内燃機関の制御装置
【課題】内燃機関のトルクを吸気量調整弁の弁開度と点火時期とによって制御することができる内燃機関の制御装置に関し、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立する。
【解決手段】いわゆるトルクリザーブ制御を行う内燃機関の制御装置において、要求トルクの変化量を取得し、当該変化量が大きいほどリザーブトルクを大きな値に補正する。また、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジによって、要求トルクが大きく変化する場合には、リザーブトルクの補正を禁止する。また、好ましくは、リザーブトルクの履歴を学習し、リザーブトルクの次回の補正値に反映させる。好ましくは、内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別にモードを設定し、各モード毎に学習を行う。
【解決手段】いわゆるトルクリザーブ制御を行う内燃機関の制御装置において、要求トルクの変化量を取得し、当該変化量が大きいほどリザーブトルクを大きな値に補正する。また、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジによって、要求トルクが大きく変化する場合には、リザーブトルクの補正を禁止する。また、好ましくは、リザーブトルクの履歴を学習し、リザーブトルクの次回の補正値に反映させる。好ましくは、内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別にモードを設定し、各モード毎に学習を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関のトルクを吸気量調整弁の弁開度と点火時期とによって制御することができる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特表平１０−５０３２５９号公報では、いわゆるトルクリザーブ制御についての技術が開示されている。このシステムでは、より具体的には、内燃機関のアイドリング中に、負荷変化に対して急速に応答可能なように、点火角による所定のトルク余裕を設けることとしている。更に、上記従来のシステムでは、トルク余裕と燃料消費量との間の関係を考慮して、当該トルク余裕値をエンジン回転速度や走行速度等の運転変数の関数として設定することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５０３２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、運転変数（回転数、車速、負荷、水温等）の変化に応じてトルク余裕値（リザーブトルク）の設定値が変化する。このため、例えば、エンジン回転数の変化や補機負荷の変化、或いはシフトチェンジ等により要求トルクが大きく変化する場合においては、リザーブトルクがこれらに連動して大きな値に設定されてしまい、燃費の悪化を招くおそれがあった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立することを可能とした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、吸入空気量を調整する吸気量調整弁の開度と点火時期とによって動作を制御される内燃機関の制御装置において、
機関要求として取得した要求トルクにリザーブトルクを上乗せしたトルクが前記内燃機関で実現されるための目標弁開度と、前記目標弁開度によって前記要求トルクが実現されるための目標点火時期と、をそれぞれ算出する目標値算出手段と、
前記要求トルクの変化量を取得する変化量取得手段と、
前記目標トルクの変化量が大きいほど、前記リザーブトルクを大きな値に補正する補正手段と、
前記目標トルクの変化量が所定の大変化量である場合に、前記補正手段の実行を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記所定の大変化量は、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジに起因した前記要求トルクの変化量であることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記補正手段は、前記リザーブトルクの履歴を学習する学習手段を含み、前記学習手段による学習値に応じて、前記リザーブトルクの補正量を可変に設定することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、
前記学習手段は、前記内燃機関の運転モード毎に前記リザーブトルクの履歴を学習することを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、
前記運転モードは、前記内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別に設定されるモードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、リザーブトルクは、要求トルクの変化量が大きいほど大きい値に補正される。このため、本発明によれば、急激に要求トルクが変化した場合であっても、応答性よく要求トルクを実現することができる。また、第１の発明によれば、要求トルクの変化量が所定の大変化量である場合に、該リザーブトルクの補正が制限される。このため、本発明によれば、要求トルクが大きく変化した場合にリザーブトルクを大きく補正しないため、燃費悪化を効果的に抑制することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジにより要求トルクが大きく変化した場合に、該リザーブトルクの補正が制限される。このため、本発明によれば、リザーブトルクを必要以上に大きな値に補正する機会が減るため、燃費悪化を効果的に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、過去のリザーブトルクの履歴が学習値として学習されて、次回のリザーブトルクの補正量に反映される。このため、本発明によれば、素早く適切なリザーブトルクを設定することができるので、燃費の向上とトルク制御性の向上とを両立することができる。
【００１４】
第４の発明によれば、内燃機関の運転モード毎にリザーブトルクが学習される。このため、本発明によれば、複数の運転モードに対して、それぞれ最適なリザーブトルクを設定することができる。
【００１５】
第５の発明によれば、運転モードは、内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別に設定されている。このため、本発明によれば、各運転モード別にリザーブトルクの最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】要求トルクの変化量とリザーブトルク補正量との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図３の各図を参照して説明する。
【００１８】
［実施の形態１の構成］
本実施の形態にかかる内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、その動作を制御するためのアクチュエータとしてスロットル弁、点火装置及び燃料噴射装置を備えている。本実施の形態の制御装置は、いわゆるトルクデマンド制御によって内燃機関を制御するものであり、要求トルクを含む種々の機関要求に基づいて各アクチュエータの制御に用いる目標値、すなわち、目標スロットル開度、目標点火時期、及び目標Ａ／Ｆを算出する。なお、ここでいう機関要求とは、内燃機関の動作を決定する物理量の要求値である。内燃機関の動作はトルク、効率及びＡ／Ｆ（空燃比）の３つの物理量によって決定することができることから、機関要求としては要求トルク、要求効率及び要求Ａ／Ｆが入力される。
【００１９】
本実施の形態の制御装置は、図１のブロック図にて示すように構成されている。図１では制御装置の各要素をブロックで示し、ブロック間の信号の伝達（主なもの）を矢印で示している。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の全体の構成と、その特徴について説明する。
【００２０】
本実施の形態の制御装置は、内燃機関に要求されるトルクを取得する要求トルク取得部２と、内燃機関に要求される効率を取得する要求効率取得部４と、内燃機関に要求されるＡ／Ｆを取得する要求Ａ／Ｆ取得部６とを備えている。各要求は車両の駆動系全体を制御する上位の制御装置から発せられている。
【００２１】
本実施の形態の制御装置は、入力された各機関要求（要求トルク、要求効率、及び要求Ａ／Ｆ）と、内燃機関の現在の運転状態に関する機関情報とに基づいて目標スロットル開度、目標点火時期及び目標Ａ／Ｆを算出する。その計算を行うのがトルク実現部１０である。トルク実現部１０は内燃機関の逆モデルにあたり、マップや関数で表された複数の統計モデルや物理モデルで構成されている。内燃機関の逆モデルの構成は、制御装置による内燃機関の制御特性を特徴付けるが、本実施の形態では要求トルク、要求効率、及び要求Ａ／Ｆのうち、要求トルクを最優先して実現するような構成とされている。
【００２２】
トルク実現部１０に入力される要求トルクと要求効率とは、直接には目標スロットル開度の計算に用いられる信号となる。また、トルク実現部１０に入力される要求Ａ／Ｆは、直接には目標Ａ／Ｆの計算に用いられる信号となる。内燃機関の動作を制御するためには、これらの信号に加えて目標点火時期の計算に用いる信号が必要であり、トルク実現部１０にはその信号を生成する機能も備えられている。
【００２３】
本実施の形態の制御装置において目標点火時期の計算に用いられる信号はトルク効率である。トルク効率は、内燃機関の推定トルクに対する要求トルクの比として定義される。トルク実現部１０は、トルク効率の算出ための要素として、推定トルク算出部１１２及びトルク効率算出部１１４を備えている。
【００２４】
推定トルク算出部１１２は、現在のスロットル開度から内燃機関のトルクを推定計算する。より詳しくは、現在のスロットル開度で実現できる吸入空気量を吸気系の物理モデルであるエアモデルを用いて計算する。次に、エアモデルで計算した見込みの吸入空気量をトルクマップに照合してトルクに変換する。トルクマップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、吸入空気量を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには現在の機関情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうちより遅角側の点火時期）とされている。推定トルク算出部１１２は、見込みの吸入空気量から変換されたトルクを内燃機関の最適点火時期における推定トルクとして算出する。
【００２５】
トルク効率算出部１１４は、トルク実現部１０に入力された要求トルクと、推定トルク算出部１１２で算出された推定トルクとの比をトルク効率として算出する。後述するが、スロットル開度は要求トルクを要求効率で除算して嵩上げした補正要求トルクを実現するように制御される。これは要求効率の分だけ低下するトルクを吸入空気量の増量によって補うためである。ただし、スロットル開度の変化に対する実際の吸入空気量の応答には遅れがあるため、実際に出力可能なトルク（推定トルク）は要求効率の変化に対して応答遅れを有している。推定トルクと要求トルクとの比であるトルク効率は、要求効率と実際の吸入空気量の変化とを共に目標点火時期の計算に反映させるためのパラメータになっている。少なくとも吸入空気量が一定となった定常状態では、理論的には推定トルクは補正要求トルクに一致し、トルク効率は要求効率に一致するようになる。
【００２６】
ところで、車両駆動系の上位制御装置から内燃機関に発せられる要求トルク、要求効率及び要求Ａ／Ｆは、各々が独立して生成されるものであって他機関要求との関係で実現可能な値かどうかは考慮されていない。このため、各機関要求の大きさの関係によっては筒内の燃焼条件が燃焼限界を超えてしまう可能性がある。そこで、トルク実現部１０には、内燃機関の適正運転が可能になるように、内燃機関の各制御に用いられる信号の大きさを修正する修正部２０が設けられている。より詳しくは、修正部２０は、要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、およびトルク効率のそれぞれについて、その値を所定範囲に制限するためのガード部（図示省略）を備えている。各ガード部に設定されているガード値は可変であり、内燃機関の運転状態に応じて適宜の値がセットされる。
【００２７】
修正部２０による処理の結果、アクチュエータを制御するための各目標値の計算に使用される主信号は、修正後の要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、及びトルク効率となる。トルク実現部１０は、修正後の要求トルク及び要求効率に基づいて目標スロットル開度を算出する。また。トルク実現部１０は、修正後のトルク効率に基づいて目標点火時期を算出する。また、トルク実現部１０は、修正後の要求Ａ／Ｆを目標Ａ／Ｆとして算出する。
【００２８】
トルク実現部１０は、目標スロットル開度の計算のため、要求トルク補正部１０２、吸入空気量算出部１０４、及びスロットル開度算出部１０６を備えている。修正後の要求トルクと要求効率とは、要求トルク補正部１０２に入力される。要求トルク補正部１０２は要求トルクを要求効率で除算して補正し、効率補正後の要求トルクを吸入空気量算出部１０４に出力する。修正後の要求効率の値が１よりも小さければ、要求効率による除算によって要求トルクは嵩上げされ、嵩上げされた要求トルクが吸入空気量算出部１０４に供給される。
【００２９】
吸入空気量算出部１０４は、効率補正された要求トルクを吸入空気量に変換する。要求トルクの吸入空気量への変換には空気量マップが用いられる。空気量マップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、トルクを含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには現在の機関情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期とされている。また、機関回転数は、後述する機関回転数取得部１２０から出力された値が使用される。吸入空気量算出部１０４は、効率補正された要求トルクから変換された吸入空気量を目標吸入空気量として算出する。
【００３０】
スロットル開度算出部１０６は、目標吸入空気量を実現するためのスロットル開度を算出する。その計算にはエアモデルの逆モデル（以下、「エア逆モデル」と称する）が用いられる。エアモデルによる計算には、機関回転数やバルブタイミング等の吸入空気量に影響する各種の運転状態に関する機関情報が用いられる。スロットル開度算出部１０６は、目標吸入空気量から変換されたスロットル開度を目標スロットル開度として出力する。
【００３１】
トルク実現部１０は、修正後のトルク効率から目標点火時期を計算するため、点火時期算出部１１６を備えている。点火時期算出部１１６は、修正後のトルク効率から最適点火時期に対する遅角量を計算する。遅角量の計算には遅角量マップ等の統計モデルが用いられる。遅角量マップは、トルク効率を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには、機関回転数やバルブタイミング等の点火時期に影響する各種の運転状態に関する機関情報が用いられる。トルク効率が小さいほど点火遅角量は大きい値に設定される。また、点火時期算出部１１６は、内燃機関の運転状態に基づいて最適点火時期を計算する。点火時期算出部１１６は、点火遅角量を最適点火時期に加算し、得られた最終的な点火時期を目標点火時期として出力する。
【００３２】
［実施の形態１の動作］
（トルクリザーブ制御について）
次に、本実施の形態の制御装置が行うトルクリザーブ制御について簡単に説明する。要求効率取得部４において取得された要求効率が１より小さい場合には、要求トルク補正部１０２において要求トルクが嵩上げされることになり、その分だけスロットル開度（吸入空気量）が増大する。この場合、要求トルクの嵩上げ分は、トルクアップ動作を迅速に行うために余分に確保されるトルクであり、いわゆる「リザーブトルク」に相当している。
【００３３】
トルクリザーブ制御では、より具体的には、トルクアップ動作に高い応答性が要求される状況下において、予め要求トルクに対してリザーブトルクを付加しておく。この状態においては、当該リザーブトルクの分だけトルクが増大することとなる。このため、トルクアップ動作が不要な場合には、リザーブトルクの大きさに応じて点火時期を遅角した状態に保持し、トルクの増大分を点火時期の遅角により相殺することとしている。
【００３４】
一方、リザーブトルクを確保した状態において、要求トルクが大きくなりトルクアップ動作が必要になった場合には、遅角していた点火時期を進角させる。これにより、吸入空気量を増やしてトルクを増大させる場合に比して、トルクアップ動作を迅速に行うことができる。このように、トルクリザーブ制御では、予め点火時期を遅角しておくことにより、トルクアップ要求に対して、高い応答性を確保することができる。
【００３５】
（実施の形態１の特徴的動作）
次に、図２を参照して、本実施の形態の特徴的動作について詳細に説明する。要求トルクは、エアコンやオルタネータ等の補機類の負荷を含んで決定される。このため、外気温度や発電状態によって補機類の負荷が変動すると、これに応じて要求トルクも変動することとなる。
【００３６】
ここで、要求トルクの変化が予め設定されたリザーブトルクの嵩上げ分を超えて変動した場合には、点火時期の進角制御によって要求トルクを実現することができなくなってしまう。このため、トルク制御性を向上させる観点からは、リザーブトルクを極力大きく設定することが好ましい。しかしながら、リザーブトルクを常に大きく設定すると燃焼効率が低下する。このため、燃費を向上させる観点からは、リザーブトルクを極力小さく設定するほうが好ましい。
【００３７】
そこで、本実施の形態１では、所定期間の要求トルクの変化量に応じて、リザーブトルクを補正することとする。より具体的には、要求トルクの変動幅が大きいほど、該リザーブトルクが大きくなるように補正することとする。図２は、要求トルクの変化量とリザーブトルク補正量との関係を説明するための図である。この図においては、要求トルクの変化量として、所定期間の要求トルクの変動幅を用いている。尚、所定期間は、時間またはクランク角度の何れで規定されていてもよい。また、要求トルクの変化量は、当該要求トルクの変動幅に限らず、所定期間の平均値や標準偏差等、他の統計手法に基づいて特定してもよい。
【００３８】
図２に示すような制御によれば、要求トルクの変動幅の大きい期間では、リザーブトルクが大きな値に補正されるので、要求トルクが大きく変化した場合でも応答性よく要求トルクを実現することができる。また、要求トルクの変動幅の小さい期間では、リザーブトルクが小さな値に補正されるので、トルクの制御性に影響を与えることなく燃費を効果的に向上させることができる。このように、上述した実施の形態１のシステムによれば、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立することが可能となる。
【００３９】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００４０】
図３に示すルーチンでは、先ず、トルクリザーブ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、アイドル付近の領域での回転数制御の実行中か否か等の条件が判定される。その結果、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４１】
一方、上記ステップ１００において、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していると判定された場合には、次のステップに移行し、要求トルクが取得される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、要求トルク取得部２において取得された要求トルクが読み込まれる。次に、要求トルクの変化量が算出される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２において取得された要求トルクの変動幅が算出される。
【００４２】
次に、所定期間が経過したか否かが判定される（ステップ１０６）。その結果、所定期間が経過していないと判定された場合には、上記ステップ１０２に移行し、再度要求トルクが取得される。一方、上記ステップ１０６において、所定期間が経過したと判定された場合には、次のステップに移行し、リザーブトルクが補正される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、リザーブトルクが上記ステップ１０４において算出された要求トルクの変動幅と同等の大きさになるように補正される。
【００４３】
以上説明したとおり、本実施の形態１によれば、所定期間の要求トルクの変動幅に応じてリザーブトルクの大きさを補正することができるので、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立することが可能となる。
【００４４】
ところで、上述した実施の形態１では、要求トルク変化量として、所定期間の要求トルクの変動幅を算出することとしているが、該要求トルク変化量はこれに限られない。すなわち、要求トルク変化量を表す値であれば、所定期間における目標トルクの平均値や標準偏差、或いは他の統計手法を用いて算出された値を用いることとしてもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態１では、リザーブトルクを補正する際に、該リザーブトルクが要求トルク変動量と同等の大きさになるように補正することとしているが、当該補正後のリザーブトルクの値はこれに限られない。すなわち、要求トルク変化量が大きいほどリザーブトルクが大きくなるように補正されるのであれば、その値は適宜最適な値に設定することとしてもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態１について説明した。実施の形態１には、本発明のうち第１の発明の一部が具現化されている。詳しくは、制御装置が、上記ステップ１０２〜１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明の「変化量取得手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明の「補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００４７】
実施の形態２．
[実施の形態２の特徴]
本発明の実施の形態２について図４を参照して説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置に後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４８】
本実施の形態２では、要求トルクが大きく変化する領域では、上述した実施の形態１のリザーブトルクの補正を行わない点に特徴がある。すなわち、目標回転数の変化や、エアコンやライトのスイッチを入れることによる補機負荷の変化、シフトチェンジ等の場合においては、要求トルクが大きく変化する。これらに起因する要求トルクの変化は、運転条件や各種スイッチの情報等から予め予測することができる。そこで、本実施の形態２では、上述した要因による要求トルクの大きな変化が予想される期間は、上述した実施の形態１におけるリザーブトルクの補正を行わないこととする。これにより、要求トルクが大きく変化する場合にリザーブトルクが大きく設定される事態を回避できるので、燃費の悪化
を効果的に抑制することができる。
【００４９】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図４を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図４は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００５０】
図４に示すルーチンでは、先ず、トルクリザーブ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００５１】
一方、上記ステップ２００において、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していると判定された場合には、次のステップに移行し、要求トルク変化情報が取得される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、目標回転数情報、エアコンやヘッドライト等の補機類のスイッチ情報、シフトチェンジ情報等、要求トルクの変化に関連する各種情報が取得される。
【００５２】
次に、要求トルクの変化領域か否かが判定される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０２において取得された情報に基づいて、上述した目標回転数、補機負荷、シフトチェンジに起因する要求トルクの変化情報の取得から所定期間経過したか否かが判定される。その結果、要求トルクの変化領域でないと判定された場合には、要求トルクが大きく変化しないと判断されて、次のステップに移行し、リザーブトルクの補正制御が実行される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００〜１０８の処理と同様の処理が実行される。
【００５３】
一方、上記ステップ２０４において、要求トルクの変化領域であると判定された場合には、要求トルクが大きく変化すると判断されて、上記ステップ２０６を実行せずに、つまりリザーブトルクの補正が実行されずに、本ルーチンが終了される。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施の形態２によれば、目標回転数、補機負荷、シフトチェンジに起因する要求トルクの変化領域では、リザーブトルクの補正が制限（禁止）される。これにより、リザーブトルクが必要以上に大きな値に補正されて燃費が悪化する事態を効果的に抑制することができる。
【００５５】
ところで、上述した実施の形態１では、目標回転数、補機負荷、シフトチェンジに起因する要求トルクの変化情報を取得した時点から所定期間を要求トルク変化領域と特定しているが、該要求トルク変化領域の特定方法はこれに限られない。すなわち、補機負荷等が変化して要求トルクが実際に上昇して安定するまでのディレイを考慮して当該領域を特定するのであれば、所定期間を補機の種類別に設定してもよいし、また一定値として設定してもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態２について説明した。実施の形態２には、本発明のうち第１および第２の発明が具現化されている。詳しくは、制御装置が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第１の発明の「制限手段」が実現されている。
【００５７】
実施の形態３．
[実施の形態３の特徴]
本発明の実施の形態３について図５を参照して説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置に後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５８】
本実施の形態３では、前回のトルクリザーブ制御においてリザーブトルク量を学習し、次回のトルクリザーブ制御において、学習したリザーブトルク量を反映させる点に特徴がある。すなわち、上述した実施の形態１或いは２では、要求トルクの変化量に応じてリザーブトルクを補正することとしている。しかしながら、所定期間の要求トルクの変化量を算出した後にリザーブトルクを補正する構成のため、該リザーブトルクが最適値に収束するまでに時間を要してしまう。
【００５９】
そこで、本実施の形態３では、前回のトルクリザーブ制御時に算出されたリザーブトルクの補正量を学習値として保存して、次回のトルクリザーブ制御で使用することとする。これにより、リザーブトルクを即座に最適値に補正することができるので、更なる燃費の向上とトルク制御性の向上とを図ることができる。
【００６０】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図５を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図５は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００６１】
図５に示すルーチンでは、先ず、トルクリザーブ制御の実行履歴が判定される（ステップ３００）。アイドル時のトルクリザーブ制御では、ドライバのアクセル操作によってアイドル状態を抜けると当該トルクリザーブ制御が終了する。ここでは、具体的には、前回のトルクリザーブ制御の終了履歴有無が判定される。その結果、トルクリザーブ制御の終了履歴があると判定された場合には、次のステップに移行し、リザーブトルクの補正量が学習値として保存される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、前回のトルクリザーブ制御において上記ステップ１０８を実行した際のリザーブトルクの補正量が学習値として保存される。
【００６２】
次に、リザーブトルクに学習値が反映される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、次回のトルクリザーブ制御において、リザーブトルクの補正値として、上記ステップ３０２において保存された学習値が使用される。
【００６３】
以上説明したとおり、本実施の形態３によれば、トルクリザーブ制御において、リザーブトルクの補正値に前回の制御において算出された補正値が使用される。これにより、リザーブトルクを即座に最適値に補正することができるので、更なる燃費の向上とトルク制御性の向上とを図ることができる。
【００６４】
ところで、上述した実施の形態１では、前回のトルクリザーブ制御で算出された補正値をリザーブトルクの学習値として保存することとしているが、保存される学習値はこれに限られない。すなわち、リザーブトルクの補正値の履歴に基づいて、最適な補正値を算出し、これを学習値として保存することとしてもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態３について説明した。実施の形態３には、本発明のうち第３の発明が具現化されている。詳しくは、制御装置が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第３の発明の「学習手段」が実現されている。
【００６６】
実施の形態４．
[実施の形態４の特徴]
本発明の実施の形態４について図６を参照して説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置に後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００６７】
本実施の形態４では、トルクリザーブ制御を複数のモードに分けて、各モード毎に上述した実施の形態３の学習制御を行う点に特徴がある。すなわち、リザーブトルクの補正値の最適値は、機関回転数、水温、補機負荷、或いはシフトポジション等、運転モード別に異なる。そこで、本実施の形態４では、これらの運転モード別に上述した実施の形態３のリザーブトルク補正値の学習制御を行うこととする。これにより、リザーブトルク補正値の更なる最適化を図ることができる。
【００６８】
［実施の形態４における具体的処理］
次に、図６を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図６は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００６９】
図６に示すルーチンでは、先ず、運転モードが判定される（ステップ４００）。ここでは、具体的には、目標回転数別、水温別、補機類の通電状態別、シフトポジション別に分類された複数の運転モードの何れに属しているかが判定される。
【００７０】
次に、モードが変化したか否かが判定される（ステップ４０２）。その結果、モードが変化したと判定された場合には、次のステップに移行し、リザーブトルクの補正値が学習値として保存される（ステップ４０４）。ここでは、具体的には、当該モードにおいて算出されたリザーブトルクの補正値が学習値として保存される。
【００７１】
このように、上記ステップ４００〜４０４の処理が種々のモードで実行されることにより、各モードにおける学習値が保存される。このため、次回のトルクリザーブ制御において、対応するモードの学習値を用いることにより、リザーブトルクの補正値をさらに最適化することが可能となる。
【符号の説明】
【００７２】
２ 要求トルク取得部
４ 要求効率取得部
６ 要求Ａ／Ｆ取得部
１０ トルク実現部
２０ 修正部
１０２ 要求トルク補正部
１０４ 吸入空気量算出部
１０６ スロットル開度算出部
１１２ 推定トルク算出部
１１４ トルク効率算出部
１１６ 点火時期算出部
１３０ 最適点火時期算出部
１３２ 点火遅角量算出部
１３４ 遅角量判定部
１３６ 点火時期補正部
１４０ トルク調停部
１４２ 目標トルク取得部
１４４ トルク判定部
１５０ 効率調停部
１５２ 目標効率取得部
１５４ 効率判定部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関のトルクを吸気量調整弁の弁開度と点火時期とによって制御することができる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特表平１０−５０３２５９号公報では、いわゆるトルクリザーブ制御についての技術が開示されている。このシステムでは、より具体的には、内燃機関のアイドリング中に、負荷変化に対して急速に応答可能なように、点火角による所定のトルク余裕を設けることとしている。更に、上記従来のシステムでは、トルク余裕と燃料消費量との間の関係を考慮して、当該トルク余裕値をエンジン回転速度や走行速度等の運転変数の関数として設定することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５０３２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、運転変数（回転数、車速、負荷、水温等）の変化に応じてトルク余裕値（リザーブトルク）の設定値が変化する。このため、例えば、エンジン回転数の変化や補機負荷の変化、或いはシフトチェンジ等により要求トルクが大きく変化する場合においては、リザーブトルクがこれらに連動して大きな値に設定されてしまい、燃費の悪化を招くおそれがあった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立することを可能とした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、吸入空気量を調整する吸気量調整弁の開度と点火時期とによって動作を制御される内燃機関の制御装置において、
機関要求として取得した要求トルクにリザーブトルクを上乗せしたトルクが前記内燃機関で実現されるための目標弁開度と、前記目標弁開度によって前記要求トルクが実現されるための目標点火時期と、をそれぞれ算出する目標値算出手段と、
前記要求トルクの変化量を取得する変化量取得手段と、
前記目標トルクの変化量が大きいほど、前記リザーブトルクを大きな値に補正する補正手段と、
前記目標トルクの変化量が所定の大変化量である場合に、前記補正手段の実行を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記所定の大変化量は、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジに起因した前記要求トルクの変化量であることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記補正手段は、前記リザーブトルクの履歴を学習する学習手段を含み、前記学習手段による学習値に応じて、前記リザーブトルクの補正量を可変に設定することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、
前記学習手段は、前記内燃機関の運転モード毎に前記リザーブトルクの履歴を学習することを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、
前記運転モードは、前記内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別に設定されるモードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、リザーブトルクは、要求トルクの変化量が大きいほど大きい値に補正される。このため、本発明によれば、急激に要求トルクが変化した場合であっても、応答性よく要求トルクを実現することができる。また、第１の発明によれば、要求トルクの変化量が所定の大変化量である場合に、該リザーブトルクの補正が制限される。このため、本発明によれば、要求トルクが大きく変化した場合にリザーブトルクを大きく補正しないため、燃費悪化を効果的に抑制することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジにより要求トルクが大きく変化した場合に、該リザーブトルクの補正が制限される。このため、本発明によれば、リザーブトルクを必要以上に大きな値に補正する機会が減るため、燃費悪化を効果的に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、過去のリザーブトルクの履歴が学習値として学習されて、次回のリザーブトルクの補正量に反映される。このため、本発明によれば、素早く適切なリザーブトルクを設定することができるので、燃費の向上とトルク制御性の向上とを両立することができる。
【００１４】
第４の発明によれば、内燃機関の運転モード毎にリザーブトルクが学習される。このため、本発明によれば、複数の運転モードに対して、それぞれ最適なリザーブトルクを設定することができる。
【００１５】
第５の発明によれば、運転モードは、内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別に設定されている。このため、本発明によれば、各運転モード別にリザーブトルクの最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】要求トルクの変化量とリザーブトルク補正量との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図３の各図を参照して説明する。
【００１８】
［実施の形態１の構成］
本実施の形態にかかる内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、その動作を制御するためのアクチュエータとしてスロットル弁、点火装置及び燃料噴射装置を備えている。本実施の形態の制御装置は、いわゆるトルクデマンド制御によって内燃機関を制御するものであり、要求トルクを含む種々の機関要求に基づいて各アクチュエータの制御に用いる目標値、すなわち、目標スロットル開度、目標点火時期、及び目標Ａ／Ｆを算出する。なお、ここでいう機関要求とは、内燃機関の動作を決定する物理量の要求値である。内燃機関の動作はトルク、効率及びＡ／Ｆ（空燃比）の３つの物理量によって決定することができることから、機関要求としては要求トルク、要求効率及び要求Ａ／Ｆが入力される。
【００１９】
本実施の形態の制御装置は、図１のブロック図にて示すように構成されている。図１では制御装置の各要素をブロックで示し、ブロック間の信号の伝達（主なもの）を矢印で示している。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の全体の構成と、その特徴について説明する。
【００２０】
本実施の形態の制御装置は、内燃機関に要求されるトルクを取得する要求トルク取得部２と、内燃機関に要求される効率を取得する要求効率取得部４と、内燃機関に要求されるＡ／Ｆを取得する要求Ａ／Ｆ取得部６とを備えている。各要求は車両の駆動系全体を制御する上位の制御装置から発せられている。
【００２１】
本実施の形態の制御装置は、入力された各機関要求（要求トルク、要求効率、及び要求Ａ／Ｆ）と、内燃機関の現在の運転状態に関する機関情報とに基づいて目標スロットル開度、目標点火時期及び目標Ａ／Ｆを算出する。その計算を行うのがトルク実現部１０である。トルク実現部１０は内燃機関の逆モデルにあたり、マップや関数で表された複数の統計モデルや物理モデルで構成されている。内燃機関の逆モデルの構成は、制御装置による内燃機関の制御特性を特徴付けるが、本実施の形態では要求トルク、要求効率、及び要求Ａ／Ｆのうち、要求トルクを最優先して実現するような構成とされている。
【００２２】
トルク実現部１０に入力される要求トルクと要求効率とは、直接には目標スロットル開度の計算に用いられる信号となる。また、トルク実現部１０に入力される要求Ａ／Ｆは、直接には目標Ａ／Ｆの計算に用いられる信号となる。内燃機関の動作を制御するためには、これらの信号に加えて目標点火時期の計算に用いる信号が必要であり、トルク実現部１０にはその信号を生成する機能も備えられている。
【００２３】
本実施の形態の制御装置において目標点火時期の計算に用いられる信号はトルク効率である。トルク効率は、内燃機関の推定トルクに対する要求トルクの比として定義される。トルク実現部１０は、トルク効率の算出ための要素として、推定トルク算出部１１２及びトルク効率算出部１１４を備えている。
【００２４】
推定トルク算出部１１２は、現在のスロットル開度から内燃機関のトルクを推定計算する。より詳しくは、現在のスロットル開度で実現できる吸入空気量を吸気系の物理モデルであるエアモデルを用いて計算する。次に、エアモデルで計算した見込みの吸入空気量をトルクマップに照合してトルクに変換する。トルクマップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、吸入空気量を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには現在の機関情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうちより遅角側の点火時期）とされている。推定トルク算出部１１２は、見込みの吸入空気量から変換されたトルクを内燃機関の最適点火時期における推定トルクとして算出する。
【００２５】
トルク効率算出部１１４は、トルク実現部１０に入力された要求トルクと、推定トルク算出部１１２で算出された推定トルクとの比をトルク効率として算出する。後述するが、スロットル開度は要求トルクを要求効率で除算して嵩上げした補正要求トルクを実現するように制御される。これは要求効率の分だけ低下するトルクを吸入空気量の増量によって補うためである。ただし、スロットル開度の変化に対する実際の吸入空気量の応答には遅れがあるため、実際に出力可能なトルク（推定トルク）は要求効率の変化に対して応答遅れを有している。推定トルクと要求トルクとの比であるトルク効率は、要求効率と実際の吸入空気量の変化とを共に目標点火時期の計算に反映させるためのパラメータになっている。少なくとも吸入空気量が一定となった定常状態では、理論的には推定トルクは補正要求トルクに一致し、トルク効率は要求効率に一致するようになる。
【００２６】
ところで、車両駆動系の上位制御装置から内燃機関に発せられる要求トルク、要求効率及び要求Ａ／Ｆは、各々が独立して生成されるものであって他機関要求との関係で実現可能な値かどうかは考慮されていない。このため、各機関要求の大きさの関係によっては筒内の燃焼条件が燃焼限界を超えてしまう可能性がある。そこで、トルク実現部１０には、内燃機関の適正運転が可能になるように、内燃機関の各制御に用いられる信号の大きさを修正する修正部２０が設けられている。より詳しくは、修正部２０は、要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、およびトルク効率のそれぞれについて、その値を所定範囲に制限するためのガード部（図示省略）を備えている。各ガード部に設定されているガード値は可変であり、内燃機関の運転状態に応じて適宜の値がセットされる。
【００２７】
修正部２０による処理の結果、アクチュエータを制御するための各目標値の計算に使用される主信号は、修正後の要求トルク、要求効率、要求Ａ／Ｆ、及びトルク効率となる。トルク実現部１０は、修正後の要求トルク及び要求効率に基づいて目標スロットル開度を算出する。また。トルク実現部１０は、修正後のトルク効率に基づいて目標点火時期を算出する。また、トルク実現部１０は、修正後の要求Ａ／Ｆを目標Ａ／Ｆとして算出する。
【００２８】
トルク実現部１０は、目標スロットル開度の計算のため、要求トルク補正部１０２、吸入空気量算出部１０４、及びスロットル開度算出部１０６を備えている。修正後の要求トルクと要求効率とは、要求トルク補正部１０２に入力される。要求トルク補正部１０２は要求トルクを要求効率で除算して補正し、効率補正後の要求トルクを吸入空気量算出部１０４に出力する。修正後の要求効率の値が１よりも小さければ、要求効率による除算によって要求トルクは嵩上げされ、嵩上げされた要求トルクが吸入空気量算出部１０４に供給される。
【００２９】
吸入空気量算出部１０４は、効率補正された要求トルクを吸入空気量に変換する。要求トルクの吸入空気量への変換には空気量マップが用いられる。空気量マップは、トルクと吸入空気量との関係を示す統計モデルであり、トルクを含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには現在の機関情報から得られる値が入力される。ただし、点火時期は最適点火時期とされている。また、機関回転数は、後述する機関回転数取得部１２０から出力された値が使用される。吸入空気量算出部１０４は、効率補正された要求トルクから変換された吸入空気量を目標吸入空気量として算出する。
【００３０】
スロットル開度算出部１０６は、目標吸入空気量を実現するためのスロットル開度を算出する。その計算にはエアモデルの逆モデル（以下、「エア逆モデル」と称する）が用いられる。エアモデルによる計算には、機関回転数やバルブタイミング等の吸入空気量に影響する各種の運転状態に関する機関情報が用いられる。スロットル開度算出部１０６は、目標吸入空気量から変換されたスロットル開度を目標スロットル開度として出力する。
【００３１】
トルク実現部１０は、修正後のトルク効率から目標点火時期を計算するため、点火時期算出部１１６を備えている。点火時期算出部１１６は、修正後のトルク効率から最適点火時期に対する遅角量を計算する。遅角量の計算には遅角量マップ等の統計モデルが用いられる。遅角量マップは、トルク効率を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップになっている。各パラメータには、機関回転数やバルブタイミング等の点火時期に影響する各種の運転状態に関する機関情報が用いられる。トルク効率が小さいほど点火遅角量は大きい値に設定される。また、点火時期算出部１１６は、内燃機関の運転状態に基づいて最適点火時期を計算する。点火時期算出部１１６は、点火遅角量を最適点火時期に加算し、得られた最終的な点火時期を目標点火時期として出力する。
【００３２】
［実施の形態１の動作］
（トルクリザーブ制御について）
次に、本実施の形態の制御装置が行うトルクリザーブ制御について簡単に説明する。要求効率取得部４において取得された要求効率が１より小さい場合には、要求トルク補正部１０２において要求トルクが嵩上げされることになり、その分だけスロットル開度（吸入空気量）が増大する。この場合、要求トルクの嵩上げ分は、トルクアップ動作を迅速に行うために余分に確保されるトルクであり、いわゆる「リザーブトルク」に相当している。
【００３３】
トルクリザーブ制御では、より具体的には、トルクアップ動作に高い応答性が要求される状況下において、予め要求トルクに対してリザーブトルクを付加しておく。この状態においては、当該リザーブトルクの分だけトルクが増大することとなる。このため、トルクアップ動作が不要な場合には、リザーブトルクの大きさに応じて点火時期を遅角した状態に保持し、トルクの増大分を点火時期の遅角により相殺することとしている。
【００３４】
一方、リザーブトルクを確保した状態において、要求トルクが大きくなりトルクアップ動作が必要になった場合には、遅角していた点火時期を進角させる。これにより、吸入空気量を増やしてトルクを増大させる場合に比して、トルクアップ動作を迅速に行うことができる。このように、トルクリザーブ制御では、予め点火時期を遅角しておくことにより、トルクアップ要求に対して、高い応答性を確保することができる。
【００３５】
（実施の形態１の特徴的動作）
次に、図２を参照して、本実施の形態の特徴的動作について詳細に説明する。要求トルクは、エアコンやオルタネータ等の補機類の負荷を含んで決定される。このため、外気温度や発電状態によって補機類の負荷が変動すると、これに応じて要求トルクも変動することとなる。
【００３６】
ここで、要求トルクの変化が予め設定されたリザーブトルクの嵩上げ分を超えて変動した場合には、点火時期の進角制御によって要求トルクを実現することができなくなってしまう。このため、トルク制御性を向上させる観点からは、リザーブトルクを極力大きく設定することが好ましい。しかしながら、リザーブトルクを常に大きく設定すると燃焼効率が低下する。このため、燃費を向上させる観点からは、リザーブトルクを極力小さく設定するほうが好ましい。
【００３７】
そこで、本実施の形態１では、所定期間の要求トルクの変化量に応じて、リザーブトルクを補正することとする。より具体的には、要求トルクの変動幅が大きいほど、該リザーブトルクが大きくなるように補正することとする。図２は、要求トルクの変化量とリザーブトルク補正量との関係を説明するための図である。この図においては、要求トルクの変化量として、所定期間の要求トルクの変動幅を用いている。尚、所定期間は、時間またはクランク角度の何れで規定されていてもよい。また、要求トルクの変化量は、当該要求トルクの変動幅に限らず、所定期間の平均値や標準偏差等、他の統計手法に基づいて特定してもよい。
【００３８】
図２に示すような制御によれば、要求トルクの変動幅の大きい期間では、リザーブトルクが大きな値に補正されるので、要求トルクが大きく変化した場合でも応答性よく要求トルクを実現することができる。また、要求トルクの変動幅の小さい期間では、リザーブトルクが小さな値に補正されるので、トルクの制御性に影響を与えることなく燃費を効果的に向上させることができる。このように、上述した実施の形態１のシステムによれば、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立することが可能となる。
【００３９】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００４０】
図３に示すルーチンでは、先ず、トルクリザーブ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、アイドル付近の領域での回転数制御の実行中か否か等の条件が判定される。その結果、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４１】
一方、上記ステップ１００において、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していると判定された場合には、次のステップに移行し、要求トルクが取得される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、要求トルク取得部２において取得された要求トルクが読み込まれる。次に、要求トルクの変化量が算出される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２において取得された要求トルクの変動幅が算出される。
【００４２】
次に、所定期間が経過したか否かが判定される（ステップ１０６）。その結果、所定期間が経過していないと判定された場合には、上記ステップ１０２に移行し、再度要求トルクが取得される。一方、上記ステップ１０６において、所定期間が経過したと判定された場合には、次のステップに移行し、リザーブトルクが補正される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、リザーブトルクが上記ステップ１０４において算出された要求トルクの変動幅と同等の大きさになるように補正される。
【００４３】
以上説明したとおり、本実施の形態１によれば、所定期間の要求トルクの変動幅に応じてリザーブトルクの大きさを補正することができるので、トルクの制御性の向上と燃費の向上とを高い次元で両立することが可能となる。
【００４４】
ところで、上述した実施の形態１では、要求トルク変化量として、所定期間の要求トルクの変動幅を算出することとしているが、該要求トルク変化量はこれに限られない。すなわち、要求トルク変化量を表す値であれば、所定期間における目標トルクの平均値や標準偏差、或いは他の統計手法を用いて算出された値を用いることとしてもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態１では、リザーブトルクを補正する際に、該リザーブトルクが要求トルク変動量と同等の大きさになるように補正することとしているが、当該補正後のリザーブトルクの値はこれに限られない。すなわち、要求トルク変化量が大きいほどリザーブトルクが大きくなるように補正されるのであれば、その値は適宜最適な値に設定することとしてもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態１について説明した。実施の形態１には、本発明のうち第１の発明の一部が具現化されている。詳しくは、制御装置が、上記ステップ１０２〜１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明の「変化量取得手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明の「補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００４７】
実施の形態２．
[実施の形態２の特徴]
本発明の実施の形態２について図４を参照して説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置に後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４８】
本実施の形態２では、要求トルクが大きく変化する領域では、上述した実施の形態１のリザーブトルクの補正を行わない点に特徴がある。すなわち、目標回転数の変化や、エアコンやライトのスイッチを入れることによる補機負荷の変化、シフトチェンジ等の場合においては、要求トルクが大きく変化する。これらに起因する要求トルクの変化は、運転条件や各種スイッチの情報等から予め予測することができる。そこで、本実施の形態２では、上述した要因による要求トルクの大きな変化が予想される期間は、上述した実施の形態１におけるリザーブトルクの補正を行わないこととする。これにより、要求トルクが大きく変化する場合にリザーブトルクが大きく設定される事態を回避できるので、燃費の悪化
を効果的に抑制することができる。
【００４９】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図４を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図４は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００５０】
図４に示すルーチンでは、先ず、トルクリザーブ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していないと判定された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００５１】
一方、上記ステップ２００において、トルクリザーブ制御の実行条件が成立していると判定された場合には、次のステップに移行し、要求トルク変化情報が取得される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、目標回転数情報、エアコンやヘッドライト等の補機類のスイッチ情報、シフトチェンジ情報等、要求トルクの変化に関連する各種情報が取得される。
【００５２】
次に、要求トルクの変化領域か否かが判定される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０２において取得された情報に基づいて、上述した目標回転数、補機負荷、シフトチェンジに起因する要求トルクの変化情報の取得から所定期間経過したか否かが判定される。その結果、要求トルクの変化領域でないと判定された場合には、要求トルクが大きく変化しないと判断されて、次のステップに移行し、リザーブトルクの補正制御が実行される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００〜１０８の処理と同様の処理が実行される。
【００５３】
一方、上記ステップ２０４において、要求トルクの変化領域であると判定された場合には、要求トルクが大きく変化すると判断されて、上記ステップ２０６を実行せずに、つまりリザーブトルクの補正が実行されずに、本ルーチンが終了される。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施の形態２によれば、目標回転数、補機負荷、シフトチェンジに起因する要求トルクの変化領域では、リザーブトルクの補正が制限（禁止）される。これにより、リザーブトルクが必要以上に大きな値に補正されて燃費が悪化する事態を効果的に抑制することができる。
【００５５】
ところで、上述した実施の形態１では、目標回転数、補機負荷、シフトチェンジに起因する要求トルクの変化情報を取得した時点から所定期間を要求トルク変化領域と特定しているが、該要求トルク変化領域の特定方法はこれに限られない。すなわち、補機負荷等が変化して要求トルクが実際に上昇して安定するまでのディレイを考慮して当該領域を特定するのであれば、所定期間を補機の種類別に設定してもよいし、また一定値として設定してもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態２について説明した。実施の形態２には、本発明のうち第１および第２の発明が具現化されている。詳しくは、制御装置が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第１の発明の「制限手段」が実現されている。
【００５７】
実施の形態３．
[実施の形態３の特徴]
本発明の実施の形態３について図５を参照して説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置に後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５８】
本実施の形態３では、前回のトルクリザーブ制御においてリザーブトルク量を学習し、次回のトルクリザーブ制御において、学習したリザーブトルク量を反映させる点に特徴がある。すなわち、上述した実施の形態１或いは２では、要求トルクの変化量に応じてリザーブトルクを補正することとしている。しかしながら、所定期間の要求トルクの変化量を算出した後にリザーブトルクを補正する構成のため、該リザーブトルクが最適値に収束するまでに時間を要してしまう。
【００５９】
そこで、本実施の形態３では、前回のトルクリザーブ制御時に算出されたリザーブトルクの補正量を学習値として保存して、次回のトルクリザーブ制御で使用することとする。これにより、リザーブトルクを即座に最適値に補正することができるので、更なる燃費の向上とトルク制御性の向上とを図ることができる。
【００６０】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図５を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図５は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００６１】
図５に示すルーチンでは、先ず、トルクリザーブ制御の実行履歴が判定される（ステップ３００）。アイドル時のトルクリザーブ制御では、ドライバのアクセル操作によってアイドル状態を抜けると当該トルクリザーブ制御が終了する。ここでは、具体的には、前回のトルクリザーブ制御の終了履歴有無が判定される。その結果、トルクリザーブ制御の終了履歴があると判定された場合には、次のステップに移行し、リザーブトルクの補正量が学習値として保存される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、前回のトルクリザーブ制御において上記ステップ１０８を実行した際のリザーブトルクの補正量が学習値として保存される。
【００６２】
次に、リザーブトルクに学習値が反映される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、次回のトルクリザーブ制御において、リザーブトルクの補正値として、上記ステップ３０２において保存された学習値が使用される。
【００６３】
以上説明したとおり、本実施の形態３によれば、トルクリザーブ制御において、リザーブトルクの補正値に前回の制御において算出された補正値が使用される。これにより、リザーブトルクを即座に最適値に補正することができるので、更なる燃費の向上とトルク制御性の向上とを図ることができる。
【００６４】
ところで、上述した実施の形態１では、前回のトルクリザーブ制御で算出された補正値をリザーブトルクの学習値として保存することとしているが、保存される学習値はこれに限られない。すなわち、リザーブトルクの補正値の履歴に基づいて、最適な補正値を算出し、これを学習値として保存することとしてもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態３について説明した。実施の形態３には、本発明のうち第３の発明が具現化されている。詳しくは、制御装置が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第３の発明の「学習手段」が実現されている。
【００６６】
実施の形態４．
[実施の形態４の特徴]
本発明の実施の形態４について図６を参照して説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置に後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００６７】
本実施の形態４では、トルクリザーブ制御を複数のモードに分けて、各モード毎に上述した実施の形態３の学習制御を行う点に特徴がある。すなわち、リザーブトルクの補正値の最適値は、機関回転数、水温、補機負荷、或いはシフトポジション等、運転モード別に異なる。そこで、本実施の形態４では、これらの運転モード別に上述した実施の形態３のリザーブトルク補正値の学習制御を行うこととする。これにより、リザーブトルク補正値の更なる最適化を図ることができる。
【００６８】
［実施の形態４における具体的処理］
次に、図６を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図６は、本実施の形態の制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。
【００６９】
図６に示すルーチンでは、先ず、運転モードが判定される（ステップ４００）。ここでは、具体的には、目標回転数別、水温別、補機類の通電状態別、シフトポジション別に分類された複数の運転モードの何れに属しているかが判定される。
【００７０】
次に、モードが変化したか否かが判定される（ステップ４０２）。その結果、モードが変化したと判定された場合には、次のステップに移行し、リザーブトルクの補正値が学習値として保存される（ステップ４０４）。ここでは、具体的には、当該モードにおいて算出されたリザーブトルクの補正値が学習値として保存される。
【００７１】
このように、上記ステップ４００〜４０４の処理が種々のモードで実行されることにより、各モードにおける学習値が保存される。このため、次回のトルクリザーブ制御において、対応するモードの学習値を用いることにより、リザーブトルクの補正値をさらに最適化することが可能となる。
【符号の説明】
【００７２】
２ 要求トルク取得部
４ 要求効率取得部
６ 要求Ａ／Ｆ取得部
１０ トルク実現部
２０ 修正部
１０２ 要求トルク補正部
１０４ 吸入空気量算出部
１０６ スロットル開度算出部
１１２ 推定トルク算出部
１１４ トルク効率算出部
１１６ 点火時期算出部
１３０ 最適点火時期算出部
１３２ 点火遅角量算出部
１３４ 遅角量判定部
１３６ 点火時期補正部
１４０ トルク調停部
１４２ 目標トルク取得部
１４４ トルク判定部
１５０ 効率調停部
１５２ 目標効率取得部
１５４ 効率判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気量を調整する吸気量調整弁の開度と点火時期とによって動作を制御される内燃機関の制御装置において、
機関要求として取得した要求トルクにリザーブトルクを上乗せしたトルクが前記内燃機関で実現されるための目標弁開度と、前記目標弁開度によって前記要求トルクが実現されるための目標点火時期と、をそれぞれ算出する目標値算出手段と、
前記要求トルクの変化量を取得する変化量取得手段と、
前記要求トルクの変化量が大きいほど、前記リザーブトルクを大きな値に補正する補正手段と、
前記要求トルクの変化量が所定の大変化量である場合に、前記補正手段の実行を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定の大変化量は、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジに起因した前記要求トルクの変化量であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記リザーブトルクの履歴を学習する学習手段を含み、前記学習手段による学習値に応じて、前記リザーブトルクの補正量を可変に設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記学習手段は、前記内燃機関の運転モード毎に前記リザーブトルクの履歴を学習することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記運転モードは、前記内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別に設定されるモードであることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
吸入空気量を調整する吸気量調整弁の開度と点火時期とによって動作を制御される内燃機関の制御装置において、
機関要求として取得した要求トルクにリザーブトルクを上乗せしたトルクが前記内燃機関で実現されるための目標弁開度と、前記目標弁開度によって前記要求トルクが実現されるための目標点火時期と、をそれぞれ算出する目標値算出手段と、
前記要求トルクの変化量を取得する変化量取得手段と、
前記要求トルクの変化量が大きいほど、前記リザーブトルクを大きな値に補正する補正手段と、
前記要求トルクの変化量が所定の大変化量である場合に、前記補正手段の実行を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定の大変化量は、目標回転数の変化、補機負荷の変化、或いはシフトチェンジに起因した前記要求トルクの変化量であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記リザーブトルクの履歴を学習する学習手段を含み、前記学習手段による学習値に応じて、前記リザーブトルクの補正量を可変に設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記学習手段は、前記内燃機関の運転モード毎に前記リザーブトルクの履歴を学習することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記運転モードは、前記内燃機関の水温別、目標回転数別、補機類の可動状態別、或いはシフト状態別に設定されるモードであることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２１６４１９（Ｐ２０１０−２１６４１９Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５９３４（Ｐ２００９−６５９３４）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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