专利名称：发动机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据发动机所要求的要求扭矩而控制发动机输出功率的发动机的控制装置，尤其涉及一种使用发动机热效率而运算目标空气量的控制装置。
背景技术：
作为搭载在车辆上的发动机的控制方法之一，已知有以发动机所要求的扭矩大小为基准而对吸入空气量、燃料喷射量和点火时刻等进行控制的扭矩基准(扭矩需求)控制。在扭矩基准控制中，例如根据油门开度和发动机旋转速度来运算发动机应输出的扭矩的目标值，并控制发动机的运转状态以获得该目标扭矩。另外，在搭载有自动变速机、自适应装置、称为车辆稳定装置的外部控制系统的车辆中，由各外部控制系统对发动机的输出要求被换算成扭矩值并在发动机控制装置(发动机ECU)内被一元化，一并控制发动机的扭矩动作。以往，在这种扭矩基准控制中，已知有一种对相对于控制操作的应答性不相同的二种控制、即对慢应答扭矩控制和快应答扭矩控制都予以实施的技术。前者的慢应答扭矩控制是根据例如以电子控制节气门的操作为代表的吸入空气量操作来控制扭矩的。另外，后者的快应答扭矩控制是根据例如点火时刻操作、燃料喷射量操作来控制扭矩的。这些控制不仅应答性不相同，而且扭矩的调整幅度也不相同，因此，根据车辆的行驶状态和发动机的运转状态来适当实施，或协调地调整各控制的操作量。例如，专利文献I记载有一种根据由空气流动传感器或进气歧管压力传感器检测出的发动机的运转状态来控制节流阀和火花塞的扭矩基准控制装置。在该技术中，进气量控制部控制吸入空气量，点火时刻控制部控制点火时刻。然而，在扭矩基准的吸入空气量控制中，控制节流阀开度以使通过节流阀的空气的量为使对于产生目标扭矩而言充分必要的燃烧反应发生的空气量。即，根据目标扭矩来运算应导入缸内的吸入空气量的目标值，考虑与进气系统统的压力条件、温度条件对应的吸入空气的作为流体的运动特性并运算目标节气门开度，对应节流阀输出控制信号以使实际的节气门开度与该目标节气门开度一致。通过使用这种方法，可对目标扭矩适当调节吸入空气量。另一方面，随着缸内的燃烧反应而实际生成的发动机扭矩是根据被吸入到缸内的空气量和混合气的燃料量而变化的。这是因为热效率因吸入空气中的氧气浓度和燃烧的时机等而转换的缘故。这里，热效率是指缸内产生的热量中转换成发动机的机械性工作后的能量比例。因此，在近年来的扭矩基准控制中，正在采用这样的方法在节气门开度的运算过程中将发动机的热效率计算，一并使用该热效率和目标扭矩而正确地运算吸入空气量。作为典型的热效率的计算方法，已知有根据各气缸的点火时刻而计算的方法。例如，利用点火时刻与扭矩的关系计算该时刻的发动机扭矩，通过对其附加旋转速度的信息而计算发动机输出功率(即功率)。如此，根据实际的发动机的运转状态来高精度地推断发动机输出功率，可把握与热效率对应的能量，可运算正确的热效率值。
专利文献1:日本特开2009 - 281239号公报发明所要解决的课题但是，在基于各气缸的点火时刻的热效率的计算方法中，难以无滞后地把握发动机的运转状态。例如，在一般的扭矩基准的点火时刻控制中，根据与发动机的实际运转状态对应的传感器检测值而设定点火时刻。作为传感器检测值的具体例子是，使用由设在进气系统的流量计检测的实际空气量和实际填充效率。即使在上述的专利文献I所记载的技术中，也根据空气流动传感器和歧管压力(进气歧管压力)传感器的检测值而设置点火时刻。另一方面，实际空气量和实际填充效率的值，是为实现目标填充效率而作为对节流阀等进行操作后的结果所得到的数值，其对于在该时刻下的目标填充效率进行滞后地应答。即，根据传感器检测值来检测实际空气量和实际填充效率，其是从运算了目标填充效率的时刻起经过了规定的滞后时间后进行的。并且，该规定的滞后时间包含内藏于节流阀的电动机的驱动滞后时间、直至对传递到节流阀的控制信号进行运算为止所花的运算时间。因此，假如使用根据实际空气量和实际填充效率而设定的点火时刻来计算热效率，则该热效率的数值也是相对目标填充效率而延迟的数值。由此，在依据点火时刻控制的扭矩动作和依据吸入空气量控制的扭矩动作之间容易产生偏差，作为目标的对于发动机运转点的收敛性有可能下降。另外，由于相对于点火时刻控制施加始终使吸入空气量控制稍稍滞后的操作，因此还有这样的问题既难以使节流阀的动作达到目的，又难以使吸入空气量控制的应答性和稳定性提高。
发明内容
本发明是鉴于上述那样的问题而发明的，其目的之一在于提供一种发动机的控制装置，当在扭矩基准控制中发动机的运转点产生变化时，可使作为目标的对于发动机运转点的收敛性提高，并使吸入空气量控制的控制应答性及控制稳定性提高。另外，本发明的目的不限于上述的目的，还能获得由后述的用于实施发明的方式所示的各结构所带来的作用效果，即获得以往技术所不能得到的作用效果，这也作为本发明的另一目的而予以定位。用于解决课题的手段(I)此处公开的发动机的控制装置，具有对计算应导入发动机的缸内的空气量用的目标点火时刻进行运算的目标点火时刻运算单元；根据所述目标点火时刻对所述发动机的热效率进行运算的热效率运算单元；以及根据所述热效率对作为应导入所述缸内的空气量的目标值的目标空气量进行运算的目标空气量运算单元，所述目标点火时刻运算单元根据在所述目标空气量运算单元中在过去的运算周期运算出的所述目标空气量而对当前的运算周期的时期中的所述目标点火时刻进行运算。此处所说的“应导入发动机缸内的空气量”包含导入发动机缸内(导入后)的空气的体积、质量或与它们对应的参数，例如包含填充效率和体积效率等。另外，本发明中的“目标点火时刻”，是与火花塞实际点火用的实行点火时刻分开的点火时刻，不必是与实行点火时刻相同的数值。即，“目标点火时刻”不是称为实行点火时刻的目标值的通常的意思，而是为计算目标空气量所需的信息，是指目标运转点的点火时刻的意思，该“目标点火时刻”是根据过去的目标空气量来运算的。另外，所谓“过去的目标空气量”，包含例如在上次的运算周期所得到的目标空气量、在前二个运算周期所得到的目标空气量等。此外，所谓“根据过去的目标空气量”包含例如原封不动地使用目标空气量的上次的数值；使用上次的数值及上上次的数值的平均值等的使用对过去的目标空气量实施各种运算后的数值。(2)另外，优选地，具有根据在所述过去的运算周期运算出的所述目标空气量而对当前的运算周期的时期中的目标空燃比进行运算的目标空燃比运算单元，所述热效率运算单元根据所述目标空燃比对所述发动机的热效率进行修正。由所述目标空燃比运算单元运算的所述目标空燃比，是指为计算目标空气量而必需的信息即目标运转点的空燃比，其是根据过去的目标空气量进行运算的。(3)另外，优选地，具有根据在所述过去的运算周期运算出的所述目标空气量对当前的运算周期的时期中的目标排气回流率进行运算的目标排气回流率运算单元，所述热效率运算单元根据所述目标排气回流率对所述发动机的热效率进行修正。由所述目标排气回流率运算单元运算的所述目标排气回流率，是指为计算目标空气量而必需的信息即目标运转点的排气回流率，其是根据过去的目标空气量进行运算的。(4)另外，优选地，所述目标点火时刻运算单元根据在刚刚之前的运算周期运算出的所述目标空气量对当前的运算周期的所述目标点火时刻进行运算。(5)另外，优选地，具有根据被导入所述发动机的缸内的实际空气量对与实际由火花塞进行点火的时刻对应的实行点火时刻进行运算的实行点火时刻运算单元。例如，在所述目标空气量产生变化的过渡运转时，优选地，所述目标点火时刻运算单元独立于所述实行点火时刻地对空气量运算用的所述目标点火时刻进行运算。发明的效果在所公开的发动机的控制装置中，根据在过去的运算周期运算出的目标空气量而运算当前的运算周期的时刻下的目标点火时刻，由根据该目标点火时刻而运算的热效率运算应导入发动机缸内的目标空气量。利用这种运算，无论实际空气量相对目标空气量的延迟时间的长短，都可适当地控制吸入空气量，在发动机的运转点产生变化时，可迅速而高精度地使其收敛到作为目标的发动机运转点。另外，可高精度地把握热效率，可使吸入空气量控制的控制性提高。
图1是例示一实施方式的发动机的控制装置的方框结构及适用了该控制装置的发动机的结构的图。图2是表示本控制装置的控制用参数的运算流程的模式图。图3是例示本控制装置的目标扭矩运算部的方框结构图。图4是例示本控制装置的点火时刻控制部的方框结构图。图5是例示本控制装置的目标填充效率运算部的方框结构图。图6是例示本控制装置的进气量控制部的方框结构图。图7是例示本控制装置的目标点火时刻运算部的方框结构图。图8是例示本控制装置的目标空燃比运算部的方框结构图。图9是例示本控制装置的目标EGR率运算部的方框结构图。图10是例示本控制装置的热效率系数运算部的方框结构图。符号说明
I发动机控制装置2目标扭矩运算部3点火时刻控制部(实行点火时刻运算单元)4目标填充效率运算部(目标填充效率运算单元)5进气量控制部6目标值运算部6A目标点火时刻运算部(目标点火时刻运算单元)6B目标空燃比运算部(目标空燃比运算单元)6C目标EGR率运算部(目标排气回流率运算单元)7热效率系数运算部(热效率运算单元)Ectgt目标填充效率Ectgtpee上次的数值
Kpi热效率系数
具体实施例方式参照附图来说明发动机的控制装置。另外，以下表示的实施方式不过是例示而已，无排除以下实施方式未明示的各种变形和技术应用的意图。本实施方式的各结构在不脱离这些主旨的范围内可作各种变形实施，并可根据需要而取舍、选择，或可适当组合。[1.装置结构][I —1.动力传递系统]本实施方式的发动机的控制装置用于图1所示的车载的汽油发动机10。此处，示出设在多缸发动机10上的多个气缸中的一个。活塞16内装成可沿形成为中空圆筒状的气缸19的内周面往复滑动自如。由活塞16的上表面和气缸19的内周面及顶面所围起的空间起到发动机的燃烧室26的功能。活塞16的下部通过连杆而与具有从曲轴17轴心偏心的中心轴的曲臂连接。由此，活塞16的往复动作被传递到曲臂，转换成曲轴17的旋转运动。在气缸19的顶面，贯通形成有用于将吸入空气供给到燃烧室26内的进气口 11、以及用于将燃烧室26内燃烧后的排气予以排出的排气口 12。另外，在进气口 11、排气口 12的燃烧室26侧的端部设有进气门14和排气门15。这些进气门14、排气门15的各自的动作分别由设于发动机10上部的未图不的气门机构控制。另外,在气缸19的顶部,火花塞13被设成其顶端向燃烧室26侧突出的状态。火花塞13进行的点火时刻由后述的发动机控制装置I控制。在气缸19的周围设置有水套27，发动机冷却水在该水套27的内部流通。发动机冷却水是对发动机10进行冷却用的冷媒，其在将水套27与散热器之间连接成环状的冷却水循环路径内进行流通。[1-2.进排气系统]在进气口 11内设置有喷射燃料的喷射器18。从喷射器18喷射的燃料量由后述的发动机控制装置I控制。另外，在来自喷射器18的进气流的上游侧设置有进气歧管20。该进气歧管20上设置用于暂时储存流向进气口 11侧的空气的缓冲罐21。与缓冲罐21相比靠下的下游侧的进气歧管20形成为向各气缸19的进气口 11分歧，缓冲罐21位于其分歧点。缓冲罐21起到对各个气缸所能产生的进气脉动和进气干涉予以缓和的功能。
在进气歧管20的上游侧连接有节气门本体22。节气门本体22的内部内藏有电子控制式节流阀23，流向进气歧管20侧的空气量根据节流阀23的开度(节气门开度)而被调节。该节气门开度由发动机控制装置I控制。在节气门本体22的更上游侧连接有进气通路24。另外，在进气通路24的更上游侧夹装有空气过滤器25。由此，由空气过滤器25过滤后的新空气通过进气通路24及进气歧管20而供给到发动机10的各气缸19。在排气口 12的下游侧设置排气歧管30。排气歧管30形成为使来自各气缸19的排气予以合流的形状，其与其下游侧的未图示的排气通路和排气催化剂装置等连接。进气通路24与排气歧管30之间由回流路径40连接，在其中途设置有冷却器29及回流阀28。回流路径40是所谓的EGR(排气再循环,Exhaust Gas Recirculation)通路,其是使一部分排气再向进气通路24侧循环的通路。图1中的回流通路40其一端连接在与排气口 12接近的位置(排气歧管30)上，另一端连接在与节流阀23相比靠下的下游侧(缓冲罐21侧)上。以下，也将通过回流通路40再次导入到进气侧的排气称为EGR气体。冷却器29是用于冷却高温排气的热交换器(散热器)。另外，回流阀28是对EGR气体的流量和将EGR气体导入到进气通路24侧的时机进行调节的控制阀。回流阀28的开度和对开度进行变更的时机由发动机控制装置I控制。[I — 3.检测系统]在节流阀23的下游侧设置有检测压力的进气歧管压力传感器31。进气歧管压力传感器31检测与节流阀23相比靠下的下游侧的进气压力(缓冲罐21内的压力)并作为下游压力PIM。另外，在发动机控制装置I的内部或车辆的任意位置设置有大气压传感器32。大气压传感器32检测大气的压力(大气压)PBP。大气压Pbp可作为进气通路24入口的压力(与空气过滤器25相比靠上的上游侧的压力)予以处理。因此，还可根据大气压Pbp来推断节流阀23的上游压力PTHU，也可不在节流阀23的上游侧设置压力传感器，上游压力Pthu为与节流阀23相比靠上的上游侧的进气通路24内的压力。例如，将发动机10的与实际旋转速度Ne和进气流量Qin对应的从进气通路入口至节流阀23的进气系统压力损失值预先存储于发动机控制装置I，通过从大气压Pbp减去进气系统压力损失值而可获得节流阀23的上游压力PTHU。另外，在进气通路24内设置有检测进气流量Qin的空气流动传感器33。进气流量Qin是与通过节流阀23的空气流量对应的参数。对于从节流阀23至气缸19的进气流，由于产生由流通阻力或进气惯性引起的滞后(所谓的进气应答滞后)，因此，在某时间点导入到气缸19的空气的流量与在该时刻通过节流阀23的空气流量不一定一致。另外，除了上述的进气应答滞后外，节流阀23的动作产生驱动滞后。所谓的这种驱动滞后，是从节流阀23接收到来自发动机控制装置I的控制信号的时间点起直至实际上节流阀23的节气门开度变化结束成如控制信号所指示的状态为止所花的时间。此外，还可考虑成发动机控制装置I内的控制信号的运算时间也包含于节流阀23的驱动滞后时间。在本发动机控制装置I中，通过实施这种考虑到节流阀23各种各样的滞后的影响的吸入空气量控制，来提高发动机运转点的收敛性。在水套27或冷却水循环路径上的任意位置设置有对发动机冷却水的温度(冷却水温Wt)进行检测的冷却水温传感器34。另外，在发动机10的油盘或发动机机油的循环路径上的任意位置设置有对发动机机油的温度(油温Ot)进行检测的发动机油温传感器36。所述大气压Pbp及这些冷却水温Wt和油温Ot用于把握无负荷损失和发动机10的运转条件(环境条件)。所谓的无负荷损失为发动机10自身内在的机械性损失等。在曲轴17上设置检测其旋转角的发动机旋转速度传感器35。旋转角的每单位时间的变化量(角速度)与发动机10的实际旋转速度Ne (每单位时间的实际转速)成比例。因此，发动机旋转速度传感器35具有获得发动机10的实际旋转速度Ne的功能。另外，也可做成根据由发动机旋转速度传感器35检测出的旋转角而在发动机控制装置I的内部运算实际旋转速度Ne的结构。在车辆的任意位置，设置对油门踏板的踏入操作量(油门开度Aps)进行检测的油门开度传感器37以及对外部空气温度At进行检测的外部空气温度传感器38。油门开度Aps是与驾驶者的加速要求对应的参数，即是与对发动机10的输出要求相对应的参数。另外，外部空气温度At是与通过节流阀23的吸入空气的运动特性相关的参数。由上述各种传感器31 38获得(或运算)的大气压PBP、上游压力PTHU、下游压力Pim、进气流量Qin、实际旋转速度Ne、油温Ot、冷却水温Wt、外部空气温度At、油门开度Aps的各信息被传递到发动机控制装置I。[1- 4.控制系统]在上述的搭载有发动机10的车辆上设置有发动机控制装置I (发动机电子控制单元,Engine Electronic Control Unit,控制装置)。该发动机控制装置I构成为例如微处理机、或将ROM、RAM等集成而成的LSI器件、或组装的电子器件，并与设在车辆上的车载网络的通信线连接。另外，在车载网络上，例如称为制动控制装置、变速机控制装置、车辆稳定控制装置、空调控制装置、电子产品控制装置的各种公知的电子控制装置被连接成互相可通信。将发动机控制装置I以外的电子控制装置称为外部控制系统，将由外部控制系统控制的装置称为外部负载装置。发动机控制装置I是对发动机10的点火系统、燃料系统、进排气系统及气门系统之类的广泛的系统予以综合性控制的电子控制装置，是对供给给发动机10的各气缸19的空气量及EGR量、燃料喷射量、各气缸19的点火时刻予以控制的装置。这里，实施以发动机10所要求的扭矩大小为基准的扭矩基准控制。作为发动机控制装置I的具体的控制对象，可列举有从喷射器18喷射的燃料量和喷射时刻、火花塞13的点火时刻、节流阀23及回流阀28的开度等。在本扭矩基准控制中，作为发动机10所要求的扭矩，假定有三种要求扭矩。第一要求扭矩与驾驶者的加速要求对应，第二要求扭矩与来自外部负载装置的要求对应。这些要求扭矩可以说都是根据作用于发动机10的负荷而计算的扭矩。另一方面，第三要求扭矩是将发动机10的实际旋转速度Ne维持成目标旋转速度的旋转反馈控制用的要求扭矩，是即使在发动机10上不作用负荷的无负荷状态下也被考虑的要求扭矩。这些要求扭矩根据发动机10的运转条件而自动切换。在将第二要求扭矩分为进气控制用和点火控制用的情况下，发动机10所要求的扭矩也可作为四种来进行处理。以下，详细说明由发动机控制装置I实施的扭矩基准控制中与被导入到发动机10的气缸19的进气量相关的吸入空气量控制、以及与火花塞13的点火时刻相关的点火时刻控制。吸入空气量的控制主要利用节流阀23的开度调节来实现。另外，在本实施方式中为体现扭矩所用的记号Pi是指图示的平均有效压力(将根据发动机10的示功图而计算的将功除以冲程容积后的压力值)，这里，用图示的平均有效压力Pi来体现扭矩的大小。在本实施方式中，不仅是发动机10中产生的力的力矩，而且为方便起见，还把由作用于发动机10的活塞16上的平均有效压力(例如图示的平均有效压力Pi或净平均有效压力Pe)体现的扭矩相当量(与扭矩对应的压力)也称为“扭矩”。[2.控制概要]着眼于控制用参数(以下仅称为参数)的运算流程，对由发动机控制装置I实施的吸入空气量控制及点火时刻控制的各个概要进行说明。如图2所示，在本发动机控制装置I的点火时刻控制中，将点火控制用目标扭矩PiTedt成可由点火时刻的调整来确保的发动机扭矩的目标值。由于该点火时刻的目标值是实际上由火花塞13实行点火的点火时刻，因此，称为实行点火时刻SAact。另一方面，作为有关发动机10的实际运转状态的参数，使用发动机10的实际旋转速度Ne和进气流量Qin。由于进气流量Qin与成为控制对象的实际被导入到气缸19内的吸入空气量有关，因此，缸内的实际空气量是与进气流量Qin对应的数值。另外，在本实施方式中，使用实际空气量相当的参数即实际填充效率Ec。当吸入空气量为一定且转速为一定时，发动机10产生的扭矩被体现为实行点火时刻SAact的函数。因此，如果实际填充效率Ec和实际旋转速度Ne被确定，则可计算与欲输出的发动机扭矩对应的实行点火时刻SAact。通过这种方法，对为获得点火控制用目标扭矩PiTCT所要求的实行点火时刻SAact的目标值进行运算。对此，在吸入空气量控制中，将进气控制用目标扭矩PiETV作成可由节流阀23的开度控制来确保的发动机扭矩的目标值，计算缸内空气量的目标值，该缸内空气量的目标值是使对于发动机10产生该进气控制用目标扭矩PiETV而言所必需的充分的燃烧反应发生的缸内空气量。在本实施方式中，使用相当于缸内空气量的作为控制用参数的实际填充效率Ec的目标值、即目标填充效率Ectct。另一方面，随着缸内的燃烧反应而产生的发动机扭矩，其根据发动机10的热效率而变动。因此，在目标填充效率Ectct的运算过程中，用发动机10的热效率将进气控制用目标扭矩PiETV换算成标准条件下的扭矩值，并用换算后的扭矩来运算目标填充效率Ectct。这里，所谓标准条件是指空燃比是理论空燃比、吸入空气不含有EGR气体、点火时刻是MBT的燃烧条件。此处，所用的热效率的数值，不是根据在点火时刻控制内所运计算的实行点火时刻SAact而计算的，而是根据在吸入空气量控制内在至上次为止的运算周期中所计算的目标填充效率Ectct来计算的。因此，目标填充效率Ectct与实行点火时刻SAact分开运算。这是因为在点火时刻控制内运算出的实行点火时刻SAact是根据发动机10的实际填充效率Ec而运算的缘故。实际填充效率Ec是基于传感器数值的，该实际填充效率Ec的数值是作为根据在发动机10中实际得到的时间点之前所计算的目标填充效率Ectct控制节流阀23的结果而被是实际检测的。实际填充效率Ec相对于该目标填充效率Ectct的延迟时间包含运算这些控制用参数的时间、以及节流阀23接受与目标填充效率Ectct对应的控制信号后至节气门开度实际地完成动作为止的驱动滞后时间等。因此，当根据实行点火时刻SAact而计算热效率时，该热效率所反映的发动机10的运转状态和用该热效率从此欲控制的发动机10的运转状态产生较大背离，当发动机的运转点产生变化时，就有可能使至作为目标的发动机运转点的收敛性下降。
因此，在本发动机控制装置I中，采用在吸入空气量控制中运算出的目标填充效率Ectct来求出热效率Kpi，使其反映为重新计算的目标填充效率Ectct的数值。另外，在本实施方式中，作为相当于发动机10的热效率的参数，使用热效率系数Kpi。[3.控制装置结构]如图1所示，在发动机控制装置I的输入侧，连接有进气歧管压力传感器31、大气压传感器32、空气流动传感器33、冷却水温传感器34、发动机旋转速度传感器35、发动机油温传感器36、油门开度传感器37及外部空气温度传感器38。另外，在发动机控制装置I的输出侧，连接有扭矩基准控制的控制对象即火花塞13、喷射器18、节流阀23、回流阀28等。在该发动机控制装置I上设置有目标扭矩运算部2、点火时刻控制部3、目标填充效率运算部4、进气量控制部5、目标值运算部6及热效率系数运算部7。这些目标扭矩运算部2、点火时刻控制部3、目标填充效率运算部4、进气量控制部5、目标值运算部6及热效率系数运算部7的各功能既可由电子回路(硬件)来实现，也可做成被编程而成的软件，或者是将这些功能中的一部分设为硬件、其他部分设为做成软件的功能。[3-1.目标扭矩运算部]目标扭矩运算部2在规定的运算周期内对扭矩基准控制的目标扭矩进行运算。这里，首先根据驾驶者所要求的扭矩、外部控制系统所要求的扭矩等来运算四种要求扭矩，发动机10的运转状态即目标扭矩是从这四种要求扭矩当中来选择目标扭矩的。所谓四种要求扭矩，是油门要求扭矩PiAPS、怠速要求扭矩PiNeFB、应答性不相同的二种要求扭矩(点火控制用要求扭矩PiEXT SA、进气控制用要求扭矩PiEXT)。油门要求扭矩PiNeFB是为维持怠速转速所要求的扭矩，例如，是根据油门开度Aps和实际旋转速度Ne、进气歧管20中产生的负压(大气压Pbp-下游压力Pim)、外部空气温度At、油温Ot、冷却水温Wt等来运算。另外，油门要求扭矩PiAPS主要是与驾驶者的油门操作对应的要求扭矩，即是与加速要求对应用的扭矩。此处，根据油门开度Aps及实际旋转速度Ne来运算油门要求扭矩PiAPS。点火控制用要求扭矩PiEXT SA及进气控制用要求扭矩PiEXT是来自外部负载装置的要求扭矩，根据需要而从油门要求扭矩PiAPS进行切换使用被要求的扭矩。它们当中，点火控制用要求扭矩PiEXT—SA是在火花塞13的点火时刻控制中使用的扭矩。点火时刻控制，其在实际实施控制后至发动机10产生扭矩为止的延时较短，是应答性高的控制。但是，可由点火时刻控制来调整的扭矩的幅度较小。另一方面，进气控制用要求扭矩PiEXT是利用节流阀23的节气门开度调整来进行的吸入空气量控制中所用的扭矩。吸入空气量控制，其在实际实施控制后至发动机10产生扭矩为止的延时较长、其是与点火时刻控制相比应答性稍差的控制。但是，可由吸入空气量控制来调整的扭矩的幅度比由点火时刻控制来调整的扭矩的幅度大。用这四种要求扭矩，目标扭矩运算部2对作为二种控制目标的目标扭矩、即点火控制用目标扭矩PiTCT和进气控制用目标扭矩PiETV进行运算。图3例示目标扭矩运算部2的运算处理。目标扭矩运算部2设置有第一选择部2a、第二选择部2b及进气滞后修正部2c。第一选择部2a将点火控制用要求扭矩PiEXT—SA、油门要求扭矩PiAPS及怠速要求扭矩PiNeFB中的任何一个选择为点火控制用的扭矩的目标值。另夕卜，第二选择部2b将进气控制用要求扭矩PiEXT、油门要求扭矩PiAPS及怠速要求扭矩PiNeFB中的任何一个选择为进气控制用的扭矩的目标值。这些第一选择部2a、第二选择部2b，根据例如来自外部控制系统的扭矩要求的有无和发动机10是否怠速运转等的信息而用点火时刻控制、进气量控制分别来选择应作为目标的扭矩值。由第一选择部2a选择的扭矩值作为点火控制用目标扭矩PiTCT而被传递到点火时刻控制部3。另一方面，由第二选择部2b选择的扭矩值被传递到进气滞后修正部2c。进气滞后修正部2c在计算进气量控制所用的目标扭矩时，进行与节流阀23至气缸19的进气滞后对应的修正运算。此处，对由第二选择部2b选择的扭矩值实施滞后处理并模拟进气应答滞后而得的数值运算为进气控制用目标扭矩PiETV。具体的进气滞后修正部2c的滞后处理的方法，根据节流阀23的控制形式而可考虑多种。例如，也可通过对所输入的扭矩值实施一次滞后处理、二次滞后处理，从而生成想要实现的扭矩变动的轨迹。作为简便的方法，只要将来自进气滞后修正部2c的输出值与向进气滞后修正部2c的输入值之差乘以规定过滤系数而成的数值加上输入值即可。另外，在进气滞后特性根据可变气门机构的动作状态而变化的情况下，也可根据该动作状态而增加使进气控制用目标扭矩PiETV变动延迟的运算。可变气门机构的动作状态包括进气门14、排气门15的气门升程量和气门正时、以及重叠量等。此处运算的进气控制用目标扭矩PiETV的数值被传递到目标填充效率运算部4。[3-2.点火时刻控制部 ]点火时刻控制部3 (实行点火时刻运算单元)根据由目标扭矩运算部2运算的点火控制用目标扭矩PiTCT而在规定的运算周期实施点火时刻控制。图4例示点火时刻控制部3的运算处理。点火时刻控制部3设置有实际填充效率运算部3a、MBT运算部3b、实际MBT扭矩运算部3c、点火指标运算部3d、滞后量运算部3e及减法计算部3f。实际填充效率运算部3a根据通过节流阀23部的进气流量Qin而将实际的填充效率运算为实际填充效率Ec。所谓填充效率是在一次进气冲程期间将充填在气缸19内的空气的体积规范化成标准状态(25°C、1个气压)下的气体体积后除以气缸容积V-。另外，所谓的一次进气冲程是例如活塞16从上止点移动到下止点为止的一个冲程。这里，对于控制对象的气缸19，由在刚刚之前的一次进气冲程的期间由空气流动传感器33检测出的进气流量Qin的总计来运算实际被吸入到控制对象的气缸19内的空气量，运算实际填充效率Ec0此处运算的实际填充效率Ec被传递到MBT运算部3b及实际MBT扭矩运算部3c。MBT运算部3b根据由实际填充效率运算部3a运算的实际填充效率Ec及实际旋转速度Ne而对产生最大扭矩的MBT点火时刻(也简称为MBT,Minmum spark advance forBest Torque)进行运算。以下，将SA用作为表示点火时刻的符号。另外，当指点火时刻SA中的MBT点火时刻的时候，标为SAmt。MBT运算部3b将例如按实际填充效率Ec、点火时刻SA以及理论空燃比产生的扭矩的对应关系存储为每实际旋转速度Ne的图和数学式，用其来运算MBT点火时刻SAmT。这里运算的MBT点火时刻SAmbt的数值被传递到减法计算部3f。实际MBT扭矩运算部3c以由实际填充效率运算部3a运算的实际填充效率Ec及实际旋转速度Ne，将在控制对象的气缸19内能产生的最大扭矩(也就是说，以实际填充效率Ec将点火时刻设定为MBT的情况下所产生的扭矩)运算为最大实际扭矩PiACT—mbT。实际MBT扭矩运算部3c用例如与MBT运算部3b相同的图和数学式来运算最大实际扭矩PiACTMBT-=这里运算的最大实际扭矩PiACT— BT被传递到点火指标运算部3d。
点火指标运算部3d将由目标扭矩运算部2运算的点火控制用目标扭矩PiTCT与由实际MBT扭矩运算部3c运算的最大实际扭矩PiACT Mbt之比运算为点火指标K。这里，根据由空气流动传感器33检测出的进气流量Qin而运算点火控制用扭矩相对于能够产生的最大扭矩是何等程度的比例。另外，在本实施方式的点火指标运算部3d中，即使被要求超过最大实际扭矩PiACTJ1bt那样的过剩的点火控制用目标扭矩PiTCT，为使点火时刻相比于MBT点火时刻SAmbt不产生提前角，点火指标K的数值也要被限制在I以下的范围(0 < K < I)。这里运算的点火指标K的数值被传递到滞后量运算部3e。滞后量运算部3e以MBT为基准，对大小与点火指标K对应的滞后量R(点火时刻的滞后角量)进行运算。滞后量运算部3e将点火指标K和滞后量R的对应关系存储为每实际旋转速度Ne的图和数学式，用该图和数学式来运算滞后量R。此外，这里所说的滞后量R是以MBT为基准的数值，具有点火指标K(0彡K彡I)越接近于1、滞后量R就越接近于零的特性。另外，滞后量R具有 随实际旋转速度Ne越大而越是增大的特性。这里运算的滞后量R被传递到减法计算部3f。减法计算部3f根据由滞后量运算部3e运算的滞后量R而运算实行点火时刻SAact。这里，例如从由MBT运算部3b运算的MBT点火时刻SAmbt中减去滞后量R后的数值被运算为实行点火时刻SAact。这里运算的实行点火时刻SAact是产生与点火控制用目标扭矩PiTCT对应的扭矩的点火时刻。点火时刻控制部3输出控制信号以使设在控制对象的气缸19的火花塞13在该实行点火时刻SAact进行点火，实行点火时刻控制。[3 - 3.目标填充效率运算部]目标填充效率运算部4(目标填充效率运算单元)在规定的运算周期运算用于吸入空气量控制的目标填充效率Ectct。所谓目标填充效率Ectct是与应导入控制对象的气缸19内的目标空气量对应的填充效率。这里，在发动机10的该时刻用表示作为目标的运转点的热效率的热效率系数Kpi，将与产生进气控制用目标扭矩PiETV所需的空气量对应的填充效率运算为目标填充效率Ectct。图5例示目标填充效率运算部4的运算处理。目标填充效率运算部4设置有标准条件进气目标扭矩运算部4a、转换系数运算部4b、扭矩转换部4c及存储部4d。标准条件进气目标扭矩运算部4a对由目标扭矩运算部2运算的进气控制用目标扭矩PiETV换算成标准条件下的扭矩值的标准条件进气目标扭矩PiETV—STD进行运算。这里，进气控制用目标扭矩PiETV除以热效率系数Kpi而得的数值被运算为标准条件进气目标扭矩PiETV_sTD°所谓标准条件下的扭矩值是指空燃比为理论空燃比、且由MBT对不含有EGR气体的吸入空气进行点火时的扭矩值。此时，热效率系数Kpi为Kpi=I。此外，所谓的热效率系数Kpi是与发动机10的热效率相当的控制用参数，其表示由气缸19内的燃烧反应所产生的扭矩相对于在标准条件下产生的扭矩是何等比例地增加还是减少。另外，热效率系数Kpi的数值使用由后述的热效率系数运算部7运算而出的数值。这里运算的标准条件进气目标扭矩PiETV—STD的数值被传递到转换系数运算部4b。转换系数运算部4b根据实际旋转速度Ne及标准条件进气目标扭矩PiETV STD来运算用于将扭矩值转换成填充效率(空气量)值的转换系数Z。转换系数运算部4b将例如实际旋转速度Ne及标准条件进气目标扭矩PiETV STD与转换系数Z之间的关系存储为图和数学式，用其来运算转换系数Z。这里运算的转换系数Z的数值被传递到扭矩转换部4c。
扭矩转换部4c将标准条件进气目标扭矩PiETV STD除以转换系数Z后的数值运算为目标填充效率Ectct。所谓该目标填充效率Ectct,是与标准条件进气目标扭矩PiETV STD对应的填充效率。这里运算的目标填充效率Ectgt的数值被传递到存储部4d。存储部4d对由扭矩转换部4c运算的目标填充效率Ectct进行存储。这里，不仅存储在当前运算周期运算的目标填充效率Ectct,而且还一并存储在过去的运算周期运算的目标填充效率Ectct。这里存储的目标填充效率Ectct的数值，除了当前值之外是至少一个以上。在本实施方式中，对目标填充效率Ectct的当前值及上次的数值这二个被存储的情况进行例示。这些目标填充效率Ectct中的当前值由吸入空气量控制而用作为与应导入气缸19内的空气量对应的目标值。另一方面，上次的数值用于热效率系数Kpi的运算。以下，将目标填充效率的上次的数值标为EcTeT—PKE。[3 - 4.进气量控制部]进气量控制部5用由目标填充效率运算部4运算的目标填充效率Ectct,在规定的运算周期实施吸入空气量控制。图6例示进气量控制部5的运算处理。进气量控制部5设置有目标缸内空气量运算部5a、进气提前补偿部5b、目标流量运算部5c、流速运算部5d及节气门开度运算部5e。目标缸内空气量运算部5a进行这样的运算将由目标填充效率运算部4运算的目标填充效率EctctR换成导入气缸19内的进气流量(一次进气冲程的空气量)的目标值Qcca0这里的转换所用的数值是目标填充效率Ectct的当前值。如上所述，填充效率是将标准状态下的气缸19内的气体体积(每单位冲程的体积)除以气缸容积V■得到的数值。因此，标准状态下的气缸19内的气体体积通过将气缸容积Venc乘以填充效率而计算。
这里，根据例如预先设定的目标填充效率Ectct和目标值Qcxa的对应图和数学式等求出目标值Q_。另外，考虑到导入气缸19内的进气压力及温度不同于标准状态的情况，也可运算将根据进气温度(外部空气温度At)和下游压力Pim (进气歧管压力)、进气密度等而设定的修正系数加上后的目标值Q_。这里运算的目标值的数值被传递到进气提前补偿部5b。进气提前补偿部5b实施与由目标扭矩运算部2的进气滞后修正部2c所实施的滞后处理相反的处理。即，比由进气提前补偿部5b输入还以前的运算内容是关于发动机10的各气缸19的扭矩和空气量等的运算，相对地，进气提前补偿部5b以后的运算内容是与通过节流阀23的进气相关的运算。这里，根据发动机10、进气歧管20、缓冲罐21、节流阀23等的进气特性，运算对目标值Qcxa实施了进气滞后的逆运算(进气提前运算)后的第二目标值。另外，具体的进气提前运算的方法是任意的。例如，可考虑采用目标值Qcxa的过去的变化的梯度被认为在本次以后也被维持并运算外插值的方法。作为简便的方法，只要将目标值Qaa的从上次的数值到本次数值的变化量乘以规定的过滤系数后的数值加上本次值即可。这里运算的第二目标值Qcxa2被传递到目标流量运算部5c。目标流量运算部5c根据由进气提前补偿部5b传递的第二目标值Qcxa2而对通过节流阀23进气的目标流量Qth TCT进行运算。第二目标值Qcxa2是与在一次进气冲程中应通过节流阀23的空气量对应的数值。因此，这里的第二目标值Qeea2数值根据实际旋转速度Ne而转换，并运算每单位时间的目标流量QTH—TCT。这里运算的目标流量Qtiltct被传递到节气门开度运算部5e。流速运算部5d对通过节流阀23的吸入空气的流速V进行运算。这里，根据节流阀23的下游压力Pim相对于上游压力Pthu之比(PIM/PTHU)而运算流速V。流速运算部5d，用例如对节流阀23部的前后压力比所引起的流速V的变化进行规定的图和数学式来运算流速V。这里运算的流速V被传递到节气门开度运算部5e。节气门开度运算部5e根据由目标流量运算部5c运算的目标流量Qth TCT和由流速运算部5d运算的流速V而运算节流阀23的目标开口面积S。例如如图6中所示，计算流速V乘上临界条件(流速V为音速条件)时的质量流速Mmaqi后的数值，目标开口面积S是将目标流量Qtiltct除以该数值而求出的。质量流速Mmaqi是考虑到温度引起的空气密度变化而算进去的数值，例如，根据由外部空气温度传感器38检测出的外部空气温度At和上游压力Pmi而设定。另外，节气门开度运算部5e对节流阀23输出控制信号以使节流阀23的实际开口面积与目标开口面积S相等。例如，根据预先设定的目标开口面积S和目标开度电压匕的对应图和数学式等而运算目标开度电压Ey该目标开度电压作为控制信号而被输出到节流阀23。目标开口面积S与目标开度电压El的关系，根据节流阀23的构造、形状和种类等而规定。然后，节流阀23接受来自节气门开度5e的控制信号而控制节气门开度，实现目标开口面积S。该目标开口面积S可以说是将使与进气控制用目标扭矩PiETV对应的扭矩产生的空气导入气缸19内的开口面积。如此，进气量控制部5对节流阀开度进行控制，实行吸入空气量控制，以在控制对象的气缸19中实现目标填充效率Ectct。[3-5.目标值运算部]目标值运算部6不是在作为控制目标的发动机10的当前运转状态即运转点，而是在与由目标填充效率运算部4运算的目标填充效率Ectct对应的运转点对计算热效率系数Kpi用的控制用参数进行运算。该目标填充效率Ectct如图5所示，是根据实际旋转速度Ne及进气控制用目标扭矩PiETV而运算后的数值。因此，当备有将发动机旋转速度及输出扭矩配置在横轴和纵轴的坐标平面(所谓的毛束发动机性能曲线图的平面)、将发动机10的运转点定义为该坐标平面上的点时，这里所说的“与目标填充效率Ectct对应的运转点”的坐标成分就相当于运算了目标填充效率Ectct的时间点的实际旋转速度Ne及进气控制用目标扭矩PiETV。以下，将与这种目标填充效率Ectct对应的运转点称为目标运转点。目标值运算部6不是根据对发动机10的当前的运转状态进行检测的传感器值和实际填充效率Ec来计算热效率系数Kpi，而是根据目标填充效率Ectct来计算热效率系数Kpi0这里，在热效率系数Kpi的计算过程中运算三种控制用参数。如图1所示，目标值运算部6设置有目标点火时刻运算部6A、目标空燃比运算部6B及目标EGR率运算部6C，三种控制用参数由各自的运算部运算。另外，如图5所示，热效率系数Kpi是用于运算目标填充效率Ectct的控制用参数，热效率系数Kpi及目标填充效率Ectct的运算处理通过目标值运算部6进行循环。即，在上次的运算周期得到的目标填充效率Ectct PKE用于计算本次的热效率系数Kpi，据此得到的本次的运算周期中的目标填充效率Ectct用于计算在下次的运算周期所用的热效率系数Kpi。
[3-5-1.目标点火时刻运算部]目标点火时刻运算部6A(目标点火时刻运算单元)将目标运转点的点火时刻运算为目标点火时刻SAmain TCT。该目标点火时刻SAmain TCT，在实际点火时刻控制中不使用这一点上是不同于实行点火时刻SAact的。S卩，目标点火时刻SAmain tct是用于计算热效率系数Kpi的点火时刻，是用于计算向气缸19内的吸入空气量的点火时刻(吸入空气量控制用的有利的点火时刻)。图7例示目标点火时刻运算部6A的运算处理。目标点火时刻运算部6A设置有第一基本点火时刻运算部61a、第二基本点火时刻运算部61b、插值运算部62、环境条件修正部63、怠速修正部64及排气系统修正部65。第一基本点火时刻运算部61a、第二基本点火时刻运算部61b分别根据目标填充效率的上次的数值Ectct PKE和实际旋转速度Ne而运算第一点火时刻A、第二点火时刻B。第一点火时刻A是当气缸19内空气的填充效率为上次的数值Ectct _且使用高辛烷值的燃料(高辛烷值汽油)时，为得到实际旋转速度Ne而要求的点火时刻。对于第一基本点火时刻运算部61a，准备例如预先设定的实际旋转速度Ne、目标填充效率Ectct以及第一点火时刻A的对应图和数学式等，根据该对应图和数学式等来求出第一点火时刻A。另一方面，第二点火时刻B是将第一点火时刻A的计算过程中的燃料条件变更为通常的辛烷值燃料(常规汽油)时的点火时刻。第二基本点火时刻运算部61b备有例如预先设定的实际旋转速度Ne和目标填充效率Ectct以及第二点火时刻B的对应图和数学式等，根据该对应图和数学式等求出第二点火时刻B。由第一基本点火时刻运算部61a、第二基本点火时刻运算部61b运算的第一点火时刻A、第二点火时刻B的各自数值被传递到插值运算部62。插值运算部62对用爆震学习值Kn插值第一点火时刻A及第二点火时刻B后的插值点火时刻C进行运算。爆震学习值Kn是给予使点火时刻适合于根据汽油的辛烷值而变动的爆震点用的修正量的学习值`，由未图示的爆震学习部随时学习。图7中例示根据下面的数学式I来运算插值点火时刻C。另外，爆震学习值Kn的定义域是0以上、I以下(0 ^ Kn ^ I)，其具有该数值越大而越使点火时刻向提前角方向移动的特性。通过用爆震学习值Kn对第一点火时刻A及第二点火时刻B之间进行插值的运算，则作为其结果得到的插值点火时刻C就是与供给于发动机10的实际燃料辛烷值对应的点火时刻。这里运算的插值点火时刻C的数值被传递到环境条件修正部63。数学式1:C = A Kn+B (1-Kn) (式 I)环境条件修正部63增加涉及发动机10运转环境的与环境条件对应的点火时刻的修正。这里，加上或乘上根据目标填充效率的上次的数值Ectct PKE、冷却水温Wt及外部空气温度At而设定的修正量,修正插值点火时刻C。具体的修正方法是任意的。例如，由于冷却水温Wt和外部空气温度At越低越难以产生爆震，因此，也可使插值点火时刻C向提前角方向移动。这里修正的插值点火时刻C的数值被传递到怠速修正部64。怠速修正部64给予发动机10的怠速运转时的修正量。这里，当发动机10的怠速条件成立时，给予比怠速条件不成立时还使插值点火时刻C向滞后角方向移动的修正量。由此，确保怠速运转时的扭矩储备量用的相当于滞后量的点火滞后角量被反映为插值点火时刻C。这里修正的插值点火时刻C的数值被传递到排气系统修正部65。排气系统修正部65实施设在发动机10的排气系统的排气净化装置和催化剂装置所要求的点火时刻修正。这里，给出使冷态起动时排气性能提高用的点火滞后角量、和使催化剂装置迅速升温用的点火滞后角量。反映这些滞后角量的插值点火时刻C的数值，作为目标点火时刻SAmain TCT而被传递到热效率系数运算部7。[3-5-2.目标空燃比运算部]目标空燃比运算部6B(目标空燃比运算单元)将目标运转点的空燃比运算为目标空燃比AFtct。该目标空燃比AFtct是在实际的燃料控制中不使用的控制用参数，是用于计算热效率系数Kpi的空燃比，是用于计算向气缸19内的吸入空气量的空燃比(吸入空气量控制用的有利的空燃比)。图8例示目标空燃比运算部6B的运算处理。目标空燃比运算部6B设置有第一基本空燃比运算部66a、第二基本空燃比运算部66b、插值运算部67、反馈修正部68及排气系统修正部69。另外，图8例示出代替目标空燃比AFtct而运算目标空燃比系数Kaftct。目标空燃比系数Kaf TCT是与目标空燃比AFtct —对一地对应的控制用参数，作成以理论空燃比为基准的系数。即，当目标空燃比AFtct是AFtct=14. 7时，目标空燃比系数Kaf tct就为Kaf tct=I。第一基本空燃比运算部66a、第二基本空燃比运算部66b分别根据目标填充效率的上次的数值Ectct PKE和实际旋转速度Ne而运算第一空燃比系数D和第二空燃比系数F。当气缸19内的空气的填充效率是上次的数值使用了高辛烷值燃料(高辛烷值汽油)时，第一空燃比系数D是与为获得实际旋转速度Ne而要求的空燃比相对应的系数。第一基本空燃比运算部66a备有例如预先设定的实际旋转速度Ne、目标填充效率Ectct以及第一空燃比系数D的对应图和数学式等，根据该对应图和数学式等而求出第一空燃比系数D。另一方面，第二空燃比系数E是与将第一空燃比系数D的计算过程中的燃料条件变更为通常的辛烷值燃料(常规汽油)时的空燃比相对应的系数。第二基本空燃比运算部66b备有例如预先设定的实际旋转速度Ne、目标填充效率Ectct以及第二空燃比系数E的对应图和数学式等，根据该对应图和数学式等而求出第二空燃比系数E。由第一基本空燃比运算部66a、第二基本空燃比运算部66b运算的第一空燃比系数D和第二空燃比系数E的各自数值被传递到插值运算部67。插值运算部67与前述的插值运算部62相同，对用爆震学习值Kn插值第一空燃比系数D及第二空燃比系数E后的插值空燃比系数F进行运算。这里所用的爆震学习值Kn是与插值运算部62所用的相同。图8例示根据下式2而运算插值空燃比系数F。通过用爆震学习值Kn对第一空燃比系数D和第二空燃比系数E之间进行插值的运算，则作为其结果而得到的插值空燃比系数F是与供给于发动机10的实际燃料辛烷值相对应的空燃比的系数。这里运算的插值空燃比系数F的数值被传递到反馈修正部68。数学式2:F=D Kn+E (1-Kn)(式 2)反馈修正部68的将发动机10的空燃比反馈运转时的插值空燃比系数F的数值设定为F=I。一般，在空燃比反馈运转时燃料喷射量自动调节成在燃烧室26内混合气燃烧后的结果的燃烧排气相当于在理论空燃比下的燃烧。另一方面，由于插值空燃比系数F的数值也是以理论空燃比为基准的系数，因此，这里的空燃比反馈运转时的插值空燃比系数F的数值被设定为F=l，被传递到排气系统修正部69。另外，在不是空燃比反馈运转时，由插值运算部67运算的插值空燃比系数F的数值原封不动地被传递到排气系统修正部69。排气系统修正部69实施设在发动机10排气系统的排气净化装置和催化剂装置所要求的空燃比修正。这里，给予通过稍微提高例如燃烧后的排气中的氧浓度(使燃料浓度下降)而使催化剂装置迅速升温而减少未燃气体成分的排出用的空燃比修正量。反映该修正量的插值空燃比系数F的数值，作为目标空燃比系数Kaf tct而被传递到热效率系数运算部7。[3 — 5 — 3.目标EGR率运算部]目标EGR率运算部6C(目标排气回流率运算单元)将目标运转点的EGR率(排气回流率)运算为目标EGR率Rrai TCT。目标EGR率Rkk TCT是在实际EGR控制中不使用的控制用参数，是用于计算热效率系数Kpi的EGR率，是用于运算向气缸19内的吸入空气量的EGR率(吸入空气量控制用的有利的EGR率)。图9例示目标EGR率运算部6C的运算处理。目标EGR率运算部6C根据目标填充效率的上次的数值Ectct PKE和实际旋转速度Ne而运算目标EGT率Rkk TCT。这里，与前述的第一基本点火时刻运算部61a和第一基本空燃比运算部66a相同，根据预先设定的图和数学式等而求出目标EGR率Rkk TCT。这里得到的目标EGR率Rkk TCT的数值被传递到热效率系数运算部7。[3-6热效率系数运算部]热效率系数运算部7 (热效率运算单元)根据由目标值运算部6运算的目标点火时刻SAMIN—TCT、目标空燃比系数Kaf tct (目标空燃比AFtct)及目标回流率系数Rmltct (目标回流率EGRtct)而运算热效率系数Kpi。这里，运算从目标运转点的点火时刻的MBT开始的大小与滞后量对应的热效率系数Kpi，并且，其由目标空燃比系数Kaf TCT及目标回流率系数Rkk TCT修正，运算最终的热效率系数Kpi。这里运算的热效率系数Kpi被输入到前述的目标填充效率运算部4的标准条件进气目标扭矩运算部4a，被用于下次运算周期的吸入空气量控制。图10例示热效率系数运算部7的运算处理。热效率系数运算部7设置有第二 MBT运算部71、第二减法计算部72、热效率系数运算部73、当量比效率系数运算部74、EGR效率系数运算部75及乘法计算部。第二 MBT运算部71根据目标填充效率的上次的数值Ectct PKE和实际旋转速度Ne而运算目标运转点的目标MBT点火时刻SAmbt TCT。这里，根据与例如MBT运算部3b相同的图和数学式等来运算目标MBT点火时刻SAmbt TCT。目标MBT点火时刻SAmbt TCT是指当上次的数值Ectct PKE所对应的空气以实际旋转速度Ne被吸入气缸19内时产生最大扭矩的点火时亥IJ。这里运算的目标MBT点火时刻SAmbt TCT被传递到第二减法计算部72。第二减法计算部72运算从目标MBT点火时刻SAmbt TCT中减去由目标点火时刻运算部6A运算的目标点火时刻SAmaintct后的减去值ASA。该减去值ASA相当于以目标MBT点火时刻SAmbt TCT为基准的目标点火时刻SAmain TCT的滞后量。这里运算的减去值A SA被传递到热效率系数运算部73。热效率系数运算部73根据减去值A SA和实际旋转速度Ne而运算热效率系数Kpi。热效率系数运算部73将减去值A SA及实际旋转速度Ne与热效率系数Kpi的关系存储为图和数学式，并用其运算热效率系数Kpi。减去值ASA是从目标MBT点火时刻SAmbttct开始的相当于滞后量的数值。另外，当从MBT开始的滞后量为一定时，以MBT时为基准的点火滞后所产生的扭矩的降低率是一定的，与空气量的大小无关。因此，只要依据减去值ASA及实际旋转速度Ne就可专门求出热效率系数Kpi。这里运算的热效率系数Kpi被传递到乘法计算部76。当量比效率系数运算部74根据由目标空燃比运算部6B运算的目标空燃比系数Kaf tgt而运算当量比效率系数Kpi AF。当量比效率系数Kpi AF是对由热效率系数运算部73运算的热效率系数Kpi进行修正用的修正系数之一。当量比效率系数运算部74将目标空燃比系数Kaf TCT和当量比效率系数Kpi AF的关系预先存储为图和数学式，用其运算当量比效率系数Kpi AF，并且将该数值传递到乘法计算部76。同样，EGR效率系数运算部75根据由目标EGR率运算部6C运算的目标EGR率ReckTGT而运算EGR效率系数Kpi EGRO EGR效率系数运算部75将目标EGR率Rkk tgt和EGR效率系数Kpi—■的关系预先存储为图和数学式，用其运算EGR效率系数Kpi ■，并将该数值传递到乘法计算部76。乘法计算部76将对由热效率系数运算部73运算的热效率系数Kpi乘上由当量比效率系数运算部74运算的当量比效率系数Kpi AF和由EGR效率系数运算部75运算的EGR效率系数Kpi ■后的数值运算为最终的热效率系数Kpi。该热效率系数Kpi是发动机10的目标运转点的热效率系数Kpi。这里运算的热效率系数Kpi被传递到目标填充效率运算部4。[4.作用与效果]如此，采用本实施方式的发动机控制装置1，可获得以下那样的作用与效果。(I)在上述的发动机控制装置I中，根据由上次运算周期运算的目标填充效率EcTCT—PKE而运算当前的运算周期的目标点火时刻SA_—TCT，并由根据该目标点火时刻SAmain tct而运算的热效率Kpi来运算应导入气缸19内的吸入空气量。利用这种运算，无论实际填充效率Ec相对于目标填充效率Ec tct的滞后时间的长短，都可适当控制吸入空气量，当发动机的运转点产生变化时，能迅速而高精度地向作为目标的发动机运转点收敛。另外由于能期待不受这种滞后时间影响的稳定的吸入空气量控制，因此，即便使用驱动滞后时间较长的价廉的电子控制的节流阀23，也能确保控制应答性和控制稳定性，能降低产品成本和提高功能性。(2)另外，在上述的发动机控制装置I中，不仅运算发动机10的目标运转点的目标点火时刻SAmain tct，且运算对应于目标空燃比AFtct的目标空燃比系数Kaf—tct。由此，能运算考虑了燃料的辛烷值给予发动机10的热效率的影响的热效率系数Kpi。因此，能进一步提高吸入空气量的控制精度，当发动机的运转点产生变化时，能提高向作为目标的发动机运转点的收敛性。(3)此外，在上述的发动机控制装置I中，运算与发动机10的目标运转点的目标回流率EGRtct对应的目标回流率系数Rkk TCT。由此，就可运算将与EGR气体的回流量对应的热效率变化加进去后的热效率系数Kpi。因此，能进一步提高吸入空气量的控制精度，当发动机的运转点产生变化时，能提高向作为目标的发动机运转点的收敛性。(4)另外，在上述的发动机控制装置I的目标点火时刻运算部6A中，由于根据目标填充效率的上次的数值Ectct PKE而运算目标运转点的目标点火时刻SAmain TCT，因此，能连续实行目标填充效率运算部4的运算和目标点火时刻运算部6A的运算。由此，能消除运算的延时，能将发动机运转点变化时的热效率变化最大限度地反映到吸入空气量控制，能提高相对于运转点变化的节气门灵敏度。(5)另外，在以往的扭矩基准控制中，如图2中虚线所示，是由点火时刻控制延时的实际填充效率Ec (实际空气量)的信息相对于吸入空气量控制产生滞后而带来影响的运算结构，但在上述的发动机控制装置I中，点火时刻控制和吸入空气量控制互相独立实施，由此，难以产生控制上的矛盾，结果，能提高发动机的控制性。[5 变形例]由上述发动机控制装置I实施的控制的变形例，可考虑多种多样。例如，在上述实施方式中，虽然例示了实施吸入空气量控制和点火时刻控制的扭矩基准控制，但也可做成除此以外同时实施点火时刻控制和EGR量控制、可变气门机构控制等的结构。另外，在上述的实施方式中，虽然例示了根据目标填充效率的上次的数值Ectct pke而运算热效率系数Kpi，但也可代替这种结构，而根据由上上次的运算周期运算的目标填充效率Ectct而运算热效率系数Kpi，或者，也可用目标填充效率Ectct的上次的数值及上上次的数值的平均值等而运算热效率Kpi。只要用与目标空气量对应的控制用参数来运算热效率系数Kpi即可，该目标空气量是至少在过去的运算周期运算出的。如何使用过去的目标空气量，可根据吸入空气量的控制操作所要求的应答性和稳定性等来适当变更。另外，在采用动作速度为高速的电子控制装置的情况下、或在采用驱动滞后时间较长的节流阀23的情况下，只要根据它们的动作速度、应答速度来选择最佳的运算方法即可。另外，在上述的实施方式中，虽然例示了用与空气量相当的参数即目标填充效率Ectgt来运算热效率系数Kpi，但也可代替目标填充效率Ectct而用缸内空气量(质量，体积)或体积效率等，也可代替热效率系数Kpi而用热效率或与其有关的参数。另外，在上述的实施方式中，虽然例示了为运算热效率系数 Kpi而用目标填充效率￡(^^和实际旋转速度Ne，但也可代替实际旋转速度Ne而用把发动机旋转速度的变化量估计在内的预测发动机旋转速度。
权利要求
1.一种发动机的控制装置，其特征在于，具有 对计算应导入发动机的缸内的空气量用的目标点火时刻进行运算的目标点火时刻运算单元； 根据所述目标点火时刻对所述发动机的热效率进行运算的热效率运算单元；以及 根据所述热效率对作为应导入所述缸内的空气量的目标值的目标空气量进行运算的目标空气量运算单元， 所述目标点火时刻运算单元根据在所述目标空气量运算单元中在过去的运算周期运算出的所述目标空气量而对当前的运算周期的时期中的所述目标点火时刻进行运算。
2.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，具有根据在所述过去的运算周期运算出的所述目标空气量而对当前的运算周期的时期中的目标空燃比进行运算的目标空燃比运算单元， 所述热效率运算单元根据所述目标空燃比对所述发动机的热效率进行修正。
3.如权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于，具有根据在所述过去的运算周期运算出的所述目标空气量对当前的运算周期的时期中的目标排气回流率进行运算的目标排气回流率运算单元， 所述热效率运算单元根据所述目标排气回流率对所述发动机的热效率进行修正。
4.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述目标点火时刻运算单元根据在刚刚之前的运算周期运算出的所述目标空气量对当前的运算周期的所述目标点火时刻进行运算。
5.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，具有根据被导入所述发动机的缸内的实际空气量对与实际由火花塞进行点火的时刻对应的实行点火时刻进行运算的实行点火时刻运算单元， 所述目标点火时刻运算单元独立于所述实行点火时刻地对空气量运算用的所述目标点火时刻进行运算。
全文摘要
一种发动机的控制装置，具有对用于计算应导入发动机(10)气缸(19)内的空气量的目标点火时刻进行运算的目标点火时刻运算单元(6A)；根据目标点火时刻而运算发动机(10)的热效率的热效率运算单元(7)；及根据热效率而运算应导入气缸(19)内的空气量的目标值即目标空气量的目标空气量运算单元(4)。另外，目标点火时刻运算单元(6A)根据目标空气量运算单元(4)中在过去的运算周期运算出的目标空气量对当前的运算周期的时期中的目标点火时刻进行运算。采用本发明，使吸入空气量控制的控制应答性和控制稳定性提高，当扭矩基准控制中发动机的运转点产生变化时，提高向作为目标的发动机运转点的收敛性。
文档编号F02D43/00GK103047039SQ20121039644
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者柴田晃史, 上田克则, 宫田敏行, 户田仁司 申请人:三菱自动车工业株式会社