内燃发动机控制装置 技术领域 本发明涉及一种用于内燃发动机的控制装置， 更具体而言涉及用于在与内燃发动 机功能相关的多个要求之间进行调停 ( 调解 ) 的调停处理。
背景技术 JP-A-2004-52769 中公开的一种公知的内燃发动机控制装置通过在多个转矩要求 和其他与内燃发动机功能相关的要求之间进行调停而确定一个目标值。 该装置从多个从与 例如驱动防滑控制或行驶动态性能控制相关的要求发生源输出的转矩要求产生用于车辆 驱动单元的一个目标转矩。该装置预先规定多个要求的优先次序， 并基于该预先规定的优 先次序在各要求之间进行调停以确定一个目标值。
为了依据多个要求产生适当的目标值， 需要确保优先级较高的要求和优先级较低 的要求均被适当地反映在目标值产生中。 然而， JP-A-2004-52769 中公开的装置通常执行计 算以获得在最高优先级要求范围内的目标值， 因为它依据各个要求限制并变换目标值。尽
管 JP-A-2004-52769 中公开的装置考虑了所有要求， 但有可能只有优先级较高的要求将被 反映在目标值产生中， 而优先级较低的要求则未被反映。
此外， JP-A-2004-52769 中公开的装置仅为每个要求预先规定优先次序而并不考 虑要求的要求值的重要性。在要求的范围内可能存在重要要求值 ( 例如， 有效的要求值 ) 和次要要求值。
此外， JP-A-2004-52769 中公开的装置未考虑通过调停确定的控制目标值与实际 控制结果之间可能出现的误差。 此类误差会大幅降低从要求发生源输出的多个要求的实现 度。
此外， 当可利用诸如驾驶性能优先模式、 燃料效率优先模式和排气排放优先模式 等多个运转模式时， JP-A-2004-52769 中公开的装置在运转模式改变时可能无法获得最佳 目标值 ( 调停结果 )。
如上所述， JP-A-2004-52769 中公开的装置需要改进， 以确保正确的要求调停。 发明内容 考虑到以上情况作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种内燃发动机控制 装置， 当要通过在按重要性次序设定了优先级的多个要求之间进行调停来确定一个目标值 时， 该控制装置能够使较低优先级、 次要要求值以及较高优先级、 重要要求值适当地反映在 调停中。
根据本发明的内燃发动机控制装置包括要求输出装置和调停装置。 所述要求输出 装置以物理量来表达与内燃发动机功能相关的多个要求， 基于要求值的范围和表示所述范 围内的各要求值的期望程度的期望值的分布来规定各个要求， 并输出所述规定的要求。所 述调停装置收集从所述要求输出装置输出且以相同物理量表达的多个要求， 并且依据各要 求的期望值进行调停以确定一个要求值。
优选的调停装置计算以相同物理量表达的各要求的期望值的总和， 并进行调停以 确定当所述总和最大时存在的要求值。根据本发明的控制装置可包括权重设定装置， 所述 权重设定装置用于给从所述要求输出装置输出的各要求分配权重。在这种情形中， 所述调 停装置可计算反映了由所述权重设定装置分配的权重的所述期望值的总和。 当要对各要求 加权时， 优选地这些要求就相关的要求值的范围内的期望值的总和而言相等。在这种情形 中， 如果要求的期望值大于预定的上限值， 则优选地所述调停装置将上限值相加而不是将 期望值相加。
此外， 当要对各要求加权时， 优选地依据内燃发动机的多个运转模式执行这种权 重设置。在这种情形中， 所述调停装置可在考虑分配给各个运转模式的权重的情况下在所 有运转模式之间进行调停。根据本发明的控制装置可包括渐变装置， 当要作出从第一运转 模式到第二运转模式的模式改变时， 所述渐变装置将权重从为第一运转模式规定的第一权 重逐渐改变成为第二运转模式规定的第二权重。在这种情形中， 所述调停装置可在考虑由 渐变装置改变的权重的情况下进行调停。此外， 当要作出从第一运转模式到第二运转模式 的模式改变时， 可依据在考虑第一权重的情况下进行的调停的结果与在考虑第二权重的情 况下进行的调停的结果之间的比较来判定执行渐变处理的必要性。
另一优选的调停装置计算以相同物理量表达的多个要求的期望值的总和， 确定特 定点并进行调停以确定对应于最大特定点的要求值， 所述特定点是用于使在规定范围内的 所述总和的变化量不大于基准值的该规定范围的中心点。优选地， 依据物理量的类型或依 据物理量的类型和内燃发动机的运转状态来设定上述规定范围。更优选地， 给从所述要求 输出装置输出的各要求分配权重， 使得所述调停装置计算反映了所分配的权重的所述期望 值的总和。 附图说明
图 1 是示出根据本发明的第一实施例的内燃发动机控制装置的构造的框图。 图 2 示出调停部的效率调停元件依据本发明的第一实施例执行的效率要求调停 图 3 示出调停部的效率调停元件依据本发明的第二实施例执行的效率要求调停 图 4 示出调停部的效率调停元件依据本发明的第三实施例执行的效率要求调停 图 5 是示出根据本发明的第四实施例的内燃发动机控制装置的构造的框图。 图 6 示出调停部的效率调停元件依据本发明的第四实施例执行的效率要求调停 图 7 示出本发明的第四实施例为各种运转模式设定的用于各种要求的典型权重处理。
处理。
处理。
处理。
系数。 图 8 是示出调停部依据本发明的第四实施例执行的调停处理例程的流程图。
图 9 是示出调停部的效率调停元件依据本发明的第五实施例执行的效率要求调 停处理的第一图。
图 10 是示出调停部的效率调停元件依据本发明的第五实施例执行的效率要求调
停处理的第二图。
图 11 是示出调停部依据本发明的第五实施例执行的例程的流程图。
图 12 涉及本发明的第六实施例， 示出在调停期间计算出的规定范围 R 以及调停结 果。
图 13 是示出调停部依据本发明的第六实施例执行的例程的流程图。
图 14 涉及本发明的第七实施例， 示出在调停期间设定的规定范围 R 以及调停结 果。
图 15 是示出调停部依据本发明的第七实施例执行的例程的流程图。 具体实施方式
现将参照附图描述本发明的实施例。图中相似元件由相同参考标号表示， 并且将 不进行赘述。
第一实施例
图 1 是示出根据本发明的第一实施例的内燃发动机的控制装置 1 的构造的框图。 如图 1 所示， 控制装置 1 具有三个层级 10、 20、 30。最高层级设有要求输出部 10。直接在最 高层级下方的层级设有调停部 20。最低层级设有控制量设定部 30。控制量设定部 30 连接 到各种致动器 42、 44、 46。
如图 1 中的箭头所示， 信号在控制装置 1 的要求输出部 10、 调停部 20 和控制量设 定部 30 之间单向流动。更具体而言， 信号从要求输出部 10 传递到调停部 20 并从调停部 20 传递到控制量设定部 30。控制装置 1 还包括共用信号分配部 50， 其独立于上述层级 ( 要求 输出部 10、 调停部 20 和控制量设定部 30)。共用信号分配部 50 构造成向要求输出部 10、 调 停部 20 和控制量设定部 30 并行地分配共用信号。
现将描述在控制装置 1 内传递或分配的信号。
在要求输出部 10、 调停部 20 和控制量设定部 30 之间传递的信号代表关于发动机 功能的要求。最终， 此信号被转换成用于致动器 42、 44、 46 的控制量。
另一方面， 由共用信号分配部 50 分配的信号包含产生要求输出部 10 中的要求和 计算控制量设定部 30 中的控制量所需的信息。更具体而言， 此信号包含关于发动机运转条 件和运转状态的信息 ( 发动机转速、 进气量、 推定转矩、 当前实际点火正时、 冷却水温度、 气 门正时、 运转模式等 )。 这些信息项例如通过为发动机设置的各种传感器和结合在控制装置 1 中的推定功能而获得。这些信息项构成共用发动机信息， 其由所有各部 10、 20、 30 共同使 用并从共用发动机信息分配部 52 分配。
图 1 所示的要求输出部 10 将关于发动机功能的要求数字化， 并输出数字化要求。 要求输出部 10 包括多个要求输出元件 12、 14、 16。 这些要求输出元件 12、 14、 16 是为单独的 发动机功能而设置的。 发动机功能包括例如与驾驶性能、 排气、 怠速、 燃料效率、 噪声和振动 相关的功能。如图 1 所示， 要求输出元件 12( 下文也称为 “驾驶性能要求输出元件” ) 是为 与驾驶性能有关的功能设置的 ； 要求输出元件 14( 下文也称为 “排气要求输出元件” ) 是为 与排气有关的功能设置的 ； 要求输出元件 16( 下文也称为 “怠速要求输出元件” ) 是为与怠 速有关的功能设置的。
从发动机产生的输出不仅包括转矩而且包括热和排气。 整体输出决定前述各种发动机功能， 例如与驾驶性能、 排气和怠速相关的功能。因此， 用于发动机输出控制的参数可 被合并为三个物理量 ： 转矩、 效率及空燃比。稍后将详细描述效率。当这三个物理量用来表 达要求并且控制致动器 42、 44、 46 的操作时， 各要求能被确实地反映在发动机的输出中。因 而， 第一实施例使用转矩、 效率和空燃比 (A/F) 作为物理量来表达各要求。
驾驶性能要求输出元件 12 输出与驾驶性能有关的要求作为由转矩表达的要求 ( 下文称为 “转矩要求” ) 或作为由效率表达的要求 ( 下文称为 “效率要求” )。排气要求输 出元件 14 输出与排气有关的要求作为效率要求或由空燃比表达的要求 ( 下文称为 “空燃比 要求” )。怠速要求输出元件 16 输出与怠速有关的要求作为效率要求或空燃比要求。
共用发动机信息分配部 52 将共用发动机信息分配给要求输出部 10。要求输出元 件 12、 14、 16 参考共用发动机信息并确定 ( 产生 ) 要输出的要求。原因在于， 要求的内容随 发动机的运转条件和运转状态而变化。例如， 当催化剂温度传感器 ( 未示出 ) 测量催化剂 温度时， 共用发动机信息 52 包括关于催化剂温度的信息。因此， 要求输出元件 14 依据该温 度信息判断是否需要使催化剂升温， 并依据判断结果输出效率要求和空燃比要求。
如上所述， 要求输出部 10 输出多个转矩要求、 效率要求和空燃比要求。然而， 所有 这些要求不能同时被完全实现。即使当产生多个转矩要求时， 也只能实现一个转矩。同样， 即使当产生多个效率要求时也只能实现一个效率 ； 即使当产生多个空燃比要求时也只能实 现一个空燃比。这意味着需要执行要求调停处理。更具体而言， 需要进行调停以将多个要 求合并在一个要求值中。 层级比要求输出部 10 低的调停部 20 在从要求输出部 10 输出的各要求之间调停。 如图 1 所示， 调停部 20 包括调停元件 22、 24、 26， 它们分别与代表要求类别的三个不同的物 理量 ( 转矩、 效率和空燃比 ) 相关。转矩调停元件 22 依据预定规则进行调停以将多个转矩 要求合并到一个转矩要求值中。效率调停元件 24 依据预定规则进行调停以将多个效率要 求合并到一个效率要求值中。空燃比调停元件 26 依据预定规则进行调停以将多个空燃比 要求合并到一个空燃比要求值中。
现将参照图 2 描述由调停部 20 的效率调停元件 24 执行的典型的效率要求调停处 理。
图 2 示出了调停部 20 的效率调停元件 24 依据本发明的第一实施例执行的效率要 求调停处理。更具体而言， 图 2 的部分 (A) 示出了从怠速要求输出元件 16 输出的效率要求 A( 下文称为 “怠速效率要求” )； 图 2 的部分 (B) 示出了从排气要求输出元件 14 输出的效 率要求 B( 下文称为 “排气效率要求” )； 图 2 的部分 (C) 示出了从驾驶性能输出元件 12 输 出的效率要求 C( 下文称为 “驾驶性能效率要求” )； 图 2 的部分 (D) 示出了效率要求 A、 B、 C 的总和 D( 即， 调停结果 )。
图 2 所示的效率要求 A、 B、 C 是基于要求值的范围以及表示该范围内的各要求值 的期望程度的期望值的分布规定的。关于效率要求 A、 B、 C， 具有大期望值的要求值比具有 小期望值的要求值更重要。这里， 术语 “要求值的范围” 表示具有大于零的期望值的各要求 值的范围。 它是这样一个范围 ： 在该范围内能够获得内燃发动机功能 ( 驾驶性能、 排气或怠 速 ) 的特定优点。因此， 从内燃发动机功能衍生的优点随着要求值的期望值增加而增加。
这里， 术语 “效率” 表示当前转矩与当采用 MBT 点火正时时输出的转矩的比率。效 率值不小于 0 且不大于 1。因此， 效率要求值不小于 0 且不大于 1。当采用小于 1 的效率设
定时， 不仅可通过执行点火正时提前控制来即时满足转矩升高要求， 而且可通过执行点火 正时延迟控制来即时满足转矩降低要求。
[ 怠速效率要求 ]
当点火正时从 MBT 延迟时， 可在怠速期间稳定燃烧。因此优选降低效率。还优选 在怠速期间降低效率以便快速升高转矩以避免当发动机转速由于干扰而急剧下降时失速。 然而， 如果过度降低效率， 则燃烧可能恶化。鉴于这些情况， 怠速要求输出元件 16 输出如图 2 的部分 (A) 所示的怠速效率要求 A。
[ 排气效率要求 ]
为了催化剂升温， 优选延迟点火正时以出于升高排气温度的目的而使燃料后燃 烧。然而， 如果过度降低效率， 则催化剂温度可能过度升高 (OT)。此外， 为了抑制缸内燃烧 以减少 NOx， 可产生效率降低要求。 鉴于这些情况， 排气要求输出元件 14 输出如图 2 的部分 (B) 所示的排气效率要求 B。
[ 驾驶性能效率要求 ]
关于驾驶性能， 罕见要求应即时满足转矩升高要求。 因此， 如图 2 的部分 (C) 所示， 从驾驶性能要求输出元件 12 输出的驾驶性能效率要求 C 大致呈现比图 2 的部分 (A) 和 (B) 所示的效率要求 A、 B 高的要求值。 如图 1 所示， 这些效率要求 A-C 被调停部 20 的效率调停元件 24 收集。效率调停 元件 24 将效率要求 A-C 相加。更具体而言， 在 0 至 1 的要求值范围内将效率要求 A-C 的期 望值相加。为效率要求 A-C 预先选择的权重系数被反映在期望值的相加中。如图 2 所示， 权重系数设定对于怠速效率要求 A 为 0.3， 对于排气效率要求 B 为 0.5， 而对于驾驶性能效 率要求 C 为 1.0。 当通过将效率要求 A-C 的期望值乘以权重系数获得的值被一起相加时， 如 图 2 的部分 (D) 所示获得各期望值的总和 D。然后， 进行调停以确定当期望值的总和 D 最大 时存在的要求值 E。 更具体而言， 当期望值的总和 D 最大时存在的效率要求值 E 被选择作为 调停结果， 并从效率调停元件 24 输出。
转矩调停元件 22 和空燃比调停元件 26 执行与如上所述相同的处理， 尽管这里省 略了具体实例的详细描述。 例如， 转矩调停元件 22 收集从驾驶性能要求输出元件 12 输出的 驾驶性能转矩要求， 以及未示出的其他转矩要求 ( 燃料切断前转矩要求、 燃料切断恢复转 矩要求等 )， 计算反映了权重系数的各要求的期望值的总和， 确定当该总和最大时存在的转 矩要求值， 并选择所确定的转矩要求值作为调停结果。例如， 空燃比调停元件 26 收集驾驶 性能空燃比要求和燃料效率空燃比要求， 计算反映了权重系数的各要求的期望值的总和， 确定当该总和最大时存在的空燃比要求值， 并选择所确定的空燃比要求值作为调停结果。
同时， 共用发动机信息分配部 52 也将共用发动机信息分配给调停部 20。 尽管在由 前述效率调停元件 24 执行的调停处理中未使用该共用发动机信息， 但调停元件 22、 24、 26 能使用共用发动机信息。例如， 能够依据发动机的运转条件和运转状态改变调停规则。然 而， 第一实施例并未考虑发动机的可实现性范围来改变该规则。
如从以上具体实例显而易见， 效率调停元件 24 在不考虑发动机的可实现性范围 的上限和下限以及由其他调停元件 22、 26 产生的调停结果的情况下进行调停。发动机的可 实现性范围的上限和下限不仅随着发动机的运转条件变化， 而且随着转矩、 效率和空燃比 之间的关系变化。因此， 进行调停以将各要求值置于发动机的可实现性范围内增加了计算
机上的计算负荷。由于这种情形， 调停元件 22、 24、 26 通过仅收集从要求输出部 10 输出的 要求来进行调停。
当调停元件 22、 24、 26 执行以上调停处理时， 调停部 20 输出一个转矩要求值、 一个 效率要求值和一个空燃比要求值。层级比调停部 20 低的控制量设定部 30 依据构成调停结 果的转矩要求值、 效率要求值和空燃比要求值设定用于致动器 42、 44、 46 的控制量。
控制量设定部 30 包括一个调整部 32 和多个控制量计算元件 34、 36、 38。 控制量计 算元件 34、 36、 38 是分别为致动器 42、 44、 46 设置的。
如图 1 所示， 致动器 42 为节气门， 并且连接到控制量计算元件 34。此控制量计算 元件 34 计算节气门开度 TA 作为控制量。致动器 44 为点火装置， 并且连接到控制量计算元 件 36。此控制量计算元件 36 计算点火正时作为控制量。致动器 46 为燃料喷射装置， 并且 连接到控制量计算元件 38。此控制量计算元件 38 计算燃料喷射量作为控制量。
调整部 32 供给控制量计算元件 34、 36、 38 用以计算控制量的数值。首先， 调整部 32 调整从调停部 20 输出的转矩要求值、 效率要求值和空燃比要求值的大小。原因在于， 视 要求值的大小而定发动机可能无法正确运转， 因为如前文所述， 当在要求输出部 10 和调停 部 20 中进行调停时未考虑发动机的可实现性范围。
调整部 32 依据各要求值之间的相互关系调整要求值以允许发动机正确运转。层 级比控制量设定部 30 高的要求输出部 10 和调停部 20 计算彼此独立的转矩要求值、 效率要 求值和空燃比要求值。计算中涉及的元件未使用或参考由另一元件计算出的值。换言之， 调整部 32 是集成性参考转矩要求值、 效率要求值和空燃比要求值的第一部分。当控制量设 定部 30 进行协调时， 协调对象被限制在三个要求值， 即转矩要求值、 效率要求值和空燃比 要求值。这减少了当它进行协调时施加在调整部 32 上的计算负荷。
协调方法取决于所采用的设计。本发明并未具体规定协调方法。然而， 如果转矩 要求值、 效率要求值和空燃比要求值具有优先级次序， 则优选调整 ( 校正 ) 优先级较低的要 求值。更具体而言， 优先级较高的要求值应当被直接反映在用于致动器 42、 44、 46 的控制量 中， 而优先级较低的要求值应当被调整并反映在用于致动器 42、 44、 46 的控制量中。这使得 可确定地实现优先级较高的要求并且在发动机能正确运转的范围内尽可能地实现优先级 较低的要求。 例如， 当转矩要求值具有最高优先级时， 应当以优先级最低的要求值的校正程 度比其他要求值大的方式校正效率要求值和空燃比要求值。 如果优先级次序例如随发动机 运转条件而改变， 则应当依据从共用信号分配部 50 分配的共用发动机信息规定优先级次 序， 以确定校正哪一个要求值。
如上所述， 本发明的第一实施例以物理量， 即转矩、 效率或空燃比， 来表达关于与 发动机功能相关的驾驶性能、 排气和怠速的要求， 并使要求输出部 10 输出这种物理量。基 于要求值的范围和表示该范围内的各要求值的期望程度的期望值的分布来规定各个要求。 一个要求的各要求值的重要性能够用期望值的分布来表达。
然后调停部 20 收集以相同物理量表达的多个要求， 计算所述多个要求的期望值 的总和， 并进行调停以确定当总和最大时存在的一个要求值。 因而， 总和中不仅能反映重要 性较高的要求值， 而且能反映重要性较低的要求值。 因此， 在调停处理中能够适当地反映重 要性较低的要求值。结果， 能够正确执行调停处理。
此外， 为从要求输出部 10 输出的每个要求设定在调停期间考虑的权重系数。调停元件 22、 24、 26 计算被乘以权重系数的期望值的总和。这使得可正确地将以相同物理量表 达的多个要求的期望值相加。
此外， 依据通过调停部 20 中的调停确定的转矩要求值、 效率要求值和空燃比要求 值计算用于致动器 42、 44、 46 的控制量。这使得可正确地控制致动器 42、 44、 46 的操作以便 将各要求反映在发动机的输出中。
第二实施例
现将参照图 3 描述本发明的第二实施例。
上述的第一实施例给从要求输出部 10 输出的每个要求设定权重系数。为了确保 权重系数被正确反映在调停处理中， 需要在反映权重系数之前同等地对待各个要求。
第二实施例输出如图 3 所示的多个要求 A-C。图 3 是示出了由调停部 20 的效率调 停元件 24 执行的效率要求调停处理的图。更具体而言， 图 3 的部分 (A) 示出了怠速效率要 求A； 图 3 的部分 (B) 示出了排气效率要求 B ； 图 3 的部分 (C) 示出了驾驶性能效率要求 C ； 图 3 的部分 (D) 示出了效率要求 A、 B、 C 的总和 D( 即， 调停结果 )。
图 3 所示的效率要求 A-C 是基于要求值的范围以及表示该范围内的各要求值的期 望程度的期望值的分布规定的。此外， 效率要求 A-C 具有相同的面积。在第二实施例中， 使 效率要求 A、 B、 C 的期望值的积分值， 即效率要求 A、 B、 C 的要求值范围内的各期望值的总和， 相等。因此， 效率要求 A、 B、 C 在乘以权重系数之前被同等地对待。这确保了当计算总和时 正确地反映权重系数。从而， 能够正确执行调停处理。 第三实施例
现将参照图 4 描述本发明的第三实施例。
上述的第二实施例假定效率要求 A、 B、 C 具有相同面积。然而， 要求值范围视运转 状态而定可能会明显变窄。如果要求值范围明显很窄， 则这种要求值范围内的期望值明显 很大。于是， 此类大期望值的总和可变成最大。在这种情形中， 给各要求设定的权重系数可 能变得没有意义。
当期望值大于预定的上限值时， 如图 4 所示， 第三实施例将上限值而不是期望值 相加。图 4 是示出了调停部 20 的效率调停元件 24 依据第三实施例执行的效率要求调停处 理的图。更具体而言， 图 4 的部分 (A) 示出了怠速效率要求 A ； 图 4 的部分 (B) 示出了排气 效率要求 B ； 图 4 的部分 (C) 示出了驾驶性能效率要求 C ； 图 4 的部分 (D) 示出了效率要求 A、 B、 C 的总和 D( 即， 调停结果 )。
当怠速效率要求 A 的要求值范围如图 4 的部分 (A) 所示明显窄时， 期望值与图 2 的部分 (A) 和图 3 的部分 (A) 所示相比明显变大。如果通过将期望值乘以权重系数来计算 总和， 则总和在图 4 的部分 (D) 中如符号 D1 所示形成尖锐的峰部。在这种情形中， 与峰部 相对应的要求值会被选择为调停结果， 即使该期望值被乘以小的权重系数。这意味着在这 种情形中进行了不正确的调停。
当期望值大于预定的上限值 Max 时， 第三实施例使用上限值 Max 来代替如图 4 的 部分 (A) 所示的期望值。更具体而言， 第三实施例通过将上限值 Max 乘以权重系数来计算 总和。这防止了期望值超过上限值 Max。因此， 权重系数能够被正确地反映在期望值中。
此外， 各个要求的面积被均等化。因此， 如果已知要求值范围， 则容易判定期望值 是否超过上限值 Max。 从而， 当调停要求值范围比基准值窄时， 调停元件 22、 24、 26 可使用上
限值 Max 来代替期望值。
第四实施例
现将参照图 5 至 8 描述本发明的第四实施例。
图 5 是示出了根据本发明的第四实施例的内燃发动机的控制装置 1 的构造的框 图。 在第四实施例中， 要求输出元件 16， 其为用作用于发动机的单独功能的控制部或控制模 块的多个要求输出元件 12、 14、 16 之一， 是为与燃料消耗相关的功能设置的。在第四实施例 中， 要求输出元件 16 被称为燃料消耗要求输出元件。燃料消耗要求输出元件 16 输出与燃 料消耗有关的要求作为效率要求或空燃比要求。
现将参照图 6 描述调停部 20 依据第四实施例执行的调停处理， 更具体而言为调停 部 20 的效率调停元件 24 执行的典型的效率调停处理。
图 6 是示出了调停部 20 的效率调停元件 24 依据第四实施例执行的效率调停处理 的图。更具体而言， 图 6 的部分 (A) 示出了从燃料消耗要求输出元件 16 输出的效率要求 A( 下文称为 “燃料效率要求” )； 图 6 的部分 (B) 示出了从排气要求输出元件 14 输出的效率 要求 B( 下文称为 “排气效率要求” )； 图 6 的部分 (C) 示出了从驾驶性能输出元件 12 输出 的效率要求 C( 下文称为 “驾驶性能效率要求” )。图 6 的部分 (D) 示出了当所选的运转模 式为驾驶性能优先模式时效率要求 A、 B、 C 的总和 D1。图 6 的部分 (E) 示出了当所选的运 转模式为排气优先模式时效率要求 A、 B、 C 的总和 D2。 图 6 所示的效率要求 A-C 是基于要求值的范围以及表示该范围内的各要求值的期 望程度 ( 要求程度 ) 的期望值的分布规定的。 关于效率要求 A-C， 具有大期望值的要求值更 重要并且特征在于高于具有小期望值的要求值的要求程度。这里， 术语 “要求值的范围” 表 示具有大于零的期望值的要求值范围。它是这样一个范围 ： 在该范围内能够获得内燃发动 机功能 ( 驾驶性能、 排气或燃料效率 ) 的特定优点。因此， 从内燃发动机功能衍生的优点随 着要求值的期望值增加而增加。
[ 燃料效率要求 ]
能够通过从 MBT 延迟点火正时来稳定燃烧。因此优选降低效率。然而， 如果过度 降低效率， 则燃烧可能恶化。鉴于这些情况， 燃料效率要求输出元件 16 输出如图 6 的部分 (A) 所示的燃料效率要求 A。
[ 排气效率要求 ]
为了催化剂升温， 优选延迟点火正时以出于升高排气温度的目的而使燃料后燃 烧。然而， 如果过度降低效率， 则催化剂温度可能过度升高 (OT)。此外， 为了抑制缸内燃烧 以减少 NOx， 可能产生效率降低要求。 鉴于这些情况， 排气要求输出元件 14 输出如图 6 的部 分 (B) 所示的排气效率要求 B。
[ 驾驶性能效率要求 ]
关于驾驶性能， 罕见要求应即时满足转矩升高要求。 因此， 如图 6 的部分 (C) 所示， 从驾驶性能要求输出元件 12 输出的驾驶性能效率要求 C
大致呈现比图 6 的部分 (A) 和 (B) 所示的效率要求 A、 B 高的要求值。
如图 5 所示， 这些效率要求 A-C 被调停部 20 的效率调停元件 24 收集。效率调停 元件 24 将效率要求 A-C 相加。更具体而言， 在 0 至 1 的要求值范围内将效率要求 A-C 的期 望值相加。给效率要求 A-C 预先选择的权重系数反映在期望值的相加中。权重系数代表效
率要求 A-C 之间的优先级。如图 7 所示， 权重系数是依据所选的运转模式设定的。图 7 示 出了依据所选运转模式给各种要求设定的典型的权重系数。如图 7 所示设定的权重系数存 储在调停部 20 中。
例如， 当所选运转模式为驾驶性能优先模式时， 权重系数设定对于燃料效率要求 A 为 0.3， 对于排气效率要求 B 为 0.5， 而对于驾驶性能效率要求 C 为 1.0， 如图 7 所示。当通 过将效率要求 A-C 的期望值乘以权重系数获得的值被一起相加时， 如图 6 的部分 (D) 所示 获得期望值的总和 D1。然后， 进行调停以确定当期望值的总和 D1 达到其最大值 Max1 时存 在的要求值 E1。更具体而言， 当期望值的总和 D1 达到其最大值 Max1 时存在的效率要求值 E1 被选择作为调停结果并从效率调停元件 24 输出。
另一方面， 当所选运转模式为排气优先模式时， 权重系数设定对于燃料效率要求 A 为 0.3， 对于排气效率要求 B 为 1.0， 而对于驾驶性能效率要求 C 为 0.5， 如图 7 所示。当通 过将效率要求 A-C 的期望值乘以权重系数获得的值被一起相加时， 如图 6 的部分 (E) 所示 获得期望值的总和 D2。然后， 进行调停以确定当期望值的总和 D2 达到其最大值 Max2 时存 在的要求值 E2。更具体而言， 当期望值的总和 D2 达到其最大值 Max2 时存在的效率要求值 E2 被选择作为调停结果并从效率调停元件 24 输出。 如上所述， 当依据运转模式给要求 A-C 设定权重系数时， 依据运转模式获得正确 的总和。因此， 能够获得最佳调停结果。这还使得即使当运转模式改变时也可获得最佳调 停结果。
可以设想的是， 调停结果会由于权重系数在运转模式改变时改变而明显变化。在 这种情形中， 发动机状态会突然改变。 因此， 当由运转模式改变引起的调停结果变化大于基 准值时， 权重系数以稍后详述的方式逐渐改变而不会立即改变运转模式。 然后， 在考虑逐渐 改变的权重系数的情况下进行调停。 这使得可防止发动机状态由于运转模式改变而突然改 变。
转矩调停元件 22 和空燃比调停元件 26 执行与如上所述相同的处理， 尽管这里省 略了具体实例的详细描述。例如， 转矩调停元件 22 收集从驾驶性能要求输出元件 12 输出 的驾驶性能转矩要求， 以及未示出的其他转矩要求 ( 燃料切断前转矩要求、 燃料切断恢复 转矩要求等 )， 在考虑依据所选运转模式设定的权重系数的情况下计算各要求的期望值的 总和， 确定当该总和最大时存在的转矩要求值， 并选择所确定的转矩要求值作为调停结果。 例如， 空燃比调停元件 26 收集驾驶性能空燃比要求和燃料效率空燃比要求， 在考虑依据所 选运转模式设定的权重系数的情况下计算各要求的期望值的总和， 确定当该总和最大时存 在的空燃比要求值， 并选择所确定的空燃比要求值作为调停结果。
[ 第四实施例执行的处理的细节 ]
图 8 是示出了调停部 20 依据第四实施例执行的调停处理例程的流程图。该例程 在预定的时间间隔开始。
首先， 图 8 所示的例程执行步骤 100 以收集以相同物理量来表达的多个要求。在 步骤 100 中， 调停部 20 收集， 例如， 图 6 的部分 (A) 所示的燃料效率要求 A， 图 6 的部分 (B) 所示的排气效率要求 B， 以及图 6 的部分 (C) 所示的驾驶性能效率要求 C。
接下来， 执行步骤 102 以读取各运转模式的权重系数。例如， 执行步骤 102 以读取 如图 3 所示在各运转模式中给各种要求预选和存储的权重系数。然后执行步骤 104 以在考
虑在步骤 102 中读取的权重系数的情况下对各运转模式进行调停。在步骤 104 中， 对包括 当前选择的运转模式的所有运转模式进行调停。
例如， 对于驾驶性能优先模式计算图 6 的部分 (D) 所示的总和 D1， 使得当总和 D1 最大时存在的效率要求值 E1 被确定作为调停结果。同时， 对于排气优先模式计算图 6 的部 分 (E) 所示的总和 D2， 使得当总和 D2 最大时存在的效率要求值 E2 被确定作为调停结果。 另外， 对于燃料效率优先模式， 当总和最大时存在的效率要求值被确定作为调停结果， 尽管 它在图中未被示出。
接下来， 执行步骤 106 以判断是否产生运转模式改变要求。如前文所述， 从共用发 动机信息分配部 52 分配到调停部 20 的共用发动机信息包括运转模式。如果在步骤 106 中 发现当前分配的最近运转模式不同于上次分配的运转模式， 则判定为产生了运转模式改变 要求。
如果在步骤 106 中获得的判断结果表明没有产生运转模式改变要求， 则执行步骤 120 以选择用于最近运转模式的要求值作为调停结果。例如， 当驾驶性能优先模式为最近 运转模式时， 选择图 6 所示的效率要求值 E1 作为当前最终调停结果。在前文已描述的步骤 104 中， 对所有运转模式进行调停。 因此， 在步骤 120 中， 从在步骤 104 中获得的多个调停结 果 ( 要求值 ) 中获取用于最近运转模式的调停结果 ( 要求值 )。从而， 能即时获取调停结 果。随后， 例程终止。
另一方面， 如果在步骤 106 中获得的判断结果表明产生了运转模式改变要求， 则 执行步骤 108 以计算由运转模式改变引起的调停结果改变 ( 绝对值 )。 例如， 如果产生运转 模式改变要求以从驾驶性能优先模式切换到排气优先模式， 则执行步骤 108 以计算图 6 所 示的效率要求值之差 (E1-E2) 作为效率调停结果差。接下来， 执行步骤 110 以判断在步骤 108 中计算出的调停结果差是否不大于基准值。基准值是为物理量 ( 转矩、 效率和空燃比 ) 单独设定的并且预先存储在调停部 20 中。在步骤 110 中， 从所存储的基准值中读取与具体 物理量相对应的基准值并且将其用于判断处理。
如果在步骤 110 中获得的判断结果表明调停结果差大于基准值， 则在 步骤 112 中 判定为不能立即作出运转模式改变。更具体而言， 判定为立即的运转模式改变会导致权重 系数变化而明显改变调停结果并且不利地影响内燃发动机 1 的状态。例如， 效率要求值的 突然增加会减少提前的点火正时所提供的转矩量并导致无法满足转矩升高要求。此外， 例 如， 效率要求值的突然减小会升高排气温度而过度升高催化剂床温 ( 载体温度 )。此外， 如 果在分层燃烧期间空燃比要求值从接近化学计量值的空燃比要求值突然改变为稀空燃比 要求值， 则空燃比的可控制性减小， 这会导致增加的转矩改变或增加断火的可能性。
在以上情形中， 执行步骤 114 以按照适合于预期的运转模式改变的方式逐渐改变 权重系数， 而不是立即改变运转模式或突然改变权重系数。换言之， 在步骤 114 中执行权重 系数渐变处理。例如， 当产生运转模式改变要求以从驾驶性能优先模式切换到排气优先模 式时， 由于燃料效率要求的权重系数保持不变 (0.3)， 执行步骤 114 以使排气要求的权重系 数从 0.5 逐渐增大并使驾驶性能要求的权重系数从 1.0 逐渐减小。然后执行步骤 116 以 在考虑以上在步骤 114 中逐渐改变的权重系数的情况下进行调停。更具体而言， 执行步骤 116 以在考虑逐渐改变的权重系数的情况下计算总和， 确定当总和最大时存在的要求值， 并 选择所确定的要求值作为当前最终调停结果。随后， 例程终止。当例程随后开始时， 依次执行直至步骤 106 并且包括步骤 106 的所有以上步骤。 如 果在步骤 106 中获得的判断结果表明产生了运转模式改变要求， 则执行步骤 108 以计算用 于在模式改变后存在的运转模式的调停结果与在步骤 116 中确定的用于在模式改变前存 在的运转模式的调停结果之间的差。换言之， 使用在考虑了逐渐改变的权重系数的情况下 获得的调停结果作为用于在模式改变前存在的运转模式的调停结果。 如果发现调停结果差 不大于基准值， 则在步骤 118 中判定为能立即改变运转模式。更具体而言， 判定为由立即的 运转模式改变造成的权重系数改变将几乎不会对内燃发动机 1 的状态产生不利影响。在这 种情形中， 执行步骤 120 以选择用于最近运转模式的要求值作为调停结果。换言之， 从在步 骤 104 中获得的多个调停结果中获取用于最近运转模式的调停结果。随后， 例程终止。
在第四实施例中， 依据如上所述选择的运转模式设定权重系数， 当将以相同物理 量表达的多个要求相加时考虑这些权重系数。因此， 当运转模式改变时， 权重系数改变。这 使得可获得最佳调停结果。
此外， 如果由运转模式改变引起的调停结果差大于基准值， 则执行权重系数渐变 处理， 而不是立即改变运转模式。 当在适当正时如上所述执行权重系数渐变处理时， 可防止 发动机状态由于运转模式改变而突然改变。
此外， 当依据通过调停部 20 中的调停确定的转矩要求值、 效率要求值和空燃比要 求值计算用于单独的致动器 42、 44、 46 的控制量时， 可正确地控制致动器 42、 44、 46 的操作 以使得各要求被反映在发动机的输出中。
第五实施例
现将参照图 9 至 11 描述本发明的第五实施例。
与第一实施例一样， 根据本发明的第五实施例的内燃发动机控制装置的构造由图 1 中的框图示出。现将参照图 9 和 10 描述调停部 20 的效率调停元件 24 依据第五实施例执 行的典型的效率要求调停处理。
图 9 和 10 是示出了调停部 20 的效率调停元件 24 依据第五实施例执行的效率要 求调停处理的图。更具体地， 图 9 的部分 (A) 示出了从怠速要求输出元件 16 输出的效率要 求 A( 下文称为 “怠速效率要求” )； 图 9 的部分 (B) 示出了从排气要求输出元件 14 输出的 效率要求 B( 下文称为 “排气效率要求” )。图 9 的部分 (C) 示出了从驾驶性能要求输出元 件 12 输出的效率要求 C( 下文称为 “驾驶性能效率要求” )； 图 9 的部分 (D) 示出了效率要 求 A、 B、 C 的总和 D， 即调停结果。
图 9 所示的效率要求 A-C 是基于要求值的范围以及表示该范围内各要求值的期望 程度的期望值的分布规定的。 关于效率要求 A-C， 具有大期望值的要求值比具有小期望值的 要求值更重要。
[ 怠速效率要求 ]
能通过使点火正时从 MBT 延迟而在怠速期间稳定燃烧。因此优选降低效率。还优 选在怠速期间降低效率以便快速增加转矩以避免当发动机转速由于干扰而急剧下降时失 速。然而， 如果过度降低效率， 则燃烧可能恶化。鉴于这些情况， 怠速要求输出元件 16 输出 如图 9 的部分 (A) 所示的怠速效率要求 A。
[ 排气效率要求 ]
为了催化剂升温， 优选延迟点火正时以出于升高排气温度的目的而使燃料后燃烧。然而， 如果过度降低效率， 则催化剂温度可能过度升高 (OT)。此外， 为了抑制缸内燃烧 以减少 NOx 而可能产生效率降低要求。鉴于这些情况， 排气要求输出元件 14 输出如图 9 的 部分 (B) 所示的排气效率要求 B。
[ 驾驶性能效率要求 ]
关于驾驶性能， 罕见要求应即时满足的转矩升高要求。因此， 如图 9 的部分 (C) 所 示， 从驾驶性能要求输出元件 12 输出的驾驶性能效率要求 C 大致呈现比图 9 的部分 (A) 和 (B) 所示的效率要求 A、 B 高的要求值。
如图 1 所示， 这些效率要求 A-C 被调停部 20 的效率调停元件 24 收集。效率调停 元件 24 将效率要求 A-C 相加。更具体而言， 在 0 至 1 的要求值范围内将效率要求 A-C 的期 望值相加。为效率要求 A-C 预先选择的权重系数反映在期望值的相加中。如图 9 所示， 权 重系数设定对于怠速效率要求 A 为 0.3， 对于排气效率要求 B 为 0.5， 而对于驾驶性能效率 要求 C 为 1.0。 当通过将效率要求 A-C 的期望值乘以权重系数获得的值被一起相加时， 如图 9 的部分 (D) 所示获得期望值的总和 D。
然后， 可进行调停以确定当期望值的总和 D 最大时存在的要求值 E1( 参考图 9 的 部分 (D))。更具体而言， 当期望值的总和 D 最大时存在的效率要求值 E 可被选择作为调停 结果。 同时， 实际控制结果 ( 实际值 ) 与调停结果 ( 目标值 ) 之间可能由于用来产生调 停结果的各致动器 42、 44、 46 的性能和控制变化而出现误差。这种误差的出现会致使调停 结果无利用价值或大幅减小从要求输出部 10 输出的多个要求的实现度。
鉴于以上情况， 第五实施例如以下所述考虑总和 D 在规定范围 R 内的变化量以及 总和 D 的大小， 而不是无条件地选择当总和 D 最大时存在的效率要求值作为调停结果。
首先， 搜索总和 D 为最大的点 P。例如， 当探索到如图 10 所示的点 P1 时， 在探索点 P1 附近的规定范围 R 内获取总和 D 的最大值 Max 和最小值 Min。更具体而言， 获取中心由 探索点 P1 表示的规定范围 R 内的最大值 Max 和最小值 Min。然后， 计算获取的最大值 Max 与最小值 Min 之差。换言之， 计算总和 D 在探索点 P1 附近的规定范围 R 内的变化量。
如果计算出的差 ( 变化量 ) 大于预定的基准值， 则推断多个要求的实现度会由于 调停结果与实际控制结果之间可能出现的误差而大幅减小。换言之， 如果实际控制结果由 于各致动器 42、 44、 46 的性能和控制变化而偏离调停结果， 则判定为多个要求的实现度会 大幅减小。在这种情形中， 搜索另一个点 P 而不选择与探索点 P1 相对应的要求值作为调停 结果。换言之， 探索总和 D 随后为最大的点 P。然后， 在探索点 P 上执行如上所述的相同处 理。更具体而言， 连续搜索在探索点 P 附近的规定范围 R 内的总和 D 的变化量不大于基准 值并且 ( 总和 D) 为最大的点 P。
当要搜索点 P 时， 可通过以从最高至最低的次序按顺序探索总和 D 的波形的峰部 而开始搜索。换言之， 在搜索总和 D 的峰部之间的谷部之前， 可搜索峰部以探索点 P。
例如， 如果在图 10 所示的探索点 P2 附近的规定范围 R 内的总和 D 的变化量不大于 基准值， 则在下文中将规定范围 R 的中心点 P 称为当总和 D 在规定范围 R 内的变化量不大 于基准值时的 “特定点” 。虽然总和 D 具有多个特定点， 但探索点 P2 为最大的特定点。总和 D 的变化量在最大特定点 P2 的附近小。因此， 即使当调停结果与实际控制结果之间由于各 致动器 42、 44、 46 的性能和控制变化而出现误差时， 也可避免多个要求的实现度明显减小。
在第五实施例中， 选择与探索点 P2( 其为最大特定点 ) 相对应的效率要求值 E2 作为调停结 果。
转矩调停元件 22 和空燃比调停元件 26 执行与如上所述相同的处理， 尽管这里省 略了具体实例的详细描述。例如， 转矩调停元件 22 收集从驾驶性能要求输出元件 12 输出 的驾驶性能转矩要求， 以及未示出的其他转矩要求 ( 燃料切断前转矩要求、 燃料切断恢复 转矩要求等 )， 并计算反映了权重系数的各要求的期望值的总和。此外， 如果当规定范围 R 内的总和的变化量不大于基准值时将规定范围 R 的中心点处理为特定点， 则选择与最大特 定点相对应的转矩要求值作为调停结果。例如， 空燃比调停元件 26 收集驾驶性能空燃比要 求和怠速空燃比要求， 并计算反映了权重系数的各要求的期望值的总和。 此外， 如果当总和 在规定范围 R 内的变化量不大于基准值时将规定范围 R 的中心点处理为特定点， 则选择与 最大特定点相对应的空燃比要求值作为调停结果。
[ 第五实施例执行的处理的细节 ]
图 11 是示出了调停部 20 依据第五实施例执行的例程的流程图。该例程在预定的 时间间隔开始。
首先， 图 11 所示的例程执行步骤 100 以收集以相同物理量表达的多个要求。执行 步骤 100 以收集， 例如， 图 9 的部分 (A) 所示的怠速效率要求 A， 图 9 的部分 (B) 所示的排气 效率要求 B， 以及图 9 的部分 (C) 所示的驾驶性能效率要求 C。 接下来， 执行步骤 102 以在考虑权重系数的情况下计算期望值的总和。 在步骤 102 中， 将被乘以各要求的权重系数的期望值相加。例如， 将被乘以 0.3 的权重系数的怠速效率 要求 A 的期望值、 被乘以 0.5 的权重系数的排气效率要求 B 的期望值以及被乘以 1.0 的权重 系数的驾驶性能效率要求 C 的期望值相加。在步骤 102 完成后， 例如， 获得图 9 的部分 (D) 所示的总和 D。
接下来， 执行步骤 104 以搜索总和为最大的点 P。例如， 在步骤 104 中， 探索到图 10 所示的点 P1。然后执行步骤 106 以获取探索点 P1 附近的规定范围 R 内的最大值 Max 和 最小值 Min。例如， 在步骤 106 中， 获取图 10 所示的最大值 Max 和最小值 Min。
接下来， 执行步骤 108 以计算以上在步骤 106 中获取的最大值 Max 与最小值 Min 之差。在步骤 108 中， 计算总和在规定范围 R 内的变化量。然后执行步骤 110 以判断以上 在步骤 108 中计算出的差 ( 变化量 ) 是否不大于基准值。更具体而言， 执行步骤 110 以判 断当前探索点 P 是否为最大特定点。
如果在步骤 110 中获得的判断结果表明该差大于基准值， 则推断在探索点 P1 附近 的规定范围 R 内总和的变化量大。在这种情形中， 推断从要求输出部 10 输出的多个要求的 实现度会由于实际控制结果与调停结果之间的误差而大幅减小。然后执行步骤 112 以再次 搜索总和 D 为最大的点 P 而不选择与探索点 P1 相对应的要求值作为调停结果。随后， 例程 返回到步骤 106。
执行步骤 106 以获取在步骤 112 中确定的探索点 P 附近的规定范围 R 内的最大值 Max 和最小值 Min。然后执行步骤 108 以计算最大值 Max 与最小值 Min 之差。接下来， 执行 步骤 110 以再次判断计算出的差是否不大于基准值。 重复执行以上一系列步骤 ( 步骤 110、 106 和 108)， 直到该差不大于基准值为止。
例如， 如果在步骤 112 中探索到图 10 所示的点 P2， 则然后在步骤 110 中发现该差
不大于基准值。更具体而言， 判定为当前探索点 P2 为最大特定点。因而， 在探索点 P2 附近 的规定范围 R 内总和的变化量小。因此， 推断即使当控制结果与调停结果之间出现误差时 也能避免从要求输出部 10 输出的多个要求的实现度明显减小。在这种情形中， 执行步骤 112 以选择与是最大特定点的探索点 P 相对应的效率要求值作为调停结果。 在图 10 所示的 实例中， 选择与是最大特定点的探索点 P2 相对应的效率要求值 E2 作为调停结果。随后， 例 程终止。
如上所述， 第五实施例确定特定点——其为在探索点 P 附近的规定范围 R 内的总 和的变化量不大于基准值的探索点 P， 并进行调停以确定与最大特定点相对应的一个要求 值。因此， 即使当实际控制结果 ( 实际值 ) 与调停结果 ( 目标值 ) 之间由于各致动器 42、 44、 46 的性能和控制变化而出现误差时， 也可避免从要求输出部 10 输出的多个要求的实现 度明显减小。
此外， 给从要求输出部 10 输出的要求设定在调停期间考虑的权重系数。调停元件 22、 24、 26 计算被乘以权重系数的期望值的总和。因此， 以相同物理量表达的多个要求的期 望值能被正确地反映在总和中。
同时， 图 11 所示的例程从总和为最大的点 P 确定最大特定点。然而， 可使用另外 的方法来确定最大特定点。例如， 一替代方案是从总和为最小的点确定最大特定点或在从 总和确定所有特定点后选择最大特定点 ( 对于稍后描述的第六实施例和第七实施例也是 如此 )。
第六实施例
现在将参照图 12 和 13 描述本发明的第六实施例。
上述的第五实施例确定特定点——其为在探索点 P 附近的规定范围 R 内的总和的 变化量不大于基准值的探索点 P， 并选择与最大特定点 P 相对应的要求值作为调停结果。 当 在调停期间计算总和 D 的变化量时， 第五实施例使用共同的规定范围 R 而不考虑物理量的 类型。
同时， 要使用的致动器 42、 44、 46 随物理量的类型而变化。于是， 各致动器 42、 44、 46 之间存在不同的性能变化和控制变化。因此， 存在不同的从调停结果的实际控制结果变 化。从而， 实际控制结果与调停结果之间的误差也随物理量的类型而变化。
鉴于以上情况， 第六实施例依据物理量的类型计算规定范围 R。换言之， 规定范围 R 随着用来提供物理量控制的致动器 42、 44、 46 而变化。 更具体而言， 主要使用的致动器 42、 44、 46 的可控制性越高， 规定范围 R 的设定就越小。以可控制性降低的次序， 致动器为用于 空燃比控制的燃料喷射装置 ( 燃料喷射阀 )46、 用于转矩控制的节气门 42 和用于效率控制 的点火装置 ( 火花塞 )46。 因此， 以由第六实施例计算的规定范围 R 增加的次序命名的是空 燃比调停、 转矩调停和效率调停。
图 12 涉及第六实施例， 示出了在调停期间计算出的规定范围 R 以及调停结果。更 具体而言， 图 12 的部分 (A) 示出了当依据总和 D1 进行效率调停时计算的规定范围 R1 以及 效率调停结果 E3， 而图 12 的部分 (B) 示出了当依据如图 12 的部分 (A) 所示的相同总和 D1 进行空燃比调停时计算的规定范围 R2 以及空燃比调停结果 E4。
在效率调停期间， 如图 12 的部分 (A) 所示计算较小的规定范围 R1。然后， 计算在 探索点 P 附近的规定范围 R1 内的总和的变化量。此外， 将总和的变化量不大于基准值的探索点 P 视为特定点。最终， 选择与是探索点 P 的最大特定点相对应的效率要求值作为调停 结果。在图 12 的部分 (A) 所示的实例中， 与是最大特定点的探索点 P3 相对应的效率要求 值 E3 被选择作为效率调停结果。
另一方面， 在空燃比调停期间， 如图 12 的部分 (B) 所示计算大于规定范围 R1 的规 定范围 R2。然后， 计算在探索点 P 附近的规定范围 R2 内的总和的变化量。此外， 将总和的 变化量不大于基准值的探索点 P 视为特定点。最终， 选择与是探索点 P 的最大特定点相对 应的空燃比要求值作为调停结果。在图 12 的部分 (B) 所示的实例中， 与是最大特定点的探 索点 P4 相对应的空燃比要求值 E4 被选择作为空燃比调停结果。
如上所述， 即使当要基于相同的总和 D1 进行调停时， 由于规定范围 R 随受到调停 的物理量而变化， 调停结果也变化。换言之， 当用于物理量控制的致动器的可控制性高时， 由于计算出的规定范围 R 小， 通过调停获得基于更高总和 ( 期望值 ) 的要求值。在图 12 所 示的实例中， 当用于效率调停的计算出的规定范围 R1 小于用于空燃比调停的计算出的规 定范围 R2 时， 用于效率调停结果 E4 的总和高于用于空燃比调停结果 E3 的总和。因此， 当 对与呈现高可控制性的所使用的致动器相关的物理量进行调停时， 由于规定范围较小， 通 过调停获得基于更高总和的要求值。
[ 第六实施例执行的处理的细节 ]
图 13 是示出了调停部 20 依据第六实施例执行的例程的流程图。该程序在预定的 时间间隔开始。图 13 所示的例程在图 11 所示的例程的步骤 104 和 106 之间包括步骤 105。 因此， 随后的描述主要集中在步骤 105。
以与图 11 所示的例程相同的方式， 图 13 所示的例程收集以相同物理量表达的多 个要求 ( 步骤 100)， 在考虑权重系数的情况下计算收集的各要求的期望值的总和 ( 步骤 102)， 并探索总和为最大的点 P( 步骤 104)。
接下来， 执行步骤 105 以依据收集的要求所共用的物理量来计算规定范围 R。 分别 对应于多个物理量 ( 转矩、 效率和空燃比 ) 的多个规定范围 ( 例如， 图 12 中的规定范围 R1 和 R2) 被预先存储在调停部 20 中。在步骤 105 中， 读取对应于物理量的规定范围并且将其 用作规定范围 R。
一替代方案是预先将与多个物理量相对应的多个系数存储在调停部 20 中， 读取 与物理量相对应的系数， 将基本规定范围乘以该系数， 并使用得到的值作为规定范围 R。
接下来， 执行步骤 106 以获取在步骤 104 中获得的探索点 P 附近在步骤 105 中计 算出的规定范围 R 内的最大值 Max 和最小值 Min。随后， 以与图 11 所示的例程相同的方式 执行步骤 108 及后续步骤。
在第六实施例中， 如上所述， 依据物理量计算规定范围 R——在该规定范围内计算 总和的变化量。因而， 要用于实现要求的致动器 42、 44、 46 随物理量的类型而变化。此外， 实际控制结果的精度随物理量的类型而变化。因此， 实际控制结果与调停结果之间可能出 现的误差的大小变化。从而， 能以比当物理量的类型在计算规定范围 R 期间被忽视时高的 精度计算规定范围 R。这使得可进一步抑制从要求输出部输出的要求的实现度减小。
第七实施例
现在将参照图 14 和 15 描述本发明的第七实施例。
第六实施例依据物理量的类型计算规定范围 R。 同时， 如果内燃发动机运转状态改变而物理量保持不变， 则调停结果与实际控制结果之间的误差由于致动器控制变化改变而 改变。例如， 用于产生空燃比调停结果的致动器控制性能在空燃比传感器起作用 ( 即， 依据 空燃比传感器输出执行反馈控制 ) 的暖机后运转期间高于在空燃比传感器不起作用的冷 态运转期间。
此外， 出于产生转矩调停结果的目的， 除节气门 42 外还可以使用液压可变气门机 构作为致动器。在这种情形中， 致动器控制性能在液压压力足够高的暖机后运转期间高于 液压压力低的冷态运转期间。
鉴于以上情况， 第七实施例依据物理量的类型和内燃发动机的运转状态设定规定 范围 R。 更具体而言， 第七实施例在不仅考虑物理量的类型而且考虑对应于内燃发动机运转 状态的致动器可控制性的情况下改变规定范围 R。
图 14 涉及第七实施例， 示出了在调停期间设定的规定范围 R 以及调停结果。更具 体而言， 图 14 的部分 (A) 示出了当在冷态运转期间依据总和 D2 进行空燃比调停时计算出 的规定范围 R2 以及空燃比调停结果 E4 ； 而图 14 的部分 (B) 示出了当依据如图 14 的部分 (A) 所示的相同总和 D2 在暖机后进行空燃比调停时计算出的规定范围 R3 以及空燃比调停 结果 E5。
当在冷态运转期间进行空燃比调停时， 如图 14 的部分 (A) 所示计算较大的规定范 围 R3。 原因在于， 由于用于空燃比控制的空燃比传感器和氧传感器不起作用， 在冷态运转期 间致动器可控制性低。因此， 在这种情形中， 选择与是最大特定点的探索点 P4 相对应的空 燃比要求值 E4 作为空燃比调停结果。
另一方面， 当在暖机后进行空燃比调停时， 致动器可控制性由于例如空燃比传感 器起作用而比在暖机运转期间高。在这种情形中， 如图 14 的部分 (B) 所示计算比用于冷态 运转的规定范围 R3 小的规定范围 R3。然后， 与比探索点 P4 高的总和相关的探索点 P5 变成 最大特定点。从而， 与探索点 P5 相对应的空燃比要求值 E5 被选择作为空燃比调停结果。
即使空燃比调停是基于相同的总和 D2 进行的， 当规定范围 R 依据运转状态改变时 空燃比调停结果也改变。 换言之， 当在致动器的可控制性高的状态下进行操作时， 通过调停 获得基于更高总和 ( 期望值 ) 的要求值， 因为计算出的规定范围 R 小。
[ 第七实施例执行的处理的细节 ]
图 15 是示出了调停部 20 依据第七实施例执行的例程的流程图。该例程在预定的 时间间隔开始。图 15 所示的例程包括步骤 105A 以代替图 13 所示的例程的步骤 105。因 此， 随后的描述主要集中在步骤 105A。
以与图 11 所示的例程相同的方式， 图 15 所示的例程收集以相同物理量表达的多 个要求 ( 步骤 100)， 在考虑权重系数的情况下计算收集的各要求的期望值的总和 ( 步骤 102)， 并探索总和为最大的点 P( 步骤 104)。
接下来， 执行步骤 105A 以依据收集的要求所共用的物理量以及内燃发动机的运 转状态计算规定范围 R。 内燃发动机的运转状态能够由从共用发动机信息分配部 52 分配到 调停部 20 的共用发动机信息获得。多个与多个物理量相对应的系数和与发动机运转状态 ( 例如， 空燃比传感器起作用和不起作用 ) 相对应的系数被预先存储在调停部 20 中。在步 骤 105A 中， 读取与物理量相对应的系数和与发动机运转状态相对应的系数并且将其乘以 基本规定范围， 以确定规定范围 R。接下来， 执行步骤 106 以获取在步骤 104 中获得的探索点 P 附近在步骤 105A 中计 算出的规定范围 R 内的最大值 Max 和最小值 Min。随后， 以与图 11 所示的例程相同的方式 执行步骤 108 及后续步骤。
如上所述， 第七实施例依据物理量和发动机运转状态计算用来计算总和变化量的 规定范围 R。即使使用相同的物理量， 致动器可控制性也随发动机运转状态而变化。因而， 实际控制结果的精度变化， 以改变实际控制结果与调停结果之间可能出现的误差的大小。 从而， 能以比当物理量的类型和发动机运转状态在计算规定范围 R 期间被忽视时高的精度 计算规定范围 R。这使得可进一步抑制从要求输出部输出的要求的实现度减小。
本发明的优点
从对第一至第七实施例的以上描述显而易见， 本发明提供了下述优点。
根据本发明的一个方面， 各个要求由要求值的范围和表示该范围内的各要求值的 期望程度的期望值的分布来规定。 由于各要求值的重要性能够通过要求值范围内的期望值 的分布来表达， 所以只要依据各要求的期望值进行调停， 即使重要性较低的低优先级要求 值也能在调停中被适当反映。
根据本发明的另一方面， 计算以相同物理量表达的多个要求的期望值的总和， 以 通过调停来确定当该总和最大时存在的要求值。因此， 从各要求得出的总和不仅反映了重 要性较高的要求值， 而且反映了重要性较低的要求值。
根据本发明的另一方面， 每个要求被分配在调停期间考虑的权重。调停部考虑该 权重来计算期望值的总和。这使得可正确地计算以相同物理量表达的多个要求的期望值。
根据本发明的另一方面， 以各要求就要求值范围内的期望值的总和而言相等的方 式对待各个要求。因此， 以相同物理量表达的多个要求在考虑权重之前被相等地处理。从 而， 权重能被正确地反映在总和的计算中。这使得可进行正确的调停。
根据本发明的另一方面， 当要求的期望值大于预定的上限值时， 使用该上限值代 替期望值来计算总和。 例如， 如果要求值范围由于内燃发动机的运转状态而变窄， 则期望值 会大于预定的上限值。 结果， 虽然使各个要求就要求值范围内的期望值的总和而言相等， 分 配给各要求的权重可能变得没有意义。在此所述的特征防止期望值超过上限值。因此， 权 重能被正确地反映在总和的计算中。
根据本发明的另一方面， 依据运转模式来设定在总和计算期间考虑的权重。 因此， 当运转模式改变时， 权重也改变， 从而获得最佳调停结果。
根据本发明的另一方面， 在考虑分配给各个运转模式的权重的情况下对所有多个 运转模式进行调停。 换言之， 不仅对当前运转模式进行调停， 而且对能在以后选择的其他运 转模式进行调停。因此， 即使运转模式突然改变， 也能即时获得调停结果。
根据本发明的另一方面， 当要作出从第一运转模式到第二运转模式的模式改变 时， 权重从第一权重逐渐改变为第二权重， 从而在考虑逐渐改变的权重的情况下进行调停。 这使得可避免在运转模式改变期间调停结果突然改变。因此， 可防止内燃发动机状态突然 改变。
根据本发明的另一方面， 当要作出从第一运转模式到第二运转模式的模式改变 时， 将反映了第一权重的调停结果与反映了第二权重的调停结果进行比较。然后利用比较 结果来判定是否执行权重渐变处理。 这使得可在适当正时执行权重渐变处理。 更具体而言，能在运转模式改变导致内燃发动机状态突然改变的情况下执行权重渐变处理。
根据本发明的另一方面， 获得特定点——其为用于使在规定范围内的总和的变化 量不大于基准值的规定范围的中心点， 以出于确定与最大特定点相对应的要求值的目的进 行调停。 换言之， 在调停期间考虑总和的变化量， 以考虑是调停结果的要求值与实际控制结 果之间可能出现的误差的影响。 因此， 即使当调停结果与实际控制结果之间出现误差时， 也 可避免从要求输出部输出的多个要求的实现度的明显减小。
根据本发明的另一方面， 所述规定范围是依据用来表达要求的物理量的类型而设 定的。 因而， 用于控制的致动器随物理量的类型而变化， 且实际控制结果的精度也随物理量 的类型而变化。这改变了是调停结果的要求值与实际控制结果之间可能出现的误差大小。 从而， 能以比当物理量的类型未被反映在规定范围内时高的精度计算规定范围。这使得可 进一步抑制从要求输出部输出的要求的实现度减小。
根据本发明的另一方面， 所述规定范围是不仅依据物理量的类型而且依据内燃发 动机的运转状态而设定的。 因而， 实际控制结果的精度不仅随物理量的类型而变化， 而且随 内燃发动机的运转状态而变化。 这改变了调停结果与实际控制结果之间可能出现的误差大 小。从而， 能以增加的精度设定所述规定范围。这使得可进一步抑制从要求输出部输出的 要求的实现度减小。
根据本发明的又一方面， 每个要求被分配在调停期间考虑的权重。调停部在考虑 该权重的情况下计算期望值的总和。从而， 以相同物理量表达的多个要求的期望值能被正 确地反映在总和中。