(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の統合制御装置は、機関の目標トルク、目標効率及び目標空燃比を、機関の吸入空気量、点火時期及び燃料噴射量を統合制御することによって実現する。【解決手段】統合制御装置は、機関の効率と、機関の暖機完了後であり且つ目標空燃比が理論空燃比であるときの点火時期と、の関係を、機関の回転速度及び吸入空気量毎に定めたベース点火時期ルックアップテーブル６２１を有する。統合制御装置は、そのテーブルに、目標効率、実際の機関回転速度及び実際の吸入空気量を適用することにより、「機関の暖機完了後であり且つ機関の目標空燃比が理論空燃比である場合であって実際の機関回転速度及び実際の吸入空気量の下で目標効率を実現するための点火時期」をベース点火時期として決定する。更に、統合制御装置は、その決定されたベース点火時期に基づいて機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御する。【選択図】図２
2013204553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を搭載した車両の運転状態に基づいて決定される、前記機関の目標トルク、前記機関の目標効率及び前記機関の目標空燃比を、前記機関の吸入空気量、前記機関の点火時期及び前記機関への燃料噴射量を統合制御することによって実現しながら前記機関を運転する内燃機関の統合制御装置であって、
前記機関の効率と、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が理論空燃比であるときの点火時期と、の関係を、前記機関の回転速度及び前記機関の吸入空気量毎に定めたベース点火時期ルックアップテーブルに、前記目標効率、前記機関の実際の機関回転速度及び前記機関の実際の吸入空気量を適用することにより、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が理論空燃比である場合であって前記実際の機関回転速度及び前記実際の吸入空気量の下で前記目標効率を実現するための点火時期をベース点火時期として決定するベース点火時期演算部と、
前記決定されたベース点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御する点火時期制御部と、
を備えた統合制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機関の統合制御装置であって、
前記車両の運転状態に基づいて決定された前記目標トルク及び前記機関の目標空燃比に基づいて同目標トルクを前記機関に供給される混合気の空燃比が前記目標空燃比である場合に最適点火時期にて実現することができる前記機関の吸入空気量をＭＢＴ時吸入空気量として算出し、前記算出したＭＢＴ時吸入空気量を前記目標効率により除することにより必要吸入空気量を算出し、前記機関の吸入空気量が前記必要吸入空気量に一致するように前記機関の吸入空気量を変更するアクチュエータを制御する空気量制御部と、
前記目標空燃比と前記実際の吸入空気量に基づいて最終燃料噴射量を算出し、前記機関に対する燃料噴射量が前記最終燃料噴射量と一致するように前記機関の燃料噴射量を変更するアクチュエータを制御する燃料噴射量制御部と、
前記機関の吸入空気量と前記機関の暖機完了後における最適点火時期との関係を、前記機関に供給される混合気の空燃比及び前記機関の回転速度毎に定めた最適点火時期ルックアップテーブルに、前記目標空燃比、前記機関の実際の回転速度及び前記機関の実際の吸入空気量を適用することにより、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が前記決定された目標空燃比であるときの目標空燃比対応最適点火時期を決定し、
前記最適点火時期ルックアップテーブルに、前記目標空燃比としての理論空燃比、前記機関の実際の回転速度及び前記機関の実際の吸入空気量を適用することにより、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が前記理論空燃比であるときの理論空燃比対応最適点火時期を決定し、
前記目標空燃比対応最適点火時期と前記理論空燃比対応最適点火時期とに基づいて前記目標空燃比と前記理論空燃比との相違を補償するための空燃比点火時期補正量を算出する空燃比点火時期補正量算出部と、
を備え、
前記点火時期制御部は、
前記空燃比点火時期補正量によって前記決定されたベース点火時期を補正し、前記補正された点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御するように構成された、
統合制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の機関の統合制御装置において、
前記ベース点火時期演算部及び前記空燃比点火時期補正量算出部を用いて前記目標効率に対する空燃比補正後暖機完了時点火時期を算出し、
前記目標効率を前記機関の現在の暖機状態に対する目標効率である冷間時目標効率に変換するとともに、前記ベース点火時期演算部及び前記空燃比点火時期補正量算出部を用いて前記冷間時目標効率に対する空燃比補正後冷間時点火時期を算出し、
前記空燃比補正後暖機完了時点火時期と前記空燃比補正後冷間時点火時期とに基づいて冷間時点火時期補正量を算出する、
冷間時点火時期補正量算出部を備え、
前記点火時期制御部は、
前記冷間時点火時期補正量によって前記ベース点火時期を更に補正し、前記補正された点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御するように構成された、
統合制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標トルク、目標効率及び目標空燃比を、吸入空気量、点火時期及び燃料噴射量を統合制御することによって実現しながら機関を運転する内燃機関の統合制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸入空気量、点火時期及び燃料噴射量等を統合制御することによって、車両の運転状態（機関の運転状態を含む）に基づいて決定される「目標トルク、目標効率及び目標空燃比」を実現する内燃機関の統合制御装置が知られている。このような従来の統合制御装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）は、要求発生階層、調停階層及び制御量設定階層を備える。
【０００３】
要求発生階層は、例えば、ドライバビリティに関する要求、排ガスに関する要求及び燃費に関する複数の要求を発生する。
調停階層は、複数の要求を調停し、その調停の結果として例えば「目標トルク、目標効率及び目標空燃比」を発生する。
制御量設定階層は、目標トルク、目標効率及び目標空燃比に基づいて、「吸入空気量を調整するアクチュエータ（例えば、スロットル弁アクチュエータ）、点火時期を調整するアクチュエータ（例えば、イグナイタ）及び燃料噴射量を調整するアクチュエータ（例えば、インジェクタ）」のそれぞれに対する制御量を決定し、それらのアクチュエータを制御する（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０１９６号公報（図１及び図３等を参照。）
【発明の概要】
【０００５】
ところで、筒内圧力ピーククランク角は、混合気の燃焼中に気筒内の圧力が最大となる時点のクランク角である。筒内圧力ピーククランク角は、点火時期が最適点火時期である場合に得られる筒内圧力ピーククランク角（以下、「ＭＢＴ時ピーククランク角」と称呼する。）に対し、目標効率が小さいほど遅角側へと変化する。つまり、筒内圧力ピーククランク角は、内燃機関の出力に最適な燃焼速度からの燃焼遅れ量を表すパラメータである。燃焼遅れ量は機関の効率と強い相関を有する。従って、筒内圧力ピーククランク角は機関の効率と強い相関を有する。
【０００６】
そこで、前述の従来装置は、筒内圧力ピーククランク角を用いて目標効率に対するベース点火時期を決定する。より具体的に述べると、従来装置は、効率と筒内圧力ピーククランク角との関係を予め実験等により求めておき、その関係に目標効率を適用することによって目標筒内圧力ピーククランク角を取得する。
【０００７】
更に、従来装置は「筒内圧力ピーククランク角と、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の回転速度が所定の基本回転速度であるときの点火時期と、の関係」を「機関のトルク及び機関に供給される混合気の空燃比」毎に定めたベース点火時期ルックアップテーブル（マップ）を予め実験等により求めておき、「目標効率に基づいて取得された目標筒内圧力ピーククランク角、目標トルク及び目標空燃比」をそのベース点火時期ルックアップテーブルに適用することにより、機関の暖機完了後であって機関回転速度が基本回転速度であるときの点火時期をベース点火時期（基本点火時期）として取得する。
【０００８】
更に、従来装置は、目標筒内圧力ピーククランク角、実際の機関回転速度及び冷却水温等に基づいて回転数補正値及び水温補正値（冷間時点火時期補正量）を算出するとともに、これらの補正値を用いてベース点火時期を補正することにより、最終的な点火時期を決定する。
【０００９】
しかしながら、筒内圧力ピーククランク角を精度良く検出することは困難である。従って、目標効率と筒内圧力ピーククランク角との変換関係を精度良く決定することは容易でなく、且つ、ベース点火時期ルックアップテーブルを精度良く作成することも困難である。その結果、点火時期を精度良く制御することができないという問題がある。
【００１０】
本発明による内燃機関の統合制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）は、上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明装置は、筒内圧力ピーククランク角をパラメータとして用いることなく、目標効率を精度良く実現するための点火時期（ベース点火時期）を決定することができる統合制御装置を提供することにある。
【００１１】
本発明装置は、
内燃機関を搭載した車両の運転状態に基づいて決定される「前記機関の目標トルク、前記機関の目標効率及び前記機関の目標空燃比」を、前記機関の吸入空気量、前記機関の点火時期及び前記機関への燃料噴射量を統合制御することによって実現する装置である。
【００１２】
更に、本発明装置は、ベース点火時期演算部と、点火時期制御部と、を備える。
【００１３】
前記ベース点火時期演算部は、前記機関の効率と、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が理論空燃比であるときの点火時期と、の関係を、前記機関の回転速度及び前記機関の吸入空気量毎に定めたベース点火時期ルックアップテーブルを含む。前記ベース点火時期演算部は、このベース点火時期ルックアップテーブルに、前記目標効率、前記機関の実際の機関回転速度及び前記機関の実際の吸入空気量を適用することによりベース点火時期を決定する。ベース点火時期は、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が理論空燃比である場合であって前記実際の機関回転速度及び前記実際の吸入空気量の下で前記目標効率を実現するための点火時期である。
【００１４】
前記点火時期制御部は、前記決定されたベース点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御する。
【００１５】
これによれば、精度良く測定することが困難な筒内圧力ピーククランク角を用いることなくベース点火時期ルックアップテーブルを作成することができる。更に、目標効率と筒内圧力ピーククランク角との変換関係を用いることなくベース点火時期を決定することができる。従って、目標効率を実現するための点火時期を精度良く取得することができる。
【００１６】
本発明装置の態様は、
前記車両の運転状態に基づいて決定された前記目標トルク及び前記機関の目標空燃比に基づいて同目標トルクを前記機関に供給される混合気の空燃比が前記目標空燃比である場合に最適点火時期にて実現することができる前記機関の吸入空気量をＭＢＴ時吸入空気量として算出し、前記算出したＭＢＴ時吸入空気量を前記目標効率により除することにより必要吸入空気量を算出し、前記機関の吸入空気量が前記必要吸入空気量に一致するように前記機関の吸入空気量を変更するアクチュエータを制御する空気量制御部と、
前記目標空燃比と前記実際の吸入空気量に基づいて最終燃料噴射量を算出し、前記機関に対する燃料噴射量が前記最終燃料噴射量と一致するように前記機関の燃料噴射量を変更するアクチュエータを制御する燃料噴射量制御部と、
空燃比点火時期補正量算出部と、
を有する。
【００１７】
前記空燃比点火時期補正量算出部は、
前記機関の吸入空気量と前記機関の暖機完了後における最適点火時期との関係を、前記機関に供給される混合気の空燃比及び前記機関の回転速度毎に定めた最適点火時期ルックアップテーブルに、前記目標空燃比、前記機関の実際の回転速度及び前記機関の実際の吸入空気量を適用することにより、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が前記決定された目標空燃比であるときの目標空燃比対応最適点火時期を決定し、
前記最適点火時期ルックアップテーブルに、前記目標空燃比としての理論空燃比、前記機関の実際の回転速度及び前記機関の実際の吸入空気量を適用することにより、前記機関の暖機完了後であり且つ前記機関の目標空燃比が前記理論空燃比であるときの理論空燃比対応最適点火時期を決定し、
前記目標空燃比対応最適点火時期と前記理論空燃比対応最適点火時期とに基づいて前記目標空燃比と前記理論空燃比との相違を補償するための空燃比点火時期補正量を算出する。
【００１８】
そして、前記点火時期制御部は、前記空燃比点火時期補正量によって前記決定されたベース点火時期を補正し、前記補正された点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御するように構成されている。
【００１９】
これによれば、目標空燃比が理論空燃比以外の空燃比である場合に、ベース点火時期をその目標空燃比に応じて補正することができる。従って、目標空燃比に関わらず、適切な点火時期を精度良く決定することができる。
【００２０】
更に、本発明装置の態様は、
前記ベース点火時期演算部及び前記空燃比点火時期補正量算出部を用いて前記目標効率に対する空燃比補正後暖機完了時点火時期を算出し、
前記目標効率を前記機関の現在の暖機状態に対する目標効率である冷間時目標効率に変換するとともに、前記ベース点火時期演算部及び前記空燃比点火時期補正量算出部を用いて前記冷間時目標効率に対する空燃比補正後冷間時点火時期を算出し、
前記空燃比補正後暖機完了時点火時期と前記空燃比補正後冷間時点火時期とに基づいて冷間時点火時期補正量を算出する、
冷間時点火時期補正量算出部を備え、
前記点火時期制御部は、
前記冷間時点火時期補正量によって前記ベース点火時期を更に補正し、前記補正された点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御するように構成されている。
【００２１】
これによれば、機関の暖機が完了する前であっても、その機関の暖機状態に応じてベース点火時期を適切に補正することができる。従って、機関の暖機状態に関わらず、適切な点火時期を精度良く決定することができる。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の統合制御装置の機能ブロック図である。
【図２】図２は、図１に示した制御量演算要素の機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示したベース点火時期演算部の詳細な機能ブロック図である。
【図４】図４は、図２に示した空燃比補正量演算部の詳細な機能ブロック図である。
【図５】図５は、図２に示した冷間時補正量演算部の詳細な機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る「内燃機関の統合制御装置」について図面を参照しながら説明する。なお、後述する「要求発生階層及び調停階層（更には、調整部）」の詳細は、上記特許文献１に記載されている。従って、上記特許文献１は、参照することにより本願明細書に組み込まれる。
【００２４】
図１に示した本発明の実施形態に係る内燃機関の統合制御装置１０は、火花点火式内燃機関２０に適用される。機関２０は電子燃料噴射式・多気筒機関である。機関２０は、機関２０の吸入空気量を変更するアクチュエータ２１、機関２０の点火時期を変更するアクチュエータ２２及び機関２０への燃料噴射量を変更するアクチュエータ２３を備える。
【００２５】
アクチュエータ２１は、図示しない「機関２０の吸気通路に設けられたスロットル弁」の開度を変更するスロットル弁アクチュエータ（例えば、ＤＣモータ）である。
アクチュエータ２２は、点火プラグ、イグニッションコイル及びイグナイタを含む点火装置である。アクチュエータ２２は機関２０の各気筒毎に設けられている。
アクチュエータ２３は、インジェクタ（燃料噴射弁）及びインジェクタ駆動装置を含む燃料噴射装置である。アクチュエータ２３は機関２０の各気筒毎に設けられている。
【００２６】
統合制御装置１０は電子制御ユニット３０を含む。電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ（又は不揮発性メモリ）及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。
【００２７】
図１には、電子制御ユニット３０のＣＰＵが図示しないプログラムを実行することにより実現される機能がブロックにより示されている。より具体的に述べると、電子制御ユニット３０は、要求発生階層４０、調停階層５０及び制御量設定階層６０を備える。要求発生階層４０は最も上位の階層であり、調停階層５０は中間の階層であり、制御量設定階層６０は最も下位の階層である。即ち、この３つの階層において、信号は要求発生階層４０、調停階層５０及び制御量設定階層６０へと伝達される。
【００２８】
なお、図１に示していないが、電子制御ユニット３０は、要求発生階層４０、調停階層５０及び制御量設定階層６０のそれぞれに対して共通の信号を並列に配信することができるようになっている。この共通の信号は、各種要求の発生及び制御量の演算等に必要な情報を含む信号である。例えば、この共通の信号は、現時点の機関回転速度（現在回転速度）ＮＥ、現時点の吸入空気量（現在空気量）ＫＬact、推定トルク、現時点の点火時期、現時点の冷却水温ＴＨＷ、吸気弁のバルブタイミング及び運転モード等であり、機関２０及び／又は機関２０を搭載した車両の運転状態を表すパラメータを含む。この共通信号は、機関２０及び／又は車両に設けられた各種センサからの信号、並びに、それらの信号に基づいて推定される信号を含む。
【００２９】
＜要求発生階層＞
要求発生階層４０は、要求出力要素４１〜４３を備えている。要求出力要素４１〜４３のそれぞれは、機関２０の機能に対応付けられている。ここでは、機関２０の機能として、ドライバビリティ、排ガス及び燃費が採用されている。機関２０の機能として、騒音レベル及び振動レベル等が追加されてもよい。機関２０に対してどのような機能を要求及び／又は優先するかによって要求出力要素４１〜４３は適宜設定される。
【００３０】
要求出力要素４１は、ドライバビリティに関する要求を「トルク及び効率によって表現した要求値」へと変換し、その要求値を出力するようになっている。例えば、ドライバビリティに関する要求が加速要求であれば、その要求はトルクの増大により表現することができる。ドライバビリティに関する要求がエンジンストールの防止要求であれば、その要求は効率（機関２０の効率）の増大により表現することができる。
【００３１】
要求出力要素４２は、排ガスに関する要求を「効率及び空燃比によって表現した要求値」へと変換し、その要求値を出力するようになっている。例えば、排ガスに関する要求が機関２０の排気通路に設けられた三元触媒の暖機要求であれば、その要求は排ガス温度を上昇させるように効率の低下により表現することができ、或いは、触媒での反応を増大させるような空燃比への変更により表現することもできる。
【００３２】
要求出力要素４３は、燃費に関する要求を「効率及び空燃比によって表現した要求値」へと変換し、その要求値を出力するようになっている。例えば、燃費に関する要求が燃焼効率の向上要求であれば、その要求は効率の増大により表現することができる。燃費に関する要求がポンピングロスの低減要求であれば、その要求は空燃比によって表現することができる。
【００３３】
なお、要求出力要素４１〜４３のそれぞれからの要求値は、各物理量毎に一つである必要はない。即ち、例えば、要求出力要素４１から出力される物理量としてのトルク要求値は、運転者によって要求される要求トルク（アクセル操作量に基づいて算出されるトルク）のみでなく、車両制御装置（例えば、トラクションコントロールシステム（ＴＲＣ）、車両挙動安定化制御システム（ＶＳＣ）及び車輪ロック防止システム（ＡＢＳ））から要求されるトルクを含むことができる。
【００３４】
＜調停階層５０＞
要求出力要素４１〜４３からの要求値がある特定の物理量に対して複数存在する場合、その特定の物理量に対して一つの要求値を生成する必要がある。即ち、例えば、トルクに関して異なる要求値が存在していたとしても、その異なる要求値を同時に満足することは不可能だからである。そこで、この調停階層５０は、要求値の調停を行うことにより、特定の物理量に対して一つの要求値を生成する。調停階層５０は、調停要素５１〜５３を含む。
【００３５】
調停要素５１は、トルクについての要求値を集約して一つの目標トルクを生成する。例えば、調停要素５１は、要求発生階層４０から複数のトルクについての要求値が送出されてきた場合、その複数のトルクのうちの最小値を目標トルクとして採用する。
【００３６】
調停要素５２は、効率についての要求値を集約して一つの目標効率を生成する。例えば、要求発生階層４０から、「効率を増大させる要求値」及び「効率を低下させる要求値」がそれぞれ複数送出されてきた場合、調停要素５２は、効率を増大させる要求値のうちの最大値を選択するとともに、効率を低下させる要求値のうちの最小値を選択する。更に、調停要素は、選択された最大値と選択された最小値のうちの小さい方を目標効率として採用する。
【００３７】
調停要素５３は、空燃比についての要求値を集約して一つの目標空燃比を生成する。例えば、調停要素５４は、要求発生階層４０から複数の空燃比についての要求値が送出されてきた場合、その複数の空燃比のうち、最も理論空燃比に近い空燃比を目標空燃比として採用する。
【００３８】
なお、上述の各調停要素における調停内容は例示であって、これらに限定されるものではない。即ち、各調停要素は、予め定められた規則に従って各要求値の種類毎に各要求値の調停を行う。
【００３９】
＜制御量設定階層＞
制御量設定階層６０は、調整部６０Ａと、制御量演算要素６１〜６３と、を含む。
【００４０】
調整部６０Ａは、調停要素５１〜５３から入力される「目標トルク、目標効率及び目標空燃比」を、例えば、機関２０の運転モードに応じて機関２０が各運転モードにおいて適切に運転できる値へと変換し、その変換した値、即ち、目標トルクＴＱｔｇｔ、目標効率ＥＦＦｋｌ及び目標空燃比ＡＦｔｇｔを出力する。運転モードは、例えば、空燃比優先モード及び効率優先モードである。運転モードは、機関２０及び車両の運転状態に応じて選択される。なお、調整部６０Ａの詳細は上述した特許文献１に記載されている。また、調停要素５１〜５３から入力される「目標トルク、目標効率及び目標空燃比」が機関２０の正常な運転に適している場合には、その「目標トルク、目標効率及び目標空燃比」がそれぞれ目標トルクＴＱｔｇｔ、目標効率ＥＦＦｋｌ及び目標空燃比ＡＦｔｇｔとして採用されてもよい。即ち、この場合、調整部６０Ａを省略することができる。
【００４１】
制御量演算要素６１は、機関２０の吸入空気量を変更するアクチュエータ２１の制御量（目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔ）を決定するとともに、実際のスロットル弁開度が目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔと一致するようにアクチュエータ２１を制御する。以下、制御量演算要素６１は「目標スロットル弁開度演算部、又は、空気量制御部」とも称呼する。
【００４２】
制御量演算要素６２は、機関２０の点火時期を変更するアクチュエータ（点火装置）２２の制御量（最終点火時期ＡＯＰfin）を決定するとともに、実際の点火時期が最終点火時期ＡＯＰfinと一致するようにアクチュエータ２２を制御するようになっている。以下、制御量演算要素６２は「点火時期演算部」とも称呼する。
【００４３】
制御量演算要素６３は、機関２０に供給される混合気の空燃比を変更するアクチュエータ（燃料噴射装置）２３の制御量（燃料噴射量の増量係数Ｋinj）を決定するとともに、実際の燃料噴射量が「その増量係数Ｋinjにて決定される燃料噴射量ＴＡＵ」と一致するようにアクチュエータ２３を制御するようになっている。以下、制御量演算要素６３は「噴射量増量係数演算部、又は、燃料噴射量演算部」とも称呼する。
【００４４】
次に、制御量演算要素６１〜６３について詳細に説明する。
【００４５】
１．制御量演算要素（目標スロットル弁開度演算部）
目標スロットル弁開度演算部６１は、図２に示したように、目標トルクＴＱｔｇｔ及び目標空燃比ＡＦｔｇｔを調整部６０Ａから受信する。更に、目標スロットル弁開度演算部６１は、その目標トルクＴＱｔｇｔを空気量マップ（ルックアップテーブル）６１１に適用することにより空気量ＫＬｍｂｔ（以下、「ＭＢＴ空気量ＫＬｍｂｔ」と称呼する。）」を取得する。空気量ＫＬｍｂｔは、目標トルクＴＱｔｇｔを「現時点の機関回転速度ＮＥの下で点火時期が最適点火時期（ＭＢＴ）であり且つ機関２０に供給される混合気の空燃比が目標空燃比ＡＦｔｇｔである」とした場合に実現できる空気量である。
【００４６】
目標スロットル弁開度演算部６１は、除算部６１２にて、そのＭＢＴ空気量ＫＬｍｂｔを目標効率ＥＦＦｋｌにより除することによって、必要空気量（嵩上げ空気量）ＫＬｔｇｔを取得する。なお、目標効率ＥＦＦｋｌは、必要空気量ＫＬｔｇｔに対するＭＢＴ空気量ＫＬｍｂｔとして把握することができる。
【００４７】
目標スロットル弁開度演算部６１は、変換部６１３にて、その必要空気量ＫＬｔｇを「現時点の機関回転速度ＮＥの下で達成するために必要な目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔ」へと予め定められている関係に基づいて変換し、その目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔを出力する。
【００４８】
２．制御量演算要素（点火時期演算部）
点火時期演算部６２は、図２に示したように、ベース点火時期演算部６２１、空燃比補正量演算部６２２、冷間時補正量演算部６２３及び点火時期制御部６２４を含む。
【００４９】
ベース点火時期演算部６２１は、図３に示したように、現在空気量ＫＬact、目標効率ＥＦＦｋｌ、現時点の機関回転速度（現在回転速度）ＮＥ、に基づいてベース点火時期（基本点火時期）ＡＯＰｂｓｅを求める。ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅは、機関２０の暖機完了後（例えば、冷却水温ＴＨＷが８０℃以上）であり且つ機関２０の目標空燃比が理論空燃比であるときに実際の機関回転速度ＮＥと実際の吸入空気量ＫＬact下にて目標効率ＥＦＦｋｌを実現するための点火時期である。
【００５０】
ベース点火時期演算部６２１は、実際には、図３に示したベース点火時期マップ（ルックアップテーブル）を含んでいて、このベース点火時期マップに、現在空気量ＫＬact、目標効率ＥＦＦｋｌ及び現在回転速度ＮＥを適用することによってベース点火時期ＡＯＰｂｓｅを取得する。
【００５１】
このベース点火時期マップは、機関２０の効率と、機関２０が暖機完了後であり且つ機関２０の目標空燃比が理論空燃比であるときの点火時期と、の関係を、「機関２０の回転速度及び機関２０の吸入空気量」毎に定めたルックアップテーブルである。
【００５２】
このルックアップテーブルによれば、ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅは、効率（目標効率ＥＦＦｋｌ）が「１」に近づくほど進角側の値に設定され、現在空気量ＫＬactが大きいほど遅角側の値に設定される。機関２０の効率は、機関２０が暖機完了後であり且つ機関２０の目標空燃比が理論空燃比であるとき、機関２０の回転速度及び機関２０の吸入空気量により定まる運転状態において点火時期を最適点火時期に設定した場合の機関２０の出力トルク（ＭＢＴトルク）に対する実際の機関２０の出力トルクとして容易に測定できるので、ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅのルックアップテーブルは精度良く且つ容易に実験により定めておくことができる。
【００５３】
空燃比補正量演算部６２２は、図４に示したように、目標空燃比ＡＦｔｇｔ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥ、に基づいて点火時期の空燃比補正量（空燃比点火時期補正量）dSAabyfを求める。
【００５４】
空燃比補正量演算部６２２は、実際には、図４に示したＭＢＴ点火時期マップ（ルックアップテーブル）６２２ａを含んでいる。ＭＢＴ点火時期マップ６２２ａは、機関２０の吸入空気量とＭＢＴ点火時期（最適点火時期）との関係を、機関２０に供給される混合気の空燃比及び機関２０の回転速度毎に定めたルックアップテーブルである。空燃比補正量演算部６２２は、このＭＢＴ点火時期マップに、目標空燃比ＡＦｔｇｔ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥを適用することによって、機関２０が暖機完了後であり且つ機関２０の空燃比が目標空燃比ＡＦｔｇｔであるとき、機関２０の回転速度及び機関２０の吸入空気量により定まる運転状態におけるＭＢＴ点火時期ＡＯＰmbtaf（目標空燃比対応最適点火時期）を求める。
【００５５】
更に、空燃比補正量演算部６２２は、ＭＢＴ点火時期マップ（ルックアップテーブル）６２２ｂを含んでいる。ＭＢＴ点火時期マップ６２２ｂはＭＢＴ点火時期マップ６２２ａと同じルックアップテーブルである。空燃比補正量演算部６２２は、このＭＢＴ点火時期マップに、目標空燃比ＡＦｔｇｔとしての理論空燃比ｓｔｏｉｃｈ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥを適用することによって、機関２０が暖機完了後であり且つ機関２０の空燃比が理論空燃比ｓｔｏｉｃｈであるとき、機関２０の回転速度及び機関２０の吸入空気量により定まる運転状態におけるＭＢＴ点火時期ＡＯＰmbtst（理論空燃比対応最適点火時期）を求める。
【００５６】
加えて、空燃比補正量演算部６２２は、減算部６２２ｃにて、ＭＢＴ点火時期ＡＯＰmbtafからＭＢＴ点火時期ＡＯＰmbtstを減じることにより、ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅに対する空燃比点火時期補正量dSAabyfを求める。
【００５７】
冷間時補正量演算部６２３は、図５に示したように、目標効率ＥＦＦｋｌ、冷却水温ＴＨＷ、現在空気量ＫＬact、目標空燃比ＡＦｔｇｔ及び現在回転速度ＮＥ、に基づいて点火時期の冷間時補正量（冷間時点火時期補正量）dSAcldを求める。
【００５８】
冷間時補正量演算部６２３は、実際には、冷間時ＫＬ効率演算部６２３ａ、一次補間部６２３ｂ、空燃比補正後・冷間時点火時期演算部６２３ｃ及び空燃比補正後・暖機完了時点火時期演算部６２３ｄ及び減算部６２３ｅを含んでいる。
【００５９】
冷間時ＫＬ効率演算部６２３ａは、実際には、冷間時ＫＬ効率マップ（ルックアップテーブル）を含んでいる。冷間時ＫＬ効率マップは、機関２０の暖機完了後（例えば、冷却水温ＴＨＷが８０℃であるとき）の効率と、機関２０の暖機が完全に完了する所定の機関冷間時（例えば、冷却水温ＴＨＷが０℃であるとき）の効率と、の関係を規定するテーブルである。冷間時補正量演算部６２３は、この冷間時ＫＬ効率マップに、目標効率ＥＦＦｋｌを適用するこによって冷間時ＫＬ効率ＥＦＦｋｌＴＨＷ０を求める。
【００６０】
一次補間部６２３ｂは、実際の冷却水温（現在冷却水温）ＴＨＷと、冷間時ＫＬ効率ＥＦＦｋｌＴＨＷ０と、目標効率ＥＦＦｋｌと、を用いて、冷却水温に関する一次補間を行うことにより、現在冷却水温ＴＨＷにおける効率（現在水温時効率）ＥＦＦｋｌＴＨＷを求める。
【００６１】
空燃比補正後・冷間時点火時期演算部（以下、「第１演算部」と称呼する。）６２３ｃは、現在水温時効率ＥＦＦｋｌＴＨＷ、現在空気量ＫＬact、現在回転速度ＮＥ及び現在目標空燃比ＡＦｔｇｔに基づいて、現在冷却水温ＴＨＷにおける空燃比補正後の点火時期（空燃比補正後冷間時点火時期）ＡＯＰafcldを求める。
【００６２】
より具体的に述べると、第１演算部６２３ｃは、図３に示したベース点火時期演算部６２１に、目標効率としての現在水温時効率ＥＦＦｋｌＴＨＷ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥを適用して、現在水温時ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅｔｈｗを求める。更に、第１演算部６２３ｃは、図４に示した空燃比補正量演算部６２２に、目標効率としての現在水温時効率ＥＦＦｋｌＴＨＷ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥを適用して、現在水温時空燃比点火時期補正量dSAabyfthwを算出する。そして、第１演算部６２３ｃは、現在水温時ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅｔｈｗを現在水温時空燃比点火時期補正量dSAabyfthwにより補正することによって、現在水温時で空燃比補正後の点火時期（空燃比補正後冷間時点火時期）ＡＯＰafcldを求める。
【００６３】
空燃比補正後・暖機完了時点火時期演算部（以下、「第２演算部」と称呼する。）６２３ｄは、目標効率ＥＦＦｋｌ、現在空気量ＫＬact、現在回転速度ＮＥ及び現在目標空燃比ＡＦｔｇｔに基づいて、完全暖機後且つ空燃比補正後の点火時期（空燃比補正後暖機完了時点火時期）ＡＯＰafを求める。
【００６４】
より具体的に述べると、第２演算部６２３ｄは、図３に示したベース点火時期演算部６２１に、目標効率ＥＦＦｋｌ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥを適用して、暖機完了時ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅを求める。更に、第２演算部６２３ｅは、図４に示した空燃比補正量演算部６２２に、目標効率ＥＦＦｋｌ、現在空気量ＫＬact及び現在回転速度ＮＥを適用して、暖機完了時空燃比点火時期補正量dSAabyfを算出する。そして、第２演算部６２３ｅは、ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅを暖機完了時空燃比点火時期補正量dSAabyfにより補正することによって、完全暖機後且つ空燃比補正後の点火時期（空燃比補正後暖機完了時点火時期）ＡＯＰafを求める。
【００６５】
減算部６２３ｅは、空燃比補正後冷間時点火時期ＡＯＰafcldから空燃比補正後暖機完了時点火時期ＡＯＰafを減じることにより、冷間時点火時期補正量dSAcldを求める。
【００６６】
点火時期制御部６２４は、図２に示したように、ベース点火時期演算部６２１によって算出されたベース点火時期ＡＯＰｂｓｅを、空燃比補正量演算部６２２によって算出された空燃比点火時期補正量dSAabyf及び冷間時補正量演算部６２３によって算出された冷間時点火時期補正量dSAcldによって補正することにより、最終点火時期ＡＯＰfinを求める。より具体的に述べると、点火時期制御部６２４は、ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅに、空燃比点火時期補正量dSAabyfと冷間時点火時期補正量dSAcldとの和を加えることによって最終点火時期ＡＯＰfinを求める。
【００６７】
３．制御量演算要素（噴射量増量係数演算部）
噴射量増量係数演算部６３は、図２に示したように、除算部６３１を備える。除算部６３１は目標空燃比ＡＦｔｇｔを理論空燃比ｓｔｏｉｃｈによって除することにより、噴射量増量係数Ｋinjを求める。この噴射量増量係数Ｋinjは、現在空気量ＫＬに基づいて別途算出されている「理論空燃比を得るための基本噴射量Ｆbase」に乗算され、それにより、最終的な燃料噴射量が算出される。なお、基本噴射量Ｆbaseは、現在空気量ＫＬactを理論空燃比により除することによって算出される。
【００６８】
以上、説明したように、本実施形態に係る内燃機関の統合制御装置１０は、
「機関２０の効率と、機関２０の暖機完了後であり且つ機関２０の目標空燃比が理論空燃比であるときの点火時期と、の関係」を、機関２０の回転速度及び機関２０の吸入空気量毎に定めたベース点火時期ルックアップテーブルに、目標効率、機関２０の実際の機関回転速度及び機関の２０実際の吸入空気量を適用することにより、「機関２０の暖機完了後であり且つ機関２０の目標空燃比が理論空燃比である場合であって実際の機関回転速度及び実際の吸入空気量の下で目標効率を実現するための点火時期」であるベース点火時期を決定するベース点火時期演算部６２１と、
前記決定されたベース点火時期に基づいて機関２０の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御する点火時期制御部６２４と、
を備える。
【００６９】
更に、統合制御装置１０は、
機関２０を搭載した車両の運転状態（機関２０の運転状態を含む。）に基づいて決定された目標トルクに基づいて、その目標トルクを最適点火時期にて実現することができる機関２０の吸入空気量をＭＢＴ時吸入空気量ＫＬｍｂｔとして算出し、その算出したＭＢＴ時吸入空気量を目標効率により除することにより必要吸入空気量ＫＬｔｇｔを算出し、機関２０の吸入空気量が必要吸入空気量ＫＬｔｇｔに一致するように機関２０の吸入空気量を変更するアクチュエータを制御する空気量制御部６１と、
目標空燃比と実際の吸入空気量に基づいて最終燃料噴射量を算出し、機関２０に対する燃料噴射量がその最終燃料噴射量と一致するように機関２０の燃料噴射量を変更するアクチュエータを制御する燃料噴射量制御部６３と、
機関２０の吸入空気量と機関２０の暖機完了後における最適点火時期（ＭＢＴ点火時期）との関係を、「機関２０に供給される混合気の空燃比及び機関２０の回転速度」毎に定めた最適点火時期ルックアップテーブル（ＭＢＴ点火時期マップ）６２２ａに、目標空燃比、機関２０の実際の回転速度及び機関２０の実際の吸入空気量を適用することにより、機関２０の暖機完了後であり且つ機関２０の目標空燃比が前記決定された目標空燃比であるときの目標空燃比対応最適点火時期ＡＯＰmbtafを決定し（６２２ａ）、
前記最適点火時期ルックアップテーブルに、目標空燃比としての理論空燃比、機関２０の実際の回転速度及び機関２０の実際の吸入空気量を適用することにより、機関２０の暖機完了後であり且つ機関２０の目標空燃比が理論空燃比であるときの理論空燃比対応最適点火時期ＡＯＰmbtstを決定し（６２２ｂ）、
目標空燃比対応最適点火時期ＡＯＰmbtafと理論空燃比対応最適点火時期ＡＯＰmbtstとに基づいて前記目標空燃比と前記理論空燃比との相違を補償するための空燃比点火時期補正量dSAabyfを算出する空燃比点火時期補正量算出部６２２（６２２ｃ）と、
を備える。
【００７０】
また、前記点火時期制御部は、
前記空燃比点火時期補正量dSAabyfによって前記決定されたベース点火時期ＡＯＰｂｓｅを補正し、前記補正された点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御する（６２４）。
【００７１】
加えて、
前記ベース点火時期演算部及び前記空燃比点火時期補正量算出部を用いて前記目標効率に対する空燃比補正後暖機完了時点火時期を算出し（６２３ｄ）、
前記目標効率を前記機関の現在の暖機状態に対する目標効率である冷間時目標効率（現在水温時効率ＥＦＦｋｌＴＨＷ）に変換するとともに（６２３ａ、６２３ｂ）、前記ベース点火時期演算部及び前記空燃比点火時期補正量算出部を用いて前記冷間時目標効率に対する空燃比補正後冷間時点火時期を算出し（６２３ｃ）、
前記空燃比補正後暖機完了時点火時期ＡＯＰafと前記空燃比補正後冷間時点火時期ＡＯＰafcldとに基づいて冷間時点火時期補正量を算出する（６２３ｅ）、
冷間時点火時期補正量算出部６２３を備える。
【００７２】
また、前記点火時期制御部は、
前記冷間時点火時期補正量によってベース点火時期ＡＯＰｂｓｅを更に補正し、前記補正された点火時期に基づいて前記機関の実際の点火時期を変更するアクチュエータを制御する（６２４）。
【００７３】
従って、精度良く検出することが困難な筒内圧力ピーククランク角をパラメータとして使用することなく、ベース点火時期ＡＯＰｂｓｅ及び最終点火時期ＡＯＰfinを決定することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…統合制御装置、２０…火花点火式内燃機関、２１、２２、２３…アクチュエータ、３０…電子制御ユニット、４０…要求発生階層、４１、４２、４３…要求出力要素、５０…調停階層、５１、５２、５３…調停要素、６０…制御量設定階層、６０Ａ…調整部、６１…目標スロットル弁開度演算部（制御量演算要素）、６１…空気量制御部（制御量演算要素）、６２…点火時期演算部（制御量演算要素）、６３…噴射量増量係数演算部（燃料噴射量制御部、制御量演算要素）、６２１…ベース点火時期演算部、６２２…空燃比補正量演算部（空燃比点火時期補正量算出部）、６２２ａ…ＭＢＴ点火時期マップ（最適点火時期ルックアップテーブル）、６２２ｂ…ＭＢＴ点火時期マップ（最適点火時期ルックアップテーブル）、６２２ｃ…減算部、６２３…冷間時補正量演算部（冷間時点火時期補正量算出部）、６２３ａ…冷間時ＫＬ効率演算部、６２３ｃ…空燃比補正後・冷間時点火時期演算部、６２３ｄ…空燃比補正後・暖機完了時点火時期演算部、６２４…点火時期制御部。
【図１】
2013204553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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