單元122計算的切換用目標(biāo)效率和由運算單元128計算的其他效率都保持為作為最大值的1。因此，從運算單元144輸出的目標(biāo)效率的值基本上是1，僅在產(chǎn)生了某種事件的情況下選擇比1小的值。
[0052]運算單元146構(gòu)成為對第2轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)解。對運算單元146輸入要求第2轉(zhuǎn)矩、其他第2轉(zhuǎn)矩以及切換用目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩。運算單元146對其進(jìn)行調(diào)解，將調(diào)解后的轉(zhuǎn)矩作為最終決定的目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩而輸出。在圖中，最終決定的目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩記作“TQ2t”。作為運算單元146的調(diào)解方法，使用最小值選擇。第2轉(zhuǎn)矩，包括切換用目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩，基本上是無效值，僅在發(fā)生了特定的事件的情況下被切換成表示想要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩的大小的有效值。因此，從運算單元146輸出的目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩也基本上是無效值，僅在產(chǎn)生了某些事件的情況下選擇有效值。
[0053]從以上那樣構(gòu)成的大運算單元140，輸出目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩、目標(biāo)效率、假想空燃比、目標(biāo)空燃比以及目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩。這些控制用參數(shù)被輸入到大運算單元160。
[0054]大運算單元160相當(dāng)于發(fā)動機(jī)的逆模型，由通過映射和/或函數(shù)表示的多個模型構(gòu)成。用于協(xié)調(diào)操作的各致動器2、4、6、8的操作量由大運算單元160算出。從大運算單元140輸入的控制用參數(shù)中，目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩均作為針對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)值而被處理。但是，目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩優(yōu)先于目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩。在大運算單元160中，以在目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩為有效值的情況下實現(xiàn)目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩、在目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩為無效值的情況下實現(xiàn)目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩的方式，進(jìn)行各致動器2、4、6、8的操作量的計算。操作量的計算以實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的同時還實現(xiàn)目標(biāo)空燃比和目標(biāo)效率的方式進(jìn)行。即，在本實施方式的控制裝置中，作為發(fā)動機(jī)的控制量而使用轉(zhuǎn)矩、效率以及空燃比，基于這3種控制量的目標(biāo)值實施空氣量控制、點火正時控制以及燃料噴射量控制。
[0055]大運算單元160 由多個運算單元 162、164、166、168、170、172、174、176、178 構(gòu)成。這些運算單元中與空氣量控制相關(guān)的是運算單元162、164、166、178，與點火正時控制相關(guān)的是運算單元168、170、172，與燃料噴射量控制相關(guān)的是運算單元174、176。以下，從與空氣量控制相關(guān)的運算單元起，依次對各運算單元的功能進(jìn)行說明。
[0056]對運算單元162輸入目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩、目標(biāo)效率以及假想空燃比。運算單元162相當(dāng)于本發(fā)明中的目標(biāo)空氣量算出單元，使用目標(biāo)效率和假想空燃比，根據(jù)目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩倒推用于實現(xiàn)目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)空氣量。在該計算中，目標(biāo)效率以及假想空燃比被用作給出空氣量向轉(zhuǎn)矩的變換效率的參數(shù)。此外，在本發(fā)明中，空氣量是被吸入缸內(nèi)的空氣的量，將其無量綱化而得到的填充效率或者負(fù)荷率處于本發(fā)明中的空氣量的等同的范圍內(nèi)。
[0057]運算單元162首先通過將目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩除以目標(biāo)效率來算出空氣量控制用目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。在目標(biāo)效率比1小的情況下，空氣量控制用目標(biāo)轉(zhuǎn)矩變得比目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩大。這意味著要求致動器2、8的空氣量控制能夠潛在地輸出比目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩大的轉(zhuǎn)矩。另一方面，在目標(biāo)效率為1的情況下，目標(biāo)第1轉(zhuǎn)矩直接作為空氣量控制用目標(biāo)轉(zhuǎn)矩而被算出。
[0058]運算單元162接著使用轉(zhuǎn)矩-空氣量變換映射來將空氣量控制用目標(biāo)轉(zhuǎn)矩變換為目標(biāo)空氣量。轉(zhuǎn)矩-空氣量變換映射是以點火正時處于最佳點火正時為前提、且轉(zhuǎn)矩與空氣量以包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和空燃比的各種發(fā)動機(jī)狀態(tài)量為關(guān)鍵詞而相關(guān)聯(lián)的映射。該映射基于對發(fā)動機(jī)進(jìn)行試驗而得到的數(shù)據(jù)而作成。轉(zhuǎn)矩-空氣量變換映射的檢索中使用發(fā)動機(jī)狀態(tài)量的實際值和/或目標(biāo)值。關(guān)于空燃比，假想空燃比被用于映射檢索。因此，在運算單元162中，算出在假想空燃比下實現(xiàn)空氣量控制用目標(biāo)轉(zhuǎn)矩所需的空氣量作為目標(biāo)空氣量。在圖中，目標(biāo)空氣量記作“KLt”。
[0059]運算單元164根據(jù)目標(biāo)空氣量倒推作為進(jìn)氣管壓力的目標(biāo)值的目標(biāo)進(jìn)氣管壓力。在目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的計算中，使用記載有經(jīng)過進(jìn)氣門而被取入缸內(nèi)的空氣量與進(jìn)氣管壓力的關(guān)系的映射?？諝饬亢瓦M(jìn)氣管壓力的關(guān)系根據(jù)氣門正時變化，所以在目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的計算中，根據(jù)當(dāng)前的氣門正時決定上述映射的參數(shù)值。在圖中，目標(biāo)進(jìn)氣管壓力記作“Pmt”。
[0060]運算單元166基于目標(biāo)進(jìn)氣管壓力算出作為節(jié)氣門開度的目標(biāo)值的目標(biāo)節(jié)氣門開度。在目標(biāo)節(jié)氣門開度的計算中，使用氣體模型的逆模型。氣體模型是將針對節(jié)氣門2的動作的進(jìn)氣管壓力的響應(yīng)特性模型化而得到的物理模型，所以通過使用其逆模型，能夠根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力倒推用于實現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)氣管壓力的目標(biāo)節(jié)氣門開度。在圖中，目標(biāo)節(jié)氣門開度記作“TA”。由運算單元166計算出的目標(biāo)節(jié)氣門開度被變換為驅(qū)動節(jié)氣門2的信號而經(jīng)由E⑶的接口 111向節(jié)氣門2發(fā)送。運算單元164、166相當(dāng)于本發(fā)明中的第1致動器控制單元。
[0061]運算單元178基于目標(biāo)空氣量算出作為氣門正時的目標(biāo)值的目標(biāo)氣門正時。目標(biāo)氣門正時的計算中，使用將空氣量與氣門正時以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為自變量而相關(guān)聯(lián)的映射。目標(biāo)氣門正時是在當(dāng)前的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)目標(biāo)空氣量的最佳的VVT8的變位角，其具體值通過按空氣量以及按發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配而決定。但是，在目標(biāo)空氣量以快的速度大幅增大的加速時，為了使實際空氣量以最大的速度增大來跟隨目標(biāo)空氣量，向比根據(jù)映射決定的氣門正時靠提前側(cè)來修正目標(biāo)氣門正時。在圖中，目標(biāo)氣門正時記作“VT”。由運算單元178計算出的目標(biāo)氣門正時被變換為驅(qū)動VVT8的信號而經(jīng)由EOT的接口 112向VVT8發(fā)送。運算單元178也相當(dāng)于本發(fā)明中的第1致動器控制單元。
[0062]接著，對與點火正時控制相關(guān)的運算單元的功能進(jìn)行說明。運算單元168基于由上述空氣量控制實現(xiàn)的實際的節(jié)氣門開度和氣門正時來算出推定轉(zhuǎn)矩。本說明書中的推定轉(zhuǎn)矩，意指在當(dāng)前的節(jié)氣門開度、氣門正時以及目標(biāo)空燃比下將點火正時設(shè)置成最佳點火正時的情況下所能夠輸出的轉(zhuǎn)矩。運算單元168首先使用前述的氣體模型的順模型來根據(jù)節(jié)氣門開度的計測值和氣門正時的計測值算出推定空氣量。推定空氣量是由當(dāng)前的節(jié)氣門開度和氣門正時實際實現(xiàn)的空氣量的推定值。接著，使用轉(zhuǎn)矩-空氣量變換映射將推定空氣量變換為推定轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)矩-空氣量變換映射的檢索中使用目標(biāo)空燃比作為檢索關(guān)鍵詞。在圖中，推定轉(zhuǎn)矩記作“TQe”。
[0063]對運算單元170輸入目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩和推定轉(zhuǎn)矩。運算單元170基于目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩和推定轉(zhuǎn)矩算出作為點火正時效率的指示值的指示點火正時效率。指示點火正時效率表示為目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩相對于推定轉(zhuǎn)矩的比例。但是，對指示點火正時效率設(shè)定有上限，在目標(biāo)第2轉(zhuǎn)矩相對于推定轉(zhuǎn)矩的比例超過1的情況下，指示點火正時效率的值被設(shè)為1。在圖中，指示點火正時效率記作“ n i”。
[0064]運算單元172根據(jù)指示點火正時效率算出點火正時。詳細(xì)而言，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、要求轉(zhuǎn)矩、空燃比等發(fā)動機(jī)狀態(tài)量算出最佳點火正時，并且根據(jù)指示點火正時效率算出相對于最佳點火正時的延遲量。若指示點火正時效率是1，則將延遲量設(shè)為零，指示點火正時效率比1小得越多則延遲量設(shè)為越大。然后，算出將最佳點火正時與延遲量相加得到的正時作為最終的點火正時。但是，最終的點火正時被延遲界限保護(hù)限制。所謂延遲界限，是保證不產(chǎn)生失火的延遲程度最大的點火正時，延遲界限保護(hù)以使得點火正時不會超過延遲界限地延遲的方式保護(hù)最終的點火正時。此外，最佳點火正時的計算中，能夠使用將最佳點火正時與各種的發(fā)動機(jī)狀態(tài)量相關(guān)聯(lián)的映射。延遲量的計算中，能夠使用將延遲量與點火正時效率及各種發(fā)動機(jī)狀態(tài)量相關(guān)聯(lián)的映射。在這些映射的檢索中，使用目標(biāo)空燃比作為檢索關(guān)鍵詞。在圖中，點火正時記作“SA”。由運算單元172計算出的點火正時被變換成驅(qū)動點火裝置6的信號而經(jīng)由E⑶的接口 113向點火裝置6發(fā)送。運算單元168、170、172相當(dāng)于本發(fā)明中的第3致動器控制單元。
[0065]接著，對與燃料噴射量控制相關(guān)的運算單元的功能進(jìn)行說明。運算單元174使用前述的氣體模型的順模型來根據(jù)節(jié)氣門開度的計測值和氣門正時的計測值算出推定空氣量。由運算單元174算出的推定空氣量優(yōu)選是在進(jìn)氣門關(guān)閉的正時預(yù)測的空氣量。將來的空氣量例如能夠通過從目標(biāo)節(jié)氣門開度的計算起在輸出該目標(biāo)節(jié)氣門開度之前設(shè)定推遲時間，根據(jù)目標(biāo)節(jié)氣門開度進(jìn)行預(yù)測。在圖中，推定空氣量記作“KLe”。
[0066]運算單元176根據(jù)目標(biāo)空燃比和推定空氣量來計算實現(xiàn)目標(biāo)空燃比所需的燃料噴射量即燃料供給量。燃料噴射量的計算在各氣缸中燃料噴射量的算出時刻到來時執(zhí)行。在圖中，燃料噴射量記作“TAU”。由運算單元176計算出的燃料噴射量被變換為驅(qū)動噴射器4的信號而經(jīng)由E⑶的接口 114向噴射器4發(fā)送。運算單元174、176相當(dāng)于本發(fā)明中的第2致動器控制單元。
[0067]以上是本實施方式的ECU的邏輯的概要。接著，對本實施方式的ECU的主要部分即運算單元122進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0068]在圖2中，由框圖示出運算單元122的邏輯。在圖2中表示運算單元122的框內(nèi)，由框示出運算單元122所具備的各種功能中與運轉(zhuǎn)模式的切換相關(guān)的功能。對這些框中的各個框分配有運算單元。在ECU中準(zhǔn)備與各框?qū)?yīng)的程序，通過處理器執(zhí)行這些程序而在ECU中實現(xiàn)各運算單元的功能。此外，在ECU具備多核處理器的情況下，能夠?qū)?gòu)成運算單元122的運算單元402、404、406、408、410分散地分配給多個核。
[0069]首先，對運算單元402進(jìn)行說明。運算單元402算出針對轉(zhuǎn)矩的基準(zhǔn)值。基準(zhǔn)值是成為稀模式和化學(xué)當(dāng)量模式的分界的轉(zhuǎn)矩，從燃料經(jīng)濟(jì)性能、排氣性能、進(jìn)而駕駛性能的觀點出發(fā)，最佳的值按發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速而匹配。運算單元402參照預(yù)先準(zhǔn)備的映射來算出與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相適合的基準(zhǔn)值。在圖中，基準(zhǔn)值記作“Ref”。
[0070]接著，對運算單元404進(jìn)行說明。對運算單元404輸入要求第1轉(zhuǎn)矩。進(jìn)而，由運算單元402算出的基準(zhǔn)值設(shè)定給運算單元404。運算單元404基于所輸入的要求第1轉(zhuǎn)矩與基準(zhǔn)值的關(guān)系來變更用于目標(biāo)空氣量的計算的假想空燃比的值。更詳細(xì)而言，運算單元404將假想空燃比從第1空燃比向第2空燃比或者從第2空燃比向第1空燃比切換。第1空燃比是理論空燃比(例如，14.5)。在圖中，第1空燃比記作“AF1”。第2空燃比是比第1空燃比稀的空燃比，被設(shè)定成某一定值(例如，22.0)。在圖中，第2空燃比記作“AF2”。運算單元404相當(dāng)于本發(fā)明中的假想空燃比變更單元。在要求第1轉(zhuǎn)矩比基準(zhǔn)值大的期間，運算單元404對要求第1轉(zhuǎn)矩比基準(zhǔn)值大這一情況進(jìn)行響應(yīng)而將假想空燃比設(shè)定成第1空燃比。當(dāng)要求第1轉(zhuǎn)矩與駕駛員的減速要求相應(yīng)地減少而最終要求第1轉(zhuǎn)矩低于基準(zhǔn)值時，運算單元404對要求第1轉(zhuǎn)矩向基準(zhǔn)值以下的減少進(jìn)行響應(yīng)而將假想空燃比