[发明专利]内燃机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及对一个或者多个致动器进行操作而对内燃机的运转进行控制的控制装置，详细地说，涉及在根据发动机状态量运算致动器操作量的过程中使用模型的控制装置。

背景技术

汽车用的内燃机(以下称作发动机)谋求例如操控性、排气性能、燃料消耗率等各种性能。控制装置对各种致动器进行操作而对发动机进行控制，以满足上述要求。在由控制装置进行的致动器操作量的运算过程中，使用将发动机的功能、特性模型化了的各种模型。此处所说的模型包括物理模型、统计模型、以及它们的复合模型等各种模型。作为在发动机控制中使用的模型的例子，能够举出将相对于节气门操作的进气量的响应特性模型化了的空气模型(air model)。并且，决定点火时机的点火时机设定表等各种设定表、设定表组也能够作为模型的一例举出。此外，有时，并不使用这种单元级别的模型，而是像日本特开2009-47102号公报中所记载的控制装置那样，使用将发动机整体模型化了的大规模的模型。

当然，在运算中使用的模型的精度越高，则能够以更高的精度决定致动器操作量。但是，与此相反，模型的精度越高，对使用该模型进行的运算施加的负荷也越大。虽然控制装置的运算能力逐年提高，但终究存在极限。因此，在以往的控制装置中，存在尽管是精度高的优异的模型，但却因运算负荷的原因而无法使用的情况。特别是在使用每隔恒定的曲轴转角就进行一次运算的模型的情况下，运算负荷根据发动机转速不同而变化。因此，不得不以运算负荷高的高转速区域为基准来决定模型的内容。换言之，在以往的控制装置中，尽管在通常使用较多的低转速区域下的运算负荷中存在富余，但高转速区域下的运算负荷成为制约，难以使用太高精度的模型。

发明内容

本发明的课题在于，最大限度地激活控制装置的运算能力，使得能够以更高的精度决定致动器操作量。进而，为了达成这种课题，本发明提供如下的内燃机的控制装置。

根据本发明所提供的控制装置的一个方式，该控制装置具有运算单元，该运算单元使用由传感器测量的发动机状态量对致动器操作量进行运算，在该运算过程中使用模型。模型包括具有层次序列的多个子模型。各子模型可以是物理模型、统计模型、或者是它们的复合模型。由在序列中连续的两个子模型中的上位的子模型计算的参数、和由在序列中连续的两个子模型中的下位的子模型计算的参数处于目标和方法的关系。最上位子模型是计算将与内燃机的性能相关的请求数值化而成的参数的子模型，最上位子模型构建成：使用发动机状态量计算参数的值。最上位以外的各子模型构建成：在使用直接的上位的子模型的情况下，以由该上位子模型算出的参数的值作为目标值，依据发动机状态量算出用于实现该目标值的参数的值；在不使用直接的上位的子模型的情况下，仅依据发动机状态量算出参数的值。运算单元使用由最下位子模型算出的参数的值来对致动器操作量进行运算，根据内燃机的运转状况来变更与最下位子模型组合使用的子模型的个数。

根据以上述方式构成的控制装置，能够根据与最下位子模型组合使用的上位子模型的个数来任意调整模型的精度和运算负荷之间的平衡。例如，通过仅使用最下位子模型作为模型，能够将控制装置的运算负荷抑制在最小限度。在对最下位子模型组合了直接的上位子模型的情况下，虽然运算负荷增加，但模型的精度也变高。并且，通过遵循序列增加所组合的上位子模型，能够进一步提高模型的精度。进而，在包括最上位子模型在内的所有的层次的上位子模型都组合于下位子模型的情况下，模型的精度最高，能够以最高精度决定致动器操作量。根据上述的控制装置，能够根据内燃机的运转状况、例如内燃机转速来进行如上的组合的选择，由此，能够最大限度地激活控制装置的运算能力。

在上述的方式中，运算单元针对每一子模型、并且针对内燃机的每一运转状况来存储成为运算负荷的指标的数值。进而，在负荷指标值的累计值不超过基准值的范围内，将与最下位子模型组合使用的上位子模型的层次提高到更上位的层次。由此，能够始终将控制装置的运算能力活用至极限。并且，运算单元还能够进行实时地测量运算负荷并将其反映于子模型的组合的所谓的反馈控制。

并且，在上述的方式中，运算单元具有构造不同的多个模型，以分别对不同的致动器操作量进行运算。在该情况下，对多个模型之间建立优先顺位。在负荷指标值的累计值不超过基准值的范围内，运算单元从优先顺位高的模型开始按顺序将与最下位子模型组合使用的上位子模型的层次提高到更上位的层次。由此，由于控制装置的运算能力优先转为优先顺位高的模型的运算，因此能够有效地活用控制装置的运算能力。