JP4548486B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、燃料カットの前や燃料カットからの復帰時に、点火時期の遅角制御によって内燃機関の出力トルクを低下させる制御装置に関する。

従来、車両の惰力走行時には、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットが行われている。燃料カットを行うことで無駄な燃料消費を抑えることができる。ただし、燃料カットを行うと内燃機関が出力するトルク（図示トルク）はステップ的にゼロになるため、燃料カット直前の出力トルクの大きさによっては、トルク段差によってショックが発生する可能性がある。

特開平８−２４６９３８号公報には、燃料カット時に生じるショックの軽減策が記載されている。ここに記載されたものでは、燃料供給の停止に先行して点火時期の遅角を行い、それにより出力トルクを低下させてから燃料供給を停止することが行われている。また、点火時期の遅角は、その遅角量が限界遅角量に達するまで行われるようになっている。
特開平８−２４６９３８号公報

上記の限界遅角量とは、内燃機関の燃焼が確実に成立する限界の遅角量であり、失火を無視するならば点火時期をより遅角させることも可能である。失火を無視して遅角するならば、内燃機関が出力できる最小のトルクまでトルクダウンを図ることもできる。しかし、上記の従来技術では、点火時期の遅角量に対してガードが働くために、限界遅角量を超えては遅角することができない。つまり、限界遅角量で実現されるトルクが燃料カット直前の出力トルクとなる。

限界遅角量で実現されるトルクは失火を無視した内燃機関の最小トルクに比較すれば大きく、その分、燃料カット時に生じるトルク段差も大きい。トルク段差をより小さくしてショックの更なる抑制を図るには、遅角限界を超えた点火時期の遅角を許容し、燃料カット直前の出力トルクを内燃機関の最小トルクまで低下させることが求められる。ただし、単に点火時期のガードを外しただけでは、通常運転時において確実な燃焼を担保することができなくなり、失火によるトルクショックの発生等の別の問題が生じてしまう。

また、以上説明した燃料カット時のトルク段差に関する課題は、燃料カットからの復帰時にも共通する課題でもある。燃料カットからの復帰時、内燃機関の出力トルクはステップ的に発生するが、このときのトルク段差を小さくしてショックを抑えるためには、復帰時の出力トルクは可能なかぎり低く抑えたい。しかし、点火時期の遅角量にガードが設けられている場合には、限界遅角量で実現されるトルクが復帰時の出力トルクとなってしまい、それよりも低いトルクを発生させることはできない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料カット時、或いは、燃料カットからの復帰時において、トルク段差によるショックの発生を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼が成立する遅角限界で点火時期をガードするガード手段と、
燃料カットの許可条件の成否を判定する判定手段と、
前記燃料カット許可条件が成立した場合には前記ガード手段による点火時期のガードを解除する解除手段と、
前記燃料カット許可条件の成立後、点火時期を遅角させて前記内燃機関の出力トルクを低下させるトルク制御手段と、
前記内燃機関の出力トルクが予め設定した最小トルクまで低下した後、燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記トルク制御手段は、
前記内燃機関の目標トルクを設定する手段であって、前記燃料カット許可条件の成立後、前記目標トルクを前記最小トルクまで低下させる目標トルク設定手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸気アクチュエータの動作量を前記目標トルクに基づいて制御する吸入空気量制御手段と、
前記吸気アクチュエータの現在の動作量のもとで点火時期をＭＢＴに設定したときに得られる推定トルクを計算する推定トルク計算手段と、
前記目標トルクと前記推定トルクとの比からトルク効率を算出するトルク効率算出手段と、
点火時期の遅角量を前記トルク効率に基づいて設定する点火遅角量設定手段と、
前記遅角量に基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第３の発明は、第２の発明において、
前記目標トルク設定手段は、
前記内燃機関のトルクを消費する消費要素から前記内燃機関に対して要求される出力トルクを取得する要求出力トルク取得手段と、
燃料カット前の運転状態に関する要求をトルクの値で表現して要求する手段であって、前記燃料カット許可条件の未成立時は実現可能なトルク範囲を超える値を燃料カット前トルクとして要求し、前記燃料カット許可条件の成立後は、前記燃料カット許可条件の成立時点での要求出力トルクから前記最小トルクまで前記燃料カット前トルクを徐々に低下させていく燃料カット前トルク要求手段と、
前記要求出力トルクと前記燃料カット前トルクとを比較してより小さい方を目標トルクとして選択する調停手段と、
を備えることを特徴としている。

第４の発明は、第３の発明において、
前記要求出力トルク取得手段は、運転者から要求される軸トルクと、補機の駆動のために必要な補機負荷トルクとの和を前記要求出力トルクとして取得する
ことを特徴としている。

第５の発明は、第４の発明において、
前記判定手段は、運転者から要求される軸トルクの値がゼロになった場合に、前記燃料カット許可条件が成立したと判断する
ことを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記燃料供給停止手段は、前記燃料カット許可条件の成立時点からの経過時間を計時し、前記経過時間が所定の限界時間に達したときには、前記内燃機関の出力トルクが前記最小トルクまで低下していない場合でも燃料供給を停止する
ことを特徴としている。

第７の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼が成立する遅角限界で点火時期をガードするガード手段と、
燃料カットからの復帰時、点火時期を遅角させて前記内燃機関の出力トルクを低下させるトルク制御手段と、
燃料カットからの復帰の完了条件の成否を判定する判定手段と、
前記燃料カット復帰完了条件が成立するまでは前記ガード手段による点火時期のガードを解除する解除手段と、
を備えることを特徴としている。

第８の発明は、第７の発明において、
前記トルク制御手段は、
前記内燃機関の目標トルクを設定する手段であって、燃料カットからの復帰時、前記目標トルクを燃焼限界以下の値から徐々に上昇させていく目標トルク設定手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸気アクチュエータの動作量を前記目標トルクに基づいて制御する吸入空気量制御手段と、
前記吸気アクチュエータの現在の動作量のもとで点火時期をＭＢＴに設定したときに得られる推定トルクを計算する推定トルク計算手段と、
前記目標トルクと前記推定トルクとの比からトルク効率を算出するトルク効率算出手段と、
点火時期の遅角量を前記トルク効率に基づいて設定する点火遅角量設定手段と、
前記遅角量に基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第９の発明は、第８の発明において、
前記目標トルク設定手段は、
前記内燃機関のトルクを消費する消費要素から前記内燃機関に対して要求される出力トルクを取得する要求出力トルク取得手段と、
燃料カットからの復帰時の運転状態に関する要求をトルクの値で表現して要求する手段であって、前記燃料カット復帰完了条件が成立したら、実現可能なトルク範囲を超える値を燃料カット復帰時トルクとして要求し、前記燃料カット復帰完了条件が成立するまでは、前記燃料カット復帰時トルクを燃焼限界以下の値から前記要求出力トルクに徐々に近付けていく燃料カット復帰時トルク要求手段と、
前記要求出力トルクと前記燃料カット復帰時トルクとを比較してより小さい方を目標トルクとして選択する調停手段と、
を備えることを特徴としている。

第１０の発明は、第９の発明において、
前記要求出力トルク取得手段は、運転者から要求される軸トルクと、補機の駆動のために必要な補機負荷トルクとの和を前記要求出力トルクとして取得する
ことを特徴としている。

第１１の発明は、第９の発明において、
前記要求出力トルク取得手段は、前記内燃機関のアイドル運転のために必要なトルクを前記要求出力トルクとして取得する
ことを特徴としている。

第１２の発明は、第９乃至第１１の何れか１つの発明において、
前記判定手段は、前記要求出力トルクと前記燃料カット復帰時トルクとの差が所定値以下まで縮小した場合に、前記燃料カット復帰完了条件が成立したと判断する
ことを特徴としている。

第１の発明によれば、燃料カットの許可条件が成立した場合には点火時期のガードが解除されるので、遅角限界を超えた点火時期の遅角によって、内燃機関の出力トルクを燃焼限界よりもさらに低下させることができる。そして、内燃機関の出力トルクを最小トルクまで低下させてから燃料供給を停止することによって、トルク段差によるショックの発生を抑えることができる。

なお、点火時期のガードが解除された後は、点火時期が遅角限界を超えて遅角されるために失火が生じる可能性がある。しかし、その時点では出力トルクは十分に抑えられているので、仮に失火が生じたとしてもトルク段差によるショックは小さい。また、点火時期のガードが解除されるのは燃料カット許可条件の成立後であるので、通常の運転時には、遅角限界でのガードにより内燃機関の燃焼を確実に成立させることができる。

第２の発明によれば、燃料カット許可条件の成立後、目標トルクを最小トルクまで低下させていくと、目標トルクを実現するように吸気アクチュエータの動作量が調整され、吸入空気量で実現できるトルクと目標トルクとの差を補償するように点火時期の遅角が行われる。これにより、吸入空気量の減少と点火時期の遅角とが自動的に行われて内燃機関が出力できる限界まで出力トルクを低下させることができる。

第３の発明によれば、燃料カット前の運転状態に関する要求をトルクの値で表現し、それを要求出力トルクとの間で調停したものを目標トルクとして設定することで、燃料カット前も含めた連続的なトルク制御が可能になる。また、燃料カット許可条件の成立後は、燃料カット許可条件の成立時点での要求出力トルクから最小トルクまで燃料カット前要求トルクを徐々に低下させていくことで、燃料カット許可条件の成立前後でのトルク段差の発生を防止することができる。

第４の発明によれば、補機の駆動のために必要な補機負荷トルクを要求出力トルクに含むことで、燃料カット前においても、補機の駆動によって消費されるトルクの影響によってトルク変動が生じることを防止することができる。

第５の発明によれば、運転者からの要求軸トルクがゼロになることを燃料カットの許可条件とすることで、ドライバビリティに影響を与えることのない最も早いタイミングで燃料カットに向けてのトルクダウンを開始することができる。これにより、燃料カットの速やかな実施が可能になって、その分、無駄な燃料消費を抑えることができる。

第６の発明によれば、燃料カット許可条件の成立時点からの経過時間が限界時間に達したら強制的に燃料供給が停止されるので、トルク制御のばらつきの影響によって内燃機関の出力トルクが最小トルクまで低下しない場合であっても、確実に燃料カットを実行することができる。

また、第７の発明によれば、燃料カットからの復帰時には点火時期のガードが解除されるので、遅角限界を超えた点火時期の遅角によって、内燃機関の出力トルクを燃焼限界よりもさらに低下させることができる。これによれば、燃料カットからの復帰によりトルクが発生したときのトルク段差を小さくすることができ、トルク段差によるショックの発生を抑えることができる。

なお、遅角限界を超えて点火時期を遅角すると、燃焼が成立せずに失火が生じる可能性がある。しかし、燃料カットからの復帰は出力トルクを十分に抑えた状態で実行されるので、仮に失火が生じたとしてもトルク段差によるショックは小さい。また、燃料カットからの復帰が完了した後は点火時期のガードが有効になるので、燃料カットからの復帰後の通常の運転時には、遅角限界でのガードにより内燃機関の燃焼を確実に成立させることができる。

第８の発明によれば、燃料カットからの復帰時、目標トルクを燃焼限界よりもさらに低く設定すると、目標トルクを実現するように吸気アクチュエータの動作量が調整され、吸入空気量で実現できるトルクと目標トルクとの差を補償するように点火時期の遅角が行われる。これにより、吸入空気量の減少と点火時期の遅角とが自動的に行われて内燃機関が出力できる限界まで出力トルクを低下させることができる。

第９の発明によれば、燃料カットからの復帰時の運転状態に関する要求をトルクの値で表現し、それを要求出力トルクとの間で調停したものを目標トルクとして設定することで、燃料カットからの復帰時も含めた連続的なトルク制御が可能になる。また、燃料カット復帰完了条件が成立するまでは、燃料カット復帰時トルクを燃焼限界以下の値から要求出力トルクに徐々に近付けていくことで、燃料カット復帰完了条件の成立前後でのトルク段差の発生を抑えることができる。

第１０の発明によれば、例えば運転者からの軸トルクの要求に基づいて燃料カットから復帰する場合において、途中でトルク段差を生じさせることなく、運転者が要求する軸トルクと補機負荷トルクとに見合ったトルクまで、内燃機関の出力トルクを滑らかに増大させることができる。また、燃料カットからの復帰時においても、補機の駆動によって消費されるトルクの影響によってトルク変動が生じることを防止することができる。

第１１の発明によれば、例えばロックアップの解除により燃料カットから復帰する場合において、途中でトルク段差を生じさせることなく、内燃機関のアイドル運転のために必要なトルクまで、内燃機関の出力トルクを滑らかに増大させることができる。

第１２の発明によれば、要求出力トルクと燃料カット復帰時トルクとの差が所定値以下となることを燃料カットからの復帰の完了条件とすることで、燃料カット復帰完了条件の成立前後でのトルク段差の発生を防止することができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図１１を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態１としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置は、火花点火式の内燃機関に適用され、火花点火式内燃機関のアクチュエータであるスロットル、点火装置及び燃料供給装置の動作を制御する制御装置として構成されている。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。また、以下では、内燃機関を単にエンジンという。

図１に示すように、本実施の形態の制御装置は情報供給部２、要求調停部４、制御量計算部６及びアクチュエータ制御部８から構成されている。これら部分２，４，６，８間での信号の流れは基本的には一方向であり、情報供給部２からアクチュエータ制御部８へ向けて信号が伝達されるようになっている。エンジンのアクチュエータであるスロットル、点火装置及び燃料供給装置は、最下位のアクチュエータ制御部８に接続されている。

最上位の情報供給部２は、エンジンの運転状態に関する情報と、エンジンに対する種々の要求とを下位の要求調停部４や制御量計算部６に供給する。まず、エンジンの運転状態に関する情報とは、例えば、機関回転数、エアフローメータの出力値、スロットル開度センサの出力値、点火時期の設定値、Ａ／Ｆの設定値、バルブタイミング等であり、その情報源はエンジンに設けられた各種のセンサである。図１中には、上記の各種情報のうち本発明との関連が特に高いスロットル開度のみを図示している。

また、情報供給部２は、エンジンの運転状態を推定する機能も有している。その機能の１つがエンジンのトルクを推定計算する推定トルク計算部１４である。推定トルク計算部１４は、現在のスロットル開度における見込み空気量を吸気系のエアモデルを用いて計算する。エアモデルでは、エアフローメータの出力値、バルブタイミング、吸入空気温度等の他の空気量条件も考慮することができる。次に、エアモデルで計算した見込み空気量をトルクマップに照合し、トルクマップを用いて見込み空気量をトルクに変換する。トルクマップは、見込み空気量を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、点火時期、機関回転数、Ａ／Ｆ、バルブタイミング等、トルクに影響する各種の運転条件をパラメータとして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値（現在値）が入力される。ただし、点火時期はＭＢＴとされている。推定トルク計算部１４は、点火時期をＭＢＴとしたときのトルクを計算し、それをエンジンの推定トルクとして後述するトルク効率計算部３６に出力する。

さらに、情報供給部２は、エンジンの運転状態に関する情報として、燃料カットの実行の可否、燃料カット前制御の実行の可否、燃料カットからの復帰時制御の可否に関する各情報を発信する機能も有している。燃料カット前制御（以下、ＦＣ前制御）は、燃料カットを実行したときのトルク段差を最小限に抑えるためのエンジンの制御である。燃料カットからの復帰時制御（以下、ＦＣ復帰制御）は、燃料カットから復帰する際のトルク段差を最小限に抑えるためのエンジンの制御である。これらの制御の実行の可否判断は、燃料カットの実行の可否判断と併せてフラグセット部１６で行われる。フラグセット部１６は、上記の各可否判断の結果をフラグのオン／オフで表して発信する。ＦＣ前制御の実行の可否はＦＣ前制御実行フラグのオン／オフで表現する。ＦＣ復帰制御の実行の可否はＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフで表現する。そして、燃料カットの実行の可否はＦＣ実行フラグのオン／オフで表現する。

次に、情報供給部２から発せられるエンジンに対する要求について説明する。ここでいう要求とは、エンジンのトルクに関する要求とエンジンの効率に関する要求であり、それぞれ数値で出力される。トルク要求には、運転者からの要求を含む軸トルク要求の他、補機の駆動のために必要なトルク（以下、補機負荷損失分）や、アイドル運転のために必要なトルク（以下、ＩＳＣトルク要求）も含まれる。また、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control system）やＴＲＣ（Traction Control System）等の車両制御に必要なトルクも含まれる。効率要求は、トルクに変換可能な熱エネルギのトルクへの変換効率の要求値という意味を有しており、点火時期がＭＢＴのときを基準にして設定される無次元パラメータである。触媒暖機のために熱エネルギを排気ガスの昇温に利用したい場合等には、効率要求値は基準値の１よりも小さい値とされる。また、点火時期の進角によってトルクアップを図りたい場合にも、予めリザーブトルクを確保しておくために効率要求値は基準値の１よりも小さい値とされる。

また、情報供給部２には、トルク要求の１つであるＦＣ前トルク要求を出力するＦＣ前トルク要求部１０が設けられている。ＦＣ前トルク要求は、燃料カット前の運転状態に関する要求をトルクの値で表現したものである。ＦＣ前トルク要求部１０は、フラグセット部１６から発信されるＦＣ前制御実行フラグのオン／オフに応じて、出力するＦＣ前トルク要求の設定を変更する。ＦＣ前トルク要求の設定の詳細については、ＦＣ前制御の内容説明の中で説明するものとする。

さらに、情報供給部２には、トルク要求の１つであるＦＣ復帰時トルク要求を出力するＦＣ復帰時トルク要求部１２が設けられている。ＦＣ復帰時トルク要求は、燃料カットからの復帰時の運転状態に関する要求をトルクの値で表現したものである。ＦＣ復帰時トルク要求部１２は、フラグセット部１６から発信されるＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフに応じて、出力するＦＣ復帰時トルク要求の設定を変更する。ＦＣ復帰時トルク要求の設定の詳細については、後述するＦＣ復帰制御とともに説明するものとする。

次に、要求調停部４について説明する。上述のように、情報供給部２からはトルクや効率で表現された複数の要求が出力されるが、それらの要求を全て同時に実現することはできない。複数のトルク要求があったとしても実現できるトルクは１つであるため、要求の調停という処理が必要となる。効率に関しても同様である。要求調停部４には、複数のトルク要求を集約して１つの値に調停するトルク調停部２０と、複数の効率要求を集約して１つの値に調停する効率調停部２２とが設けられている。トルク調停部２０は、調停したトルク値をエンジンの目標トルクとして下位の制御量計算部６に出力する。また、効率調停部２２は、調停した効率値をエンジンの目標効率として下位の制御量計算部６に出力する。なお、ここでいう調停とは、予め定められた計算規則に従って複数の数値から１つの数値を得る動作である。計算規則には例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等が含まれる。それら複数の計算規則を適宜に組み合わせたものとしてもよい。

図２はトルク調停部２０の構成を示すブロック図である。トルク調停部２０は、重ね合わせ要素２０２と最小値選択要素２０４とから構成されている。また、この例においてトルク調停部２０によって集約されるトルク要求は、運転者からの要求を含む軸トルク要求、補機負荷損失分、ＩＳＣトルク要求、ＦＣ前トルク要求及びＦＣ復帰時トルク要求である。トルク調停部２０で集約された要求値のうち、軸トルク要求と補機負荷損失分とＩＳＣトルク要求とは重ね合せ要素２０２にて重ね合わされる。重ね合わせ要素２０２の出力値は、エンジンのトルクを消費する各消費要素からエンジンに対して要求される出力トルクの合計値に相当する。重ね合わせ要素２０２の出力値は、ＦＣ前トルク要求及びＦＣ復帰時トルク要求とともに最小値選択要素２０４に入力され、それらの中の最小値が選択される。そして、選択された値が最終的なトルク要求値、すなわち、エンジンの目標トルクとしてトルク調停部２０から出力される。具体的な説明は省略するが、効率調停部２２でも同様の処理が行なわれている。

次に、制御量計算部６について説明する。制御量計算部６には、要求調停部４から目標トルクと目標効率とが供給され、また、情報供給部２からも種々の情報が供給される。情報供給部２から制御量計算部６に供給される主たる情報は、ＭＢＴでの推定トルク、ＦＣ前制御実行フラグ、ＦＣ復帰制御実行フラグ及びＦＣ実行フラグである。制御量計算部６では、供給された情報に基づいてアクチュエータの制御量である目標スロットル開度と目標点火時期とを計算する。

制御量計算部６には、目標スロットル開度を導出するための機能として、目標トルク補正部３０、目標空気量計算部３２及びスロットル開度計算部３４が設けられている。まず、目標トルク補正部３０には、目標トルクと目標効率とが入力される。目標トルク補正部３０は目標トルクを目標効率で除算して補正し、その補正目標トルクを目標空気量計算部３２に出力する。目標効率が通常値である１の場合には、トルク調停部２０から出力された目標トルクがそのまま目標空気量計算部３２に出力される。一方、目標効率が１よりも小さい値の場合には、目標効率による除算によって目標トルクは嵩上げされ、嵩上げされた目標トルクが目標空気量計算部３２に出力される。

目標空気量計算部３２は、空気量マップを用いて補正目標トルクを空気量に変換する。空気量マップは、補正目標トルクを含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、点火時期、機関回転数、Ａ／Ｆ、バルブタイミング等、トルクに影響する各種の運転条件をパラメータとして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値（現在値）が入力される。ただし、点火時期はＭＢＴ若しくは基準点火時期とされている。目標空気量計算部３２は、補正目標トルクから変換された空気量をエンジンの目標空気量とし、それをスロットル開度計算部３４に出力する。

スロットル開度計算部３４は、吸気系エアモデルの逆モデルを用いて目標空気量をスロットル開度に変換する。すなわち、目標空気量を実現可能なスロットル開度を計算する。逆モデルでは、エアフローメータの出力値、バルブタイミング、吸入空気温度等、スロットル開度に影響する運転条件をパラメータして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値（現在値）が入力される。スロットル開度計算部３４は、目標空気量から変換されたスロットル開度を目標スロットル開度として出力する。

また、制御量計算部６には、目標点火時期を導出するための機能として、トルク効率計算部３６、上下限ガード部３８、遅角量計算部４０、ＭＢＴ計算部４２及び点火時期計算部４４が設けられている。トルク効率計算部３６には、目標トルクと推定トルクとが入力される。トルク効率計算部３６は目標トルクと推定トルクとの比を計算し、その計算結果をトルク効率として算出する。空気量が変化している過渡状態では、空気量に応じて推定トルクが変化することで、トルク効率もそれに応じて変化する。トルク効率計算部３６は、算出したトルク効率を上下限ガード部３８に出力する。

上下限ガード部３８は、トルク効率計算部３６で算出されたトルク効率を上限トルク効率及び下限トルク効率でガード処理する。上限トルク効率はノックの発生を確実に防止できる限界トルク効率である。下限トルク効率はエンジンでの燃焼が確実に成立する、すなわち、失火を確実に防止できる限界トルク効率である。下限トルク効率によるガードを燃焼限界ガードという。何れの限界トルク効率もＡ／Ｆ、機関回転数、バルブタイミング等のエンジンの運転状態に関する情報に基づいて設定される。

ただし、下限トルク効率による燃焼限界ガードは、所定の条件が成立した場合には解除される。その条件とは、ＦＣ前制御実行フラグがオンになっていること、或いは、ＦＣ復帰制御実行フラグがオンになっていることである。すなわち、後述するＦＣ前制御やＦＣ復帰制御が実行されているときには、下限トルク効率以下までトルク効率を下げることが許容される。下限トルク効率よりもトルク効率を下げると失火の可能性は大きくなるが、燃焼限界を超えてトルクを低下させることができるようになる。

上下限ガード部３８にてガード処理されたトルク効率は遅角量計算部４０に入力される。遅角量計算部４０はトルク効率からＭＢＴに対する遅角量を計算する。遅角量の計算には、点火時期マップが用いられる。点火時期マップは、トルク効率を含む複数のパラメータを軸とする多次元マップであって、機関回転数等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件をパラメータとして設定することができる。これらのパラメータには現在の運転状態情報から得られる値（現在値）が入力される。点火時期マップでは、トルク効率が小さいほど遅角量は大きい値に設定される。

遅角量計算部４０での計算と並行して、ＭＢＴ計算部４２では現在のスロットル開度における見込み空気量のもとでのＭＢＴが計算される。点火時期計算部４４は、遅角量計算部４０で計算された遅角量をＭＢＴ計算部４２で計算されたＭＢＴに加算し、その計算結果を目標点火時期として出力する。前述の下限トルク効率によってトルク効率がガードされている場合には、目標点火時期は燃焼が成立する遅角限界にてガードされている。しかし、下限トルク効率による燃焼限界ガードが解除されているときには、遅角限界を超えて遅角されることもある。

アクチュエータ制御部８には、スロットルドライバ５０、点火装置ドライバ５２及び燃料供給装置ドライバ５４が設けられている。スロットルドライバ５０は、スロットル開度計算部３４で計算された目標スロットル開度を実現するようにスロットルを制御する。また、点火装置ドライバ５２は、点火時期計算部４４で計算された目標点火時期を実現するように点火装置を制御する。そして、燃料供給装置ドライバ５４には、目標燃料供給量（図示略）とＦＣ実行フラグとが供給される。燃料供給装置ドライバ５４は、ＦＣ実行フラグがオフであれば目標燃料供給量を実現するようにスロットルを制御し、ＦＣ実行フラグがオンになっていれば燃料供給を停止するよう燃料供給装置を制御する。なお、燃料供給量の制御に関しては本実施の形態の要部ではないため、その詳細についての説明は省略する。

以上説明した本実施の形態の制御装置の構成によれば、燃料カット前のトルク状態は、ＦＣ前制御実行フラグがオンになるタイミングと、ＦＣ前トルク要求の値の設定と、ＦＣ実行フラグがオンになるタイミングとによって決まる。また、燃料カットからの復帰時のトルク状態は、ＦＣ復帰制御実行フラグが切換わるタイミングと、ＦＣ復帰時トルク要求の値の設定とによって決まる。以下、本実施の形態の制御装置によって実行されるＦＣ前制御とＦＣ復帰制御とについて順に説明する。

まず、本実施の形態の制御装置によって実行されるＦＣ前制御の詳細について説明する。ＦＣ前制御では、次の２つの条件がともに成立したときに燃料カットの許可条件が成立したものと判断される。そして、燃料カット許可条件の成立を受けてＦＣ前制御実行フラグがオフからオンに切り替えられる。
条件１：運転者からの要求を含む軸トルク要求がゼロであること。
条件２：現在の機関回転数が所定回転数よりも大きいこと。

上記条件１によれば、ドライバビリティに影響を与えることのない最も早いタイミングで燃料カットに向けてのトルクダウンを開始することができる。これにより、燃料カットの速やかな実施が可能になって、その分、無駄な燃料消費を抑えることができる。一方、上記条件２は燃料カットによるエンジンストールを防止するための条件である。したがって、上記の所定回転数には、自動変速機がロックアップ中の場合と、ロックアップされていない場合とで別々の値が用いられる。

ＦＣ前制御実行フラグのオン／オフは、上下限ガード部３８の動作に反映される。図３は、ＦＣ前制御における燃焼限界ガードの解除／セットの手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ１０２では、ＦＣ前制御実行フラグのオン／オフが判断される。ＦＣ前制御実行フラグがオンである場合には、燃焼限界ガードが解除される（ステップＳ１０４）。一方、ＦＣ前制御実行フラグがオフであれば燃焼限界ガードがセットされる（ステップＳ１０６）。

ＦＣ前制御実行フラグのオン／オフは、ＦＣ前トルク要求部１０の動作にも反映される。ＦＣ前制御実行フラグがオフのとき、ＦＣ前トルク要求の値はＦＣ前トルク要求部１０が出力しうる最大値に固定される。この最大値はエンジンが実現可能なトルク範囲を超える値になっている。このような値を要求値として出力した場合、トルク調停部２０の最小値選択要素２０４では、必ず重ね合わせ要素２０２の出力値が選択されるようになる。

一方、ＦＣ前制御実行フラグがオンのときには、ＦＣ前トルク要求部１０は次の式１によってＦＣ前トルク要求の値を計算する。式１中の最小トルクとはエンジンが出力可能な最小トルクであって、エンジン回転数の関数で表される。また、式１中の前回トルク要求値とは、前回のトルク調停によって得られたトルク要求値、すなわち、前回の目標トルクである。なお、エンジンの制御装置は一定の周期で計算を繰り返しており、目標トルクの計算もその周期で行われている。式１中のｅｎは定数であって、その値は適合によって決定されている。
ＦＣ前トルク要求値＝（最小トルク−前回トルク要求値）／ｅｎ＋前回トルク要求値 ・・・式１

ＦＣ前制御実行フラグのオン／オフに応じてＦＣ前トルク要求の設定が変更されることで、トルク調停部２０から出力される目標トルクにＦＣ前制御実行フラグのオン／オフが反映されることになる。図４は、ＦＣ前制御における目標トルクの設定の手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ２０２では、ＦＣ前制御実行フラグのオン／オフが判断される。ＦＣ前制御実行フラグがオフである場合には、ＦＣ前トルク要求値は最大値に固定される（ステップＳ２０６）。このため、次のステップＳ２０８では、トルク調停により、トルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２の出力値が目標トルクとして出力されることになる。一方、ＦＣ前制御実行フラグがオンである場合には、上記の式１に従ってＦＣ前トルク要求値が算出される（ステップＳ２０４）。式１で計算されるＦＣ前トルク要求値は、重ね合わせ要素２０２の出力値、すなわち、軸トルク要求値と補機負荷損失分とＩＳＣトルク要求値とを合算したトルク要求値よりも小さいので、次のステップＳ２０８では、トルク調停によりＦＣ前トルク要求値が目標トルクとして出力されることになる。

図６は、ＦＣ前制御の実行結果の一例を示すタイムチャートである。上段のチャートは、ＦＣ前トルク要求値の時間変化（図中の破線）と、図示トルク要求値の時間変化（図中の二点鎖線）と、それらの調停結果である目標トルクの時間変化（図中の実線）とを示している。なお、ここでいう図示トルク要求値とは、軸トルク要求値と補機負荷損失分とＩＳＣトルク要求値との合算値である。中段のチャートは、現在のスロットル開度や点火時期から計算できる実際のトルク値の時間変化を示している。下段のチャートは、ＦＣ前制御実行フラグとＦＣ実行フラグのオン／オフの時間変化を示している。各チャートの時間軸は一致している。

図６のタイムチャートは、運転者によりアクセルが戻されていった場合に実行されるＦＣ前制御の結果を示したものである。この場合、アクセルが戻されるに応じてエンジンへの軸トルクの要求値も低下していき、やがて図示トルク要求値に含まれる軸トルク要求値はゼロになる。軸トルク要求値がゼロになるまでの間はＦＣ前制御実行フラグはオフであることから、その間のＦＣ前トルク要求値は最大値に固定される。そして、調停の結果、図示トルク要求値が目標トルクとして出力される。

軸トルク要求値がゼロになると、その時点（時点t1）においてＦＣ前制御実行フラグはオンになる。ＦＣ前制御実行フラグのオンにより、ＦＣ前トルク要求値は上記の式１で計算されることになる。アクセルが完全に戻された後は、エンジンへの軸トルク要求値はゼロに固定される。式１で計算されるＦＣ前トルク要求値は、軸トルク要求値がゼロのときの図示トルク要求値よりも小さい値になることから、調停の結果、ＦＣ前トルク要求値が目標トルクとして出力される。

式１によれば、ＦＣ前トルク要求値は、時点t1での図示トルク要求値（すなわち、軸トルク要求値がゼロ）から最小トルクまで徐々に低下させられていく。これにより、目標トルクも最小トルクまで低下していき、その目標トルクを実現するようにスロットル開度が調整される。しかし、吸入空気量によるトルク調整には応答遅れがあり、また、吸入空気量で実現できるトルクには下限がある。このため、目標トルクが低下していくに連れてスロットル開度の調整のみでは目標トルクの実現は困難になっていく。

本実施の形態の制御装置によれば、図１に示す構成を採ったことにより、吸入空気量で実現できるトルクと目標トルクとの差を補償するように自動的に点火時期の遅角が行われる。通常、点火時期は遅角限界でガードされているが、ＦＣ前制御実行フラグのオンによって上下限ガード部３８の燃焼限界ガードは解除されているので、必要が有れば遅角限界を超えて点火時期を遅角させることもできる。遅角限界を超えた点火時期の遅角によれば、エンジンの出力トルクを燃焼限界よりもさらに低下させ、エンジンが出力できる最小トルクまで出力トルクを目標トルクに追従させることができる。

なお、燃焼限界ガードが解除された後は、点火時期が遅角限界を超えて遅角されるために失火が生じる可能性がある。しかし、その時点では出力トルクは十分に抑えられているので、仮に失火が生じたとしてもトルク段差によるショックは小さい。また、燃焼限界ガードが解除されるのはＦＣ前制御実行フラグがオンになった後であるので、通常の運転時には、燃焼限界でのガードによってエンジンの燃焼を確実に成立させることができる。

目標トルクに追従してエンジンの出力トルクが最小トルクまで低下した時点（時点t2）で、燃料カットが実行される。図５は、ＦＣ前制御における燃料供給の停止の手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ３０２では、エンジンが現在出力しているトルクが算出される。エンジンが実際に出力しているトルクは、エンジン回転数、吸入空気量、スロットル開度、空燃比、バルブタイミング、点火時期等の情報を用いることで正確に計算することができる。次のステップＳ３０４では、現在の出力トルクがＦＣ判定値よりも小さくなったか否か判定される。ＦＣ判定値はエンジンの最小トルクである。エンジンの出力トルクが最小トルクまで低下したら、その時点（時点t2）においてＦＣ実行フラグがオンにされる。そして、ＦＣ実行フラグのオンを受けて燃料供給が停止される（ステップＳ３０６）。

以上のように、本実施の形態の制御装置によって実行されるＦＣ前制御では、燃料カットに先立ってエンジンの出力トルクを最小トルクまで低下させるようにしている。エンジンの出力トルクを最小トルクまで低下させてから燃料供給を停止すれば、トルク段差によるショックの発生を抑えることができる。また、ＦＣ前制御実行フラグがオンになった時点での図示トルク要求値（すなわち、軸トルク要求値がゼロ）から最小トルクまで、エンジンの出力トルクを徐々に低下させることで、ＦＣ前制御の実行前後においてトルク段差が生じることも防止されている。

次に、本実施の形態の制御装置によって実行されるＦＣ復帰制御の詳細について説明する。図７は、ＦＣ復帰制御における燃料カットからの復帰判断の手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ４０２では、燃料カットからの復帰条件の成否が判断される。前述のＦＣ実行フラグがオンからオフになった場合に、燃料カットからの復帰条件が成立したと判断される。そして、燃料カットからの復帰条件が成立したら、燃料カットが中止されてエンジンの運転が再開される（ステップＳ４０４）。

ＦＣ復帰制御では、燃料カットの実行中において次の２つの条件のいずれかが成立したとき、ＦＣ実行フラグがオンからオフに切り替えられる。そして、それと同時に、ＦＣ復帰制御実行フラグがオフからオンに切り替えられる。
条件１：運転者からの要求を含む軸トルク要求が発生したこと。
条件２：ロックアップが解除されたこと。

上記条件１の成否は、軸トルク要求値がゼロよりも大きくなったか否かで判定される。条件１の成立時には、燃料カットを中止してエンジンにトルクを出力させ、運転者の要求に見合ったトルクまでエンジンの出力トルクを増大させる。上記条件２の成否は、自動変速機からのロックアップ信号のオン／オフで判定される。ロックアップが解除されるとエンジンに作用する駆動系の慣性力が減少し、エンジンの回転は急速に低下してしまう。そこで、条件２の成立時には、燃料カットを中止してエンジンをアイドル運転させる。

ＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフは、上下限ガード部３８の動作に反映される。図８は、ＦＣ復帰制御における燃焼限界ガードの解除／セットの手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ５０２では、ＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフが判断される。ＦＣ復帰制御実行フラグがオンである場合には、燃焼限界ガードが解除される（ステップＳ５０４）。一方、ＦＣ復帰制御実行フラグがオフであれば燃焼限界ガードがセットされる（ステップＳ５０６）。

ＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフは、ＦＣ復帰時トルク要求部１２の動作にも反映される。ＦＣ復帰制御実行フラグがオフのとき、ＦＣ復帰時トルク要求の値はＦＣ復帰時トルク要求部１２が出力しうる最大値に固定される。この最大値はエンジンが実現可能なトルク範囲を超える値になっている。このような値を要求値として出力した場合、トルク調停部２０の最小値選択要素２０４では、必ず重ね合わせ要素２０２の出力値が選択されるようになる。

一方、ＦＣ復帰制御実行フラグがオンのときには、ＦＣ復帰時トルク要求部１２は次の式２或いは式３によってＦＣ復帰時トルク要求の値を計算する。式２は、ＦＣ復帰制御実行フラグがオンになった直後、つまり、初回に設定するＦＣ復帰時トルク要求値の計算式である。式２中の所定トルクとは、運転者からの要求を含む軸トルク要求値に補機負荷損失分とＩＳＣトルク要求値とを加算したトルクである。すなわち、トルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２の出力値である。βは係数であって、所定トルクにβを掛けた値がエンジンの最小トルク付近になるような値（具体的には０に近い値、例えば０．１）に設定されている。
ＦＣ復帰時トルク要求値＝所定トルク×β ・・・式２

ＦＣ復帰時トルク要求部１２は、初回以外のＦＣ復帰時トルク要求値の計算には式３を使用する。式３中の前回トルク要求値とは、前回のトルク調停によって得られたトルク要求値、すなわち、前回の目標トルクである。式３中のｅｎは定数であって、その値は適合によって決定されている。所定トルクは、式２の場合と同じくトルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２の出力値であり、その値は毎回更新される。
ＦＣ復帰時トルク要求値＝（所定トルク−前回トルク要求値）／ｅｎ＋前回トルク要求値 ・・・式３

ＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフに応じてＦＣ復帰時トルク要求の設定が変更されることで、トルク調停部２０から出力される目標トルクにＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフが反映されることになる。図９は、ＦＣ復帰制御における目標トルクの設定の手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ６０２では、ＦＣ復帰制御実行フラグのオン／オフが判断される。ＦＣ復帰制御実行フラグがオンである場合には、上記の式２或いは式３に従ってＦＣ復帰時トルク要求値が算出される（ステップＳ６０４）。式２，式３で計算されるＦＣ復帰時トルク要求値は、トルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２の出力値よりも小さいので、次のステップＳ６０８では、トルク調停によりＦＣ前トルク要求値が目標トルクとして出力されることになる。ＦＣ復帰制御実行フラグがオフになった場合には、ＦＣ復帰時トルク要求値は最大値に固定される（ステップＳ６０６）。このため、次のステップＳ６０８では、トルク調停により、トルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２の出力値、すなわち、軸トルク要求値と補機負荷損失分とＩＳＣトルク要求値とを合算したトルク要求値が目標トルクとして出力されることになる。

図１１は、ＦＣ復帰制御の実行結果の一例を示すタイムチャートである。上段のチャートは、ＦＣ前トルク要求値の時間変化（図中の破線）と、図示トルク要求値の時間変化（図中の二点鎖線）と、それらの調停結果である目標トルクの時間変化（図中の実線）とを示している。図中の図示トルク要求値とは、軸トルク要求値と補機負荷損失分とＩＳＣトルク要求値との合算値である。中段のチャートは、現在のスロットル開度や点火時期から計算できる実際のトルク値の時間変化を示している。下段のチャートは、ＦＣ復帰制御実行フラグとＦＣ実行フラグのオン／オフの時間変化を示している。各チャートの時間軸は一致している。

図１１のタイムチャートは、運転者によりアクセルが踏まれた場合に実行されるＦＣ復帰制御の結果を示したものである。アクセルが踏まれて軸トルク要求値がゼロから上昇すると、その時点（時点t1）においてＦＣ実行フラグはオフになる。ＦＣ実行フラグのオフによって燃料カットは中止される。また、ＦＣ実行フラグのオフと同時にＦＣ復帰制御実行フラグはオンになる。ＦＣ復帰制御実行フラグのオン後、最初の計算ではＦＣ復帰時トルク要求値は上記の式２で計算され、次回以降の計算ではＦＣ復帰時トルク要求値は上記の式３で計算される。式２或いは式３で計算されるＦＣ復帰時トルク要求値は、図示トルク要求値よりも小さい値になることから、調停の結果、ＦＣ復帰時トルク要求値が目標トルクとして出力される。

式２，式３によれば、燃料カットからの復帰直後におけるＦＣ復帰時トルク要求値は、エンジンが出力できる最小トルク付近の値に設定される。このため、目標トルクもエンジンの最小トルク付近の値に設定され、その目標トルクを実現するようにスロットル開度が調整される。しかし、吸入空気量で実現できるトルクには下限があるため、目標トルクがある程度の値に上昇するまでの間はスロットル開度の調整のみで目標トルクを実現することは難しい。

本実施の形態の制御装置によれば、図１に示す構成を採ったことにより、吸入空気量で実現できるトルクと目標トルクとの差を補償するように自動的に点火時期の遅角が行われる。その際、ＦＣ復帰制御実行フラグのオンによって上下限ガード部３８の燃焼限界ガードは解除されているので、必要が有れば遅角限界を超えて点火時期を遅角させることもできる。遅角限界を超えた点火時期の遅角によれば、エンジンの出力トルクを燃焼限界よりもさらに低い値に抑えることができるので、目標トルクに合わせてエンジンが出力できる最小トルク付近からエンジンの出力トルクを立ち上げていくことができる。

なお、遅角限界を超えて点火時期を遅角すると、燃焼が成立せずに失火が生じる可能性がある。しかし、燃料カットからの復帰は出力トルクを十分に抑えた状態で実行されるので、仮に失火が生じたとしてもトルク段差によるショックは小さい。また、燃料カットからの復帰が完了した後は上下限ガード部３８による燃焼限界ガードが有効になるので、燃料カットからの復帰後の通常の運転時には、燃焼限界でのガードによってエンジンの燃焼を確実に成立させることができる。

目標トルクに追従してエンジンの出力トルクが図示トルク要求値に近付いた時点（時点t2）で、ＦＣ復帰制御は中止される。図１０は、ＦＣ復帰制御におけるＦＣ復帰制御の中止判断の手順を示すフローチャートである。その最初のステップＳ７０２では、エンジンが現在出力しているトルクが算出される。次のステップＳ７０４では、燃料カットからの復帰の完了条件が成立した否か判定される。現在の出力トルクが完了判定値よりも大きくなったら、燃料カット復帰完了条件が成立したと判断される。完了判定値は図示トルク要求値よりも僅かに小さい値、例えば、図示トルク要求値に０．９５を係数として掛けた値である。エンジンの出力トルクが完了判定値を超えたら、その時点（時点t2）においてＦＣ復帰制御実行フラグがオフにされる（ステップＳ７０６）。ＦＣ復帰制御実行フラグがオフにされるとＦＣ復帰時トルク要求値は最大値に固定されることから、時点t2の以降は、調停により図示トルク要求値が目標トルクとして出力される。

以上のように、本実施の形態のＦＣ復帰制御では、エンジンの出力トルクを燃焼限界よりもさらに低下させるようにして燃料カットからの復帰が図られる。これによれば、燃料カットからの復帰によりトルクが発生したときのトルク段差を小さくすることができ、トルク段差によるショックの発生を抑えることができる。また、燃料カット復帰完了条件が成立するまでは、エンジンの出力トルクを燃焼限界以下の値から図示トルク要求値に徐々に近付けていくことで、ＦＣ復帰制御の中止前後でのトルク段差の発生を抑えることができる。

また、図１１のタイムチャートに示すように、運転者からの軸トルクの要求に基づいて燃料カットから復帰する場合には、途中でトルク段差を生じさせることなく、運転者が要求する軸トルクに見合ったトルクまで、エンジンの出力トルクを滑らかに増大させることができる。タイムチャートでの説明は省略するが、同様にロックアップの解除によって燃料カットから復帰する場合にも、途中でトルク段差を生じさせることなく、エンジンのアイドル運転のために必要なトルクまで、エンジンの出力トルクを滑らかに増大させることができる。

以上、本発明の実施の形態１としてのエンジンの制御装置について説明した。実施の形態１と第１の発明及びそれに従属する各発明との対応関係は次の通りである。

トルク調停部２０とＦＣ前トルク要求部１０とにより第２の発明の「目標トルク設定手段」が構成されている。より詳しくは、トルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２が第３の発明の「要求出力トルク取得手段」に相当し、ＦＣ前トルク要求部１０は第３の発明の「燃料カット前トルク要求手段」に相当し、トルク調停部２０の最小値選択要素２０４は第３の発明の「調停手段」に相当する。また、目標空気量計算部３２及びスロットル開度計算部３４は第２の発明の「吸入空気量制御手段」に相当する。推定トルク計算部１４は第２の発明の「推定トルク計算手段」に相当し、トルク効率計算部３６は第２の発明の「トルク効率算出手段」に相当する。遅角量計算部４０は第２の発明の「点火遅角量設定手段」に相当し、点火時期計算部４４は第２の発明の「点火時期制御手段」に相当する。そして、これらの要素により第１の発明の「トルク制御手段」が構成されている。

上下限ガード部３８は第１の発明の「ガード手段」に相当する。そして、フラグセット部１６は第１の発明の「判定手段」に相当し、フラグセット部１６から供給されるＦＣ前制御実行フラグに基づいて上下限ガード部３８による燃焼限界ガードの解除／セットが行われることで、第１の発明の「解除手段」が実現される。また、フラグセット部１６から供給されるＦＣ実行フラグに基づき燃料供給装置ドライバ５４が燃料供給を停止することで、第１の発明の「燃料供給停止手段」が実現される。

次に、実施の形態１と第７の発明及びそれに従属する各発明との対応関係は次の通りである。

トルク調停部２０とＦＣ前トルク要求部１０とにより第８の発明の「目標トルク設定手段」が構成されている。より詳しくは、トルク調停部２０の重ね合わせ要素２０２が第９の発明の「要求出力トルク取得手段」に相当し、ＦＣ復帰時トルク要求部１２は第９の発明の「燃料カット復帰時トルク要求手段」に相当し、トルク調停部２０の最小値選択要素２０４は第９の発明の「調停手段」に相当する。また、目標空気量計算部３２及びスロットル開度計算部３４は第８の発明の「吸入空気量制御手段」に相当する。推定トルク計算部１４は第８の発明の「推定トルク計算手段」に相当し、トルク効率計算部３６は第８の発明の「トルク効率算出手段」に相当する。遅角量計算部４０は第８の発明の「点火遅角量設定手段」に相当し、点火時期計算部４４は第８の発明の「点火時期制御手段」に相当する。そして、これらの要素により第７の発明の「トルク制御手段」が構成されている。

上下限ガード部３８は第７の発明の「ガード手段」に相当する。そして、フラグセット部１６は第７の発明の「判定手段」に相当し、フラグセット部１６から供給されるＦＣ復帰制御実行フラグに基づいて上下限ガード部３８による燃焼限界ガードの解除／セットが行われることで、第７の発明の「解除手段」が実現される。

実施の形態２．
次に、図１２及び図１３を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の制御装置は、実施の形態１のものと同構成の制御回路を備えている。したがって、以下の説明では、実施の形態１と同じく図１及び図２に示す構成を前提にして説明を行うものとする。

本実施の形態の制御装置と実施の形態１のものとは、ＦＣ前制御における燃料供給の停止の手順に違いが有る。実施の形態１ではエンジンの出力トルクが最小トルクまで低下することを条件にして燃料供給を停止している。しかし、制御回路やアクチュエータには個体差があるため、実行されるトルク制御の結果にもある程度のばらつきが生じる。トルク制御のばらつきがＦＣ前制御での出力トルクに影響した場合には、点火時期の遅角にかかわらずエンジンの出力トルクが最小トルクまで低下せず、何時までたっても燃料カットが実行されないという状況が発生してしまう。

そこで、本実施の形態にかかるＦＣ前制御では、図１０に示す手順に替えて図１２に示す手順にて燃料供給の停止を行うこととした。なお、図１２のフローチャートにおいて、図１０のフローチャートに示す処理と共通する処理については同一の符号を付している。図１３は、本実施の形態にかかるＦＣ前制御の実行結果の一例を示すタイムチャートである。

図１２のフローチャートにおいて、その最初のステップＳ３０２では、エンジンが現在出力しているトルクが算出される。次のステップＳ３０４では、現在の出力トルクがＦＣ判定値、すなわち、エンジンの最小トルクよりも小さくなったか否か判定される。エンジンの出力トルクが最小トルクまで低下していない場合、本実施の形態では、燃料カット許可条件が成立してＦＣ前制御実行フラグがオンになった時点（時点t1）からの経過時間が計時される。そして、経過時間が所定の限界時間αに達したか否か判定される（ステップＳ３０８）。

上記の限界時間αは、計算上エンジンの出力トルクが最小トルクまで低下するのに必要な時間にある程度の余裕時間を加えて設定されている。図１３のタイムチャートに示すように、目標トルクが最小トルクまで低下した後もエンジンの出力トルクが最小トルクまで低下しない場合には、やがて、経過時間が限界時間αに達する。本実施の形態では、経過時間が限界時間αに達したら、その時点においてＦＣ実行フラグがオンにされる。そして、ＦＣ実行フラグのオンを受けて燃料供給が停止される（ステップＳ３０６）。

以上のように、本実施の形態にかかるＦＣ前制御では、燃料カット許可条件の成立時点（時点t1）からの経過時間が限界時間αに達したら強制的に燃料供給が停止される。これによれば、トルク制御のばらつきの影響によってエンジンの出力トルクが最小トルクまで低下しない場合であっても、確実に燃料カットを実行することができ、燃費の向上や排気性能の向上といった燃料カットの利点を確実に享受することができる。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本発明の制御装置は上述の実施の形態に係る制御回路とは異なる構成の制御回路を用いても実施することができる。上述の実施の形態に係る制御回路では、目標トルクを与えれば、それを実現するようにスロットル開度と点火時期とが自動的に調整されるようになっている。しかし、本発明を実施する上では、各アクチュエータに個別に目標値（目標スロットル開度、目標点火時期）を与える構成であってもよい。

本発明の実施の形態１としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかるトルク調停部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１のＦＣ前制御における燃焼限界ガードの解除／セットの手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ前制御における目標トルクの設定の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ前制御における燃料供給の停止の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ前制御の実行結果を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ復帰制御における燃料カットからの復帰判断の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ復帰制御における燃焼限界ガードの解除／セットの手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ復帰制御における目標トルクの設定の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ復帰制御におけるＦＣ復帰制御の中止判断の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のＦＣ復帰制御の実行結果を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２のＦＣ前制御における燃料供給の停止の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２のＦＣ前制御の実行結果を示すタイムチャートである。

符号の説明

２ 情報供給部
４ 要求調停部
６ 制御量計算部
８ アクチュエータ制御部
１０ ＦＣ前トルク要求部
１２ ＦＣ復帰時トルク要求部
１４ 推定トルク計算部
１６ フラグセット部
２０ トルク調停部
２２ 効率調停部
３０ 目標トルク補正部
３２ 目標空気量計算部
３４ スロットル開度計算部
３６ トルク効率計算部
３８ 上下限ガード部
４０ 遅角量計算部
４２ ＭＢＴ計算部
４４ 点火時期計算部
５０ スロットルドライバ
５２ 点火装置ドライバ
５４ 燃料供給装置ドライバ

Claims (12)

1. 内燃機関の燃焼が成立する遅角限界で点火時期をガードするガード手段と、
   燃料カットの許可条件の成否を判定する判定手段と、
   前記燃料カット許可条件が成立した場合には前記ガード手段による点火時期のガードを解除する解除手段と、
   前記燃料カット許可条件の成立後、点火時期を遅角させて前記内燃機関の出力トルクを低下させるトルク制御手段と、
   前記内燃機関の出力トルクが予め設定した最小トルクまで低下した後、燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記トルク制御手段は、
   前記内燃機関の目標トルクを設定する手段であって、前記燃料カット許可条件の成立後、前記目標トルクを前記最小トルクまで低下させる目標トルク設定手段と、
   前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸気アクチュエータの動作量を前記目標トルクに基づいて制御する吸入空気量制御手段と、
   前記吸気アクチュエータの現在の動作量のもとで点火時期をＭＢＴに設定したときに得られる推定トルクを計算する推定トルク計算手段と、
   前記目標トルクと前記推定トルクとの比からトルク効率を算出するトルク効率算出手段と、
   点火時期の遅角量を前記トルク効率に基づいて設定する点火遅角量設定手段と、
   前記遅角量に基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記目標トルク設定手段は、
   前記内燃機関のトルクを消費する消費要素から前記内燃機関に対して要求される出力トルクを取得する要求出力トルク取得手段と、
   燃料カット前の運転状態に関する要求をトルクの値で表現して要求する手段であって、前記燃料カット許可条件の未成立時は実現可能なトルク範囲を超える値を燃料カット前トルクとして要求し、前記燃料カット許可条件の成立後は、前記燃料カット許可条件の成立時点での要求出力トルクから前記最小トルクまで前記燃料カット前トルクを徐々に低下させていく燃料カット前トルク要求手段と、
   前記要求出力トルクと前記燃料カット前トルクとを比較してより小さい方を目標トルクとして選択する調停手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記要求出力トルク取得手段は、運転者から要求される軸トルクと、補機の駆動のために必要な補機負荷トルクとの和を前記要求出力トルクとして取得する
   ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記判定手段は、運転者から要求される軸トルクの値がゼロになった場合に、前記燃料カット許可条件が成立したと判断する
   ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記燃料供給停止手段は、前記燃料カット許可条件の成立時点からの経過時間を計時し、前記経過時間が所定の限界時間に達したときには、前記内燃機関の出力トルクが前記最小トルクまで低下していない場合でも燃料供給を停止する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 内燃機関の燃焼が成立する遅角限界で点火時期をガードするガード手段と、
   燃料カットからの復帰時、点火時期を遅角させて前記内燃機関の出力トルクを低下させるトルク制御手段と、
   燃料カットからの復帰の完了条件の成否を判定する判定手段と、
   前記燃料カット復帰完了条件が成立するまでは前記ガード手段による点火時期のガードを解除する解除手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 前記トルク制御手段は、
   前記内燃機関の目標トルクを設定する手段であって、燃料カットからの復帰時、前記目標トルクを燃焼限界以下の値から徐々に上昇させていく目標トルク設定手段と、
   前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸気アクチュエータの動作量を前記目標トルクに基づいて制御する吸入空気量制御手段と、
   前記吸気アクチュエータの現在の動作量のもとで点火時期をＭＢＴに設定したときに得られる推定トルクを計算する推定トルク計算手段と、
   前記目標トルクと前記推定トルクとの比からトルク効率を算出するトルク効率算出手段と、
   点火時期の遅角量を前記トルク効率に基づいて設定する点火遅角量設定手段と、
   前記遅角量に基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記目標トルク設定手段は、
   前記内燃機関のトルクを消費する消費要素から前記内燃機関に対して要求される出力トルクを取得する要求出力トルク取得手段と、
   燃料カットからの復帰時の運転状態に関する要求をトルクの値で表現して要求する手段であって、前記燃料カット復帰完了条件が成立したら、実現可能なトルク範囲を超える値を燃料カット復帰時トルクとして要求し、前記燃料カット復帰完了条件が成立するまでは、前記燃料カット復帰時トルクを燃焼限界以下の値から前記要求出力トルクに徐々に近付けていく燃料カット復帰時トルク要求手段と、
   前記要求出力トルクと前記燃料カット復帰時トルクとを比較してより小さい方を目標トルクとして選択する調停手段と、
   を備えることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記要求出力トルク取得手段は、運転者から要求される軸トルクと、補機の駆動のために必要な補機負荷トルクとの和を前記要求出力トルクとして取得する
    ことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記要求出力トルク取得手段は、前記内燃機関のアイドル運転のために必要なトルクを前記要求出力トルクとして取得する
    ことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記判定手段は、前記要求出力トルクと前記燃料カット復帰時トルクとの差が所定値以下まで縮小した場合に、前記燃料カット復帰完了条件が成立したと判断する
    ことを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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