JP2007092531A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン制御システムにおいて、ノイズによる定常／過渡の誤判定を防止できるようにする。
【解決手段】最終目標トルクを目標吸入空気量Ｍt に換算し、この目標吸入空気量Ｍt を過渡時制御量演算手段４３と定常時制御量演算手段４４とに出力する。過渡時制御量演算手段４３は、過渡運転時に目標吸入空気量Ｍt を実現するための過渡時目標スロットル開度θttを演算し、定常時制御量演算手段４４は、定常運転時に目標吸入空気量Ｍt を実現するための定常時目標スロットル開度θtsを演算する。制御切換手段４５は、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet を算出して、この偏差Δθdet を判定値と比較して過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsのどちらか一方を最終的な目標スロットル開度θt として選択する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の定常運転に適した機関制御量と過渡運転に適した機関制御量とを切り換えて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置に関する発明である。

近年の電子制御化された自動車のエンジン制御においては、運転者のアクセル操作に即応した応答性の良いドライバビリティを実現するために、特許文献１（特開平１１−２２５１５号公報）に記載されているように、運転者が操作したアクセル開度等から運転者の要求するトルク（目標トルク）を算出し、この目標トルクから目標スロットル開度を算出して、実スロットル開度を目標スロットル開度に制御するようにしたものがある。
特開平１１−２２５１５号公報（第４頁等）

ところで、目標トルクの変化（アクセル開度等の変化）に対する目標スロットル開度の応答性を速めると、過渡運転時のドライバビリティを向上できるが、その反面、安定性が要求される定常運転時では、走行中の車両振動等によるアクセル開度の僅かな振動に対しても目標スロットル開度が過敏に応答してしまい、定常時のドライバビリティを損なう結果となる。

そこで、エンジン運転条件に基づいて定常／過渡の判定を行い、過渡状態と判定したときには、上記特許文献１の方法で目標スロットル開度を算出し、定常状態と判定したときには、目標トルクの変化に対する応答性よりも安定性を優先させて目標スロットル開度を設定することが考えられている。

しかし、この構成では、定常状態で走行しているときに、目標トルクがアクセルセンサ等のノイズにより振動した場合に、その振動を過渡状態と誤判定して、過渡時の目標スロットル開度に切り換わってしまうことがあり、その結果、定常状態であるにもかかわらず、ノイズにより目標スロットル開度が振動してしまい、定常時の安定性を低下させる結果となる。しかも、エンジン運転条件に基づいて定常／過渡の判定を行って目標スロットル開度を切り換えると、その切り換えの前後で目標スロットル開度の差が大きくなってしまうことがあり、それによってトルクショックが発生する可能性がある。

本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、第１の目的は、ノイズによる定常／過渡の誤判定を防止できて、定常時の安定性と過渡時の応答性を両立できる内燃機関の制御装置を提供することであり、また、第２の目的は、定常時制御量と過渡時制御量との切り換え時に発生するトルクショックが大きくならないように管理できる内燃機関の制御装置を提供することである。

上記第１の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の定常運転に適した機関制御量（以下「定常時制御量」という）を演算する定常時制御量演算手段と、内燃機関の過渡運転に適した機関制御量（以下「過渡時制御量」という）を演算する過渡時制御量演算手段と、前記定常時制御量と前記過渡時制御量とを比較してその比較結果に基づいて前記定常時制御量と前記過渡時制御量のどちらか一方を選択して内燃機関の運転を制御する制御手段とを備えた構成としたものである。

内燃機関の運転中に、定常／過渡を問わず、所定の演算周期で定常時制御量と過渡時制御量の両方を演算すると、定常時には、定常時制御量と過渡時制御量とがほぼ同じ値となり、過渡時には、過渡時制御量の変化に遅れて定常時制御量が変化するようになるため、過渡時には、過渡時制御量と定常時制御量との偏差が大きくなる。この特性に着目して、本発明は、定常時制御量と過渡時制御量とを比較することで、定常／過渡の判定を行って定常時制御量と過渡時制御量とを切り換えるようにしたものである。この場合、定常時制御量と過渡時制御量を演算する際に用いるセンサ信号等がノイズにより振動しても、それに合わせて定常時制御量と過渡時制御量が同方向に振動するため、両者の比較結果（例えば偏差又は比）に与えるノイズの影響がほぼキャンセルされる。従って、本発明のように、定常時制御量と過渡時制御量とを比較して定常／過渡の判定（定常時制御量と過渡時制御量との切り換え）を行えば、ノイズによる定常／過渡の誤判定を防止できて、定常時の安定性と過渡時の応答性を両立させることができる。

この場合、請求項２のように、定常時制御量と過渡時制御量との偏差を算出し、当該偏差が所定値以内のときには定常時と判断して定常時制御量を選択し、当該偏差が前記所定値を超えているときには過渡時と判断して過渡時制御量を選択するようにすると良い。このようにすれば、定常時制御量と過渡時制御量とを切り換えるときの両者の偏差を一定値（所定値）に管理することができ、定常時制御量と過渡時制御量との切り換え時に発生するトルクショックが大きくならないように管理できる利点がある。

また、請求項３のように、定常時制御量演算手段と渡時制御量演算手段の他に、過渡時制御量をなまし処理するなまし処理手段を設け、過渡時制御量とそのなまし値とを比較してその比較結果に基づいて定常時制御量と過渡時制御量のどちらか一方を選択して内燃機関の運転を制御するようにしても良い。この場合、過渡時制御量を演算する際に用いるセンサ信号等がノイズにより振動しても、それに合わせて過渡時制御量とそのなまし値が同方向に振動するため、両者の比較結果（例えば偏差又は比）に与えるノイズの影響がほぼキャンセルされる。従って、本発明のように、定常時制御量とそのなまし値とを比較して定常／過渡の判定（定常時制御量と過渡時制御量との切り換え）を行えば、ノイズによる定常／過渡の誤判定を防止できて、定常時の安定性と過渡時の応答性を両立させることができる。

この場合、請求項４のように、過渡時制御量とそのなまし値との偏差を算出し、当該偏差が所定値以内のときには定常時と判断して定常時制御量を選択し、当該偏差が前記所定値を超えているときには過渡時と判断して過渡時制御量を選択するようにすると良い。ここで、過渡時制御量のなまし値は、定常時制御量に近い値となるため、過渡時制御量とそのなまし値との偏差に基づいて定常時制御量と過渡時制御量との切り換えを行えば、定常時制御量と過渡時制御量との切り換え時に発生するトルクショックが大きくならないように管理することができる。

また、請求項５のように、定常時制御量と過渡時制御量との切り換えにヒステリシスを持たせるようにすると良い。このようにすれば、定常時制御量と過渡時制御量との切り換えが頻繁に発生するチャタリング現象を抑制することができる。

また、請求項６のように、定常時制御量は、目標値の変化に対する応答性よりも安定性を優先させた機関制御量とし、過渡時制御量は、安定性よりも応答性を優先させた機関制御量とすると良い。これにより、定常時の安定性と過渡時の応答性をより確実に両立させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を筒内噴射エンジンに適用して具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１５に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関である筒内噴射エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０に、筒内の気流強度（スワール流強度やタンブル流強度）を制御する気流制御弁３１が設けられている。

エンジン１１の各気筒の上部には、それぞれ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。また、エンジン１１の吸気バルブ３７と排気バルブ３８には、それぞれ開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング装置３９，４０が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２３が取り付けられている。また、クランク軸（図示せず）の外周側には、クランク軸が所定クランク角回転する毎にクランク角信号（パルス信号）を出力するクランク角センサ２４が取り付けられている。このクランク角センサ２４の出力パルスに基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

一方、エンジン１１の排気管２５には、排出ガスを浄化する上流側触媒２６と下流側触媒２７が設けられ、上流側触媒２６の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサ２８（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。また、アクセルペダル３５の踏込量（アクセル開度）がアクセルセンサ３６によって検出されるようになっている。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された後述の各ルーチンを実行することで、エンジン１１の出力トルクを目標トルク（要求トルク）と一致させるように目標スロットル開度を設定して吸入空気量を制御する。

本実施例１では、図２に示すように、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）、クルーズコントロール、トラクションコントロール、自動変速機制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）、アンチロックブレーキシステム制御装置（ＡＢＳ−ＥＣＵ）等によって設定された各目標トルクの中から、アプリケーション選択手段４１によって最終目標トルクを選択し、この最終目標トルクに応じたアクチュエータ指令値（目標スロットル開度）を出力制御手段４２により演算してエンジン１１に出力し、エンジン１１の出力トルクを目標トルクと一致させるように吸入空気量を制御する。

図３に示すように、出力制御手段４２は、最終目標トルクを目標吸入空気量Ｍt に換算し、この目標吸入空気量Ｍt を過渡時制御量演算手段４３と定常時制御量演算手段４４とに出力する。過渡時制御量演算手段４３は、エンジン１１の過渡運転時に目標吸入空気量Ｍt を実現するための過渡時目標スロットル開度θtt（過渡時制御量）を演算し、定常時制御量演算手段４４は、エンジン１１の定常運転時に目標吸入空気量Ｍt を実現するための定常時目標スロットル開度θts（定常時制御量）を演算する。ここで、定常時目標スロットル開度θtsは、目標吸入空気量Ｍt の変化に対する応答性よりも安定性を優先させた目標スロットル開度であり、過渡時目標スロットル開度θttは、安定性よりも応答性を優先させた目標スロットル開度である。

過渡時制御量演算手段４３で演算した過渡時目標スロットル開度θttと、定常時制御量演算手段４４で演算した定常時目標スロットル開度θtsは、制御切換手段４５（制御手段）に入力される。この制御切換手段４５は、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとを比較してどちらか一方を最終的な目標スロットル開度θt として選択する。以下、過渡時制御量演算手段４３、定常時制御量演算手段４４及び制御切換手段４５の機能を具体的に説明する。

図４に示すように、過渡時制御量演算手段４３は、電子スロットルシステムの応答遅れ、吸気弁２８の応答遅れ及び吸気通路の容積による応答遅れを考慮したモデルの逆モデル［吸気系モデルの逆モデルＧa(s)とスロットルモデルの逆モデルＧθ(s) ］によって構成されている。この過渡時制御量演算手段４３は、過渡時の目標吸入空気量Ｍt を実現するための過渡時目標スロットル開度θttを、目標スロットル開度の変化による吸入空気量の応答モデルの逆モデル［吸気系モデルの逆モデルＧa(s)とスロットルモデルの逆モデルＧθ(s) ］を用いて演算する。

この過渡時制御量演算手段４３は、まず目標吸入空気量Ｍt を吸気系モデルの逆モデルＧa(s)によってスロットル開口面積Ａt に変換した上で、スロットルモデルの逆モデルＧθ(s) によって過渡時目標スロットル開度θttに変換する。これら２つの逆モデルＧa(s)，Ｇθ(s) の構成を図５、図６のブロック線図を用いて説明する。これらのブロック線図は、後述する各ルーチンを制御パラメータの流れとして図示したものである。

図５に示すように、吸気系モデルの逆モデルＧa(s)は、まず吸気管圧力Ｐm と吸入空気量とが直線関係にあることに着目して、目標吸入空気量Ｍt を実現するために必要な吸気管圧力Ｐm を、目標吸入空気量Ｍt をパラメータとするマップにより算出する。ここで、吸気管圧力Ｐm と吸入空気量との直線関係は、エンジン回転速度ＮＥや吸気バルブタイミングＶＴ等によって変化するため、目標吸入空気量Ｍt を吸気管圧力Ｐm に変換するマップは、エンジン回転速度ＮＥや吸気バルブタイミングＶＴ等もパラメータとするマップとなっている。そして、このマップにより算出した吸気管圧力Ｐm を実現するために必要なスロットル通過空気量Ｍi を求める。
一般に、吸気管圧力Ｐm とスロットル通過空気量Ｍi との間には次の関係が成り立つ。

ここで、κは吸気比熱比、Ｒは吸気気体定数、Ｔmpは吸気温度である。上記（１）式から、吸気管圧力Ｐm を実現するスロットル通過空気量Ｍi は、次式で表される。

ここで、吸気管圧力Ｐm の時間微分値（ｄＰm ／ｄｔ）は、吸気管圧力の今回値Ｐm と前回値Ｐmoldとの差分（Ｐm −Ｐmold）を用いれば良い。
また、スロットル通過空気量Ｍi はスロットル開口面積Ａt によって次式で表される。

ここで、μは流量適合係数、Ｐa は大気圧であり、φは、吸気管圧力Ｐm と大気圧Ｐa との比（Ｐm ／Ｐa ）によって定まる流量係数である。上記（３）式からスロットル通過空気量Ｍi を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt を求めることができる。以上の方法で、目標吸入空気量Ｍt を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt が決定される。

一方、スロットルモデルの逆モデルＧθ(s) は、図６に示すように、前記スロットル開口面積Ａt を実現するために必要な過渡時目標スロットル開度θttを求める。スロットル開口面積Ａt とそのときのスロットル開度θu との関係は非線形であり、スロットル開度θu をパラメータとする１次元マップにより過渡時目標スロットル開度θttを算出する。

スロットルバルブ１６を駆動するために過渡時目標スロットル開度θttの信号を電子スロットル装置のモータ１５の駆動回路に与えた場合、実際にモータ１５が回転してスロットルバルブ１６を駆動し、実際のスロットル開度θu が過渡時目標スロットル開度θttに到達するまでには応答遅れが生じる。従って、過渡時目標スロットル開度θttと実スロットル開度θu との間には次式の関係が成立する。

ここで、Ｔθはスロットル開度の応答遅れ時定数であり、この一次遅れモデルの逆モデル、すなわち一次進みモデルを用いることによって、スロットル開口面積Ａt を実現するための過渡時目標スロットル開度θttを求めることができる。

図７に示すように、定常時制御量演算手段４４は、過渡時目標スロットル開度θttを演算するモデルと比較して、時間要素の含まれない単純なモデルを用いて定常時目標スロットル開度θtsを次のようにして演算する。まず、目標吸入空気量Ｍt を実現するために必要な吸気管圧力Ｐm を、目標吸入空気量Ｍt をパラメータとするマップにより算出する。ここで、吸気管圧力Ｐm と吸入空気量との直線関係は、エンジン回転速度ＮＥや吸気バルブタイミングＶＴ等によって変化するため、目標吸入空気量Ｍt を吸気管圧力Ｐm に変換するマップは、エンジン回転速度ＮＥや吸気バルブタイミングＶＴ等もパラメータとするマップとなっている。

そして、このマップにより算出した吸気管圧力Ｐm を実現するために必要な定常時目標スロットル開度θtsをマップにより演算する。ここで、定常時の吸気管圧力Ｐm とスロットル開度との関係は、エンジン回転速度ＮＥや吸気バルブタイミングＶＴ等によって変化するため、吸気管圧力Ｐm を定常時目標スロットル開度θtsに変換するマップは、エンジン回転速度ＮＥや吸気バルブタイミングＶＴ等もパラメータとするマップとなっている。

図８に示すように、制御切換手段４５は、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet （＝｜θtt−θts｜）を算出して、この偏差Δθdet を判定値と比較して過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsのどちらか一方を最終的な目標スロットル開度θt として選択する。この際、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの切り換えにヒステリシスを持たせるために、過渡判定値とこれよりも小さい定常判定値の２種類の判定値を設定し、現在の運転状態が定常状態であれば、偏差Δθdet を過渡判定値と比較して、偏差Δθdet が過渡判定値を超えたときに“過渡”と判断して、過渡時目標スロットル開度θttを最終的な目標スロットル開度θt とする状態に切り換える。一方、現在の運転状態が過渡状態であれば、偏差Δθdet を過渡判定値よりも小さい定常判定値と比較して、偏差Δθdet が定常判定値を下回ったときに“定常”と判断して、定常時目標スロットル開度θtsを最終的な目標スロットル開度θt とする状態に切り換える。

以上説明した本実施例１のエンジン制御は、ＥＣＵ３０によって図９乃至図１３の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［最終目標スロットル開度演算ルーチン］
図９の最終目標スロットル開度演算ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１００で、現在のエンジン回転速度ＮＥと目標トルクに応じた目標吸入空気量Ｍt を２次元マップにより算出する。この後、ステップ１０１に進み、後述する図１０の過渡時目標スロットル開度演算ルーチンを実行して、過渡時目標スロットル開度θttを算出する。この後、ステップ１０２に進み、後述する図１３の定常時目標スロットル開度演算ルーチンを実行して、定常時目標スロットル開度θtsを算出する。

この後、ステップ１０３に進み、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet を算出する。
Δθdet ＝｜θtt−θts｜

この後、ステップ１０４に進み、過渡フラグがＯＮであるか否かで、前回は“過渡”と判定されたか否かを判定し、過渡フラグがＯＮ（前回“過渡”）であれば、ステップ１０５に進み、偏差Δθdet が定常判定値よりも小さいか否かで、“過渡”から“定常”に切り換わったか否かを判定する。そして、偏差Δθdet が定常判定値より小さければ、“過渡”から“定常”に切り換わったと判断して、ステップ１０７に進み、過渡フラグをＯＦＦにセットして、ステップ１０９に進み、定常時目標スロットル開度θtsを最終的な目標スロットル開度θt に設定する。一方、上記ステップ１０５で、偏差Δθdet が定常判定値以上と判定されれば、前回から引き続き“過渡”の状態が継続していると判断して、ステップ１１０に進み、過渡時目標スロットル開度θttを最終的な目標スロットル開度θt に設定する。

また、上記ステップ１０４で、過渡フラグがＯＦＦ（前回“定常”）と判定されれば、ステップ１０６に進み、偏差Δθdet が過渡判定値よりも大きいか否かで、“定常”から“過渡”に切り換わったか否かを判定する。そして、偏差Δθdet が過渡判定値よりも大きければ、“定常”から“過渡”に切り換わったと判断して、ステップ１０８に進み、過渡フラグをＯＮにセットして、ステップ１１０に進み、過渡時目標スロットル開度θttを最終的な目標スロットル開度θt に設定する。一方、上記ステップ１０６で、偏差Δθdet が過渡判定値以下と判定されれば、前回から引き続き“定常”の状態が継続していると判断して、ステップ１０９に進み、定常時目標スロットル開度θtsを最終的な目標スロットル開度θt に設定する。

［過渡時目標スロットル開度演算ルーチン］
図１０の過渡時目標スロットル開度演算ルーチンは、上記図９の最終目標スロットル開度演算ルーチンのステップ１０１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ１１１で、後述する図１１の吸気系モデル逆モデルルーチンを実行して、目標吸入空気量Ｍt を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt を算出する。この後、ステップ１１２に進み、後述する図１２のスロットルモデル逆モデルルーチンを実行して、スロットル開口面積Ａt を実現するための過渡時目標スロットル開度θttを算出する。

［吸気系モデル逆モデルルーチン］
図１１の吸気系モデル逆モデルルーチンは、上記図１０の過渡時目標スロットル開度演算ルーチンのステップ１１１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ１２１で、前回の吸気管圧力Ｐm をＰmoldとしてＲＡＭに記憶する。この後、ステップ１２２に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥと吸気バルブタイミングＶＴと目標吸入空気量Ｍt に応じた吸気管圧力Ｐm を３次元マップにより算出する。この後、ステップ１２３に進み、吸気管圧力の今回値Ｐm と前回値Ｐmoldの差分ｄＰm （＝Ｐm −Ｐmold）を算出する。

この後、ステップ１２４に進み、前記（２）式を用いて、スロットル通過空気量Ｍi を算出した後、ステップ１２５に進み、吸気管圧力Ｐm と大気圧Ｐa の比（Ｐm ／Ｐa ）に応じた流量係数φを１次元マップにより算出する。そして、次のステップ１２６で、次式を用いて、スロットル通過空気量Ｍi を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt を算出する。

上式は、前記（３）式から導き出される。
［スロットルモデル逆モデルルーチン］
図１２のスロットルモデル逆モデルルーチンは、前記図１０の過渡時目標スロットル開度演算ルーチンのステップ１１２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ１３１で、前回の実スロットル開度θu をθuoとしてＲＡＭに記憶し、次のステップ１３２で、前回の過渡時目標スロットル開度θttをθtto としてＲＡＭに記憶する。この後、ステップ１３３に進み、スロットル開口面積Ａt を１次元マップにより実スロットル開度θu に変換した後、ステップ１３４に進み、実スロットル開度θu を一次進み処理することで、スロットル開口面積Ａt を実現するための過渡時目標スロットル開度θttを求める。

［定常時目標スロットル開度演算ルーチン］
図１３の定常時目標スロットル開度演算ルーチンは、前記図９の最終目標スロットル開度演算ルーチンのステップ１０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ１４１で、現在のエンジン回転速度ＮＥと吸気バルブタイミングＶＴと目標吸入空気量Ｍt に応じた吸気管圧力Ｐm を３次元マップにより算出する。この後、ステップ１４２に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥと吸気バルブタイミングＶＴと吸気管圧力Ｐm に応じた定常時目標スロットル開度θtsを３次元マップにより算出する。

以上説明した本実施例１の作用効果を図１４及び図１５を用いて従来技術と対比して説明する。
ここで、図１４は、定常状態で走行しているときに目標吸入空気量Ｍt （目標トルク）がアクセルセンサ３６等のノイズにより振動した場合の目標スロットル開度θt の挙動を示している。従来技術では、定常状態で走行しているときであっても、目標吸入空気量Ｍt がアクセルセンサ３６等のノイズにより振動すると、その振動を過渡状態と誤判定して、過渡時の目標スロットル開度に切り換わってしまうことがあり、その結果、定常状態であるにもかかわらず、ノイズにより目標スロットル開度が振動してしまい、定常時の安定性を低下させる結果となる。

これに対して、本実施例１では、エンジン運転中に、定常／過渡を問わず、所定の演算周期で過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの両方を演算し、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしている。この場合、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsを演算する際に用いるセンサ信号等がノイズにより振動しても、それに合わせて過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとが同方向に振動するため、両者の偏差Δθdet に与えるノイズの影響がほぼキャンセルされる。従って、本実施例１のように、この偏差Δθdet を判定値と比較して、定常／過渡の判定を行えば、ノイズによる定常／過渡の誤判定を防止できて、定常時に目標スロットル開度θt が振動することを防止でき、定常時の目標スロットル開度θt の安定性を向上させることができる。しかも、過渡と判定したときには、応答性を優先させて算出した過渡時目標スロットル開度θttを最終的な目標スロットル開度θt とするため、過渡時の目標スロットル開度θt の応答性も向上させることができる。

一方、図１５は、運転状態が定常から過渡に切り換わる場合の目標スロットル開度θt の挙動を示している。従来技術では、エンジン運転条件に基づいて定常／過渡の判定を行って目標スロットル開度を切り換えるため、その切り換えの前後で目標スロットル開度の差が大きくなってしまうことがあり、それによってトルクショックが発生する可能性がある。

これに対して、本実施例１では、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定（過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの切り換え）を行うようにしているので、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとを切り換えるときの両者の偏差Δθdet を一定値（判定値）に管理することができ、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの切り換え時に発生するトルクショックが大きくならないように管理できる利点がある。

しかも、本実施例１では、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの切り換えにヒステリシスを持たせるようにしているので、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの切り換えが頻繁に発生するチャタリング現象を抑制することができる利点がある。

尚、本実施例１では、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしたが、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの比（θtt／θts又はθts／θts）を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしても良い等、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの比較方法は、適宜変更しても良い。

上記実施例１では、過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしたが、図１６及び図１７に示す本発明の実施例２では、過渡時目標スロットル開度θttをなまし処理するなまし処理手段を設け、過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)との偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしている。その他の事項は、前記実施例１と同じである。

本実施例２で実行する図１７の最終目標スロットル開度演算ルーチンは、前記実施例１で実行する図９の最終目標スロットル開度演算ルーチンのステップ１０３をステップ１０３ａと１０３ｂに変更したものであり、その他のステップの処理は、同じである。

図１７の最終目標スロットル開度演算ルーチンでは、ステップ１０１〜１０３で、目標吸入空気量Ｍt 、過渡時目標スロットル開度θtt、定常時目標スロットル開度θtsを算出した後、ステップ１０３ａに進み、過渡時目標スロットル開度θttを次式によりなまし処理して過渡時目標スロットル開度なまし値θttd(i)を求める。
θttd(i)＝θttd(i-1)×（α−１）／α＋θtt×１／α
ここで、θttd(i-1)は前回の過渡時目標スロットル開度なまし値、αはなまし係数である。尚、なまし処理は、「一次遅れ処理」、「フィルタ処理」と呼ばれることがある。

この後、ステップ１０３ｂに進み、過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)との偏差Δθdet を算出する。
Δθdet ＝｜θtt−θttd(i)｜
この後、ステップ１０４以降の処理を前記実施例１と同様に実行して最終的な目標スロットル開度θt を求める。

以上説明した本実施例２では、過渡時目標スロットル開度θttを演算する際に用いるセンサ信号等がノイズにより振動しても、それに合わせて過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)が同方向に振動するため、両者の偏差Δθdet に与えるノイズの影響がほぼキャンセルされる。従って、本実施例２のように、過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)との偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定（過渡時目標スロットル開度θttと定常時目標スロットル開度θtsとの切り換え）を行えば、ノイズによる定常／過渡の誤判定を防止できて、定常時の安定性と過渡時の応答性を両立させることができる。

尚、本実施例１では、過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)との偏差Δθdet を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしたが、過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)との比（θtt／θttd(i)又はθttd(i)／θtt）を判定値と比較して定常／過渡の判定を行うようにしても良い等、過渡時目標スロットル開度θttとそのなまし値θttd(i)との比較方法は、適宜変更しても良い。

本発明の適用範囲は、スロットル制御システムに限定されず、定常／過渡を判定して定常時の制御量と過渡時の制御量とを切り換える制御システムに本発明を広く適用して実施できる。

その他、本発明は、筒内噴射エンジンに限定されず、吸気ポート噴射エンジンにも適用して実施できる等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 車両制御システムの概要を示すブロック線図である。 出力制御手段の機能を説明するブロック線図である。 過渡時制御量演算手段の機能を説明するブロック線図である。 吸気系モデルの逆モデルＧa(s)を説明するブロック線図である。 スロットルモデルの逆モデルＧθ(s) を説明するブロック線図である。 定常時制御量演算手段の機能を説明するブロック線図である。 実施例１の制御切換手段の機能を説明するブロック線図である。 実施例１の最終目標スロットル開度演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 過渡時目標スロットル開度演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 吸気系モデル逆モデルルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 スロットルモデル逆モデルルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 定常時目標スロットル開度演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 従来技術と実施例１において、定常状態で走行しているときに目標吸入空気量Ｍt がアクセルセンサ等のノイズにより振動した場合の目標スロットル開度θt の挙動を示すタイムチャートである。 従来技術と実施例１において、運転状態が定常から過渡に切り換わる場合の目標スロットル開度θt の挙動を示すタイムチャートである。 実施例２の制御切換手段の機能を説明するブロック線図である。 実施例２の最終目標スロットル開度演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…冷却水温センサ、２４…クランク角センサ、２５…排気管、３０…ＥＣＵ、３５…アクセルペダル、３６…アクセルセンサ、４２…出力制御手段、４３…過渡時制御量演算手段、４４…定常時制御量演算手段、４５…制御切換手段（制御手段）

Claims (6)

1. 内燃機関の定常運転に適した機関制御量（以下「定常時制御量」という）を演算する定常時制御量演算手段と、
   内燃機関の過渡運転に適した機関制御量（以下「過渡時制御量」という）を演算する過渡時制御量演算手段と、
   前記定常時制御量と前記過渡時制御量とを比較してその比較結果に基づいて前記定常時制御量と前記過渡時制御量のどちらか一方を選択して内燃機関の運転を制御する制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記定常時制御量と前記過渡時制御量との偏差を算出し、当該偏差が所定値以内のときには前記定常時制御量を選択し、当該偏差が前記所定値を超えているときには前記過渡時制御量を選択することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関の定常運転に適した機関制御量（以下「定常時制御量」という）を演算する定常時制御量演算手段と、
   内燃機関の過渡運転に適した機関制御量（以下「過渡時制御量」という）を演算する過渡時制御量演算手段と、
   前記過渡時制御量をなまし処理するなまし処理手段と、
   前記過渡時制御量とそのなまし値とを比較してその比較結果に基づいて前記定常時制御量と前記過渡時制御量のどちらか一方を選択して内燃機関の運転を制御する制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記過渡時制御量とそのなまし値との偏差を算出し、当該偏差が所定値以内のときには前記定常時制御量を選択し、当該偏差が前記所定値を超えているときには前記過渡時制御量を選択することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記定常時制御量と前記過渡時制御量との切り換えにヒステリシスを持たせることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記定常時制御量演算手段は、目標値の変化に対する応答性よりも安定性を優先させた機関制御量を前記定常時制御量として演算し、
   前記過渡時制御量演算手段は、前記安定性よりも前記応答性を優先させた機関制御量を前記過渡時制御量として演算することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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