(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置に関し、点火時期の遅角に頼ることなく、或いは、点火時期の遅角の利用を最小限にして過渡運転時のノックの発生を回避できるようにする。【解決手段】過渡運転時におけるノックの発生条件を空気量（充填効率でもよい）と点火時期との関係によって規定したものをマップ化しておく。実際の過渡運転時には、ＭＢＴのもとで目標トルクを実現するのに要する空気量KLrefを算出し、それを内燃機関の目標空気量として設定する。目標空気量とＭＢＴとによって特定される空気量と点火時期との関係がマップ上において過渡ノック域に含まれるときには、目標空気量をKLrefからKLref2まで低減させることで過渡ノック域での運転を回避する。【選択図】図１
2010001794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
点火時期に関する要求（以下、点火時期要求）を満たしつつ前記目標トルクを実現するのに要する充填効率を目標充填効率として設定する目標充填効率設定手段と、
前記内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段と、
前記目標充填効率及び前記点火時期要求によって特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記目標充填効率を低減させることで前記ノック発生条件の成立を回避するノック回避手段と、
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】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
点火時期に関する要求（以下、点火時期要求）を満たしつつ前記目標トルクを実現するのに要する充填効率を目標充填効率として設定する目標充填効率設定手段と、
前記内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段と、
前記目標充填効率及び前記点火時期要求によって特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記目標充填効率を低減させ、且つ、点火時期を前記点火時期要求に対応する点火時期よりも遅角させることで前記ノック発生条件の成立を回避するノック回避手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ノック回避手段は、充填効率と点火時期と燃費との関係を規定した燃費特性に基づき、前記ノック発生条件に含まれない充填効率と点火時期との関係のうちで燃費が最良となる充填効率と点火時期との関係を選択し、選択した充填効率及び点火時期を実現するように前記目標充填効率を低減させ且つ点火時期を前記点火時期要求に対応する点火時期よりも遅角させ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】
前記ノック回避手段は、充填効率と点火時期とトルクとの関係を規定したトルク特性に基づき、前記ノック発生条件に含まれない充填効率と点火時期との関係のうちでトルクが最大となる充填効率と点火時期との関係を選択し、選択した充填効率及び点火時期を実現するように前記目標充填効率を低減させ且つ点火時期を前記点火時期要求に対応する点火時期よりも遅角させ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５】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記内燃機関への要求効率を取得する要求効率取得手段と、
最適点火時期のもとで前記目標トルクを実現するための必要充填効率を算出する必要充填効率算出手段と、
前記内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段と、
前記必要充填効率及び最適点火時期で特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記必要充填効率を低減させて前記ノック発生条件の成立を回避するように前記目標トルクを補正する目標トルク補正手段と、
補正された前記目標トルクと前記要求効率とに基づいて目標充填効率を設定する目標充填効率設定手段と、
最適点火時期のもとで前記目標充填効率を実現したときの推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、
補正された前記目標トルクと前記推定トルクとの比較に基づいて、補正された前記目標トルクを実現するために必要な最適点火時期に対する点火遅角量を算出する点火遅角量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記目標充填効率及び前記点火遅角量で特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記ノック発生条件の成立を回避するように前記点火遅角量を増大させる点火遅角量補正手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ノック発生条件規定手段は、前記ノック発生条件を前記内燃機関の運転条件に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関の運転条件には前記目標トルクの変化量が含まれることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、過渡運転時のノックの発生を回避する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の制御において、ノックの発生を回避する方法として点火時期の遅角が用いられている。点火時期をＭＢＴよりも遅角側に設定することで、筒内における圧力上昇速度や最大圧力を低下させ、それにより、ノックの発生を回避することができる。しかし、点火時期を遅角したときには、最大圧力が低下する分だけ内燃機関が出力できるトルクは低下してしまう。この点に関し、特表２００３−５２２８９６号公報に記載された制御装置は、点火時期の遅角を行うとともに点火時期の遅角によるトルクの低下分を目標トルクに上乗せすることによって、ノックの発生を回避しつつ、運転者の要求に応じた最適なトルクを実現できるようにしている。
【特許文献１】特表２００３−５２２８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特表２００３−５２２８９６号公報に記載の制御装置は、ノックの発生の回避を点火時期の遅角に頼っている点では従来と何ら変わらない。このため、点火時期を遅角することで生じる副作用、具体的には、熱効率の低下による燃費の悪化や、熱負荷の増加による触媒の耐久性の低下といった副作用は依然として生じることになる。また、特表２００３−５２２８９６号公報に記載の制御装置の場合には、点火時期の遅角によるトルクの低下分を目標トルクに上乗せするために吸入空気量は増加されることになる。吸入空気量の増加、すなわち、充填効率の増大は過渡運転時のノックに対しては不利であり、点火時期の遅角によって一時的にノックを回避したとしても、筒内環境としては再びノックが発生しやすい環境になってしまう。
【０００４】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火時期の遅角に頼ることなく、或いは、点火時期の遅角の利用を最小限にして過渡運転時のノックの発生を回避できるように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】
【０００５】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
点火時期に関する要求（以下、点火時期要求）を満たしつつ前記目標トルクを実現するのに要する充填効率を目標充填効率として設定する目標充填効率設定手段と、
前記内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段と、
前記目標充填効率及び前記点火時期要求によって特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記目標充填効率を低減させることで前記ノック発生条件の成立を回避するノック回避手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００６】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
点火時期に関する要求（以下、点火時期要求）を満たしつつ前記目標トルクを実現するのに要する充填効率を目標充填効率として設定する目標充填効率設定手段と、
前記内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段と、
前記目標充填効率及び前記点火時期要求によって特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記目標充填効率を低減させ、且つ、点火時期を前記点火時期要求に対応する点火時期よりも遅角させることで前記ノック発生条件の成立を回避するノック回避手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明において、
前記ノック回避手段は、充填効率と点火時期と燃費との関係を規定した燃費特性に基づき、前記ノック発生条件に含まれない充填効率と点火時期との関係のうちで燃費が最良となる充填効率と点火時期との関係を選択し、選択した充填効率及び点火時期を実現するように前記目標充填効率を低減させ且つ点火時期を前記点火時期要求に対応する点火時期よりも遅角させることを特徴としている。
【０００８】
第４の発明は、第２の発明において、
前記ノック回避手段は、充填効率と点火時期とトルクとの関係を規定したトルク特性に基づき、前記ノック発生条件に含まれない充填効率と点火時期との関係のうちでトルクが最大となる充填効率と点火時期との関係を選択し、選択した充填効率及び点火時期を実現するように前記目標充填効率を低減させ且つ点火時期を前記点火時期要求に対応する点火時期よりも遅角させることを特徴としている。
【０００９】
そして、第５の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記内燃機関への要求効率を取得する要求効率取得手段と、
最適点火時期のもとで前記目標トルクを実現するための必要充填効率を算出する必要充填効率算出手段と、
前記内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段と、
前記必要充填効率及び最適点火時期で特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記必要充填効率を低減させて前記ノック発生条件の成立を回避するように前記目標トルクを補正する目標トルク補正手段と、
補正された前記目標トルクと前記要求効率とに基づいて前記内燃機関の目標充填効率を設定する目標充填効率設定手段と、
最適点火時期のもとで前記目標充填効率を実現したときの推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、
補正された前記目標トルクと前記推定トルクとの比較に基づいて、補正された前記目標トルクを実現するために必要な最適点火時期に対する点火遅角量を算出する点火遅角量算出手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第６の発明は、第５の発明において、
前記目標充填効率及び前記点火遅角量で特定される充填効率と点火時期との関係が前記ノック発生条件に含まれるときには、前記ノック発生条件の成立を回避するように前記点火遅角量を増大させる点火遅角量補正手段、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１１】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記ノック発生条件規定手段は、前記ノック発生条件を前記内燃機関の運転条件に応じて変更することを特徴としている。
【００１２】
第８の発明は、第７の発明において、
前記内燃機関の運転条件には前記目標トルクの変化量が含まれることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、目標充填効率及び点火時期要求によって特定される充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれるか否か判定した上で最終的な目標充填効率を決定するので、実際の充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれてしまうことを予防することができる。つまり、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。しかも、本発明によれば点火時期の遅角ではなく充填効率を低減させてノックの発生を回避するので、点火時期の遅角に頼る場合のような燃費の悪化や触媒の熱劣化といった副作用も回避することができる。また、充填効率を低減させることによれば、点火時期の遅角による場合に比較して目標トルクに対するトルクの減少量を少なく抑えることができるのでドライバビリティの点においても有利である。
【００１４】
第２の発明によれば、目標充填効率及び点火時期要求によって特定される充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれるか否か判定した上で最終的な目標充填効率と点火時期とを決定するので、実際の充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれてしまうことを予防することができる。つまり、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。しかも、本発明によれば点火時期の遅角と充填効率の低減との併用によってノックの発生を回避するので、確実にノックの発生を回避することが可能であるとともに、点火時期の遅角のみに頼る場合のような燃費の悪化や触媒の熱劣化といった副作用も抑制することができる。また、点火時期の遅角と充填効率の低減との併用によれば、点火時期の遅角のみによる場合に比較して目標トルクに対するトルクの減少量を少なく抑えることができるのでドライバビリティの点においても有利である。
【００１５】
第３の発明によれば、ノックの発生を回避できる充填効率と点火時期との関係のうち燃費が最良となる充填効率と点火時期との関係を選択することによって、点火時期の遅角を用いることによる燃費の悪化を最小限に抑えつつ、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、ノックの発生を回避できる充填効率と点火時期との関係のうちトルクが最大となる充填効率と点火時期との関係を選択することによって、点火時期の遅角を用いることによる目標トルクの実現精度の低下を最小限に抑えつつ、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、目標トルクをそのまま実現するのではなく、最適点火時期のもとで目標トルクを実現するための必要充填効率を計算し、必要充填効率及び最適点火時期で特定される充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれるか否か判定した上で最終的な目標トルクを決定する。そして、ノック発生条件の成立を回避できるように補正した目標トルク（最終的な目標トルク）に基づいて目標充填効率を設定する。これによれば、実際の充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれてしまうことを予防することが可能であり、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。しかも、本発明によれば、効率を低下させる要求が無い場合（要求効率が１の場合）には、点火時期を最適点火時期に維持することができるので、ノックの発生を回避しつつ燃費の悪化や触媒の熱劣化といった副作用も回避することができる。また、本発明によれば、触媒の暖機等、過渡運転時のノック回避以外の目的での点火遅角の要求は要求効率を介して内燃機関の制御に反映させることができる。その場合の点火遅角によるトルクの低下は充填効率の嵩上げによって補償することが可能であり、点火時期に関する要求を満たしつつ目標トルク或いは補正された目標トルクを実現することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、点火遅角量の算出後、充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれるようになっていないか再確認した上で最終的な点火遅角量を決定するので、実際の充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれてしまうことを確実に予防することができる。つまり、過渡運転時におけるノックの発生の回避をより確実なものにすることができる。
【００１９】
第７の発明によれば、過渡運転時のノックの発生条件は実際には内燃機関の運転条件によって変化するところ、ノック回避処理の判断に使用するノック発生条件も運転条件に合わせて変更することで、過渡運転時におけるノックの発生を確実に回避しつつ、ノック回避処理に伴って生じるトルク実現精度の低下や燃費の低下といった副作用を最小限に止めることができる。
【００２０】
第８の発明によれば、過渡運転時のノックの発生のしやすさには負荷の変化が大きく影響するところ、目標トルクの変化量に応じてノック発生条件を変更することで、充填効率と点火時期との関係がノック発生条件に含まれるか否かの判定をより正確なものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００２２】
図１は空気量と点火時期とトルクと過渡ノック域との関係を空気量とトルクとを軸とするマップで示した図である。なお、本明細書でいう空気量とは、１サイクルあたりの筒内吸入空気量のことであって、単位時間当たりに流れる空気量（空気流量）とは異なる。この空気量を無次元化した充填効率や負荷率を用いてもよい。
【００２３】
図１のマップには、内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件が空気量と点火時期との関係によって規定されている。具体的には、図中の実線が過渡ノック域の境界線であり、この実線よりも高負荷側の領域が過渡運転時にノックが発生する領域となる。また、図中の各破線は点火時期効率を一定としたときの空気量とトルクとの関係を示す線である。点火時期効率（以下、効率）とは、点火時期によって決まる熱エネルギのトルクへの利用効率という意味であって、点火時期がＭＢＴのときに最大値の１となり、ＭＢＴに対する点火遅角量が大きいほど小さい値となる。また、効率が小さい値であるほど、同一空気量に対するトルクは低くなる。
【００２４】
なお、内燃機関の過渡運転時には、負荷の変化が大きいほどノックは発生しやすくなる。つまり、負荷の変化が大きいほど図１のマップに示す過渡ノック域は拡大する。本実施の形態では内燃機関の運転条件を示す代表値として目標トルクの変化量と機関回転数とを使用し、目標トルクの変化量に応じて、また、機関回転数に応じて過渡ノック域の境界線を変更するようになっている。なお、なお、目標トルクの変化量は、単位時間当たりの変化量や、単位クランク角変化量当たりの変化量を用いることができる。何れをの変化量を用いるかは、演算が時間とクランク角の何れに従って行われるのかに合わせて決めればよい。
【００２５】
図１のマップによれば、空気量と点火時期とを特定することで過渡運転時のノックを回避できるか否かを判定することができる。例えば、運転者の加速要求に基づいて目標トルクの増大が行われ、図１中に示すように目標トルクが設定されたとする。この目標トルクをＭＢＴのもとで実現するための目標空気量はKLrefとなるが、マップ上に点P0で示すように、ＭＢＴと目標空気量(KLref)との組み合わせでは過渡ノック域に入ってしまう。つまり、目標トルクをそのまま実現しようとした場合には過渡ノックが発生する可能性が極めて高い。
【００２６】
このような場合、従来の一般的な手法に従えば、図１のマップ上に点P1で示すように、目標空気量(KLref)は維持したまま点火時期を遅角することによって過渡ノック域を回避することになる。しかし、点火時期を遅角することでノックを回避することができるものの、トルクは目標トルクよりも大幅に低下することになる。つまり、従来手法では、過渡ノックの発生を回避することと引き換えに目標トルクの実現精度を大きく低下させてしまう。
【００２７】
これに対して、本実施の形態では、点火時期の遅角によって過渡運転時のノック回避を行うのではなく、空気量を用いて過渡運転時のノック回避を行う。図１で説明すると、マップ上に点P2で示すように、点火時期はＭＢＴに維持したまま目標空気量をKLrefからKLref2まで減少させることによって過渡ノック域を回避するのである。このように目標空気量(KLref)とＭＢＴとの組み合わせについて過渡ノック域内か否か判定した上で最終的な目標空気量(KLref2)を決定することにより、過渡ノック域内での運転を予防することができる。
【００２８】
図２は図１で説明した方法で内燃機関を制御（以下、この制御をノック回避制御という）したときの加速時のトルク、効率及び空気量の各時間変化を従来方法による場合と比較して示すタイムチャートである。トルクに関しては目標トルクの時間変化を一点鎖線で示し、目標トルクに基づいて本実施の形態に係るノック回避制御を実施したときの実際トルクの時間変化を実線で示している。また、従来制御による実際トルクの時間変化を破線で示している。効率及び空気量に関しては、それぞれ本実施の形態に係るノック回避制御を実施したときの時間変化を実線で示し、従来制御による時間変化を破線で示している。
【００２９】
本実施の形態に係るノック回避制御によれば、点火時期の遅角ではなく空気量を低減させてノックの発生を回避するので、点火時期の遅角に頼る場合のような燃費の悪化や触媒の熱劣化といった副作用を回避することができる。また、図１及び図２から分かるように、本実施の形態に係るノック回避制御によれば、点火時期を遅角させる場合に比較してトルクの低下幅を抑えることができる。つまり、本実施の形態に係るノック回避制御によれば、従来制御による場合よりも目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００３０】
なお、図１及び図２では、点火時期を最適点火時期であるＭＢＴに設定しているが、点火時期はそれに関する要求に応じて任意に設定することができる。例えば触媒を暖機したいのであれば、ＭＢＴよりも遅角側に点火時期を設定してもよい。図１のマップ（以下、ノック回避マップ）によれば、そのような点火時期に関する要求を満たしつつ過渡ノックを回避できる最大空気量を目標空気量として設定することができる。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るノック回避制御を実行する制御装置の構成について説明する。本実施の形態の制御装置は、目標トルクを設定して空気量によってトルク制御を行うトルクデマンド型の制御装置である。図３は本実施の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３２】
本実施の形態の制御装置は、図３に示すように、目標トルク設定部２０、目標空気量算出部２２、目標スロットル開度算出部２４及びスロットル制御部２６から構成されている。このうち信号の流れの最上流に位置するのが目標トルク設定部２０であって、目標トルク設定部２０は入力されたアクセル開度信号を目標トルクに変換する。アクセル開度信号は運転者のアクセル操作が反映された信号であって、加速要求や減速要求はこのアクセル開度信号に含まれている。アクセル開度信号に含まれる要求が加速要求である場合には目標トルクはより大きい値に設定される。
【００３３】
目標空気量算出部２２は、目標トルク設定部２０で設定された目標トルクを目標空気量に変換する。目標トルクの目標空気量への変換にはノック回避マップが使用される。まず、目標空気量算出部２２は、目標トルクの変化量と機関回転数とに基づいてノック回避マップにおける過渡ノック域の境界線を設定する。目標空気量算出部２２は、次に、内燃機関に要求されている点火時期のもとで目標トルクを実現するのに要する空気量を目標空気量として設定し、目標空気量と要求点火時期との組み合わせについて過渡ノック域内か否か判定する。そして、その組み合わせが過渡ノック域内に入っている場合には、過渡ノック域の境界線上の空気量(KLref2)まで目標空気量を低減させる。
【００３４】
目標スロットル開度算出部２４は、目標空気量算出部２２で算出された目標空気量(KLref2)を目標スロットル開度に変換する。目標空気量の目標スロットル開度への変換にはエア逆モデルが使用される。エア逆モデルは、スロットルの動作に対する空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化し、それを数式で表したものの逆モデルである。目標スロットル開度算出部２４で得られた目標スロットル開度は、スロットル制御部２６にセットされる。スロットル制御部２６はスロットルを動作させるための制御信号を目標スロットル開度に基づいて生成する。
【００３５】
以上説明した本実施の形態の制御装置の構成において、目標トルク設定部２０は第１の発明の「目標トルク設定手段」に相当している。目標空気量算出部２２は第１の発明の「目標充填効率設定手段」として、また、第１の発明の「ノック発生条件規定手段」として、さらに第１の発明の「ノック回避手段」として機能している。
【００３６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態２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。本実施の形態の制御装置は、実施の形態１の制御装置の構成をベースとしつつ、目標空気量の算出に係る部分を一部変形した構成になっている。図４において実施の形態１と共通する要素は同一の符号を付している。以下、図４を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。ただし、実施の形態１と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態１と異なる構成について重点的に説明するものとする。
【００３８】
本実施の形態の制御装置は、実施の形態１に係る目標空気量算出部２２に代えて目標空気量算出部３０と空気量比率算出部３２と目標空気量補正部３４とを備えている。本実施の形態では、目標トルク設定部２０で設定された目標トルクは、目標空気量算出部３０と空気量比率算出部３２とに並行して入力される。
【００３９】
目標空気量算出部３０は、トルクと空気量との関係を定めたマップを使用して目標トルクを目標空気量(KLref)に変換する。ここで用いられるマップには過渡ノックは考慮されていない。単純に、要求点火時期のもとで目標トルクを実現するために要する空気量が目標空気量(KLref)として算出される。
【００４０】
空気量比率算出部３２は、要求点火時期のもとで目標トルクを実現するのに要する空気量(KLref)と、要求点火時期のもとで過渡ノックを回避するための空気量(KLref2)との比率（＝KLref2/KLef）を空気量比率として算出する。空気量(KLref)の算出方法は、目標空気量算出部３０による目標空気量(KLref)と同じである。空気量(KLref2)の算出には図１のノック回避マップが使用される。空気量(KLref2)は要求点火時期のもとで過渡ノック域の境界線上に位置する空気量に相当する。
【００４１】
目標空気量算出部３０で算出された目標空気量(KLref)は、空気量比率算出部３２で算出された空気量比率とともに目標空気量補正部３４に入力される。目標空気量補正部３４は目標空気量（KLref）に空気量比率を乗算し、その乗算結果を補正後の目標空気量(KLref2)として出力する。この補正後の目標空気量(KLref2)が目標スロットル開度に変換され、それに基づいて生成された制御信号によってスロットルの動作が制御される。
【００４２】
以上説明した本実施の形態の制御装置の構成において、目標トルク設定部２０は第１の発明の「目標トルク設定手段」に相当している。また、目標空気量算出部３０は第１の発明の「目標充填効率設定手段」に相当している。そして、空気量比率算出部３２の一部機能は第１の発明の「ノック発生条件規定手段」に相当し、空気量比率算出部３２と目標空気量補正部３４とによって第１の発明の「ノック回避手段」が実現されている。
【００４３】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図を参照して説明する。
【００４４】
実施の形態３では、空気量だけでなく点火時期も併用してトルクを制御することができるトルクデマンド型の制御装置に本発明を適用する。図５は、本発明の実施の形態３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。以下、図５を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。
【００４５】
本実施の形態に係る内燃機関は、その動作を制御するためのアクチュエータとして、図示略のスロットルと点火装置とを備えている。これらのアクチュエータを制御するため、図５に示す制御装置には、各アクチュエータのドライバであるスロットル制御部５６と点火時期制御部６４とが設けられている。各制御部５６，６４は、制御装置に入力された各種情報から計算された制御量にしたがって担当するアクチュエータを動作させる。
【００４６】
制御装置に入力される情報には、車両の駆動装置全体を制御する上位制御装置（図示略）からの要求トルクや要求効率が含まれている。このうち要求トルクの値はアクセル開度信号から算出される。アクセル開度信号には運転者がアクセル操作を介して発する加速要求が乗っているので、内燃機関に対する加速要求は要求トルクの値で表現されて制御装置に入力されることになる。要求効率は点火時期に関する要求であって、その値は最適点火時期を要求するときに最大値の１とされる。そして、点火遅角の要求が大きいほど要求効率の値は１よりも小さくされる。
【００４７】
また、この制御装置は、センサ等の計測手段や検出手段では得ることのできない内燃機関の運転状態情報を、他の情報に基づいて推定する機能を備えている。具体的には、トルクを推定する機能として推定トルク算出部４４を備えている。推定トルク算出部４４は、現在のスロットル開度のもとで点火時期を最適点火時期に設定した場合に得られるトルクを推定トルクとして算出する。推定トルクの計算には、機関回転数等、スロットル開度とトルクとの関係に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられる。
【００４８】
制御装置は、内燃機関のトルクの目標値を設定する目標トルク設定部４０を備えている。また、内燃機関の効率の目標値を設定する目標効率設定部４２を備えている。目標トルク設定部４０は、上位制御装置から入力された要求トルクを内燃機関の目標トルクとして設定する。目標効率設定部４２は、上位制御装置から入力された要求効率を内燃機関の目標効率として設定する。
【００４９】
目標トルクと目標効率とは目標空気量の計算に使用される。本実施の形態の制御装置は、目標空気量を計算する手段として、目標トルクを補正する目標トルク補正部５０と、補正された目標トルクを空気量に変換するトルク−空気量変換部５２とを備えている。
【００５０】
目標トルク補正部５０は、点火遅角によるトルク低下を補償するための目標トルクの補正を行う。目標トルク補正部５０には、目標トルクと目標効率とが入力される。目標トルク補正部５０は目標トルクを目標効率で除算して補正する。この場合、目標効率が１であれば目標トルクに変更はないが、目標効率が１よりも小さいときには目標トルクは嵩上げされることになる。つまり、目標トルク補正部５０は、点火遅角が要求されているときには、目標トルクを目標効率で除算することで点火遅角によるトルク低下分を目標トルクに上乗せするようになっている。
【００５１】
さらに、目標トルク補正部５０は、過渡ノックを回避するための目標トルクの補正も行う。目標トルク補正部５０には、過渡ノック回避のための補正係数であるトルク比率が入力される。トルク比率の計算は、空気量比率算出部４６とトルク比率算出部４８とによって行われる。
【００５２】
空気量比率算出部４６は、最適点火時期のもとで目標トルクを実現するための必要空気量(KLref)と、最適点火時期のもとで過渡ノックを回避するための空気量(KLref2)との比率（＝KLref2/KLef）を空気量比率として算出する。空気量比率算出部４６には、目標トルク設定部４０で設定された目標トルクと機関回転数とが入力される。空気量比率の算出には図１のノック回避マップが使用される。空気量比率算出部４６は、まず、目標トルクの変化量と機関回転数とに基づいてノック回避マップにおける過渡ノック域の境界線を設定する。空気量比率算出部４６は、次に、最適点火時期のもとで目標トルクを実現するための必要空気量(KLref)を算出し、この必要空気量(KLref)と最適点火時期との組み合わせについて過渡ノック域内か否か判定する。そして、その組み合わせが過渡ノック域内に入っている場合には、過渡ノック域の境界線上の空気量(KLref2)をマップから読み出して空気量比率を算出する。この場合、空気量比率は１よりも小さい値となる。
【００５３】
トルク比率算出部４８は、変換式若しくはマップを用いて空気量比率をトルク比率に変換する。トルク比率は、最適点火時期のもと必要空気量(KLref)で得られるトルクに対する、空気量(KLref2)で得られるトルクの比率として定義される。空気量(KLref)と最適点火時期との組み合わせが過渡ノック域外の場合には、空気量(KLref2)は空気量(KLref)に等しくなってトルク比率は１になる。一方、過渡ノックの回避のために空気量を低減させる必要がある場合には、トルク比率は１よりも小さい値となる。
【００５４】
トルク−空気量変換部５２には、目標トルク補正部５０で補正された目標トルクが入力される。トルク−空気量変換部５２は、補正目標トルクの実現に必要な空気量を空気量マップを用いて計算する。空気量マップは補正目標トルクを空気量に変換するためのマップであって、点火時期が最適点火時期のときのトルクと空気量との関係が記されている。また、空気量マップでは、機関回転数等、トルクと空気量との関係に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。
【００５５】
トルク−空気量変換部５２で得られた空気量は内燃機関の目標空気量としてスロットル開度算出部５４に入力される。目標スロットル開度算出部５４は、エア逆モデルを用いて目標空気量を実現するためのスロットル開度を算出し、算出した目標スロットル開度をスロットル制御部５６にセットする。
【００５６】
以上の一連の処理によって目標トルクに基づいた吸気制御が行われる。ただし、先に説明したように、本実施の形態の制装置は目標トルクをそのまま実現するのではなく、最適点火時期のもとで目標トルクを実現するための必要空気量を計算し、必要空気量と最適点火時期との組み合わせが過渡ノック域内か否か判定した上で最終的な目標トルクを決定する。そして、過渡ノック域を回避できるように補正した目標トルク（最終的な目標トルク）に基づいて目標空気量を設定する。このような処理を行うことにより、本実施の形態の制装置によれば、実際の空気量と点火時期との関係がノック発生条件に含まれてしまうことを予防することが可能であり、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。
【００５７】
次に、本実施の形態で行われる点火時期制御について説明する。点火に関わるアクチュエータは点火装置であり、ＴＤＣを基準とした点火時期（クランク角で表される）が操作量として用いられる。制御装置は、点火時期算出部６２において点火時期を計算し、点火時期制御部６４にセットする。
【００５８】
点火時期算出部６２における点火時期の計算には、トルク効率が用いられる。トルク効率は内燃機関の推定トルクに対する目標トルクの比であってトルク効率算出部５８にて計算される。トルク効率算出部５８は、目標トルク設定部４０で設定された目標トルクを推定トルク算出部４４で算出された推定トルクで除算し、その計算結果をトルク効率として算出する。ただし、トルク効率には上限値が設けられている。点火時期算出部６２に入力されるトルク効率は効率上限ガード部６０によって上限値の１で制限されるようになっている。
【００５９】
点火時期算出部６２は、まず、入力されたトルク効率から最適点火時期に対する点火遅角量を計算する。点火遅角量の計算には点火時期マップが用いられる。点火時期マップは、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であって、機関回転数等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件をパラメータとして用いられている。点火時期マップでは、トルク効率が１のときの点火遅角量はゼロに設定され、トルク効率が１よりも小さいほど点火遅角量は大きい値に設定されている。したがって、推定トルクが目標トルク以上のときには、トルク効率が１になることで点火遅角量はゼロとなる。一方、トルク効率が１よりも小さいとき、つまり、推定トルクと目標トルクとの間に差が生じたときには、それを点火時期の遅角によるトルク調整で補償するための点火遅角量が算出される。点火時期算出部６２は、点火時期マップを用いて決定された点火遅角量と内燃機関の運転状態から決まる最適点火時期とから最終的な点火時期を計算し、それを点火時期制御部６４にセットする。
【００６０】
以上の一連の処理によって目標トルクに基づいた点火時期制御が行われる。このような点火時期制御によれば、触媒の暖機等、過渡ノック回避以外の目的で点火時期を遅角したい場合には、目標効率を１よりも小さい値に設定することで所望の点火遅角を実現することができる。その場合の点火遅角によるトルクの低下は空気量の嵩上げによって補償することが可能であり、点火時期に関する要求を満たしつつ、目標トルク或いはトルク比率によって補正された目標トルクを実現することができる。また、前述のように過渡ノックの回避は吸気制御で行われるので、目標効率が１に設定されている限りは点火時期を最適点火時期に維持することができる。したがって、本実施の形態の制御装置によれば、過渡ノックの発生を回避しつつ燃費の悪化や触媒の熱劣化といった副作用も回避することができる。
【００６１】
本実施の形態は第５の発明に対応している。目標トルク設定部４０が第５の発明の「目標トルク設定手段」に相当し、目標効率設定部４２が第５の発明の「要求効率取得手段」に相当している。また、空気量比率算出部４６の一部機能は第５の発明の「必要充填効率算出手段」と「ノック発生条件規定手段」とに相当し、空気量比率算出部４６とトルク比率算出部４８と目標トルク補正部５０とによって第５の発明の「目標トルク補正手段」が実現されている。また、目標トルク補正部５０とトルク−空気量変換部５２とによって第５の発明の「目標充填効率設定手段」が実現されている。推定トルク算出部４４は第５の発明の「推定トルク算出手段」に相当している。トルク効率算出部５８と効率上限ガード部６０と点火時期算出部６２とにより第５の発明の「点火遅角量算出手段」が実現されている。
【００６２】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について図を参照して説明する。
【００６３】
図６は、本発明の実施の形態４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。本実施の形態の制御装置は、実施の形態３の制御装置の構成をベースとしつつ、目標トルクの補正に係る部分を一部変形した構成になっている。図６において実施の形態３と共通する要素は同一の符号を付している。以下、図６を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。ただし、実施の形態３と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態３とは異なる構成について重点的に説明するものとする。
【００６４】
本実施の形態の制御装置と実施の形態３の制御装置とは、トルク比率を目標トルクに反映させる部分の構成に違いがある。実施の形態３の制御装置では、目標トルクにトルク比率が乗算され目標効率が除算されている。このため、トルク比率と目標効率とがともに１よりも小さい値のときには、トルク比率による目標トルクの補正が目標効率による補正を打ち消してしまい、トルク−空気量変換部５２で得られる目標空気量の嵩上げが不十分になってしまう。図５に示す構成によれば、空気量の増量分を補償するように自動的に点火時期が遅角されるので、空気量が増えなければ点火遅角量も増えないことになり、結果、目標効率は実現できなくなる。
【００６５】
そこで、本実施の形態の制御装置は、トルク比率によって目標トルクが補正された場合でも目標効率を確実に実現できる構成を採った。図６に示すように、本実施の形態の制御装置は、トルク比率によって目標トルクを補正する目標トルク第１補正部６６と、目標効率によって目標トルクを補正する目標トルク第２補正部６８とを別々に備えている。目標トルク設定部４０で設定された目標トルクは、まず、目標トルク第１補正部６６にてトルク比率が乗算される。トルク比率によって補正された目標トルクは、次に、目標トルク第２補正部６８にて目標効率によって除算される。目標効率によって補正された目標トルクはトルク−空気量変換部５２に入力されて目標空気量に変換される。
【００６６】
本実施の形態の制御装置では、目標トルク第１補正部６６で補正された目標トルクがトルク効率算出部５８に入力される。そして、トルク比率で補正された目標トルクを推定トルクで除算した値がトルク効率として算出され、そのトルク効率に基づいて点火遅角量が算出される。推定トルクは実際のスロットル開度から算出されるトルクであるが、スロットル開度の算出の基礎となる目標空気量は、トルク比率と目標効率とによって補正された目標トルクである。したがって、トルク効率には目標効率のみが反映されることになるので、トルク比率の値によって点火遅角量が左右されることはない。つまり、トルク比率によって目標トルクが補正された場合でも目標効率を確実に実現することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態の制御装置の各構成要素と第５の発明との関係は実施の形態３の場合と同様である。ただし、本実施の形態では空気量比率算出部４６とトルク比率算出部４８と目標トルク第１補正部６６とによって第５の発明の「目標トルク補正手段」が実現されている。また、目標トルク第２補正部６８とトルク−空気量変換部５２とによって第５の発明の「目標充填効率設定手段」が実現されている。
【００６８】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５について図を参照して説明する。
【００６９】
実施の形態１乃至４の制御装置と本実施の形態の制御沿装置との相違点は、過渡ノックの発生を回避する方法にある。実施の形態１乃至４の制御装置は空気量を用いて過渡ノックの発生を回避しているが、本実施の形態の制御装置は空気量と点火時期とを併用して過渡ノックの発生を回避する。まず、図７を用いて本実施の形態で用いる過渡ノックの回避方法について説明する。
【００７０】
図７は空気量と点火時期とトルクと過渡ノック域との関係を空気量とトルクとを軸とするマップで示した図である。このマップには、内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件が空気量と点火時期との関係によって規定されている。具体的には、図中の実線が過渡ノック域の境界線であり、この実線よりも高負荷側の領域が過渡運転時にノックが発生する領域となる。また、図中の各破線は効率を一定としたときの空気量とトルクとの関係を示す線である。
【００７１】
ここで、図１のマップと図７のマップとを比較すると両者の過渡ノック域の広さに違いがあることがわかる。過渡ノック域は内燃機関の運転条件に応じて変化するためである。本実施の形態では内燃機関の運転条件を示す代表値として目標トルクの変化量と機関回転数とを使用し、目標トルクの変化量に応じて、また、機関回転数に応じて過渡ノック域の境界線を変更するようになっている。
【００７２】
ここで、図７中に示すように目標トルクが設定されたとする。この目標トルクをＭＢＴのもとで実現するための目標空気量はKLrefとなるが、マップ上に点P0で示すように、ＭＢＴと目標空気量(KLref)との組み合わせでは過渡ノック域に入ってしまう。このような場合、従来の一般的な手法では点火遅角によって過渡ノックの回避を計り、実施の形態１乃至４では空気量を目標空気量(KLref)よりも減少させることで過渡ノックの回避を計っている。しかし、前者のように点火遅角のみによって過渡ノックを回避しようとすると、マップ上に点P1で示すように、トルクは目標トルクよりも大幅に低下してしまう。一方、後者の場合には、マップ上に点P2で示すように、過渡ノック域の広さによっては空気量を下限まで低下させても過渡ノック域から抜け出ることができない場合がある。
【００７３】
そこで、本実施の形態では、点火時期の遅角のみ或いは空気量のみによって過渡運転時のノック回避を行うのではなく、空気量と点火時期とを併用して過渡運転時のノック回避を行う。図７で説明すると、マップ上に点P2で示すように、点火時期をＭＢＴよりも遅角させるとともに目標空気量をKLrefからKLref2まで減少させることによって過渡ノック域を回避するのである。
【００７４】
なお、図７のマップにおいて過渡ノック域を回避できる空気量と点火時期との組み合わせは複数存在する。実際の内燃機関の制御ではその中の一つの組み合わせを選択するのでるが、その選択方法としては燃費が最良となる空気量と点火時期との組み合わせを選択する方法がある。図８には、燃費が最良となる空気量と点火時期の組み合わせを決定するための燃費特性マップのイメージを示している。燃費特性マップ中に示す太線は過渡ノック域を回避できる空気量と点火時期との組み合わせを示し、各細線は燃費が等しい空気量と点火時期との組み合わせを結んだ等燃費線である。
【００７５】
また、別の選択方法としてはトルクが最大となる組み合わせを選択する方法がある。図９には、トルクが最大となる空気量と点火時期の組み合わせを決定するためのトルク特性マップのイメージを示している。トルク特性マップ中に示す太線は過渡ノック域を回避できる空気量と点火時期との組み合わせを示し、各細線はトルクが等しい空気量と点火時期との組み合わせを結んだ等トルク線である。
【００７６】
上記の２つの選択方法のうち何れを採るかは内燃機関の運転モードによって決定するのが好ましい。例えば、燃費優先の運転モードであれば前者の方法を選択し、ドライバビリティ優先の運転モードでは後者の方法を選択する。なお、前者において最良燃費の組み合わせが複数存在する場合には、そのような組み合わせの中でトルクが最大となる組み合わせを選択すればよい。同様に、後者においてトルク最大の組み合わせが複数存在する場合には、そのような組み合わせの中で燃費が最良となる組み合わせを選択すればよい。
【００７７】
図１０は図７で説明した方法でノック回避制御を実行したときの加速時のトルク、効率及び空気量の各時間変化を従来方法による場合と比較して示すタイムチャートである。トルクに関しては目標トルクの時間変化を一点鎖線で示し、目標トルクに基づいて本実施の形態に係るノック回避制御を実施したときの実際トルクの時間変化を実線で示している。また、従来制御による実際トルクの時間変化を実線で示している。効率及び空気量に関しては、それぞれ本実施の形態に係るノック回避制御を実施したときの時間変化を実線で示し、従来制御による時間変化を破線で示している。
【００７８】
本実施の形態に係るノック回避制御によれば、点火時期の遅角と空気量の低減との併用によってノックの発生を回避するので、確実にノックの発生を回避することが可能であるとともに、点火時期の遅角のみに頼る場合のような燃費の悪化や触媒の熱劣化といった副作用も抑制することができる。また、図７及び図１０から分かるように、点火時期の遅角と空気量の低減との併用によれば、点火時期の遅角のみによる場合に比較して目標トルクに対するトルクの低下幅を抑えることが可能であって目標トルクの実現精度を高めることができる。特に、過渡ノック域を回避可能な空気量と点火時期との組み合わせが複数ある場合に、燃費が最良となる組み合わせを選択すれば、点火時期の遅角による燃費の悪化を最小限に抑えつつ、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。また、トルクが最大となる組み合わせを選択すれば、点火時期の遅角による目標トルクの実現精度の低下を最小限に抑えつつ、過渡運転時におけるノックの発生を回避することができる。
【００７９】
次に、本実施の形態に係るノック回避制御を実行する制御装置の構成について説明する。図１１は本実施の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。図１１において実施の形態１と共通する要素は同一の符号を付している。また、実施の形態１と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態１と異なる構成について重点的に説明するものとする。
【００８０】
本実施の形態の制御装置は、図１１に示すように、目標トルク設定部２０、制御量算出部７０、目標スロットル開度算出部２４、スロットル制御部２６及び点火時期制御部７２から構成されている。目標トルク設定部２０で設定された目標トルクは制御量算出部７０に入力され、制御量算出部７０で目標空気量と点火遅角量とが算出される。目標空気量は目標スロットル開度算出部２４で目標スロットル開度に変換される。目標スロットル開度はスロットル制御部２６によるスロットルの制御に用いられる。点火遅角量は点火時期制御部７２による点火時期の制御に用いられる。
【００８１】
制御量算出部７０は、ノック回避マップを用いて目標空気量及び点火遅角量を算出する。まず、制御量算出部７０は、目標トルクの変化量と機関回転数とに基づいてノック回避マップにおける過渡ノック域の境界線を設定する。制御量算出部７０は、次に、内燃機関に要求されている点火時期のもとで目標トルクを実現するのに要する空気量を目標空気量として設定し、目標空気量と要求点火時期との組み合わせについて過渡ノック域内か否か判定する。そして、その組み合わせが過渡ノック域内に入っている場合には、マップ上の動作点が過渡ノック域の境界線上に位置するように、目標空気量を低減させるとともに点火時期を遅角させる。ただし、目標空気量(KLref2)と点火遅角量(ΔSA)との組み合わせは、燃費が最良となる組み合わせか、若しくは、トルクが最大となる組み合わせの何れかを内燃機関の運転モードに応じて選択する。
【００８２】
以上説明した本実施の形態の制御装置の構成において、目標トルク設定部２０は第２の発明の「目標トルク設定手段」に相当している。制御量算出部７０は第２の発明の「目標充填効率設定手段」として、また、第２の発明の「ノック発生条件規定手段」として、さらに第２の発明の「ノック回避手段」として機能している。
【００８３】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について図を参照して説明する。
【００８４】
図１２は、本発明の実施の形態６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。本実施の形態の制御装置は、実施の形態５の制御装置の構成をベースとしつつ、制御量の算出に係る部分を一部変形した構成になっている。図１２において実施の形態５と共通する要素は同一の符号を付している。以下、図１２を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。ただし、実施の形態５と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略する。
【００８５】
本実施の形態の制御装置は、実施の形態５に係る制御量算出部７０に代えて目標空気量算出部３０と制御量算出部７４と目標空気量補正部３４とを備えている。本実施の形態では、目標トルク設定部２０で設定された目標トルクは、目標空気量算出部３０と制御量算出部７４とに並行して入力される。
【００８６】
制御量算出部７４は、過渡ノックの発生を回避するための空気量比率と点火遅角量（ΔSA）とを算出する。空気量比率は、要求点火時期のもとで目標トルクを実現するのに要する空気量(KLref)と、点火遅角量（ΔSA）のもとで過渡ノックを回避するための空気量(KLref2)との比率（＝KLref2/KLef）として定義される。空気量(KLref)の算出方法は、目標空気量算出部３０による目標空気量(KLref)と同じである。空気量(KLref2)及び点火遅角量（ΔSA）の算出には図７のノック回避マップが使用される。
【００８７】
制御量算出部７４で算出された空気量比率は、目標空気量補正部３４において目標空気量(KLref)に乗算される。そして、補正後の目標空気量(KLref2)が目標スロットル開度に変換され、それに基づいて生成された制御信号によってスロットルの動作が制御される。制御量算出部７４で算出された点火遅角量（ΔSA）は、点火時期制御部７２において点火時期の制御に用いられる。
【００８８】
以上説明した本実施の形態の制御装置の構成において、目標トルク設定部２０は第２の発明の「目標トルク設定手段」に相当している。また、目標空気量算出部３０は第２の発明の「目標充填効率設定手段」に相当している。そして、制御量算出部７４の一部機能は第２の発明の「ノック発生条件規定手段」に相当し、制御量算出部７４と目標空気量補正部３４とによって第２の発明の「ノック回避手段」が実現されている。
【００８９】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について図を参照して説明する。
【００９０】
本発明の実施の形態７としての内燃機関の制御装置は、目標トルクと目標効率とに基づいてトルクを制御することができるトルクデマンド型の制御装置であって、その構成は実施の形態４の制御装置の構成をベースとしている。図１３は、本実施の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。図１３において実施の形態４と共通する要素は同一の符号を付している。
【００９１】
実施の形態４の制御装置では、目標トルクを実現するための必要空気量と最適点火時期との組み合わせが過渡ノック域内にある場合には、空気量を低減させるように目標トルクを補正することで過渡ノック域を回避するようにしている。しかし、スロットルの動作上、低減できる空気量には限度があるため、内燃機関の運転条件から決まる過渡ノック域の広さによっては、空気量を下限まで下げても過渡ノック域を回避しきれない可能性がある。また、トルク比率による目標トルクの補正によって過渡ノック域を回避できたとしても、目標効率による目標トルクのさらなる補正によって空気量が嵩上げされる結果、再び過渡ノックが起こりうる状況になってしまう可能性もある。
【００９２】
そこで、本実施の形態の制御装置では、実施の形態５及び６の制御装置が採っているように、空気量と点火時期とを併用して過渡ノックを回避できる構成を採用した。以下、図１３を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。ただし、実施の形態４と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態４とは異なる構成について重点的に説明するものとする。
【００９３】
本実施の形態の制御装置は、実施の形態４の制御装置において効率上限ガード部６０と点火時期算出部６２との間に効率上限ガード部７６を備えている。効率上限ガード部６０が単にトルク効率を上限値の１で制限するものであるのに対し、効率上限ガード部７６は最終的な目標トルク（目標トルク第２補正部６８で補正された目標トルク）に基づいてトルク効率の上限値を設定することに特徴がある。
【００９４】
効率上限ガード部７６は、ノック回避マップを用いて設定すべき上限値を算出する。まず、効率上限ガード部７６は、最終的な目標トルクの変化量と機関回転数とに基づいてノック回避マップにおける過渡ノック域の境界線を設定する。効率上限ガード部７６は、次に、最適点火時期のもとで最終的な目標トルクを実現するのに要する空気量を算出する。これは、トルク−空気量変換部５２で算出される目標空気量に相当する。そして、この空気量のもとでマップ上の動作点が過渡ノック域の境界線上に位置する点火遅角量を求め、その点火遅角量を実現するためのトルク効率を上限値として設定する。
【００９５】
以上のように、本実施の形態の制御装置は、最終的な目標トルクから決まる必要空気量（目標空気量）とトルク効率から決まる点火時期との組み合わせが過渡ノック域に入っているか否か確認した上で、最終的な点火遅角量を決定するようになっている。このため、空気量の低減のみでは過渡ノック域を回避できなかった場合や、目標効率による空気量の嵩上げによって再び過渡ノック域に入ってしまった場合でも、最終的な点火時期の調整によって過渡ノック域を回避することができる。つまり、本実施の形態の制御装置によれば、過渡運転時におけるノックの発生の回避をより確実なものにすることができる。
【００９６】
本実施の形態は第５及び第６の発明に対応している。効率上限ガード部７６が第６の発明の「点火遅角量補正手段」に相当している。本実施の形態の制御装置の各構成要素と第５の発明との関係は実施の形態４の場合と同様である。
【００９７】
なお、空気量と点火時期とを併用して過渡ノックを回避できる構成は、実施の形態４の制御装置だけでなく、実施の形態３の制御装置の構成をベースとして実現することもできる。その場合も、実施の形態３の制御装置における効率上限ガード部６０と点火時期算出部６２との間に、本実施の形態に係る効率上限ガード部７６を備えればよい。
【００９８】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、図１或いは図７に示すノック回避マップにおいて、過渡ノック域の境界線を決めるパラメータとしては目標トルクの変化量と機関回転数の他、筒内温度、実圧縮比、空気量或いは空燃比等を加えてもよい。また、内燃機関の過渡運転時におけるノックの発生条件を充填効率と点火時期との関係によって規定したノック発生条件規定手段としては、図１或いは図７に示すノック回避マップの他、空気量と点火時期とトルクと過渡ノック域との関係を物理モデルで表したものやその物理モデルを単純化した多項式を用いるのでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】空気量を用いて過渡運転時のノックの発生を回避する方法について説明するための図である。
【図２】図１で説明した方法で内燃機関を制御したときの加速時のトルク、効率（点火遅角量）及び空気量の各時間変化を従来方法による場合と比較して示すタイムチャートである。
【図３】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４】本発明の実施の形態２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５】本発明の実施の形態３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６】本発明の実施の形態４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７】空気量と点火時期とを併用して過渡運転時のノックの発生を回避する方法について説明するための図である。
【図８】燃費が最適となる空気量と点火時期の組み合わせを決定するためのマップのイメージを示す図である。
【図９】トルクが最大となる空気量と点火時期の組み合わせを決定するためのマップのイメージを示す図である。
【図１０】図７で説明した方法で内燃機関を制御したときの加速時のトルク、効率（点火遅角量）及び空気量の各時間変化を従来技術による場合と比較して示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態５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１２】本発明の実施の形態６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１３】本発明の実施の形態７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。
【符号の説明】
【０１００】
２０  目標トルク設定部
２２  目標空気量算出部
２４  目標スロットル開度算出部
２６  スロットル制御部
３０  目標空気量算出部
３２  空気量比率算出部
３４  目標空気量補正部
４０  目標トルク設定部
４２  目標効率設定部
４４  推定トルク算出部
４６  空気量比率算出部
４８  トルク比率算出部
５０  目標トルク補正部
５２  トルク−空気量変換部
５４  目標スロットル開度算出部
５６  スロットル制御部
５８  トルク効率算出部
６０  効率上限ガード部
６２  点火時期算出部
６４  点火時期制御部
６６  目標トルク第１補正部
６８  目標トルク第２補正部
７０  制御量算出部
７２  点火時期制御部
７４  制御量算出部
７６  効率上限ガード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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