專利名稱：：內燃機的控制裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置。
背景技術：
：在內燃機的控制中，謀求滿足排放性能、燃料消耗性能(燃料經濟性，fuelconsumptioncapability)、怠速穩(wěn)定性等各種性能。因此，以往，是由用于滿足這些性能的各控制邏輯，分別提出對節(jié)氣門(閥)、點火裝置、燃料噴射裝置等的內燃機的各致動器的要求。因此，在決定對各致動器的指令值時，需要將由各控制邏輯提出的要求對每個致動器進行調停(mediate,調和)，因而導致控制復雜化。另外，在變更控制邏輯時，需要發(fā)汪對全部致動器的依存關系進行。反之，在變更致動器時，需要重新修正對該致動器提出要求的全部的控制邏輯。因此，在內燃機的控制裝置的開發(fā)方面花費大量的時間和工夫。在日本特表2000-512713號公報中，公開了以下的技術，即，在內燃機的控制裝置中，在除了基于加速踏板開度的駕駛員的要求轉矩以外，還基于根據驅動滑動控制和變速器控制、行駛動態(tài)特性控制等的轉矩要求來設定節(jié)氣門開度和點火正時、燃料噴射量等控制值的情況下，是基于轉矩值來"^殳定進氣量和點火正時，并且考慮點火角效率來^1定點火正時。專利文獻1:日本特表2000-512713號^JNIL如上所述，在上述以往的技術中，提出了點火角效率的概念。這是對于最佳點火正時的效率，只不過是致動器量(點火正時)的表達的改變。即，不能考慮點火裝置以外的致動器。
發(fā)明內容本發(fā)明是鑒于上述的問題點所完成的，目的在于提供一種能夠謀求控制的簡單化，并且適當地調停多個要求從而進行高性能的控制的內燃機的控制裝置。為了實現上述目的，第一發(fā)明是一種內燃機的控制裝置，其特征在于，具備多個要求輸出單元，該多個要求輸出單元基于各自的目的分別對內燃機輸出要求；調停單元，該調停單元對來自上述多個要求輸出單元的要求進行調停5和致動器指令值決定單元，該致動器指令值決定單元基于上述調停單元的調停的結果，決定對設置于上述內燃機的多個致動器(actuator)的指令值，上述要求，是與表示要求轉矩對基準轉矩的比率的轉矩效率相關的要求，其中基準轉矩是在上述多個致動器的動作點為最佳時獲得的。另外，第二發(fā)明是在第一發(fā)明的基礎上，其特征在于，在上述多個要求輸出單元中包括以降低燃料消耗為目的而輸出要求的燃料消耗控制單元、以減少排放物(emission)為目的而輸出要求的排放控制單元、以提高怠速穩(wěn)定性為目的而輸出要求的怠速穩(wěn)定性控制單元中的至少一方。另外，第三發(fā)明是在第一或第二發(fā)明的基礎上，其特征在于，在上述多個致動器中包括可改變點火正時的點火裝置、可改變進氣門和/或排氣門的打開特性的可變氣門裝置中的至少一方。另外，第四發(fā)明是在第一至第三發(fā)明中的任意一項的基礎上，其特征在于，上述調停單元基于從上述各要求輸出單元輸出的要求的歷史的積分值進行調停。另外，第五發(fā)明是在第四發(fā)明的基礎上，其特征在于，在上述多個要求輸出單元中包括輸出與轉矩效率的平均的容許降低量相關的值的單元，和輸出與轉矩效率的要求降低量相關的值的單元，上述調停單元包括第一調停單元，該第一調停單元在上述要求降低量小于上述容許降低量的情況下，使上述要求降低量維持原樣地反映于轉矩效率的調停結果；和第二調停單元，該第二調停單元在上述要求降低量大于上述容許降低量的情況下，在調停結果的轉矩效率降低量的歷史的積分值不超過上述容許降低量的歷史的積分值的范圍內，使上迷要求降低量反映于轉矩效率的調停結果。根據第一發(fā)明，能夠對從多個要求輸出單元輸出的與轉矩效率相關的要求進行調停，并基于該調停結果，決定對內燃機的多個致動器的指令值。因此，無需將來自多個要求輸出單元的要求對每個致動器進行調停，而是能夠作為與轉矩效率相關的要求的調停而統(tǒng)一進行。因此，能夠使控制簡單化，從而實現縮短開發(fā)期間，降低開發(fā)成本。此外，即使在改變內燃機的性能目標(燃料消耗性能、排放性能等目標)的情況下，也驗汪到調停單元的調停結果為止即可，而無需發(fā)汪到致動器指令值為止。另外，即使在某個致動器被改變?yōu)橐?guī)格不同的裝置的情況下，也無需重新修正M求輸出單元的要求的內容，只要重新修正致動器指令值決定單元等就能夠解決。另外，通過控制轉矩效率能夠控制排氣能量，因此對于排放性能，能夠通過排氣能量進行控制。因此，使以物理模型為基礎的控制的應用變得容易，因而能夠進行高性能的控制。根據第二發(fā)明，能夠進行滿足對燃料消耗性能、排放性能、怠速穩(wěn)定性等各種性能的要求的高性能的控制。根據第三發(fā)明，以根據點火正時、進氣門或排氣門的打開特性而變化的轉矩效率為基礎，從而能夠進行高性能的控制。根據第四發(fā)明，基于從M求輸出單元輸出的要求的歷史的積分值進行調停，由此能夠計算出更適當的調停結果。根據第五發(fā)明，在具有輸出與轉矩效率的平均的容許降低量相關的值的要求輸出單元(例如，燃料消耗控制部等)、和輸出與轉矩效率的要求降低量相關的值的要求輸出單元(例如，排放控制部、怠速穩(wěn)定性控制部等)的情況下，在轉矩效率降低量的時間平均值滿足容許降低量的范圍內，能夠滿足要求降低量。因此，例如能夠改善排放性能和怠速穩(wěn)定性，并且能夠可靠地實現作為目標的燃料消耗性能，并能夠執(zhí)行更高性能的控制。圖l是用于說明本發(fā)明的實施方式l的系統(tǒng)構成的圖；圖2是表示ECU的一部分的功能的框圖3是表示在本發(fā)明的實施方式2中與從各控制部輸出的轉矩效率相關的要求的圖4是表示效率調停部調停了圖3所示的M求的調停結果的圖。符號說明10-內燃機，12-活塞，16-進氣通路；18-排氣通路；26-催化劑，32-進氣門，34-進氣可變氣門裝置(variablevalveoperatingsystem)，36-排氣門，38-排氣可變氣門裝置，50-ECU。具體實施方式實施方式1(系統(tǒng)構成的說明)圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式1的內燃機系統(tǒng)的構成的圖。圖1表示的構成具備內燃機10。內燃機10的氣缸數以及氣缸配置未作特殊限定。在內燃機10的各氣缸內設有活塞12。在各氣缸上連通有進氣通路16和排氣通路18。在進氣通路16上設有節(jié)氣門20。在節(jié)氣門20附近，設有檢測節(jié)氣門開度TA的節(jié)氣門位置傳感器22。另外，在排氣通路18上配置有用于凈化排氣的催化劑26。在內燃機10的各氣缸上，設有向進氣口內噴射燃料的燃料噴射器28,7和用于對燃燒室內的混合氣進^f亍點火的火花塞30。另外在本發(fā)明中，不限于圖示的進氣口燃料噴射式內燃機，也能夠適用于缸內直接噴射式內燃機，或同時使用進氣口燃料噴射和缸內直接噴射的內燃機。內燃機10還具備可改變進氣門32的打開特性的進氣可變氣門裝置34，和可改變排氣門36的打開特性的排氣可變氣門裝置38。進氣可變氣門裝置34和排氣可變氣門裝置38的具體的機構未作特別限定，能夠用公知的各種機構。在內燃機IO的曲軸24附近，設有用于檢測曲軸24的旋轉角度(曲軸轉角)的曲軸轉角傳感器42。另外，在加速踏板附近，設置有檢測加速踏板開度的加速踏板位置傳感器44。圖1表示的系統(tǒng)，具備ECU(ElectronicControlUnit)50。在ECU50上分別電連接有上述的節(jié)氣門位置傳感器22、曲軸轉角傳感器42、加速踏板位置傳感器44等各種傳感器，和上述的節(jié)氣門20、燃料噴射器28、火花塞30、進氣可變氣門裝置34、排氣可變氣門裝置38等設備。(實施方式l的特征)圖2是表示ECU50的一部分的功能的框圖。如圖2所示，ECU50具有排放控制部52、燃料消耗控制部54、怠速穩(wěn)定性控制部56。排放控制部52、燃料消耗控制部54、怠速穩(wěn)定性控制部56，分別根據內燃機10的運行狀態(tài)等輸出與轉矩效率相關的要求。在此，本說明書中的"轉矩效率"被定義為要求轉矩對基準轉矩(基準發(fā)動機轉矩)的比率的值，是1以下的值，其中基準轉矩是設置在內燃機10的多個致動器(包括火花塞30的點火裝置、進氣可變氣門裝置34、排氣可變氣門裝置38等)的動作點為最佳時獲得的轉矩。眾所周知，在點火正時中，存在以便轉矩為最大的最佳的點火正時，即MBT(MinimumadvancefortheBestTorque,最大轉矩時的最小點火提前角)。同樣，對于進氣門32的打開特性和排氣門36的打開特性，也存在以便轉矩為最大的最佳的動作點。上述基準轉矩是指，如上所示，使各致動器的動作點為最佳時的發(fā)動機轉矩。轉矩效率越接近l，燃料消耗性能越良好。因此，燃料消耗控制部54，例如，以盡可能將轉矩效率保持為較高的方式，輸出與轉矩效率相關的要求。另一方面，若轉矩效率接近l，由于內燃機10的熱效率提高，因此排氣能量減小。根據減少排放物的觀點，有時在催化劑26低溫時想要提前對催化劑26進行預熱。在這樣的情況下，優(yōu)選為，增大排氣能量，即以某種程度降低轉矩效率。排放控制部52,根據這樣的觀點，輸出與轉矩效率相關的要求。在內燃機10怠速運轉時，若輔機驅動負載由交流發(fā)電機或空調的壓縮機等輔機類的導通/關斷而變動，則發(fā)動機轉速(怠速轉速)變動，因而易產生振動和噪聲。怠速穩(wěn)定性控制部56為了將怠速轉速保持為恒定而輸出與轉矩效率相關的要求。在導通了輔^L時，為將怠速轉速保持為恒定，例如需要將點火正時提前等以瞬時增大發(fā)動機轉矩。然而，在轉矩效率為1的狀態(tài)下，則無法偵發(fā)動機轉矩進一步增大。因此，怠速穩(wěn)定性控制部56效率相關的要求。分別從排放控制部52、燃料消耗控制部54、怠速穩(wěn)定性控制部56產生的與轉矩效率相關的要求，被集中到效率調停部58。效率調停部58，按照規(guī)定(預定)的規(guī)則對這些要求進行調停，由此計算出轉矩效率的目標值。致動器指令值計算部60，基于由效率調停部58計算出的轉矩效率目標值，計算出對各致動器的指令值(點火正時、進氣門32的打開特性、排氣門36的打開特性等)。即，在致動器指令計算部60中預先存儲表示轉矩效率與實現該轉矩效率的各致動器指令值的關系的映射(map，圖)，并按照該映射計算出各致動器指令值。致動器控制部62，按照由致動器指令值計算部60計算出的各致動器指令值，來驅動控制點火裝置、進氣可變氣門裝置34、排氣可變氣門裝置38等。如以上說明的那樣，根據本實施方式的系統(tǒng)，對從各控制部52、54、56產生的與轉矩效率相關的要求進行調停來決定轉矩效率的目標值，并根據該轉矩效率目標值計算出各致動器指令值。因此，無需對每個致動器調停要求，而是可以作為轉矩效率要求的調停而統(tǒng)一進行。因此，能夠使控制簡單化，從而實現縮短開發(fā)期間、降低開發(fā)成本。此外，即使在改變內燃機10的性能目標(燃料消耗性能、排放性能等目標)的情況下，也能夠驗證到效率調停部58的調停結果(轉矩效率目標值)為止即可，而無需發(fā)汪到致動器指令值為止。另一方面，即使在某個致動器^C改變?yōu)橐?guī)格不同的裝置的情況下，也無需重新修正各控制部52、54、56的要求的內容，只要重新修正致動器指4、值計算部60或者致動器控制部62等就能夠解決。另外，能夠通過控制轉矩效率來控制排氣能量，因此對于排放性能，能夠通過排氣能量進行控制。因此，使以物理模型為基礎的控制的應用變得容易，因而能夠進行高性能的控制。在上述的實施方式1中，排放控制部52、燃料消耗控制部54以及致動器穩(wěn)定性控制部56相當于上述第一發(fā)明的"多個要求輸出單元，，，效率調停部58相當于上述第一發(fā)明的"調停單元"，致動器指令值計算部60，相當于上述第一發(fā)明的"致動器指令值決定單元"。實施方式2接下來，參照圖3和圖4，說明本發(fā)明的實施方式2，然而是以與上述的實施方式l的不同點為中心進行說明，對于相同的事項，則簡化或者省略其說明。本實施方式，與上述的實施方式l同樣，能夠用圖1和圖2表示的系統(tǒng)構成來實現。(實施方式2的特征)圖3是表示在本實施方式中分別從排放控制部52、燃料消耗控制部54以及怠速穩(wěn)定性控制部56輸出的與轉矩效率相關的要求的圖。圖3中，"效率降低量，，是表示與作為轉矩效率的最大值的l相比時的轉矩效率的降低燃料消耗控制部54，如圖3中用虛線表示的那樣，將效率降低量的時間平均的容許值作為要求來輸出。即，燃料消耗控制部54，要求時間平均的效率降低量為如圖3中用虛線表示的高度以下。與此相對，排放控制部52和怠速穩(wěn)定性控制部56，分別4艮據運行狀態(tài)等依次將所需的效率降低量作為要求來輸出。即，排放控制部52和怠速穩(wěn)定性控制部56，分別在各時刻，要求效率降低量達到圖3中的柱形圖的高度為止。接下來，對從排放控制部52、燃料消耗控制部54以及怠速穩(wěn)定性控制部56(idlestabilitycontrolunit)分別輸出圖3所示的要求時的、利用效率調停部58(efficiencymediationunit)的調停方法進行說明。圖4是表示效率調停部58將圖3所示的各要求進行了調停的調停結果的圖。在以下的說明中，將從排放控制部52輸出的效率降低量的要求值、和從怠速穩(wěn)定性控制部56輸出的效率降低量的要求值中的較大一方稱為"要求效率降低量，，。另外，將從燃料消耗控制部54輸出的效率降低量的時間平均的容許值稱為"容許效率降低量"(acceptableefficiencydownamount)。此時，效率調停部58，按照以下的調停規(guī)則1和2,計算出調停結果。(調停規(guī)則1)在要求效率降低量小于容許效率降低量的情況下，將要求效率降低量維持原樣(直接)地反映于調停結果。(調停規(guī)則2)在要求效率降低量大于容許效率降低量的情況下，在作為調停結果的效率降低量的歷史(履歷，record)的積分(時間積分)值不超過容許效率降低量的歷史的積分(時間積分，timeintegration)值的范圍內，將要求效率降低量反映于調停結果。在圖3中的時刻t0~tl中，從排放控制部52輸出的效率降低量的要求值為要求效率降低量。該要求效率降低量小于從燃料消耗控制部54輸出的容許效率降低量。因此，如圖4所示，在時刻tOtl中，按照調停規(guī)則1，將從排放控制部52輸出的效率降低量的要求值維持原樣地反映于調停結果。即，將從1減去從排放控制部52輸出的效率降低量的要求值得到的值作為轉矩效率的目標值。另外，在圖3中的時刻tl~t2中，從怠速穩(wěn)定性控制部56輸出的效率降低量的要求值為要求效率降低量。該要求效率降低量小于從燃料消耗控制部54輸出的容許效率降低量。因此，如圖4所示，在時刻tl~t2中，按照調停規(guī)則1,將從怠速穩(wěn)定性控制部56輸出的效率降低量的要求值維持原樣地反映于調停結果。即，將從1減去從怠速穩(wěn)定性控制部56輸出的效率降低量的要求值得到的值作為轉矩效率的目標值。如此，在時刻t0~t2中，調停結果的效率降低量小于容許效率降低量。即，在時刻t0~t2中，調停結果良好地成為燃料消耗控制部54所要求的燃料消耗性能以上，具有富余(margin)。該富余量能夠以圖4中的面積A來表示。另一方面，在圖3中的時刻t2~t3中，從怠速穩(wěn)定性控制部56輸出的效率降低量的要求值為要求效率降低量。然而，該要求效率降低量大于從燃料消耗控制部54輸出的容許效率降低量。因此，在這種情況下，如下所迷，適用調停規(guī)則2。在時刻t0~t3中，為了不使調停結果的效率降低量的歷史的積分值超過容許效率降低量的歷史的積分值，因此需務使圖4中面積A與面積B相等。因此，在時刻t2t3中，以4吏該面積A與面積B相等的方式來決定調停結果。因此，在時刻t2t3中，將大于容許效率降低量且小于要求效率降低量的值作為調停結果。即，不是維持原樣地滿足全部要求效率降低量而是滿足其一部分.換而言之，本實施方式的調停方法，在要求效率降低量超過容許效率降低量的情況下，只在針對來自燃料消耗控制部54的要求的該時刻的富余量(圖4中的面積A)的范圍內，允許超過容許效率降低量地使轉矩效率降低。才艮據這樣的本實施方式的調停方法，能夠在效率降低量的時間平均值滿足燃料消耗控制部54的要求的范圍內，滿足排放控制部52、怠速穩(wěn)定性控制部56的要求。因此，能夠改善排放性能和怠速穩(wěn)定性，可靠地實現作為目標的燃料消耗性能，能夠執(zhí)行高性能的控制。另外，在上述的實施方式2中，容許效率降低量相當于上述第五發(fā)明中的"容許降低量"，要求效率降低量相當于上述第五發(fā)明中的"要求降低量"。另外，ECU50，通過執(zhí)行按照上述調^MJ'J1的處理來實現上述第五發(fā)明中的"第一調停單元，，，并通過執(zhí)行按照上述調停規(guī)則2的處理來實現上述第五發(fā)明中的"第二調停單元"。權利要求1.一種內燃機的控制裝置，其特征在于，具備多個要求輸出單元，該多個要求輸出單元基于各自的目的分別對內燃機輸出要求；調停單元，該調停單元對來自上述多個要求輸出單元的要求進行調停；和致動器指令值決定單元，該致動器指令值決定單元基于上述調停單元的調停的結果，決定對設置于上述內燃機的多個致動器的指令值，上述要求是與表示要求轉矩對基準轉矩的比率的轉矩效率相關的要求，其中基準轉矩是在上述多個致動器的動作點為最佳時所獲得的。2.根據權利要求l所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在上述多個要求輸出單元中包括以降低燃料消耗為目的而輸出要求的燃料消耗控制單元、以減少排放物為目的而輸出要求的排放控制單元、以提高怠速穩(wěn)定性為目的而輸出要求的怠速穩(wěn)定性控制單元中的至少一方。3.根據權利要求1或2所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在上述多個致動器中包括可改變點火正時的點火裝置、可改變進氣門和/或排氣門的打開特性的可變氣門裝置中的至少一方。4.根據權利要求1至3中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，上述調停單元基于從上述各要求輸出單元輸出的要求的歷史的積分值進行調停。5.根據權利要求4所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在上述多個要求輸出單元中包括輸出與轉矩效率的平均的容許降低量相關的值的單元，和輸出與轉矩效率的要求降低量相關的值的單元，上述調停單元包括第一調停單元，該第一調停單元在上述要求降低量小于上述容許降低量的情況下，使上述要求降低量維持原樣地反映于轉矩效率的調停結果；和第二調停單元，該第二調停單元在上述要求降低量大于上述容許降低量的情況下，在調停結果的轉矩效率降低量的歷史的積分值不超過上述容許降低量的歷史的積分值的范圍內，使上述要求降低量反映于轉矩效率的調停結果。全文摘要本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置，目的在于謀求控制的簡單化，并且適當地調停多個要求從而進行高性能的控制。具備基于各自的目的對內燃機輸出各種要求的排放控制部(52)、燃料消耗控制部(54)、怠速穩(wěn)定性控制部(56)；對來自這些控制部的要求進行調停的效率調停部(56)；基于效率調停部(56)的調停結果，決定對設置于內燃機的多個致動器的指令值的致動器指令值計算部(60)。上述要求，是與表示要求轉矩對基準轉矩的比率的轉矩效率相關的要求，其中基準轉矩是在多個致動器的動作點為最佳時獲得的。文檔編號F02D45/00GK101680393SQ20088001852公開日2010年3月24日申請日期2008年3月17日優(yōu)先權日2007年8月21日發(fā)明者田中宏幸申請人:豐田自動車株式會社