带增压器的内燃机的控制装置技术领域
本发明涉及一种控制装置，该控制装置综合控制带增压器的内燃机的
空气量、燃料供给量以及点火正时，该带增压器的内燃机构成为能够使运
转所使用的空燃比在至少两个空燃比之间进行切换。
背景技术
在日本特开2001-227399号公报中公开了一种关于能够使内燃机的燃
烧模式从分层燃烧模式向均质燃烧模式切换、或者从均质燃烧模式向分层
燃烧模式切换的内燃机燃烧模式切换控制的技术(以下，现有技术)。在燃
烧模式的切换前后，为了维持稳定的燃烧状态而调整节气门开度、EGR量
等控制参数，但这些控制参数发生变化时，会产生转矩变动。根据上述现
有技术，在切换燃烧模式的前后，在调整成为转矩变动原因的控制参数时，
将由该调整量引起的转矩变动量换算为不参与该调整的控制参数的变化
量，且使该控制参数变化与该变化量相应的量。
另外，以往已知如下内燃机，该内燃机能够进行从理论空燃比下的运
转向比理论空燃比稀的空燃比下的运转的切换、或者其逆切换等的空燃比
的切换控制。在上述现有技术中，公开了这样的稀燃发动机的在稀运转与
理想配比·浓运转之间进行切换时也能够应用上述技术。
然而，在将上述现有技术应用于带增压器的稀燃发动机的情况下，并
不一定能够抑制空燃比的切换时的转矩变动。即，例如在带增压器的发动
机的减速时将空燃比从理论空燃比切换为比理论空燃比稀的空燃比的情况
下，作为目标的空气量被从与理论空燃比对应的量向与稀空燃比对应的量
切换。然而，即使在切换了作为目标的空气量的情况下，实际空气量也不
会立即追随该切换。其原因在于，除了作为调整空气量的致动器的节气门
等的响应延迟以外，在带增压器的发动机中还会产生涡轮迟滞
(Turbo-Lag)导致的响应延迟。在实际空气量比目标空气量小的期间，
实际转矩会比要求转矩大，因此通过点火正时的延迟控制来实现要求转矩
而消除转矩高低差。然而，在由于上述涡轮迟滞的影响而使到实现目标空
气量为止的期间变长时，会由于排气系统的温度上限等的制约而限制点火
正时的延迟控制，其结果会产生转矩高低差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-227399号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述问题而做成的，其课题在于，在构成为能够将用于
运转的空燃比在至少两个空燃比之间进行切换的带增压器的内燃机中，根
据驾驶员的要求使转矩平滑变化，并且响应良好地切换空燃比。
用于解决问题的手段
本发明能够应用于内燃机的控制装置的结构。以下，说明本发明的内
燃机的控制装置的概要。需要说明的是，根据以下说明的本发明的内容显
而易见，本发明能够应用于内燃机的控制方法的步骤，也能够应用于控制
装置所执行的程序的算法。
本发明的控制装置以下述的带增压器的内燃机作为控制对象，所述带
增压器的内燃机具有三种致动器，并构成为能够选择第1空燃比下的运转
和比第1空燃比稀的第2空燃比下的运转。三种致动器是指使空气量变化
的第1致动器、向缸内供给燃料的第2致动器、以及对缸内的混合气进行
点火的第3致动器。第1致动器包括在增压器的下游侧的进气通路使被吸
入缸内的空气的进气特性发生变化的进气特性可变致动器和使增压器的增
压特性发生变化的增压特性可变致动器。具体而言，进气特性可变致动器
包括节气门、使进气门的阀正时发生变化的可变阀正时机构，增压特性可
变致动器包括可变喷嘴、废气旁通阀。第2致动器具体而言是喷射燃料的
喷射器，包括向进气口喷射燃料的进气口喷射器和向气缸内直接喷射燃料
的缸内喷射器。第3致动器具体地说是点火装置。本发明的控制装置根据
这三种致动器的协调操作而综合控制内燃机的空气量、燃料供给量以及点
火正时。
本发明的控制装置能够通过计算机而具体化。更详细而言，能够通过
计算机构成本发明的控制装置，所述计算机具备：存储器，其存储有记载
了用于实现各种功能的处理的程序；和处理器，其从该存储器读出程序并
执行该程序。在本发明的控制装置所具备的功能包括要求转矩接收功能、
目标空燃比切换功能、目标空气量算出功能以及参数值变更功能，来作为
用于决定上述三种致动器的协调操作所使用的目标空气量以及目标空燃比
的功能。
根据要求转矩接收功能，接收针对内燃机的要求转矩。基于对由驾驶
员操作的加速器踏板的开度进行响应的信号来计算要求转矩。在驾驶员要
求内燃机减速的情况下，可获得与驾驶员关闭加速器踏板的速度相应地减
少的要求转矩。在驾驶员要求内燃机加速的情况下，可获得与驾驶员打开
加速器踏板的速度相应地增大的要求转矩。
根据目标空气量算出功能，根据要求转矩逆运算用于达成要求转矩的
目标空气量。在目标空气量的计算中，使用给出空气量向转矩转换的转换
效率的参数。具体而言，在目标第1空气量的计算中使用第1参数，在目
标第2空气量的计算中使用第2参数。这些参数的值是可变的，可通过参
数值变更功能进行变更。根据参数值变更功能，在要求转矩减少到第1基
准值以下时，响应于此而将第1参数的值向使转换效率降低的值变更。另
外，根据参数值变更功能，在要求转矩减少到比第1基准值大的第2基准
值以下时，响应于此而使第2参数的值向使转换效率降低的方向开始变化。
并且，随着要求转矩从第2基准值向第1基准值进一步减少，使第2参数
的值向使转换效率降低的方向逐渐变化。在要求转矩的值相同时，参数的
值表示的转换效率越高，则目标空气量越小，参数的值表示的转换效率越
低，则目标空气量越大。此外，针对转矩的第1基准值以及第2基准值可
以是固定值，但优选根据内燃机的转速或者其他条件适当变更。
优选的是，在利用要求转矩接收功能接收到要求第1转矩和从要求第
1转矩除去转矩下降方向的脉冲分量而得到的要求第2转矩的情况下，在
目标空气量算出功能中，使用要求第1转矩算出目标第1空气量，使用要
求第2转矩算出目标第2空气量。
根据目标空燃比切换功能，在要求转矩正在减少的过渡期，在由于要
求转矩减少到第1基准值以下而第1参数的值变更到使转换效率降低的值
后，目标空燃比从第1空燃比向比第1空燃比稀的第2空燃比切换。优选
的是，使目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换的具体正时为目标第
1空气量与推定空气量之间的差成为了阈值以下的时刻。另外，也可以是，
在从第1参数的值被变更起经过了一定时间的时刻，将目标空燃比从第1
空燃比向第2空燃比切换。
作为目标第1空气量以及目标第2空气量的计算所使用的参数的示例，
可举出与空燃比对应的参数。由于空燃比越比理论空燃比稀，则在同一空
气量下产生的转矩越低，因此与空燃比对应的参数属于给出空气量向转矩
转换的转换效率的参数。在将与空燃比对应的参数用于目标第1空气量的
计算的情况下，在要求转矩减少到第1基准值以下时，响应于此而将第1
参数的值从与第1空燃比对应的值向与第2空燃比对应的值切换。即，在
要求转矩减少到第1基准值以下的情况下，先于目标空燃比从第1空燃比
向第2空燃比切换而将用于计算目标第1空气量的空燃比从第1空燃比向
第2空燃比切换。另外，在将与空燃比对应的参数用于计算目标第2空气
量的情况下，在要求转矩减少到第2基准值以下时，响应于此而使第2参
数的值从与第1空燃比对应的值向与第2空燃比对应的值逐渐变化。即，
在要求转矩减少到第2基准值以下的情况下，先于第1参数从第1空燃比
向第2空燃比切换而使用于计算目标第2空气量的空燃比从第1空燃比逐
渐向第2空燃比切换。
本发明的控制装置基于由上述处理决定的目标第1空气量、目标第2
空气量、目标空燃比来协调操作三种致动器。在本发明的控制装置所具有
的功能包括第1致动器控制功能、第2致动器控制功能以及第3致动器控
制功能，来作为用于基于目标空气量和目标空燃比而进行的协调操作的功
能。
根据第1致动器控制功能，基于目标第1空气量决定进气特性可变致
动器的操作量，另外基于目标第2空气量决定增压特性可变致动器的操作
量。并且，根据所决定的操作量，进行进气特性可变致动器以及增压特性
可变致动器的操作。通过这些致动器的操作，实际空气量以追随目标空气
量的方式变化。利用本发明的控制装置，可抑制到要求转矩减少而运转模
式被切换为止的期间的目标第2空气量的减少，可抑制运转模式即将切换
前的增压压力的减少。因此，目标空燃比刚切换后的实际空气量在短时间
内追随目标空气量。
根据第2致动器控制功能，基于目标空燃比决定燃料供给量。并且，
根据所决定的燃料供给量进行第2致动器的操作。
根据第3致动器控制功能，基于要求转矩和推定转矩决定用于达成要
求转矩的点火正时，所述推定转矩是根据第1致动器的操作量和目标空燃
比推定的转矩。并且，按照所决定的点火正时进行第3致动器的操作。能
够根据第1致动器的操作量推定实际空气量，能够根据推定空气量和目标
空燃比推定转矩。第3致动器的操作通过点火正时来修正推定转矩相对于
要求转矩的过剩量。根据本发明的控制装置，由于目标空燃比刚切换后的
实际空气量快速追随目标空气量，因此能够缩短通过点火正时来修正推定
转矩相对于要求转矩的过剩量的时间。
本发明的控制装置所具备的上述功能是优选用于在减速时使转矩平滑
变化、并且响应良好地切换空燃比的功能。在加速时，为了使转矩平滑变
化、并且响应良好地切换空燃比，还优选具备以下功能。
根据优选实施方式，目标空燃比切换功能和参数值变更功能分别包括
附加的功能。根据参数值变更功能所包括的附加功能，在要求转矩正在增
大的过渡期，在要求转矩增大到第3基准值以上时，响应于此而使第1参
数的值向提高转换效率的值变更。另外，根据目标空燃比切换功能所包括
的附加功能，在由于要求转矩增大到第3基准值以上而使第1参数的值向
提高转换效率的值变更时，响应与此而将目标空燃比从第2空燃比向第1
空燃比切换。即，在根据驾驶员的加速要求来增大要求转矩的情况下，在
要求转矩比第3基准值小的期间将目标空燃比维持为第2空燃比，在要求
转矩增大到第3基准值以上时将目标空燃比向第1空燃比切换。
另外，根据参数值变更功能所包括的附加功能，在要求转矩正在增大
的过渡期，在要求转矩增大到第3基准值以上时，响应于此而使第2参数
的值向使转换效率提高的方向开始变化。并且，随着要求转矩从第3基准
值进一步增大，使第2参数的值向使转换效率提高的方向逐渐变化。
在优选实施方式中，作为用于计算目标空气量的参数，能够使用与空
燃比对应的参数。在将与空燃比对应的参数用于计算目标空气量的情况下，
在要求转矩增大第3基准值以上时，响应于此而将第1参数的值从与第2
空燃比对应的值向与第1空燃比对应的值切换。即，在要求转矩增大到第
3基准值以上的情况下，与目标空燃比从第2空燃比向第1空燃比切换的
同时或者大致同时地，也将用于计算目标第1空气量的空燃比从第2空燃
比向第1空燃比切换。另外，在要求转矩增大到第3基准值以上时，响应
于此而使第2参数的值从与第2空燃比对应的值开始变化。并且，随着要
求转矩从第3基准值进一步增大，第2参数的值从与第2空燃比对应的值
向与第1空燃比对应的值逐渐变化。即，在要求转矩增大到第3基准值以
上的情况下，将目标空燃比从第2空燃比阶跃性地向第1空燃比切换，并
且，用于计算目标第2空气量的空燃比从第2空燃比向第1空燃比逐渐变
更。
发明的效果
根据本发明的控制装置，通过具备以上所述的功能，在由驾驶员所施
加的要求转矩正在减少或者增大的过渡期，能够根据驾驶员的要求使转矩
平滑变化，并且能够响应良好地切换空燃比。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的控制装置的逻辑的框图。
图2是表示本发明的实施方式的控制装置的运转模式的切换的逻辑的
框图。
图3是表示比较例的减速时的控制结果的图像的时间图。
图4是表示比较例的加速时的控制结果的图像的时间图。
图5是表示本发明的实施方式的控制装置的减速时的控制结果的图像
的时间图。
图6是表示本发明的实施方式的控制装置的加速时的控制结果的图像
的时间图。
图7是表示本发明的实施方式的控制装置所采用的运转区域的设定的
图。
具体实施方式
[实施方式]
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
在本实施方式中，作为控制对象的内燃机(以下，发动机)为火花点
火式的四循环往复式发动机。另外，该发动机是具备涡轮增压器的所谓的
增压稀燃发动机，作为发动机的运转模式，构成为能够选择进行理论空燃
比下的运转的理想配比模式(第1运转模式)和进行比理论空燃比稀的空
燃比下的运转的稀模式(第2运转模式)。
搭载在车辆上的ECU(ElectricalcontrolUnit：电子控制单元)通过
操作发动机所具有的各种致动器来控制发动机的运转。由ECU操作的致
动器包括使空气量变化的第1致动器即节气门、可变阀正时机构(以下，
VVT)以及废气旁通阀(以下，WGV)、向缸内供给燃料的作为第2致动
器的喷射器、以及对缸内的混合气进行点火的第3致动器即点火装置。节
气门设置在进气通路中的涡轮增压器的下游侧，VVT设置针对进气门而设
置，并且喷射器设置于进气口。节气门和VVT是在涡轮增压器的下游侧
的进气通路使被吸入缸内的空气的进气特性发生变化的进气特性可变致动
器，另外，WGV是使涡轮增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器。
ECU操作这些致动器来控制发动机的运转。通过ECU进行的发动机的控
制包括运转模式从理想配比模式向稀模式、或者从稀模式向理想配比模式
的切换。
图1是利用框图示出了本实施方式的ECU的逻辑。ECU包括发动机
控制器100和动力系管理器200。发动机控制器100为直接控制发动机的
控制装置，相当于本发明的控制装置。动力系管理器200是对包括发动机、
电子控制式自动变速器，以及VSC(VehicleStabilityControl：车身稳定
控制系统)、TRC(TractionControlSystem：牵引力控制系统)等车辆控
制装置的驱动系统整体进行综合控制的控制装置。发动机控制器100构成
为基于从动力系管理器200接收的信号控制发动机的运转。发动机控制器
100和动力系管理器200均利用软件实现。详细而言，通过读出存储于存
储器的程序，并利用处理器执行该程序，由此在ECU中分别实现发动机
控制器100和动力系管理器200的功能。此外，在ECU具有多核处理器
的情况下，能够将发动机控制器100和动力系管理器200分别分配在不同
的核或者核组中。
在图1中的表示动力系管理器200的框图内，通过框示出了动力系管
理器200所具有的各种功能中的、与发动机的控制有关的功能的一部分。
运算单元分别分配在这些框中。ECU中准备了与各框对应的程序，通过处
理器执行这些程序而在ECU中实现各运算单元的功能。此外，在ECU具
有多核处理器的情况下，能够将构成动力系管理器200的运算单元分散地
分配给多个核。
运算单元202计算要求第1转矩并将其向发动机控制器100发送。在
图中，要求第1转矩记为“TQ1r”。第1转矩是要求发动机的响应性不高、
且即便不是当前立刻响应但只要在不远的将来实现即可的转矩。要求第1
转矩为动力系管理器200对发动机要求的第1转矩的要求值，相当于本发
明的要求转矩、更具体而言相当于要求第1转矩。对运算单元202输入如
下信号，该信号是由未图示的加速器位置传感器响应于加速器踏板的开度
而输出的信号。要求第1转矩基于该信号计算。此外，要求第1转矩为轴
转矩。
运算单元204计算要求第3转矩并将其向发动机控制器100发送。在
图中，要求第3转矩记为“TQ3r”。第3转矩是比第1转矩紧急性或者优先
度高、且要求发动机高响应性的种类的转矩，即是要求当前立刻实现的种
类的转矩。这里所说的响应性是指使转矩暂时降低时的响应性。要求第3
转矩是动力系管理器200对发动机要求的第3转矩的要求值。由运算单元
204算出的要求第3转矩包括为了电子控制式自动变速器的变速控制而要
求的转矩、为了牵引力控制而要求的转矩、为了侧滑防止控制而要求的转
矩等由车辆控制系统所要求的转矩。相对于第1转矩是固定或者长期间要
求发动机的转矩，第3转矩是突发或者短期间要求发动机的转矩。因此，
运算单元204仅在实际产生了需要如上所述的转矩的事件的情况下输出与
想要实现的转矩的大小相应的有效值，在未发生上述那样的事件时输出无
效值。无效值被设定为比发动机所能够输出的最大轴转矩大的值。
运算单元206算出自动变速器的变速比，并向未图示的变速器控制器
发送指示变速比的信号。变速器控制器与动力系管理器200、发动机控制
器100同样，实现ECU的一个功能。运算单元206被从发动机控制器100
输入标志信号。在图中，标志信号记为“FLG”。标志信号是表示处于运转
模式的切换中的信号。在标志信号开启时，运算单元206固定自动变速器
的变速比。即，在正在进行运转模式的切换时，禁止自动变速器变更变速
比，以使发动机的运转状态不大幅度变化。
运算单元208，在满足了预定的条件时，响应于此而将指示运转模式
的切换的中止的中止信号发送到发动机控制器100。在图中，中止信号记
为“Stop”。预定的条件是指从动力系管理器200提出了使发动机的运转状
态大幅度变化的要求。例如，在变更自动变速器的变速比的情况或者为了
预热催化剂而对发动机提出了关于点火正时、燃料喷射量的特别的要求的
情况下，从运算单元208输出中止信号。
运算单元210计算要求第2转矩并将该转矩向发动机控制器100输送。
在图中，要求第2转矩记为“TQ2r”。第2转矩与第1转矩同样，是固定或
者长期间要求发动机的转矩。第2转矩和第1转矩的关系与第1转矩和第
3转矩的关系类似。即，在从第1转矩的角度看，第1转矩是比第2转矩
紧急性或者优先度高，并要求发动机高响应性的种类的转矩，即，是要求
更早实现的转矩。要求第2转矩是动力系管理器200对发动机要求的第2
转矩的要求值。将由动力系管理器200计算的三种要求转矩按照紧急性或
者优先度高的顺序，即要求发动机的响应性高的顺序排列时，成为要求第
3转矩、要求第1转矩、要求第2转矩的顺序。运算单元210基于对加速
器踏板的开度进行响应的信号计算要求第2转矩。在本实施方式中，要求
第2转矩相当于本发明的要求转矩，更具体而言相当于要求第2转矩。也
可以将从要求第1转矩除去暂时的转矩下降方向的脉冲分量而得到的转矩
设为要求第2转矩。此外，在本实施方式中，只要不是特殊记载，要求第
2转矩就是与要求第1转矩相同的值。
接着，说明发动机控制器100的结构。在发动机控制器100与动力系
管理器200之间设定有接口101、102、103、104、105。接口101相当于
本发明的要求转矩接收单元，在接口101进行要求第1转矩的收付。在接
口102进行中止信号的收付。在接口103进行标志信号的收付。在接口104
进行要求第3转矩的收付。并且，接口105与接口101同样，相当于本发
明的要求转矩接收单元，在接口105进行要求第2转矩的收付。
在图1中的表示发动机控制器100的框图内以框的方式示出了，发动
机控制器100所具有的各种功能中的、与三种致动器即作为第1致动器的
节气门2、VVT8以及WGV10、作为第2致动器的喷射器4以及作为第3
致动器的点火装置6的协调操作有关的功能。这些框分别被分配了运算单
元。在ECU中准备有与各框对应的程序，这些程序通过由处理器执行而
在ECU中实现各运算单元的功能。此外，在ECU具有多核处理器的情况
下，可以将构成发动机控制器100的运算单元分散地分配给多个核。
发动机控制器100大致包括三个大运算单元120、140、160。大运算
单元120计算针对发动机的各种控制用参数的值。控制用参数包括针对发
动机的各种控制量的目标值。而且，目标值包括基于从动力系管理器200
发送出的要求值计算的目标值、和基于与发动机的运转状态相关的信息并
在大运算单元120的内部计算的目标值。此外，要求值为不考虑发动机的
状态而由动力系管理器200单方面要求的控制量的值，与此相对，目标值
是基于由发动机的状态决定的能够实现范围而设定的控制量的值。大运算
单元120更具体而言包括四个运算单元122、124、126、128、130。
作为针对发动机的控制用参数，运算单元122计算目标空燃比、假想
第1空燃比、假想第2空燃比、切换用目标效率以及切换用目标第3转矩。
在图中，目标空燃比记为“AFt”，假想第1空燃比记作“AFh1”，假想第2
空燃比记作“AFh2”，切换用目标效率记作“ηtc”，切换用目标第3转矩记
作“TQ3c”。目标空燃比为由发动机实现的空燃比的目标值，用于计算燃料
喷射量。另一方面，假想空燃比是给出转矩向空气量转换的转换效率的参
数，用于计算目标空气量。切换用目标效率是用于切换运转模式的点火正
时效率的目标值，用于计算目标空气量。点火正时效率是指在点火正时为
最适点火正时时实际输出的转矩相对于能够输出的转矩的比例，在点火正
时为最适点火正时时为最大值，即1。此外，最适点火正时基本是指MBT
(MinimumAdvanceforBestTorque：最大扭矩的最小点火提前角)，在
设定了轻微爆燃点火正时的情况下，表示MBT和轻微爆燃点火正时中的
处于更靠延迟侧的点火正时。切换用目标第3转矩为用于切换运转模式的
第3转矩的目标值，在切换运转模式时，用于切换点火正时效率的计算。
通过由运算单元122计算的这些控制用参数的值的组合来执行运转模式的
切换。由运算单元122进行的处理的内容与运转模式的切换的关系将在后
文具体说明。
对运算单元122，除了输入来自动力系管理器200的要求第1转矩、
要求第3转矩、中止信号以外，还输入与发动机转速等发动机运转状态有
关的各种信息。其中，用于判断切换运转模式的正时的信息为要求第1转
矩。要求第3转矩和中止信号是用于判断允许运转模式的切换还是禁止运
转模式的切换的信息。在输入了中止信号时，以及输入了有效值的要求第
3转矩时，运算单元122均不执行与运转模式的切换有关的处理。另外，
运算单元122，在运转模式的切换期间即在正在执行用于切换运转模式的
计算处理的期间，将前述的标志信号向动力系管理器200发送。
运算单元124计算维持当前的发动机的运转状态或者实现所预定的预
定运转状态所需的转矩中被归类为第1转矩的转矩，来作为针对发动机的
控制用参数。在此，将运算单元124所计算的转矩称为其他第1转矩。在
图中，其他第1转矩记为“TQ1etc”。其他第1转矩包括在发动机处于怠速
状态的情况下维持预定的怠速转速所需的转矩中的处于能够仅通过空气量
的控制达成的变动的范围内的转矩。运算单元124仅在实际需要那样的转
矩的情况下输出有效值，在不需要那样的转矩的期间算出无效值。无效值
被设定为比发动机能够输出的最大图示转矩大的值。
运算单元126计算维持当前的发动机的运转状态或者实现所预定的预
定运转状态所需的转矩中被归类为第3转矩的转矩，来作为针对发动机的
控制用参数。在此，将运算单元126所计算的转矩称为其他第3转矩。在
图中，其他第3转矩记为“TQ3etc”。其他第3转矩包括在发动机处于怠速
状态的情况下维持预定的怠速转速所需的转矩中的为了其达成而需要进行
点火正时的控制的转矩。运算单元126仅在实际需要那样的转矩的情况下
输出有效值，在不需要那样的转矩的期间算出无效值。无效值被设定为比
发动机能够输出的最大图示转矩大的值。
运算单元128计算维持当前的发动机的运转状态或者实现所预定的预
定运转状态所需的点火正时效率，作为针对发动机的控制用参数。在此，
将运算单元128所计算的点火正时效率称为其他效率。在图中，其他效率
记为“ηetc”。在其他效率包括用于在发动机启动时对排气净化用催化剂进
行预热所需的点火正时效率。点火正时效率越低，则由于燃料的燃烧产生
的能量中的转换为转矩的能量越少，所越少的能量中大部分能量与排气一
起向排气通路排出并用于预热排气净化用催化剂。此外，在不需要实现那
样的效率时，从运算单元128输出的效率的值保持为最大值，即1。
运算单元130计算维持当前的发动机的运转状态或者实现所预定的预
定运转状态所需的转矩中被归类为第2转矩的转矩，来作为针对发动机的
控制用参数。在此，将运算单元130所计算的转矩称为其他第2转矩。在
图中，其他第2转矩记为“TQ2etc”。运算单元130仅在实际需要那样的转
矩的情况下输出有效值，在不需要那样的转矩的期间算出无效值。无效值
被设定为比发动机能够输出的最大图示转矩大的值。
从构成如上所述那样的大运算单元120输出要求第1转矩、其他第1
转矩、目标空燃比、假想第1空燃比、假想第2空燃比、切换用目标效率、
其他效率、要求第3转矩、切换用目标第3转矩、其他第3转矩、要求第
2转矩、以及其他第2转矩。这些控制用参数被输入到大运算单元140。此
外，来自动力系管理器200的要求第1转矩、要求第3转矩以及要求第2
转矩为轴转矩，但在大运算单元120中，将其修正为图示转矩。要求转矩
向图示转矩的修正通过将摩擦转矩、辅机驱动转矩以及泵气损失加到要求
转矩上或者从要求转矩中减去来进行。此外，在大运算单元120的内部计
算的切换用目标第3转矩等转矩均计算为图示转矩。
接着，说明大运算单元140。如上所述，从大运算单元120输送来各
种发动机控制用参数。其中，要求第1转矩和其他第1转矩是针对属于相
同范畴的控制量的要求，不能同时成立。同样，要求第3转矩、其他第3
转矩、以及切换用目标第3转矩是针对属于相同范畴的控制量的要求，不
能同时成立。同样，切换用目标效率和其他效率是针对属于相同范畴的控
制量的要求，不能同时成立。同样，要求第2转矩和其他第2转矩是针对
属于相同范畴的控制量的要求，不能同时成立。因此，需要针对每个控制
量的范畴进行调停处理。这里所说的调停是指例如最大值选择、最小值选
择、平均或者迭加等，是根据多个数值获得一个数值的计算处理，也可以
设为将多个种类的计算处理适当组合而成的处理。由于在每个控制量的范
畴实施这样的调停，因此在大运算单元140中准备有四个运算单元142、
144、146、148。
运算单元142构成为对第1转矩进行调停。对运算单元142输入要求
第1转矩和其他第1转矩。运算单元142对其进行调停，并将调停后的转
矩作为最终决定的目标第1转矩输出。在图中，最终决定的目标第1转矩
记为“TQ1t”。作为运算单元142的调停方法，使用最小值选择。因此，在
未从运算单元124输出有效值的情况下，来自动力系管理器200的要求第
1转矩被算出作为目标第1转矩。
运算单元144构成为对点火正时效率进行调停。对运算单元144输入
切换用目标效率和其他效率。运算单元144对其进行调停，并将调停后的
效率作为最终决定的目标效率输出。在图中，最终决定的目标效率记为
“ηt”。运算单元144的调停方法使用最小值选择。从燃料消耗性能的观点
考虑，优选点火正时效率为最大值，即1。因此，只要没有特别的事件，
由运算单元122计算的切换用目标效率和由运算单元128计算的其他效率
都保持为最大值，即1。因此，从运算单元144输出的目标效率的值基本
为1，仅在发生了某个事件的情况下选择比1小的值。
运算单元146构成为调停第3转矩。对运算单元146输入要求第3转
矩、其他第3转矩以及切换用目标第3转矩。运算单元146对其进行调停，
并将调停后的转矩作为最终决定的目标第3转矩输出。在图中，最终决定
的目标第3转矩记为“TQ3t”。运算单元146的调停方法使用最小值选择。
第3转矩，也包括切换用目标第3转矩，基本上为无效值，仅在特定情况
下切换为表示想要实现的转矩的大小的有效值。因此，从运算单元146输
出的目标第3转矩也基本为无效值，仅在产生了某个事件的情况下选择有
效值。
运算单元148构成为对第2转矩进行调停。对运算单元148输入要求
第2转矩和其他第2转矩。运算单元148对其进行调停，将调停后的转矩
作为最终决定的目标第2转矩输出。在图中，最终决定的目标第2转矩记
为“TQ2t”。运算单元148的调停方法使用最小值选择。因此，在未从运算
单元130输出有效值的情况下，来自动力系管理器200的要求第2转矩作
为目标第2转矩算出。
从构成为如上所述那样的大运算单元140输出目标第1转矩、目标效
率、假想第1空燃比、假想第2空燃比、目标空燃比、目标第3转矩以及
目标第2转矩。这些控制用参数输入到大运算单元160。
大运算单元160相当于发动机的逆模型，由利用映射、函数表示的多
个模型构成。用于协调操作的各致动器2、4、6、8、10的操作量由大运算
单元160算出。从大运算单元140输入的控制用参数中的目标第1转矩、
目标第3转矩以及目标第2转矩均作为针对发动机的转矩的目标值进行处
理。需要说明的是，目标第3转矩优先于目标第1转矩。在大运算单元160
中，以如下方式进行各致动器2、4、6、8、10的操作量的计算，该方式是：
在目标第3转矩为有效值的情况下达成目标第3转矩，在目标第3转矩为
无效值的情况下达成目标第1转矩。操作量的计算以与目标转矩同时地也
达成目标空燃比、目标效率的方式进行。即，在本实施方式的控制装置中，
作为发动机的控制量，使用转矩、效率以及空燃比，基于这三种控制量的
目标值实施空气量控制、点火正时控制以及燃料喷射量控制。
大运算单元160包括多个运算单元182、184、166、186、168、170、
172、174、176、178。这些运算单元中，与空气量控制有关的是运算单元
182、184、166、186、178，与点火正时控制有关的是运算单元168、170、
172，与燃料喷射量控制有关的是运算单元174、176。以下，从与空气量
控制有关的运算单元开始，依次说明各运算单元的功能。
运算单元182进一步包括两个运算单元190、192。对运算单元190输
入目标第1转矩、目标效率以及假想第1空燃比。另外，对运算单元192
输入目标第2转矩、目标效率以及假想第2空燃比。运算单元182相当于
本发明的目标空气量算出单元。
运算单元190相当于本发明的目标第1空气量算出单元，使用目标效
率和假想第1空燃比，并根据目标第1转矩逆运算用于达成目标第1转矩
的目标空气量(以下，目标第1空气量)。在该计算中，目标效率以及假想
第1空燃比用作给出空气量向转矩转换的转换效率的参数。此外，在本发
明中，空气量是指吸入缸内的空气的量，将其无因次化而得到的填充效率
或者负荷率处于与本发明的空气量的均等的范围内。
运算单元190首先通过目标第1转矩除以目标效率而算出空气量控制
用目标转矩。在目标效率比1小的情况下，空气量控制用目标转矩比目标
第1转矩大。这意味着对致动器2、8、10的空气量控制要求能够潜在输出
比目标第1转矩大的转矩。另一方面，在目标效率为1的情况下，目标第
1转矩原封不动地被算出作为空气量控制用目标转矩。
运算单元190接着使用转矩-空气量转换映射将空气量控制用目标转
矩转换为目标空气量。转矩-空气量转换映射是以点火正时为最适点火正时
为前提，以包括发动机转速以及空燃比的各种发动机状态量为关键词将转
矩和空气量相关联而得到的映射。该映射基于对发动机进行试验而获得的
数据而作成。在转矩-空气量转换映射的检索中使用发动机状态量的实际
值、目标值。关于空燃比，将假想空燃比用于映射检索。因此，在运算单
元190中，在假想第1空燃比下，算出空气量控制用目标转矩的实现所需
的空气量，来作为目标第1空气量。在图中，目标第1空气量记为“KLt1”。
运算单元192相当于本发明的目标第2空气量算出单元，采用与上述
的运算单元190同样的方法，使用目标效率和假想第2空燃比，并根据目
标第2转矩逆运算用于达成目标第2转矩的目标空气量(以下，目标第2
空气量)。在图中，目标第2空气量记为“KL2t”。在目标第2空气量的计
算中，也将目标效率以及假想空燃比用作给出空气量向转矩转换的转换效
率的参数。
运算单元184进一步包括两个运算单元194、196。对运算单元194输
入目标第1空气量。另外，对运算单元196输入目标第2空气量。
运算单元194根据目标第1空气量逆运算进气管压的目标值即目标进
气管压。在目标进气管压的计算中，使用记载了通过进气门取入缸内的空
气量与进气管压之间的关系的映射。由于空气量与进气管压的关系根据阀
正时变化，因此在目标进气管压的计算中，根据当前的阀正时决定上述映
射的参数值。在图中，目标进气管压记为“Pmt”。
运算单元196根据目标第2空气量逆运算目标增压压力。在图中，目
标增压压力记为“Pct”。在目标增压压力的计算中，首先，采用与计算目标
进气管压的情况相同的方法，将目标第2空气量转换为进气管压。并且，
在转换目标第2空气量而获得的进气管压上加上预留(reserve)压，该总
计值被算出作为目标增压压力。预留压是针对进气管压的增压压力的最低
限度的界限。此外，预留压可以是固定值，也可以与例如进气管压连动地
变化。
运算单元166基于目标进气管压而算出节气门开度的目标值即目标节
气门开度。在目标节气门开度的计算中，使用空气模型的逆模型。空气模
型是将进气管压对节气门2的动作进行响应的响应特性模型化而得到的物
理模型，因此通过使用其逆模型，能够根据目标进气管压逆运算用于达成
目标进气管压的目标节气门开度。在图中，目标节气门开度记为“TA”。由
运算单元166计算出的目标节气门开度被转换为驱动节气门2的信号且经
由ECU的接口111向节气门2发送。运算单元194、166相当于本发明的
第1致动器控制单元，更具体而言相当于第1致动器控制单元所包含的吸
入特性可变致动器控制单元。
运算单元178基于目标空气量算出阀正时的目标值即目标阀正时。在
目标阀正时的计算中，使用以发动机转速为自变量将空气量和阀正时相关
联而得到的映射。目标阀正时是在当前的发动机转速下对于达成目标空气
量而言最适的VVT8的移位角，其具体值根据与不同的空气量以及不同的
发动机转速的匹配而决定。需要说明的是，在目标空气量以快的速度大幅
度增大的加速时，为了使实际空气量以最大的速度增大来追随目标空气量，
将目标阀正时向比由映射决定的阀正时提前的一侧修正。在图中，目标阀
正时记为“VT”。由运算单元178计算出的目标阀正时被转换为驱动VVT8
的信号且经由ECU的接口112向VVT8发送。运算单元178也相当于本
发明的第1致动器控制单元，更具体地说相当于第1致动器控制单元所包
含的吸入特性可变致动器控制单元。
运算单元186基于目标增压压力算出废气旁通阀开度的目标值即目标
废气旁通阀开度。在图中，目标废气旁通阀开度记为“WGV”。在目标废气
旁通阀开度的计算中，使将增压压力和废气旁通阀开度相关联的映射或者
模型。由运算单元186计算出的目标废气旁通阀开度被转换为驱动WGV10
的信号且经由ECU的接口115向WGV10发送。运算单元186相当于本
发明的第1致动器控制单元，更具体而言相当于第1致动器控制单元所包
含的增压特性可变致动器控制单元。此外，作为WGV10的操作量，也可
以不是废气旁通阀开度，而是驱动WGV10的螺线管的占空比。
接着，说明与点火正时控制有关的运算单元的功能。运算单元168基
于通过上述空气量控制实现的实际的节气门开度以及阀正时算出推定转
矩。本说明书的推定转矩是指在当前的节气门开度以及阀正时和目标空燃
比下将点火正时设定为最适点火正时的情况下能够输出的转矩。首先，运
算单元168使用前述空气模型的正模型，且根据节气门开度的计测值和阀
正时的计测值算出推定空气量。推定空气量是通过当前的节气门开度和阀
正时实际实现的空气量的推定值。接着，使用转矩-空气量转换映射将推定
空气量转换为推定转矩。在转矩-空气量转换映射的检索中，目标空燃比用
作检索关键词。在图中，推定转矩记为“TQe”。
对运算单元170输入目标第3转矩和推定转矩。运算单元170基于目
标第3转矩和推定转矩算出点火正时效率的指示值即指示点火正时效率。
指示点火正时效率表示为目标第3转矩相对于推定转矩的比率。需要说明
的是，对指示点火正时效率规定了上限，在目标第3转矩相对于推定转矩
的比率超过1的情况下，指示点火正时效率的值被设置为1。在图中，指
示点火正时效率记为“ηi”。
运算单元172根据指示点火正时效率算出点火正时。详细而言，基于
发动机转速、要求转矩、空燃比等发动机状态量算出最适点火正时，并且
根据指示点火正时效率算出相对于最适点火正时的延迟量。若指示点火正
时效率为1，则将延迟量设置为0，指示点火正时效率越比1小，则越增大
延迟量。并且，将最适点火正时加上延迟量而得到的正时算出作为最终的
点火正时。在最适点火正时的计算中，可以使用将最适点火正时和各种发
动机状态量相关联的映射。在延迟量的计算中，可以使用将延迟量、点火
正时效率以及各种发动机状态量相关联的映射。在这些映射的检索中，使
用目标空燃比作为检索关键词。在图中，点火正时记为“SA”。由运算单元
172计算出的点火正时被转换为驱动点火装置6的信号且经由ECU的接口
113向点火装置6发送。运算单元168、170、172相当于本发明的第3致
动器控制单元。
接着，说明与燃料喷射量控制有关的运算单元的功能。运算单元174
使用前述的空气模型的正模型，并根据节气门开度的计测值和阀正时的计
测值算出推定空气量。由运算单元174算出的推定空气量优选在进气门关
闭的正时预测的空气量。将来的空气量例如通过设定从目标节气门开度的
计算到输出为止的延迟时间、并根据目标节气门开度进行预测。在图中，
推定空气量记为“KLe”。
运算单元174根据目标空燃比和推定空气量计算目标空燃比的达成所
需要的燃料喷射量，即燃料供给量。燃料喷射量的计算在各气缸中燃料喷
射量的算出正时到来了时执行。在图中，燃料喷射量记为“TAU”。由运算
单元174计算的燃料喷射量转换为驱动喷射器4的信号为经由ECU的接
口114向喷射器4发送。运算单元174、176相当于本发明的第2致动器控
制单元。
以上为本实施方式的ECU的逻辑的概要。接着，具体说明本实施方
式的ECU的主要部分，即运算单元122。
在图2中，利用框图示出了运算单元122的逻辑。在图2的表示运算
单元122的框图内，以框的方式示出了运算单元122所具有的各种功能中
的、与运转模式的切换有关的功能。这些框分别被分配有运算单元。在ECU
中准备有与各框对应的程序，通过利用处理器执行这些程序而在ECU中
实现各运算单元的功能。此外，在ECU具有多核处理器的情况下，可以
将构成运算单元122的运算单元404、406、408、410、420分散地分配给
多个核。
首先，说明运算单元420。运算单元420进一步包括三个运算单元422、
424、426。运算单元422算出针对转矩的第1基准值。第1基准值是在减
速时成为稀模式与理想配比模式的分界的转矩，按每个发动机转速适配有
从燃料消耗性能、排气性能以及驾驶性的观点考虑最合适的值。运算单元
422参照预先准备的映射而算出适于发动机转速的第1基准值。在图中，
第1基准值记为“Ref1”。
运算单元424算出针对转矩的第2基准值。第2基准值为比第1基准
值大的基准值，是在减速时不久将来要到达作为稀模式与理想配比模式的
分界转矩的转矩的值。运算单元424计算在第1基准值的转矩上加上预定
量而得到的转矩，并将通过计算获得的转矩的值决定为第2基准值。此外，
第2基准值的计算可以采用与在运算单元422中计算第1基准值时相同的
方法，即参照预先准备的映射算出适于发动机转速的第2基准值。在图中，
第2基准值记为“Ref2”。
运算单元426算出针对转矩的第3基准值。第3基准值为在加速时成
为理想配比模式与稀模式的分界的转矩，按每个发动机转速适配有从燃料
消耗性能、排气性能以及驾驶性的观点考虑最合适的值。运算单元426参
照预先准备的映射而算出适于发动机转速的第3基准值。此外，第3基准
值也可以是与前述的第1基准值相同的值。在图中，第3基准值记为“Ref3”。
接着，说明运算单元404。对运算单元404输入要求第1转矩。而且，
由运算单元420算出的第1基准值、第3基准值针对运算单元404进行设
定。运算单元404基于输入的要求第1转矩与第1基准值的关系，变更用
于计算目标空气量的假想第1空燃比的值。更详细而言，运算单元404将
假想第1空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换，或者将假想第1空燃比
从第2空燃比向第1空燃比切换。第1空燃比为理论空燃比(例如，14.5)。
在图中，第1空燃比记为“AF1”。第2空燃比是比第1空燃比稀的空燃比，
被设定为某恒定值(例如，22.0)。在图中，第2空燃比记为“AF2”。运算
单元404相当于本发明的参数值变更单元，更具体而言相当于参数值变更
单元所包含的第1参数值变更单元。
在要求第1转矩比第1基准值大的期间，运算单元404，在要求第1
转矩比第1基准值大时，响应于此而将假想第1空燃比设定为第1空燃比。
在要求第1转矩根据驾驶员的减速要求而减少，不久要求第1转矩小于第
1基准值时，运算单元404响应于要求第1转矩减少到第1基准值以下而
将假想第1空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换。另一方面，在要求第
1转矩比第3基准值小的期间，运算单元404对要求第1转矩比第3基准
值小这一情况进行响应，从而将假想第1空燃比设定为第2空燃比。在要
求第1转矩根据驾驶员的减速要求而增大，不久要求第1转矩大于第3基
准值时，运算单元404对要求第1转矩增大到第3基准值以上进行响应，
而将假想第1空燃比从第2空燃比向第1空燃比切换。
接着，说明运算单元410。对运算单元410输入要求第1转矩。而且，
由运算单元420算出的第1基准值、第2基准值、第3基准值针对运算单
元410进行设定。另外，在运算单元410中，设定与设定于运算单元404
的第1空燃比和第2空燃比相同的第1空燃比和第2空燃比的各值。
运算单元410基于输入的要求第1转矩与基准值的关系变更用于计算
目标空气量的假想第2空燃比的值。运算单元410相当于本发明的参数值
变更单元，更具体而言相当于参数值变更单元所包含的第2参数值变更单
元。
首先，说明要求第1转矩根据驾驶员的减速要求而减少着的状况下的
假想第2空燃比的变更。在要求第1转矩比第2基准值大的期间，运算单
元410对要求第1转矩比第2基准值大这一情况进行响应而将假想第2空
燃比设定为第1空燃比。不久，在要求第1转矩小于第2基准值时，运算
单元410对要求第1转矩减少到第2基准值以下进行响应而使假想第2空
燃比从第1空燃比向稀侧开始变化。然后，随着要求第1转矩从第2基准
值减少到第1基准值，使假想第2空燃比从第1空燃比逐渐变化到第2空
燃比。即，在要求第1转矩减少着的减速时，先于假想第1空燃比从第1
空燃比切换到第2空燃比，假想第2空燃比在要求第1转矩从第2基准值
降低到第1基准值的期间，从第1空燃比向第2空燃比逐渐变更。此外，
逐渐变更假想第2空燃比的方法不作限定。例如，只要使用一次滞后滤波
处理、加权平均处理，就能够从第1空燃比逐渐变化到第2空燃比。当然，
也可以以恒定的变化率从第1空燃比变化到第2空燃比。
说明要求第1转矩根据驾驶员的加速要求而增大着的状况下的假想第
2空燃比的变更。在要求第1转矩比第3基准值小的期间，运算单元404
对要求第1转矩比第3基准值小这一情况进行响应，而将假想第2空燃比
设定为第2空燃比。不久，在要求第1转矩大于第3基准值时，运算单元
404对要求第1转矩增大到第3基准值以上进行响应，而使假想第2空燃
比从第2空燃比向浓侧开始变化。并且，随着要求第1转矩自第3基准值
起进一步增大，使假想第2空燃比从第2空燃比逐渐变化到第1空燃比。
即，在要求第1转矩增大着的加速时，在假想第1空燃比从第2空燃比切
换为了第1空燃比后，假想第2空燃比随着要求第1转矩的进一步增大，
从第2空燃比向第1空燃比逐渐变更。
接着，说明运算单元406。运算单元406相当于本发明的目标空燃比
切换单元。在运算单元406中，作为目标空燃比的既定值，预先设定理想
配比模式中所使用的第1空燃比和在稀模式所使用的第2空燃比。对运算
单元406输入由运算单元404决定的假想第1空燃比、由运算单元190算
出的目标第1空气量的上次步骤值、以及由运算单元174算出的推定空气
量的上次步骤值。
首先，说明要求第1转矩根据驾驶员的减速要求而减少着的状况下的
目标空燃比的切换。运算单元406，若检测到从运算单元404输入的假想
第1空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换，则计算目标第1空气量与推
定空气量之差。并且，若推定空气量充分接近目标第1空气量时，具体而
言，若目标第1空气量与推定空气量之差为预定的阈值以下，则将目标空
燃比从第1空燃比向第2空燃比切换。即，在要求第1转矩减少着的减速
时，在假想空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换后，进行目标空燃比从
第1空燃比向第2空燃比的切换。通过切换目标空燃比，运转模式从理想
配比模式向稀模式切换。
说明要求第1转矩根据驾驶员的加速要求而增大的状况下的目标空燃
比的切换。运算单元406，若检测到从运算单元404输入的假想第1空燃
比从第2空燃比切换为了第1空燃比，则响应于此而使目标空燃比从第2
空燃比向第1空燃比切换。即，在要求第1转矩增大着的加速时，与假想
第1空燃比从第2空燃比向第1空燃比的切换同时地，进行目标空燃比从
第2空燃比向第1空燃比的切换。通过切换目标空燃比，运转模式从稀模
式向理想配比模式切换。
最后，说明运算单元408。运算单元408计算切换用目标第3转矩。
如前所述，切换用目标第3转矩与要求第3转矩、其他第3转矩一起输入
运算单元146，其中的最小值被运算单元146选择。要求第3转矩、其他
第3转矩通常为无效值，仅在发生了特定的事件的情况下切换为有效值。
切换用目标第3转矩也同样，运算单元430通常使切换用目标第3转矩的
输出值为无效值。
对运算单元408输入要求第1转矩、目标空燃比以及假想第1空燃比。
根据运算单元404、406的逻辑，目标空燃比和假想第1空燃比在运转模式
的切换前一致，在切换处理完成后也一致。但是，在运转模式的切换处理
的过程中，在目标空燃比与假想第1空燃比之间产生背离。运算单元408
仅在目标空燃比与假想第1空燃比之间产生了背离的期间，算出具有有效
值的切换用目标第3转矩。在此，用作切换用目标第3转矩的有效值的转
矩是要求第1转矩。即，在目标空燃比与假想第1空燃比之间产生了背离
的期间，从运算单元408输出要求第1转矩来作为切换用目标第3转矩。
以上为运算单元122的逻辑，即，本实施方式所采用的运转模式的切
换的逻辑的具体情况。接着，关于按照上述逻辑执行了发动机控制的情况
下的控制结果，基于表示其图像的时间图进行说明。
首先，根据针对本实施方式所采用的逻辑的比较例的控制结果进行说
明。比较例的控制结果是，在相当于本实施方式的运算单元192的运算单
元中，使用目标效率和假想第1空燃比，并根据目标第2转矩逆运算用于
达成目标第2转矩的目标第2空气量的情况下的控制结果。即在比较例中，
示出了不使用假想第2空燃比而仅通过假想第1空燃比进行空气量控制的
情况下的控制结果。本发明为消除比较例中存在的担心，因此通过预先阐
明比较例的控制结果及其所存在担心，能够进一步明确本实施方式采用的
逻辑所具有的优点。
图3是表示比较例的减速时的控制结果的图像的时间图。图4是表示
比较例的加速时的控制结果的图像的时间图。图3以及图4中的第1栏的
图均表示要求转矩与实际转矩的时间变化。第2栏的图表示目标第1空气
量与实际空气量的时间变化。第3栏的图表示目标增压压力与实际增压压
力的时间变化。第4栏的图表示目标废气旁通阀开度的时间变化。第5栏
的图表示目标节气门开度的时间变化。第6栏的图表示目标空燃比和目标
空气量计算用的参数即假想第1空燃比的时间变化。假想第1空燃比是给
出空气量向转矩转换的转换效率的参数，在假想第1空燃比下达到要求转
矩所需要的空气量为目标空气量。在比较例中，目标空燃比和假想空燃比
均在第1空燃比(理论空燃比)与第2空燃比(稀空燃比)之间阶跃性地
切换。另外，该图中，与这些空燃比一起示出了实际空燃比的时间变化。
并且，第7栏的图表示点火正时的时间变化。
考察图3所示的控制结果。根据图3所示的比较例，在减速时，在目
标空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换前，假想第1空燃比从第1空燃
比向第2空燃比切换。通过该切换，目标第1空气量阶跃性地增大到与第
2空燃比相应的空气量。并且，由于目标第1空气量的增大而目标节气门
开度向开侧大幅度变化，实际空气量以追随目标第1空气量的方式增大。
另外，根据图3所示的比较例，通过使假想第1空燃比从第1空燃比
向第2空燃比切换，目标增压压力阶跃性地增大到与第2空燃比相应的增
压压力。然后，由于目标增压压力的增大，目标废气旁通阀开度向闭侧大
幅度变化，实际增压压力以追随目标增压压力的方式增大。
这样，根据图3所示的比较例，通过在目标空燃比的切换前使目标第
1空气量增大，能够在目标空燃比的切换时刻前使空气量增大到与第2空
燃比相应的量。另外，点火正时比最适点火正时延迟与在目标空燃比的切
换之前使目标第1空气量增大的量相应的量，因此由空气量的过剩引起的
转矩的增加被由点火正时的延迟引起的转矩的减少抵消。
考察图4所示的控制结果。根据图4所示的比较例，在加速时，在目
标空燃比从第2空燃比向第1空燃比切换相同的正时，假想第1空燃比从
第2空燃比向第1空燃比切换。通过该切换，目标第1空气量阶跃性地减
少到与第1空燃比相应的空气量。并且，由于目标第1空气量的减少，目
标节气门开度向闭侧大幅变化，实际空气量以追随目标第1空气量的方式
减少。
另外，根据图4所示的比较例，通过假想第1空燃比从第2空燃比向
第1空燃比切换，从而目标增压压力阶跃性地减少到与第1空燃比相应的
增压压力。然后，由于目标增压压力的减少，目标废气旁通阀开度向开侧
大幅变化，实际增压压力以追随目标增压压力的方式减少。此时，实际空
气量因空气相对于致动器的操作的响应延迟而暂时相对于目标空气量过
剩，但通过使点火正时比最适点火正时延迟，由空气量的过剩带来的转矩
的增加被由点火正时的延迟带来的转矩的减少抵消。
但是，分别在减速时和加速时，在比较例中，在切换目标空燃比时会
产生涡轮迟滞，担心这会引起转矩的变动。图3以及图4绘出了所担心的
实际转矩的变化的图像。在减速时，担心在目标空气量以及目标增压压力
阶跃性地增大时，追随于此，实际空气量以及实际增压压力不以快的速度
增大。其原因在于，在具有涡轮增压器的发动机中，即便使目标废气旁通
阀开度阶跃性地向闭侧变化，由于所谓的涡轮迟滞，实际增压压力也不立
即增大。如前所述，在先于目标空燃比的切换而使空气量增大了的期间，
为了抵消由空气量的过剩引起的转矩的增加而延迟点火正时。在图3所示
的比较例中，由于由涡轮迟滞引起的空气量的缓慢增大，点火正时的延迟
时间长期化，担心会超过根据涡轮增压器、催化剂等排气系统的温度制约
设定的限制时间(例如0.5～1.0sec以上)。在该情况下，无法通过由点火正
时的延迟引起的转矩的减少抵消由空气量的过剩引起的转矩的增加，会产
生转矩变动。另外，在加速时，在目标第1空气量以及目标增压压力阶跃
性地减少的前后，担心实际空气量以及实际增压压力因涡轮迟滞而不追随
目标第1空气量以及目标增压压力。在图4所示的比较例中，在目标第1
空气量以及目标增压压力阶跃性地减少的前后的目标空气量以及目标增压
压力的增大时，分别产生了涡轮迟滞。在该情况下，实际空气量无法立即
追随目标第1空气量而会产生转矩变动。
图3所示的比较例的上述担心可通过本实施方式所采用的逻辑以如下
方式解决。
图5是表示本实施方式的ECU的减速时的控制结果的图像的时间图。
图6是表示本实施方式的ECU的加速时的控制结果的图像的时间图。图5
和图6中，第1栏的图均表示转矩的时间变化。如前所述，“TQ1r”为要求
第1转矩，“TQ3c”为切换用目标第3转矩，“TQe”为推定转矩。此外，在
此，要求第1转矩为最终的目标第1转矩，切换用目标第3转矩为最终的
目标第3转矩。另外，在此，虽然未图示要求第2转矩，但要求第2转矩
是与要求第1转矩相同的值。而且，与这些转矩不同地，在图中实际转矩
用虚线表示。需要说明的是，实际转矩在实际的发动机控制中不计测。图
中所绘出的实际转矩的线是被试验结果证实了的图像线。
图5以及图6的第2栏的图表示空气量的时间变化。如前所述，“KLt1”
为目标第1空气量，“KLe”为推定空气量。在图中，与这些空气量一起，
用虚线表示实际空气量。需要说明的是，实际空气量在实际的发动机控制
中不计测。图中所绘出的实际空气量的线是被试验结果证实了的图像线。
图5以及图6的第3栏的图表示目标增压压力的时间变化。如前所述，
“Pct”为目标增压压力。在图中，与目标增压压力一起，由虚线示出了实际
增压压力。
图5以及图6的第4栏的图表示目标废气旁通阀开度的时间变化。如
前所述，“WGV”为目标废气旁通阀开度。
图5以及图6的第5栏的图表示目标节气门开度的时间变化。如前所
述，“TA”为目标节气门开度。
图5以及图6的第6栏的图表示切换用目标效率的时间变化。如前所
述，“ηtc”为切换用目标效率。此外，在此，切换用目标效率设为最终的目
标效率。
图5以及图6的第7栏的图表示指示点火正时效率的时间变化。如前
所述，“ηi”为指示点火正时效率。
图5以及图6的第8栏的图表示空燃比的时间变化。如前所述，“AFt”
为目标空燃比，“AFh1”为假想第1空燃比，“AFh2”为假想第2空燃比。
假想第1空燃比是给出空气量向转矩转换的转换效率的参数，在假想第1
空燃比下达成要求第1转矩所需要的空气量为目标第1空气量。另外，假
想第2空燃比也是与假想第1空燃比相同种类的参数，在假想第2空燃比
下达成要求第2转矩所需要的空气量为目标第2空气量。在本实施方式中，
目标空燃比和假想第1空燃比均在第1空燃比(理论空燃比)与第2空燃
比(稀空燃比)之间阶跃性地切换，假想第2空燃比在第1空燃比(理论
空燃比)与第2空燃比(稀空燃比)之间逐渐切换。另外，在图中，与这
些空燃比一起，用虚线示出了实际空燃比的时间变化。
图5以及图6的第9栏的图以及图5的第7栏的图均示出了点火正时
的时间变化。如前所述，“SA”为点火正时。
首先，基于图5，根据减速时的控制结果进行说明。在减速时，目标
空燃比维持为作为理论空燃比的第1空燃比，假想第1空燃比以及假想第
2空燃比也维持为第1空燃比，直到在要求第1转矩降低到记为“Ref2”的
第2基准值的水平。因此，根据要求第1转矩和假想第1空燃比算出的目
标第1空气量以及根据要求第2转矩和假想第2空燃比算出的目标第2空
气量与要求第1转矩的减少连动地逐渐减少。此期间的切换用目标第3转
矩，在目标空燃比与假想第1空燃比一致了时，响应于此而被设置为无效
值。由于若切换用目标第3转矩为无效值则指示点火正时效率为1，因此
点火正时维持为最适点火正时。此外，在图中，点火正时根据要求第1转
矩的减少而变化，但这是与最适点火正时根据发动机转速、空气量而变化
这一情况相应的变化。
在要求第1转矩小于第2基准值时，目标空燃比以及假想第1空燃比
维持为理论空燃比，另一方面，假想第2空燃比向稀侧逐渐变更。通过要
求第1转矩减少而假想第2空燃比稀化，可抑制根据要求第2转矩和假想
第2空燃比算出的目标第2空气量的减少。伴随于此，可抑制根据目标第
2空气量算出的目标增压压力的减少，因此实际增压压力追随目标增压压
力而抑制其减少。
不久，要求第1转矩降低到记为“Ref1”的第1基准值的水平，此时，
假想第2空燃比到达第2空燃比。并且，在该时刻，假想第1空燃比从第
1空燃比切换为第2空燃比。即，在要求第1转矩小于第1基准值时，目
标空燃比维持为理论空燃比，另一方面假想第1空燃比阶跃性地稀化。作
为稀的空燃比的第2空燃比下的运转需要比作为理论空燃比的第1空燃比
下的运转所需要的空气量多的空气量。因此，通过将用于计算目标空气量
的的假想第1空燃比阶跃性地切换为第2空燃比，从而在该切换的时刻，
目标第1空气量也阶跃性地增大。根据本实施方式所采用的逻辑，在假想
第1空燃比的切换时刻，与作为稀的空燃比的第2空燃比下的运转对应的
目标增压压力已经实现，因此实际空气量及其推定值即推定空气量不会受
到如上所述的比较例那样的涡轮迟滞的影响而以快的速度增大。实际空气
量以及推定空气量向目标空气量收敛，不久目标空气量与推定空气量之差
成为阈值以下。在该时刻，目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比切换。
从要求第1转矩小于第2基准值且目标空燃比和假想第1空燃比背离
到目标空燃比和假想第1空燃比再次一致的期间，切换用目标第3转矩被
设置为有效值即与要求第1转矩相同的值。另一方面，以假想第1空燃比
为前提的推定转矩伴随用于计算目标第1空气量的假想第1空燃比比目标
空燃比稀化，而成为比以目标空燃比为前提的要求第1转矩大的值。其结
果是，切换用目标第3转矩相对于推定转矩的比率即指示点火正时效率成
为比1小的值。并且，在指示点火正时效率比1小时，响应于此而使点火
正时比最适点火正时延迟。其结果是，由空气量过剩引起的转矩的增加被
由点火正时的延迟引起的转矩的减少抵消，可防止实际转矩与要求第1转
矩相背离。
若如前所述的比较例所示，使用于计算目标第2空气量的空燃比与目
标第1空气量所使用的假想第1空燃比的切换同时地从第1空燃比向第2
空燃比阶跃性地切换，则与目标第1空气量阶跃性地增大同时地，目标第
2空气量也阶跃性地增大。在该情况下，由于实际空气量受到涡轮迟滞的
影响而不以快的速度增大，因此点火正时的延迟期间有可能超过限制。然
而，根据本实施方式所采用的逻辑，在目标第1空气量所使用的假想第1
空燃比的切换时刻，可实现与作为稀空燃比的第2空燃比对应的目标第2
空气量。因此，由于不受到如上所述比较例那样的涡轮迟滞的影响而使实
际空气量以快的速度追随目标第1空气量，因此能够有效抑制点火正时的
延迟期间超过限制而产生转矩变动的状况。
这样，根据本实施方式所采用的逻辑，既能够达到与驾驶员的减速要
求相符的转矩平滑减少，又能够使空燃比从作为理论空燃比的第1空燃比
向比理论空燃比稀的空燃比即第2空燃比响应良好地切换。
接下来，参照图6说明加速时的控制结果。在加速时，目标空燃比维
持为作为稀空燃比的第2空燃比，假想第1空燃比以及假想第2空燃比也
维持为第2空燃比，直到要求第1转矩增大到第3基准值的水平。因此，
根据要求第1转矩和假想第1空燃比算出的目标第1空气量以及根据要求
第2转矩和假想第2空燃比算出的目标第2空气量与要求第1转矩的增大
连动地增大。但是，在随着目标第1空气量的增大而目标增压压力进入增
压区域时，实际空气量以及推定空气量受到涡轮迟滞的影响而迟于目标第
1空气量地减少。此期间的切换用目标第3转矩在目标第1空气量与推定
空气量一致了时，响应于此而成为无效值。若切换用目标第3转矩为无效
值则指示点火正时效率成为1，因此点火正时维持在最适点火正时。
若要求第1转矩大于第3基准值，则假想第1空燃比从第2空燃比切
换为作为理论空燃比的第1空燃比，与此同时，目标空燃比也从第2空燃
比切换为第1空燃比。在理论空燃比即第1空燃比下的运转与在稀空燃比
即第2空燃比下的运转相比，所需的空气量较少。因此，通过将用于计算
目标第1空气量的假想第1空燃比阶跃性地切换为第1空燃比，在该切换
的时刻，目标第1空气量也阶跃性地减少。但是，实际空气量以及推定空
气量不阶跃性地减少，而迟于目标第1空气量地减少，不久收敛于目标空
气量。
另外，若要求第1转矩大于第3基准值，则目标空燃比以及假想第1
空燃比阶跃性地切换为第1空燃比，另一方面，假想第2空燃比向浓侧逐
渐变更。通过要求第1转矩增大而假想第2空燃比逐渐浓化，可将根据要
求第2转矩和假想第2空燃比算出的目标第2空气量的减少抑制到比目标
第1空气量的减少低的程度。伴随与此，可抑制根据目标第2空气量算出
的目标增压压力的减少，因此追随目标增压压力的实际增压压力的减少也
被抑制而将该实际增压压力维持在增压区域。
在从要求第1转矩大于基准值起到目标第1空气量与推定空气量一致
的期间，切换用目标第3转矩设置为有效值即与要求第1转矩相同的值。
另一方面，根据推定空气量计算的推定转矩由于推定空气量相对于目标空
气量过剩而成为比要求第1转矩大的值。其结果，切换用目标第3转矩相
对于推定转矩的比率即指示点火正时效率成为比1小的值。并且，在指示
点火正时效率比1小的时候，响应于而使点火正时比最适点火正时延迟。
其结果是，由空气量过剩引起的转矩的增加被由点火正时的延迟引起的转
矩的减少抵消，可防止实际转矩与要求第1转矩相背离。
在目标第1空气量与推定空气量一致后，根据要求第1转矩和假想第
1空燃比算出的目标第1空气量以及根据要求第2转矩和假想第2空燃比
算出的目标第2空气量再次与要求第1转矩的增大连动地增大。此期间的
的切换用目标第3转矩，在目标第1空气量与推定空气量一致了时，响应
于此而被设置为无效值。由于若切换用目标第3转矩为无效值则指示点火
正时效率成为1，因此点火正时被维持为最适点火正时。在前述的比较例
中，由于实际增压压力暂时降低到自然进气区域，因此此时的实际空气量
及其推定值即推定空气量受到涡轮迟滞的影响而迟于目标空气量地增大。
然而，根据本实施方式所采用的逻辑，在目标第1空气量的变化转向增大
方向的时刻，实际增压压力被维持在增压区域。因此，不会受到前述的比
较例那样的涡轮迟滞的影响而使实际空气量以快的速度追随目标第1空气
量，因此能够有效抑制产生转矩变动的情况。
如上所述，根据本实施方式所采用的逻辑，在使空燃比从比理论空燃
比稀的空燃比即第2空燃比向理论空燃比即第1空燃比切换前后的转矩变
动中，至少能够消除空燃比切换后的转矩变动。此外，图7示出了本实施
方式的运转区域的设定。运转区域由进气管压和发动机转速确定。根据该
图，在低中旋转·低中负荷区域设定有选择稀模式的稀模式区域。根据该图
可知，在加速时，运转模式从理想配比模式向稀模式切换，在减速时，运
转模式从稀模式向理想配比模式切换。另外，根据该图还可知，在进气管
压比大气压高的增压区域，也存在选择稀模式的区域。将该图所示的运转
区域的设定转换成映射并存储于ECU。ECU根据该映射来执行运转模式
的切换。
[其他]
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明要旨范围内能够进行各
种变形而实施。例如，也可以采用如下所述的变形例。
在实施方式1，用于计算目标空气量的空燃比(假想空燃比)也可以
由当量比代替。当量比也是给出空气量向转矩转换的转换效率的参数，并
且，属于与空燃比对应的参数。同样，也可以将空气过剩率用作给出空气
量向转矩转换的转换效率的参数。
作为用于计算目标空气量的参数，也可以使用与点火正时对应的参数。
点火正时越比最适点火正时延迟，则以同一空气量产生的转矩降低得越低，
因此与点火正时对应的参数属于给出空气量向转矩转换的转换效率的参
数。例如，按照每个点火正时准备用于计算目标空气量的转矩-空气量转换
映射，响应于运转模式的切换而变更映射的检索所使用的点火正时的值即
可。具体而言，在要求第1转矩减少着的减速时，在要求第1转矩比基准
值大的期间，将映射的检索所使用的点火正时设为最适点火正时，在要求
转矩减少到基准值以下时，响应于此而使映射的检索所使用的点火正时比
最适点火正时延迟。在该情况下，将映射的检索所使用的空燃比设为目标
空燃比。
作为使吸入缸内的空气的量变化的吸入特性可变致动器，也可以使用
使进气门的提升量为可变的可变提升量机构。可变提升量机构可以与节气
门、VVT等其他第1致动器一并使用。
作为使涡轮增压器的增压特性变化的增压特性可变致动器，也可以使
用可变喷嘴。另外，如果是具有通过电动马达实现的助推器的涡轮增压器，
则也可以将该电动马达用作第3致动器。
在本发明的实施中，作为第2致动器的喷射器不限于进气口喷射器。
也可以使用向燃烧室内直接喷射燃料的缸内喷射器，也可以一并使用进气
口喷射器和缸内喷射器双方。
第1空燃比不限于理论空燃比。也可以将比理论空燃比稀的空燃比设
定为第1空燃比，并将比第1空燃比更稀的空燃比设定为第2空燃比。
附图标记说明
2节气门
4喷射器
6点火装置
8可变阀正时机构
10废气旁通阀
100发动机控制器
101、105作为要求转矩接收单元的接口
200动力系管理器
182作为目标空气量算出单元的运算单元
190作为目标第1空气量算出单元的运算单元
192作为目标第2空气量算出单元的运算单元
194、166、178作为吸入特性可变致动器控制单元的运算单元
196、186作为增压特性可变致动器控制单元的运算单元
174、176作为第2致动器控制单元的运算单元
168、170、172作为第3致动器控制单元的运算单元
404作为第1参数值变更单元的运算单元
410作为第2参数值变更单元的运算单元
406作为目标空燃比切换单元的运算单元