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CN101828020B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

内燃机的控制装置 Download PDF

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CN101828020B
CN101828020B CN2008801066386A CN200880106638A CN101828020B CN 101828020 B CN101828020 B CN 101828020B CN 2008801066386 A CN2008801066386 A CN 2008801066386A CN 200880106638 A CN200880106638 A CN 200880106638A CN 101828020 B CN101828020 B CN 101828020B
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Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置，其能够同时提高内燃机产生的转矩的响应性和控制性。吸气致动器的操作量基于要求空气量来算出。并且，算出在预定的点火正时设定下、根据所述的操作量来对吸气致动器进行了操作的情况下的转矩，基于该转矩和要求转矩的偏差来算出实现要求转矩所需的点火正时的延迟角量。在要求空气量中除了要求转矩之外还反映要求效率。要求转矩和要求效率可以彼此相独立地进行设定。在要求转矩的设定值超过预定的增加量或增加速度而剧增的情况下，与要求转矩的设定值的剧增相应地使要求效率的设定值暂时降低。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，详细而言涉及能够通过调整吸入空气量的吸气致动器的操作和点火正时来控制转矩的内燃机的控制装置。
背景技术
日本特开2007-132203号公报公开了对提高由内燃机产生的转矩的响应性有效的技术。根据该公报公开的技术，在算出用于体现目标转矩的转矩控制量时，对根据目标转矩控制量推定出的推定转矩与目标转矩的差，补偿控制的响应延迟量，根据加上补偿了该响应延迟量的差而得到的目标转矩，算出转矩控制量。根据该现有技术，能够正确地算出补偿了控制的响应延迟量的控制量，所以通过根据该控制量来控制内燃机的各设备，从而能够使由内燃机产生的转矩的响应性提高。
然而，该现有技术在转矩的控制性方面具有应改善的余地。在现有技术中，通过提高转矩控制量来补偿推定转矩相对于目标转矩的响应延迟，但该提高量是通过使用了实际设备的适应而被决定的。因此，在适应不充分的情况下、实际设备的性能的偏差较大的情况下，有可能因过度提高转矩控制量而发生转矩的过调。在转矩的响应性不充分的情况下，无法实现驾驶者希望的车辆动作，同样地，转矩的控制性不充分的情况下，也无法实现驾驶者希望的车辆动作。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，目的在于提供一种能够同时提高内燃机产生的转矩的响应性和控制性的内燃机的控制装置。
根据本发明的一种形式，该控制装置是能够通过调整吸入空气量的吸气致动器的操作和点火正时来控制转矩的内燃机的控制装置。该控制装置具备：设定对内燃机的要求转矩的单元；和设定要求效率的单元。本申请中所说的效率与缸内混合气体具有的能量向转矩变换的变换率有关，由以预定的点火正时设定下的变换率为基准的无因次值(量纲为1的值)来表示。另外，该控制装置具备：根据要求转矩和要求效率来算出要求空气量的单元；和基于要求空气量来算出吸气致动器的操作量的单元。吸气致动器例如不只是节气门，也包括升程量或作用角可变的吸气阀等。另外，该控制装置具备算出在实现要求转矩所需的点火正时的延迟角量的单元。该算出点火正时延迟角量的单元在预定的点火正时设定下，算出根据基于要求空气量而算出的操作量操作了吸气致动器的情况下的转矩，基于该转矩和要求转矩的偏差算出所述点火正时延迟角量。
由于控制装置具备以上那样的各单元，所以吸气致动器以实现根据要求转矩和要求效率确定的要求空气量的方式进行动作。此时，当将要求效率设定为小于1的值时，要求空气量会根据要求效率而提高，吸气致动器在增大吸入空气量的方向上被较大地进行操作。吸气致动器的操作量变大，相应地由此能够实现的转矩增大，但按照该转矩与要求转矩的偏差而进行点火正时的延迟，由此，所述的转矩的偏差通过基于点火延迟角的转矩调整来补偿，结果，在内燃机中实现要求转矩。
根据本发明的第一形式，该控制装置还具备修正要求效率的单元。详细而言，该单元是在由上述设定要求转矩的单元使要求转矩的设定值剧增的情况下，与要求转矩的设定值的剧增相应地使要求效率的设定值暂时降低的单元。要求转矩的设定值的剧增意味以超过能够仅由吸气致动器的操作而实现的转矩的增加量或增加速度的范围的量或速度使要求转矩的设定值增加。要求转矩的设定值超过预定的增加量而阶段性增加包含在要求转矩的设定值的剧增的例子中。要求转矩的设定值剧增的定时和使要求效率的设定值暂时降低的定时优选为同时，但容许不会对后述的吸入空气量的响应性产生影响的程度的定时的偏差。因此，可以以开始要求转矩的设定值的剧增的定时，使要求效率的设定值暂时降低，可以以要求转矩的设定值的剧增已完成的定时，使要求效率的设定值暂时降低。
由于控制装置具有这样的要求效率的修正单元，所以在要求转矩的剧增时，伴随要求转矩的剧增的要求空气量的增大、和伴随要求效率的暂时降低的要求空气量的增大发生重叠，要求空气量暂时剧增。通过基于该暂时剧增后的要求空气量来算出吸气致动器的操作量，从而吸气致动器过调地动作。由于吸气致动器过调地动作，所以吸入缸内的空气量的响应性提高，结果，实现转矩对要求转矩的响应性提高。与此同时，以对由吸入空气量的剧增产生的转矩的过调进行抑制的方式，进行点火正时的延迟，所以能防止实现转矩相对于要求转矩发生过调。也即是，根据本发明第一形式，能够提高内燃机的转矩的响应性，并且也保证转矩的控制性。
与要求转矩的设定值剧增的定时相应地使要求效率的设定值暂时降低的程度、时间可以是与要求转矩的设定值剧增的程度无关而固定。但是，更优选的是，按照要求转矩的设定值剧增的程度，决定使要求效率的设定值暂时降低的程度。同样，更优选的是，按照要求转矩的设定值剧增的程度，决定使要求效率的设定值暂时降低的时间。
当按照要求转矩的设定值的剧增度来增大要求效率的设定值的暂时性的降低度时，或者按照要求转矩的设定值的剧增度来增大要求效率的设定值的暂时性的降低时间时，产生它们的相乘效果，要求空气量暂时性剧增的程度扩大。由此，要求转矩的设定值的剧增度越大，越进一步增大吸气致动器的过调性动作，越能够提高吸入至缸内的空气量的响应性，所以即使对于较快的要求转矩，也能够获得较高的转矩响应性。相反，当要求转矩的设定值的剧增度较小时，即吸气致动器的过调性动作较小即可时，要求效率的设定值的暂时性的降低度、降低时间减小，所以关于燃料经济性，能抑制不利的点火正时的延迟。因此，当按照要求转矩的设定值剧增的程度来决定使要求效率的设定值暂时降低的程度、时间时，能够良好地兼顾转矩的响应性和燃料经济性。
根据本发明的第二形式，该控制装置是能够通过调整吸入空气量的吸气致动器的操作和点火正时来控制转矩的内燃机的控制装置。该控制装置具备：取得要求转矩和要求效率、根据取得的要求转矩和要求效率算出要求空气量的单元；和基于要求空气量算出吸气致动器的操作量的单元。关于本发明的第二形式，要求转矩的设定方法、要求效率的设定方法没有进行限定。可以是在控制装置的内部设定要求转矩，也可以是接收在控制装置的外部设定的要求转矩。同样地，可以是在控制装置的内部设定要求效率，也可以是接收在控制装置的外部设定的要求效率。另外，该控制装置具备算出实现要求转矩所需的点火正时的延迟角量的单元。该算出点火正时延迟角量的单元算出在预定的点火正时设定下，根据基于要求空气量算出的操作量对吸气致动器进行了操作的情况下的转矩，基于该转矩与要求转矩的偏差算出上述的点火正时延迟角量。
由于控制装置具备以上那样的各单元，所以吸气致动器以实现根据要求转矩和要求效率确定的要求空气量的方式进行动作。此时，当取得的要求效率为小于1的值时，要求空气量根据要求效率而提高，吸气致动器在使吸入空气量增大的方向上被较大地进行操作。吸气致动器的操作量变大，相应地由此能够实现的转矩增大，但通过按照该转矩与要求转矩的偏差而进行点火正时的延迟，由此能通过基于点火延迟的转矩调整来补偿上述的转矩的偏差，结果，在内燃机中实现要求转矩。
根据本发明的第二形式，该控制装置还具备：检测转矩的剧增要求的单元；和修正要求效率的单元。详细而言，修正要求效率的单元是在检测到转矩剧增要求时，使要求空气量的算出中使用的要求效率的值暂时降低的单元。转矩的剧增要求意味在超过能够仅由吸气致动器的操作来实现的转矩的增加速度的范围的速度下的转矩的增加要求。转矩的剧增要求能够根据要求转矩的变化量或变化速度来进行检测。例如，当要求转矩的变化量或变化速度超过某阈值后，判断为存在转矩的剧增要求，由此能够检测转矩的剧增要求。另外，在转矩的剧增要求从要求转矩的发送源与要求转矩一同被发送的情况下，能够通过接收其信号来检测转矩的剧增要求。
由于控制装置具备以上那样的各单元，在检测到转矩的剧增要求时，伴随要求转矩的剧增的要求空气量的增大、和伴随要求效率的暂时性降低的要求空气量的增大会发生重叠，要求空气量暂时性剧增。通过基于该暂时性剧增后的要求空气量来算出吸气致动器的操作量，从而吸气致动器过调地动作。由于吸气致动器过调地动作，所以吸入至缸内的空气量的响应性提高，结果，实现转矩对要求转矩的响应性提高。与此同时，以对由吸入空气量的剧增产生的转矩的过调进行抑制的方式，进行点火正时的延迟，所以能防止实现转矩相对于要求转矩发生过调。也即是，根据本发明的第二形式，能够提高内燃机的转矩的响应性，并且也保证转矩的控制性。
在检测到转矩剧增要求时，要求空气量的算出中使用的使要求效率的值暂时性降低的程度、时间可以是与转矩剧增要求的大小无关而固定。但是，更优选的是，按照转矩剧增要求的大小决定使要求效率的值暂时性降低的程度。同样更优选的是，按照转矩剧增要求的大小，决定使要求效率的值暂时性降低的时间。
当按照转矩剧增要求的大小来增大要求效率的值暂时性的降低度时，或者按照转矩剧增要求的大小来增大要求效率的值暂时性降低时间时，由于要求转矩的剧增与要求效率的降低的相乘效果，要求空气量暂时性剧增的程度扩大。由此，转矩的剧增要求越大，越进一步增大吸气致动器的过调性动作，越能够提高吸入至缸内的空气量的响应性，所以即使对于较快的要求转矩，也能够获得较高的转矩响应性。相反，当转矩剧增要求较小时，即吸气致动器的过调性动作较小即可时，要求效率的值的暂时性的降低度、降低时间减小，所以关于燃料经济性，能抑制不利的点火正时的延迟。因此，当按照转矩剧增要求的大小来决定使要求效率的值暂时性降低的程度、时间时，能够良好地兼顾转矩的响应性和燃料经济性。
附图说明
图1是表示作为本发明实施方式1的内燃机的控制装置的结构的框图。
图2是用于说明本发明实施方式1的要求效率的设定方法、其作用以及效果的图。
图3是用于对本发明实施方式2的要求效率的修正方法进行说明的图。
图4是表示作为本发明实施方式3的内燃机的控制装置的结构的框图。
符号说明
2要求转矩设定部
4要求效率设定部
6TA用要求转矩算出部
8要求空气量算出部
10节气门开度算出部
12节气门
14推定转矩算出部
16转矩效率算出部
18点火正时算出部
20点火装置
22转矩剧增要求检测部
24要求效率修正部
具体实施方式
(实施方式1)
使用图1和图2对本发明的实施方式1进行说明。
图1是表示作为本发明实施方式1的内燃机的控制装置的结构的框图。本实施方式的控制装置是适用于火花点火式的内燃机的控制装置。本实施方式的控制装置通过操作作为吸气致动器的电子控制节气门(以下，简称为“节气门”)12和点火装置20来控制内燃机的转矩。
本实施方式的控制装置具备设定关于内燃机的转矩的要求值的要求转矩设定部2。要求转矩设定部2除了基于加速器操作量计算的来自驾驶者的转矩要求以外，也考虑ECT(Electronic Controlled Transmission：电子控制变速箱)、VSC(Vehicle Stability Control System：车辆稳定控制系统)等车辆控制用的转矩要求，来对要求转矩进行设定。
另外，本实施方式的控制装置具备设定关于内燃机的效率的要求值的要求效率设定部4。效率与缸内混合气体具有的能量向转矩的转换率有关，由以预定的点火正时设定(本实施方式中为MBT)下的转换率为基准的无因次值来表示。在为了催化剂预热而要将热能用于排气气体的升温等的情况下，效率的要求值被设为比标准值1小的值。另外，在要通过点火正时的提前来谋求提高转矩的情况下，也为了预先确保备用转矩，效率的要求值被设为比标准值1小的值。本实施方式的控制装置具有的重要的特征之一在于要求效率设定部4的功能。后面对该功能的内容进行详细的说明。
要求转矩和要求效率被用于要求空气量的计算。本实施方式的控制装置作为计算要求空气量的单元具备：算出用于节气门操作的要求转矩(以下称为TA用要求转矩)的TA用要求转矩算出部6；和根据TA用要求转矩算出要求空气量的要求空气量算出部8。
对TA用要求转矩算出部6输入有要求转矩和要求效率。TA用要求转矩算出部6算出对要求转矩除以要求效率后得到的值来作为TA用要求转矩。在该情况下，当要求效率为标准值1时，TA用要求转矩没有从要求转矩发生变更，但当要求效率小于1时，TA用要求转矩会从要求转矩起提高。也即是，TA用要求转矩算出部6在要求点火延迟时，通过对要求转矩除以要求效率，从而在用于节气门操作的要求转矩上增加由点火延迟引起的转矩降低量。
要求空气量算出部8使用KL映射将TA用要求转矩变换成空气量(KL)。在此所称的空气量是每1个周期的缸内吸入空气量，可以用其代替无因次化后的充填效率。KL映射是以包括转矩的多个参数为轴的多维映射，能够将点火正时、内燃机转速、A/F、气门正时等、影响转矩和空气量的关系的各种运行条件设定为参数。在这些参数中输入有由当前的运行状态信息得到的值。其中，点火正时被设定为MBT。要求空气量算出部8算出根据要求转矩变换出的空气量来作为要求空气量。
本实施方式的控制装置具备根据要求空气量算出节气门开度的节气门开度算出部10。在节气门开度算出部10中具备空气反向模型。将基于流体力学等使缸内吸入空气量对节气门12的动作的响应模型化后的吸气系统的物理模型称为空气模型，空气反向模型是其反向模型。对空气反向模型输入要求空气量，从而算出用于实现要求空气量的要求吸气管压，算出用于实现要求吸气管压的要求节气门通过空气量，并且，算出用于实现要求节气门通过空气量的节气门开度。根据空气反向模型，适当设定模型的参数，从而能够自由调整实际的缸内吸入空气量对要求空气量的响应速度。在本实施方式中，以实际的缸内吸入空气量对要求空气量最快地进行响应的方式，进行空气反向模型的参数的设定。节气门开度算出部10算出根据要求空气量变换出的节气门开度来作为节气门12的操作量，将操作量变换成指令信号来输出到节气门12。
接着，对本实施方式的控制装置的点火装置20的操作进行说明。本实施方式的控制装置作为计算点火装置20的操作量、即点火正时的单元，具备：基于节气门开度来算出推定转矩的推定转矩算出部14；使用推定转矩来算出转矩效率的转矩效率算出部16；基于转矩效率来算出点火正时的点火正时算出部18。转矩效率被定义为内燃机的要求转矩相对于推定转矩的比。转矩效率的计算中使用的推定转矩如以下说明的那样，是基于由节气门12实现的实际的节气门开度来算出的。节气门12的实际开度能够由节气门开度传感器来测量。另外，也能够根据驱动节气门12的电机的旋转量来进行计算。
推定转矩算出部14首先算出推定为能够由当前的节气门开度实现的空气量。推定空气量的计算中使用上述的空气模型的正向模型。另外，在基于该空气模型的计算中，将由空气流量传感器测量到的吸气管的空气流量用作修正数据。推定转矩算出部14接着使用转矩映射来将推定空气量变换为转矩。转矩映射是使上述KL映射的输入输出取反的映射，能够将点火正时、内燃机转速、A/F、气门正时等、影响转矩和空气量的关系的各种运行条件设定为参数。在这些参数中输入有根据当前的运行状态信息得到的值，点火正时被设为MBT。推定转矩算出部14算出根据推定空气量变换出的转矩来作为MBT下的推定转矩。
对转矩效率算出部16输入由要求转矩设定部2设定的要求转矩，并且从推定转矩算出部14输入推定转矩。转矩效率算出部16算出要求转矩相对于推定转矩的比来作为转矩效率。
点火正时算出部18使用点火正时映射来将转矩效率转换为点火正时。点火正时映射是以包括转矩效率的多个参数为轴的多维映射，能够将要求转矩、A/F、内燃机转速等、对决定点火正时产生影响的各种运行条件设定为参数。在这些参数中输入有根据当前的运行状态信息得到的值。根据点火正时映射，当转矩效率为最大效率1时，点火正时被设定为MBT，转矩效率越小于1，则点火正时相对于MBT越被设定在延迟角一侧。根据这样的设定，当在推定转矩和要求转矩之间产生了差异时，其转矩差能通过基于点火正时的延迟角的转矩调整来进行补偿。点火正时算出部18算出根据转矩效率变换出的点火正时来作为点火装置20的操作量，将该操作量变换为指令信号来输出到点火装置20。
以上是关于本实施方式的控制装置的基本结构的说明。接着，对作为本实施方式的控制装置具有的重要特征之一的要求效率设定部4的功能进行说明。
要求效率设定部4通常与由要求转矩设定部2进行的要求转矩的设定相独立地进行要求效率的设定。但是，有时会在由要求效率设定部4进行要求效率的设定中反映由要求转矩设定部2进行的要求转矩的设定。那是如下情况：在要求转矩设定部2中，要求转矩的设定值超过预定的增加量或增加速度而剧增。是否属于要求转矩的设定值的增加反映到要求效率的设定的“剧增”，是根据其增加量、增加速度是否超过能够仅由节气门12的操作来实现的转矩的增加量、增加速度的范围来判断的。因此，当要求转矩的设定值阶段性地增加较大时等情况下，要求转矩的设定会反映到要求效率的设定。
当要求转矩的设定值剧增时，要求效率设定部4与要求转矩的设定值剧增的定时相应地使要求效率的设定值相对于其前一个设定值而暂时降低。在本实施方式中，将使要求效率的设定值暂时降低的时间和降低量设为固定值。固定值的具体的值能够通过使用了实际设备的适应来确定。在本实施方式中，在要求转矩的设定值剧增的定时、即要求转矩的设定值的剧增开始的定时，使要求效率的设定值暂时降低，但也可以是在要求转矩的设定值的剧增结束后的定时，使要求效率的设定值暂时降低。
要求效率设定部4具备的上述功能在要使内燃机产生的转矩具有较高的响应性地增大的情况下会有效发挥作用。以下，使用图2对由要求效率设定部4的功能得到的转矩控制上的效果进行说明。
图2分别用以时间为横轴的图形示出用于使内燃机产生的转矩增大的要求转矩的设定例、和与其对应的要求效率的设定例。在此，使要求转矩的设定值离散地上升。并且，在要求转矩的设定值离散地上升的定时，使要求效率的设定值离散地下降，然后立刻以一定的斜率上升到原值。在此示出的是要求转矩的设定值增大方式的一个例子、和使要求效率的设定值暂时降低方式的一个例子，也可以分别取为其他的方式。例如，要求转矩的设定值可以是具有一定的斜率而上升。另外，要求效率的设定值可以是以要求转矩增大的前一设定值为基准而呈矩形状降低。
图2的从上起第三段的图形示出根据要求转矩和要求效率算出的要求空气量的时间变化。要求空气量是将对要求转矩除以要求效率后的值变换为空气量，所以当要求转矩增大时，要求空气量也与其相应地增大。另外，当要求效率降低时，要求空气量与其相应地增大。因此，如上述那样，在设定了要求转矩和要求效率的情况下，伴随要求转矩的剧增的要求空气量的增大、和伴随要求效率的暂时降低的要求空气量的增大重叠，如图形所示那样，要求空气量相对于仅根据剧增后的要求转矩决定的值而暂时发生过调。
图2的从上起第4段的图形示出基于要求空气量而算出节气门开度、按照该节气门开度来操作节气门12而实现的实际的吸入空气量的时间变化。通过基于暂时发生了过调的要求空气量来算出节气门开度，节气门12过调地动作。因节气门12过调地动作，吸入缸内的空气量的响应性提高，结果，实际的吸入空气量相对于仅根据剧增后的要求转矩决定的值而暂时发生过调。
图2的从上起第5段的图形示出由本实施方式的控制装置设定的点火正时的时间变化。根据本实施方式的控制装置，基于要求转矩相对于推定转矩的比来算出点火正时，该比越小于1，则点火正时相对于MBT的延迟角量越被确定较大。因此，如上述那样，在实际的吸入空气量发生过调的情况下，根据实际的吸入空气量(推定空气量)而算出的推定转矩也相对于要求转矩而发生过调，因此以补偿由该过调产生的推定转矩和要求转矩的转矩差的方式进行点火正时的延迟。
图2的最下段的图形示出作为上述那样的控制的结果，内燃机实际产生的转矩的时间变化。图中由虚线示出的是推定转矩，图中由实线示出的是实际的实现转矩。通过与要求转矩的剧增相应地使吸入空气量过调地增大，从而实现转矩对要求转矩的响应性提高。与此同时，以补偿根据吸入空气量而算出的推定转矩和要求转矩的偏差的方式进行基于点火正时的延迟角的转矩调整，所以能防止实现转矩相对于要求转矩而发生过调，能保证要求转矩的实现。
如以上说明的那样，根据本实施方式的控制装置，能够在要使内燃机产生的转矩剧增的情况下，不损失转矩的控制性而具有较高响应性地使转矩增大。
实施方式1是实施本发明第一形式时的具体方式的一个例子。在图1示出的结构中，要求转矩设定部2相当于本发明第一形式的“设定要求转矩的单元”。要求效率设定部4相当于本发明第一形式的“设定要求效率的单元”和“修正要求效率的单元”。在实施方式中，将这两个单元合并为要求效率设定部4，但也可以分别设置相当于各单元的计算要素。TA用要求转矩算出部6和要求空气量算出部8构成本发明第一形式的“算出要求空气量的单元”。节气门开度算出部10相当于本发明第一形式的“算出吸气致动器的操作量的单元”。并且，由推定转矩算出部14、转矩效率算出部16以及点火正时算出部18构成本发明第一形式的“算出点火正时的延迟角量的单元”。
(实施方式2)
使用图3对本发明的实施方式2进行说明。
本实施方式的控制装置的整体结构与实施方式1相同，由图1的框图进行表示。本实施方式的控制装置与实施方式1的控制装置的不同点在于要求效率设定部4具备的作为“修正要求效率的单元”的功能。
在本实施方式，在要求转矩的设定值剧增的情况下，要求效率设定部4与要求转矩的设定值剧增的定时相应地使要求效率的设定值相对于其前一设定值而暂时降低。但是，关于使要求效率的设定值暂时降低的降低量的设定，本实施方式与实施方式1不同。在本实施方式中，按照要求转矩的速度来决定要求效率的降低量。要求转矩的速度能够作为每1个运算周期的要求转矩的增加量来进行计算。另外，在设定转矩的要求增加速度的情况下，可以将其用作要求转矩的速度。无论怎样，要求转矩的速度越快，要求转矩的设定值剧增的程度越大。
图3用图形示出要求效率相对于要求转矩的速度的降低量的设定例。在该图形中，假设使之降低的前一设定值为作为标准值1.0来表示要求转矩的速度与要求效率的降低量的关系。如该图形所示那样，在本实施方式中，要求转矩的速度越比通常的速度快，要求效率的设定值的暂时的降低量越大。在此所说的要求转矩的“通常”的速度是能够仅由节气门12的操作来实现的转矩的增加速度。
如图3所示那样，当按照要求转矩的速度使要求效率的降低量增大时，产生它们的相乘效果，由此，要求转矩剧增后紧接着的要求空气量的过调扩大。由此，要求转矩的设定值的剧增度越大，则节气门12的过调性动作越大，越能够提高吸入缸内的空气量的响应性。因此，根据本实施方式的控制装置，即使对较快的要求转矩也能够得到较高的转矩响应性。
另外，本实施方式的要求效率设定部4的功能关于燃料经济性也能有效地发挥。图3的图形也能够看作要求转矩的速度越接近通常的速度、要求效率的降低量越小。根据这样的看法，当要求转矩的速度不太快时、即节气门12的过调性动作比较小即可时，要求效率的设定值的暂时的降低量减小，所以关于燃料经济性，能抑制不利的点火正时的延迟。也即是，根据本实施方式的控制装置，能够将对燃料经济性的影响抑制为最小限度、且使转矩的响应性提高。
(实施方式3)
使用图4对本发明的实施方式3进行说明。
图4是表示作为本发明实施方式3的内燃机的控制装置的结构的框图。在图4中，与图1所示的实施方式1的控制装置共同的要素标记相同的符号。比较图1和图4可知，本实施方式的控制装置与实施方式1的控制装置的不同点是分别从控制装置的外部供给要求转矩和要求效率。在此，分别从总括控制车辆的驱动系统整体的动力传动系统管理系统(Power TrainManager，以下记为“PTM”)(省略图示)供给要求转矩和要求效率。本实施方式的控制装置和PTM可以作为各个ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)而构成，可以作为由设置在共同的ECU内的各个CPU进行动作的各个程序而构成，也可以作为由共同的CPU进行动作的各个程序而构成。
在PTM中，要求转矩和要求效率分别独立进行设定。也即是，在PTM中的要求效率的设定阶段中，不进行“与要求转矩的设定值剧增的定时相应地使要求效率的设定值暂时降低”这样的处理。在本实施方式中，与此相当的处理在控制装置取得要求转矩和要求效率之后进行。
在实施方式1中虽然未提及PTM，但在实施方式1中控制装置本身包括PTM(或其一部分功能)。也即是，在本实施方式和实施方式1中，包含在“控制装置”的功能的范围不同。
本实施方式的控制装置具备检测转矩的剧增要求的转矩剧增要求检测部22。在转矩剧增要求检测部22并行输入被输入到TA用要求转矩算出部6的要求转矩。转矩剧增要求检测部22测量输入的要求转矩的速度。要求转矩的速度能够作为每一个运算周期的要求转矩的增加量来进行计算。转矩剧增要求检测部22对要求转矩的速度和预定的阈值速度进行比较，检测要求转矩的速度超过阈值速度这一情况来作为转矩的剧增要求。阈值速度对应于能仅由节气门12的操作来实现的转矩的增加速度。也即是，转矩剧增要求检测部22判断要求转矩能否仅由节气门12的操作来实现，在判断为不能实现时，判断为具有转矩的剧增要求。
另外，本实施方式的控制装置具备对取得的要求效率进行修正的要求效率修正部24。由转矩剧增要求检测部22得到的转矩的剧增要求的检测结果被反映到要求效率修正部24。要求效率修正部24在检测到转矩剧增要求时，使输入至TA用要求转矩算出部6的要求效率的值相对于其前一输入值而暂时降低。也即是，实施方式1的要求效率设定部4具备的作为“修正要求效率的单元”的功能，在本实施方式是要求效率修正部24所具备的。使要求效率的值暂时降低的时间和降低量可以为固定值。如果也考虑燃料经济性，则优选与实施方式2同样地，按照转矩剧增要求的大小来变更要求效率的降低量。转矩剧增要求的大小能够根据要求转矩的速度进行判断。
对输入至TA用要求转矩算出部6的要求效率进行上述那样的修正，从而在检测到转矩的剧增要求时，伴随要求转矩的剧增的要求空气量的增大、和伴随要求效率的暂时性降低的要求空气量的增大发生重叠，其结果，要求空气量相对于仅根据剧增后的要求转矩来确定的值而暂时发生过调。
并且，通过基于暂时性过调的要求空气量来算出节气门开度，从而节气门12过调地动作，吸入缸内的空气量的响应性提高。结果，实现转矩对要求转矩的响应性也提高。与此同时，根据图4所示的结构，以对因吸入空气量的剧增而产生的转矩的过调进行抑制方式，点火正时自动地被延迟，所以能防止实现转矩相对于要求转矩发生过调。
也即是，根据本实施方式的控制装置，在对内燃机存在转矩的剧增要求的情况下，能够不损失转矩的控制性而具有较高的响应性地使转矩增大。
实施方式3是实施本发明的第二形式时的具体方式的一个例子。在图4所示的结构中，TA用要求转矩算出部6和要求空气量算出部8构成本发明第二形式的“算出要求空气量的单元”。节气门开度算出部10相当于本发明第二形式的“算出吸气致动器的操作量的单元”。由推定转矩算出部14、转矩效率算出部16以及点火正时算出部18构成本发明第二形式的“算出点火正时的延迟角量的单元”。另外，转矩剧增要求检测部22相当于本发明第二形式的“检测转矩的剧增要求的单元”。并且，要求效率修正部24相当于本发明第二形式的“修正要求效率的单元”。
(其他)
本发明不限定于上述的实施方式。实施方式1和2中具体化了本发明第一形式的“要求转矩设定单元”、“要求效率设定单元”、“要求空气量算出单元”、“吸气致动器操作量算出单元”、“点火正时延迟角量算出单元”以及“要求效率修正手段”，但在此公开的结构不过是能够采用这些单元的结构的一个例子。另外，实施方式3中具体化了本发明第二形式的“要求空气量算出单元”、“吸气致动器操作量算出单元”、“点火正时延迟角量算出单元”、“转矩剧增要求取得单元”以及“要求效率修正单元”，但在此公开的结构不过是能够采用这些单元的结构的一个例子。能够实现各单元的功能的全部结构都包括在这些各单元的范围内。
上述的实施方式能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述的实施方式中，作为吸气致动器而使用节气门，但可以为带有能够使升程量或作用角连续变换的可变机构的吸气阀。在该情况下，升程量或作用角为吸气致动器的操作量。
另外，在实施方式2中，按照要求转矩的速度来变更要求效率的设定值的暂时性降低量，但也可以是对使要求效率的设定值暂时降低的降低速度进行变更。也即是，使要求效率的设定值暂时降低时的降低度不仅包括降低量，还包括降低速度。另外，也可是对使要求效率的设定值暂时降低的降低时间进行变更。在此所说的降低时间在图2所示的要求效率的设定例中可以是指到要求效率的设定值上升到原值为止的持续时间，也可以是要求效率的设定值离散下降后到开始上升为止的时间(位于低水平的时间)。与要求效率的修正有关的上述变形例也能够适用于实施方式3。
在实施方式3中，从外部取得要求转矩和要求效率，但也可以是在控制装置的内部仅对要求转矩、或仅对要求效率、或对要求转矩和要求效率这两方进行设定。这些变形例也都包括在本发明第二形式中。
另外，在实施方式3中，根据要求转矩的速度检测转矩剧增要求，但也可以是从要求转矩的发送源(在实施方式3中为PTM)发送转矩剧增要求，并在控制装置中接收该要求。这样的变形例也包括在本发明第二形式中。
另外，在各实施方式中，当根据要求空气量算出节气门开度时，使用作为物理模型的空气反向模型，但也可以不使用这样的空气反向模型。例如，要求空气量和节气门开度的关系也能够以简单的函数、映射来进行近似。其中，根据空气反向模型，通过适当地设定其参数，能够以实际的缸内吸入空气量对要求空气量最快地进行响应的方式，对节气门12进行操作。因此，从转矩的响应性的观点来说，优选如上述的实施方式那样，在节气门开度(吸气致动器的操作量)的计算中使用空气反向模型。

Claims (8)

1.一种内燃机的控制装置，能够通过调整吸入空气量的吸气致动器的操作和点火正时来控制转矩，该控制装置的特征在于，具备：
要求转矩设定单元，其对要求转矩进行设定；
要求效率设定单元，其对要求效率进行设定，所述效率与缸内混合气体具有的能量向转矩变换的变换率有关，由以预定的点火正时设定下的变换率为基准的无因次值来表示；
要求空气量算出单元，其根据所述要求转矩和所述要求效率来算出要求空气量；
吸气致动器操作量算出单元，其基于所述要求空气量来算出所述吸气致动器的操作量；
点火正时延迟角量算出单元，其算出在预定的点火正时设定下、根据所述操作量对所述吸气致动器进行了操作的情况下的转矩，基于该转矩和所述要求转矩的偏差，算出实现所述要求转矩所需的点火正时的延迟角量；以及
要求效率修正单元，其在所述要求转矩设定单元中所述要求转矩的设定值超过预定的增加量或增加速度而剧增的情况下，与所述要求转矩的设定值的剧增相应地使所述要求效率的设定值暂时降低。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述要求效率修正单元按照由所述要求转矩设定单元使所述要求转矩的设定值剧增的程度，决定使所述要求效率的设定值暂时降低的程度。
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，
所述要求效率修正单元按照由所述要求转矩设定单元使所述要求转矩的设定值剧增的程度，决定使所述要求效率的设定值暂时降低的时间。
4.一种内燃机的控制装置，能够通过调整吸入空气量的吸气致动器的操作和点火正时来控制转矩，该控制装置的特征在于，具备：
要求空气量算出单元，其取得要求转矩和要求效率，根据所述要求转矩和所述要求效率来算出要求空气量，所述效率与缸内混合气体具有的能量向转矩变换的变换率有关，由以预定的点火正时设定下的变换率为基准的无因次值来表示；
吸气致动器操作量算出单元，其基于所述要求空气量来算出所述吸气致动器的操作量；
点火正时延迟角量算出单元，其算出在预定的点火正时设定下、根据所述操作量对所述吸气致动器进行了操作的情况下的转矩，基于该转矩和所述要求转矩的偏差，算出实现所述要求转矩所需的点火正时的延迟角量；
转矩剧增要求取得单元，其检测转矩的剧增要求；以及
要求效率修正单元，其在检测出所述转矩剧增要求时，使所述要求空气量的算出中使用的要求效率的值暂时降低。
5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述转矩剧增要求取得单元根据所述要求转矩的变化量或变化速度来检测所述转矩剧增要求。
6.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述转矩剧增要求从所述要求转矩的发信源与所述要求转矩一同被发送。
7.根据权利要求4～6的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述要求效率修正单元按照所述转矩剧增要求的大小决定使所述要求空气量的算出中使用的要求效率的值暂时降低的程度。
8.根据权利要求4～6的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述要求效率修正单元按照所述转矩剧增要求的大小决定使所述要求空气量的算出中使用的要求效率的值暂时降低的时间。
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