JP2008151054A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標トルクに応じて内燃機関を制御する場合に、車両の総合性能の低下を抑制する。
【解決手段】エンジンシステム１０において、エンジン２００を制御するＥＣＵ１００は、トルクデマンド制御を実行しており、目標トルクＴｒｒｅｆに応じてスロットル開度指示値ｔｈｒ及び点火時期指示値ｐｇを決定している。この際、エンジン２００の実トルクの推定値である推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆよりも大きい場合には、基本的に点火時期ＰＧの遅角量ＤＬが設定され、当該遅角量ＤＬに従って点火時期ＰＧが遅角されるように点火時期指示値ｐｇが決定される。一方、ＥＣＵ１００は、点火時期制御処理を実行する。当該処理において、遅角量ＤＬがゼロでなく、且つスロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態にある場合には、点火時期の遅角量ＤＬは強制的にゼロに補正され、点火時期の遅角制御が実質的に禁止される。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関を目標トルクに応じて制御する所謂トルクデマンド制御を実行可能な、内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、過渡運転時に点火時期を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関のトルク制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、エンジン負荷に応じて設定される目標トルクと、エンジン回転速度及び空気充填量等に基づいて算出される推定トルクを当該推定トルクが目標トルク側に近付くように補正してなる補正推定トルクとの偏差に応じて点火時期を補正することによって、目標トルクに対する実際のトルクの過不足分を精度良く補正することが可能であるとされている。

尚、騒音を防止する観点からは、加速時に点火遅角を実行するものにおいて所定以上の負荷上昇速度の場合に遅角を禁止する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、振動を防止する観点からは、加速時の機関回転変動量に基づいて点火遅角制御を実行する装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００２−２２１０６８号公報 特開昭６３−２０８６７２号公報 特開２００３−６５１９６号公報

従来の技術では、目標トルクに対する追従性を向上せしめることにより、ドライバビリティ等を含む快適性の向上が図られるが、一方で、点火時期を遅角することの背反として燃費の悪化が避け難い。特に、急加速時等、動力性能が顕著に要求される状況では、点火時期を遅角することによる動力性能の低下は、必ずしもドライバビリティの向上に結び付かない。それどころか、加速性能の低下が運転者に不満を与え、かえって快適性の低下を招きかねない。従って、補正推定トルクが目標トルクよりも大きい場合に点火時期が遅角されてしまうことにより、場合によっては快適性や燃費等の経済性を含む車両の総合性能は著しく低下する可能性がある。即ち、従来の技術には、目標トルクに応じて内燃機関を制御する際に車両の総合性能が低下しかねないという技術的な問題点がある。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、目標トルクに応じて内燃機関を制御する場合に、車両の総合性能の低下を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関を備えた車両において該内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関から出力されるべき目標トルクを特定する目標トルク特定手段と、前記目標トルクが出力されるように前記内燃機関におけるスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、前記内燃機関から出力される実トルクを特定する実トルク特定手段と、前記実トルクが前記目標トルクよりも大きい場合に、前記実トルクが前記目標トルクに近付くように前記内燃機関における点火時期を遅角させるものとして規定される遅角制御を実行する遅角制御手段と、前記内燃機関における所定種類の運転条件に応じて前記遅角制御の実行を制限する遅角制限手段とを具備することを特徴とする。

本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該各々の燃焼室において、例えばガソリン或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等を適宜介して動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される目標トルク特定手段の作用により、例えば運転者が要求するトルク等として、内燃機関から出力されるべきトルクを表す目標トルクが特定される。

ここで、本発明における「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従って導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。

このような概念の範囲内において、目標トルク特定手段は、例えば、運転者が行うアクセルペダルの操作に係る操作量（以下、適宜「アクセル開度」と称する）等に基づいて運転者の要求する加速度を算出し、更に例えば当該加速度に基づいた数値演算或いは論理演算を行った結果として目標トルクを特定する。

目標トルクが特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されるスロットル制御手段が、例えば予め設定され然るべき記憶手段に記憶されてなるマップ等から該当する数値を選択すること等によって、或いはその都度然るべきアルゴリズムや算出式に従った論理演算や数値演算を行うことによって、当該目標トルクが出力されるようにスロットル開度（即ち、スロットルバルブの開閉状態）を制御する。

一方、このような目標トルクとは別に、内燃機関から出力されるトルクを表す実トルクは、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される実トルク特定手段により特定される。この際、例えばＡＦＭ（Air Flow Meter）等の各種検出手段により推定される吸入空気量（即ち、負荷）又は係る吸入空気量から算出される実負荷率（即ち、最大負荷に対する負荷の割合）及び固定又は可変な値として設定される、基準となる点火時期（以下、適宜「ベース点火時期」と称する）等に基づいて、予め設定され然るべき記憶手段に記憶されてなるマップ等から該当する数値が選択されること等によって、或いはその都度然るべきアルゴリズムや算出式に従った論理演算や数値演算が行われること等によって実トルクが特定される。

ここで、目標トルクと実トルクとは相互に一致するのが理想的であるが、スロットル開度の変化に対して吸入空気量の応答性は悪いから、スロットル開度のみにより実トルクを目標トルクに正確に追従させることには困難が伴い得る。

このため、本発明に係る内燃機関の制御装置では、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される遅角制御手段により、実トルクを目標トルクへ近付けるべく点火時期を遅角する遅角制御が実行される。点火時期を遅角することによって実トルクは少なくとも減少するから、この遅角制御は無論、実トルクが目標トルクよりも大きい場合に実行される。

尚、例えば点火時期が遅角領域（即ち、ＴＤＣよりも遅角側）でのみ設定される或いは遅角領域で顕著に設定される場合等には、実トルクは目標トルクに対し不足しないように制御され、過剰なトルクを点火時期の遅角により減少させる手法が採用されてもよい。この場合、必然的に実トルクは目標トルクに対して過剰となり易くなり、遅角制御の実行機会は増加し得る。点火時期の応答速度は、吸入空気量の応答速度と較べれば明らかに速いから、総体的にみれば、この場合には、スロットル開度によって大略的に、且つ点火時期によって精細に実トルクが制御されることになる。

このように、目標トルク特定手段、スロットル制御手段、実トルク特定手段及び遅角制御手段によって、目標トルクに基づいたスロットル開度及び点火時期の制御、言い換えれば所謂トルクデマンド方式の制御が実行され、実トルクを目標トルクへ追従させることにより、ドライバビリティを含む快適性が担保される。

一方、例えば、急加速時や急発進時等、動力性能が顕著に要求され易い状況では、実トルクを目標トルクに追従させることよりも動力性能が優先され易いから、点火時期を遅角することによって実トルクを低下させると、動力性能が低下して結果的に快適性が低下しかねない。また、点火時期を遅角することによって燃費は相応に悪化するから、このような場合には、燃費等の快適性を含む車両の総合性能が低下し易い。そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置では、以下の如くにして、トルクデマンド制御における車両の総合性能の低下が抑制される。

即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される遅角制限手段により、内燃機関における所定種類の運転条件に応じて遅角制御の実行が制限される。

ここで、本発明において「実行を制限する」とは、実行を禁止することの他に、点火時期の遅角量を直接的に又は間接的に、且つ二値的に、段階的に或いは連続的に減量補正することにより、点火時期の遅角の度合いを夫々二値的に、段階的に或いは連続的に低下せしめることを含み、点火時期を、何らこのような制限がなされない場合と較べて幾らかなりベース点火時期に近付けることを包括する概念である。尚、「遅角制御の実行を禁止する」とは、点火時期の遅角量を、点火時期がゼロに、或いは実質的にゼロとみなし得る程度の小さい値となるように減量補正することにより実現されてもよい。

ここで、本発明に係る「所定種類の運転条件」とは、ドライバビリティを含む快適性及び燃費等の経済性及び加速性能等の動力性等を包括してなる車両の総合性能と相関する条件を包括してなる概念であり、例えば、車両の加速の度合い、遅角制御の実行に伴う内燃機関の損失の度合い、或いは目標トルクの変化の度合い等を含み得る趣旨である。この際、この種の運転条件をどのように遅角制御の実行の制限に反映させるかについての判断基準は、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、例えば上述した快適性、経済性及び動力性の各々相互間の優先順位やバランス、或いは当該各々に対する遅角制御の影響の度合い等を考慮しつつ車両の総合性能を可及的に最適化し得るように決定されていてもよい。

このような遅角制限手段によれば、例えば、加速時等において点火時期を遅角することが禁止され快適性及び経済性の両立が図られる、或いは、点火時期を遅角することによる損失を実践上許容し得る範囲に収束させることにより経済性の顕著な悪化を抑制しつつ実トルクを目標トルクへ追従させ快適性を担保する等といった各種利益がもたらされ得る。即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、トルクデマンド方式の制御が実行される際の車両の総合性能の低下を抑制することが可能となるのである。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記内燃機関が過渡状態にあるか否かの判別を行う過渡判別手段を更に具備し、前記遅角制限手段は、前記内燃機関が前記過渡状態にある旨の前記判別がなされた場合に前記遅角制御の実行を制限する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される過渡判別手段により、内燃機関が、例えば、急加速状態や急発進状態等の過渡状態にあるか否かの判別がなされる。遅角制限手段は、この判別手段によって内燃機関が過渡状態にある旨の判別がなされた場合に、遅角制御の実行を制限する。

ここで、本発明に係る「過渡状態」とは、車両の前後加速度（以下、適宜「前後Ｇ」と称する）が相対的に大きい状態、内燃機関の機関回転数の変動が相対的に大きい状態、或いは目標トルク又は実トルクの変動が相対的に大きい状態等を含み、内燃機関の動作状態を規定する各種指標値が相対的にみて大きく変化している状態を包括する概念である。この種の過渡状態では、点火時期を遅角しても実トルクを目標トルクへ追従させることに実践上の困難が伴い易く、遅角制御の実行に起因する燃費の悪化が相対的に顕在化し易い。

従って、このような過渡期間について遅角制御の実行が制限された場合には、快適性の低下を顕在化させることなく燃費を相対的に向上させることが可能となって、車両の総合性能の低下を抑制することが可能となる。尚、この際、遅角制御を如何なる態様の下に制限するかについては特に限定されず、上述したように遅角制御の実行そのものを禁止してもよいし、遅角量を一定又は不定の量だけ減量せしめてもよい。また、「過渡期間にある旨の判別がなされた場合に」とは、過渡期間にある旨の判別がなされた場合の全てでなくてもよく、過渡期間にある旨の判別がなされた場合の少なくとも一部であってよい。

尚、判別手段に係る過渡状態の判別の態様は、内燃機関の動作状態が、遅角制御の実行が禁止されることにより車両の総合性能の低下が抑制され得るような状態である旨を判別可能な限りにおいて何ら限定されず、その判別基準は、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて実践上十分な精度を担保し得るものとして定められていてもよい。

尚、この態様では、前記過渡状態は、前記スロットル開度が最大であり且つ前記車両が加速している状態として規定されるＷＯＴ加速状態を含む。

この場合、過渡状態として、ＷＯＴ（Wide Open Throttle：全開開度）加速状態が含まれる。ＷＯＴ加速状態ではスロットル開度が最大の状態で車両が加速しているため、動力性能が顕著に要求される。また、この場合、運転者は最大加速度を要求している場合が多い。このように動力性能が顕著に要求された状態で点火時期を遅角せしめた場合には、既に述べたように動力性能の低下がかえって快適性の低下を招き、且つ燃費の悪化は回避されないため、車両の総合性能が著しく低下する可能性がある。従って、ＷＯＴ加速状態にある場合に遅角制御の実行が制限されることにより、車両の総合性能の低下が極めて効果的に抑制される。

尚、過渡状態判別手段を備えた態様では、前記遅角制限手段は、前記遅角制御の実行を禁止することにより前記遅角制御の実行を制限してもよい。

過渡状態では、遅角制御の効果が現れ難く、且つ燃費の悪化は拡大する傾向がある。従って、このような場合には、遅角制御の実行を禁止することによって、より効果的に車両の総合性能の低下を抑制することが可能となる。尚、「遅角制御の実行を禁止する」とは、実践上遅角制御が実行されないことと等価な効果が得られる限りにおいてその態様は限定されない趣旨であり、例えば遅角制御手段或いは他の手段によって決定され得る点火時期の遅角量がゼロ或いは実質的にゼロとみなし得る程度の小さい値に減量補正されてもよいし、このような遅角量に関係なく、遅角制御の実行が制御上禁止されてもよい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記運転条件を規定する指標値として、前記遅角制御が実行されることによる前記内燃機関の損失を特定する損失特定手段を更に具備し、前記遅角制限手段は、前記損失に応じて前記点火時期の遅角量を減量補正することにより前記遅角制御の実行を制限する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される損失特定手段により、遅角制御に起因する内燃機関における損失が、例えば損失エネルギの値等として特定される。この際、例えば、当該損失を規定する指標値（例えば、損失エネルギの値）と、遅角制御に係る遅角量又は当該遅角量に対応するトルク（即ち、目標トルクと実トルクとの偏差）等とを対応付けてなるマップ等から該当する数値が選択されること、或いは、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて当該損失を実践上十分な精度を担保しつつ導出し得るように設定されてなるアルゴリズムや算出式に基づいた論理演算や数値演算がなされること等によって損失が特定される。この特定された損失が、所定種類の運転条件の少なくとも一部として、即ち遅角制御の実行の制限に係る判断指標として供される。尚、「損失を特定する」とは、上述した特定の概念に鑑みれば、当該損失そのもののみならず、当該損失と一対一又は多対一に対応する指標値を取得することを含む趣旨である。

特定された損失に応じて遅角制御の実行を制限する際、遅角制御手段は、遅角制御に係る点火時期の遅角量を、例えば損失が所定値以下となるように、又は損失が所定の割合減少するように、或いは損失が所定量減少するように減量補正すること等により遅角制御の実行を制限する。従って、この態様によれば、遅角量が、燃費と相関を有する内燃機関の損失に応じて二値的に、段階的に或いは連続的に減量され、車両の総合性能が効率的且つ効果的に担保される。

尚、この態様では、前記遅角制限手段は、前記損失が所定の上限値よりも大きい場合に前記遅角制御の実行を制限してもよい。

内燃機関における損失は、燃費に直結する要素であるから、損失に対し、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、例えば実践上無視し得ない燃費の悪化を生じさせ得る値として、或いはそのような値に、燃費の悪化を防止する観点から一定又は不定のマージンを付与してなる値として、上限値を設定することが可能である。この際、損失が係る上限値よりも大きい場合に遅角制御の実行を制限（この場合、遅角量の減量補正）すれば、例えば実トルクを目標トルクに追従させることによって快適性を担保しつつ、実践上無視し得ない燃費の悪化については確実に防止することが可能となり、極めて有益である。

上述したように損失に上限値が設定される態様では更に、前記遅角制限手段は、前記損失が前記上限値以下となるように前記遅角制御の実行を制限してもよい。

遅角制御の実行を制限した結果、損失が未だ上限値を超えている場合には、上限値の設定態様によっては燃費の悪化が顕在化しかねない。このように、遅角制御の実行を制限するに際して損失が上限値以下となるように遅角量が減量補正された場合には、燃費の悪化を確実に防止しつつ、実トルクを目標トルクに追従させることによる快適性の向上効果をある程度担保することが可能となり実践上有益である。尚、「上限値以下」の好適な一態様としては、上限値或いは上限値とみなし得る程度に上限値に近い値が採用されてもよい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記運転条件を規定する指標値として、前記目標トルクの変化の度合いを特定するトルク変化特定手段を更に具備し、前記遅角制限手段は、前記変化の度合いに応じて前記遅角制御の実行を制限する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されるトルク変化特定手段により、目標トルクの変化の度合いが、好適には当該度合いを表す何らかの指標値として、例えば、目標トルクの時間変化量等として特定される。この特定された変化の度合いが、所定種類の運転条件の少なくとも一部として、即ち遅角制御の実行の制限に係る判断指標として供される。

目標トルクの変化の度合いは、車両の総合性能を規定する要素のうち何が優先して求められているかを判断する指標となり得る。従って、当該変化の度合いに応じて遅角制御の実行を制限することにより、車両の総合性能を担保することが可能となる。

尚、この態様では、前記トルク変化特定手段は、前記変化の度合いを、単位時間当たりの前記目標トルクの変化量に対応する目標トルク勾配値として特定する。

この目標トルク勾配値は、目標トルクの時間変化を表す直線の傾きの値であり、目標トルクの変化の度合いを規定する指標値として好適である。

目標トルク勾配値が特定される態様では、前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が、負の範囲で設定される第１の閾値以上である場合に、前記遅角制御の実行を制限してもよい。

目標トルク勾配値が負の範囲にある場合、目標トルク勾配値の概念に鑑みれば、例えば運転者の制動操作、路面状態、内燃機関のフリクション、ＡＴ（Automatic Transmission）からの変速要求、或いはＦＣ（Fuel Cut）の実行等に伴って目標トルクは減少していることになる。この際特に、相対的に大きな目標トルクの減少が生じている場合には、ＡＴの変速要求、或いはその他車両において生じた何らかの要請によるものである可能性が高い。

このような場合には、実トルクを目標トルクに追従させないとドライバビリティが顕著に悪化しかねず、車両の総合性能が低下しかねない。そこで、負の範囲で第１の閾値を設定し、目標トルク勾配値が当該第１の閾値以上である場合に遅角制御の実行が制限されることによって、ドライバビリティの悪化を回避し、車両の総合性能を担保することが可能となる。尚、第１の閾値は、好適には、上述したように相対的に大きな目標トルクの減少が生じている旨を規定し得るように相応に小さい（絶対値としては大きい）値に設定される。

尚、本発明において「より大きい」とは、基準値の設定態様如何によって「以上」と相互に置換し得る概念であり、同様に「未満」とは、基準値の設定如何によって「より小さい」と相互に置換し得る概念である。

また、第１の閾値が設定される場合には更に、前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が、前記負の範囲で設定されると共に前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上であり、且つ正の範囲で設定される第３の閾値以下である場合に、前記遅角制御の実行を禁止することにより前記遅角制御の実行を制限してもよい。

この場合、第２の閾値以上第３の閾値以下の範囲は、目標トルク勾配値の絶対値が相対的に小さい、言い換えれば目標トルクの変化の度合いが小さい範囲となる。このような範囲では、実トルクを目標トルクに追従させずともドライバビリティの悪化は顕在化し難い。従って、このような場合について、点火時期を遅角することによる燃費の悪化が回避されることにより、車両の総合性能の低下が抑制される。尚、第２の閾値は第１の閾値よりも大きい（負の範囲であることに鑑みれば、絶対値としては小さい）値である限りにおいて、特に限定されないが、享受され得る利益の性質に鑑みれば、相対的に小さな目標トルクの減少が生じている旨を規定し得るように相応に大きい（絶対値としては小さい）値に設定される。

第２の範囲が設定される場合には更に、前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が前記第１の閾値以上且つ前記第２の閾値未満の第１の範囲にある場合、及び前記第３の閾値よりも大きい第２の範囲にある場合に、前記点火時期の遅角量を減量補正することにより前記遅角制御の実行を制限してもよい。

第１の範囲及び第２の範囲は、定性的に言えば相応に目標トルクの変化が生じている領域である。このような領域では、燃費の悪化を抑制しつつ快適性を追及する必要がある。点火時期の遅角量が減量補正される場合には、点火時期の遅角制御が、典型的な意味合いとして制限される（即ち、禁止はされない）ため、このような燃費の悪化抑制と快適性向上との両立が図られ、車両の総合性能の低下が効果的に抑制される。

尚、このように快適性と経済性との両立を図る際に好適な一態様として、上述した遅角制御の実行に起因する損失に基づいて、例えば損失が所定の上限値以下となるように、或いは損失が所定範囲に収束するように遅角量が減量補正されてもよい。

また、この場合には更に、前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が前記第１の範囲にあり、且つ前記車両が減速状態にない場合に、前記遅角制御の実行を制限してもよい。

目標トルク勾配値が第１の範囲にあっても、車両が減速状態にある場合には、遅角制御の実行が制限されることによってドライバビリティの悪化が顕在化しかねない。このように、車両が減速状態にない場合に遅角制御の実行が制限される場合、好適には車両が減速状態にある場合について遅角制御の実行が許可され得るため、更に車両の総合性能が精細に制御され、車両の総合性能の低下が一層効果的に抑制される。

尚、減速状態にあるか否かの判別は、例えば、ブレーキペダルの操作状態（操作量や操作速度）等に基づいてなされてもよく、この場合、判別基準となる閾値は、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて車両の総合性能の低下を効果的に抑制し得るように決定されていてもよい。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の模式図である。

図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、ブレーキペダル３００、ブレーキペダルセンサ３１０、アクセルペダル４００及びアクセルポジションセンサ４１０を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。

エンジン２００は、車両の動力源として機能するガソリンエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。エンジン２００は、シリンダ２０１内にその一部たる点火プラグの一部が露出してなる点火装置２０２の点火動作により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランクシャフト２０５の回転位置に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の機関回転数Ｎｅを算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１３において、インジェクタ２１４から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク２１５に貯留されており、低圧ポンプ２１７の作用によりデリバリパイプ２１６を介してインジェクタ２１４に圧送供給されている。インジェクタ２１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２１３に噴射することが可能に構成されている。

シリンダ２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１９の開弁時に排気ポート２２０を介して排気管２２１に導かれる。

吸気管２０７上には、クリーナ２０８が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。クリーナ２０８の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２０９が配設されている。エアフローメータ２０９は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量（即ち、吸入空気量）を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、シリンダ２０１内部へ吸入される吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２１０が配設されている。このスロットルバルブ２１０には、スロットルポジションセンサ２１２が電気的に接続されており、その開度たるスロットル開度を検出することが可能に構成されている。尚、スロットルポジションセンサ２１２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたスロットル開度は絶えず、或いは一定又は不定の周期でＥＣＵ１００に把握される構成となっている。

一方、ＥＣＵ１００は、後述するアクセルポジションセンサ４１０によって検出されるアクセル開度に基づいてスロットルバルブモータ２１１の駆動状態を制御する。スロットルバルブ２１０は、係るスロットルバルブモータ２１１の駆動力によって駆動される構成となっている。尚、スロットルバルブ２１０は、ＥＣＵ１００により制御されたスロットルバルブモータ２１１の駆動力により駆動される電子制御式のスロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００によって、運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。

排気管２２１には、三元触媒２２３が設置されている。三元触媒２２３は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２２１における三元触媒２２３の上流側には、空燃比センサ２２２が配設されている。空燃比センサ２２２は、排気ポート２２０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比は、絶えずＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するための冷却水の温度を検出するための温度センサ２２４が配設されている。温度センサ２２４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン冷却水温は、ＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

ブレーキペダル３００は、運転者により操作されるペダルであり、車両は、このブレーキペダルが操作された場合に制動される構成となっている。このブレーキペダル３００の操作量たるブレーキ操作量は、ブレーキペダル３００の近傍に配されたブレーキペダルセンサ３１０により検出される構成となっている。また、ブレーキペダルセンサ３１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたブレーキ操作量は、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

尚、ＥＣＵ１００には、車両の個々の車輪に制動力を付与する図示せぬ制動装置の制御系、例えばブレーキアクチュエータ等が電気的に接続されており、ブレーキペダルセンサ３１０によって検出されたブレーキ操作量に応じて制動力が制御される構成となっている。

アクセルペダル４００は、運転者により操作されるペダルである。アクセルペダル４００は、運転者が加速を求める際に顕著に操作されるペダルであり、その操作量たるアクセル開度は、上述したようにスロットルバルブ２１０の開度が制御される際に使用される。また、アクセルペダル４００の近傍には、アクセルポジションセンサ４１０が設置されており、アクセル開度がリアルタイムに検出される構成となっている。アクセルポジションセンサ４１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度はＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

＜実施形態の動作＞
以下に、上記構成を有する本実施形態に係るエンジンシステム１０の動作について説明する。

＜トルクデマンド制御＞
エンジンシステム１０では、エンジン２００の動作状態が目標トルクに応じてＥＣＵ１００により制御され、所謂トルクデマンド制御が実行される。ここで、図２を参照し、トルクデマンド制御の詳細について説明する。ここに、図２は、トルクデマンド制御のロジックを概念的に表してなるブロック図である。

図２において、ＥＣＵ１００には、スロットル開度マップ１０１、トルクマップ１０２及び遅角量マップ１０４の三種類のマップが格納されている。

スロットル開度マップ１０１は、エンジン２００のスロットル開度指示値ｔｈｒが目標トルクＴｒｒｅｆに対応付けられて設定されたマップである。ＥＣＵ１００は、目標トルクＴｒｒｅｆを取得し、スロットル開度マップ１０１を参照して、取得された目標トルクＴｒｒｅｆに対応する値を選択することにより、スロットル開度指示値ｔｈｒを決定する。ＥＣＵ１００は、この決定されたスロットル開度指示値ｔｈｒに基づいて上述したようにスロットルバルブモータ２１１を制御し、スロットルバルブ２１０の開閉状態（即ち、スロットル開度）を制御する。

尚、この際、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサ４１０を介して取得されるアクセル開度から運転者が要求する前後加速度を算出し、係る前後加速度に基づいて目標トルクＴｒｒｅｆを算出する。目標トルクＴｒｒｅｆは、運転者が要求する要求トルクであり、エンジン２００から出力されるべきトルクを表す。取得された目標トルクＴｒｒｅｆの値は、スロットル開度指示値ｔｈｒの決定に供されると共に、後述する加減算器１０３に出力される。

トルクマップ１０２は、エンジン２００により出力されている実トルクの推定値を表す推定トルク（即ち、本発明に係る「実トルク」の一例）Ｔｒｍｅｓが格納されたマップである。

ＥＣＵ１００は、エアフローメータ２０９により検出される吸入空気量と機関最大吸入空気量とに基づいて実負荷率ＫＬを算出すると共に、予めＲＯＭに格納されてなるベース点火時期ｐｇｂｓｅを取得する。トルクマップ１０２には、この実負荷率ＫＬとベース点火時期ｐｇｂｓｅとに対応付けられる形で推定トルクＴｒｍｅｓの値が格納されており、ＥＣＵ１００は、該当する数値を選択することにより、推定トルクＴｒｍｅｓの値を取得する。取得された推定トルクＴｒｍｅｓの値は、加減算器１０３に出力される。また、ベース点火時期ｐｇｂｓｅの値は、推定トルクＴｒｍｅｓの取得に供されると共に、後述する加減算器１０５に出力される。

加減算器１０３では、目標トルクＴｒｒｅｆの値から推定トルクＴｒｍｅｓの値が減算される。この結果、加減算器１０３からは、「Ｔｒｒｅｆ−Ｔｒｍｅｓ」に相当するトルク偏差の値が遅角量マップ１０４に出力される。遅角量マップ１０４は、点火装置２０２の点火時期をベース点火時期に対しどれだけ遅角させるかを表す遅角量ＤＬが、係るトルク偏差の値に対応付けられて格納されている。点火時期を遅角することによりエンジン２００の実トルクは低下するから、遅角量マップ１０４には、当該偏差の値が負である場合（即ち、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆよりも大きい場合）についてのみ有意な遅角量が設定されている。その他の場合については遅角量はゼロに設定される。

ＥＣＵ１００は、遅角量マップ１０４から該当する遅角量ＤＬを選択して加減算器１０５に出力する。加減算器１０５には、既に述べたようにベース点火時期ｐｇｂｓｅの値が出力されており、加減算器１０５は、「ｐｇｂｓｅ−ＤＬ」に相当する減算処理を行って、最終的に点火時期指示値ｐｇを算出する。ＥＣＵ１００は、この決定された点火時期指示値ｐｇに基づいて点火装置２０２を制御し、エンジン２００の点火時期を制御する。

このように、エンジンシステム１０では、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆよりも大きい場合について点火時期の遅角量ＤＬが設定され、点火時期が遅角される。即ち、本発明に係る「遅角制御」の一例たる点火時期の遅角制御が実行される。この結果、推定トルクＴｒｍｅｓを目標トルクＴｒｒｅｆに追従させることが可能となり、ドライバビリティを含む快適性の向上が図られる。

ここで、図３を参照し、このようなトルクデマンド制御の実行過程を視覚的に説明する。ここに、図３は、エンジン２００の動作状態の推移を表すチャートである。

図３において、横軸は時刻であり、縦軸の系列には、上段から順にトルク、スロットル開度ＴＨＲ、実負荷率ＫＬ及び点火時期ＰＧが表されている。尚、スロットル開度ＴＨＲは、上述したスロットル開度指示値ｔｈｒに基づいた制御を経た実際のスロットルバルブ２１０の開度を表し、点火時期ＰＧは、上述した点火時期指示値ｐｇに基づいた点火時期制御を経た点火装置２０２の実際の点火時期を表す。

図３において、時刻Ｔ０において目標トルクＴｒｒｅｆ（トルクのグラフにおける実線）がＴｒ１からＴｒ０へと変化したとする。この際、この目標トルクＴｒｒｅｆの変化に伴ったスロットル開度指示値ｔｈｒの変更を経てスロットル開度ＴＨＲが従前のＴＨＲ１からＴＨＲ０へと変化する。

ところが、スロットル開度ＴＨＲの変化速度に較べて吸入空気量の変化速度は鈍重であり、実負荷率ＫＬは時刻Ｔ０において、従前のＫＬ１からスロットル開度ＴＨＲ０に対応するＫＬ０に瞬時には変化せず、相応の時間遅延を経た時刻Ｔ１において、ＫＬ０に到達する。従って、エンジン２００の実トルクを表す推定トルクＴｒｍｅｓ（トルクのグラフにおける破線）も、時刻Ｔ０におけるＴｒ１から瞬時には変化せず、時刻Ｔ１において初めて目標トルクＴｒｒｅｆに追従することになる。即ち、時刻Ｔ０から時刻Ｔ０にかけて、推定トルクＴｒｍｅｓは目標トルクＴｒｒｅｆよりも大きくなる。

このため、点火時期ＰＧは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１にかけて、上述した点火時期の遅角制御により遅角されることになる。即ち、点火時期ＰＧは、ベース点火時期ＰＧＢＳＥ（即ち、ベース点火時期指示値ｐｇｂｓｅに対応する点火時期）から時刻Ｔ０においてＰＧＤＬまで遅角され、時刻Ｔ１にかけて徐々に遅角量が減少せしめられ、時刻Ｔ１においてベース点火時期ＰＧＢＳＥに復帰する。このような点火時期ＰＧの制御に伴い、トルクのグラフに破線で示す如き推定トルクＴｒｍｅｓの追従遅れは解消され、エンジン２００の実トルクは目標トルクＴｒｒｅｆに追従することになって、ドライバビリティを含む快適性が担保される。

ここで、図４を参照し、このような点火時期の遅角制御が、ＷＯＴ加速時に適用される場合について説明する。ここに、図４は、ＷＯＴ加速時のエンジン２００の動作状態の推移を表すチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、「ＷＯＴ加速時」とは、スロットルバルブ２１０が全開の状態で車両が加速している期間を指す。

図４において、図４（ａ）には、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆに追従している場合が示される。即ち、時刻Ｔ２において目標トルクＴｒｒｅｆが上昇を開始し、それに伴いスロットル開度ＴＨＲが全開に対応するＴＨＲｍａｘ（即ち、ＷＯＴ）に設定される。この際、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆに追従しているため、点火時期ＰＧは遅角されることなくベース点火時期ＰＧＢＳＥで一定に推移する。尚、この際、ＷＯＴ加速に伴うノッキングの発生を抑制する観点からは、ベース点火時期ＰＧＢＳＥが若干遅角されてもよい。

一方、図４（ｂ）には、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆに追従せずに、目標トルクＴｒｒｅｆよりも大きくなる場合が示される。この場合、時刻Ｔ２において目標トルクＴｒｒｅｆが上昇を開始し、それに伴いスロットル開度ＴＨＲがＴＨＲｍａｘに設定されても、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆよりも大きくなっているため、上述したトルク偏差が負となって遅角量ＤＬが設定され、点火時期ＰＧはベース点火時期ＰＧＢＳＥから遅角される。

ここで、このようなＷＯＴ加速時には、エンジン２００の実トルクは、どちらかと言えば吸入空気量の追従遅れに起因して目標トルクＴｒｒｅｆに対し小さくなるのが一般的であり、図４（ｂ）のように、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆに対し大きくなることは少ない。従って、この場合、吸入空気量を検出するエアフローメータ２０９の検出精度やバラツキ等に起因して、推定トルクＴｒｍｅｓが正確に実トルクを推定できていない可能性がある。推定トルクＴｒｍｅｓの精度が担保されない状態で点火時期が遅角されると、本来不要であるにもかかわらず点火時期の遅角制御が実行される可能性があり、加速性能の低下が運転者に不満を与え、快適性が低下しかねない。或いは、推定トルクＴｒｍｅｓが正確に実トルクを推定し得ている場合、即ち、何らかの理由で実際に実トルクが目標トルクＴｒｒｅｆを上回っている場合、運転者が例えばアクセルペダル４００をべた踏みする等してＷＯＴ状態における相対的に急激な加速を求めている状況に鑑みれば、実トルクは大きい程運転者の要求を満たすことになり、点火時期を遅角することによる利益はほとんど生じない。それどころか、トルクを抑制することによる動力性能の低下がかえって運転者に不満を与えかねない。即ち、いずれにしろ、ＷＯＴ加速時には、ドライバビリティを含む快適性への寄与に対し、点火時期の遅角制御による燃費の悪化の方が明らかに顕在化し易く、点火時期を遅角する必要性が極端に低下し易い。

そこで、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、図２において説明したトルクデマンド制御のロジックとは別に点火時期制御処理を実行することによって、車両の総合性能を勘案しつつ点火時期の遅角を伴うトルクデマンド制御を可能としている。ここで、図５を参照し、点火時期制御処理の詳細について説明する。ここに、図５は、点火時期制御処理のフローチャートである。

図５において、ＥＣＵ１００は、図２において説明したトルクデマンド制御のロジックにより決定された、スロットル開度指示値ｔｈｒ及び点火時期指示値ｐｇを取得する（ステップＡ１０）。

次に、ＥＣＵ１００は、係るトルクデマンド制御のロジックにおいて点火時期の遅角量ＤＬが０より大きい値として設定されたか否か、即ち、遅角量マップ１０４に基づいてゼロではない遅角量ＤＬが設定されたか否かを判別する（ステップＡ１１）。遅角量ＤＬがゼロである場合、即ち、点火時期の遅角がなされることなく点火時期指示値ｐｇが決定された場合（ステップＡ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＡ１４に移行して、ステップＡ１０に係る処理で取得された点火時期指示値ｐｇに基づいて点火時期を制御する。ステップＡ１４に係る点火時期制御を経ると、処理はステップＡ１０に戻され、ステップＡ１０以降の処理が繰り返される。

一方、遅角量ＤＬがゼロでない場合（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スロットル開度指示値ｔｈｒに基づいてスロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態であるか否かを判別する（ステップＡ１２）。スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態にない場合（ステップＡ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理を上述したステップＡ１４に移行する。即ち、この場合、トルクデマンド制御のロジックにより決定された点火時期指示値ｐｇに基づいて点火時期が遅角制御される。

ここで、ステップＡ１２に係る判別処理の結果、スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態である旨の判別がなされた場合（ステップＡ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、トルクデマンド制御のロジックにより決定された遅角量ＤＬを強制的にゼロに補正し（ステップＡ１３）、処理をステップＡ１４に移行する。即ち、ステップＡ１３に係る処理を経た場合には、点火時期の遅角制御が実質的に禁止され、点火時期指示値ｐｇはベース点火時期指示値ｐｇｂｓｅに従って制御される。

以上説明したように、本実施形態に係る点火時期制御処理によれば、スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態にある場合には、点火時期の遅角制御が禁止される。従って、運転者が要求する最大加速が何ら阻害されることなく実現され、ドライバビリティの低下が抑制される。更に、点火時期の遅角による燃費の悪化が生じないため、経済性が顕著に向上する。即ち、車両の総合性能の低下が抑制されるのである。

尚、図５においては、スロットル開度指示値ｔｈｒに基づいてスロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態にあるか否かが判別されているが、無論スロットルポジションセンサ２１２により検出されるスロットル開度ＴＨＲに基づいて当該判別がなされてもよい。

また、本実施形態では、スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態である場合には点火時期の遅角が禁止される。即ち、図５のフローチャートによれば、スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態のまま車両が定速走行している場合についても点火時期の遅角制御は禁止され、必ずしも車両が加速しているか否かは判断要素に含まれない。然るに、スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態にある場合、加速中か否かによらずエンジン２００は高負荷であり、高出力が要求されているから、点火時期の遅角による快適性の低下は、加速中と同様に生じ得るものと考えられる。従って、車両が加速中であるか否かによらずスロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態にある場合に点火時期の遅角制御を禁止することにより、より効果的に車両の総合性能の低下を抑制することができる。但し、快適性の低下が顕著に生じ得るのはＷＯＴ加速時であり、図５のフローチャートに更に、車両が加速中であるか否かの判別処理を加えても、同様に本実施形態に係る利益が享受される。
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、スロットルバルブがＷＯＴ状態にある場合に点火時期の遅角制御が実質的に禁止され、車両の総合性能の低下が抑制されたが、車両の総合性能の低下は、他の方法によっても抑制することが可能である。ここで、図６乃至図８を参照し、そのような本発明の第２実施形態について説明する。ここに、図６は、本発明の第２実施形態に係る点火時期制御処理のフローチャートである。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図６において、ステップＡ１０に係る処理によりスロットル開度指示値ｔｈｒ及び点火時期指示値ｐｇを取得すると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００において点火時期を遅角することによって発生する損失エネルギ（即ち、本発明に係る「損失」の一例）の値である損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓを取得する（ステップＢ１０）。

ここで、図７を参照し、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓの詳細について説明する。ここに、図７は、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓの特性を表してなる模式図である。

図７において、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓは、横軸に負側のトルク偏差（即ち、目標トルクＴｒｒｅｆよりも推定トルクＴｒｍｅｓの方が大きい場合のトルク偏差）の絶対値ΔＴｒを採った場合に、図示特性線ＰＲＦ＿Ｅｌｏｓｓとして表される。即ち、エンジン２００の損失エネルギは、トルク偏差が大きい程大きくなる。

損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓの値は、エンジン２００の燃費と相関があり、大きい程燃費は悪化する。従って、本実施形態においては、燃費の悪化を許容し得る範囲の上限を規定する上限値Ｅｌｏｓｓｔｈが設定される。上限値Ｅｌｏｓｓｔｈは、負のトルク偏差の絶対値ΔＴｒｔｈに対応している。ＥＣＵ１００は、図７に示すような損失エネルギＥｌｏｓｓの特性を、例えば予めマップ等の形態で保有している。尚、負のトルク偏差は、既に述べたように、ＥＣＵ１００がトルクマップ１０４を参照することによって、点火時期の遅角量ＤＬと一対一の関係を有し得る。

図６に戻り、ＥＣＵ１００は、ステップＢ１０に係る処理において、加減算器１０３から出力されるトルク偏差の値に対応する損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓをマップから取得する。次に、ＥＣＵ１００は、目標トルク勾配値Ｌがゼロよりも大きいか否かを判別する（ステップＢ１１）。ここで、図８を参照し、目標トルク勾配値の詳細について説明する。ここに、図８は、目標トルクＴｒｒｅｆの変化態様を概念的に表してなる模式図である。

図８において、縦軸には目標トルクＴｒｒｅｆの偏差（即ち、変化量）が表されており、横軸には時間が表されている。即ち、図８に示される座標平面では、目標トルクＴｒｒｅｆの偏差の時間特性が、直線として表される。この直線の傾きの値が、目標トルク勾配値Ｌであり、目標トルクの変化の度合いを規定する指標値となる。ここで、目標トルク勾配値Ｌがゼロより大きい場合とは、目標トルクＴｒｒｅｆの偏差の時間特性を表す直線が、図示第２又は第３領域を通過する場合を指す。尚、目標トルク勾配値Ｌを規定する時間（即ち、目標トルク勾配値Ｌの算出周期）は、エンジン２００の動作制御に支障をきたさない限りにおいて特に限定されない。

図６に戻り、目標トルク勾配値Ｌがゼロより大きい場合（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ１よりも大きいか否かを判別する（ステップＢ１３）。閾値Ｌｔｈ１は、図８において、境界線ＬＴＨ１（即ち、例えば時間Ｔｓ１の間にΔＴｒｒｅｆ１（ΔＴｒｒｅｆ１＞０）なる目標トルクの変化が生じている旨を規定する直線）の傾きに相当する値であり、本発明に係る「第３の閾値」の一例である。

目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ１よりも大きい場合（ステップＢ１３：ＹＥＳ）、即ち、目標トルク勾配値Ｌに相当する傾きを有する直線が図８における第２領域（即ち、本発明に係る「第２の範囲」の一例）に存在する場合、ＥＣＵ１００は、ステップＢ１０に係る処理において取得された損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが前述した上限値Ｅｌｏｓｓｔｈよりも大きいか否かを判別する（ステップＢ１４）。尚、ＥＣＵ１００は、上述したように損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓとトルク偏差とを対応付けてなるマップを保有しているから、ステップＢ１４に係る判別処理自体は、ステップＢ１０に係る処理において実行されていてもよく、その場合、ステップＢ１４に係る処理では当該判別の結果のみが参照されてもよい。

損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈよりも大きい場合（ステップＢ１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈとなるように点火時期の遅角量ＤＬを減量補正する（ステップＢ１５）。既に述べたように、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓは、トルク偏差に対応付けられており、当該トルク偏差の値は、遅角量マップ１０４により、遅角量ＤＬと対応付けられている。従って、ＥＣＵ１００は、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈとなるトルク偏差の値ΔＴｒｔｈに対応する遅角量ＤＬを遅角量マップ１０４から取得し、トルクデマンド制御のロジックにより設定された遅角量ＤＬを減量補正する（即ち、本発明において「損失が上限値以下となるように」なされる遅角量の減量補正の一例）。遅角量ＤＬが減量補正されると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＡ１４に移行し、点火時期制御を実行する。

一方、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈ以下である場合（ステップＢ１４：ＮＯ）、遅角量ＤＬの補正は行われず、トルクデマンド制御のロジックにより決定された遅角量ＤＬがそのまま適用され、処理はステップＡ１４に移行する。即ち、目標トルク勾配値Ｌが第２領域にある場合には、点火時期の遅角制御に起因する損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈを超える場合に限って遅角量ＤＬが減量補正され、快適性と経済性との両立が図られることによって車両の総合性能低下が抑制される。

一方、目標トルク勾配値Ｌが上限値Ｌｔｈ１以下である場合（ステップＢ１３：ＮＯ）、即ち、目標トルク勾配値Ｌに相当する傾きを有する直線が図８における第３領域に存在する場合、ＥＣＵ１００は、損失エネルギＥｌｏｓｓの値にかかわらず無条件に遅角量ＤＬをゼロに補正し、点火時期の遅角制御の実行を禁止する（ステップＡ１３）。ステップＡ１３に係る処理を経ると処理はステップＡ１４に移行され、この場合、点火時期はベース点火時期ＰＧＢＳＥに制御される。即ち、この場合、目標トルク勾配値が相対的にみて小さいために、推定トルクＴｒｍｅｓが目標トルクＴｒｒｅｆから乖離しても実践上快適性の低下は生じないものとして燃費の悪化抑制が優先され、スロットル開度の制御のみによる目標トルクＴｒｒｅｆへの追従が図られる。

ステップＢ１１に係る処理において、目標トルク勾配値Ｌがゼロ以下である旨の判別がなされた場合（ステップＢ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、目標トルク勾配値Ｌが負の値である閾値Ｌｔｈ２未満であるか否かを判別する（ステップＢ１２）。ここで、閾値Ｌｔｈ２は、図８において、境界線ＬＴＨ２（即ち、例えば時間Ｔｓ０の間にΔＴｒｒｅｆ２（ΔＴｒｒｅｆ２＜０）なる目標トルクの変化が生じている旨を規定する直線）の傾きに相当する値であり、本発明に係る「第１の閾値」の一例である。尚、閾値Ｌｔｈ２は負の値であるから、目標トルク勾配値Ｌの絶対値が閾値Ｌｔｈ２の絶対値より大きい場合に、ステップＢ１２に係る判別処理が「ＹＥＳ」となる。

目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ２未満である場合（ステップＢ１２：ＹＥＳ）、即ち、目標トルク勾配値Ｌに相当する傾きを有する直線が図８における第５領域に存在する場合、言い換えれば、相対的にみて大きな目標トルクＴｒｒｅｆの減少が生じている場合、ＥＣＵ１００は、点火時期の遅角量ＤＬを補正することなく無条件に処理をステップＡ１４に移行する。即ち、この場合、車両に備わるＡＴからの変速要求等により相対的に大きい目標トルクＴｒｒｅｆの減少が発生しているものとして、ドライバビリティが優先され、エンジン２００の実トルクが目標トルクＴｒｒｅｆに正確に追従せしめられる。

目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ２以上である場合（ステップＢ１２：ＮＯ）、即ち、目標トルク勾配値Ｌに相当する傾きを有する直線が図８における第１領域又は第４領域に存在するか、或いは目標トルクＴｒｒｅｆの変化が生じていない（即ち、目標トルク勾配値Ｌがゼロである）場合、ＥＣＵ１００は更に、目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ３未満であるか否かを判別する（ステップＢ１６）。ここで、閾値Ｌｔｈ３は、図８において境界線ＬＴＨ３の傾きに相当する値であり、本発明に係る「第２の閾値」の一例である。

目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ３以上である場合（ステップＢ１６：ＮＯ）、即ち、目標トルク勾配値Ｌに相当する傾きを有する直線が図８における第４領域に存在するか、或いは目標トルク勾配値Ｌがゼロである場合、ＥＣＵ１００は、ステップＢ１３に係る処理が「ＮＯ」である場合と同様に、損失エネルギＥｌｏｓｓの値にかかわらず無条件に遅角量ＤＬをゼロに補正し、点火時期の遅角制御の実行を禁止する。即ち、先に述べた第３領域と併せ、目標トルク勾配値Ｌが相対的に小さい範囲では、エンジン２００における点火時期の遅角制御が禁止される。

一方、目標トルク勾配値Ｌが閾値Ｌｔｈ３未満である場合（ステップＢ１６：ＹＥＳ）、即ち、目標トルク勾配値Ｌに相当する傾きを有する直線が図８における第１領域（即ち、本発明に係る「第１の範囲」の一例）に存在する場合、ＥＣＵ１００は更に車両が減速中であるか否かを判別する（ステップＢ１７）。車両が減速中である場合には（ステップＢ１７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＡ１４に移行し、ステップＢ１２に係る処理が「ＹＥＳ」である場合と同様に、点火時期の遅角量ＤＬを何ら補正することなく点火時期制御を実行する。

車両が減速中でない場合（ステップＢ１７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＢ１４に係る処理と同様に、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈよりも大きいか否かを判別する（ステップＢ１８）。損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈ以下である場合（ステップＢ１８：ＮＯ）、遅角量ＤＬの補正は行われず、トルクデマンド制御のロジックにより決定された遅角量ＤＬがそのまま適用され、処理はステップＡ１４に移行する。

一方で、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈよりも大きい場合（ステップＢ１８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＢ１５に係る処理と同様に、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈとなるように点火時期の遅角量ＤＬを減量補正する（ステップＢ１９）。ステップＢ１９に係る処理を経ると、ＥＣＵ１００は処理をステップＡ１４に移行して、点火時期制御を実行する。即ち、目標トルク勾配値Ｌが第１の範囲にある場合には、車両が減速中でなく、且つ点火時期の遅角制御に起因する損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈを超える場合に限って遅角量ＤＬが減量補正され、快適性と経済性との両立が図られることによって車両の総合性能低下が抑制される。このような多様な判断分岐を経てステップＡ１４に係る処理が実行されると、処理はステップＡ１０に戻され、一連の処理が繰り返される。

以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、目標トルク勾配値Ｌ及び損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓといった、車両の総合性能を担保する上で、或いは燃費及びドライバビリティ相互間の優先順位を判断する上で有効な指標値（即ち、夫々が本発明に係る「所定種類の運転条件」の一例）に基づいて点火時期の遅角量ＤＬが適宜に補正され、例えば目標トルクＴｒｒｅｆの時間変化量が相対的に小さい領域では点火時期の遅角が禁止され、目標トルクＴｒｒｅｆの時間変化量が負であり且つ相対的に大きい領域では無条件に点火時期が遅角される。或いは、それらに属さない、相応に目標トルクＴｒｒｅｆの変化が生じている場合には、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈを超えない範囲で点火時期ＰＧが遅角される。従って、車両において刻々と変化する運転条件に応じて、車両の総合性能を低下させない範囲で、点火時期の遅角制御を効率的に実行することができる。即ち、トルクデマンド制御を実行する際に、車両の総合性能の低下を抑制することが可能となるのである。

尚、第２実施形態に係る点火時期制御処理は、第１実施形態に係る点火時期制御処理と相反するものではなく、相互に協調して実行可能である。図８において、スロットルバルブ２１０がＷＯＴ状態となる領域は、例えば図示鎖線で囲まれたＷＯＴ領域として表すことができる。当該ＷＯＴ領域は第２実施形態に係る第２領域の一部であり、即ち、損失エネルギ値Ｅｌｏｓｓが上限値Ｅｌｏｓｓｔｈ以下となるように点火時期の遅角量ＤＬが減量補正され得る領域であるが、このようなＷＯＴ領域については、第１実施形態で説明したように、点火時期の遅角制御を実質的に禁止して、燃費の向上を優先してもよい。このような場合には、車両の総合性能が更に精細に制御され得るため、当該総合性能の低下をより効果的に抑制することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの模式図である。 図１のエンジンシステムにおいて実行されるトルクデマンド制御のロジックを概念的に表してなるブロック図である。 図２のトルクデマンド制御におけるエンジンの動作状態の推移を表すチャートである。 図３において、特にＷＯＴ加速時のエンジンの動作状態の推移を表すチャートである。 ＥＣＵが実行する点火時期制御処理のフローチャートである。 本発明に第２実施形態に係る点火時期制御処理のフローチャートである。 図６の点火時期制御処理において参照される損失エネルギ値の特性を表す模式図である。 目標トルクの変化態様を概念的に表してなる模式図である。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…点火装置、２０９…エアフローメータ、２１０…スロットルバルブ。

Claims (13)

1. 内燃機関を備えた車両において該内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関から出力されるべき目標トルクを特定する目標トルク特定手段と、
   前記目標トルクが出力されるように前記内燃機関におけるスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、
   前記内燃機関から出力される実トルクを特定する実トルク特定手段と、
   前記実トルクが前記目標トルクよりも大きい場合に、前記実トルクが前記目標トルクに近付くように前記内燃機関における点火時期を遅角させるものとして規定される遅角制御を実行する遅角制御手段と、
   前記内燃機関における所定種類の運転条件に応じて前記遅角制御の実行を制限する遅角制限手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関が過渡状態にあるか否かの判別を行う過渡判別手段を更に具備し、
   前記遅角制限手段は、前記内燃機関が前記過渡状態にある旨の前記判別がなされた場合に前記遅角制御の実行を制限する
   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. 前記過渡状態は、前記スロットル開度が最大であり且つ前記車両が加速している状態として規定されるＷＯＴ加速状態を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記遅角制限手段は、前記遅角制御の実行を禁止することにより前記遅角制御の実行を制限する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記運転条件を規定する指標値として、前記遅角制御が実行されることによる前記内燃機関の損失を特定する損失特定手段を更に具備し、
   前記遅角制限手段は、前記損失に応じて前記点火時期の遅角量を減量補正することにより前記遅角制御の実行を制限する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記遅角制限手段は、前記損失が所定の上限値よりも大きい場合に前記遅角制御の実行を制限する
   ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記遅角制限手段は、前記損失が前記上限値以下となるように前記遅角制御の実行を制限する
   ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記運転条件を規定する指標値として、前記目標トルクの変化の度合いを特定するトルク変化特定手段を更に具備し、
   前記遅角制限手段は、前記変化の度合いに応じて前記遅角制御の実行を制限する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記トルク変化特定手段は、前記変化の度合いを、単位時間当たりの前記目標トルクの変化量に対応する目標トルク勾配値として特定する
   ことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が、負の範囲で設定される第１の閾値以上である場合に、前記遅角制御の実行を制限する
    ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が、前記負の範囲で設定されると共に前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上であり、且つ正の範囲で設定される第３の閾値以下である場合に、前記遅角制御の実行を禁止することにより前記遅角制御の実行を制限する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が前記第１の閾値以上且つ前記第２の閾値未満の第１の範囲にある場合、及び前記第３の閾値よりも大きい第２の範囲にある場合に、前記点火時期の遅角量を減量補正することにより前記遅角制御の実行を制限する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記遅角制限手段は、前記目標トルク勾配値が前記第１の範囲にあり、且つ前記車両が減速状態にない場合に、前記遅角制御の実行を制限する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の制御装置。

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