(57)【要約】  スロットルの遅延制御を行う内燃機関の制御装置において、空燃比の制御性とトルクの応答性とをバランスさせる。  内燃機関に要求されるトルクに基づいて要求空気量を算出する。そして、スロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答をモデル化した吸気系モデルの逆モデルを用いて、要求空気量を実現するためのスロットル開度を算出する。スロットルには所定の遅延時間Ｔｄだけ遅延処理したスロットル開度を操作量として出力する。ただし、現在の機関回転数において実現されるスロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答時間と要求されているトルク応答時間との間に遅延時間Ｔｄを設けるだけの余裕がない場合には、遅延時間Ｔｄをゼロにしたり遅延時間Ｔｄを短縮したりする等してスロットル開度の遅延処理を制限する。
2010064313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
将来の所定時点におけるスロットルの開度を予測し、予測したスロットル開度に基づいて空燃比制御に係る所定のパラメータ値を演算する内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関へのトルク要求と、前記内燃機関が前記トルク要求に応答して発生トルクを変化させる際の応答時間に関する要求とを取得する要求取得手段と、
要求されているトルクに基づいて要求空気量を算出する要求空気量算出手段と、
前記スロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答をモデル化した吸気系モデルの逆モデルを具備し、前記逆モデルを用いて前記要求空気量を実現するためのスロットル開度を算出するスロットル開度算出手段と、
前記スロットル開度算出手段で算出されたスロットル開度を所定の遅延時間だけ遅延処理する遅延処理手段と、
前記遅延処理手段から出力されるスロットル開度を前記スロットルに操作量として出力する操作量出力手段と、
前記遅延処理手段による遅延処理前のスロットル開度に基づいて前記所定時点におけるスロットル開度を予測する将来開度予測手段と、
現在の機関回転数において実現される前記スロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答時間と要求されているトルク応答時間との間の余裕時間に基づいて、前記遅延時間を用いたスロットル開度の遅延処理の可否を判定する判定手段と、
前記遅延時間を用いたスロットル開度の遅延処理が不可と判定された場合、前記遅延処理手段によるスロットル開度の遅延処理を制限する遅延処理制限手段と、
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】
前記遅延処理制限手段による遅延処理の制限がない場合、実際のトルク応答時間が要求されているトルク応答時間を越えない範囲内にて前記遅延時間を拡大する遅延時間拡大手段、
をさらに備え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。
【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、詳しくは、電子制御式のスロットルを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子制御式のスロットルを備えた内燃機関では、ドライバのアクセル操作量等に基づいてスロットル開度を設定し、設定したスロットル開度に従ってスロットルを操作することが行われている。このとき、スロットル開度を設定してからスロットルを操作するまでに遅延時間が設けられていると、実際のスロットル開度は設定したスロットル開度よりも遅延時間分だけ遅れて変化することになる。このようなスロットルの遅延制御を行うことで、その遅延時間分だけ将来のスロットル開度を遅延処理前のスロットル開度から予測することが可能になる。スロットルの遅延制御は、空燃比の制御性を高めて排気ガス性能の向上を図るうえで効果的である。筒内の吸入空気量は吸気バルブの閉時点において確定するが、スロットルの遅延制御によればその時点でのスロットル開度を高い精度で予測し、その予測スロットル開度から求められる筒内吸入空気量に基づいて燃料噴射量を計算することができるからである。【０００３】
しかし、その一方で、運転者からのトルク要求に対する内燃機関のトルク応答に時間遅れが発生することにもなる。図６は、トルク要求に対する内燃機関のトルク応答を一次遅れ特性で表したときの応答時間（例えば６３％応答時間）と機関回転数との関係を表した図である。図６に実線で示すのがアクセル操作量からスロットル開度を設定し、遅延制御することなくスロットルを動作させたときの応答時間と機関回転数との関係であり、破線で示すのが遅延制御を行った場合に実現される応答時間と機関回転数との関係である。ドライバビリティの観点からは前記の応答時間は可能なかぎり短いことが望ましい。また、トルク制御はＶＳＣ（Vehicle Stability Control system）、ＴＲＣ（Traction Control System）、ＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission）等の種々の車両の制御システムにおいても用いられている。これらの制御システムによるトルク制御を有効にするためにも応答時間は可能なかぎり短いことが望ましい。【０００４】
以上のように、スロットルの遅延制御に関しては、空燃比の制御性とトルクの応答性とのバランスという課題がある。この課題に着目した特許文献としては、例えば、特開２００４−１５０２７５号公報が挙げられる。この特許公報には、ＶＳＣ制御やＴＲＣ制御において緊急の閉弁要求が発生した場合には、スロットルの遅延制御を中断して直ちに目標開度に向けてスロットルを駆動するという技術が開示されている。【０００５】
しかしながら、上記特許文献の技術には、空燃比の制御性とトルクの応答性とのバランスにおいて未だ改善の余地がある。図６を用いて説明すると、上記特許文献の技術によれば、緊急の閉弁要求が発生した場合には遅延制御の中断によって応答時間を短縮することができる。しかし、応答時間は機関回転数が高くなるにつれて短くなっていくので、緊急の閉弁要求が発生したときの機関回転数が高ければ、遅延制御を中断しなくとも十分に高いトルク応答性を得ることができると考えられる。一方、緊急の閉弁要求が発生したときの機関回転数が低ければ、遅延制御を中断したとしても十分なトルク応答性を得られない可能性がある。
【発明の開示】
【０００６】
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、スロットルの遅延制御を行う内燃機関の制御装置において、空燃比の制御性とトルクの応答性とをバランスさせることを目的とする。
【０００７】
本発明にかかる制御装置は将来の所定時点におけるスロットルの開度を予測し、予測したスロットル開度に基づいて空燃比制御にかかる所定のパラメータ値を演算する内燃機関の制御装置である。本発明にかかる制御装置は、内燃機関へのトルク要求と、内燃機関がトルク要求に応答して発生トルクを変化させる際の応答時間に関する要求とを取得する手段を備える。トルク要求とトルク応答時間要求は、本発明にかかる制御装置の外部或いは内部にあるトルク要求発生源から供給を受ける。要求されるトルクの大きさは可変であり、また、要求されるトルク応答時間も可変である。例えば、トルク要求発生源の一つがＶＳＣやＴＲＣ等の車両制御システムであって、それらから緊急のトルク要求が発せられる場合には、要求されるトルク応答時間は通常よりも短くされる。
【０００８】
また、本発明にかかる制御装置は、要求されるトルクに基づいて要求空気量を算出する手段と、スロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答をモデル化した吸気系モデルの逆モデルを具備し、この逆モデルを用いて要求空気量を実現するためのスロットル開度を算出する手段とを備える。これらの手段を制御装置が備えることで、アクセル操作量からスロットル開度を設定する場合に比較して、高いトルク応答性を実現できるようなスロットル開度の設定が可能となる。
【０００９】
また、本発明にかかる制御装置は、算出されたスロットル開度を所定の遅延時間だけ遅延処理する手段と、遅延処理されたスロットル開度をスロットルに操作量として出力する手段と、遅延処理前のスロットル開度に基づいて前記の所定時点におけるスロットル開度を予測する手段とを備える。これらの手段によるスロットルの遅延制御を制御装置が実施することで、空燃比の制御性を高めて排気ガス性能を向上させることが可能となる。ただし、このような遅延制御を行う場合、遅延時間の分だけトルク応答時間は延びてしまうことになる。しかし、本発明にかかる制御装置は、前述のように吸気系モデルの逆モデルを用いてスロットル開度を算出するので、スロットルの遅延制御によってトルク応答性が損なわれることは抑えられている。
【００１０】
さらに、本発明にかかる制御装置は、スロットル開度の遅延処理を制限する手段を備えている。遅延処理の制限には、遅延時間の短縮のほか遅延時間をゼロにすること、すなわち、遅延処理の停止も含まれる。スロットル開度の遅延処理の制限は、判定手段による判定結果に従って行われる。判定手段は、現在の機関回転数において実現されるスロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答時間と、要求されているトルク応答時間との間の余裕時間に基づいて、遅延時間を用いたスロットル開度の遅延処理の可否を判定する。判定方法の一例としては、前記の余裕時間が設定された遅延時間よりも短い場合に遅延処理は不可と判定することが挙げられる。また、余裕時間が遅延時間よりも短いが、その差が僅かである場合（ある閾値以下の場合）には、遅延処理は可と判定するようにしてもよい。或いは、それとは逆に、余裕時間が遅延時間よりも長いが、その差が僅かである場合（ある閾値以下の場合）には、遅延処理は不可と判定するようにしてもよい。
【００１１】
前述のように、吸気系モデルの逆モデルを用いてスロットル開度を算出する場合においても、スロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答時間は機関回転数によって変化する。機関回転数が低いときの筒内吸入空気量の応答時間は遅く、機関回転数が高くなれば筒内吸入空気量の応答時間は速くなる。このため、要求されているトルク応答時間とその時点での機関回転数との関係によっては、遅延処理を実施したのでは要求されているトルク応答時間を達成できなくなるおそれがある。そのような場合、本発明にかかる制御装置によれば、余裕時間に基づいてスロットル開度の遅延処理の制限が行われるので、要求されているトルク応答時間の達成によるトルク応答性と、遅延処理の実施による空燃比の制御性とを上手くバランスさせることができる。
【００１２】
さらに、本発明にかかる制御装置は、遅延処理の制限がない場合に、実際のトルク応答時間が要求されているトルク応答時間を越えない範囲内にて遅延時間を拡大する手段をさらに備えることもできる。そのような手段を備えることで、要求されているトルク応答時間を確実に達成しつつ、より長い遅延時間を確保することによって空燃比の制御性をさらに向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】エア逆モデルを用いる場合と用いない場合とで、要求トルクに対するスロットル開度及び実トルクの応答を比較して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるスロットル制御で得られるトルク応答特性について示す図である。
【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２にかかるスロットル制御で得られるトルク応答特性について示す図である。
【図６】従来のスロットル制御で得られるトルク応答特性について示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
２  要求空気量算出部
４  スロットル開度算出部
６  遅延処理部
８  出力切替部
１０  切替判定部
１２  スロットルドライバ
１４  予測開度算出部
１６  空気量算出部
１８  燃料噴射量算出部
２０  燃料噴射装置ドライバ
２４  可変遅延処理部
２６  遅延時間設定部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。【００１６】
図１は、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。本実施の形態の制御装置は、内燃機関への要求トルクに基づいて内燃機関のアクチュエータであるスロットル及び燃料噴射装置を操作する制御装置として構成されている。以下、図１を用いて本実施の形態の制御装置の構成について説明する。【００１７】
まずはスロットルを操作するための制御装置の構成について説明する。本実施の形態にかかるスロットルは電子制御式であり、スロットルモータによって動作している。スロットルの操作量であるスロットル開度は、要求トルクに基づいて算出される。【００１８】
内燃機関に供給される要求トルクには、運転者が要求するトルク、すなわち、アクセル操作量から算出される要求トルクの他、ＶＳＣ、ＴＲＣ、ＥＣＴ等の車両の制御システムによって要求されるトルクも含まれる。これらのトルク要求は、車両の駆動系全体を統合制御しているパワートレインマネージャ（以下、ＰＴＭと表記する）から制御装置に供給される。また、ＰＴＭから制御装置には、内燃機関がトルク要求に応答して発生トルクを変化させる際の応答時間に関する要求も供給される。ＰＴＭから供給される要求応答時間（要求されているトルク応答時間）はトルク要求の緊急の度合いを示し、要求応答時間が短いほどそのトルク要求の速やかな実現が要求されていることになる。例えば、運転者によるトルク要求とＶＳＣ等の制御システムから発せられるトルク要求とを比べた場合、より速やかに実現すべきなのは後者のトルク要求である。したがって、運転者によるトルク要求のみの場合には要求応答時間は比較的長く取られているが、ＶＳＣ等からのトルク要求が含まれる場合には要求応答時間は短く設定されることになる。後述するが、本実施の形態の制御装置では、要求トルクだけでなく要求応答時間も考慮してスロットル開度が決定されるようになっている。【００１９】
制御装置は、要求トルクを取得して要求トルクの実現に必要な空気量を計算する。この計算は要求空気量算出部２にて行われる。要求空気量算出部２は、空気量マップを用いて要求トルクを要求空気量に変換する。空気量マップには点火時期、機関回転数、空燃比、バルブタイミング等、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。要求空気量算出部２は、要求トルクから変換された空気量を要求空気量として算出する。【００２０】
次に制御装置は、要求空気量を実現するためのスロットル開度を計算する。この計算はスロットル開度算出部４にて行われる。スロットル開度算出部４にはエア逆モデルが具備されている。スロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化した吸気系の物理モデルをエアモデルといい、エア逆モデルはその逆モデルである。エアモデルは、単一のユニットからなるモデルでもよいし、複数のユニットからなるモデルでもよい。例えば、後者の場合であれば、スロットル開度とスロットル通過空気量との関係を数式で表した物理モデル、スロットル通過空気量と吸気管圧との関係を数式で表した物理モデル、そして、吸気管圧と吸入空気量との関係を数式で表した物理モデルを連結することによってエアモデルを構成することができる。このエアモデルの逆モデルに要求空気量を入力することで、要求空気量を実現するための要求吸気管圧が算出され、要求吸気管圧を実現するための要求スロットル通過空気量が算出され、そして、要求スロットル通過空気量を実現するためのスロットル開度が算出される。【００２１】
エア逆モデルによれば、モデルのパラメータを適宜に設定することによって、要求空気量に対する実際の筒内吸入空気量の応答速度を自在に調整することができるので、エア逆モデルを用いない場合（例えば要求トルクの線形変換によってスロットル開度を得る場合）に比較して高いトルク応答性を実現できるようなスロットル開度の設定が可能となる。図２は、要求トルクの変化に対するスロットル開度及び実トルクの変化を、エア逆モデルを用いない場合（ａ）と、エア逆モデルを用いた場合（ｂ）とで比較して示す図である。この図に示すように、エア逆モデルを用いる場合には、スロットル開度を一時的にオーバーシュートさせることができ、それにより実トルクの立ち上がり速度を向上させることができる。本実施の形態では、実際の筒内吸入空気量が要求空気量に対して最速で応答するようにエア逆モデルのパラメータの設定が行われている。【００２２】
次に制御装置は、算出したスロットル開度を出力切替部８に入力する。スロットル開度算出部４から出力切替部８への信号の入力ラインには２つの系統Ａ，Ｂが設けられている。入力ラインＡは、遅延処理部６を経て信号を入力するラインである。遅延処理部６は、入力された信号を所定の遅延時間Ｔｄだけ遅らせて出力する。遅延時間Ｔｄは任意に設定することができる。本実施の形態では、遅延時間Ｔｄは固定であってスロットル開度の演算周期（例えば８msec）の４周期分（32msec）に設定されている。入力ラインＢは、スロットル開度算出部４から出力切替部８へ直接信号を入力するラインである。【００２３】
出力切替部８は、２つの入力ラインから入力される信号の何れか一方を選択してスロットルドライバ１２に出力する。スロットルの操作は直接的にはスロットルドライバ１２により行われる。スロットルドライバ１２は、出力切替部８からスロットル開度を受信し、それを開度指令値としてスロットルに出力する。【００２４】
出力切替部８による入力ラインの選択の切り替えは、切替判定部１０からの切替指示に従って行われる。出力切替部８で入力ラインＡが選択されている場合には、遅延処理されたスロットル開度がスロットルへ出力されることになる。この場合、要求トルクとスロットルの動作によって実現される実トルクとの間には、遅延時間の分だけの応答遅れが生じることになる。切替判定部１０は、入力ラインＡを基本の選択とし、所定の切替条件が成立したときのみ入力ラインＢへの切り替えを指示する。切替条件の内容については追って詳細に説明する。出力切替部８による選択が入力ラインＢに切り替えられた場合、スロットル開度算出部４で算出されたスロットル開度がそのままスロットルへ出力されることになる。この場合、スロットルの動作によって実現される実トルクは要求トルクに対して速やかに追従するようになる。【００２５】
次に燃料噴射装置を操作するための制御装置の構成について説明する。燃料噴射装置の操作は直接的には燃料噴射装置ドライバ２０により行われる。燃料噴射装置ドライバ２０は、上流の計算要素から燃料噴射量を受信し、燃料噴射量に基づいて燃料噴射装置の駆動時間と駆動開始タイミング又は終了タイミングとを計算する。そして、計算した駆動時間と駆動開始タイミング又は終了タイミングとに従って燃料噴射装置を動作させる。なお、燃料噴射装置は吸気ポートに燃料を噴くものでも気筒内に直接燃料を噴くものでもよい。或いは、必要な量の燃料の一部を吸気ポートに噴射して残りの燃料を気筒内に直接噴射するものであってもよい。【００２６】
燃料噴射量は燃料噴射量算出部１８で計算される。燃料噴射量算出部１８は、筒内吸入空気量の予測値と、燃料噴射により実現される筒内空燃比の目標値（目標空燃比）とに基づいて燃料噴射量を計算する。排気ガスの空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御が行われている場合には、そのフィードバック補正係数も燃料噴射量の計算に反映されるようになっている。【００２７】
筒内吸入空気量の計算は空気量算出部１６にて行われる。空気量算出部１６は、吸気弁の閉タイミング、すなわち、筒内吸入空気量の確定タイミングにおけるスロットル開度を取得し、そのスロットル開度で達成される空気量を前述のエアモデルによって計算する。空気量算出部１６は、エアモデルで算出した筒内吸入空気量の予測値を燃料噴射量算出部１８に出力する。【００２８】
筒内吸入空気量の計算に使用されるスロットル開度は、予測開度算出部１４にて計算される。筒内吸入空気量の正確な計算のためには、上述のように、吸気弁の閉弁時点でのスロットル開度が情報として求められる。しかし、適正なタイミングで燃料噴射を実行するためには、燃料噴射量の演算は吸気弁が閉弁する前には完了していなければならない。このため、燃料噴射の演算タイミングでは、将来値である吸気弁の閉弁時点での実際のスロットル開度を取得することはできない。そこで、予測開度算出部１４は、現時点、すなわち、燃料噴射量の計算タイミングから吸気弁の閉弁時点までの時間（以下、先読み時間と表記）だけ将来のスロットル開度を予測し、予測したスロットル開度を吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度として空気量算出部１６に出力する。【００２９】
吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度の予測は、スロットル開度算出部４から予測開度算出部１４に１演算周期ごとに入力される遅延処理前のスロットル開度に基づいて行われる。その具体的な予測方法は、出力切替部８において入力ラインＡ，Ｂの何れが選択されているかによって異なった内容となる。【００３０】
出力切替部８において入力ラインＡが選択されている場合、スロットルの操作は遅延処理されたスロットル開度に従って行われている。このため、スロットル開度算出部４から入力される遅延処理前のスロットル開度は、現在から遅延時間だけ将来のスロットル開度の予測値に相当する。したがって、遅延時間が先読み時間よりも長い場合には、スロットル開度算出部４からのスロットル開度の入力履歴を見ることで、吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を予測することができる。なお、開度指令値に対するスロットルの応答遅れによって、スロットルドライバ１２から出力されるスロットル開度（開度指令値）と実際のスロットル開度との間にずれが生じる場合がある。そのような場合には、スロットルの応答特性をモデル化したスロットルモデルを用意しておき、スロットル開度算出部４から入力されるスロットル開度をスロットルモデルで処理することによって、現在から遅延時間だけ将来の実スロットル開度を得るようにしてもよい。【００３１】
ところで、先読み時間は、機関回転数や吸気弁のバルブタイミングによって変化する。例えば機関回転数が高くなるほど先読み時間は短くなり、バルブタイミングの進角によって先読み時間は短くなる。このため、遅延時間が先読み時間よりも短くなる場合があるが、そのような場合には、スロットル開度算出部４からのスロットル開度の入力履歴からだけでは吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を予測することができない。この場合、予測開度算出部１４は、現在から遅延時間が経過した時点でのスロットル開度の予測変化率を計算する。そして、その予測変化率を用いて、遅延時間が経過してから吸気弁が閉弁するまでの間のスロットル開度の予測変化量を計算する。現在から遅延時間が経過した時点での予測スロットル開度に前記の予測変化量を加えることで、吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を予測することができる。【００３２】
一方、出力切替部８において入力ラインＢが選択されている場合は、スロットルの操作は遅延処理されていないスロットル開度に従って行われている。このため、スロットル開度算出部４から予測開度算出部１４に入力されるスロットル開度と、スロットルドライバ１２からスロットルに出力されるスロットル開度との間には時間のずれはない。この場合、予測開度算出部１４は、スロットル開度算出部４から入力されたスロットル開度の変化率、すなわち、現時点での実際のスロットル開度の変化率を計算する。そして、その変化率を用いて、現時点から吸気弁が閉弁するまでの間のスロットル開度の予測変化量を計算する。現時点のスロットル開度に前記の予測変化量を加えることで、吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を予測することができる。なお、スロットルドライバ１２から出力されるスロットル開度（開度指令値）と実際のスロットル開度との間にずれがある場合には、前述のスロットルモデルを用いて実際のスロットル開度やその変化率を計算するようにしてもよい。【００３３】
以上のように、本実施の形態の制御装置では、出力切替部８における入力ラインＡ，Ｂの選択の切り替えに応じて、吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度の予測方法も変更されるようになっている。出力切替部８で入力ラインＡが選択されている場合と入力ラインＢが選択されている場合とを予測精度の観点で比較した場合、明らかに前者のほうが高い予測精度を得ることができる。この予測精度は筒内吸入空気量の計算精度につながることから、入力ラインＡが選択されているとき、すなわち、スロットルの遅延制御が行われているときのほうが優れた空燃比の制御性を得ることができる。しかし、その反面、遅延処理を行うと遅延時間の分だけ要求トルクに対するスロットルの応答は遅くなり、トルクの応答性は低下することになる。これらのことを考慮すると、出力切替部８によって入力ラインＡ，Ｂの選択を切り替える上では、空燃比の制御性とトルクの応答性とを如何にバランスさせるかが重要であるといえる。【００３４】
以下では、切替判定部１０による入力ラインＡ，Ｂの選択の切り替えの判断について説明する。前述のように、切替判定部１０は所定の切替条件の成否によって切り替えを判断する。切替条件とは、現在の機関回転数において実現されるスロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答時間と、ＰＴＭから供給される要求応答時間との間に、遅延時間Ｔｄを設けるだけの余裕がないことである。【００３５】
図３は、トルク要求に対する内燃機関のトルク応答を一次遅れ特性で表したときの応答時間（例えば６３％応答時間）と機関回転数との関係を表した図である。図３に実線で示すのがエア逆モデルを用いて得られる応答時間と機関回転数との関係であり、二点鎖線で示すのがエア逆モデルを用いない場合の応答時間と機関回転数との関係である。また、エア逆モデルを用いる場合において、スロットルの遅延制御を行った場合（入力ラインＡを選択した場合）に実現される応答時間と機関回転数との関係を示すのが太線であり、スロットルの遅延制御を行わない場合（入力ラインＢを選択した場合）に実現される応答時間と機関回転数との関係を示すのが細線である。図３からは、エア逆モデルを用いたスロットル開度の計算によれば、トルク応答性を損なうことなくスロットルを遅延制御できることが確認できる。【００３６】
ただし、エア逆モデルを用いてスロットル開度を算出する場合においても応答時間は機関回転数によって変化する。機関回転数が低いときの応答時間は遅く、機関回転数が高くなれば応答時間は速くなる。このため、要求応答時間とその時点での機関回転数との関係によっては、遅延時間Ｔｄを設けたのでは要求応答時間を達成できない場合がある。例えば、図３において現在の機関回転数がＮＥａの場合、要求応答時間Ｔｒ１は遅延時間Ｔｄを設けても達成することができる。しかし、要求応答時間Ｔｒ２（＜Ｔｒ１）は遅延時間Ｔｄを設けると達成することができない。遅延時間Ｔｄを設けたときの応答時間Ｔａが要求応答時間Ｔｒ２を越えてしまうからである。図６において、ＮＥｔｈ１は要求応答時間がＴｒ１の場合に遅延時間Ｔｄを設けることができる回転域の下限を示し、ＮＥｔｈ２は要求応答時間がＴｒ２の場合の下限を示している。【００３７】
前述の切替条件によれば、現在の機関回転数ＮＥａにおいて実現される遅延時間Ｔｄを設けたときの応答時間Ｔａが、現時点の要求応答時間Ｔｒ２を越える場合、入力ラインＡから入力ラインＢへの切り替えが行われてスロットルの遅延制御が中断されることになる。これにより、例えば、ＶＳＣ等からのトルク要求に伴って要求応答時間が大きく短縮された場合であっても、その短縮された要求応答時間を確実に達成することができる。入力ラインＡから入力ラインＢへの切り替えが行われるのは遅延時間Ｔｄを設けるだけの余裕がない場合に限られるので、空燃比の制御性をむやみに低下させてしまうことはない。つまり、本実施の形態の制御装置によれば、空燃比の制御性とトルクの応答性とをバランスさせながらスロットルの遅延制御を行うことができる。【００３８】
以上、本発明の実施の形態としての制御装置について説明した。本実施の形態と本発明との対応関係は次の通りである。図１に示す構成において、要求空気量算出部２は本発明の「要求空気量算出手段」に相当する。スロットル開度算出部４は本発明の「スロットル開度算出手段」に相当する。遅延処理部６は本発明の「遅延処理手段」に相当する。スロットルドライバ１２は本発明の「操作量出力手段」に相当する。予測開度算出部１４は本発明の「将来開度予測手段」に相当する。また、切替判定部１０は本発明の「判定手段」に相当する。そして、出力切替部８は本発明の「遅延処理制限手段」に相当する。【００３９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図４及び図５を参照して説明する。【００４０】
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。図４において実施の形態１と共通する要素には同一の符号を付している。以下では、実施の形態１と共通の構成及び機能についての説明は省略或いは簡略し、実施の形態１とは異なる構成及び機能について重点的に説明するものとする。【００４１】
本実施の形態の制御装置は、実施の形態１に係る遅延処理部６に代えて可変遅延処理部２６を備えたことが一つの特徴である。可変遅延処理部２６は、遅延処理にかかる遅延時間を変更することができる。ここでは、演算周期（例えば８msec）の４周期分（32msec）の遅延時間Ｔｄ０、５周期分の遅延時間Ｔｄ１、６周期分の遅延時間Ｔｄ２、又は７周期分の遅延時間Ｔｄ３が選択可能になっているものとする。【００４２】
可変遅延処理部２６における遅延時間の設定は、遅延時間設定部２４によって行われる。遅延時間設定部２４は、４周期分の遅延時間Ｔｄ０を基本の選択とし、要求応答時間に対する余裕時間に応じて適宜より長い遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３を選択するようになっている。遅延時間設定部２４は可変遅延処理部２６とともに本発明の「遅延処理制限手段」を構成している。【００４３】
図５は、トルク要求に対する内燃機関のトルク応答を一次遅れ特性で表したときの応答時間（例えば６３％応答時間）と機関回転数との関係を表した図である。図中には各遅延時間Ｔｄ０，Ｔｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３が選択されたときの応答時間と機関回転数との関係をそれぞれ示している。応答時間は機関回転数によって変化するので、要求応答時間が一定であったとしても選択可能な遅延時間は機関回転数によって変わってくる。例えば、現在の機関回転数がαの場合、選択できる最長の遅延時間はＴｄ１となる。現在の機関回転数がβであれば選択できる最長の遅延時間はＴｄ２となり、γまで機関回転数が高くなれば遅延時間Ｔｄ３を選択できるようになる。したがって、本実施の形態の制御装置によれば、要求応答時間を確実に達成しつつ、より長い遅延時間を確保することによって空燃比の制御性をさらに向上させることが可能になる。【００４４】
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い。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態ものから種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態を次のように変形して実施してもよい。【００４５】
上述の実施の形態における入力ラインＡから入力ラインＢへの切り替えの条件は、次の２つの変形例の何れかのように変更してもよい。その１つ目の変形例は、現在の機関回転数において実現される遅延時間Ｔｄを設けたときの応答時間Ｔａが、現時点の要求応答時間Ｔｒを越えており、且つ、その差が所定時間Ｘよりも大きくなった場合を切り替えの条件とすることである。すなわち、“Ｔａ−Ｔｒ＞Ｘ”の成立を切り替えの条件とすることである。２つ目の変形例は、前記の応答時間Ｔａが要求応答時間Ｔｒよりも短いが、その差が所定時間Ｙよりも小さくなった場合を切り替えの条件とすることである。すなわち、“Ｔｒ−Ｔａ＜Ｙ”の成立を切り替えの条件とすることである。【００４６】
また、上述の実施の形態では、現在の機関回転数において実現されるスロットルの動作に対する筒内吸入空気量の応答時間と要求応答時間との間に遅延時間を設けるだけの余裕がない場合には遅延制御を中断しているが、遅延時間を短縮するのでもよい。つまり、遅延制御を中断すること、すなわち、遅延時間をゼロにすることは遅延処理を制限することの一例であって、通常よりも遅延時間が短くなっていればよい。遅延時間を短縮する方法には限定はない。実施の形態のように信号の切り替えを行うのでもよく、計算に用いる遅延時間を係数によって補正するのでもよい。
【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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【国際調査報告】
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