內燃機的控制裝置的制作方法

專利名稱：內燃機的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的控制裝置，更詳細地涉及將與內燃機的各種性能相關的要求 通過多個致動器的協調控制來實現的控制裝置。
背景技術：
內燃機的動作由多個致動器來控制。在火花點火式內燃機的情況下，能夠通過節 氣門的進入空氣量的調整、點火裝置的點火正時的調整、和燃料供給裝置的空燃比的調整 來控制動作。上述多個致動器的控制量(或操作量)可按照每個致動器來單獨決定。然而， 如果用日本特開平10-325348號公報中所公開的轉矩請求控制，就能夠通過多個致動器的 協調控制來提高轉矩的控制精度。轉矩請求控制是用轉矩表示與內燃機的性能相關的要求，并控制各致動器的動作 以實現該要求轉矩的一種前饋控制。為了執行轉矩請求控制而需要用于從要求轉矩中導 出各致動器的控制量的模型，詳細地說需要內燃機的逆模型。內燃機逆模型能夠由映射或 函數或者它們的組合而構成。日本特開平10-325348號公報中公開了利用內燃機怠速時和 非怠速時共用的模型(在上述公報內表現為控制目標量計算單元)進行轉矩請求控制的技 術。然而，內燃機中的各致動器的控制量與轉矩的關系根據內燃機的運行狀態和/或 運行條件而變化。因此，為了正確地計算出用于實現要求轉矩的控制量，作為信息運行狀態 和/或運行條件是必要的。然而，根據內燃機所處的狀態有時無法得到所需的信息。例如， 雖然進入缸內的空氣量能夠用節氣門開度和空氣流量傳感器的輸出值進行計算，然而在起 動時由于進氣管內已經存在有空氣，因此計算出正確的進入空氣量非常困難。在轉矩請求 控制中使用的內燃機信息的可靠性低的情況下，無法確保轉矩的控制精度。另外，根據內燃機的不同存在能夠改變氣缸內的燃燒模式的內燃機。例如，存在在 中高負荷時進行均勻燃燒的運行，在低負荷時進行分層燃燒的運行的內燃機。然而，在均勻 燃燒和分層燃燒中各致動器的控制量和轉矩的關系完全不同。因此，在以均勻燃燒為前提 設計上述內燃機逆模型的情況下，在分層燃燒時就無法用該內燃機逆模型進行轉矩控制。如上所述，轉矩請求控制存在幾個弱點，由于該弱點而產生了無法使致動器的控 制量準確地反映與內燃機的性能相關的要求的狀況。

發明內容
本發明是為了解決上述課題所做出的，目的在于提供一種能夠補償所謂的轉矩請 求控制中的弱點，使致動器的控制量準確地反映與內燃機的性能相關的要求的內燃機的控 制裝置。第1發明為了實現上述目的提供一種內燃機的控制裝置，該內燃機通過一個或多 個致動器來控制動作，該內燃機的控制裝置的特征在于，包括內燃機要求值取得單元，該內燃機要求值取得單元取得決定所述內燃機的動作的一個或多個預定物理量的要求值(以下稱為內燃機要求值)；內燃機信息取得單元，該內燃機信息取得單元取得與所述內燃機的當前的運行狀 態或運行條件相關的信息(以下稱為內燃機信息)；致動器要求值計算單元，該致動器要求值計算單元包括內燃機逆模型，該內燃機 逆模型從所述一個或多個預定物理量的各值中導出用于在所述內燃機中實現它們的所述 一個或多個致動器的各控制量，通過將各內燃機要求值和內燃機信息輸入所述內燃機逆模 型從而計算出對所述一個或多個致動器分別要求的控制量(以下稱為致動器要求值)；致動器直接要求值取得單元，該致動器直接要求值取得單元取得對所述一個或多 個致動器分別直接要求的控制量(以下稱為致動器直接要求值)；切換單元，該切換單元將所述一個或多個致動器的控制在基于致動器要求值進行 的控制和基于致動器直接要求值進行的控制之間切換。第2發明是在第1發明的基礎上，其特征在于，還包括切換指示單元，該切換指示單元根據內燃機信息來選擇基于致動器要求值 進行的控制、或者基于致動器直接要求值進行的控制，并指示所述切換單元切換到所選擇 的控制。第3發明是在第2發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在所取得的內燃機信息的可靠性低的情況下選擇基于致動器 直接要求值進行的控制。第4發明是在第2或第3發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在所述內燃機逆模型的成立條件中不包括所述內燃機的當前 的運行狀態和/或運行條件的情況下，選擇基于致動器直接要求值進行的控制。第5發明是在第2至第4中的任意一項發明的基礎上，其特征在于， 還包括內燃機實現值取得單元，該內燃機實現值取得單元取得由所述內燃機實現 的所述1個或多個預定物理量的值(以下稱為內燃機實現值)，所述切換指示單元，在根據致動器直接要求值控制所述多個致動器時，對于所述 一個或多個預定物理量的各個在內燃機實現值相對于內燃機要求值的偏差在容許范圍內 的情況下，指示所述切換單元從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求 值進行的控制。第6發明是在第5發明的基礎上，其特征在于，所述內燃機實現值取得單元，根據由所述內燃機信息取得單元取得的內燃機信息 來計算內燃機實現值。第7發明是在第5發明的基礎上，其特征在于，所述內燃機實現值取得單元，包括從所述一個或多個致動器的各控制量中導出通 過它們在所述內燃機中實現的所述一個或多個預定物理量的值的內燃機模型，通過將各致 動器直接要求值輸入所述內燃機模型來計算內燃機實現值。第8發明是在第2至第4中的任意一項發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在根據致動器直接要求值控制所述一個或多個致動器時，對 于所述多個致動器的各個在致動器要求值相對于致動器直接要求值的偏差在容許范圍內 的情況下，指示所述切換單元從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控制。第9發明是在第2至第8中的任意一項發明的基礎上，其特征在于，所述切換單元，是逐漸地進行基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要 求值進行的控制的切換。第10發明是在第1發明的基礎上，其特征在于，所述控制裝置通過多個致動器來控制動作，所述切換單元構成為，將所述多個致動器的控制在基于致動器要求值進行的控制 和基于致動器直接要求值進行的控制之間單獨地進行切換，并且，所述控制裝置還包括切換指示單元，該切換指示單元根據內燃機信息分別 對所述多個致動器單獨選擇基于致動器要求值進行的控制、或者基于致動器直接要求值進 行的控制，并指示所述切換單元切換到所選擇的控制。第11發明是在第10發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在對于所述多個致動器的全部或一部分致動器從基于致動器 直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指 示所述切換單元將成為切換對象的各致動器的控制按照預先設定的切換順序依次切換到 基于致動器要求值進行的控制。第12發明是在第11發明的基礎上，其特征在于，在所述切換順序中根據轉矩相對于控制量變化的響應靈敏度的高低來決定各致 動器的優先次序。第13發明是在第10至第12中的任意一項發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在對于所述多個致動器的全部或一部分致動器從基于致動器 要求值進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指 示所述切換單元將成為切換對象的各致動器的控制按照預先設定的反切換順序依次切換 到基于致動器直接要求值進行的控制。第14發明是在第13發明的基礎上，其特征在于，在所述反切換順序中，根據轉矩控制能力的高低來決定各致動器的優先次序。第15發明是在第11至第14中的任意一項發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在預定的同時切換條件成立的情況下，指示所述切換單元將 成為切換對象的全部致動器的控制一起同時切換。第16發明是在第10至第15中的任意一項發明的基礎上，其特征在于，所述切換單元，逐漸地進行基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求 值進行的控制的切換。第17發明是在第10至第16中的任意一項發明的基礎上，其特征在于，所述致動器要求值計算單元還包括修正單元，該修正單元在根據致動器直接要求 值控制所述多個致動器中的一部分的情況下，對于不是根據致動器直接要求值控制的其余 的致動器中的至少一個致動器修正其致動器要求值，使得所述多個致動器的控制量間的關 系不超過燃燒極限。第18發明是在第17發明的基礎上，其特征在于，所述修正單元基于致動器直接要求值和實現優先次序高的致動器要求值對實現優先次序低的致動器要求值進行修正。第19發明是在第10發明的基礎上，其特征在于，所述一個或多個預定物理量中的一個是轉矩，在通過所述內燃機要求值取得單元 取得的內燃機要求值中包括轉矩要求值，所述多個致動器中包括調整進入空氣量的進氣致動器和調整點火正時的點火致 動器，在所述內燃機逆模型中設置有基于轉矩要求值計算對所述進氣致動器要求的進 氣致動器要求值的單元、基于內燃機信息來推定通過所述進氣致動器的動作能夠實現的轉 矩值的單元、和計算對所述點火致動器要求的點火致動器要求值以補償轉矩要求值與推定 的轉矩值的偏差的單元，所述切換指示單元，在對于所述進氣致動器和點火致動器從基于致動器直接要求 值進行的控制向基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指示所述切換單 元將所述點火致動器的控制從基于點火致動器直接要求值進行的控制向基于點火致動器 要求值進行的控制切換，并且基于點火致動器要求值與點火正時能夠調整的范圍的關系來 判定能否通過調整點火正時而實現根據當前時刻的進氣致動器直接要求值與進氣致動器 要求值的偏差計算出的轉矩偏差的補償，在判定為不能實現時，指示所述切換單元使所述 進氣致動器的控制逐漸地從基于進氣致動器直接要求值進行的控制切換到基于進氣致動 器要求值進行的控制。第20發明是在第19發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在使所述進氣致動器的控制量從進氣致動器直接要求值逐漸 地向進氣致動器要求值變化的過程中能夠實現基于調整點火正時進行的轉矩偏差的補償 時，指示所述切換單元迅速切換到基于進氣致動器要求值進行的控制。第21發明是在第19或第20發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在預定的早期切換條件成立的情況下，指示所述切換單元與 將所述點火致動器的控制切換到基于點火致動器要求值進行的控制，一并地將所述進氣致 動器的控制切換到基于進氣致動器要求值進行的控制。第22發明是在第10發明的基礎上，其特征在于，所述一個或多個預定物理量的一個是轉矩，在通過所述內燃機要求值取得單元取 得的內燃機要求值中包括轉矩要求值，所述多個致動器中包括調整進入空氣量的進氣致動器和調整點火正時的點火致 動器，在所述內燃機逆模型中設置有基于轉矩要求值計算對所述進氣致動器要求的進 氣致動器要求值的單元、基于內燃機信息來推定通過所述進氣致動器的動作能夠實現的轉 矩值的單元、和計算對所述點火致動器要求的點火致動器要求值以便補償轉矩要求值與推 定的轉矩值的偏差的單元，所述切換指示單元，在對于所述進氣致動器和點火致動器從基于致動器要求值進 行的控制向基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指示所述切換單 元將所述進氣致動器的控制從基于進氣致動器要求值進行的控制切換到基于進氣致動器 直接要求值進行的控制，然后，指示所述切換單元將所述點火致動器的控制從基于點火致動器要求值進行的控制切換到基于點火致動器直接要求值進行的控制。第23發明是在第22發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在所述進氣致動器的控制從基于進氣致動器要求值進行的控 制切換到基于進氣致動器直接要求值進行的控制后，如果所述進氣致動器的實現值與進氣 致動器要求值之差在容許范圍內，則指示所述切換單元將所述點火致動器的控制從基于點 火致動器要求值進行的控制切換到基于點火致動器直接要求值進行的控制。第24發明是在第22或第23發明的基礎上，其特征在于，所述切換指示單元，在預定的早期切換條件成立的情況下，指示所述切換單元與 將所述進氣致動器的控制切換到基于進氣致動器要求值進行的控制一并地，將所述點火致 動器的控制切換到基于點火致動器要求值進行的控制。根據第1發明，通過取得決定內燃機的動作的一個或多個內燃機要求值，并將各 內燃機要求值與內燃機信息一起輸入內燃機逆模型從而生成對各致動器要求的致動器要 求值。另外，還取得對各致動器直接要求的致動器直接要求值。前者的基于致動器要求值的控制是使用了內燃機逆模型的前饋控制，具有為了實 現與內燃機的性能相關的要求而能夠一邊使各致動器相互協調一邊動作的優點。然而，在 不能得到正確的內燃機信息的情況下，或在內燃機逆模型的成立條件中不包括內燃機的運 行狀態或運行條件的情況下，存在降低致動器要求值的精度，或者無法獲得有效的致動器 要求值，其結果無法實現與內燃機的性能相關的要求的缺點。另一方面，后者的基于致動器直接要求值的控制具有以下優點不受內燃機的運 行狀態和/或運行條件的影響，能夠使致動器正確地執行基于與內燃機的性能相關的要求 的預定的動作。然而，關于內燃機的性能有多個要求的情況下，還存在無法一邊調停上述要 求一邊協調控制各致動器的動作的缺點。如上所述，基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制分 別具有優點和缺點。然而，一方控制的優點與另一方控制的缺點為互補的關系，另一方控制 的優點與一方控制的缺點為互補的關系。因此，為了使第一發明成為這樣，只要基于致動器 要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制能夠切換，則通過選擇更有利的控 制就能夠使各致動器的控制量正確地反映與內燃機的性能相關的要求。根據第2發明，作為用于選擇基于致動器要求值進行的控制、或者基于致動器直 接要求值進行的控制的判斷材料，是在內燃機逆模型中用致動器要求值的計算所使用的內 燃機信息。由于根據該內燃機信息能夠預測基于致動器要求值進行的控制成為有利的狀況 或成為不利的狀況，因此能夠基于內燃機信息進行切換的判斷，由此能夠正確地選擇更有 利的控制。例如，在取得的內燃機信息的可靠性低的情況下，用該可靠性低的內燃機信息計 算出的致動器要求值的精度也降低。內燃機信息的信賴性低的情況包括用于取得內燃機 信息的傳感器未活性化的情況，或傳感器的檢測對象不穩定的情況，或者未達到用于計算 內燃機信息的計算條件的情況等。根據第3發明，由于在這樣的情況下是選擇基于致動器 直接要求值進行的控制而不是基于致動器要求值進行的控制，因此能夠防止內燃機信息的 低可靠性對致動器的動作帶來惡劣影響。另外，在內燃機逆模型的成立條件中未包括內燃機當前的運行狀態和/或運行條件的情況下，致動器控制量的計算無法使用內燃機逆模型。例如，如果內燃機逆模型是以均 勻燃燒為前提設計的，則在選擇了分層燃燒作為運行模式的情況下內燃機逆模型不成立。 另外，在內燃機逆模型包括物理模型的情況下，即使內燃機的運行狀態或運行條件脫離該 物理模型的前提條件時內燃機逆模型也不成立。另外，在內燃機逆模型包括統計模型的情 況下，內燃機的運行狀態大大地脫離該統計模型的數值范圍時內燃機逆模型也不成立。根 據第4發明，由于在這樣的情況下是選擇基于致動器直接要求值進行的控制而不是基于致 動器要求值進行的控制，因此能夠確保內燃機逆模型不成立的狀況下的致動器的動作。然而，當通過基于致動器直接要求值進行的控制所實現的內燃機實現值、與通過 切換到基于致動器要求值進行的控制所實現的內燃機實現值之間存在偏差時，伴隨從致動 器直接要求值切換到致動器要求值，內燃機的動作發生不連續地變動。關于這點，根據第5 發明，由于將通過基于致動器直接要求值進行的控制所實現的內燃機實現值、與成為致動 器要求值的計算基礎的內燃機要求值的偏差是容許范圍內作為切換條件，因此在切換前后 能夠使內燃機實現值連續地連接。即，根據第5發明，能夠防止伴隨切換而使內燃機的動作 發生不連續地變動。例如在預定物理量中包括轉矩的情況下，能夠防止切換時產生轉矩差。根據第6發明，通過用進行基于致動器直接要求值進行的控制時的內燃機信息， 能夠正確地計算出此時實際實現的內燃機實現值。根據第7發明，通過準備相當于上述內燃機逆模型的逆模型的內燃機模型，并將 各致動器直接要求值輸入該內燃機模型，由此能夠正確地預測并計算出用基于致動器直接 要求值進行的控制所實現的內燃機實現值。另外，在從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控 制時，當致動器直接要求值與致動器要求值之間存在偏差時，會在致動器的動作中產生不 連續。關于這點，根據第8發明，分別對多個致動器將致動器要求值相對于致動器直接要求 值的偏差在容許范圍內作為切換的條件，因此在切換前后致動器的動作能夠成為連續地連 接。即，根據第8發明，能夠防止伴隨切換使致動器的動作發生不連續，由此防止內燃機的 動作發生不連續地變動。例如在致動器中包括節氣門的情況下，能夠防止因節氣門開度的 急變所產生的轉矩差。此外，根據第9發明，由于基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求 值進行的控制的切換是逐漸地進行，因此假設即使在致動器要求值和致動器直接要求值之 間存在偏差，或者在用基于致動器要求值進行的控制所實現的內燃機實現值與用基于致動 器直接要求值進行的控制所實現的內燃機實現值之間存在偏差，也能夠抑制由該偏差產生 的內燃機動作的不連續。根據第10發明，由于基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進 行的控制之間的切換能夠分別對多個致動器單獨地進行，因此能夠按照每個致動器選擇更 有利的控制。即，根據第10發明，能夠分別使多個致動器適宜地動作，由此能夠提高與內燃 機的性能相關的要求的實現精度。根據第11發明，在對于多個致動器的全部或一部分致動器從基于致動器直接要 求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，是按照預 先設定的切換順序依次切換而不是將上述切換一次進行，因此能夠抑制因各致動器的控制 的切換而產生的內燃機動作的不連續。
此時，先切換的致動器能夠基于之后切換的其他致動器的控制量進行動作以實現 與內燃機的性能相關的要求。因此，根據第12的發明，由于切換順序是以轉矩相對于控制 量變化的響應靈敏度從高到低的次序，因此通過用于先切換的致動器的轉矩調整的動作， 就能夠抑制因之后的其他致動器的控制的切換而產生的轉矩變動。即，根據第12發明，能 夠有效地抑制因各致動器的控制的切換而產生的轉矩差。另外，根據第13發明，在對于多個致動器的全部或一部分致動器從基于致動器要 求值進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，由于 按照預先設定的逆切換順序依次進行切換而不是將上述切換一次進行，因此能夠抑制因各 致動器的控制的切換而產生的內燃機動作的不連續。特別是，根據第14發明，由于從轉矩控制能力高的致動器按順序切換到基于致動 器直接要求值進行的控制，因此能夠抑制因內燃機的動作變為不連續而產生的轉矩差，并 且能夠確保切換時轉矩的控制性。另外，根據第15發明，還能夠將成為切換對象的全部致動器的控制一起同時切 換。由于能夠選擇依次切換和同時切換，因此在某種狀態下通過選擇依次切換就能夠優先 抑制內燃機動作的不連續，而在其他狀況下，通過選擇同時切換就能夠優先迅速地切換控 制。根據第16發明，由于基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進 行的控制的切換是逐漸地進行，因此假設即使在致動器要求值和致動器直接要求值之間存 在偏差，也能夠抑制因該偏差產生的內燃機動作的不連續。然而，只要是通過致動器要求值來控制全部致動器，就能夠由通過內燃機逆模型 的協調控制將各致動器的控制量間的關系收容在燃燒極限內。然而，在通過致動器直接 要求值控制一部分致動器的情況下，該致動器的控制量被設定為與其他致動器的控制量無 關。根據第17發明，在這樣的情況下，對于通過致動器直接要求值未控制的任意一個致動 器，修正其致動器要求值使各致動器的控制量間的關系不超過燃燒極限。因此根據第17發 明，即使對一部分致動器進行了基于致動器直接要求值的控制的情況下，也與通過致動器 要求值來控制全部致動器的情況同樣，能夠將各致動器的控制量間的關系收容在燃燒極限 內。特別是根據第18發明，由于修正的是實現優先次序低的致動器要求值，因此實現 優先次序高的致動器要求值能夠保持原狀實現。而且該修正反映實現優先次序高的致動器 要求值和致動器直接要求值，因此能夠適宜地修正作為修正對象的致動器要求值，以將各 致動器控制量間的關系收容在燃燒極限內。另外，根據第19發明，對于進氣致動器和點火致動器從基于致動器直接要求值進 行的控制向基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，首先將點火致動器的 控制從基于點火致動器直接要求值進行的控制切換到基于點火致動器要求值進行的控制。 由此，在進氣致動器的控制從基于進氣致動器直接要求值進行的控制切換到基于進氣致動 器要求值進行的控制時，能夠自動地進行點火正時的調整以補償因它們的偏差產生的轉矩 偏差。然而雖然點火正時的調整與進入空氣量的調整相比轉矩的響應敏感度優異，但是能 夠調整的轉矩是有限的。根據第19發明，根據點火致動器要求值與點火正時可調整范圍的 關系在通過調整點火正時不能實現上述轉矩偏差的補償時，由于進氣致動器的控制從基于進氣致動器直接要求值進行的控制逐漸地切換到基于進氣致動器要求值進行的控制，因此 即使進氣致動器直接要求值與進氣致動器要求值的偏差較大的情況下，也能夠防止伴隨該 切換產生的轉矩差。根據第20發明，在基于點火正時的調整進行的轉矩偏差的補償能夠實現的時刻， 進氣致動器的控制迅速地切換到基于進氣致動器要求值進行的控制，因此能夠防止產生轉 矩差并且迅速地轉移到基于致動器要求值進行的控制。根據第21發明，由于能夠同時將點火致動器和進氣致動器的各控制從基于致動 器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控制，因此在必要的情況下，實 現迅速地轉移到基于致動器要求值進行的控制能夠比防止發生轉矩差優先。另外，根據第22發明，對于進氣致動器和點火致動器從基于致動器要求值進行的 控制向基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，首先將進氣致動器的 控制從基于進氣致動器要求值進行的控制切換到基于進氣致動器直接要求值進行的控制。 在該切換時，雖然進氣致動器要求值與進氣致動器直接要求值之間有可能產生偏差，然而 為了補償因該偏差產生的轉矩偏差而通過內燃機逆模型計算點火致動器要求值，并自動地 進行點火正時的調整。因此，即使在進氣致動器要求值和進氣致動器直接要求值的偏差較 大的情況下，也能夠防止伴隨該切換產生轉矩差。另外，由于先從轉矩控制能力高的進氣致 動器開始切換到基于致動器直接要求值進行的控制，因此能夠確保直到完成全部切換為止 的期間內轉矩的控制性。根據第23發明，由于點火致動器的控制從基于點火致動器要求值進行的控制切 換到基于點火致動器直接要求值進行的控制，能夠使進氣致動器的實現值與進氣致動器要 求值之差成為容許范圍內，因此能夠防止伴隨點火致動器的控制的切換產生的轉矩差。根據第24發明，由于能夠將進氣致動器和點火致動器的各控制同時從基于致動 器要求值進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制，因此在必要的情況下，實 現迅速地轉移到基于致動器直接要求值進行的控制能夠比防止發生轉矩差優先。


圖1是表示作為本實施方式1的內燃機的控制裝置的結構的框圖；圖2是表示本發明的實施方式1涉及的轉矩調停部的結構的框圖；圖3是表示本發明的實施方式1涉及的效率調停部的結構的框圖；圖4是表示本發明的實施方式1涉及的轉矩實現部的結構的框圖；圖5是表示本發明的實施方式2涉及的切換指示部的結構的框圖；圖6是表示在本發明的實施方式2中執行的切換控制的例程的流程圖；圖7是表示本發明的實施方式3涉及的切換指示部的結構的框圖；圖8是表示本發明的實施方式4涉及的切換指示部的結構的框圖；圖9是表示在本發明的實施方式4中執行的切換控制的例程的流程圖；圖10是表示作為本發明的實施方式5的內燃機的控制裝置的結構的框圖；圖11是表示在本發明的實施方式5中可選擇的基于致動器直接要求值進行的控 制的選擇的組合的表；圖12是表示本發明的實施方式5涉及的從基于致動器直接要求值進行的控制向基于轉矩實現部要求值進行的控制的切換順序的圖；圖13是表示本發明的實施方式5涉及的從基于轉矩實現部要求值進行的控制向 基于致動器直接要求值進行的控制的切換順序的圖；圖14是用于說明在本發明的實施方式6中執行的切換控制的圖；圖15是表示在本發明的實施方式7中執行的從基于TA直接要求值和SA直接要 求值進行的控制切換到基于轉矩實現部TA要求值和轉矩實現部SA要求值進行的控制的切 換控制例程的流程圖；圖16是用于說明從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于轉矩實現部要 求值進行的控制時，因TA直接要求值與轉矩實現部TA要求值的偏差而產生的轉矩偏差 ATQ的圖；圖17是表示在本發明的實施方式8中執行的從基于轉矩實現部TA要求值和轉矩 實現部SA要求值進行的控制切換到基于TA直接要求值和SA直接要求值進行的控制的切 換控制例程的流程圖；圖18是表示本發明的實施方式9涉及的轉矩實現部的結構的框圖；圖19是表示用于在本發明的實施方式9中執行的改善燃燒的轉矩實現部A/F要 求值的修正控制例程的流程圖；圖20是表示用于在本發明的實施方式9中執行的改善燃燒的轉矩實現部SA要求 值的修正控制例程的流程圖。圖中符號說明2 節氣門；4 點火裝置；6 燃料噴射裝置；10 性能要求發生部；12 信息發送源； 20 內燃機要求值生成部；22 轉矩調停部；24 效率調停部；26 空燃比調停部；30 轉矩實 現部(內燃機逆模型)；40 致動器直接要求值生成部；42 :TA直接要求值計算部；44 :SA直 接要求值計算部；46 :A/F直接要求值計算部；50、60 選擇切換部；52、62 切換部(TA) ；54、 64 切換部(SA) ；56,66 切換部(A/F) ；58,68 切換指示部；302 轉矩要求值修正部；304 空氣量要求值計算部；306 :TA要求值計算部；308 推定空氣量計算部；310 推定轉矩計算 部；312 轉矩效率計算部；314 點火滯后角量計算部；316 :SA要求值計算部；320 調整部； 322 效率防護部(力'一卜"部)；324 轉矩效率防護部；326 :A/F防護部；330 優先要求切換 部；332 =SA要求值修正部；334 :A/F要求值修正部；502 轉矩實現值計算部；504 效率實 現值計算部；506 :A/F實現值計算部；508 轉矩偏差判定部；510 效率偏差判定部；512 =A/ F偏差判定部；514 內燃機模型；520 控制方法選擇部；530 :TA偏差判定部；532 :SA偏差 判定部；534 :A/F偏差判定部。
具體實施例方式實施方式1以下，用圖1至圖4的各圖說明本發明的實施方式1。首先，作為本實施方式的前提說明本實施方式涉及的內燃機的規格。本實施方式 涉及的內燃機是火花點火式的內燃機，包括用于調整進入空氣量、點火正時以及空燃比的 致動器。另外，是通常進行均勻燃燒的運行，然而在極低負荷時等限定的狀況下也能夠進行 分層燃燒的運行的內燃機。另外，本實施方式涉及的內燃機的規格也是與后述的實施方式2至9共用的規格。本實施方式的控制裝置構成為用圖1的框圖表示。在圖1中用框表示控制裝置的 各要素，用箭頭表示框之間的信號傳遞(主要的信號傳遞)。以下，參照圖1說明本實施方 式的控制裝置的整體構成及其特征。另外，為了能夠對本實施方式的特征有更深的理解，也 根據情況使用詳細圖進行說明。如圖1所示，控制裝置大致地劃分包括五個部分10、20、30、40、50。其中，位于最上 位的是性能要求發生部10。在性能要求發生部10的下位設置有內燃機要求值生成部20， 在其更下位設置有轉矩實現部30。另外，在性能要求發生部10的下位與內燃機要求值生成 部20以及轉矩實現部30并列地設置有致動器直接要求值生成部40。而且在轉矩實現部 30和致動器直接要求值生成部40的下位設置有選擇切換部50。控制內燃機的動作的致動器2、4、6與選擇切換部50連接。在本實施方式涉及的 內燃機上作為其致動器具備節氣門2、點火裝置4以及燃料噴射裝置6。節氣門2是調整進 入空氣量的致動器，點火裝置4是調整點火正時的致動器，燃料噴射裝置6是調整空燃比的 致動器。另外，除了圖1中用箭頭表示的框之間的傳遞信號外，在控制裝置內流動著各種 信號。這樣的信號的一個例子是包括從外部的信息發送源12供給的與內燃機的運行條件 和/或運行狀態相關的信息(以下，稱為內燃機信息)的信號。在由信息發送源12發送的 內燃機信息中包括內燃機轉速、節氣門開度傳感器的輸出值、空氣流量傳感器的輸出值、 空燃比傳感器的輸出值、當前時刻的實際點火正時、冷卻水溫度、進氣門和排氣門的配氣正 時(氣門正時)以及運行模式等。信息發送源12通過設置在內燃機內外的傳感器取得上 述內燃機信息中的至少一部分。以下，按順序對構成控制裝置的各部分10、20、30、40、50的結構以及在此進行的
處理進行說明。性能要求發生部10將與內燃機的性能相關的要求數值化并輸出。在內燃機的性 能中可列舉出運行性能、排氣、燃料經濟性、噪聲、振動等。這些換而言之也能夠稱為內燃機 的功能。由于致動器2、4、6的控制量通過運算來決定，因此通過將性能要求數值化就能夠 使致動器2、4、6的控制量反映性能要求。性能要求發生部10通過劃分成以下兩組的物理 量來表現各種性能要求，從而進行性能要求的數值化。性能要求發生部10用于性能要求的表現的第一組是包括轉矩、效率以及空燃比 (以下，稱為A/F)三種物理量的組。在此所說的效率是內燃機實際輸出的轉矩相對于能夠 輸出的潛在轉矩的比例。在內燃機的輸出中除了轉矩以外還包括熱和排氣，通過這些輸出 全體來決定上述運行性能、排氣以及燃料經濟性這樣的內燃機的各種性能。而且，用于控制 上述輸出的參數能夠集中成轉矩、效率以及A/F三種物理量。因此通過用轉矩、效率以及A/ F三種物理量來表現性能要求，從而能夠使內燃機的輸出正確地反映性能要求。為了能夠更深地理解而對使用了轉矩、效率以及A/F的性能要求的表現進行例 示。例如，如果是與運行性能相關的要求，則其能夠用轉矩和效率來表現。具體而言，如果 要求是車輛加速則該要求能夠通過轉矩來表現。如果要求是防止熄火則該要求能夠通過效 率(詳細地說是提高的效率(效率7 ” 7"))來表現。根據上述定義，效率的最大值是1，此 時內燃機能夠輸出的潛在轉矩直接成為實際輸出的轉矩。在效率小于1的情況下，實際輸出的轉矩小于內燃機能夠輸出的潛在轉矩，其剩余的部分主要成為熱從內燃機輸出。另外，與排氣相關的要求能夠用效率或A/F來表現。具體而言，如果要求是催化劑 的預熱，則其要求能夠通過效率(詳細地說是降低的效率(效率夕‘々〃))來表現，也可以 通過A/F來表現。通過降低的效率能夠提高排氣的溫度，通過A/F能夠成為催化劑容易反 應的環境。與燃料經濟性相關的要求能夠用效率或A/F來表現。具體而言，如果要求是燃燒 效率上升，則該要求能夠通過效率(詳細地說是提高的效率)來表現。如果要求是降低泵 損失，則該要求能夠通過A/F (詳細地說是稀薄燃燒)來表現。另外，在性能要求發生部10內使各種性能要求分別獨立發生。因此，從性能要求 發生部10輸出的轉矩、效率以及A/F的要求值不一定是各物理量為一個。以轉矩為例，不 只是來自駕駛員的要求轉矩(根據踏板開度計算的轉矩)，有時可以同時輸出VSC (Vehicle Stability Control System，穩定控制系統)、TRC(Traction Control System，驅動力控制 系統)、ABS(AntiloCk Brake System，防抱死制動系統)以及變速器等車輛控制涉及的各 種設備所要求的轉矩。關于效率或A/F也同樣。性能要求發生部10用于性能要求的表現的第二組是包括直接規定各致動器2、4、 6的動作的物理量的組。那樣的物理量例如如果是節氣門2則是節氣門開度、進入空氣量等 物理量。如果是點火裝置4則點火滯后角量、效率等物理量相當于此。如果是燃料噴射裝 置6則空燃比或燃料噴射量等物理量相當于此。如上所述，控制內燃機的輸出的直接參數是作為第一組物理量的轉矩、效率以及 A/F。第二組物理量是直接地用于控制轉矩、效率以及空燃比的參數，經由各致動器2、4、6 的動作間接地涉及內燃機的輸出。因此，作為用于使內燃機的輸出反映性能要求的表現，第 一組物理量的表現自由度高而且反映精度也高。然而根據第二組物理量的表現，能夠使各 致動器2、4、6正確地執行基于性能要求的預定的動作。性能要求發生部10將同一性能要求分別用第一組物理量和第二組物理量來表現 從而數值化。而且由第一組物理量數值化的性能要求供給到內燃機要求值生成部20，由第 二組物理量數值化的性能要求供給到致動器直接要求值生成部40。然而第一組物理量的性 能要求的數值化經常進行，與此相對第二組物理量的數值化只在預定的條件成立時進行。 作為預定條件，列舉出例如所發出的性能要求是與起動時控制或燃料切斷控制等特定的控 制相關的要求的情況。另外，選擇了在分層燃燒模式這樣特定的運行模式下的運行的情況 也可以列舉為預定條件。此外，傳感器未活性化等內燃機信息的可靠性低的情況也列舉為 預定條件。接下來，說明內燃機要求值生成部20。如上所述，從性能要求發生部10輸出用轉 矩、效率或A/F表現的多個性能要求。然而上述要求無法全部同時完全地實現。這是因為 雖然有多個轉矩要求但能夠實現的轉矩是一個。同樣，對于多個效率要求能夠實現的效率 是一個，對于多個A/F要求能夠實現的A/F是一個。因此需要進行要求的調停這樣的處理。在內燃機要求值生成部20中進行從性能要求發生部10輸出的要求(要求值)的 調停。在內燃機要求值生成部20中按照作為要求的分類的每個物理量設置有調停部22、 24、26。轉矩調停部22對用轉矩表現的多個要求值進行調停而得到一個轉矩要求值。效率 調停部24對用效率表現的多個要求值進行調停而得到一個效率要求值。而且A/F調停部26對用A/F表現的多個要求值進行調停而得到一個A/F要求值。各調停部22、24、26按照 預先規定的規則進行調停。在此所說的規則例如是用于最大值選擇、最小值選擇、平均或重 合等從多個數值中得到一個數值的計算規則，也可以是將上述多個計算規則適宜地進行組 合的規則。然而采用什么樣的規則依賴于設計，因此本發明不對規則的內容進行限定。下面為了能夠對調停有更深的理解而列舉具體的例子進行說明。首先，圖2是表 示轉矩調停部22的結構例的框圖。該例中的轉矩調停部22包括重合要素202和最小值選 擇要素204。另外，在該例中由轉矩調停部22集中的要求值是駕駛員要求轉矩、輔機負荷損 失轉矩、燃料切斷前要求轉矩以及燃料切斷恢復時要求轉矩。由各要素202、204集中的結 果，最終得到的值作為調停的轉矩要求值從轉矩調停部22輸出。接著，圖3是表示效率調停部24的結構例的框圖。該例中的效率調停部24包括 三個最小值選擇要素212、216、220和兩個最大值選擇要素214、218。另外，在該例中由效率 調停部24集中的要求值是作為提高效率要求的運行性能要求效率、作為降低效率要求的 ISC要求效率、高響應轉矩要求效率以及催化劑預熱要求效率、作為優先級更高的降低效率 要求的KCS要求效率以及過度爆燃要求效率等。由各要素212、214、216、218、220集中的結 果，最終得到的值作為調停的效率要求值從效率調停部24輸出。雖然省略具體例，但空燃比調停部26也進行同樣的處理。如先前所述，將什么樣 的要素組合來構成空燃比調停部26，可以按照每個設計事項并基于設計者的設計思想適宜 地進行組合。以上那樣的調停由各調停部22、24、26進行，因此從內燃機要求值生成部20 輸出一個轉矩要求值、一個效率要求值和一個A/F要求值。下面，說明轉矩實現部30。轉矩實現部30具備作為內燃機的逆模型的內燃機逆模 型(逆 7>)。通過將從內燃機要求值生成部20供給的各內燃機要求值(轉矩要求值、 效率要求值以及A/F要求值)、和內燃機轉速等必要的內燃機信息輸入內燃機逆模型，從而 能夠計算出分別對各致動器2、4、6要求的控制量，即致動器要求值(以下，稱為轉矩實現部 要求值)。內燃機逆模型由用映射或函數表示的多個統計模型或物理模型構成。內燃機逆模 型的構成表現控制裝置進行的內燃機的控制特性的特征。本實施方式涉及的內燃機逆模 型構成為在從內燃機要求值生成部20供給的三個內燃機要求值中，最優先實現轉矩要求 值。另外，本實施方式涉及的內燃機逆模型是在內燃機能夠采用的燃燒模式中，以均勻燃燒 為前提設計的。以下為了能夠對轉矩實現部30有更深的理解而列舉具體的例子進行說明。圖4 是表示轉矩實現部30的結構、即內燃機逆模型的結構的框圖。在對轉矩實現部30的結構 及其功能的說明中，使用該圖4和前述的圖1。從轉矩調停部22輸出的轉矩要求值和從效率調停部24輸出的效率要求值，直接 成為用于節氣門控制的信號。另外，從A/F調停部26輸出的A/F要求值，直接成為用于燃 料噴射控制的信號。為了控制內燃機的動作，除了這些信號外還需要用于點火正時控制的 信號，在轉矩實現部30中還具備生成該信號的功能。在本實施方式的控制裝置中用于點火正時控制的信號是轉矩效率。轉矩效率被定 義為轉矩要求值相對于內燃機的推定轉矩之比。轉矩實現部30作為用于計算轉矩效率的 要素具備推定空氣量計算部308、推定轉矩計算部310以及轉矩效率計算部312。
在推定空氣量計算部308取得節氣門開度傳感器(以下，稱為TA傳感器)的輸出 信號和空氣流量傳感器的輸出信號。能夠根據TA傳感器的輸出信號得到實際的節氣門開 度，能夠根據空氣流量傳感器的輸出信號得到進氣管的空氣流量。推定空氣量計算部308 用空氣模型計算出被推定為用當前的節氣門開度能夠實現的空氣量(以下，稱為推定空氣 量)。空氣模型是進氣系統的物理模型，空氣模型是基于流體力學等將進入空氣量相對于節 氣門2的動作的響應模型化的結果。空氣流量傳感器的輸出信號作為用于對基于空氣模型 的進入空氣量的計算進行修正的修正數據來使用。推定轉矩計算部310將推定空氣量變換成轉矩。推定空氣量向轉矩變換是使用轉 矩映射。轉矩映射是表示轉矩與吸入空氣量的關系的統計模型，并且為以包括吸入空氣量 的多個參數為軸的多次元(多維)映射。將從當前的內燃機信息中得到的值輸入各參數。 然而，點火正時為最佳點火正時(MBT和輕微爆燃點火正時中更靠滯后角側的點火正時)。 推定轉矩計算部30將從推定空氣量變換的轉矩計算為內燃機的最佳點火正時下的推定轉 矩。該推定轉矩是內燃機能夠輸出的潛在轉矩。轉矩效率計算部312將由轉矩調停部22輸出的轉矩要求值與由推定轉矩計算部 310計算出的推定轉矩之比計算為轉矩效率。詳見后述，節氣門開度被控制為用效率要求值 除轉矩要求值來實現增加的修正轉矩要求值。這是因為將降低效率要求值的量的轉矩通過 吸入空氣量的增量來補償。然而，由于實際進入空氣量相對于節氣門開度變化的響應有時 會遲緩，因此實際上能夠輸出的轉矩(推定轉矩)相對于效率要求值的變化有時響應遲緩。 推定轉矩與轉矩要求值之比、即轉矩效率為用于使點火正時控制同時反映效率要求值和實 際進入空氣量的變化的參數。至少在進入空氣量為一定的穩定狀態下，理論上推定轉矩與 修正轉矩要求值一致，轉矩效率與效率要求值一致。然而，由內燃機要求值生成部20進行的生成各內燃機要求值時，不考慮各個內燃 機要求值是否為能夠通過與其他內燃機要求值的關系實現的值。因此，根據各內燃機要求 值的大小關系有可能使氣缸內的燃燒條件超過燃燒極限而無法使內燃機適宜地運行。因 此，在轉矩實現部30中設置有調整部320，以使內燃機能夠適宜地運行，其中調整部320調 整內燃機的各控制所使用的信號間的大小關系。調整部320按照預先設定的優先次序，以 優先次序高的信號為基準對優先次序低的信號進行修正。最優先的信號是轉矩要求值，轉 矩要求值不進行修正。次優先的信號由內燃機的運行模式決定。在本實施方式中，作為內燃 機的運行模式有效率優先模式和A/F優先模式，能夠根據運行模式來變更上述優先次序。調整部320包括效率防護部322、轉矩效率防護部324以及A/F防護部326。效率 防護部322通過限制從效率調停部24輸入的效率要求值的上下限，從而將效率要求值的大 小修正為內燃機能夠適宜運行的范圍。轉矩效率防護部324限制由轉矩效率計算部312計 算出的轉矩效率的上下限，從而將轉矩效率的大小修正為內燃機能夠適宜運行的范圍。而 且，A/F防護部326限制從A/F調停部26輸入的A/F要求值的上下限，從而將A/F要求值 的大小修正為內燃機能夠適宜運行的范圍。構成調整部320的三個防護部322、324、326的上下限防護值均可變，并且能夠相 互連動而變更。具體而言，在內燃機的運行模式為效率優先模式的情況下，設定在全體A/F 區域的最上下限值作為效率防護部322和轉矩效率防護部324的各上下限防護值。而且， 基于由轉矩效率防護部324進行的防護處理后的轉矩效率來設定A/F防護部326的上下限防護值。另一方面，在A/F優先模式的情況下，設定在全效率區域的最上下限值作為A/F防 護部326的上下限防護值。而且，基于A/F防護部326進行的防護處理后的A/F要求值來 設定效率防護部322和轉矩效率防護部324的各上下限防護值。以上的處理結果、對各致動器2、4、6要求的控制量、即轉矩實現部要求值的計算 所使用的主信號為轉矩要求值、修正效率要求值、修正A/F要求值以及修正轉矩效率。轉矩 實現部30基于轉矩要求值和修正效率要求值計算出供給到節氣門2的轉矩實現部要求值 (以下，稱為轉矩實現部TA要求值)。另外，轉矩實現部30基于修正轉矩效率計算出供給 到點火裝置4的轉矩實現部要求值(以下，稱為轉矩實現部SA要求值)。另外，轉矩實現部 30將修正A/F要求值作為供給到燃料噴射裝置6的轉矩實現部要求值(以下，稱為轉矩實 現部A/F要求值)計算。轉矩實現部30為了計算轉矩實現部TA要求值而具備轉矩要求值修正部302、空 氣量要求值計算部304和TA要求值計算部306。轉矩要求值和修正效率要求值被輸入轉矩 要求值修正部302。轉矩要求值修正部302用修正效率要求值除轉矩要求值進行修正，并將 效率修正后的轉矩要求值輸出到空氣量要求值計算部304。轉矩要求值是內燃機實際輸出 的轉矩要求值，與此相對，效率修正后的轉矩要求值是表示內燃機潛在的能夠輸出的轉矩 要求值。如果修正效率要求值小于1，則通過修正效率要求值的除法運算使轉矩要求值升 高，將升高的修正轉矩要求值供給到空氣量要求值計算部304。空氣量要求值計算部304將修正轉矩要求值變換為進入空氣量。修正轉矩要求值 向進入空氣量的變換使用空氣量映射。空氣量映射是以包括轉矩的多個參數為軸的多次元 映射，是將點火正時、內燃機轉速、A/F等影響轉矩與進入空氣量的關系的各種運行條件作 為參數使用。將從當前的內燃機信息中得到的值輸入上述參數。然而，點火正時為最佳點 火正時。空氣量要求值計算部304將從修正轉矩要求值變換來的轉矩作為進入空氣量的要 求值計算。TA要求值計算部306用空氣模型的逆模型(以下，稱為空氣逆模型)計算出用于 實現空氣量要求值的節氣門開度。在空氣逆模型中能夠將配氣正時和進入空氣溫度等影響 空氣量與節氣門開度的關系的運行條件設定為參數。將從內燃機信息中得到的值輸入上述 參數。TA要求值計算部306將從空氣量要求值變換來的節氣門開度作為轉矩實現部TA要 求值輸出。另外，轉矩實現部30為了計算轉矩實現部SA要求值而具備點火滯后角量計算部 314和SA要求值計算部316。修正轉矩效率被輸入點火滯后角量計算部314。點火滯后角 量計算部314根據修正轉矩效率計算相對于最佳點火正時的滯后角量。滯后角量的計算使 用映射。該映射是以包括轉矩效率的多個參數為軸的多次元映射，能夠將內燃機轉速、A/F、 空氣量等影響決定點火正時的各種運行條件設定為參數。將從當前的內燃機信息中得到的 值輸入上述參數。在該映射中，轉矩效率越小則點火滯后角量設定為越大的值。SA要求值計算部316將由點火滯后角量計算部314計算的點火滯后角量與最佳點 火正時相加。最佳點火正時基于內燃機的運行狀態進行計算。而且，SA要求值計算部316 將得到的最終的點火正時作為轉矩實現部SA要求值輸出。以上是關于轉矩實現部30的結構的說明。接下來，再次返回到圖1對致動器直接 要求值生成部40和選擇切換部50進行說明。具備致動器直接要求值生成部40和選擇切換部50是本實施方式的控制裝置具有的特征之一。致動器直接要求值生成部40具有基于從性能要求發生部10發出的性能要求，不 經由上述轉矩實現部30而生成分別對致動器2、4、6直接要求的控制量(以下，稱為致動器 直接要求值)的功能。該功能通過構成致動器直接要求值生成部40的TA直接要求值計算 部42、SA直接要求值計算部44以及A/F直接要求值計算部46來實現。如上所述，通過將從性能要求發生部10發出的性能要求中的第二組物理量數值 化的性能要求供給到致動器直接要求值生成部40。其中，將用直接規定節氣門2的動作的 物理量數值化的性能要求輸入TA直接要求值計算部42。另外，將用直接規定點火裝置4的 動作的物理量數值化的性能要求輸入SA直接要求值計算部44。而且，將用直接規定燃燒噴 射裝置6的動作的物理量數值化的性能要求輸入A/F直接要求值計算部46。TA直接要求值計算部42基于所輸入的性能要求計算出供給到節氣門2的致動器 直接要求值(以下，稱為TA直接要求值)。SA直接要求值計算部44基于所輸入的性能要 求計算出供給到點火裝置4的致動器直接要求值(以下，稱為SA直接要求值)。而且，A/F 直接要求值計算部46基于所輸入的性能要求計算出供給到燃料噴射裝置6的致動器直接 要求值(以下，稱為A/F直接要求值)。從性能要求發生部10向致動器直接要求值生成部40發出性能要求，只限于內燃 機起動時等預定條件成立的情況。然而，在那樣的條件成立時，與在轉矩實現部30中計算 轉矩實現部要求值同時，在致動器直接要求值生成部40中生成致動器直接要求值。即，對 致動器2、4、6要求的控制量存在兩種。當然，由于致動器2、4、6無法同時按照兩種控制量 進行動作，因此需要將致動器2、4、6的控制在基于轉矩實現部要求值進行的控制與基于致 動器直接要求值進行的控制之間切換。為此設計的結構是下面說明的選擇切換部50。各轉矩實現部要求值和各致動器直接要求值輸入選擇切換部50。而且，由選擇切 換部50只選擇任意一方供給到各致動器2、4、6。選擇切換部50包括三個切換部52、54、56 和切換指示部58。切換部52是進行供給到節氣門2的要求值的切換的要素，被輸入轉矩實 現部TA要求值和TA直接要求值。切換部M是進行供給到點火裝置4的要求值的切換的 要素，被輸入轉矩實現部SA要求值和SA直接要求值。切換部56是進行供給到燃料噴射裝 置6的要求值的切換的要素，被輸入轉矩實現部A/F要求值和A/F直接要求值。各切換部52、54、56中的要求值切換是接受來自切換指示部58的指示進行的。切 換指示部58基于內燃機信息判斷是將轉矩實現部要求值還是將致動器直接要求值供給到 致動器2、4、6。內燃機運行狀態和/或運行條件這樣的內燃機信息是在轉矩實現部30的內 燃機逆模型中計算轉矩實現部要求值所需的信息，因此通過利用該內燃機信息就能夠預測 基于轉矩實現部要求值進行的控制成為有利的狀況或不利的狀況。而且基于內燃機信息進 行切換的判斷，因此能夠正確地選擇更有利的控制。切換指示部58根據基于內燃機信息的 判斷結果對各切換部52、54、56指示切換。切換指示部58中的基于內燃機信息的切換的判斷，例如以如下方式進行。首先， 切換指示部58將轉矩實現部要求值的供給作為標準的選擇。而且，只有在根據內燃機信息 判斷為預定的直接要求值供給條件成立時，對各切換部52、54、56指示切換，以將致動器直 接要求值供給到各致動器2、4、6。另外，在所述的直接要求值供給條件不成立時，對各切換 部52、54、56指示切換，使得轉矩實現部要求值供給到各致動器2、4、6。
上述直接要求值供給條件包括在從性能要求發生部10向致動器直接要求值生成 部40發出性能要求時的條件中。在此，在內燃機逆模型的成立條件中不包括內燃機起動時 或分層燃燒模式的運行時等內燃機當前的運行狀態和/或運行條件的情況作為直接要求 值供給條件。這是因為在這樣的情況下致動器控制量的計算無法使用內燃機逆模型。例如， 在本實施方式中內燃機逆模型以均勻燃燒為前提進行設計，因此在選擇了分層燃燒作為燃 燒模式的情況下，內燃機逆模型不成立。另外，由于起動時進氣管內已經存在空氣，因此將 節氣門2的動作和進入空氣量的響應模型化的空氣模型及其逆模型不成立。因此，在計算 控制量時無法正確地進行所需的計算，作為內燃機逆模型全體也不成立。在這樣的情況下， 選擇基于致動器直接要求值進行的控制而不是基于轉矩實現部要求值進行的控制，因此能 夠確保內燃機逆模型不成立的狀況下致動器2、4、6的正確的動作。另外，切換指示部58將在所取得的內燃機信息的可靠性低的情況也判斷為直接 要求值供給條件的一個。這是因為在所取得的內燃機信息的可靠性低的情況下，使用該可 靠性低的內燃機信息計算出的轉矩實現部要求值的精度也降低。作為內燃機信息的可靠性 低的情況可列舉出用于取得內燃機信息的傳感器未活性化的情況、傳感器的檢測對象不 穩定的情況、或者用于計算內燃機信息的計算條件未滿足的情況等。在這樣的情況下選擇 基于致動器直接要求值進行的控制而不是基于轉矩實現部要求值進行的控制，因此能夠防 止內燃機信息的低可靠性對致動器2、4、6動作造成的惡劣影響。本實施方式的控制裝置具有的優點之一如上所述，是構成為能夠將致動器2、4、6 的控制在基于轉矩實現部要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制之間進 行切換。根據用內燃機逆模型計算出的轉矩實現部要求值，為了實現與內燃機的各種性能 相關的要求能夠使各致動器2、4、6 —邊相互協調一邊動作。然而，如上所述在內燃機信息 的可靠性低的情況下、或在內燃機逆模型的成立條件中不包括內燃機的運行狀態或運行條 件的情況下會大大降低轉矩實現部要求值的精度。這樣，雖然基于轉矩實現部要求值進行 的控制存在缺點，但彌補該缺點的是基于致動器直接要求值進行的控制。基于致動器直接 要求值進行的控制不受內燃機的運行狀態和/或運行條件的影響，能夠使致動器2、4、6正 確地執行基于性能要求的預定的動作。即，根據本實施方式的控制裝置，能夠選擇基于轉矩 實現部要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制中更有利的控制，因此能夠 使各致動器2、4、6的控制量正確地反映與內燃機的性能相關的要求。以上說明了本發明的實施方式1。在實施方式1中將本發明中的第1、第2、第3以 及第4發明具體化。詳細而言，在如圖1所示的結構中，內燃機要求值生成部20相當于第 1發明的“內燃機要求值生成單元”。信息發送源12相當于第1發明的“內燃機信息取得單 元”。轉矩實現部30相當于第1發明的“致動器要求值計算單元”。致動器直接要求值生成 部40相當于第1發明的“致動器直接要求值生成單元”。切換部52、54、56相當于第1發明 的“切換單元”。并且，切換指示部58相當于第2至第4發明的“切換指示單元”。實施方式2接下來，用圖1、圖5和圖6說明本發明的實施方式2。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式1相同，用圖1的框圖表示。本實 施方式的控制裝置與實施方式1的控制裝置的不同點在于構成控制裝置的一個要素即切 換指示部58的功能。表示本實施方式涉及的切換指示部58的結構的是圖5的框圖。以下參照圖1和圖5說明本實施方式的特征即切換指示部58的結構及其功能。本實施方式涉及的切換指示部58的功能方面的特征在于，能夠抑制致動器2、4、 6的控制從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于轉矩實現部要求值進行的控制時 的轉矩差(段差)。例如，作為內燃機起動時的控制進行基于致動器直接要求值的控制時， 在能夠用空氣模式或空氣逆模式進行計算后，切換到基于轉矩實現部要求值進行的控制。 此時，當通過致動器直接要求值實現的轉矩、效率或A/F的值與通過轉矩實現部要求值重 新實現的轉矩、效率或A/F的值之間存在偏差時，伴隨切換，內燃機的動作會發生不連續地 變動。特別是在轉矩實現值中存在偏差的情況下，伴隨切換而產生轉矩差從而降低運行性 能。根據以下說明的切換指示部58的結構就能夠防止這樣的切換時的缺陷。本實施方式涉及的切換指示部58具備選擇部520。選擇部520基于內燃機信息來 選擇基于致動器直接要求值進行的控制或者基于轉矩實現部要求值進行的控制，并指示切 換部52、54、56切換到所選擇的控制。即，該選擇部520集中了在實施方式1中說明的切換 指示部58的功能。另外，本實施方式涉及的切換指示部58作為取得由內燃機實際實現的轉矩、效率 以及A/F的值的單元，具備轉矩實現值計算部502、效率實現值計算部504以及A/F實現值 計算部506。上述內燃機實現值計算部502、504、506用從信息發送源12供給的內燃機信息 計算出各內燃機實現值(轉矩實現值、效率實現值以及A/F實現值)。例如，如果是A/F實 現值則能夠用空燃比傳感器的輸出信號等信息進行計算。如果是效率實現值則能夠用點火 正時等信息進行計算。另外，如果是轉矩實現值則能夠用節氣門開度、空氣流量傳感器的輸 出信號、內燃機轉速、A/F、點火正時等信息進行計算。此外，本實施方式涉及的切換指示部58包括三個偏差判定部508、510、512。偏差 判定部508是判定用轉矩實現值計算部502計算出的轉矩實現值與從轉矩調停部22輸出 的轉矩要求值的偏差是否在預定的容許范圍內的要素。偏差判定部510是判定用效率實現 值計算部504計算出的效率實現值與從效率調停部M輸出的效率要求值的偏差是否在預 定的容許范圍內的要素。偏差判定部512是判定用A/F實現值計算部506計算出的A/F實 現值與從A/F調停部沈輸出的A/F要求值的偏差是否在預定的容許范圍內的要素。上述 偏差判定部508、510、512進行的各偏差的判定是在選擇部520中選擇了基于致動器直接要 求值進行的控制時進行的。而且，各偏差判定部508、510、512的判定結果反映到選擇部520 進行的選擇切換。選擇部520根據從各偏差判定部508、510、512供給的判定結果來計量選擇切換的 定時。在全部偏差判定部508、510、512中在內燃機實現值(轉矩實現值、效率實現值、A/F 實現值)與內燃機要求值(轉矩要求值、效率要求值、A/F要求值)的偏差控制屬于容許范 圍內時，選擇部520指示各切換部52、54、56從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基 于轉矩實現部要求值進行的控制。通過在這樣的定時進行切換的指示，能夠使內燃機的動 作轉移到基于轉矩實現部要求值進行的控制而不會發生不連續地變動。根據上述那樣的切換指示部58的結構及其功能，關于致動器2、4、6的控制方法的 選擇切換能夠進行如下的切換控制。圖6是表示通過本實施方式涉及的切換指示部58執 行的切換控制例程的流程圖。在圖6表示的例程的最初的步驟S102中，從內燃機要求值生成部20取得轉矩要求值、效率要求值和A/F要求值。在步驟S104中判定內燃機是否在直接要求區域運行。直接要求區域是指基于致 動器直接要求值進行的控制比基于轉矩實現部要求值進行的控制更有利的運行區域。例 如，內燃機起動時或分層燃燒的運行區域包含在該直接要求區域內。在直接要求區域未運 行時，進入到步驟S112由選擇部520選擇轉矩實現部要求值進行的控制。在直接要求區域運行時進入步驟S106。在步驟S106中由各內燃機實現值計算部 502,504,506計算出由致動器直接要求值實現的轉矩實現值、效率實現值以及A/F實現值。在后面的步驟S108中，由各偏差判定部508、510、512判定在步驟S102取得的各 內燃機要求值與在步驟S106計算出的各內燃機實現值的偏差。判定的結果在任意一個偏 差不在容許范圍內的情況下，進入到步驟SllO直接選擇基于致動器直接要求值進行的控 制。判定的結果在全部偏差在容許范圍內的情況下，進入步驟Sl 12。在步驟Sl 12中由 選擇部520選擇基于轉矩實現部要求值進行的控制，并指示切換部52、54、56切換到選擇的 控制。如上所述，根據本實施方式的控制裝置，將由基于致動器直接要求值進行的控制 所實現的各內燃機實現值與成為轉矩實現部要求值的計算基礎的各內燃機要求值的偏差 在容許范圍內作為切換條件，因此能夠保持切換前后的轉矩、效率以及A/F的連續性。由此 能夠防止伴隨切換使內燃機的動作發生不連續地變動，能夠防止損害運行性能的轉矩變動 的發生。以上，說明了本發明的實施方式2。在實施方式2中將本發明中的第1、第2、第3、 第4、第5以及第6發明具體化。詳細而言，在圖5所示的結構中，轉矩實現值計算部502、 效率實現值計算部504以及A/F實現值計算部506相當于第5和第6發明的“內燃機實現 值取得單元”。并且，由選擇部520和偏差判定部508、510、512構成第5發明的“切換指示 單元”。另外，對于實施方式2的與第1、第2、第3和第4發明的對應關系與實施方式1的 相同。此外，在實施方式2中包括與第1至第M發明的任意一項均不同的發明。該發明是“一種內燃機的控制裝置，該內燃機通過一個或多個致動器來控制動作， 該內燃機的控制裝置的特征在于，包括內燃機要求值取得單元，該內燃機要求值取得單元取得決定所述內燃機的動作的 一個或多個預定物理量的要求值(以下稱為內燃機要求值)；內燃機信息取得單元，該內燃機信息取得單元取得與所述內燃機的當前的運行狀 態或運行條件相關的信息(以下稱為內燃機信息)；致動器要求值計算單元，該致動器要求值計算單元包括內燃機逆模型，該內燃機 逆模型從所述一個或多個預定物理量的各值中導出用于在所述內燃機中實現它們的所述 一個或多個致動器的各控制量，通過將各內燃機要求值和內燃機信息輸入所述內燃機逆模 型從而計算出對所述一個或多個致動器分別要求的控制量(以下稱為致動器要求值)；致動器直接要求值取得單元，該致動器直接要求值取得單元取得分別對所述一個 或多個致動器直接要求的控制量(以下稱為致動器直接要求值)；切換單元，該切換單元將所述一個或多個致動器的控制在基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制之間切換；內燃機實現值取得單元，該內燃機實現值取得單元取得由所述內燃機實現的所述 一個或多個預定物理量的值(以下稱為內燃機實現值)，切換指示單元，該切換指示單元在根據致動器直接要求值控制所述一個或多個致 動器時，對于所述一個或多個預定物理量的各個在內燃機實現值相對于內燃機要求值的偏 差在容許范圍內的情況下，指示所述切換單元從基于致動器直接要求值進行的控制切換到 基于致動器要求值進行的控制。實施方式3接下來，用圖1和圖7說明本發明的實施方式3。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式1相同，用圖1的框圖表示。本實 施方式的控制裝置與實施方式1的控制裝置的不同點在于構成控制裝置的一個要素即切 換指示部58的功能。表示本實施方式涉及的切換指示部58的結構的是圖7的框圖。以下 參照圖1和圖7說明本實施方式的特征即切換指示部58的結構及其功能。本實施方式涉及的切換指示部58的功能方面的特征與實施方式2涉及的切換指 示部58是共同的。然而，本實施方式涉及的切換指示部58與實施方式2的不同點在于用 于取得通過基于致動器直接要求值進行的控制所得到的各內燃機實現值的結構。如圖7所 示，本實施方式涉及的切換指示部58包括內燃機模型514。內燃機模型514將內燃機模型 化，且與轉矩實現部30的內燃機逆模型具有正反的關系。因此，如果將各致動器直接要求 值輸入內燃機模型514，就能夠正確地預測并計算出通過它們實現的各內燃機實現值。本實施方式涉及的切換指示部58除內燃機模型514外，還包括選擇部520和偏差 判定部508、510、512。它們的功能與實施方式2是共同的因此省略其說明。將各致動器直 接要求值從TA直接要求值計算部42、SA直接要求值計算部44以及A/F直接要求值計算部 46輸入內燃機模型514。由內燃機模型514計算出的各內燃機實現值被輸入各自對應的偏 差判定部508、510、512。以上說明了本發明的實施方式3。在實施方式3中將本發明中的第1、第2、第3、 第4、第5以及第7發明具體化。詳細而言，在圖7表示的結構中，內燃機模型514相當于 第5和第7發明的“內燃機實現值取得單元”。另外，由選擇部520和偏差判定部508、510、 512構成第5發明的“切換指示單元”。另外，對于實施方式3的與第1、第2、第3和第4發 明的對應關系與實施方式1的相同。實施方式4接下來，用圖1、圖8和圖9說明本發明的實施方式4。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式1相同，用圖1的框圖表示。本實 施方式的控制裝置與實施方式1的控制裝置的不同點在于構成控制裝置的一個要素即切 換指示部58的功能。表示本實施方式涉及的切換指示部58的結構的是圖8的框圖。以下 參照圖1和圖8說明本實施方式的特征即切換指示部58的結構及其功能。本實施方式涉及的切換指示部58的功能方面的特征與實施方式1或2涉及的切 換指示部58是共同的。然而，本實施方式涉及的切換指示部58與實施方式1或2的不同 點在于用于執行從基于致動器直接要求值進行的控制向基于轉矩實現部要求值進行的控 制的選擇切換的條件不同。在本實施方式中，將致動器直接要求值與轉矩實現部要求值之間的偏差在容許范圍內作為切換條件。當切換前后在致動器直接要求值與轉矩實現部要求 值之間存在偏差時，致動器2、4、6的動作產生不連續，其結果有可能使內燃機的動作不連 續地變動從而產生轉矩差。本實施方式涉及的切換指示部58包括選擇部520和三個偏差判定部530、532、 534。偏差判定部530是判定由TA直接要求值計算部42計算出的TA直接要求值與由轉矩 實現部30計算出的轉矩實現部TA要求值的偏差是否在預定的容許范圍內的要素。偏差判 定部532是判定由SA直接要求值計算部44計算出的SA直接要求值與由轉矩實現部30計 算出的轉矩實現部SA要求值的偏差是否在預定的容許范圍內的要素。偏差判定部534是判 定由A/F直接要求值計算部46計算出的A/F直接要求值與由轉矩實現部30計算出的轉矩 實現部A/F要求值的偏差是否在預定的容許范圍內的要素。而且，各偏差判定部530、532、 534的判定結果反映到由選擇部520進行的選擇的切換。選擇部520根據從各偏差判定部530、532、534供給的判定結果來計量選擇切換的 定時。在全部偏差判定部530、532、534中在致動器直接要求值與轉矩實現部要求值的偏差 屬于容許范圍內時，選擇部520指示各切換部52、54、56從基于致動器直接要求值進行的控 制切換到基于轉矩實現部要求值進行的控制。通過在這樣的定時進行切換指示能夠使各致 動器2、4、6的動作轉移到基于轉矩實現部要求值進行的控制而不發生不連續。根據如上所述的切換指示部58的結構及其功能，關于致動器2、4、6的控制方法的 選擇切換能夠進行如下的切換控制。圖9是表示通過本實施方式涉及的切換指示部58執 行的切換控制例程的流程圖。在圖9表示的例程的最初的步驟S202中，從致動器直接要求值生成部40取得TA 直接要求值、SA直接要求值和A/F直接要求值。在步驟S204中，判定內燃機是否在直接要求區域運行。對于直接要求區域的內容 如實施方式2所述。在直接要求區域未運行時，進入到步驟S212由選擇部520選擇基于轉 矩實現部要求值進行的控制。在直接要求區域運行時進入步驟S206。在步驟S206中取得由轉矩實現部30計算 出的轉矩實現部TA要求值、轉矩實現部SA要求值以及轉矩實現部A/F要求值。在下面的步驟S208中，由各偏差判定部530、532、534判定在步驟S202中取得的 各致動器直接要求值與在步驟S206中取得的各轉矩實現部要求值的偏差。判定的結果在 任意一個偏差不在容許范圍內的情況下，進入到步驟S210直接選擇基于致動器直接要求 值進行的控制。判定的結果在全部偏差在容許范圍內的情況下進入步驟S212。在步驟S212中由 選擇部520選擇基于轉矩實現部要求值進行的控制，并指示切換部52、54、56切換到所選擇 的控制。如上所述，根據本實施方式的控制裝置，關于各致動器2、4、6將轉矩實現部要求 值相對于致動器直接要求值的偏差在容許范圍內作為切換條件，因此能夠保持在切換前后 的各致動器2、4、6的動作的連續性。由此，能夠防止伴隨切換使致動器2、4、6的動作發生 不連續地變動，能夠防止損害運行性能的轉矩變動的發生。以上，說明了本發明的實施方式4。在實施方式4中將本發明中第1、第2、第3、第 4以及第8發明具體化。詳細而言，在圖8所示的結構中，由選擇部520和偏差判定部530、532,534構成第8發明的“切換指示單元”。另外，對于實施方式4的與第1、第2、第3和第 4發明的對應關系與實施方式1的相同。此外，在實施方式4中包括與第1至第M發明的任意一項均不同的發明。該發明是“一種內燃機的控制裝置，該內燃機通過一個或多個致動器來控制動作， 該內燃機的控制裝置的特征在于，包括內燃機要求值取得單元，該內燃機要求值取得單元取得決定所述內燃機的動作的 一個或多個預定物理量的要求值(以下稱為內燃機要求值)；內燃機信息取得單元，該內燃機信息取得單元取得與所述內燃機的當前的運行狀 態或運行條件相關的信息(以下稱為內燃機信息)；致動器要求值計算單元，該致動器要求值計算單元包括內燃機逆模型，該內燃機 逆模型從所述一個或多個預定物理量的各值中導出用于在所述內燃機中實現它們的所述 多個致動器的各控制量，通過將各內燃機要求值和內燃機信息輸入所述內燃機逆模型從而 計算出對所述一個或多個致動器分別要求的控制量(以下稱為致動器要求值)；致動器直接要求值取得單元，該致動器直接要求值取得單元取得分別對所述一個 或多個致動器直接要求的控制量(以下稱為致動器直接要求值)；切換單元，該切換單元將所述一個或多個致動器的控制在基于致動器要求值進行 的控制和基于致動器直接要求值進行的控制之間切換；切換指示單元，該切換指示單元在根據致動器直接要求值控制所述一個或多個致 動器時，對于所述一個或多個致動器的各個在致動器要求值相對于致動器直接要求值的偏 差在容許范圍內的情況下，指示所述切換單元從基于致動器直接要求值進行的控制切換到 基于致動器要求值進行的控制。實施方式5接下來，用圖10至圖13的各圖說明本發明的實施方式5。本實施方式的控制裝置構成為如圖10的框圖所示。在圖10表示的控制裝置中， 對于與前面的圖1表示的控制裝置共同的要素標記相同符號。以下省略或簡化關于與圖1 表示的控制裝置共同的要素的說明，而重點說明本實施方式特有的構成。圖10表示的控制裝置，是將圖1表示的控制裝置的選擇切換部50置換成選擇切 換部60。即，本實施方式的控制裝置的特征在于選擇切換部60。本實施方式涉及的選擇切 換部60包括三個切換部62、64、66和切換指示部68。切換部62是進行供給到節氣門2的 要求值的切換的要素，被輸入轉矩實現部TA要求值和TA直接要求值。切換部64是進行供 給到點火裝置4的要求值的切換的要素，被輸入轉矩實現部SA要求值和SA直接要求值。切 換部66是進行供給到燃料噴射裝置6的要求值的切換的要素，被輸入轉矩實現部A/F要求 值和A/F直接要求值。各切換部62、64、66中的要求值的切換是接受來自切換指示部68的指示后進行。 應注意點在于，在圖1表示的控制裝置中從切換指示部58向各切換部52、54、56的切換的 指示是統一進行，與此相對在本實施方式中從切換指示部568向各切換部62、64、66的切換 的指示是單獨地進行。在本實施方式中，各致動器2、4、6的控制是在基于轉矩實現部要求 值進行的控制和基于致動器直接要求值進行控制之間單獨地切換。基于轉矩實現部要求值進行的控制與基于致動器直接要求值進行的控制，是對各致動器2、4、6單獨地進行，因此能夠按照每個致動器2、4、6選擇更有利的控制。圖11是表 示在本實施方式中基于可選擇的致動器直接要求值進行的控制的選擇的組合的表。在圖11 的表中，白圓圈表示選擇了致動器直接要求值。在本實施方式中致動器直接要求值是TA直 接要求值、SA直接要求值以及A/F直接要求值三個種類，因此作為它們的選擇的組合，能夠 有表中表示的Cl C8的八種組合。切換指示部68基于內燃機信息判定圖11的表中表示的八種選擇類型中最有利的 選擇類型，并按照該判定結果指示各切換部62、64、66單獨切換。由此能夠分別使多個致動 器2、4、6適宜地動作，從而能夠進一步提高從性能要求發生部10發出的各種性能要求的實 現精度。接下來，說明單獨切換各致動器2、4、6的控制時的切換順序。最先說明的是對于 致動器2、4、6的全部或其中的一部分，在從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于 轉矩實現部要求值進行的控制的切換條件成立的情況。關于切換條件的內容不作限定。在 這種情況下，切換指示部68不是將上述切換一次進行，而是指示切換部62、64、66按照預先 設定的切換順序依次進行切換。在此，以圖12為例說明從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于轉矩實 現部要求值進行的控制的順序。圖12表示選擇從圖11的表中表示的Cl的組合向C8的組 合切換的順序。在圖12中白圓圈表示選擇了致動器直接要求值，黑圓圈表示選擇了轉矩實 現部要求值。在圖12表示的例子中是按照點火裝置4(SA)、燃料噴射裝置6 (A/F)、節氣門2 (TA) 的順序依次切換到基于轉矩實現部要求值進行的控制。在控制的切換時，各個致動器2、4、 6可能產生動作的不連續。然而，只要將各致動器2、4、6的控制一個一個依次進行切換，則 在致動器2、4、6間動作的不連續不會重疊。因此，根據圖12表示的例子，能夠抑制從基于 致動器直接要求值進行的控制切換到基于轉矩實現部要求值進行的控制時產生的內燃機 動作的不連續。另外，在圖12表示的例子中，是先從轉矩相對于控制量變化的響應靈敏度高的致 動器開始向基于轉矩實現部要求值進行的控制切換。即，根據轉矩響應靈敏度的高低來決 定切換的優先次序。根據轉矩實現部30的功能，是在先切換的致動器的轉矩實現部要求值 中反映其后切換的其他致動器的控制量。因此，通過先從轉矩響應靈敏度高的致動器開始 進行切換，從而能夠有效地發揮轉矩實現部30的轉矩調整功能，其結果，能夠抑制因之后 其他致動器的切換而產生的轉矩差。另外，如上所述的依次切換是基于切換指示部68的標準的切換指示，但切換指示 部68也能夠指示切換部62、64、66將全部致動器2、4、6同時切換到基于轉矩實現部要求值 進行的控制。然而這只限于預定的同時切換條件成立時。如圖12所示的例子那樣，由于能 夠選擇依次切換和同時切換，因此在某種狀況下，通過選擇依次切換就能夠優先抑制內燃 機動作的不連續。而且，在其他狀況下，通過選擇同時切換就能夠優先迅速地切換到基于轉 矩實現部要求值進行的控制。下面說明的是，與先前的情況相反，對于致動器2、4、6的全部或其中的一部分從 基于轉矩實現部要求值進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件 成立的情況。在這種情況下，切換指示部68也不是將上述切換一次進行，而是指示切換部62、64、66按照預先設定的逆切換順序依次進行切換。圖13是這種情況的切換順序的例示， 圖13表示選擇從圖11的表中表示的C8的組合向Cl的組合的切換的順序。在圖13中白 圓圈表示選擇了致動器直接要求值，黑圓圈表示選擇了轉矩實現部要求值。在圖13表示的例子中是按照節氣門2 (TA)、燃料噴射裝置6 (A/F)、點火裝置4 (SA) 的順序依次切換到基于致動器直接要求值進行的控制。這樣通過將各致動器2、4、6的控制 一個一個依次進行切換，就能夠抑制從基于轉矩實現部要求值進行的控制切換到基于致動 器直接要求值進行的控制時產生的內燃機動作的不連續。然而，與先前的情況同樣，只限于 預定的同時切換條件成立時，全部致動器2、4、6的控制也能夠一次同時切換到基于致動器 直接要求值進行的控制。另外，在圖13表示的例子中，在依次切換時是先從轉矩控制能力高的致動器開始 切換到基于致動器直接要求值進行的控制。即，根據轉矩控制能力的高低來決定切換的優 先次序。通過先切換轉矩控制能力高的致動器，能夠抑制因內燃機的動作不連續所產生的 轉矩差，并且能夠確保切換時轉矩的控制性。以上說明了本發明的實施方式5。在實施方式5中將本發明中第1、第10、第11、第 12、第13、第14以及第15發明具體化。詳細而言，在如圖10所示的結構中，內燃機要求值 生成部20相當于第1發明的“內燃機要求值生成單元”。信息發送源12相當于第1發明的 “內燃機信息取得單元”。轉矩實現部30相當于第1發明的“致動器要求值計算單元”。致 動器直接要求值生成部40相當于第1發明的“致動器直接要求值生成單元”。切換部62、 64,66相當于第1和第10發明的“切換單元”。而且，切換指示部68相當于第10至第15的 各發明的“切換指示單元”。特別是圖12表示切換指示部68的作為第11、第12和第15的 各發明的“切換指示單元”的動作。另外，圖13表示切換指示部68的作為第13、第14和第 15的各發明的“切換指示單元”的動作。實施方式6接下來，用圖10和圖14說明本發明的實施方式6。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式5相同，用圖10的框圖表示。本實 施方式的控制裝置與實施方式5的控制裝置的不同點在于構成控制裝置的一個要素即選 擇切換部60的功能。用圖14說明本實施方式涉及的選擇切換部60的功能。以下參照圖 1和圖14說明本實施方式的特征即選擇切換部60的功能。本實施方式涉及的選擇切換部60的功能方面的特征在于實施連接控制(ο ^ β" 制御)，該連接控制用于將基于致動器直接要求值進行的控制與基于轉矩實現部進行的控 制平滑地連接。如圖14所示，連接控制中包括從基于致動器直接要求值進行的控制(A) 切換到基于轉矩實現部進行的控制(D)時實施的連接控制(B)；和進行其逆切換時實施的 連接控制(C)。在前者的連接控制(B)中，進行使供給到致動器2、4、6的控制量從致動器直 接要求值逐漸變化到轉矩實現部要求值。在后者的連接控制(C)中，進行使供給到致動器 2、4、6的控制量從轉矩實現部要求值逐漸變化到致動器直接要求值。連接控制是接受來自切換指示部68的指示后在各切換部62、64、66單獨地進行。 是否進行連接控制是由切換指示部68基于內燃機信息來判斷。由于該判斷按照每個致動 器2、4、6進行，因此有時對于點火裝置8和燃燒噴射裝置6的控制不進行連接控制，而只對 節氣門2的控制進行連接控制。
通過連接控制而逐漸地進行基于致動器要求值進行的控制與基于致動器直接要 求值進行的控制的切換，因此即使假設轉矩實現部要求值與致動器直接要求值之間存在偏 差，也能夠抑制因該偏差產生的內燃機動作的不連續。另外，連接控制能夠與在實施方式5 中說明的依次切換控制進行組合來實施。根據連接控制與依次切換控制的組合，就能夠更 切實地抑制切換時產生的內燃機動作的不連續。以上，說明了本發明的實施方式6。在實施方式6中將本發明中第1、第10以及第 16發明具體化。詳細而言，圖14表示的切換時的動作是表示切換部62、64、66的作為第16 發明的“切換單元”的動作。另外，對于實施方式6的與第1和第10發明的對應關系與實 施方式5的相同。實施方式7接下來，用圖10、圖4、圖15和圖16說明本發明的實施方式7。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式5相同，用圖10的框圖表示。本實 施方式的控制裝置的特征在于將節氣門2和點火裝置4的各控制從基于致動器直接要求值 進行的控制切換到基于轉矩實現部要求值進行的控制時的切換控制。關于燃料噴射裝置6 的控制在此不作限定。本實施方式涉及的切換控制的內容能夠用圖15和圖16進行說明。 另外，在本實施方式中轉矩實現部30的結構非常重要，并且以圖4表示的轉矩實現部30的 結構為前提。以下參照圖10、圖4、圖15以及圖16說明本實施方式的特征即選擇切換部60 的功能。圖15是表示在本實施方式中從由選擇切換部60的切換指示部68執行的基于TA 直接要求值以及SA直接要求值進行的控制向基于轉矩實現部TA要求值和轉矩實現部SA 要求值進行的控制切換的切換控制例程的流程圖。在該例程的最初的步驟S302中，基于從 信息發送源12供給的內燃機信息，判定有無從基于致動器直接要求值的控制區域向基于 轉矩實現部要求值的控制區域(轉矩實現部控制區域)轉移的要求。在沒有轉移要求的情 況下，本例程直接結束，繼續基于TA直接要求值和SA直接要求值進行的控制。在確認有向轉矩實現部控制區域轉移的要求的情況下，接著在步驟S304中判定 有無早期轉移要求。在本實施方式中，將確認有早期轉移要求的情況作為同時切換條件。在 有早期轉移要求的情況下，即，在同時切換條件成立時，進入步驟308迅速地進行向轉矩實 現部控制區域轉移。然后，通過轉矩實現部TA要求值控制節氣門2，并且通過轉矩實現部 SA要求值控制點火裝置4。在沒有早期轉移要求的情況下，接著進行步驟S306的判定。在步驟S306中，根據 在當前時刻的TA直接要求值和轉矩實現部TA要求值的偏差，計算出由該偏差產生的轉矩 偏差ATQ。轉矩偏差Δ TQ包括如圖16(a)所示在TA直接要求值大于轉矩實現部TA要 求值時產生的轉矩偏差ATQa;和如圖16(b)所示在轉矩實現部TA要求值大于TA直接要 求值時產生的轉矩偏差ATQb。在步驟S306中判定能否通過點火正時控制補償上述轉矩偏 差 ATQ0作為步驟S306的判定的前提，至少點火裝置4的控制迅速地切換到基于轉矩實現 部SA要求值進行的控制。根據圖4表示的轉矩實現部30的結構，由推定空氣量計算部308 計算出通過TA直接要求值控制節氣門2所實現的推定空氣量。而且，由推定轉矩計算部310 計算出與該推定空氣量對應的推定轉矩。另外，轉矩實現部TA要求值是基于從轉矩調停部該轉矩要求值與推定轉矩的偏差是上述轉矩偏差ATQ。根 據圖4表示的結構的轉矩實現部30，基于轉矩要求值與推定轉矩之比即轉矩效率計算出轉 矩實現部SA要求值，以補償該轉矩偏差Δ TQ。點火裝置4的點火正時調整的轉矩響應敏感度優于節氣門2的進入空氣量調整的 轉矩響應敏感度。因此，即使通過從TA直接要求值切換到轉矩實現部TA要求值而產生轉 矩偏差△ TQ，也通過發揮轉矩實現部30具有的點火正時的自動調整功能來補償轉矩偏差 ATQ。然而，通過點火正時能夠調整的轉矩是有限的。因為當點火正時角度過于滯后時 會發生不失火，而且超過最佳點火正時的點火正時的提前角無意義。有效的點火正時的范 圍由轉矩效率防護部3Μ的上下限防護值來規定。在轉矩效率被轉矩效率防護部3Μ限制 時，即使調整點火正時也無法補償轉矩偏差Δ TQ。在步驟S306中判定的正是這點。只有 在通過點火正時控制能夠補償轉矩偏差ATQ的情況下進入步驟S308，迅速地進行向轉矩 實現部控制區域的轉移。即，與切換到轉矩實現部SA要求值一并地同時進行向轉矩實現部 TA要求值的切換。另一方面，在判定為通過點火正時控制不能實現補償轉矩偏差ATQ的情況下進 入步驟S310。在步驟S310中，對節氣門2進行漸變控制。點火裝置4的控制從基于SA直 接要求值進行的控制迅速地切換到基于轉矩實現部SA要求值進行的控制。在漸變控制中， 首先TA直接要求值逐漸地向轉矩實現部TA要求值變化。由此，TA直接要求值與轉矩實現 部TA要求值的偏差也逐漸縮小，因此由該偏差產生的轉矩偏差ATQ也逐漸縮小。S卩，在轉 矩偏差ATQ縮小到能夠由點火正時控制進行補償的值的時刻，節氣門2的控制從基于TA 直接要求值進行的控制迅速地切換到基于轉矩實現部TA要求值進行的控制。以上說明的切換控制的例程由切換指示部68執行，因此即使在TA直接要求值與 轉矩實現部TA要求值的偏差大的情況下，也能夠防止伴隨該切換產生的轉矩差。另外，在 基于點火正時的調整進行的轉矩偏差的補償能夠實現的時刻，節氣門2的控制迅速地切換 到基于轉矩實現部TA要求值進行的控制。因此，能夠防止產生轉矩差并且從基于致動器直 接要求值進行的控制迅速地轉移到基于轉矩實現部要求值進行的控制。以上，說明了本發明的實施方式7。在實施方式7中將本發明中第1、第10、第19、 第20以及第21發明具體化。詳細而言，圖4所示的轉矩實現部30的結構相當于第19發 明的“內燃機逆模型”。而且圖15表示的切換控制的例程表示切換指示部68的作為第19、 第20以及第21發明的“切換指示單元”的動作。另外，對于實施方式7的與第1和第10發 明的對應關系與實施方式5的相同。此外，實施方式7還包括與第1至第M發明的任意一項均不同的發明。該發明是“一種內燃機的控制裝置，該內燃機通過多個致動器來控制動作，所述多 個致動器包括調整進入空氣量的進氣致動器和調整點火正時的點火致動器，該內燃機的控 制裝置的特征在于，包括內燃機要求值取得單元，該內燃機要求值取得單元取得決定所述內燃機的動作的 至少包括轉矩的一個或多個預定物理量的要求值(以下稱為內燃機要求值)；內燃機信息取得單元，該內燃機信息取得單元取得與所述內燃機的當前的運行狀 態或運行條件相關的信息(以下稱為內燃機信息)；
進氣致動器要求值計算單元，該進氣致動器要求值計算單元根據所述一個或多個 預定物理量的各值和內燃機信息計算用于在所述內燃機中實現它們的所述進氣致動器的 控制量作為進氣致動器要求值；轉矩推定單元，轉矩該推定單元基于內燃機信息推定通過所述進氣致動器的動作 能夠實現的轉矩值；點火致動器要求值計算單元，該點火致動器要求值計算單元計算用于補償轉矩要 求值與推定的轉矩值的偏差的所述點火致動器的控制量作為點火致動器要求值；，進氣致動器直接要求值取得單元，該進氣致動器直接要求值取得單元取得對所述 進氣致動器直接要求的控制量作為進氣致動器直接要求值；點火致動器直接要求值生成單元，該點火致動器直接要求值生成單元取得對所述 點火致動器直接要求的控制量作為點火致動器直接要求值；切換單元，該切換單元將所述進氣致動器和點火致動器的控制在基于致動器要求 值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制之間單獨地進行切換；切換指示單元，該切換指示單元在對于所述進氣致動器和點火致動器從基于致動 器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下， 指示所述切換單元使得點火致動器的控制從基于點火致動器直接要求值進行的控制切換 到基于點火致動器要求值進行的控制，并且基于點火致動器要求值和點火正時的可調整范 圍的關系來判定通過點火正時的調整能否實現根據當前時刻的進氣致動器直接要求值與 進氣致動器要求值的偏差計算出的轉矩偏差的補償，在判斷為不能實現時指示所述切換單 元使所述進氣致動器的控制從基于進氣致動器直接要求值進行的控制逐漸地切換到基于 進氣致動器要求值進行的控制。”實施方式8接下來，用圖10、圖4以及圖17說明本發明的實施方式8。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式5相同，用圖10的框圖表示。本實 施方式的控制裝置的特征在于將節氣門2和點火裝置4的各控制從基于轉矩實現部要求值 進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制時的切換控制。關于燃料噴射裝置6 的控制在此不作限定。用圖17說明本實施方式涉及的切換控制的內容。另外，在本實施方 式中轉矩實現部30的結構非常重要，以圖4表示的轉矩實現部30的結構為前提。以下參 照圖10、圖4以及圖17說明本實施方式的特征即選擇切換部60的功能。圖17是表示在本實施方式中由選擇切換部60的切換指示部68執行的從基于轉 矩實現部TA要求值以及轉矩實現部SA要求值進行的控制向基于TA直接要求值以及SA直 接要求值進行的控制切換的切換控制例程的流程圖。在該例程的最初的步驟S402中，基于 從信息發送源12供給的內燃機信息，判定有無從基于轉矩實現部要求值的控制區域向基 于致動器直接要求值的控制區域轉移的要求。在沒有轉移要求的情況下，本例程直接結束， 繼續基于轉矩實現部TA要求值和轉矩實現部SA要求值進行的控制。在確認有向致動器直接要求區域轉移的要求的情況下，接著在步驟S404中判定 有無早期轉移要求。在本實施方式中，將確認有早期轉移要求的情況作為同時切換條件。在 有早期轉移要求的情況下，即，在同時切換條件成立時，進入步驟410迅速地進行向致動器 直接要求區域的轉移。然后，通過TA直接要求值控制節氣門2，并且通過SA直接要求值控制點火裝置4。在沒有早期轉移要求的情況下，進入步驟S406。在步驟S406中，先只將節氣門2 向致動器直接要求區域轉移，進行基于TA直接要求值進行的節氣門2的控制。根據圖4表 示的轉矩實現部30的結構，由推定空氣量計算部308計算出通過TA直接要求值控制節氣 門2所實現的推定空氣量，并由推定轉矩計算部310計算出與該推定空氣量對應的推定轉 矩。此時，點火裝置4繼續基于轉矩實現部SA要求值進行的控制，因此自動調整點火正時以 補償轉矩要求值與推定轉矩之間的轉矩偏差。因此，即使切換時在轉矩實現部TA要求值與 TA直接要求值之間存在偏差，由于由該偏差引起的轉矩偏差能夠通過點火正時的自動調整 功能進行補償，因此通過步驟S406的處理能夠抑制產生轉矩差。然后進行步驟S408的判定。在步驟S408中判定TA直接要求值與實際實現的節 氣門開度的偏差是否在預定的容許范圍內。在偏差不在容許范圍內的情況下，本例程直接 結束，繼續基于TA直接要求值和轉矩實現部SA要求值進行的控制。另外，在成為TA直接 要求值的計算的基礎但在是進入空氣量的要求值的情況下，可以判定該空氣量要求值與實 際進入空氣量的偏差是否在容許范圍內。而且，在TA直接要求值與實際節氣門開度的偏差在容許范圍內時，S卩，如果確認 了節氣門2的控制完全轉移到基于TA直接要求值進行的控制，則進入步驟S410。在步驟 S410中，點火裝置4的控制也向致動器直接要求區域轉移，開始基于SA直接要求值進行的 點火裝置4的控制。由此，結束向基于TA直接要求值和SA直接要求值進行的控制的切換。以上說明的切換控制的例程由切換指示部68執行，即使在轉矩實現部TA要求值 與TA直接要求值的偏差大的情況下，也能夠防止伴隨該切換產生的轉矩差。另外，通過先 從轉矩控制能力高的節氣門2開始切換到基于TA直接要求值進行的控制，能夠確保全部切 換結束為止的期間的轉矩的控制性。以上，說明了本發明的實施方式8。在實施方式8中將本發明中第1、第10、第22、 第23以及第M發明具體化。詳細而言，圖4所示的轉矩實現部30的結構相當于第22發 明的“內燃機逆模型”。而且圖17表示的切換控制的例程表示切換部68的作為第22、第23 以及第M發明的“切換指示單元”的動作。另外，對于實施方式8的與第1和第10發明的 對應關系與實施方式5的相同。此外，實施方式8還包括與第1至第M發明的任意一項均不同的發明。該發明是“一種內燃機的控制裝置，該內燃機通過多個致動器來控制動作，所述多 個致動器包括調整進入空氣量的進氣致動器和調整點火正時的點火致動器，該內燃機的控 制裝置的特征在于，包括內燃機要求值取得單元，該內燃機要求值取得單元取得決定所述內燃機的動作的 至少包括轉矩的一個或多個預定物理量的要求值(以下稱為內燃機要求值)；內燃機信息取得單元，該內燃機信息取得單元取得與所述內燃機的當前的運行狀 態或運行條件相關的信息(以下稱為內燃機信息)；進氣致動器要求值計算單元，該進氣致動器要求值計算單元根據所述一個或多個 預定物理量的各值和內燃機信息計算用于在所述內燃機中實現它們的所述進氣致動器的 控制量作為進氣致動器要求值；轉矩推定單元，該轉矩推定單元基于內燃機信息推定通過所述進氣致動器的動作能夠實現的轉矩值；點火致動器要求值計算單元，該點火致動器要求值計算單元計算用于補償轉矩要 求值與推定的轉矩值的偏差的所述點火致動器的控制量作為點火致動器要求值；進氣致動器直接要求值取得單元，該進氣致動器直接要求值取得單元取得對所述 進氣致動器直接要求的控制量作為進氣致動器直接要求值；點火致動器直接要求值取得單元，該點火致動器直接要求值取得單元取得對所述 點火致動器直接要求的控制量作為點火致動器直接要求值；切換單元，該切換單元將所述進氣致動器和點火致動器的控制在基于致動器要求 值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制之間單獨地進行切換；切換指示單元，該切換指示單元在對于所述進氣致動器和點火致動器從基于致動 器要求值進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下， 指示所述切換單元使得將所述進氣致動器的控制從基于進氣致動器要求值進行的控制切 換到基于進氣致動器直接要求值進行的控制，然后，指示所述切換單元使所述點火致動器 的控制從基于點火致動器要求值進行的控制切換到基于點火致動器直接要求值進行的控 制。”實施方式9最后，用圖10、圖18、圖19以及圖20說明本發明的實施方式9。本實施方式的控制裝置的整體結構與實施方式5相同，用圖10的框圖表示。本實 施方式的控制裝置與實施方式5的控制裝置的不同點在于，對轉矩實現部30增加了新的要 素。表示本實施方式涉及的轉矩實現部30的結構的是圖18的框圖。在圖18表示的結構 中，對于與圖4表示的結構共同的要素標記相同的符號。在本實施方式中對轉矩實現部30 增加的新的要素的功能，能夠用圖19和圖20進行說明。以下參照圖10、圖18、圖19以及 圖20說明本實施方式的特征即轉矩實現部30的功能。本實施方式涉及的轉矩實現部30的功能方面的特征在于，能夠防止通過致動器 直接要求值控制致動器2、4、6中的一部分的情況下可能產生的燃燒惡化。在通過轉矩實現 部要求值控制全部致動器2、4、6的情況下，通過轉矩實現部30的調整部320具有的調整功 能將各致動器2、4、6的控制量間的關系收容在燃燒極限內。然而，在通過致動器直接要求 值控制一部分致動器的情況下，由于該致動器的控制量被設定為與其他致動器的控制量無 關，因此各致動器2、4、6的控制量間的關系有可能超過燃燒極限。根據以下說明的轉矩實 現部30的構成能夠防止這樣的缺陷。如圖18所示，本實施方式涉及的轉矩實現部30構成為在圖4所示的轉矩實現部 30的結構上增加了 SA要求值修正部332、A/F要求值修正部334以及優先要求切換部330 作為新的要素。SA要求值修正部332通過限制從轉矩實現部30輸出的轉矩實現部SA要求 值的上下限，從而將轉矩實現部SA要求值的大小修正為內燃機能夠適宜運行的范圍。A/F 要求值修正部334通過限制從轉矩實現部30輸出的轉矩實現部A/F要求值的上下限，從而 將轉矩實現部A/F要求值的大小修正為內燃機能夠適宜運行的范圍。另外，作為修正對象 的是轉矩實現部SA要求值或轉矩實現部A/F要求值，轉矩實現部TA要求值不作為修正對 象。由于轉矩實現部TA要求值對轉矩的影響最大，因此實現優先次序被設定為最上位。基于SA要求值修正部332進行的防護和基于A/F要求值修正部334進行的防護是擇一的，且通過優先要求切換部330選擇解除防護的修正部332、334。優先要求切換部 330根據內燃機的運行模式決定要解除的防護。在內燃機的運行模式為效率優先模式的情 況下，優先實現SA要求并將防護截止信號供給到SA要求值修正部332。相反，在內燃機的 運行模式為A/F優先模式的情況下，優先實現A/F要求并將防護截止信號供給到A/F要求 值修正部332。SA要求值修正部332的上下限防護值基于當前供給到節氣門2的控制量(TA直接 要求值、或轉矩實現部TA要求值)和當前供給到燃料噴射裝置6的控制量(A/F直接要求 值、或轉矩實現部A/F要求值)來設定。而且，在防護截止信號從優先要求切換部330供給 到SA要求值修正部332時，其上下限防護值被設定成無效值，從而使基于SA要求值修正部 332進行的轉矩實現部SA要求值的防護被解除。A/F要求值修正部334的上下限防護值基于當前供給到節氣門2的控制量(TA直 接要求值、或轉矩實現部TA要求值)和當前供給到點火裝置4的控制量(SA直接要求值、或 轉矩實現部SA要求值)來設定。而且，在防護截止信號從優先要求切換部330供給到A/F 要求值修正部334時，其上下限防護值被設定成無效值，從而使基于A/F要求值修正部334 進行的轉矩實現部A/F要求值的防護被解除。用流程表示通過以上的結構實現的轉矩實現部30的動作的是圖19和圖20。圖 19的流程表示用于改善燃燒的轉矩實現部A/F要求值的修正控制的例程，圖20的流程表示 用于改善燃燒的轉矩實現部SA要求值的修正控制的例程。上述例程通過轉矩實現部30并 行執行。在圖19表示的例程的最初的步驟S502中，判定各致動器2、4、6的控制量間的關 系是否超過燃燒極限。如果未超過燃燒極限則本例程直接結束。在超過燃燒極限的情況下，進入步驟S504，判斷實現A/F要求是否優先于實現SA 要求。如果實現A/F要求優先則本例程直接結束。在實現SA要求優先于實現A/F要求的情況下，進入步驟S506。在步驟S506中實 施基于A/F進行的燃燒改善控制。即，解除基于SA要求值修正部332進行的轉矩實現部SA 要求值的防護，進行基于A/F要求值修正部334的上下限防護值進行的轉矩實現部A/F要 求值的修正。另一方面，在圖20表示的例程的最初的步驟S602中，判定各致動器2、4、6的控制 量間的關系是否超過燃燒極限。如果未超過燃燒極限則本例程直接結束。在超過燃燒極限的情況下進入步驟S604，判斷實現SA要求是否優先于實現A/F要 求。如果實現SA要求優先則本例程直接結束。在實現A/F要求優先于實現SA要求的情況下進入步驟S606。在步驟S606中實施 基于點火正時的燃燒改善控制。即，解除基于A/F要求值修正部334進行的轉矩實現部A/ F要求值的防護，進行基于SA要求值修正部332的上下限防護值進行的轉矩實現部SA要求 值的修正。在轉矩實現部30中通過執行圖19、圖20的各例程，即使對一部分致動器進行基 于致動器直接要求值進行的控制的情況下，也與通過轉矩實現部要求值控制全部致動器2、 4、6的情況同樣，能夠將各致動器2、4、6的控制量間的關系收容在燃燒極限內。另外，由于 修正的是實現優先次序低的轉矩實現部要求值，因此實現優先次序高的轉矩實現部要求值能夠保持原狀而實現。而且，該修正反映了實現優先次序高的轉矩實現部要求值和致動器 直接要求值，因此能夠適宜地修正作為修正對象的轉矩實現部要求值，使得各致動器2、4、6 的控制量間的關系屬于燃燒極限內。以上，說明了本發明的實施方式9。在實施方式9中將本發明中第10、第17以及 第18發明具體化。詳細而言，在圖18所示的結構中，由SA要求值修正部332、A/F要求值 修正部334以及優先要求切換部330構成第17和第18發明的“修正單元”。另外，對于實 施方式9的與第10發明的對應關系與實施方式5的相同。其他在本發明中作為控制對象的致動器不限定于節氣門、點火裝置和燃料噴射裝置。 例如升程量可變機構或配氣正時可變機構(VVT)或外部EGR裝置也可以作為控制對象的致 動器。在具備氣缸停止機構或壓縮比可變機構的發動機中，也可以將這些機構作為控制對 象的致動器。在具備帶電動機輔助的渦輪增壓器(MAT)的發動機中，可以將MAT作為控制 對象的致動器使用。另外，通過交流發電機等、由發動機驅動的輔機也能夠間接地控制發動 機的輸出，因此也能夠將這些輔機作為致動器使用。另外，本發明不限定于上述實施方式，在不脫離本發明的宗旨的范圍內可以進行 各種變形來實施。例如，在實施方式6中說明的連接控制能夠與實施方式1至4的控制裝 置進行組合。由此能夠實現第9發明涉及的“切換單元”。
權利要求
1.一種內燃機的控制裝置，該內燃機通過一個或多個致動器來控制動作，該內燃機的 控制裝置的特征在于，包括內燃機要求值取得單元，該內燃機要求值取得單元取得決定所述內燃機的動作的一個 或多個預定物理量的要求值(以下稱為內燃機要求值)；內燃機信息取得單元，該內燃機信息取得單元取得與所述內燃機的當前的運行狀態或 運行條件相關的信息(以下稱為內燃機信息)；致動器要求值計算單元，該致動器要求值計算單元包括內燃機逆模型，該內燃機逆模 型從所述一個或多個預定物理量的各值中導出用于在所述內燃機中實現它們的所述一個 或多個致動器的各控制量，通過將各內燃機要求值和內燃機信息輸入所述內燃機逆模型從 而計算出對所述一個或多個致動器分別要求的控制量(以下稱為致動器要求值)；致動器直接要求值取得單元，該致動器直接要求值取得單元取得分別對所述一個或多 個致動器直接要求的控制量(以下稱為致動器直接要求值)；切換單元，該切換單元將所述一個或多個致動器的控制在基于致動器要求值進行的控 制和基于致動器直接要求值進行的控制之間切換。
2.根據權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，還包括切換指示單元，該切換指示單元根據內燃機信息來選擇基于致動器要求值進行 的控制、或者基于致動器直接要求值進行的控制，并指示所述切換單元切換到所選擇的控 制。
3.根據權利要求2所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在所取得的發動機信息的可靠性低的情況下選擇基于致動器直接 要求值進行的控制。
4.根據權利要求2或3所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在所述內燃機逆模型的成立條件中不包括所述內燃機的當前的運 行狀態和運行條件的情況下，選擇基于致動器直接要求值進行的控制。
5.根據權利要求2至4中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，還包括內燃機實現值取得單元，該內燃機實現值取得單元取得由所述內燃機實現的所 述1個或多個預定物理量的值(以下稱為內燃機實現值)，所述切換指示單元，在根據致動器直接要求值控制所述多個致動器時，對于所述一個 或多個預定物理量的各個在內燃機實現值相對于內燃機要求值的偏差在容許范圍內的情 況下，指示所述切換單元從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進 行的控制。
6.根據權利要求5所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述內燃機實現值取得單元，根據由所述內燃機信息取得單元取得的內燃機信息來計 算內燃機實現值。
7.根據權利要求5所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述內燃機實現值取得單元，包括從所述一個或多個致動器的各控制量中導出通過它 們在所述內燃機中實現的所述一個或多個預定物理量的值的內燃機模型，通過將各致動器 直接要求值輸入所述內燃機模型來計算內燃機實現值。
8.根據權利要求2至4中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在根據致動器直接要求值控制所述一個或多個致動器時，對于所 述多個致動器的各個在致動器要求值相對于致動器直接要求值的偏差在容許范圍內的情 況下，指示所述切換單元從基于致動器直接要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進 行的控制。
9.根據權利要求2至8中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述切換單元逐漸地進行基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制的切換。
10.根據權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述控制裝置通過多個致動器來控制動作，所述切換單元構成為，將所述多個致動器的控制在基于致動器要求值進行的控制和基 于致動器直接要求值進行的控制之間單獨地進行切換，并且，所述控制裝置還包括切換指示單元，該切換指示單元根據內燃機信息分別對所 述多個致動器單獨選擇基于致動器要求值進行的控制、或者基于致動器直接要求值進行的 控制，并指示所述切換單元切換到所選擇的控制。
11.根據權利要求10所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在對于所述多個致動器的全部或一部分致動器從基于致動器直接 要求值進行的控制切換到基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指示所 述切換單元將成為切換對象的各致動器的控制按照預先設定的切換順序依次切換到基于 致動器要求值進行的控制。
12.根據權利要求11所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在所述切換順序中根據轉矩相對于控制量變化的響應靈敏度的高低來決定各致動器 的優先次序。
13.根據權利要求10至12中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在對于所述多個致動器的全部或一部分致動器從基于致動器要求 值進行的控制切換到基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指示所 述切換單元將成為切換對象的各致動器的控制按照預先設定的反切換順序依次切換到基 于致動器直接要求值進行的控制。
14.根據權利要求13所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在所述反切換順序中，根據轉矩控制能力的高低來決定各致動器的優先次序。
15.根據權利要求11至14中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在預定的同時切換條件成立的情況下，指示所述切換單元將成為 切換對象的全部致動器的控制一起同時切換。
16.根據權利要求10至15中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述切換單元逐漸地進行基于致動器要求值進行的控制和基于致動器直接要求值進行的控制的切換。
17.根據權利要求10至16中的任意一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述致動器要求值計算單元還包括修正單元，該修正單元在根據致動器直接要求值控 制所述多個致動器中的一部分的情況下，對于不是根據致動器直接要求值控制的其余的致 動器中的至少一個致動器修正其致動器要求值，使得所述多個致動器的控制量間的關系不超過燃燒極限。
18.根據權利要求17所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述修正單元基于致動器直接要求值和實現優先次序高的致動器要求值對實現優先 次序低的致動器要求值進行修正。
19.根據權利要求10所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述一個或多個預定物理量中的一個是轉矩，在通過所述內燃機要求值取得單元取得 的內燃機要求值中包括轉矩要求值，所述多個致動器中包括調整進入空氣量的進氣致動器和調整點火正時的點火致動器，在所述內燃機逆模型中設置有基于轉矩要求值計算對所述進氣致動器要求的進氣致 動器要求值的單元、基于內燃機信息來推定通過所述進氣致動器的動作能夠實現的轉矩值 的單元、和計算對所述點火致動器要求的點火致動器要求值以補償轉矩要求值與推定的轉 矩值的偏差的單元，所述切換指示單元，在對于所述進氣致動器和點火致動器從基于致動器直接要求值進 行的控制向基于致動器要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指示所述切換單元將 所述點火致動器的控制從基于點火致動器直接要求值進行的控制向基于點火致動器要求 值進行的控制切換，并且基于點火致動器要求值與點火正時能夠調整的范圍的關系來判定 能否通過調整點火正時而實現根據當前時刻的進氣致動器直接要求值與進氣致動器要求 值的偏差計算出的轉矩偏差的補償，在判定為不能實現時，指示所述切換單元使所述進氣 致動器的控制逐漸地從基于進氣致動器直接要求值進行的控制切換到基于進氣致動器要 求值進行的控制。
20.根據權利要求19所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在使所述進氣致動器的控制量從進氣致動器直接要求值逐漸地向 進氣致動器要求值變化的過程中能夠實現基于調整點火正時進行的轉矩偏差的補償時，指 示所述切換單元迅速切換到基于進氣致動器要求值進行的控制。
21.根據權利要求19或20所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在預定的早期切換條件成立的情況下，指示所述切換單元與將所 述點火致動器的控制切換到基于點火致動器要求值進行的控制一并地將所述進氣致動器 的控制切換到基于進氣致動器要求值進行的控制。
22.根據權利要求10所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述一個或多個預定物理量的一個是轉矩，在通過所述內燃機要求值取得單元取得的 內燃機要求值中包括轉矩要求值，所述多個致動器中包括調整進入空氣量的進氣致動器和調整點火正時的點火致動器，在所述內燃機逆模型中設置有基于轉矩要求值計算對所述進氣致動器要求的進氣致 動器要求值的單元、基于內燃機信息來推定通過所述進氣致動器的動作能夠實現的轉矩值 的單元、和計算對所述點火致動器要求的點火致動器要求值以便補償轉矩要求值與推定的 轉矩值的偏差的單元，所述切換指示單元，在對于所述進氣致動器和點火致動器從基于致動器要求值進行的控制向基于致動器直接要求值進行的控制的切換條件成立的情況下，指示所述切換單元將 所述進氣致動器的控制從基于進氣致動器要求值進行的控制切換到基于進氣致動器直接 要求值進行的控制，然后，指示所述切換單元將所述點火致動器的控制從基于點火致動器 要求值進行的控制切換到基于點火致動器直接要求值進行的控制。
23.根據權利要求22所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在所述進氣致動器的控制從基于進氣致動器要求值進行的控制切 換到基于進氣致動器直接要求值進行的控制后，如果所述進氣致動器的實現值與進氣致動 器要求值之差在容許范圍內，則指示所述切換單元將所述點火致動器的控制從基于點火致 動器要求值進行的控制切換到基于點火致動器直接要求值進行的控制。
24.根據權利要求22或23所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述切換指示單元，在預定的早期切換條件成立的情況下，指示所述切換單元與將所 述進氣致動器的控制切換到基于進氣致動器要求值進行的控制一并地將所述點火致動器 的控制切換到基于點火致動器要求值進行的控制。
全文摘要
本發明涉及內燃機的控制裝置，能夠補償所謂的轉矩請求控制中的弱點，使各致動器的控制量正確地反應與內燃機的性能相關的要求。將轉矩、效率以及空燃比的各要求值和內燃機信息輸入內燃機逆模型(30)，用內燃機逆模型(30)計算出用于實現上述要求值的致動器要求值。另外，也取得分別對致動器(2、4、6)直接要求的致動器直接要求值。致動器(2、4、6)的控制能夠在基于致動器要求值進行的控制與基于致動器直接要求值進行的控制之間進行切換。
文檔編號F02D41/04GK102124201SQ20098013187
公開日2011年7月13日 申請日期2009年5月29日 優先權日2008年8月26日
發明者仲田勇人, 副島慎一, 加藤直人, 大冢郁, 河井圭助, 田中宏幸 申請人:豐田自動車株式會社