專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，詳細(xì)而言，涉及由多個致動器的協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)
關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的各種功能的要求的控制裝置。
背景技術(shù)：
作為關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制的技術(shù)，例如，已知有在日本特開2003-301766號公 報中公開的技術(shù)。在這里公開的技術(shù)中，基于加速踏板開度來算出駕駛者要求的要求圖示 轉(zhuǎn)矩，并且在控制裝置的內(nèi)部決定目標(biāo)空燃比。并且，利用相對于點(diǎn)火時期的轉(zhuǎn)矩效率和相 對于目標(biāo)空燃比的轉(zhuǎn)矩效率來修正要求圖示轉(zhuǎn)矩，基于根據(jù)該修正轉(zhuǎn)矩求得的目標(biāo)空氣量 來決定目標(biāo)節(jié)氣門開度。此外，根據(jù)目標(biāo)空氣量和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速來算出進(jìn)氣延遲修正量，根據(jù) 由進(jìn)氣延遲修正量決定的推定轉(zhuǎn)矩和所述修正轉(zhuǎn)矩來算出點(diǎn)火時期延遲角量，根據(jù)由缸內(nèi) 空氣量決定的基本點(diǎn)火時期和點(diǎn)火時期延遲角量來決定最終點(diǎn)火時期。此外，根據(jù)缸內(nèi)空 氣量和目標(biāo)空燃比來決定目標(biāo)燃料噴射量。 也就是說，在上述公報的技術(shù)中，為了共同實(shí)現(xiàn)作為來自駕駛者的要求的要求圖 示轉(zhuǎn)矩和作為控制裝置內(nèi)部的要求的目標(biāo)空燃比，對節(jié)氣門開度、點(diǎn)火時期和燃料噴射量 進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

發(fā)明內(nèi)容
在上述公報的技術(shù)中，能夠看作要求圖示轉(zhuǎn)矩是關(guān)于駕駛性能的要求，目標(biāo)空燃 比是關(guān)于排氣氣體的要求。駕駛性能、排氣氣體都是內(nèi)燃機(jī)的一種功能，除此以外還存在燃 料經(jīng)濟(jì)性、爆震等內(nèi)燃機(jī)的各種功能。并且，對每個功能都有要求，例如如果功能是燃料經(jīng) 濟(jì)性，則存在想提高燃燒效率這樣的要求和/或想降低泵損失這樣的要求。此外，如果功 能是排氣氣體，則存在想提高排氣氣體溫度這樣的要求和/或想促進(jìn)催化劑上的反應(yīng)的要 求。 如上所述內(nèi)燃機(jī)存在各種功能，這些功能的每種都存在維度不同的各種要求。但 是，上述公報的技術(shù)僅僅實(shí)現(xiàn)了其一部分的要求，沒有能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的多種多樣的全部 要求。此外，在上述公報的技術(shù)中，沒有采用如下這樣的控制結(jié)構(gòu)即使想要新追加要求，也 使該新要求容易地反映到各致動器的動作。 本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而作成的，所以其目的在于，提供一種通過使 各致動器的動作準(zhǔn)確地反映關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的各種功能的要求，從而能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)這些要求 的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
第一發(fā)明，為了達(dá)成上述目的，是一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備
與內(nèi)燃機(jī)的動作相關(guān)的多個致動器； 要求輸出部，其將與所述內(nèi)燃機(jī)的各種功能相關(guān)的要求分別以轉(zhuǎn)矩、效率或空燃 比的任一物理量進(jìn)行表現(xiàn)并輸出； 轉(zhuǎn)矩調(diào)停部，其對在從所述要求輸出部輸出的多個要求值中以轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)的要求值進(jìn)行匯集，按照預(yù)先確定的規(guī)則調(diào)停為一個轉(zhuǎn)矩要求值； 效率調(diào)停部，其對在所述多個要求值中以效率表現(xiàn)的要求值進(jìn)行匯集，按照預(yù)先 確定的規(guī)則調(diào)停為一個效率要求值； 空燃比調(diào)停部，其對在所述多個要求值中以空燃比表現(xiàn)的要求值進(jìn)行匯集，按照 預(yù)先確定的規(guī)則調(diào)停為一個空燃比要求值；以及 控制量運(yùn)算部，其基于從所述的各調(diào)停部輸出的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃
比要求值來運(yùn)算所述的各致動器的控制量。 第二發(fā)明，在第一發(fā)明中，其特征在于， 在所述各種功能中包含有與駕駛性能相關(guān)的功能、與排氣氣體相關(guān)的功能、和與 燃料消耗相關(guān)的功能。 第三發(fā)明，在第一或第二發(fā)明中，其特征在于， 所述多個致動器中包含有調(diào)整所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的致動器、調(diào)整所述內(nèi)燃
機(jī)的點(diǎn)火時期的致動器、和調(diào)整所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量的致動器。 第四發(fā)明，在第一至第三的任一發(fā)明中，其特征在于， 所述控制裝置具備修正部，該修正部對從所述的各調(diào)停部輸出的轉(zhuǎn)矩要求值、效 率要求值和空燃比要求值的至少一方進(jìn)行修正，使得轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要 求值的關(guān)系成為能夠使所述內(nèi)燃機(jī)適當(dāng)運(yùn)行的關(guān)系。
第五發(fā)明，在第四發(fā)明中，其特征在于， 所述修正部，不修正轉(zhuǎn)矩要求值而修正效率要求值和空燃比要求值的任一方。
第六發(fā)明，在第一至第五的任一發(fā)明中，其特征在于， 所述控制量運(yùn)算部包括存儲部，該存儲部存儲有效率要求值和空燃比要求值的各 自的標(biāo)準(zhǔn)值， 所述控制量運(yùn)算部被構(gòu)成為在沒有從所述效率調(diào)停部輸出效率要求值的情況 下、在沒有從所述空燃比調(diào)停部輸出空燃比要求值的情況下，使用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來運(yùn)算所 述的各致動器的控制量。 第七發(fā)明，在第一至第六的任一發(fā)明中，其特征在于， 所述效率調(diào)停部包括存儲部，該存儲部關(guān)于預(yù)定從所述要求輸出部向所述效率調(diào) 停部輸出要求值的各項(xiàng)目而存儲有各自的標(biāo)準(zhǔn)值， 所述效率調(diào)停部被構(gòu)成為關(guān)于沒有從所述要求輸出部輸出要求值的項(xiàng)目，使用 存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)停效率要求值。 第八發(fā)明，在第一至第七的任一發(fā)明中，其特征在于， 所述空燃比調(diào)停部包括存儲部，該存儲部關(guān)于預(yù)定從所述要求輸出部向所述空燃 比調(diào)停部輸出要求值的各項(xiàng)目而存儲有各自的標(biāo)準(zhǔn)值， 所述空燃比調(diào)停部被構(gòu)成為關(guān)于沒有從所述要求輸出部輸出要求值的項(xiàng)目，使 用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)?？杖急纫笾?。 第九發(fā)明，在第六至第八的任一發(fā)明中，其特征在于， 在與所述各種功能相關(guān)的要求中以效率表現(xiàn)的項(xiàng)目和以空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目之中， 分別預(yù)先確定有成為標(biāo)準(zhǔn)的要求， 所述要求輸出部被構(gòu)成為關(guān)于以效率或空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目，僅在存在與各自的
5標(biāo)準(zhǔn)要求不同的要求的情況下輸出要求值。 在內(nèi)燃機(jī)的輸出中除了轉(zhuǎn)矩以外還包括熱和排氣氣體，通過這些全部輸出來決定 內(nèi)燃機(jī)的各種功能。根據(jù)第一發(fā)明，設(shè)為分別以轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比的任一物理量來表現(xiàn)關(guān) 于內(nèi)燃機(jī)的各種功能的要求。轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比是決定內(nèi)燃機(jī)的輸出的三要素，所以使用 這些物理量來表現(xiàn)關(guān)于各種功能的要求，基于對它們進(jìn)行匯集并調(diào)停后的轉(zhuǎn)矩要求值、效 率要求值和空燃比要求值來運(yùn)算各致動器的控制量，由此能夠適當(dāng)?shù)乜刂聘髦聞悠鞯膭幼?使得要求反映在內(nèi)燃機(jī)的輸出上。 根據(jù)第二發(fā)明，能夠容易地實(shí)現(xiàn)關(guān)于作為內(nèi)燃機(jī)的功能的駕駛性能、排氣氣體和 燃料消耗的要求。關(guān)于駕駛性能的要求，例如能夠以轉(zhuǎn)矩和/或效率來表現(xiàn)。關(guān)于排氣氣 體的要求，例如能夠以效率和/或空燃比來表現(xiàn)。關(guān)于燃料消耗的要求，例如能夠以效率和 /或空燃比來表現(xiàn)。 根據(jù)第三發(fā)明，能夠通過控制吸入空氣量、點(diǎn)火時期和燃料噴射量而容易地實(shí)現(xiàn) 關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的各功能的要求。吸入空氣量能夠基于轉(zhuǎn)矩要求值和效率要求值來運(yùn)算。點(diǎn)火 時期能夠基于轉(zhuǎn)矩要求值來運(yùn)算。燃料噴射量能夠基于空燃比要求值來運(yùn)算。但是，要求 值僅是用于計(jì)算控制量的信息之一，為了計(jì)算控制量，不僅是要求值，還能夠使用關(guān)于內(nèi)燃 機(jī)的運(yùn)行條件和/或運(yùn)行狀態(tài)的信息(推定轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等)。 根據(jù)第四發(fā)明，為了變?yōu)槟軌蚴箖?nèi)燃機(jī)適當(dāng)運(yùn)行的關(guān)系而對轉(zhuǎn)矩要求值、效率要 求值和空燃比要求值的至少一方進(jìn)行修正，基于已修正的要求值來設(shè)定各致動器的控制 量，所以在無論從要求輸出部輸出什么樣的要求的情況下都能夠協(xié)調(diào)致動器使得在內(nèi)燃機(jī) 的運(yùn)行中不發(fā)生故障。 根據(jù)第五發(fā)明，不修正轉(zhuǎn)矩要求值而修正效率要求值或空燃比要求值，由此能夠 實(shí)施正確的轉(zhuǎn)矩控制，并且也盡可能地實(shí)現(xiàn)與效率和/或空燃比關(guān)聯(lián)的其他要求。
根據(jù)第六發(fā)明，在沒有從效率調(diào)停部輸出在內(nèi)燃機(jī)的控制中作為必須的要求值的 轉(zhuǎn)矩要求值以外的要求值，即效率要求值和/或空燃比要求值的情況下，關(guān)于該要求值在 致動器的控制量的運(yùn)算中使用標(biāo)準(zhǔn)值來代替。因此，在這樣的情況下，也能夠使各致動器適 當(dāng)?shù)貏幼魇沟迷趦?nèi)燃機(jī)的運(yùn)行中不發(fā)生故障。 根據(jù)第七發(fā)明，在關(guān)于與效率相關(guān)的一部分的項(xiàng)目沒有從要求輸出部輸出要求值 的情況下，關(guān)于該項(xiàng)目在效率要求值的調(diào)停中使用標(biāo)準(zhǔn)值來代替。因此，在這樣的情況下， 也能夠使各致動器適當(dāng)?shù)貏幼魇沟迷趦?nèi)燃機(jī)的運(yùn)行中不發(fā)生故障。 根據(jù)第八發(fā)明，在關(guān)于與空燃比相關(guān)的一部分的項(xiàng)目沒有從要求輸出部輸出要求 值的情況下，關(guān)于該項(xiàng)目在空燃比要求值的調(diào)停中使用標(biāo)準(zhǔn)值來代替。因此，在這樣的情況 下，也能夠使各致動器適當(dāng)?shù)貏幼魇沟迷趦?nèi)燃機(jī)的運(yùn)行中不發(fā)生故障。 根據(jù)第九發(fā)明，關(guān)于在內(nèi)燃機(jī)的控制中作為必須的項(xiàng)目的轉(zhuǎn)矩以外的項(xiàng)目，即以 效率或空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目，僅在存在與標(biāo)準(zhǔn)要求不同的要求的情況下輸出要求值，在標(biāo)準(zhǔn) 要求下使用所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行運(yùn)算，由此能夠降低控制裝置中的運(yùn)算負(fù)荷。


圖1是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式1的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的調(diào)停要素(轉(zhuǎn)矩調(diào)停)的構(gòu)成例的框圖。
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圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的調(diào)停要素(效率調(diào)停)的構(gòu)成例的框圖。 圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的調(diào)整部的構(gòu)成例的框圖。 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的考慮了空燃比的效率上下限值的設(shè)定方法的 圖。 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的考慮了效率的A/F上下限值的設(shè)定方法的圖。 圖7是表示圖1所示的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的框圖。 圖8是表示圖1所示的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的框圖。 圖9是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式2的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖10是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式3的發(fā)動機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 符號的說明 10要求產(chǎn)生階層 12、14、16、72要求輸出要素 20調(diào)停階層 22轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素 24效率調(diào)停要素 26空燃比調(diào)停要素 30控制量設(shè)定階層 32調(diào)整部 34、36、38、74控制量運(yùn)算要素 42、44、46、76致動器 50共通信號配送系統(tǒng) 52信息源 202疊加要素 204、212、216、220最小值選擇要素 214、218最大值選擇要素 302、314、316防護(hù)部 304效率F上下限值設(shè)定映射圖 308、322選擇部 312轉(zhuǎn)矩效率運(yùn)算部(除法運(yùn)算部) 320A/F上下限值設(shè)定映射圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1 以下，使用附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行說明。在實(shí)施方式1中，對將本發(fā)明的 控制裝置適用于火花點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)(以下，稱為發(fā)動機(jī))的情況進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明 除了火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)以外的發(fā)動機(jī)，例如也能夠適用于柴油發(fā)動機(jī)。 作為本發(fā)明的實(shí)施方式1的發(fā)動機(jī)的控制裝置，如在圖1的框圖中示出的那樣構(gòu) 成。在圖l中以框示出了控制裝置的各要素，以箭頭示出了框間的信號的傳遞。以下，參照 圖l對本實(shí)施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)及其特征進(jìn)行說明。為了能夠更深地理解關(guān)于本實(shí)施方式的特征，根據(jù)需要也使用詳細(xì)圖進(jìn)行說明。 如圖1所示，控制裝置具有包括三個階層10、20、30的階層型的控制結(jié)構(gòu)。在最上 位設(shè)置有要求產(chǎn)生階層IO，在其下位設(shè)置有調(diào)停階層20，進(jìn)一步在其下位設(shè)置有控制量設(shè) 定階層30，在最下位的控制量設(shè)定階層30上連接有各種致動器42、44、46。在控制裝置的 階層10、20、30間信號的流向是單向的，信號從要求產(chǎn)生階層10向調(diào)停階層20，從調(diào)停階層 20向控制量設(shè)定階層30傳遞。此外，獨(dú)立于這些階層10、20、30設(shè)有向各階層10、20、30并 行地配送共通信號的共通信號配送系統(tǒng)50。 在階層10、20、30間傳遞的信號和由共通信號配送系統(tǒng)50配送的信號有如下這樣 的不同。在階層10、20、30間傳遞的信號是對關(guān)于發(fā)動機(jī)的功能的要求進(jìn)行了信號化，最終 被變換為致動器42、44、46的控制量的信號。與此相對，由共通信號配送系統(tǒng)50配送的信 號，是包含了在產(chǎn)生要求或運(yùn)算控制量方面需要的信息的信號。具體而言，是關(guān)于發(fā)動機(jī)的 運(yùn)行條件和/或運(yùn)行狀態(tài)的信息(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、吸入空氣量、推定轉(zhuǎn)矩、當(dāng)前時刻的實(shí)際點(diǎn) 火時期、冷卻水溫度、氣門正時、運(yùn)行模式等)，其信息源52是設(shè)置于發(fā)動機(jī)的各種傳感器 和/或控制裝置內(nèi)部的推定功能等。這些信息是在各階層10、20、30中被共通利用的共通 發(fā)動機(jī)信息，所以若并行地向各階層10、20、30配送信號，則不僅能夠削減階層10、20、30間 的通信量，還能夠確保階層10、20、30間的信息的同時性。 以下，對各階層10、20、30的結(jié)構(gòu)和在其中進(jìn)行的處理，從上位的階層依次進(jìn)行詳 細(xì)說明。 在要求產(chǎn)生階層(相當(dāng)于本發(fā)明的要求輸出部)10中配置有多個要求輸出要素 12、 14、 16。這里所謂的要求是指關(guān)于發(fā)動機(jī)的功能的要求，按每個發(fā)動機(jī)的功能設(shè)置要求 輸出要素12、14、16。發(fā)動機(jī)的功能可以列舉駕駛性能、排氣氣體、燃料經(jīng)濟(jì)性、噪音、振動 等。換言之，這些功能也可以說是對發(fā)動機(jī)要求的性能。配置于要求產(chǎn)生階層io的要求輸 出要素的內(nèi)容，根據(jù)對發(fā)動機(jī)提出何種要求、或使哪種要求優(yōu)先而不同。在本實(shí)施方式中， 與關(guān)于駕駛性能的功能對應(yīng)地設(shè)置要求輸出要素12，與關(guān)于排氣氣體的功能對應(yīng)地設(shè)置要 求輸出要素14，與關(guān)于燃料經(jīng)濟(jì)性的功能對應(yīng)地設(shè)置要求輸出要素16。
要求輸出要素12、14、16，對關(guān)于發(fā)動機(jī)的功能的要求進(jìn)行數(shù)值化并將其輸出。致 動器42、44、46的控制量通過運(yùn)算來決定，所以能夠通過對要求進(jìn)行數(shù)值化來使致動器42、 44、46的控制量反映要求。在本實(shí)施方式中，作為用于表現(xiàn)要求的物理量，使用轉(zhuǎn)矩、效率和 空燃比這三種。 在發(fā)動機(jī)的輸出中除了轉(zhuǎn)矩以外還包括熱和排氣氣體，利用全部這些輸出來決定 所述駕駛性能、排氣氣體、燃料經(jīng)濟(jì)性這樣的發(fā)動機(jī)的各種功能。并且，用于控制這些輸出 的參數(shù)能夠匯集為轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比這三種物理量。因此，認(rèn)為使用轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比 這三種物理量來表現(xiàn)要求，控制致動器42、44、46的動作，由此能夠使發(fā)動機(jī)的輸出可靠地 反映要求。 在圖1中，這是一個例子，但要求輸出要素12將關(guān)于駕駛性能的要求設(shè)為以轉(zhuǎn)矩、 效率表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行輸出。例如，若要求是車輛的加速，則該要求能夠由轉(zhuǎn)矩來表現(xiàn)。 若要求是防止發(fā)動機(jī)停止，則該要求能夠由效率(效率提升)來表現(xiàn)。 要求輸出要素14將關(guān)于排氣氣體的要求設(shè)為由效率、空燃比表現(xiàn)出的要求值進(jìn) 行輸出。例如，若要求是催化劑的預(yù)熱，則該要求能夠由效率(效率降低)來表現(xiàn)，也能夠由空燃比來表現(xiàn)。若通過效率降低，則能夠提高排氣氣體溫度，若通過空燃比，則能夠變?yōu)?在催化劑上容易反應(yīng)的環(huán)境。 此外，要求輸出要素16將關(guān)于燃料經(jīng)濟(jì)性的要求設(shè)為以效率、空燃比表現(xiàn)出的要 求值進(jìn)行輸出。例如，若要求是燃燒效率的上升，則該要求能夠由效率(效率提升)來表現(xiàn)。 若要求是泵損失的降低，則該要求能夠由空燃比(稀薄燃燒)來表現(xiàn)。 從各要求輸出要素12、14、16輸出的要求值，各物理量并不限于一個。例如，從要 求輸出要素12不僅輸出來自駕駛者的要求轉(zhuǎn)矩(根據(jù)加速踏板開度計(jì)算的轉(zhuǎn)矩)，還同時 輸出從VSC(Vehicle Stability Control system,車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng))、TRC(Traction Control System,牽引力控制系統(tǒng))、ABS(Antilock Brake System,防抱死系統(tǒng))、傳動系統(tǒng) 等關(guān)于車輛控制的各種設(shè)備要求的轉(zhuǎn)矩。關(guān)于效率也同樣。 從共通信號配送系統(tǒng)50向要求產(chǎn)生階層10配送共通發(fā)動機(jī)信息。在各要求輸出 要素12、14、16中，參照共通發(fā)動機(jī)信息來決定應(yīng)該輸出的要求值。因?yàn)橐蟮膬?nèi)容根據(jù)發(fā) 動機(jī)的運(yùn)行條件、運(yùn)行狀態(tài)而變化。例如，在由催化劑溫度傳感器(省略圖示)測定催化劑 溫度的情況下，在要求輸出要素14中，基于該溫度信息來判斷催化劑的預(yù)熱的必要性，根 據(jù)判定結(jié)果來輸出效率要求、空燃比要求。 如上所述，從要求產(chǎn)生階層10的要求輸出要素12、 14、 16輸出以轉(zhuǎn)矩、效率或空燃 比表現(xiàn)出的多個要求，但不能同時地、完全地實(shí)現(xiàn)全部這些要求。因?yàn)榧词褂卸鄠€轉(zhuǎn)矩要 求，能夠?qū)崿F(xiàn)的轉(zhuǎn)矩也只有一個。同樣地，對于多個效率要求，能夠?qū)崿F(xiàn)的效率只有一個，對 于多個空燃比要求，能夠?qū)崿F(xiàn)的空燃比只有一個。因此，需要進(jìn)行要求的調(diào)停這樣的處理。
在調(diào)停階層20中，對從要求產(chǎn)生階層10輸出的要求(要求值)進(jìn)行調(diào)停。在調(diào) 停階層20中，按每個作為要求的分類的物理量設(shè)有調(diào)停要素22、24、26。轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素(相 當(dāng)于本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩調(diào)停部)22對以轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行匯集并將其調(diào)停為一個轉(zhuǎn)矩 要求值。效率調(diào)停要素(相當(dāng)于本發(fā)明的效率調(diào)停部)24對以效率表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行匯 集并將其調(diào)停為一個效率要求值?？杖急日{(diào)停要素(相當(dāng)于本發(fā)明的空燃比調(diào)停部)26對 以空燃比表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行匯集并將其調(diào)停為一個空燃比要求值。各調(diào)停要素22、24、26 按照預(yù)先確定的規(guī)則進(jìn)行調(diào)停。這里所謂的規(guī)則是指，例如最大值選擇、最小值選擇、平均 或者疊加等，用于根據(jù)多個數(shù)值得到一個數(shù)值的計(jì)算規(guī)則，也能夠設(shè)為適當(dāng)?shù)亟M合這些多 個計(jì)算規(guī)則。但是，設(shè)為哪種規(guī)則取決于設(shè)計(jì)，關(guān)于本發(fā)明不限定規(guī)則的內(nèi)容。
在以下中，為了能夠?qū)φ{(diào)停進(jìn)行更深的理解，列舉具體例子進(jìn)行說明。首先，圖2 是表示轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22的構(gòu)成例的框圖。該例中的轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22由疊加要素202和最 小值選擇要素204構(gòu)成。此外，在該例中由轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22匯集的要求值有駕駛者要求轉(zhuǎn) 矩、輔機(jī)負(fù)載損失轉(zhuǎn)矩、燃料切斷前要求轉(zhuǎn)矩和燃料切斷恢復(fù)時要求轉(zhuǎn)矩。
在由轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22匯集的要求值中，由疊加要素202對駕駛者要求轉(zhuǎn)矩和輔機(jī) 負(fù)荷損失轉(zhuǎn)矩進(jìn)行疊加。疊加要素202的輸出值，與燃料切斷前要求轉(zhuǎn)矩和燃料切斷恢復(fù) 時要求轉(zhuǎn)矩一起被輸入到最小值選擇要素204，選擇它們中的最小值。然后，將選擇出的值 作為最終的轉(zhuǎn)矩要求值、即調(diào)停后的轉(zhuǎn)矩要求值并從轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22輸出。
接下來，圖3是表示效率調(diào)停要素24的構(gòu)成例的框圖。該例中的效率調(diào)停要素24 由三個最小值選擇要素212、216、220和兩個最大值選擇要素214、218構(gòu)成。此外，在該例 中由效率調(diào)停要素24匯集的要求值是作為效率提升要求的駕駛性能要求效率、作為效率降低要求的ISC要求效率、高響應(yīng)轉(zhuǎn)矩要求效率和催化劑預(yù)熱要求效率、作為優(yōu)先級更高 的效率降低要求的KCS要求效率以及過度爆震要求效率等。 在由效率調(diào)停要素24匯集的要求值中，駕駛性能要求效率與其他的效率提升要 求一起被輸入到最大值選擇要素214，它們中的最大值被輸入到最大值選擇要素218中。此 外，ISC要求效率、高響應(yīng)轉(zhuǎn)矩要求效率和催化劑預(yù)熱要求效率，與其他的效率降低要求一 起被輸入到最小值選擇要素216，這些中的最小值被輸入到最大值選擇要素218中。在最大 值選擇要素218中，在來自最大值選擇要素214的輸入值和來自最小值選擇要素216的輸 入值中選擇最大值并將其輸入到最小值選擇要素220中。在最小值選擇要素220中，在來自 最大值選擇要素218的輸入值和來自最小值選擇要素212的輸入值中選擇最小值。然后， 將選擇出的值作為最終的效率要求值、即調(diào)停后的效率要求值從效率調(diào)停要素24輸出。
雖然省略具體例子，但在空燃比調(diào)停要素26中也進(jìn)行同樣的處理。如先前所述的 那樣，組合何種要素來構(gòu)成空燃比調(diào)停要素26取決于設(shè)計(jì)事項(xiàng)，也可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì) 思想適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。 還從共通信號配送系統(tǒng)50向調(diào)停階層20配送共通發(fā)動機(jī)信息。雖然在關(guān)于上述
的調(diào)停要素22、24的具體例子中沒有利用共通發(fā)動機(jī)信息，但可以在各調(diào)停要素22、24、26
中利用共通發(fā)動機(jī)信息。例如，能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件和/或運(yùn)行狀態(tài)來改變調(diào)停的
規(guī)則。但是，如以下說明的那樣，不考慮發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的范圍來改變規(guī)則。 根據(jù)上述的具體例子可知，在轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22中，不將發(fā)動機(jī)實(shí)際上能夠?qū)崿F(xiàn)的
上限轉(zhuǎn)矩、下限轉(zhuǎn)矩加進(jìn)調(diào)停中。此外，其他的調(diào)停要素24、26的調(diào)停結(jié)果也不加進(jìn)調(diào)停
中。這在效率調(diào)停要素24、空燃比調(diào)停要素26中也是同樣的，不加進(jìn)發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)范圍
的上下限、其他的調(diào)停要素的調(diào)停結(jié)果而進(jìn)行調(diào)停。發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)范圍的上下限根據(jù)發(fā)
動機(jī)的運(yùn)行條件而變化，此外，也根據(jù)轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比間的關(guān)系而變化。因此，若將各要
求值調(diào)停到發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的范圍中，則會招致增大計(jì)算機(jī)的運(yùn)算負(fù)荷。于是，在各調(diào)停要
素22、24、26中，僅對從要求產(chǎn)生階層10輸出的要求進(jìn)行匯集來調(diào)停。 通過在各調(diào)停要素22、24、26中進(jìn)行以上那樣的調(diào)停，從而從調(diào)停階層20輸出一
個轉(zhuǎn)矩要求值、一個效率要求值和一個空燃比要求值。在下個階層即控制量設(shè)定階層30
中，基于這些調(diào)停后的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值來設(shè)定各致動器42、44、46
的控制量。 在控制量設(shè)定階層(相當(dāng)于本發(fā)明的控制量運(yùn)算部)30中設(shè)有一個調(diào)整部(相當(dāng) 于本發(fā)明的修正部)32和多個控制量運(yùn)算要素34、36、38?？刂屏窟\(yùn)算要素34、36、38與致 動器42、44、46對應(yīng)設(shè)置。在本實(shí)施方式中，致動器42設(shè)為節(jié)氣門，致動器44設(shè)為點(diǎn)火裝 置，致動器46設(shè)為燃料噴射裝置。因此，在連接于致動器42的控制量運(yùn)算要素34中，作為 控制量運(yùn)算節(jié)氣門開度。在連接于致動器44的控制量運(yùn)算要素36中，作為控制量運(yùn)算點(diǎn) 火時期。并且，在連接于致動器46的控制量運(yùn)算要素38中，作為控制量運(yùn)算燃料噴射量。
在各控制量運(yùn)算要素34、36、38中用于運(yùn)算控制量的數(shù)值，從調(diào)整部32供給。在調(diào) 停階層20進(jìn)行了調(diào)停的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值，首先在調(diào)整部32中調(diào)整 大小。這是因?yàn)槿缜八鲈谡{(diào)停階層20中發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的范圍沒有被加進(jìn)到調(diào)停中， 所以存在不能根據(jù)各要求值的大小使發(fā)動機(jī)適當(dāng)運(yùn)行的可能性。 在調(diào)整部32中，為了能夠使發(fā)動機(jī)適當(dāng)運(yùn)行而對各要求值基于相互關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整。在相比于控制量設(shè)定階層30更上位的階層中，轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要 求值分別獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)算，在運(yùn)算相關(guān)的要素間不相互使用或者參照運(yùn)算值。也就是說，在 調(diào)整部32中轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值、空燃比要求值初次相互參照。若在上位的階層中調(diào) 整要求值間的大小，則由于調(diào)整對象多會使運(yùn)算負(fù)荷變大。但是，如此在控制量設(shè)定階層30 中進(jìn)行調(diào)整的情況下，調(diào)整對象被限定為轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值這三個， 所以調(diào)整所需要的運(yùn)算負(fù)荷小就能完成。 如何進(jìn)行調(diào)整取決于設(shè)計(jì)，關(guān)于本發(fā)明不限定于調(diào)整的內(nèi)容。但是，在轉(zhuǎn)矩要求 值、效率要求值和空燃比要求值之間存在優(yōu)先順序的情況下，優(yōu)選調(diào)整(修正)優(yōu)先級較低 的要求值。也就是說，優(yōu)先級高的要求值直接反映在致動器42、44、46的控制量上，優(yōu)先級 低的要求值在調(diào)整后反映在致動器42、44、46的控制量上。由此，在能夠使發(fā)動機(jī)適當(dāng)運(yùn)行 的范圍內(nèi)，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級高的要求，并且也盡可能地實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級低的要求。例如， 在轉(zhuǎn)矩要求值是最高優(yōu)先級的情況下，修正效率要求值和空燃比要求值，在這之中增大優(yōu) 先級較低一方的修正。如果優(yōu)先順序根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件而變化，則基于從共通信號配 送系統(tǒng)50配送的共通發(fā)動機(jī)信息來判定優(yōu)先順序，決定修正哪個要求值即可。
在以下中為了能夠?qū)φ{(diào)整部32進(jìn)行更深地理解，列舉具體例子進(jìn)行說明。圖4是 表示調(diào)整部32的構(gòu)成例的框圖。在該例中，對作為發(fā)動機(jī)的運(yùn)行模式有效率優(yōu)先模式和空 燃比優(yōu)先模式，能夠根據(jù)該運(yùn)行模式改變所述的優(yōu)先順序這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。運(yùn)行模式 被包含于共通發(fā)動機(jī)信息中，由共通信號配送系統(tǒng)50向調(diào)整部32配送。
在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，調(diào)整部32具備限制效率要求值的上下限的防護(hù)部302。在 防護(hù)部302中，由效率調(diào)停要素24調(diào)停后的效率要求值被修正到能夠使發(fā)動機(jī)適當(dāng)運(yùn)行的 范圍內(nèi)。此外，調(diào)整部32還具備限制空燃比要求值的上下限的防護(hù)部316。在防護(hù)部316 中，由空燃比調(diào)停要素26調(diào)停后的空燃比要求值被修正到能夠使發(fā)動機(jī)適當(dāng)運(yùn)行的范圍 內(nèi)。這兩個防護(hù)部302、316的上下限值都是可變的，相互連動來改變上下限值。其構(gòu)造如 下所述。 在防護(hù)部302的效率上下限值中準(zhǔn)備有作為運(yùn)行模式選擇了效率優(yōu)先模式時的 上下限值(效率優(yōu)先時)和選擇了空燃比優(yōu)先模式時的上下限值(A/F優(yōu)先時)。通過改變 防護(hù)部302的限制范圍，從而能夠調(diào)整效率要求值的大小。選擇部308根據(jù)運(yùn)行模式選擇 任意一方的效率上下限值，將選擇出的效率上下限值設(shè)定給防護(hù)部302。
效率優(yōu)先時的效率上下限值，是全空燃比區(qū)域內(nèi)的最上下限值，存儲于存儲部304 的值被讀出。另一方面，A/F優(yōu)先時的效率上下限值，是在優(yōu)先的空燃比下能夠回避爆震和 失火的效率的上下限值，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、氣門正時等運(yùn)行條件從映射圖306中 讀出。向映射圖306輸入由防護(hù)部316處理后的空燃比要求值，以該空燃比要求值為基準(zhǔn) 來決定效率上下限值。 在防護(hù)部316的A/F上下限值中準(zhǔn)備有作為運(yùn)行模式選擇了效率優(yōu)先模式時的上 下限值(效率優(yōu)先時)和選擇了空燃比優(yōu)先模式時的上下限值(A/F優(yōu)先時)。通過改變防 護(hù)部316的限制范圍，從而能夠調(diào)整空燃比要求值的大小。選擇部322根據(jù)運(yùn)行模式選擇 任意一方的A/F上下限值，將選擇出的A/F上下限值設(shè)定給防護(hù)部316。
A/F優(yōu)先時的A/F上下限值，是全效率區(qū)域內(nèi)的最上下限值，存儲于存儲部318的 值被讀出。另一方面，效率優(yōu)先時的A/F上下限值，是在優(yōu)先的效率下能夠回避爆震和失火
11的空燃比的上下限值，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、氣門正時等運(yùn)行條件從映射圖320中讀 出。向映射圖320輸入由后述的防護(hù)部314處理后的轉(zhuǎn)矩效率，以該轉(zhuǎn)矩效率為基準(zhǔn)來決 定A/F上下限值。關(guān)于轉(zhuǎn)矩效率的定義及其算出方法稍后敘述。 圖5是表示使用了映射圖306的效率上下限值的設(shè)定方法的圖。圖6是表示使用 了映射圖320的A/F上下限值的設(shè)定方法的圖。在各圖中在縱軸上取效率，在橫軸上取A/ F。圖中所示的曲線是燃燒分界線，在燃燒分界線下方的區(qū)域是不能進(jìn)行適當(dāng)運(yùn)行的NG區(qū) 域，燃燒分界線根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、氣門正時等運(yùn)行條件來決定。
首先，在作為運(yùn)行模式選擇了空燃比優(yōu)先模式的情況下，如圖5所示向映射圖輸 入空燃比要求值a 。然后，計(jì)算在燃燒分界線上與空燃比要求值a對應(yīng)的效率的值。該值 被設(shè)定為空燃比要求值a下的效率下限值。效率上限值使用預(yù)先設(shè)定的值(例如l)。設(shè) 定的效率下限值和效率上限值由選擇部308設(shè)定給防護(hù)部302。 接下來，在作為運(yùn)行模式選擇了效率優(yōu)先模式的情況下，如圖6所示向映射圖輸 入轉(zhuǎn)矩效率P 。然后，計(jì)算在燃燒分界線上與轉(zhuǎn)矩效率P對應(yīng)的A/F的值。在圖所示的情 況下，與轉(zhuǎn)矩效率P對應(yīng)的A/F的值存在大小不同的兩個，較大一方的值被設(shè)定為轉(zhuǎn)矩效 率13下的A/F上限值。此外，較小一方的值被設(shè)定為轉(zhuǎn)矩效率13下的A/F下限值。設(shè)定 的A/F下限值和A/F上限值由選擇部322設(shè)定給防護(hù)部316。 此外，在調(diào)整部32中，也能夠使用從調(diào)停階層20輸入的要求值、和從共通信號配 送系統(tǒng)50配送的共通發(fā)動機(jī)信息來生成新信號。在圖4所示例中，在除法運(yùn)算部312中運(yùn) 算由轉(zhuǎn)矩調(diào)停要素22調(diào)停后的轉(zhuǎn)矩要求值與包含于共通發(fā)動機(jī)信息的推定轉(zhuǎn)矩的比。推 定轉(zhuǎn)矩是在當(dāng)前的吸入空氣量和空燃比下將點(diǎn)火時期設(shè)為MBT的情況下輸出的轉(zhuǎn)矩。推定 轉(zhuǎn)矩的運(yùn)算在控制裝置的另外的任務(wù)中進(jìn)行。 將由除法運(yùn)算部312運(yùn)算出的轉(zhuǎn)矩要求值與推定轉(zhuǎn)矩的比稱為轉(zhuǎn)矩效率。該轉(zhuǎn)矩 效率由防護(hù)部314限制其上下限。向防護(hù)部314設(shè)置由選擇部308選擇出的效率上下限值。 也就是說，該防護(hù)部314的限制范圍的設(shè)定，與限制效率要求值的上下限的防護(hù)部302同樣 進(jìn)行設(shè)定。 以上處理的結(jié)果是，從調(diào)整部32輸出的信號為轉(zhuǎn)矩要求值、修正效率要求值、修 正空燃比要求值、以及轉(zhuǎn)矩效率。在這些信號中，轉(zhuǎn)矩要求值和修正效率要求值被輸入到控 制量運(yùn)算要素34中。在控制量運(yùn)算要素34中，首先，對轉(zhuǎn)矩要求值除以修正效率要求值。 因?yàn)樾拚室笾凳莑以下的值，所以通過該除法運(yùn)算轉(zhuǎn)矩要求值被增大修正。并且，增 大修正后的轉(zhuǎn)矩要求值被變換為空氣量，根據(jù)空氣量運(yùn)算節(jié)氣門開度。
向控制量運(yùn)算要素36輸入轉(zhuǎn)矩效率作為主要的信號。此外，作為參照信號也輸入 轉(zhuǎn)矩要求值和修正空燃比要求值。在控制量運(yùn)算要素36中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩效率運(yùn)算相對于MBT 的延遲角量。轉(zhuǎn)矩效率越小則延遲角量變?yōu)樵酱蟮闹?，結(jié)果變?yōu)檫M(jìn)行轉(zhuǎn)矩降低。在控制量 運(yùn)算要素34中進(jìn)行的轉(zhuǎn)矩要求值的增大修正，是用于補(bǔ)償由延遲角引起的轉(zhuǎn)矩降低的處 理。在本實(shí)施方式中，利用基于轉(zhuǎn)矩效率的點(diǎn)火時期的延遲、和基于效率要求值的轉(zhuǎn)矩要求 值的提高，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩要求值和效率要求值雙方。向控制量運(yùn)算要素36輸入的轉(zhuǎn)矩要求 值和修正空燃比要求值，被用于選定用于將轉(zhuǎn)矩效率變換為延遲角量的映射圖。并且，根據(jù) 延遲角量和MBT(或基本點(diǎn)火時期)來運(yùn)算最終的點(diǎn)火時期。 向控制量運(yùn)算要素38輸入修正空燃比要求值。在控制量運(yùn)算要素38中，根據(jù)修正空燃比要求值和向氣缸內(nèi)的吸入空氣量來運(yùn)算燃料噴射量。吸入空氣量被包含于共通發(fā) 動機(jī)信息，從共通信號配送系統(tǒng)50配送到控制量運(yùn)算要素38。 如以上說明的那樣，在本實(shí)施方式的控制裝置中，分別以轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比的任 一數(shù)值來表現(xiàn)關(guān)于作為發(fā)動機(jī)的功能的駕駛性能、排氣氣體和燃料經(jīng)濟(jì)性的要求。轉(zhuǎn)矩、效 率和空燃比是決定發(fā)動機(jī)的輸出的三要素，所以使用這些物理量來表現(xiàn)關(guān)于所述功能的要 求，基于對它們進(jìn)行匯集并調(diào)停后的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值來運(yùn)算各致 動器42、44、46的控制量，由此，能夠適當(dāng)?shù)乜刂聘髦聞悠?2、44、46的動作使得在發(fā)動機(jī)的 輸出中反映要求。 根據(jù)本實(shí)施方式的控制裝置，能夠容易地追加實(shí)現(xiàn)的功能。在圖7的框圖中，示出 了作為新功能追加了關(guān)于爆震的功能的情況的結(jié)構(gòu)。在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，在要求產(chǎn)生階 層10中追加設(shè)置與新功能對應(yīng)的要求輸出要素72。關(guān)于爆震的要求，在決定發(fā)動機(jī)的輸出 的三要素(轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比)中能夠以效率來表現(xiàn)，所以從要求輸出要素72輸出的要 求值被輸入到效率調(diào)停要素24中。 從要求產(chǎn)生階層10向調(diào)停階層20的信號的傳遞是單向的，而且在要求產(chǎn)生階層 10中在同一階層內(nèi)的要素間不進(jìn)行信號的傳遞，所以不會由于追加新的要求輸出要素72 而使其他的要素的設(shè)計(jì)改變。從追加的要求輸出要素72輸出的要求值，與從其他的要求輸 出要素12、 14、 16輸出的要求值一起在效率調(diào)停要素24中進(jìn)行匯集并被調(diào)停為一個效率要 求值。 效率調(diào)停要素24，只是按照預(yù)先確定的規(guī)則進(jìn)行調(diào)停，所以即使匯集的要求值的 數(shù)量增加，與之伴隨的運(yùn)算負(fù)荷的增加也是微小的。此外，從調(diào)停階層20向控制量設(shè)定階 層30輸出的是轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值這三者，這一點(diǎn)沒有改變，所以控 制量設(shè)定階層30的運(yùn)算負(fù)荷也不會增加。也就是說，根據(jù)本實(shí)施方式的控制裝置，能夠不 增大計(jì)算機(jī)的運(yùn)算負(fù)荷而追加實(shí)現(xiàn)的發(fā)動機(jī)的功能。 此外，根據(jù)本實(shí)施方式的控制裝置，也容易追加用于控制發(fā)動機(jī)的致動器。在圖8 的框圖中，示出了作為新致動器追加了使進(jìn)氣門的最大升程量可變的升程量可變機(jī)構(gòu)的情 況的結(jié)構(gòu)。如該圖所示，在追加新致動器(升程量可變機(jī)構(gòu))76的情況下，只要在控制量設(shè) 定階層30中追加設(shè)置與其對應(yīng)的控制量運(yùn)算要素74并將其連接于調(diào)整部32即可。在控 制量運(yùn)算要素74中，使用從調(diào)整部32輸出的信號來運(yùn)算進(jìn)氣門的升程量。從調(diào)整部32向 各控制量運(yùn)算要素的信號的傳遞是單向，而且在控制量運(yùn)算要素間不進(jìn)行信號的傳遞，所 以不會由于追加新的控制量運(yùn)算要素74而使其他的要素的設(shè)計(jì)改變。
實(shí)施方式2 接下來，使用附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。作為本發(fā)明的實(shí)施方式2的 發(fā)動機(jī)的控制裝置，如在圖9的框圖中示出的那樣構(gòu)成。在圖9中，對與實(shí)施方式1共通的 要素標(biāo)記相同的符號。在以下中，省略或者簡化關(guān)于與實(shí)施方式l共通的要素的說明，對本 實(shí)施方式的特征部分進(jìn)行重點(diǎn)說明。 本實(shí)施方式的控制裝置，在各要求輸出要素12、14、16的動作上具有特征。各要求 輸出要素12、14、16，關(guān)于以效率或空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目僅在產(chǎn)生了與各個標(biāo)準(zhǔn)要求不同的要 求的情況下輸出要求值。此外，在控制量設(shè)定階層30內(nèi)、更詳細(xì)地說是在調(diào)整部32內(nèi)，設(shè) 置存儲有效率要求值和空燃比要求值的各個標(biāo)準(zhǔn)值的存儲部62。各標(biāo)準(zhǔn)值與發(fā)動機(jī)的運(yùn)行
13條件、運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地以映射圖的形式被存儲。調(diào)整部32，在沒有從效率調(diào)停要素24輸 出效率要求值的情況、沒有從空燃比調(diào)停要素26輸出空燃比要求值的情況下，代用存儲于 存儲部62的標(biāo)準(zhǔn)值來實(shí)施運(yùn)算。 在決定發(fā)動機(jī)的輸出的三要素(轉(zhuǎn)矩、效率和空燃比)之中，轉(zhuǎn)矩要求在發(fā)動機(jī) 控制中是必須的要求并一直處于變動中。與此相對，效率要求和空燃比要求通常維持恒定 沒有變化，多數(shù)情況下僅在發(fā)生了某種事態(tài)的情況下變化。因此，關(guān)于效率要求、空燃比要 求僅在與標(biāo)準(zhǔn)要求不同的情況下輸出要求值，在標(biāo)準(zhǔn)要求下使用所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行運(yùn)算，由 此能夠降低控制裝置中的運(yùn)算負(fù)荷，特別是降低要求產(chǎn)生階層10、調(diào)停階層20中的運(yùn)算負(fù) 荷。在該情況下，在各致動器42、44、46的控制量的運(yùn)算中使用標(biāo)準(zhǔn)值來代替，所以也能夠 使各致動器42、44、46適當(dāng)?shù)貏幼魇沟迷诎l(fā)動機(jī)的運(yùn)行中不發(fā)生故障。
實(shí)施方式3 接下來，使用附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說明。作為本發(fā)明的實(shí)施方式3的 發(fā)動機(jī)的控制裝置，如在圖10的框圖中示出的那樣構(gòu)成。在圖10中，對與實(shí)施方式1共通 的要素標(biāo)記相同的符號。在以下中，省略或者簡化關(guān)于與實(shí)施方式l共通的要素的說明，對 本實(shí)施方式的特征部分進(jìn)行重點(diǎn)說明。 本實(shí)施方式的控制裝置，在效率調(diào)停要素24和空燃比調(diào)停要素26的構(gòu)成上具有 特征。效率調(diào)停要素24具備存儲部64，該存儲部64關(guān)于預(yù)定從要求輸出要素12、 14、 16輸 出要求值的各項(xiàng)目存儲有各個標(biāo)準(zhǔn)值。各標(biāo)準(zhǔn)值與發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件、運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地 以映射圖的形式被存儲。效率調(diào)停要素24，關(guān)于不從要求輸出要素12、 14、 16輸出要求值的 項(xiàng)目，使用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)停效率要求值。 空燃比調(diào)停要素26具備存儲部66，該存儲部66關(guān)于預(yù)定從要求輸出要素14、 16 輸出要求值的各項(xiàng)目存儲有各個標(biāo)準(zhǔn)值。各標(biāo)準(zhǔn)值與發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件、運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)聯(lián) 地以映射圖的形式被存儲?？杖急日{(diào)停要素26，關(guān)于不從要求輸出要素14、16輸出要求值 的項(xiàng)目，使用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)?？杖急纫笾怠?各要求輸出要素12、14、16，關(guān)于以效率或空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目，僅在產(chǎn)生了與各個 標(biāo)準(zhǔn)要求不同的要求的情況下輸出要求值。如此僅在產(chǎn)生了與標(biāo)準(zhǔn)要求不同的要求的情況 下輸出要求值，在標(biāo)準(zhǔn)要求下使用所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)停要素24、26中的調(diào)停，由此能夠降 低控制裝置中的運(yùn)算負(fù)荷，特別是降低要求產(chǎn)生階層10中的運(yùn)算負(fù)荷。此外，因?yàn)閺恼{(diào)停 要素24、26可靠地輸出效率要求值和空燃比要求值，所以也能夠使各致動器42、44、46適當(dāng)
地動作使得在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行中不發(fā)生故障。
其他 在本發(fā)明中作為控制對象的致動器不限定于節(jié)氣門、點(diǎn)火裝置、燃料噴射裝置、升 程量可變機(jī)構(gòu)。例如，也能夠?qū)忾T正時可變機(jī)構(gòu)(VVT)和/或外部EGR裝置設(shè)為控制對 象的致動器。在具備氣缸停止機(jī)構(gòu)和/或壓縮比可變機(jī)構(gòu)的發(fā)動機(jī)中，也能夠?qū)⑦@些機(jī)構(gòu) 設(shè)為控制對象的致動器。在具備帶有電機(jī)輔助渦輪增壓器(MAT)的發(fā)動機(jī)中，也可以使用 MAT作為控制對象的致動器。此外，因?yàn)槔媒涣靼l(fā)電機(jī)等由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的輔機(jī)也能夠間接 地控制發(fā)動機(jī)的輸出，所以也能夠使用這些輔機(jī)作為致動器。 此外，本發(fā)明沒有限定于上述的實(shí)施方式，而是能夠在不脫離本發(fā)明旨意的范圍 內(nèi)進(jìn)行各種變形來實(shí)施。例如，在上述的實(shí)施方式中利用共通信號配送系統(tǒng)配送關(guān)于發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件和運(yùn)行狀態(tài)的信號(共通發(fā)動機(jī)信息)，但也可以與要求值一起在階層內(nèi)從 上位的階層向下位的階層配送。在該情況下，與使用共通信號配送系統(tǒng)的情況相比階層間 的信號的傳遞量變大。但是，因?yàn)樾盘柕膫鬟f方向是單向的，所以防止了運(yùn)算負(fù)荷變得過 大。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備與內(nèi)燃機(jī)的動作相關(guān)的多個致動器；要求輸出部，其將與所述內(nèi)燃機(jī)的各種功能相關(guān)的要求分別以轉(zhuǎn)矩、效率或空燃比的任一物理量進(jìn)行表現(xiàn)并輸出；轉(zhuǎn)矩調(diào)停部，其對在從所述要求輸出部輸出的多個要求值中以轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)的要求值進(jìn)行匯集，按照預(yù)先確定的規(guī)則調(diào)停為一個轉(zhuǎn)矩要求值；效率調(diào)停部，其對在所述多個要求值中以效率表現(xiàn)的要求值進(jìn)行匯集，按照預(yù)先確定的規(guī)則調(diào)停為一個效率要求值；空燃比調(diào)停部，其對在所述多個要求值中以空燃比表現(xiàn)的要求值進(jìn)行匯集，按照預(yù)先確定的規(guī)則調(diào)停為一個空燃比要求值；以及控制量運(yùn)算部，其基于從所述的各調(diào)停部輸出的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值來運(yùn)算所述的各致動器的控制量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述各種功能中包含有與駕駛性能相關(guān)的功能、與排氣氣體相關(guān)的功能、和與燃料消耗相關(guān)的功能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述多個致動器中包含有調(diào)整所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的致動器、調(diào)整所述內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火正時的致動器、和調(diào)整所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量的致動器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置具備修正部，該修正部對從所述的各調(diào)停部輸出的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值的至少一方進(jìn)行修正，使得轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值的關(guān)系成為能夠使所述內(nèi)燃機(jī)適當(dāng)運(yùn)行的關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述修正部，不修正轉(zhuǎn)矩要求值而修正效率要求值和空燃比要求值的任一方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制量運(yùn)算部包括存儲部，該存儲部存儲有效率要求值和空燃比要求值的各自的標(biāo)準(zhǔn)值，所述控制量運(yùn)算部被構(gòu)成為在沒有從所述效率調(diào)停部輸出效率要求值的情況下、在沒有從所述空燃比調(diào)停部輸出空燃比要求值的情況下，使用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來運(yùn)算所述的各致動器的控制量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述效率調(diào)停部包括存儲部，該存儲部關(guān)于預(yù)定從所述要求輸出部向所述效率調(diào)停部輸出要求值的各項(xiàng)目存儲有各自的標(biāo)準(zhǔn)值，所述效率調(diào)停部被構(gòu)成為關(guān)于沒有從所述要求輸出部輸出要求值的項(xiàng)目，使用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)停效率要求值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述空燃比調(diào)停部包括存儲部，該存儲部關(guān)于預(yù)定從所述要求輸出部向所述空燃比調(diào)停部輸出要求值的各項(xiàng)目存儲有各自的標(biāo)準(zhǔn)值，所述空燃比調(diào)停部被構(gòu)成為關(guān)于沒有從所述要求輸出部輸出要求值的項(xiàng)目，使用存儲的標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)?？杖急纫笾?。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，在與所述各種功能相關(guān)的要求中以效率表現(xiàn)的項(xiàng)目和以空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目之中，分別預(yù)先確定有成為標(biāo)準(zhǔn)的要求，所述要求輸出部被構(gòu)成為關(guān)于以效率或空燃比表現(xiàn)的項(xiàng)目，僅在存在與各自的標(biāo)準(zhǔn)要求不同的要求的情況下輸出要求值。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，使各致動器的動作確實(shí)地反映關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的各種功能的要求，由此能夠確切地實(shí)現(xiàn)這些要求。在要求輸出部10中，分別以轉(zhuǎn)矩、效率或空燃比的任一數(shù)值來表現(xiàn)關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的各種功能的要求并將其輸出。在轉(zhuǎn)矩調(diào)停部22中，在從要求輸出部10輸出的多個要求值之中對以轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行匯集來調(diào)停為一個轉(zhuǎn)矩要求值。在效率調(diào)停部24中，對以效率表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行匯集來調(diào)停為一個效率要求值。在空燃比調(diào)停部26中，對以空燃比表現(xiàn)出的要求值進(jìn)行匯集來調(diào)停為一個空燃比要求值。在控制量運(yùn)算部30中，基于從各調(diào)停部22、24、26輸出的轉(zhuǎn)矩要求值、效率要求值和空燃比要求值來運(yùn)算各致動器42、44、46的控制量。
文檔編號F02D45/00GK101784779SQ20088010369
公開日2010年7月21日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者仲田勇人, 副島慎一, 加藤直人, 大塚郁, 河井圭助, 田中宏幸 申請人:豐田自動車株式會社