【手続補正書】
【提出日】平成21年5月7日(2009.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
発生トルクを表す制御量が同一の運転条件下において互いに異なる複数の燃焼モードを有し、所定の切換条件が成立したときに、当該燃焼モードを当該複数の燃焼モードの間で切り換えて運転される内燃機関の制御装置であって、
前記制御量を変更するための第１操作量を、前記所定の切換条件が成立したときに、前記燃焼モードの切換に伴う前記制御量の変化を相殺するように算出する第１操作量算出手段と、
前記制御量を変更するための、前記第１操作量よりも応答遅れの大きい第２操作量を、前記所定の切換条件が成立した以降、前記第１操作量による前記制御量の変化を打ち消すように算出する第２操作量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
発生トルクを表す制御量が同一の運転条件下において互いに異なる複数の燃焼モードを有し、所定の切換条件が成立したときに、当該燃焼モードを当該複数の燃焼モードの間で切り換えて運転される内燃機関の制御装置であって、
前記所定の切換条件が成立した場合において、所定の遅延条件が成立しているときに、前記燃焼モードの切換を遅延させる遅延手段と、
前記制御量を変更するための第１操作量を、前記燃焼モードの切換の遅延中、前記燃焼モードの切換に伴う前記制御量の変化を相殺する方向とは逆方向に変化するように算出するとともに、前記燃焼モードの切換の遅延が終了したときに、前記前記燃焼モードの切換に伴う前記制御量の変化を相殺する方向に変化するように算出する第１操作量算出手段と、
前記制御量を変更するための、前記第１操作量よりも応答遅れの大きい第２操作量を、前記遅延手段による前記燃焼モードの切換の遅延中、前記第１操作量による前記制御量の変化を打ち消すように算出する第２操作量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来、内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、燃料噴射弁により燃料が気筒内に直接噴射される、いわゆる直噴式のものである。この制御装置では、燃料噴射モードが、内燃機関の負荷すなわちアクセルペダルの開度に応じて、燃料を圧縮行程で１回噴射する低負荷時用の第１モードと、燃料を分割して吸気行程および圧縮行程でそれぞれ噴射する中負荷時用の第２モードと、燃料を吸気行程で１回噴射する高負荷時用の第３モードのいずれかに選択的に切り換られる。それにより、内燃機関は、低負荷域では混合気が成層燃焼するように運転され、中負荷域では混合気の一部が成層燃焼し、残りが均一燃焼するように運転されるとともに、高負荷域では、混合気が均一燃焼するように運転される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、発生トルクを表す制御量（例えば実施形態における（以下、この項において同じ）エンジン回転数ＮＥ、図示平均有効圧Ｐｍｉ）が同一の運転条件下（総燃料噴射量Ｔｃｙｌおよび吸入空気量Ｇｃｙｌが同一の条件下）において互いに異なる複数の燃焼モード（成層燃焼モードおよび均一燃焼モード）を有し、所定の切換条件が成立したとき（１回目噴射率Ｒｉｎｊが異なる値に変化したとき）に、燃焼モードを複数の燃焼モードの間で切り換えて運転される内燃機関３の制御装置１，１Ａであって、制御量を変更するための第１操作量（点火操作量Ｕｉｇ，Ｕｉｇ’）を、所定の切換条件が成立したときに、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺するように算出する第１操作量算出手段（ＥＣＵ２、アイドル回転数コントローラ３０、Ｐｍｉコントローラ１３０、ステップ３〜７）と、制御量を変更するための、第１操作量よりも応答遅れの大きい第２操作量（吸気操作量Ｕａｒ，Ｕａｒ’）を、所定の切換条件が成立した以降、第１操作量による制御量の変化を打ち消すように算出する第２操作量算出手段（ＥＣＵ２、アイドル回転数コントローラ３０、Ｐｍｉコントローラ１３０、ステップ３〜６，８）と、を備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この内燃機関の制御装置によれば、燃焼モードの切換条件が成立した以降、第１操作量が、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺するように算出されるとともに、第２操作量が、第１操作量による制御量の変化を打ち消すように算出される。ここで、第２操作量は、応答遅れが第１操作量よりも大きい。言い換えれば、第１操作量は、制御量を第２操作量よりも迅速に変更可能であるので、そのような第１操作量によって、制御量の変化を迅速に相殺することができるとともに、燃焼モードの切換以降、第１操作量による制御量の変化を第２操作量によって緩やかに打ち消すことができる。その結果、燃焼モードが切り換えられた際、制御量すなわち発生トルクが急激に変化するのを抑制でき、トルク段差や急激な回転変動を抑制することができる。これに加えて、切換以降の燃焼状態を、トルク段差や急激な回転変動とは無関係に、本来の熱効率を確保できる状態に迅速に復帰させることができることで、燃費を向上させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項３に係る発明は、発生トルクを表す制御量（エンジン回転数ＮＥ、図示平均有効圧Ｐｍｉ）が同一の運転条件下（総燃料噴射量Ｔｃｙｌおよび吸入空気量Ｇｃｙｌが同一の条件下）において互いに異なる複数の燃焼モード（成層燃焼モードおよび均一燃焼モード）を有し、所定の切換条件が成立したとき（１回目噴射率Ｒｉｎｊが異なる値に変化したとき）に、燃焼モードを複数の燃焼モードの間で切り換えて運転される内燃機関３の制御装置１，１Ａであって、所定の切換条件が成立した場合において、所定の遅延条件が成立しているとき（待機フラグＦ＿Ｒｉｎｊ＿Ｗａｉｔ＝１のとき）に、燃焼モードの切換を遅延させる遅延手段（ＥＣＵ２、分割噴射コントローラ４０，１４０、ステップ４５，４６）と、制御量を変更するための第１操作量を、燃焼モードの切換の遅延中、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺する方向とは逆方向に変化するように算出する（ステップ２４，４７，５０，６５）とともに、燃焼モードの切換の遅延が終了したとき（待機フラグＦ＿Ｒｉｎｊ＿Ｗａｉｔが「１」から「０」に変化したとき）に、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺する方向に変化するように算出する第１操作量算出手段（ＥＣＵ２、アイドル回転数コントローラ３０、Ｐｍｉコントローラ１３０、ステップ２４，４９，５０，６５）と、制御量を変更するための、第１操作量よりも応答遅れの大きい第２操作量（吸気操作量Ｕａｒ，Ｕａｒ’）を、遅延手段による燃焼モードの切換の遅延中、第１操作量による制御量の変化を打ち消すように算出する第２操作量算出手段（ＥＣＵ２、アイドル回転数コントローラ３０、Ｐｍｉコントローラ１３０、ステップ３〜６，８）と、を備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この内燃機関の制御装置によれば、第１基本操作量が所定の制御アルゴリズムにより算出され、補正値で第１基本操作量を補正することにより、第１操作量が算出される。この補正値は、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺するためのものであり、燃焼モードの切換の遅延中、所定の応答指定型のフィルタ処理を施されながら、補正値による第１基本操作量の補正方向が、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺する方向とは逆方向になるように算出されるとともに、燃焼モードの切換の遅延が終了したときに、補正値による第１基本操作量の補正方向が、燃焼モードの切換に伴う制御量の変化を相殺する方向になるように算出される。前述したように、第１操作量は、制御量を第２操作量よりも迅速に変更可能であるので、補正値による第１基本操作量の補正度合が不適切であることで、第１操作量の値が不適切になると、燃焼モードの切換が遅延されているにもかかわらず、第１操作量による制御量の変化の度合が、第２操作量によって相殺不可能な値まで大きくなり、その結果、制御量すなわち発生トルクが不適切に変動するおそれがある。これに対して、この制御装置によれば、遅延手段による燃焼モードの切換の遅延中、補正値が所定の応答指定型のフィルタ処理を施しながら算出されるので、このフィルタ処理の応答指定特性を適切に設定することにより、補正値による第１基本操作量の補正度合を適切に設定でき、その結果、第１操作量を、それによる制御量の変化を第２操作量によって適切に相殺可能な値として算出することができる。その結果、燃焼モードの切換の遅延中、制御量すなわち発生トルクを安定した状態により確実に保持することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
この場合、点火時期制御は、吸入空気量制御と比べて、応答遅れが小さいことに加えて、１燃焼サイクルにおいて、エンジントルクＴＲＱの変更可能な幅、すなわちアイドル運転中のエンジン回転数ＮＥの変更可能な幅が小さいという特徴を備えている。一方、吸入空気量制御は、点火時期制御と比べて、１燃焼サイクル中において、アイドル運転中のエンジン回転数ＮＥの変更可能な幅が大きいとともに、応答遅れが大きいことで、エンジン回転数ＮＥの目標回転数ＮＥ＿ｃｍｄへの収束性が悪いという特徴を備えている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
同図に示すように、要求値Ｒｉｎｊ＿ＳＴＢの算出用マップとしては、実線で示す停車時用マップと、破線で示す発進待機用マップがそれぞれ準備されている。この停車時用マップは、車両が停車中のとき、すなわち自動変速機のシフト位置がＮレンジまたはＰレンジに設定されているときに、要求値Ｒｉｎｊ＿ＳＴＢの算出に用いられるものであり、発進待機用マップは、車両が発進待機状態にあるとき、すなわち自動変速機のシフト位置がＤレンジまたはＲレンジに設定されているときに、要求値Ｒｉｎｊ＿ＳＴＢの算出に用いられるものである。まず、停車時用マップでは、要求値Ｒｉｎｊ＿ＳＴＢのマップ値は、ＮＥ＜ＮＥ１の範囲では、値１．０に設定され、ＮＥ≧ＮＥ１の範囲では、前述したしきい値Ｒｉｎｊ＿ｌｍｔ以下の値である所定値Ｒｉｎｊ１に設定されている。これは、ＮＥ≧ＮＥ１の範囲では、燃費の向上を図るべく、エンジン３を分割噴射モードすなわち成層燃焼モードで運転するためである。また、ＮＥ＜ＮＥ１の範囲では、前述した燃料噴射弁６の特性に起因して、Ｔｃｙｌ２＜Ｔｍｉｎが成立することにより、２回目噴射を適切に実行できなくなるので、アイドル回転数制御の安定性および制御精度を確保すべく、エンジン３を単噴射モードすなわち均一燃焼モードで運転するためである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
上式（１９）において、λは忘却係数であり、０＜λ＜１の範囲内の値に設定される。この忘却係数λを用いる理由は、適応則入力Ｕａｄｐ＿ｉｇは積分項として算出されるため、忘却係数λを用いないと、点火操作量Ｕｉｇが遅角側に補正された状態に必要以上に長く保持される可能性があるので、そのような状態を回避するためである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
さらに、加算要素６５では、以上のように算出された到達則入力Ｕｒｃｈ＿ｉｇおよび適応則入力Ｕａｄｐ＿ｉｇと、分割噴射コントローラ４０で算出された補償値Ｕｍｕｓｉｃ＿ｉｇと、マップ値算出部９０で算出されたマップ値Ｕｍａｐ＿ｉｇを用い、下式（２０）により、点火操作量Ｕｉｇが算出される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
４つのゲインＫｒｃｈ＿ｉｇ，Ｋａｄｐ＿ｉｇ，Ｋｒｃｈ＿ａｒ，Ｋａｄｐ＿ａｒの値が以上のように設定されている理由は、以下による。すなわち、前述したように、点火時期制御は、吸入空気量制御と比べて、応答遅れが小さく、制御の分解能が高い（最小の点火操作量Ｕｉｇに対するエンジン回転数ＮＥの変化度合いが小さい）ことに加えて、１燃焼サイクル中においてエンジントルクＴＲＱすなわちアイドル運転中のエンジン回転数ＮＥの変更可能な幅が小さいという特徴を備えている。一方、吸入空気量制御は、制御の分解能が点火時期制御と比べて低く、目標回転数ＮＥ＿ｃｍｄの大きな変化に対しても対応できる反面、点火時期制御と比べて１燃焼サイクル中においてアイドル運転中のエンジン回転数ＮＥの変更可能な幅が大きいとともに、応答遅れが大きいことで、エンジン回転数ＮＥの目標回転数ＮＥ＿ｃｍｄへの収束性が悪いという特徴を備えている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
次に、ステップ１１で、吸気制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎを、吸気開角Ｌｉｆｔｉｎおよび目標吸気開角Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに応じて、以下の式（２４）〜（３０）の目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより算出する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７０】
これらの式（２４）〜（３０）において、Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆは目標吸気開角Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄのフィルタ値を、σｌｉは切換関数を、Ｅｌｉは追従誤差を、Ｕｅｑ＿ｌｉは等価制御入力を、Ｕｒｃｈ＿ｌｉは到達則入力を、Ｋｒｃｈ＿ｌｉは到達則入力ゲインを、Ｕａｄｐ＿ｌｉは適応則入力を、Ｋａｄｐ＿ｌｉは適応則入力ゲインをそれぞれ表している。また、ＰＯＬＥ＿ｆ''は、−１＜ＰＯＬＥ''＿ｆ＜０の関係が成立するように設定される目標値応答指定パラメータであり、ＰＯＬＥ''は、−１＜ＰＯＬＥ''＜０が成立するように設定される切換関数設定パラメータである。さらに、ａ１''，ａ２''，ｂ１''，ｂ２''は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎと吸気制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎとの動特性を定義したモデル（図示せず）のモデルパラメータを表している。