(57)【要約】【課題】急な要求トルクがある場合でも目標トルク波形を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】時刻t2において要求トルク波形Treq、目標トルク波形Ttgt、ハードウェアにより実現可能な最大トルクTmaxを更新する。時刻t2での要求トルク値Ttgt(t2)が最大トルクTmaxを超える場合には、この要求トルク値Ttgt(t2)が最大トルクTmaxとなる時刻Tbまで、目標トルク波形Ttgtの実現時刻を遅らせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関の制御装置であって、
前記出力トルクを変化させることが可能なトルク可変手段と、
アクセル操作に基づき、目標トルク波形を更新する目標トルク波形更新手段と、
前記トルク可変手段により実現可能なトルク範囲を算出するトルク範囲算出手段と、
前記目標トルク波形更新手段により更新された目標トルク波形が前記トルク範囲を超える場合には、該目標トルク波形が前記トルク範囲内に収まるまで該目標トルク波形の実現時刻を遅らせる実現時刻遅延手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記目標トルク波形の実現時刻の遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記遅延時間が所定の基準値を超える場合に、前記実現時刻遅延手段により前記実現時刻を遅らせることを禁止する禁止手段とを更に備えたことを特徴とする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係り、特に、内燃機関の目標トルク波形を実現するための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクセルペダル操作量に基づき目標トルクを算出し、この目標トルクとなるように吸入空気量や点火時期等を決定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８２０９０号公報
【特許文献２】特開平３−１８２６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、急な要求トルクがあった場合には、目標トルクが、スロットルバルブや点火時期等の制御により実現可能なトルク範囲を超えてしまう可能性がある。この場合、目標トルク波形を実現することができなくなってしまう可能性がある。すなわち、要求トルク波形に対する目標トルク波形の再現性が低下してしまう可能性がある。
【０００５】
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、急な要求トルクがある場合でも目標トルク波形を実現することが可能な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、内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関の制御装置であって、
前記出力トルクを変化させることが可能なトルク可変手段と、
アクセル操作に基づき、目標トルク波形を更新する目標トルク波形更新手段と、
前記トルク可変手段により実現可能なトルク範囲を算出するトルク範囲算出手段と、
前記目標トルク波形更新手段により更新された目標トルク波形が前記トルク範囲を超える場合には、該目標トルク波形が前記トルク範囲内に収まるまで該目標トルク波形の実現時刻を遅らせる実現時刻遅延手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記目標トルク波形の実現時刻の遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記遅延時間が所定の基準値を超える場合に、前記実現時刻遅延手段により前記実現時刻を遅らせることを禁止する禁止手段とを更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、更新された目標トルク波形がトルク可変手段により実現可能なトルク範囲を超える場合には、目標トルク波形の実現時刻が遅らされる。これにより、目標トルク波形をトルク範囲内に収めることができるため、トルク可変手段を用いて目標トルク波形を実現することができる。従って、急な要求トルクがある場合でも、目標トルク波形を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明によれば、目標トルク波形の実現時刻の遅延時間が所定の基準値を超える場合には、目標トルク波形の実現時刻を遅らせることが禁止される。このため、車両運転者に対して違和感を与える事態を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１１】
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００１２】
内燃機関１は、内部にピストン３を有するシリンダブロック４を備えている。ピストン３は、クランク機構を介してクランクシャフト５と接続されている。クランクシャフト５の近傍には、クランク角センサ６が設けられている。クランク角センサ６は、クランクシャフト５の回転角度（クランク角度CA）を検出するように構成されている。
【００１３】
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１２が設けられている。
【００１４】
シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する吸気ポート１４を備えている。吸気ポート１４と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１６が設けられている。吸気バルブ１６は、公知の可変動弁機構１８に接続されている。可変動弁装置１８は、吸気バルブ１６の開弁特性を変更可能に構成されており、例えば、電磁駆動弁機構である。
【００１５】
吸気ポート１４には、吸気通路２２が接続されている。吸気通路２２の吸気ポート１４近傍には、該近傍に燃料を噴射するためのインジェクタ２０が設けられている。インジェクタ２０の上流にはサージタンク２４が設けられている。サージタンク２４の上流にはスロットルバルブ２６が設けられている。スロットルバルブ２６は、スロットルモータ２８により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２６は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ３０が設けられている。
【００１６】
スロットルバルブ２６の上流には、エアフロメータ３４が設けられている。エアフロメータ３４は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３４の上流にはエアクリーナ３６が設けられている。
【００１７】
また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する排気ポート３８を備えている。排気ポート３８と燃焼室１０との接続部には排気バルブ４０が設けられている。排気バルブ４０は、公知の可変動弁機構４２に接続されている。可変動弁機構４２は、排気バルブ４０の開弁特性を変更可能に構成されており、例えば、電磁駆動弁機構である。排気ポート３８には排気通路４４が接続されている。排気通路４４には、排気ガスを浄化する浄化触媒４６が設けられている。浄化触媒４６は、例えば、三元触媒である。浄化触媒４６の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ４８が設けられている。
【００１８】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１２、インジェクタ２０、可変動弁装置１８，４２、スロットルモータ２８等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ６、スロットル開度センサ３０、アクセル開度センサ３２、エアフロメータ３４、空燃比センサ４８等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AAやスロットル開度TA等に基づいて、内燃機関１に対する要求トルクを算出する。
【００１９】
［実施の形態の特徴］
上記システムによれば、アクセル開度AAに基づいて要求トルクが求められ、この要求トルクを実現すべく各種ハードウェアの制御が実行される。
図２は、時刻t1で更新された要求トルク波形Treqと目標トルク波形Ttgtを示す図である。図２における横軸は時間であり、縦軸はトルクである。
【００２０】
図２において、符号「Treq」は、時刻t1において更新された要求トルク波形を、符号「Treq(t1)」は、時刻t1での要求トルク値を、それぞれ表している。また、符号「Ttgt」は、要求トルク波形を実現するための目標トルク波形を表している。また、符号「Ttgt(t1)」は、時刻t1での要求トルク値Treq(t1)を実現するための目標トルク値を表している。また、符号「Tmax」,「Tmin」は、それぞれ時刻t1からハードウェアを制御することにより実現される最大トルク,最小トルクを表している。これら最大トルクTmaxと最小トルクTminの間の領域が、ハードウェア制御により実現可能なトルク範囲となる。
【００２１】
図２に示すように、時刻t1でのアクセル操作により要求トルク値Treq(t1)が求められ、要求トルク波形Treqが更新される。この要求トルク波形Treqを実現するため、ハードウェア制御が行われる。このハードウェア制御により実現可能な最大トルク（「上限トルク」ともいう。）Tmaxは、時刻tsに立ち上がる。例えば、スロットル開度TAを最大開度に制御すると共に、点火時期をＭＢＴ（minimum advance for the best torque）に制御すると、時刻tsから最大トルクTmaxを得ることができる。なお、時刻t1から時刻tsまでの遅れ時間Δtdは、スロットルバルブ２６下流側の吸気通路２２や吸気ポート１４の容積に対して相関を有する吸気応答遅れ時間であり、例えば、100msecである。
【００２２】
要求トルク値Treq(t1)に対応する目標トルク値Ttgt（t1）が、この最大トルクTmaxとなるように目標トルク波形Ttgtが求められる。ここで、時刻t1の後、スロットル開度TAを最大開度に制御すると共に、点火時期をＭＢＴ（minimum advance for the best torque）に制御すると、最大トルクTmaxが得られる。そこで、時刻tsから目標トルク値Ttgt(t1)が最大トルクTmaxとなる時刻ta1までの時間は、スロットル開度TAを最大開度に制御するとともに、点火時期をＭＢＴよりも遅角制御することにより、最大トルクTmaxよりも小さい目標トルク波形Ttgtを実現することができる。
【００２３】
ところで、図２に示す目標トルク波形Ttgtを実現する前に、上記の時刻t1でのアクセル操作に加えて、時刻t2でのアクセル操作により、内燃機関１に対して急なトルク要求がなされる場合がある。図３は、時刻t2で更新された目標トルク波形Ttgtを実現するための制御を説明するための図である。図２と同様に、図３における横軸は時間であり、縦軸はトルクである。
【００２４】
図３に示すように、時刻t2でのアクセル操作により要求トルク値Treq(t2)が求められ、要求トルク波形Treqが更新される。そして、この更新された要求トルク波形Treqに対応して、目標トルク波形Ttgtが更新される。
しかしながら、急なトルク要求の場合、目標トルク波形Ttgtが、ハードウェア制御により実現可能なトルク範囲Tranを超えてしまう可能性がある。図３において、目標トルク波形Ttgtのうち実現可能トルク範囲Tranを超えた部分を、破線で示す。この破線部分には、要求トルク値Treq(t2)に対応する目標トルク値Ttgt(t2)が含まれている。このような場合、目標トルク波形Ttgtを実現することができなくなってしまう。時刻t1の時点では時刻t2におけるアクセル操作が分かっていないため、時刻t2において更新された目標トルク波形Ttgtを実現することができなくなるという事態が生じ得る。
【００２５】
本実施の形態１では、時刻t2でのアクセル操作に基づき目標トルク波形Ttgtを更新した後、目標トルク値Ttgt(t2)が最大トルクTmaxを超えているか否かを判別する。目標トルク値Ttgt(t2)が最大トルクTmaxを超えていない場合には、上述したスロットル開度TA制御と点火時期制御とを行うことにより、時刻t2で更新された目標トルク波形Ttgtを実現することができる。
【００２６】
一方、目標トルク値Ttgt(t2)が最大トルクTmaxを超えている場合には、時刻t2で更新された目標トルク波形Ttgtを実現することができない。つまり、上述したスロットル開度制御と点火時期制御とを行っても、目標トルク波形Ttgtを実現することができない。
【００２７】
かかる場合に、本実施の形態１では、目標トルク波形Ttgtが実現可能トルク範囲Tranに収まるまで、目標トルク波形Ttgtの実現時刻を遅らせる。つまり、目標トルク波形Ttgtの目標トルク値Ttgt(t2)が最大トルクTmaxとなるまで、目標トルク値Ttgt(t2)の実現時刻を遅らせる。これにより、目標トルク波形Ttgtの実現時刻が、更新時に比して遅延せしめられる。図３に示す例では、目標トルク値Ttgt(t2)の実現時刻が、時刻taから時刻tbに変更されている。最大トルクTmaxの立ち上がり時刻Tsから時刻tbまでは、スロットル開度TAを最大開度に制御したまま、点火時期をＭＢＴよりも遅角制御することにより、目標トルク波形Ttgtが実現される。
【００２８】
このように、時刻t2において更新された目標トルク波形Ttgtの実現時刻、すなわち、目標トルク値Ttgt(t2)の実現時刻を、時刻taから時刻tbに遅らせることで、理論上は目標トルク波形Ttgtを必ず実現することができる。ところが、時刻tbが時刻taから著しく遅れた場合、つまり、遅延せしめられた目標トルク波形Ttgtと要求トルク波形Treqとの時間軸上のずれが著しく大きい場合には、車両運転者に違和感を与えてしまう。
【００２９】
そこで、更新時の目標トルク波形Ttgtの実現時刻taから、遅延せしめられた目標トルク波形Ttgtの実現時刻tbまでの遅延時間Δtを算出する。そして、この遅延時間Δtが基準値Δtthを超える場合には、実現時刻を時刻taから時刻tbへ変更することを禁止する。これにより、目標トルク波形Ttgtの全ての再現性を擬制としつつ、最大トルクTmaxと接する目標トルク値Ttgt(t1)までの部分が実現される。その結果、車両運転者はある程度の加速感を得ることができるため、車両運転者に与える違和感を抑えることができる。
【００３０】
［実施の形態における具体的処理］
図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図４に示すルーチンによれば、先ず、時刻ti+1でのアクセル開度AAに基づき、要求トルク波形Treq、目標トルク波形Ttgt、最大トルクTmaxを更新する（ステップ１００）。
【００３１】
このステップ１００では、先ず、マップあるいは関数式を用いて時刻ti+1でのアクセル開度AAに基づき要求トルク値(ti+1)が算出される。そして、この要求トルク値(ti+1)と更新前の時刻tiでの要求トルク波形Treqとに基づき、時刻ti+1において要求トルク波形Treqが更新される。その後、要求トルク値(ti+1)に対応する目標トルク値(ti+1)が算出される。さらに、この目標トルク値(ti+1)と更新前の時刻tiでの目標トルク波形に基づき、目標トルク波形が算出される。このステップ１００の処理により、図３に示す例では、時刻t2において要求トルク波形Treq、目標トルク波形Ttgt及び最大トルクTmaxが更新されている。
【００３２】
次に、上記ステップ１００で算出された時刻ti+1の目標トルク値Ttgt(ti+1)が最大トルクTmaxを超えているか否かを判別する（ステップ１０２）。このステップ１０２では、上記ステップ１００で更新された目標トルク波形Ttgtをハードウェア制御（スロットル開度制御や点火時期制御等）により実現可能か否かが判別される。
【００３３】
このステップ１０２で目標トルク値Ttgt(ti+1)が最大トルクTmaxを超えていないと判別された場合には、目標トルク波形Ttgtをハードウェア制御により実現できると判断される。この場合（例えば、急な要求トルクがない場合）、後述するような目標トルク波形Ttgtの実現時刻変更を行わない（ステップ１１２）。この場合、上記ステップ１００で更新された目標トルク波形Ttgtが、ハードウェア制御により実現される。
【００３４】
上記ステップ１０２で目標トルク値Ttgt(ti+1)が最大トルクTmaxを超えていると判別された場合には、目標トルク波形Ttgtをハードウェア制御により実現できないと判断される。この場合（例えば、急な要求トルクがあった場合）（、目標トルク波形Ttgtを時間軸上遅らせて、Ttgt(ti+1)=Tmaxとなる時刻tbを算出する（ステップ１０４）。このステップ１０４の処理により、図３に示す例では、目標トルク波形Ttgtを時間軸上遅らせて、Ttgt(t2)=Tmaxとなる時刻tbが求められている。
【００３５】
その後、上記ステップ１００で更新された目標トルク波形Ttgtの実現時刻taから、上記ステップ１０４で遅らされた目標トルク波形Ttgtの実現時刻tbまでの遅延時間Δtを算出する（ステップ１０６）。このステップ１０６の処理により、図３に示す例では、先ず、遅らされた目標トルク波形Ttgtの立ち上がり時刻tcが算出され、この時刻tcから時刻t1までのずれ時間Δtが求められている。
【００３６】
次に、上記ステップ１０６で算出された遅延時間Δtが基準値Δtth未満であるか否かを判別する（ステップ１０８）。この基準値Δtthは、車両運転者に対して違和感を与えずに許容される時間である。このステップ１０８で遅延時間Δtが基準値Δtth未満であると判別された場合には、目標トルク波形Ttgtの実現時刻を時刻tbまで遅らせても、目標トルク波形Ttgtと要求トルク波形Treqの時間軸上のずれは許容範囲内であり、車両運転者は違和感を感じないと判断される。この場合、目標トルク波形Ttgtの実現時刻が、詳細には、目標トルク値Ttgt(ti+1)の実現時刻が、時刻taから時刻tbに変更される（ステップ１１０）。
【００３７】
一方、上記ステップ１０８時間上のずれ時間Δtが基準値Δtth超えていると判別された場合には、目標トルク波形Ttgtの実現時刻を時刻tbまで遅らせると、目標トルク波形Ttgtと要求トルク波形Treqの時間軸上のずれは許容範囲を超えてしまい、車両運転者は違和感を感じると判断される。この場合、目標トルク波形Ttrgの実現時刻の時刻tbへの変更が禁止される（ステップ１１２）。すなわち、上記ステップ１００で更新された目標トルク波形Ttgtがハードウェア制御により実現される。
【００３８】
上記ステップ１１０又は１１２の処理を実行後、時刻をインクリメントする（ステップ１１６）。その後、本ルーチンを一旦終了する。
【００３９】
次回以降本ルーチンが起動されると、インクリメントされた時刻ti+2におけるアクセル開度AAに基づき、要求トルク波形Treq、目標トルク波形Ttgt、最大トルクTmaxが更新され（ステップ１００）、その後、ステップ１０２〜１１４の処理が順次実行される。
【００４０】
以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、更新された目標トルク波形Ttgtの目標トルク値Ttgt(ti+1)が最大トルクTmaxを超えている場合には、目標トルク波形Ttgtを時間軸上遅らせて、目標トルク値Ttgt(ti+1)の実現時刻を時刻tbに遅らせる。これにより、急な要求トルクがあった場合でも、目標トルク波形Ttgtを実現することができる。すなわち、要求トルク波形Treqに対する目標トルク波形Ttgtの良好な再現性を得ることができる。
また、目標トルク波形Ttgtの遅延時間Δtを算出し、この遅延時間Δtが基準値Δtthを超える場合には、目標トルク波形Ttgtの実現時刻を遅延させることが禁止される。これにより、車両運転者に対して違和感を与える事態を回避することができる。
【００４１】
ところで、本実施の形態では、目標トルク波形を実現するハードウェア制御として、スロットル開度制御と点火時期制御を用いる場合について説明したが、何れかの制御に代えて、若しくは、これらの制御と共に、燃料噴射量制御やバルブ開弁特性制御（吸気及び排気バルブ１６，４０のバルブタイミング・作用角・リフト量制御）等を適用することができる。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施の形態ではトルクを立ち上げる場合について説明したが、本発明は、トルクを立ち下げる場合にも適用することができる。この場合、ステップ１００において最大トルクTmaxの代わりに最小トルクTminが更新され（図３参照）、ステップ１０２の処理の代わりに、Ttgt(ti+1)がTminよりも小さいか否かが判別されることとなる。この場合も、急な要求トルクがあったとしても、目標トルク波形Ttgtの実現時刻を遅らせることで、目標トルク波形Ttgtを実現することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、遅延時間Δtと基準値Δtthとの比較結果に基づいて目標トルク波形Ttgtの実現時刻の遅延を禁止しているが、要求トルク波形Treqと目標トルク波形Ttgtの時間軸上のずれと基準値との比較結果に基づいて禁止するようにしてもよい。具体的には、図３に示すように、目標トルク波形Ttgtの立ち上がり時刻tcを求め、時刻t1と時刻tcとの時間差を求め、この時間差と所定の基準値とを比較するようにしてもよい。
【００４４】
尚、本実施の形態においては、内燃機関１が第１の発明における「内燃機関」に、点火プラグ１２及びスロットルバルブ２６が第１の発明における「トルク可変手段」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１００の処理を実行することにより第１の発明における「目標トルク波形更新手段」及び「トルク範囲算出手段」が、ステップ１０２，１０４，１１０の処理を実行することにより第１の発明における「実現時刻遅延手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第２の発明における「遅延時間算出手段」が、ステップ１０８，１１２の処理を実行することにより第２の発明における「禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。
【図２】時刻t1で更新された要求トルク波形Treqと目標トルク波形Ttgtを示す図である。
【図３】時刻t2で更新された目標トルク波形Ttgtを実現するための制御を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１    内燃機関
１４  吸気ポート
２０  インジェクタ
２２  吸気通路
２６  スロットルバルブ
３０  スロットル開度センサ
３２  アクセル開度センサ
６０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
2008095596.tif 000004
【図３】
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【図４】
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