的情况，优选，缓和条件中包含要求效率比小于I的规定的阈值大。在以相同的负载条件进行了比较的情况下，点火正时比最佳点 火正时越延迟，则内燃机产生的转矩变得越小。因此，伴随于要求空燃比的变化的转矩变动也相对地变小，即使不使要求空燃比的变化速度缓和，转矩变动也被抑制到较小。从而，通过将点火正时的相对于最佳点火正时的延迟量比阈值大増加为缓和条件，能够在更宽的运转区域中获得最满足与废气性能有关的要求的空燃比下的运转。此外，作为使点火正时比最佳点火正时延迟的运转条件，可列举进行内燃机的怠速运转时和进行内燃机起动时的暖机运转时等。为了在怠速运转中确保备用转矩而进行点火正时的延迟，为了在起动时的暖机运转中提高向催化剂供给的废气的温度而进行点火正时的延迟。从而，也可以构成为，上述的缓和条件包含内燃机不是处于怠速运转中和内燃机不是处于起动时的暧机运转中。
图I是表示本发明的实施方式I的控制装置的构成的方框图。图2是表示由本发明的实施方式I的控制装置进行的处理的流程图。图3是用于对本发明的实施方式I的控制装置使用的低通滤波器的作用进行说明的图。图4是表示由本发明的实施方式2的控制装置进行的处理的流程图。图5是表示由本发明的实施方式3的控制装置进行的处理的流程图。图6是表示由本发明的实施方式4的控制装置进行的处理的流程图.图7是用于对以往的问题进行说明的图。
具体实施例方式实施方式I參照附图就本发明的实施方式I进行说明。在本发明的实施方式I中，被设为控制对象的内燃机(以下，发动机)是火花点火式的4循环往复式发动机。在发动机的排气通路上设置了用于净化废气的催化剂装置。控制装置通过操作发动机所具备的致动器来控制发动机的运转。控制装置能够操作的致动器包含点火装置、节气门、燃料喷射装置、可变气门正时机构、EGR装置等。但是，在本实施方式中控制装置操作的是节气门、点火装置及燃料喷射装置，控制装置通过操作这3个致动器来控制发动机的运转。本实施方式的控制装置，作为发动机的控制量而使用转矩、空燃比及效率。这里所谓的转矩更严密地是指使发动机产生的图示转矩，空燃比是指供于燃烧的混合气的空燃比。本说明书中的效率是指实际输出的转矩相对于发动机能够输出的潜在转矩的比例。效率的最大值是1，这时，发动机能够输出的潜在转矩实际上按照原样被输出。在效率比I小的情况下，实际输出的转矩 比发动机能够输出的潜在转矩小，其富余部分主要变成热量从发动机输出。图I的方框图所示的控制装置2表示本实施方式的控制装置的构成。在图I中，构成控制装置2的各部件，是特别地在图中表示了的只与基于控制装置2具有的各种功能性部件之中的3种致动器即节气门4、点火装置6及燃料喷射装置(INJ)S的操作的转矩控制和空燃比控制有关的部件。从而，图I不是意味控制装置2只由这些部件所构成。此外，各部件，也可以分别由专用的硬件来构成，也可以通过共用硬件利用软件虚拟地构成。以下，以图I所示的各部件的功能为中心，就控制装置2的整体构成进行说明。首先，控制装置2分别决定要求转矩、要求效率及要求空燃比(要求A/F)作为针对发动机的控制量的要求。要求转矩的决定由要求转矩决定部10进行。要求转矩决定部10，根据发动机的运转条件，具体地说，根据驾驶者的油门踏板的操作量和来自vsc、TRC等车辆的控制系统的信号，来决定要求转矩。要求效率的决定由要求效率决定部12来进行。如后述那样，通过把要求效率设为I，将点火正时控制为最佳点火正时，通过把要求效率设为比I小的值，将点火正时比最佳点火正时延迟。但是，在本实施方式中，要求效率决定部12将要求效率固定为作为最大值的I。要求空燃比的决定由要求空燃比决定部14来进行。本实施方式的I个特征是由要求空燃比决定部14所采用的决定要求空燃比的方法。从而，就要求空燃比决定部14的构成及其功能，随后详细地进行说明。由要求空燃比决定部14所決定的要求空燃比被输入到燃料喷射量计算部28。燃料喷射量计算部28，当某个汽缸的燃料喷射量的计算时刻到来时，根据要求空燃比和该汽缸的进气门关闭时刻下的预测空气量(预测负载率)来计算燃料喷射量。预测空气量，如已经广泛知道的那样，可以根据利用后述的节气门延迟控制而得到的节气门开度的将来值来计算。控制装置2进行燃料喷射装置8的操作以实现由燃料喷射量计算部28计算出的燃料喷射量。另ー方面，由要求转矩决定部10所決定的要求转矩和要求效率决定部12所决定的要求效率被输入到空气量控制用转矩计算部16。空气量控制用转矩计算部16，通过将要求转矩除以要求效率来计算空气量控制用转矩。在要求效率比I小的情况下，将空气量控制用转矩提高到比要求转矩大。空气量控制用转矩被输入到目标空气量计算部18。目标空气量计算都18，使用空气量映射将空气量控制用转矩变换为目标空气量(KL)。这里所说的空气量，是指汽缸内所吸入的空气量(也可以替代使用将其无量纲化的充填效率或者负载率)。空气量映射，是以点火正时是最佳点火正时(MBT和轻度爆震点火正时之中更延迟侧的点火正吋)为前提，把包含发动机转速及空燃比的各种发动机状态量设为主要參数而将转矩和空气量建立关联而得到的映射。空气量映射是基于通过对发动机进行试验所得到的数据而生成的。发动机状态量的实际值和目标值被用于检索空气量映射。关于空燃比，将由要求空燃比决定部14所決定的要求空燃比用于映射检索。从而，在目标空气量计算部18中，根据要求空燃比计算实现空气量控制用转矩所需要的空气量作为发动机的目标空气量。此外，在要求效率比I小的情况下，目标空气量被提高，这意味着对节气门4进行了要求，以潜在性地能够输出比要求转矩大的转矩。
目标空气量被输入到目标节气门开度计算部20。目标节气门开度计算部20，使用空气模型的逆模型将目标空气量(KL)变换为节气门开度(TA)。因为空气模型是将相对于节气门4的动作的空气量的响应特性模型化的物理模型，所以可以通过使用该逆模型来逆计算出实现目标空气量所需要的节气门开度。控制装置2按照由目标节气门开度计算部20计算出的节气门开度来进行节气门4的操作。但是，由于能够预测节气门开度的将来值，有时实施节气门延迟控制。在这种情况下，在由节气门开度计算部20计算出的目标节气门开度和通过节气门4动作所实现的实际的节气门开度之间，产生与延迟时间相应的偏差。控制装置2，与上述的处理并行，利用推定转矩计算部22实施基于实际的节气门开度(实际TA)的推定转矩的计算。本说明书中的推定转矩是指，基于当前的节气门开度将点火正时设置为最佳点火正时的情况下能够输出的转矩、即发动机潜在性地能够输出的转矩的推定值。推定转矩计算部22，首先，使用上述的空气模型的正向模型将节气门开度变换为推定空气量。接着，使用转矩映射将推定空气量变换为推定转矩。转矩映射是上述的空气量映射的逆映射，是以点火正时是最佳点火正时为前提，以各种发动机状态量作为主要參数把空气量和转矩建立关联而得到的映射。在该转矩映射的检索中，使用由要求空燃比决定部14所決定的要求空燃比。从而，在推定转矩计算部22中，基于要求空燃比计算推定为利用推定空气量能够实现的转矩。推定转矩与所复制的目标转矩一起被输入到点火正时控制用效率计算部24。点火正时控制用效率计算部24计算要求转矩和推定转矩的比率。所计算出的比率意味着用于实现要求转矩的效率，作为点火正时控制用的指示效率而被使用。点火正时控制用的指示效率被输入到点火正时计算部26。点火正时计算部26，根据所输入的点火正时控制用的指示效率来计算点火正时(SA)。详细地说，基于发动机转速、要求转矩、空燃比等发动机状态量来计算最佳点火正吋，并且根据所输入的点火正时控制用的指示效率，来计算相对于最佳点火正时的延迟量。如果指示效率是1，则把延迟量设为零，指示效率越比I小则越增大延迟量。而且，计算对最佳点火正时补偿了延迟量后的点火正时，作为最終的点火正吋。在最佳点火正时的计算中，例如可以利用将最佳点火正时和各种发动机状态量建立关联的映射。在延迟量的计算中，例如可以利用将延迟量和效率及各种发动机状态量建立关联的映射。发动机状态量的实际值和目标值被用于这些映射的检索。关于空燃比，将由要求空燃比决定部14所決定的要求空燃比用于映射检索。控制装置2按照点火正时计算部26计算出的点火正时进行点火装置6的操作。在本实施方式中，因为如上述那样将要求效率固定为1，所以在稳定状态下指示效率也维持为
I。因此，稳定状态下的点火正时被维持在最佳点火正吋。接着，就作为本实施方式的控制装置2的主要部分的要求空燃比决定部14的构成和功能，详细地说明。要求空燃比决定部14由要求空燃比计算部30、低通滤波器(LPF) 32、开关34及切换判定部36所构成。要求空燃比计算部30具有接受与发动机的废气性能有关的要求，并计算使该要求得到满足的空燃比作为要求空燃比的功能。详细地说，通常设定的要求空燃 比是化学计量空燃比，但在从废气性能的观点来看有需要的情况下，使之向稀空燃比侧或浓空燃比侧变化。例如，为了使催化剂的净化性能提高，进行以化学计量空燃比为中心使要求空燃比周期性地变化的操作和利用空燃比反馈控制使要求空燃比变化的操作。另外，在从停止供油状态恢复时，为了使催化剂的NOx还原能力赶快地恢复，在规定期间，进行使要求空燃比比化学计量空燃比浓的浓空燃比化的操作。由要求空燃比计算部30输出的要求空燃比被分为2路，一方的要求空燃比在通过低通滤波器32之后输入到开关34。另一方的要求空燃比照原样输入到开关34。低通滤波器32，例如，是一次延迟滤波器，是为了缓和要求空燃比的变化速度而设置的。开关34按照切換判定部36的指示选择所输入的要求空燃比的任意一方，即缓和了变化速度的要求空燃比和原始的要求空燃比的哪ー个。将由开关34所选择的要求空燃比决定为最終的要求空燃比，并从要求空燃比决定部14输出。切換判定部36根据要求空燃比的变化量，详细地说，基于每个计算周期的变化量来进行切換判定。切換判定部36按每I个计算周期来计算由要求空燃比计算部30计算出的要求空燃比的变化量，并判定其大小是否比规定的判定值(空燃比变化判定值)大。而且，在其判定结果是肯定的情况下，切換判定部36向开关34发出指示，以选择由低通滤波器32处理后的要求空燃比。相反地，在判定结果是否定的情况下，切換判定都36向开关34发出指示，以选择由要求空燃比计算部30计算出的原始的要求空燃比。图2是以流程图表示由要求空燃比决定部14所进行的处理的图。根据该流程图，在最初的步骤SlOl中，计算要求空燃比。接着，判定要求空燃比的每ー个计算周期的变化量是否比空燃比变化判定值大(步骤S102)。如果步骤S102的判定结果是肯定的，则利用低通滤波器32来缓和要求空燃比的变化速度(步骤S103)。而且，将缓和了变化速度而得到的要求空燃比作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)输出(步骤S104)。如果步骤S102的判定结果为否定的，则将未缓和变化速度的原始的要求空燃比照原样作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)输出(步骤S104)。根据以上那样构成的本实施方式的控制装置2，在由于与发动机的废气性能有关的要求而使要求空燃比的计算值急剧地变化了的情况下，将利用低通滤波器32使其变化速度得到缓和的要求空燃比用于目标空气量的计算中。因此，可以消除或充分地减轻相对于目标空气量的实际的空气量的响应延迟。图3是用图形表示利用低通滤波器32来使要求空燃比的变化速度得到缓和的情况下的转矩、转速及空燃比的各时间变化的图。根据本实施方式的控制装置2，能够消除或充分地减轻空气量的变化相对于要求空燃比的变化的延迟，所以可以如图3所示那样，抑制伴随于要求空燃比的变化的转矩及转速的变动并维持运转性能。另外，因为也抑制了相对于要求空燃比的空燃比的变动，所以也可以保证废气性能上的效果。另ー方面，在要求空燃比的计算值的变化是缓慢的情况下，未经低通滤波器32处理的原始的要求空燃比照原样用于燃料喷射量控制中。因此，可以如期待那样得到通过使要求空燃比积极地变化所得到的废气性能上的效果。当然，因为这种情况下的空气量的变化相对于要求空燃比的变化的延迟充分小，所以伴随于要求空燃比的变化的转矩及转速的变动被抑制到较低。也就是，根据本实施方式的控制装置2，可以同时使与发动机的废气性能有关的要求和与运转性能有关的要求得到满足。实施方式2參照附图就本发明的实施方式2进行说明。 对于本实施方式和实施方式I，要求空燃比决定部14的要求空燃比的决定方法有所不同。更详细地说，由切換判定部36进行的开关34的切換判定的内容有所不同。本实施方式的切換判定部36的切換判定，基于要求空燃比的变化量和发动机的负载大小来进行。这是因为，发动机的负载大小与要求空燃比发生变化的情况下的转矩变动的大小有关系。具体地说，在低负载时，发动机的产生转矩较小，伴随于要求空燃比的变化的转矩变动也相对地小。因此，如果发动机的负载比较小，则即使不便要求空燃比的变化速度缓和，转矩变动也被抑制到较小。图4是以流程图表示在本实施方式中要求空燃比决定部14所进行的处理的图。根据该流程图，在最初的步骤S201中计算要求空燃比。接着，判定发动机的负载大小是否比负载判定值大(步骤S202)。作为发动机的负载，可以使用由目标空气量计算部18所计算的目标空气量或根据节气门4的实际开度所推定的推定空气量。如果步骤S202的判定结果为肯定，则进一歩判定要求空燃比的每ー个计算周期的变化量是否比空燃比变化判定值大(步骤S203)。如果步骤S203的判定结果为肯定，则利用低通滤波器32使要求空燃比的变化速度缓和(步骤S204)。而且，将缓和了变化速度的要求空燃比作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)来输出(步骤S205)。另ー方面，如果步骤S202的判定结果为否定或者步骤S203的判定结果为否定，则将变化速度未被缓和的原始的要求空燃比照原样作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)来输出(步骤S205)。根据本实施方式，通过在使要求空燃比的变化速度缓和的条件中加上了发动机的负载比较大，能够在更宽的运转区域中，获得最满足与废气性能有关的要求的空燃比下的运转。实施方式3參照附图就本发明的实施方式3进行说明。本实施方式，在使要求空燃比的变化速度缓和的条件中考虑了发动机的负载大小的点与实施方式2相同。但是，本实施方式有如下特征根据发动机的负载使成为关于要求空燃比的变化量大小的判断基准的空燃比变化判定值可变。图5是以流程图表示在本实施方式中由要求空燃比决定部14所进行的处理的图。根据该流程图，在最初的步骤S301中，计算要求空燃比。接着，參照切換判定部36所存储的映射，计算与发动机的负载相应的空燃比变化判定值(步骤S302)。根据映射中的负载和空燃比变化判定值的关系，负载越小则空燃比变化判定值变得越大。接着，判定要求空燃比的每ー个计算周期的变化量是否比空燃比变化判定值大(步骤S303)。如果步骤S303的判定结果为肯定，则利用低通滤波器32来缓和要求空燃比的变化速度(步骤S304)。而且，将缓和了变化速度的要求空燃比作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)而输出(步骤S305)。另ー方面，如果步骤S303的判定结果是否定，则将未缓和变化速度的原始的要求空燃比照原样作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)而输出(步骤S305)。根据本实施方式，通过根据发动机的负载将判断要求空燃比的变化量大小的基准设为可变，能够在更宽的运转区域中，获得最满足与废气性能有关的要求的空燃比下的运转。实施方式4參照附图就本发明的实施方式4进行说明。
本实施方式中，要求效率决定部12根据发动机的状态和环境条件将要求效率设定为比I小的值。具体地说，当在发动机起动时的暖机运转中想要使废气温度上升的情况下和在发动机的怠速运转中想要形成备用转矩的情况下，要求效率决定部12为了使点火正时比最佳点火正时延迟，而将要求效率决定为比I小的值。在发动机的负载条件相同的情况下，越使点火正时比最佳点火正时延迟则发动机的产生转矩变得越小。因此，伴随于要求空燃比的变化的转矩变动也相对地变小，即使不使要求空燃比的变化速度缓和，转矩变动也被抑制到较小。因此，在本实施方式中，在是如在怠速运转中和起动时的暖机运转中那样进行点火正时的延迟的状况下，不进行基于低通滤波器32的要求空燃比的处理。图6是以流程图表示在本实施方式中由要求空燃比决定部14所进行的处理的图。根据该流程图，在最初的步骤S401中，计算要求空燃比。接着，參照切換判定部36所存储的映射，计算与发动机的负载相应的空燃比变化判定值(步骤S402)。继而，判定发动机是否不是在怠速运转中(步骤S403)。如果步骤S403的判定结果为肯定，则进一歩判定发动机是否不是在暖机运转中(步骤S404)。如果步骤S404的判定结果为肯定，则进而判定要求空燃比的每ー个计算周期的变化量是否比空燃比变化判定值大(步骤S405)。如果步骤S405的判定结果为肯定，则利用低通滤波器32缓和要求空燃比的变化速度(步骤S406)。而且，将缓和了变化速度的要求空燃比作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)而输出(步骤S407)。另ー方面，如果步骤S403的判定结果为否定，或者步骤S404的判定结果为否定，或者如果步骤S405的判定结果为否定，则将变化速度未被缓和的原始的要求空燃比照原样作为最終的要求空燃比(修正要求空燃比)而输出(步骤407)。根据本实施方式，通过将“点火正时的相对于最佳点火正时的延迟量比较大”増加在缓和条件中，能够在更宽的运转区域中，获得最满足与废气性能有关的要求的空燃比下的运转。其他以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的宗g的范围内进行各种变形并实施。例如，也可以如下面那样进行变形并实施。在实施方式4中，以实施方式3的切換判定为基础，进一歩，将“发动机不是处于怠速运转中且不是处于起动时的暖机运转中”増加在缓和条件中。但是，即使只将“发动机不是处于怠速运转中”和“发动机不是处于暖机运转中”的任意一方増加在缓和条件中，也可以得到相应的效果。另外，也可以以实施方式I或实施方式2的切換判定为基础，将“发动机不是处于怠速运转中”和“发动机不是处于暖机运转中”増加在缓和条件中。另外，在实施方式中作为用于空气量控制的致动器而使用了节气门，但是，也可以使用上升量或作用角可变的进气门。另外，在实施方式中利用低通滤波器缓和了要求转矩的变化速度，但是，也可以使用所谓的平衡化处理。作为平衡化处理的一例，可以列举加权平均。
另外，在实施方式中将要求转矩与推定转矩的比率作为指示效率来计算，按照指示效率来控制点火正时，但关于实施方式1-3，也可以将指示效率固定为I。也就是，也可以预先把点火正时固定为最佳点火正吋。符号说明2控制装置、4节气门、6点火装置、8燃料喷射装置、10要求转矩决定部、12要求效率决定部、14要求空燃比决定部、16空气量控制用转矩计算部、18目标空气量计算部、20节气门开度计算部、22推定转矩计算部、24点火正时控制用效率计算部、26点火正时计算部、28燃料喷射量计算部、30要求空燃比计算部、32低通滤波器、34开关、36切換判定部。
权利要求
1.一种内燃机控制装置，其特征在于，具备 要求转矩决定单元，决定使内燃机产生的转矩的要求值，以下记为要求转矩； 要求空燃比决定单元，决定供于燃烧的混合气的空燃比的要求值，以下记为要求空燃比； 目标空气量计算单元，基于把使上述内燃机产生的转矩和汽缸内所吸入的空气量之间的关系与空燃比建立关联地规定的数据，计算出用于以上述要求空燃比来实现上述要求转矩的目标空气量； 空气量控制単元，按照上述目标空气量来操作空气量控制用致动器；和 燃料喷射量控制单元，按照上述要求空燃比来操作燃料喷射量控制用致动器， 上述要求空燃比决定单元具备 要求空燃比计算单元，接受与上述内燃机的废气性能有关的要求，计算出满足上述要求的空燃比作为要求空燃比； 变化速度缓和单元，处理由上述要求空燃比计算单元计算出的要求空燃比的信号，并使其变化速度缓和；和 最終决定单元，在满足了规定的缓和条件的情况下，将通过上述变化速度缓和单元缓和了变化速度而得到的要求空燃比决定为最終的要求空燃比，在上述缓和条件未被满足的情况下，把由上述要求空燃比计算单元计算出的要求空燃比决定为最終的要求空燃比， 上述缓和条件包含上述要求空燃比计算单元的计算值的变化量比规定的空燃比变化判定值大。
2.根据权利要求I所述的内燃机控制装置，其特征在干， 上述缓和条件还包含上述内燃机的负载比规定的负载判定值大。
3.根据权利要求I所述的内燃机控制装置，其特征在干， 上述空燃比变化判定值可以根据上述内燃机的负载而变化。
4.根据权利要求I至3的任意一项所述的内燃机控制装置，其特征在干，还具备 目标空气量提高单元，在存在使点火正时比最佳点火正时延迟的要求的情况下，提高上述目标空气量以补偿伴随于点火正时延迟的转矩的減少；和 点火正时控制単元，在按照提高后的目标空气量操作了上述空气量控制用致动器的情况下，操作点火正时控制用致动器，以使得以上述要求空燃比实现的转矩与上述要求转矩—致。
5.根据权利要求4所述的内燃机控制装置，其特征在干， 上述缓和条件还包含点火正时的相对于最佳点火正时的延迟量比规定的阈值小。
6.根据权利要求5所述的内燃机控制装置，其特征在干， 使点火正时比最佳点火正时延迟的要求，是上述内燃机进行怠速运转时所提出的要求， 上述缓和条件包含上述内燃机不是处于怠速运转中。
7.根据权利要求5或6所述的内燃机控制装置，其特征在干， 使点火正时比最佳点火正时延迟的要求，是上述内燃机在起动时进行暖机运转时所提出的要求， 上述缓和条件包含上述内燃机不是处于起动时的暖机运转中。
全文摘要
本发明提供的内燃机的控制装置是，在把转矩和空燃比作为控制量的内燃机中通过适当地调整要求空燃比的变化速度，可以使与内燃机的废气性能有关的要求和与运转性能有关的要求同时得到满足的控制装置。本控制装置，接受与内燃机的废气性能有关的要求，把使该要求得到满足的空燃比作为要求空燃比来计算。而且，如果规定的缓和条件未被满足，则将该原始的要求空燃比照原样决定为最终的要求空燃比。但是，在缓和条件已满足的情况下，处理原始的要求空燃比的信号以使其变化速度缓和，并把缓和了变化速度的要求空燃比决定为最终的要求空燃比。上述的缓和条件包含原始的要求空燃比的变化量，详细地说，即每1个计算周期的变化量比规定的空燃比变化判定值大。
文档编号F02P5/15GK102652216SQ201080002519
公开日2012年8月29日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者冈崎俊太郎, 吉嵜聪, 川上肇, 柴山正史, 诸葛香 申请人:丰田自动车株式会社