JP2013181460A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク制御において点火時期を極力遅角させないエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン制御装置は、出力トルクとして内燃機関に要求される要求出力トルク３００に基づいて要求吸気量３２０を決定し、要求吸気量３２０に対して吸気系の吸気流れの遅れを見込んで推定吸気量３２４を推定するので、要求吸気量３２０が一定または緩やかに変化する場合には、実吸気量３２２と推定吸気量３２４とに誤差が生じても、要求吸気量３２０と推定吸気量３２４とは一致し、推定吸気量３２４から取得する推定空気トルク３０４と要求出力トルク３００とが一致する。エンジン制御装置は、推定空気トルク３０４に対する要求出力トルク３００の割合である点火効率から点火遅角量を取得するので、要求出力トルク３００と推定空気トルク３０４とが一致すると、点火時期は遅角されない。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関に吸入される吸気量および内燃機関における点火時期を調整して内燃機関の出力トルクを制御するエンジン制御装置に関する。

従来、内燃機関に吸入される吸気量および内燃機関における点火時期を調整して内燃機関の出力トルクを制御することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
このように、吸気量および点火時期を調整して出力トルクを制御する場合、マップや物理モデルが示すトルク特性に基づいて各種制御量を決定するか、制御した結果を推定することが行われている。しかしながら、マップや物理モデルが示すトルク特性には、機差、経時変化または環境条件の変化等により誤差が生じることがある。

そこで、特許文献１では、出力トルクとして要求される要求出力トルクを実現する目標吸気量から吸気系の逆モデルを用いてスロットル装置のスロットル開度を求め、求めたスロットル開度に基づいてスロットル装置を制御する。そして、スロットル開度センサによって検出するスロットル装置の実際のスロットル開度から、スロットル装置で調整される見込み吸気量を吸気系の順モデルを用いて求める。

吸気系の逆モデルと順モデルとを用いて目標吸気量に基づいてスロットル装置を制御して調整される見込み吸気量を求めることにより、特許文献１では、吸気系の両モデルの誤差を打ち消して目標吸気量から見込み吸気量を求めている。

特開２００９−１７４３２８号公報

しかしながら、スロットル装置の作動誤差のために、スロットル装置に対する要求スロットル開度とスロットル開度センサが検出する実スロットル開度とが一致せず誤差が生じることがある。要求スロットル開度と実スロットル開度とに誤差が生じると、実スロットル開度から求める見込み吸気量と目標吸気量とに誤差が生じ、見込み吸気量から求める推定出力トルクと要求出力トルクとに誤差が生じる。

特許文献１では、推定出力トルクと要求出力トルクとに誤差が生じると推定出力トルクと要求出力トルクとの比較値に応じて点火時期を補正するので、スロットル装置の作動誤差のために点火時期が定常的または頻繁に補正され遅角した状態になるおそれがある。点火時期が定常的または頻繁に遅角されると、燃費が低下するという問題がある。

また、比較値と点火時期とに特性誤差が生じている場合、推定出力トルクと要求出力トルクとの比較値に応じて点火時期を補正しても、実際の出力トルクが要求出力トルクに一致するとは限らない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、トルク制御において点火時期を極力遅角させないエンジン制御装置を提供することを目的とする。

請求項１から８に記載の発明によると、トルク制御手段は、内燃機関に吸入される吸気量および内燃機関における点火時期を調整して内燃機関の出力トルクを制御し、吸気量決定手段は、出力トルクとして内燃機関に要求される要求出力トルクに基づいて、トルク制御手段が調整する吸気量である要求吸気量を決定し、吸気量推定手段は、吸気量決定手段が決定する要求吸気量に基づいて内燃機関に吸入される推定吸気量を推定し、点火時期決定手段は、吸気量推定手段が推定する推定吸気量に基づいてトルク制御手段が調整する点火時期を決定する。

この構成によれば、要求吸気量が一定または緩やかに変化し要求吸気量と内燃機関に吸入される吸気量とが一致すると推定される場合には、要求吸気量と推定吸気量とが一致する。要求吸気量と推定吸気量とが一致する場合には、点火時期を調整して遅角させる必要がない。

このように、要求吸気量と実際の吸気量（以下、実吸気量とも言う。）とに誤差が生じても、その誤差を考慮せず、要求吸気量に基づいて推定される推定吸気量に基づいて点火時期を決定するので、実際の出力トルク（以下、実出力トルクとも言う。）と要求出力トルクとに誤差は生じるかも知れないが、点火時期を遅角させることが必要なとき以外に点火時期が遅角されることを極力防止できる。これにより、燃費の低下を防止できる。

点火時期を遅角させることが必要なときとは、例えば、吸気量を予め増加してリザーブトルクを確保するとともに、リザーブトルクを確保することにより増加する出力トルクの増加を点火時期を遅角させて相殺する所謂トルクリザーブ制御を実行するか、あるいは要求出力トルクが急激に減少するときに出力トルクを速やかに低下させるために点火時期を遅角させる場合である。

請求項２に記載の発明によると、吸気量推定手段は、要求吸気量に対して吸気系における吸気流れの遅れを見込んで推定吸気量を推定する。
これにより、要求出力トルクの変化に伴い要求吸気量が変化する場合には、吸気系における吸気流れの遅れを見込んで内燃機関に吸入される推定吸気量を高精度に推定できる。そして、高精度に推定された推定吸気量に基づいて要求出力トルクとなるように点火時期を決定するので、要求出力トルクとの誤差はあるものの、要求出力トルクの変化に応じて実際の出力トルク（以下、実出力トルクとも言う。）を変化させることができる。

また、要求吸気量が一定または緩やかに変化する場合には、吸気系における吸気流れの遅れを見込んでも要求吸気量と内燃機関に吸入される吸気量とが一致していると推定される。この場合には、要求吸気量と推定吸気量とが一致するので、点火時期を遅角させる必要がない。

請求項３に記載の発明によると、吸気量決定手段は、吸気系における吸気流れの遅れを見込み、要求吸気量が増加する場合、増加後の要求吸気量よりも一時的に要求吸気量を増加し、要求吸気量が減少する場合、減少後の要求吸気量よりも一時的に要求吸気量を減少する。

この構成によれば、要求吸気量が増減する場合、増減方向に合わせて増減後の要求吸気量よりも要求吸気量を一時的に増加または減少するので、吸気系の吸気流れに遅れがあっても、内燃機関に吸入される吸気量を速やかに要求吸気量に追随させることができる。

ところで、吸気系の吸気流れの遅れは、吸気通路の長さおよび吸気通路の抵抗などの吸気通路を吸気が流れることにより生じる遅れ、ならびに流量調整装置に作動を指令してから指令に応じた吸気量に調整されるまでの作動遅れが主な原因である。

そこで、請求項４に記載の発明によると、吸気系における吸気流れの遅れは、吸気系の吸気通路を流れることによる吸気流れの遅れと、吸気量を調整するためにトルク制御手段が制御する流量調整装置の作動遅れとの合計により設定されている。これにより、吸気系における吸気流れの遅れを高精度に設定できる。

請求項５に記載の発明によると、実際の吸気量を取得する実吸気量取得手段を備え、吸気量推定手段は、内燃機関の始動完了前において実吸気量取得手段が取得する実吸気量を推定吸気量とする。

この構成によれば、内燃機関の始動完了前において、要求吸気量に基づいて推定吸気量を推定せず実吸気量を推定吸気量とするので、推定吸気量の推定に要する処理時間を短縮できる。

請求項６に記載の発明によると、吸気量推定手段は、内燃機関の回転数が所定回転数を超えるかまたは所定回転数を超えてから所定時間経過すると内燃機関の始動が完了したと判定する。

この構成よれば、内燃機関の回転数と時間とに着目すればよいので、内燃機関の始動が完了したか否かを容易に判定できる。
請求項７に記載の発明によると、吸気量推定手段は、実吸気量と要求吸気量との差が所定範囲内になると内燃機関の始動が完了したと判定する。

この構成によれば、出力トルクを制御する実吸気量の変化に基づいて、内燃機関の始動が完了したか否かを高精度に判定できる。
請求項８に記載の発明によると、吸気量推定手段は、実吸気量の積算値が吸気系の容積に基づいて設定された所定値を上回ると内燃機関の始動が完了したと判定する。

この構成よれば、実吸気量の積算値と予め分かっている所定値とを比較すればよいので、内燃機関の始動が完了したか否かを容易に判定できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

本実施形態によるエンジン制御システムを示すブロック図。 本実施形態のトルク制御処理を示すフローチャート。 （Ａ）は空気トルクと吸気量との関係を示す特性図、（Ｂ）は点火効率と点火遅角量との関係を示す特性図。 本実施形態によるトルク制御を示すタイムチャート。 本実施形態による他のトルク制御を示すタイムチャート。 本実施形態による吸気量制御を示すタイムチャート。 比較例によるトルク制御を示すタイムチャート。 比較例による他のトルク制御を示すタイムチャート。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１に示すエンジン制御システム２は、気筒内に吸入する混合気を点火プラグ２２で点火するガソリン用の内燃機関（以下、「エンジン」とも言う。）１０の運転を制御するシステムである。

エンジン１０の吸気管１００の上流部に、図示しないエアクリーナが設置され、このエアクリーナから吸気流れの下流側のエンジン１０に向けて、エアフローメータ１２、スロットル装置１４、吸気圧センサ１８、インジェクタ２０が設置されている。

エアフローメータ１２は、吸気管１００を流れる吸気量を検出する。スロットル装置１４は、モータ１５によりスロットル開度を制御されることにより、吸気管１００からエンジン１０に吸入される吸気量を調整する。スロットル装置１４にはスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６が取付けられている。

スロットル装置１４の下流側のサージタンク１０２に、吸気圧を検出する吸気圧センサ１８が設置されている。サージタンク１０２からエンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１０４の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ２０が設置されている。

また、エンジン１０のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ２２が設置されている。気筒内の混合気は、点火プラグ２２の火花放電によって点火される。エンジン１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２４と、エンジン回転数を検出する回転数センサ（クランク角センサ）２６が設けられている。

前述したエアフローメータ１２、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１８、水温センサ２４、回転数センサ２６センサ、および図示しないアクセルセンサを含む各種センサからの出力は電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４０に入力される。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えるマイクロコンピュータにより主に構成されている。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、スロットル装置１４に対するスロットル開度制御、インジェクタ２０に対する噴射制御、点火プラグ２２に対する点火制御等の各種のエンジン制御を実現する。

（トルク制御）
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の出力トルクとして要求される要求出力トルクに基づいて、スロットル装置１４のスロットル開度を制御してエンジン１０に吸入される吸気量を調整するとともに、点火プラグ２２の点火時期を調整する。スロットル開度を大きくして吸気量を増加すると出力トルクは増加し、スロットル開度を小さくして吸気量を減少すると出力トルクは減少する。また、点火時期を進角させると出力トルクは増加し、点火時期を遅角させると出力トルクは減少する。

ＥＣＵ４０は、エンジン１０の出力トルクとして要求される要求出力トルクを、以下に説明する基本要求トルクと要求外部トルクとの合計として取得する。
（１）基本要求トルク
基本要求トルクは、さらに要求駆動トルクとロストルクとアイドルフィードバックトルクとの合計として算出される。

（ａ）要求駆動トルク
アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて、車両走行に必要な要求駆動トルクをマップ等から取得する。

（ｂ）ロストルク
エンジン回転数、水温、吸気圧等から、エンジン１０の回転を妨げる負荷となるロストルクをマップ等から取得する。

（ｃ）アイドルフィードバックトルク
アイドル運転時のエンジン回転数を目標回転数に一致させるためのトルク制御量をフィードバック制御器から取得する。
（２）要求外部トルク
エアコン等の補機のオンオフ、シフトチェンジなどに起因する外部負荷によるトルク増減の要求に基づいて、他のＥＣＵから直接要求されるか、あるいは他のＥＣＵから出力される制御信号に基づいてマップ等から取得する。

通常のトルク制御では、燃費が最適になるように点火時期をＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）に設定しているので、吸気量はＭＢＴにおいて要求出力トルクを実現する値に設定される。

（リザーブトルク）
補機等の駆動またはシフトチェンジの実行要求により要求出力トルクが増加しエンジン１０に外部負荷が加わる場合には、要求出力トルクの増加に応じて出力トルクを増加する前に予め吸気量を増加してリザーブトルクを一時的に確保するとともに、リザーブトルクを確保することにより増加する出力トルクを減少するために点火時期を予め遅角させるトルクリザーブ制御を実行することが考えられる。

リザーブトルクが確保された状態で点火時期を進角させれば、補機等の駆動またはシフトチェンジの実行に応じて要求出力トルクが急激に増加しても速やかに出力トルクを増加できるので、要求出力トルクの増加に対して出力トルクが不足するためにエンジン回転数が低下することを防止できる。

また、本実施形態では、アイドル運転時に要求出力トルクの増加に対して速やかに出力トルクを増加させてエンジン回転数を目標回転数に一致させるために、要求出力トルクが増加するときに備えて吸気量を予め増加して継続的にリザーブトルクを確保しておき、リザーブトルクを確保することにより増加する出力トルクを減少するために点火時期を遅角させるトルクリザーブ制御を実行してもよい。

これにより、吸気量が増加して要求出力トルクの増加量に相当するリザーブトルクが確保されるまで出力トルクの増加を待ち合わせる必要がないので、要求出力トルクの増加に対して点火時期を進角させ出力トルクを速やかに増加することができる。

アイドル運転時に、補機等の駆動またはシフトチェンジのためにエンジン１０に外部負荷が加わる場合には、継続的に確保されているリザーブトルクと、外部負荷により一時的に確保を要求されるリザーブトルクとの合計または大きい方のトルクを確保するリザーブトルクとして決定する。

尚、アイドルフィードバックトルクが出力トルクの減少を要求する場合のために、継続的に確保されるリザーブトルクを相殺するために設定される点火時期の遅角量は、遅角量の遅角限界値よりも進角側に設定し、遅角余裕分を確保しておくことが望ましい。

また、エンジン回転数を目標回転数に一致させる要求の高い暖機運転時においても、アイドル運転時と同様に継続的にリザーブトルクを確保することが望ましい。
（トルク制御処理）
次に、ＥＣＵ４０がＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいて実行するトルク制御処理を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。図２のフローチャートは所定時間間隔で実行される。フローチャートに記載の「Ｓ」はステップを表わしている。

ＥＣＵ４０は、前述したように、要求駆動トルクとロストルクとアイドルフィードバックトルクとの合計である基本要求トルク、ならびに、補機の駆動、シフトチェンジ等のエンジン１０に加わる外部負荷を表わす要求外部トルクを取得し、基本要求トルクと要求外部トルクとを合計してエンジン１０に対する要求出力トルクを取得する（Ｓ４００）。

そして、補機の駆動、シフトチェンジ等の要求外部トルクにより要求出力トルクに急激な増加要求がある場合には、要求出力トルクの増加量をリザーブトルクとして取得する（Ｓ４０２）。アイドル運転時および暖機運転時にそれぞれアイドル用リザーブトルクおよび暖機用リザーブトルクが確保される場合には、リザーブトルクにアイドル用リザーブトルクまたは暖機用リザーブトルクを加算する。リザーブトルクの要求がない場合にはリザーブトルクを０とする。

要求出力トルクとリザーブトルクとを加算したトルクを吸気量で決定される要求空気トルクとして取得し、図３の（Ａ）の実線で示す空気トルクと吸気量との基本吸気特性２００に基づいて、要求空気トルクを実現する要求吸気量を取得する（Ｓ４０４）。

始動が完了していない場合には（Ｓ４０６：Ｎｏ）、エアフローメータ１２で検出した実吸気量を推定吸気量とし（Ｓ４１０）、Ｓ４１２に処理を移行する。エアフローメータ１２で検出した実吸気量を推定吸気量とすることにより、要求吸気量に基づいて推定吸気量を推定する場合に比べ、推定吸気量を推定する処理時間を短縮できる。

尚、始動が完了していることは、以下のいずれかの条件で判定する。
（１）エンジン回転数が所定回転数をこえたか、あるいは所定回転数を超えてから所定時間経過した。
（２）実吸気量と要求吸気量との差が所定範囲内である。
（３）実吸気量の積算値が吸気系容積として吸気管容積に基づいて設定された所定値を上回る。この場合、誤差を考慮し、吸気管容積に係数を乗算した所定値を実吸気量の積算値と比較してもよい。

始動が完了している場合には（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、次式（１）からエンジン１０に吸入される推定吸気量を推定し（Ｓ４０８）、Ｓ４１２に処理を移行する。
推定吸気量＝｛前回の推定吸気量＋（要求吸気量−前回の推定吸気量）／吸気管時定数｝＋調整項 ・・・（１）
始動完了前の状態から最初に始動完了状態になるときには、式（１）において前回の推定吸気量にエアフローメータ１２で検出した実吸気量を設定する。式（１）において吸気管時定数は、吸気管１００における吸気流れの応答遅れを示す時定数であり、要求吸気量に対して吸気管１００における吸気流れの応答遅れを見込んで推定吸気量を推定している。調整項は、誤差等を含めて推定吸気量の値を調整し要求吸気量に一致させるための項である。

式（１）から、要求吸気量が一定または緩やかに変化する場合には、要求吸気量と推定吸気量とは一致することが分かる。この場合には、要求吸気量を推定吸気量と見なすことができる。

要求吸気量が急激に変化する場合には、式（１）から、要求吸気量の変化に応じて吸気系の吸気流れの遅れを見込んで推定吸気量が算出される。
Ｓ４１２において、Ｓ４０８またはＳ４１０で取得した推定吸気量から、基本吸気特性２００に基づいて推定吸気量に対応する推定空気トルクを取得する。そして、推定空気トルクに対する要求出力トルクの割合である点火効率を算出し、図３の（Ｂ）の実線で示す点火効率と点火遅角量との基本点火特性２１０に基づいて、点火効率から点火遅角量を取得する（Ｓ４１４）。

Ｓ４０４で取得した要求吸気量からスロットル開度を取得し（Ｓ４１６）、Ｓ４１４で取得した点火遅角量から点火時期を取得する（Ｓ４１８）。そして、Ｓ４１６で取得したスロットル開度でスロットル装置１４を制御して吸気量を調整し、Ｓ４１８で取得した点火時期で点火プラグ２２に点火する。

ここで、図４の（Ａ）に要求出力トルク３００が急激に減少するとき、図４の（Ｂ）に要求出力トルク３００が急激に増加するとき、それぞれにおける実空気トルク３０２、推定空気トルク３０４および実出力トルク３１０の変化を示す。

図４の（Ａ）では、要求出力トルクが減少するときに、吸気量の減少だけでは出力トルクの減少に遅れが生じるので、点火時期を遅角させて出力トルクを速やかに減少しようとしている。また、図４の（Ｂ）では、要求出力トルク３００が増加するときに、要求出力トルク３００が増加する前に予め要求吸気量３２０を増加し、点火時期を遅角させてリザーブトルクを確保するトルクリザーブ制御が行われている。

本実施形態では、図４に示すように要求出力トルク３００の変化時を除いて要求吸気量３２０が一定の場合、あるいは図５に示すように要求出力トルク３００および要求吸気量３２０が緩やかに変化する場合には、前述したように要求吸気量３２０と推定吸気量３２４とが一致するので、基本吸気特性２００に基づいて取得する推定空気トルク３０４は要求出力トルク３００と一致する。

要求出力トルクおよび要求吸気量が急激に変化する場合、あるいは一定または緩やかに変化する場合のいずれにおいても、スロットル装置１４の作動誤差により要求吸気量３２０と実吸気量３２２とに誤差が生じると、要求出力トルク３００と実空気トルク３０２とに誤差が生じる。その結果、要求吸気量３２０に基づいて設定される推定吸気量３２４と実吸気量３２２との誤差のために、推定空気トルク３０４と実空気トルク３０２とに誤差が生じる。

しかしながら、本実施形態では、推定吸気量３２４から基本吸気特性２００に基づいて推定空気トルク３０４を取得し、推定空気トルク３０４に対する要求出力トルク３００の割合である点火効率から点火遅角量を取得している。つまり、実吸気量３２２と推定吸気量３２４との誤差との誤差を考慮せず、推定吸気量３２４から取得する推定空気トルク３０４に対する要求出力トルク３００の割合である点火効率から点火遅角量を取得する。

要求吸気量３２０が一定または緩やかに変化する場合には要求吸気量３２０と推定吸気量３２４とが一致し、要求出力トルク３００と推定空気トルク３０４とが一致するので、点火効率は１００％になり点火遅角量はＭＢＴに保持されて変化しない。したがって、実吸気量３２２と推定吸気量３２４とに誤差が生じても、点火遅角量が定常的または頻繁に遅角されることを防止できる。

図４に示すように要求出力トルク３００が急激に変化する場合には、式（１）から取得する推定吸気量３２４には吸気流れの遅れが見込まれているので、要求出力トルク３００と、推定吸気量３２４から基本吸気特性２００に基づいて取得する推定空気トルク３０４とは一致せず点火効率が低下する。これにより、推定空気トルク３０４が速やかに要求出力トルク３００に一致するように点火時期は基本点火特性２１０に基づいて遅角される。

尚、要求出力トルクに応じて要求吸気量３２０が急激に減少する場合、図６の（Ａ）に示すように減少後の要求吸気量３２０よりも一時的に要求吸気量３２０を減少し、要求出力トルクに応じて要求吸気量が３２０が急激に増加する場合、図６の（Ｂ）に示すように増加後の要求吸気量３２０よりも要求吸気量３２０を増加してもよい。

このように、要求吸気量が急激に増減する場合、増減方向に合わせて増減後の要求吸気量３２０よりも要求吸気量３２０を増加または減少するので、吸気系の吸気流れに遅れがあっても、エンジン１０に吸入される吸気量を速やかに要求吸気量に追随させることができる。

本実施形態に対し図７の（Ａ）に示す比較例では、エアフローメータ等で検出する実吸気量３２２から基本吸気特性２００に基づいて推定空気トルク３３０を取得し、推定空気トルク３３０と要求出力トルク３００との割合である点火効率から点火遅角量を取得する。

ここで、要求吸気量３２０と実吸気量３２２とに誤差が生じると、実吸気量３２２に基づいて取得する推定空気トルク３３０と要求出力トルク３００とが一致せず、定常的に点火時期が遅角される。

また、基本吸気特性２００と実吸気特性２０２との誤差のために、推定空気トルク３３０と実空気トルク３０２とに誤差が生じることがある。この場合、実吸気量３２２に基づいて取得する推定空気トルク３３０と要求出力トルク３００との割合である点火効率から取得する点火遅角量で点火時期を調整すると、実出力トルク３４０と要求出力トルク３００とが一致しない。さらに、基本点火特性２１０と実点火特性２１２との誤差のために、実出力トルク３４０と要求出力トルク３００との誤差が拡大することがある。

したがって、実吸気量３２２を検出し、実吸気量３２２から推定空気トルク３３０を取得し、この推定空気トルク３３０から点火遅角量を取得しても、特性誤差のために実出力トルク３４０と要求出力トルク３００とが一致しない結果になる。さらには、定常的に点火時期が遅角されるために燃費が悪化するという問題が生じる。

実吸気量３２２から基本吸気特性２００に基づいて推定空気トルク３３０を取得し、推定空気トルク３３０と要求出力トルク３００との割合である点火効率から点火遅角量を取得する比較例の場合、図８に示すように、要求出力トルク３００が緩やかに変化しても、同様に定常的に点火時期は遅角される。

ここで、エアフローメータ１２で検出する実吸気量３２２と要求吸気量３２０との誤差を学習し、図７の（Ｂ）に示すように実吸気量３２２を要求吸気量３２０に近づけることはできる。

このように実吸気量３２２を要求吸気量３２０に近づけることにより、推定空気トルク３３０は要求出力トルク３００に近づくので、点火時期が遅角される期間は短くなる。しかし、基本吸気特性２００と実吸気特性２０２との誤差のために、実空気トルク３０２と要求出力トルク３００との誤差が却って拡大することがある。

そして、実空気トルク３０２に対して誤差のある推定空気トルク３３０に対する要求出力トルク３００の割合である点火効率に基づいて図３の（Ｂ）の基本点火特性２１０から点火遅角量を取得すると、基本点火特性２１０と実点火特性２１２との誤差から、図７の（Ｂ）に示すように、吸気量を学習しない場合よりも、要求出力トルク３００と実出力トルク３４０との誤差の変化が大きくなる恐れがある。

これに対し本実施形態では、要求吸気量に基づいて推定吸気量を推定し、この推定吸気量から推定空気トルクを取得するので、要求吸気量が一定または緩やかに変化する場合には、要求吸気量と推定吸気量とが一致し、要求出力トルクと推定空気トルクとが一致する。この場合、点火時期は遅角されない。

これにより、実吸気量と推定吸気量との誤差、ならびに吸気特性および点火特性の誤差のために要求出力トルクと実出力トルクとに誤差は生じるものの、点火時期が定常的または頻繁に遅角されることを防止できる。その結果、燃費の低下を防止できる。

以上説明した図１において、ＥＣＵ４０は本発明のエンジン制御装置に相当し、ＥＣＵ４０は本発明のトルク制御手段、吸気量決定手段、吸気量推定手段、点火時期決定手段および実吸気量取得手段として機能する。

また、図２のＳ４００、Ｓ４０２、Ｓ４１６およびＳ４１８の処理は本発明のトルク制御手段が実行する機能に相当し、Ｓ４０４で要求吸気量を取得する処理は本発明の吸気量決定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４０６、Ｓ４０８、およびＳ４１０において実吸気量を推定吸気量とする処理は本発明の吸気量推定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１０においてエアフローメータ１２から実吸気量を取得する処理は本発明の実吸気量取得手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１４において点火遅角量を取得する処理は本発明の点火時期決定手段が実行する機能に相当する。

［他の実施形態］
上記実施形態では、式（１）に基づいて、吸気管における吸気流れの応答遅れを見込んで始動完了後の推定吸気量を取得した。これに対し、さらに、スロットル装置１４の作動遅れを考慮し、次式（２）から推定吸気量を取得してもよい。
推定吸気量＝｛前回の推定吸気量＋（要求吸気量−前回の推定吸気量）／（吸気管時定数＋スロットル時定数）｝＋調整項 ・・・（２）
また、式（１）で取得する推定吸気量にスロットル装置１４の作動に対する一次遅れを加えて推定吸気量としてもよい。

また、式（１）で用いる要求吸気量に代えて、スロットル装置１４の作動に対する一次遅れを要求吸気量に加えた次式（３）の要求スロットル流量を使用し、次式（４）から推定吸気量を取得してもよい。
要求スロットル流量＝要求吸気量の一次遅れ×単位変換 ・・・（３）
推定吸気量＝［前回の推定吸気量＋｛（要求スロットル流量／単位変換）−前回の推定吸気量｝／吸気管時定］＋調整項 ・・・（４）
式（３）、（４）における単位変換は、エンジン１０の１回転当たりの流量を表わす吸気量と、毎秒当たりの流量を表わすスロットル流量との単位を変換するための係数を、エンジン回転数に基づいて設定したものである。

また、上記実施形態では、要求吸気量が一定または緩やかに変化するかを判定することなく、式（１）に基づいて吸気管における吸気流れの応答遅れを考慮して始動完了後の推定吸気量を取得した。

これに対し、例えば、要求吸気量の変化量が所定範囲内であるか否を判定し、要求吸気量の変化量が所定範囲内の場合には要求吸気量を推定吸気量と推定し、要求吸気量の変化量が所定範囲を超える場合には吸気流れの遅れを見込んで式（１）等を使用して推定吸気量を推定してもよい。

上記実施形態では、トルク制御手段、吸気量決定手段、吸気量推定手段、点火時期決定手段および実吸気量取得手段の機能を、制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ４０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１０：エンジン（内燃機関）、４０：ＥＣＵ（エンジン制御装置、トルク制御手段、吸気量決定手段、吸気量推定手段、点火時期決定手段、実吸気量取得手段）

Claims (8)

1. 内燃機関に吸入される吸気量および前記内燃機関における点火時期を調整して前記内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御手段と、
   前記出力トルクとして前記内燃機関に要求される要求出力トルクに基づいて、前記トルク制御手段が調整する吸気量である要求吸気量を決定する吸気量決定手段と、
   前記吸気量決定手段が決定する前記要求吸気量に基づいて前記内燃機関に吸入される推定吸気量を推定する吸気量推定手段と、
   前記吸気量推定手段が推定する前記推定吸気量に基づいて前記トルク制御手段が調整する前記点火時期を決定する点火時期決定手段と、
   を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記吸気量推定手段は、前記要求吸気量に対して吸気系における吸気流れの遅れを見込んで前記推定吸気量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記吸気量決定手段は、吸気系における吸気流れの遅れを見込み、前記要求吸気量が増加する場合、増加後の前記要求吸気量よりも一時的に前記要求吸気量を増加し、前記要求吸気量が減少する場合、減少後の前記要求吸気量よりも一時的に前記要求吸気量を減少することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記吸気系における吸気流れの遅れは、前記吸気系の吸気通路を流れることによる吸気流れの遅れと、前記吸気量を調整するために前記トルク制御手段が制御する流量調整装置の作動遅れとの合計により設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン制御装置。
5. 実際の前記吸気量を取得する実吸気量取得手段を備え、
   前記吸気量推定手段は、前記内燃機関の始動完了前において前記実吸気量取得手段が取得する実吸気量を前記推定吸気量とする、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
6. 前記吸気量推定手段は、前記内燃機関の回転数が所定回転数を超えるか、あるいは前記所定回転数を超えてから所定時間経過すると前記内燃機関の始動が完了したと判定することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
7. 前記吸気量推定手段は、前記実吸気量と前記要求吸気量との差が所定範囲内になると前記内燃機関の始動が完了したと判定することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
8. 前記吸気量推定手段は、前記実吸気量の積算値が前記吸気系の容積に基づいて設定された所定値を上回ると前記内燃機関の始動が完了したと判定することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。

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