JP5195832B2

JP5195832B2 - エンジンの制御装置

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Publication number: JP5195832B2
Application number: JP2010146032A
Authority: JP
Inventors: 仁司戸田; 克則上田; 敏行宮田; 晃史柴田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2030-06-28
Also published as: JP2012007583A; EP2400133A2; EP2400133B1; EP2400133A3

Description

本発明は、燃料カット時にエンジンから出力されるトルクを演算するエンジンの制御装置に関する。

従来、車両等に搭載されるエンジンの制御として、燃料の供給を一時的に停止する燃料カット制御が知られている。燃料カット制御では、アクセルペダルが踏み込まれていない惰性走行時や減速時等に燃料供給がカットされ、燃費や減速性の向上が図られる。また、アクセルペダルの踏み込み操作やエンジン回転数の低下といった諸条件の成立時に燃料の供給が再開されて、加速性や走行性が確保される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、燃料供給カットの実行中にはエンジンで発生するトルクがゼロであり、燃料供給が再開された時点からエンジントルクが発生する。つまり、エンジントルクは燃料がカットされた状態から復帰する前後で不連続的に変化することになり、トルクショックが生じやすい。したがって、燃料カット制御の前後では、エンジンで発生するトルクの大きさを正確に把握した上で、そのトルクを適切に制御することが望まれる。

このような要望に対し、エンジントルクの大きさを把握するための手法として、エンジン回転数や燃料噴射量，吸入空気量，吸気圧等の各種運転条件に基づくトルク算出手法が知られている。すなわち、各種運転条件に対応するパラメータとエンジントルクとの関係を予めマップやテーブル等に設定しておき、このマップ，テーブル等を用いて随時、エンジントルクを推定，算出するものである（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１９７２９号公報特開２００３−３２２０４５号公報

しかしながら、従来のエンジントルクの算出手法では、通常燃焼時に燃焼室内に存在する気体と、燃料供給カットの実行時に燃焼室内に存在する気体との種類の違いが考慮されていない。
例えば、通常燃焼時の燃焼室内には、前行程で燃焼した排気の残留分である既燃ガスが存在する。図８（ａ）に示すように、既燃ガスはピストンが排気上死点に位置するときに燃焼室の上端部側に残留するガスであり、新気（すなわち、燃焼室に導入される外気）よりも酸素濃度が著しく低く、エンジントルクの増大にほとんど寄与しない。そのため、従来のエンジントルクの算出手法では、図８（ｂ）に示すように、燃焼室内に存在する気体のうち、ピストンが吸気下死点まで移動する過程で燃焼室内に導入される新気の気体量を基準として燃料噴射量等が設定され、これに基づきエンジントルクが算出されている。

一方、燃料供給カットの実行時には燃焼室内の気体が燃焼しないことから既燃ガスが存在せず、ピストンが排気上死点に位置するときに燃焼室の上端部側には大気圧の空気（外気と同じ酸素濃度を有する空気）が残留する。つまり、燃料供給カットが終了した直後の燃料カット復帰時には、既燃ガスの代わりにエンジントルクの増大に寄与しうる気体が燃焼室内に存在することになる。したがって、燃焼室内に導入される新気の気体量のみを基準とした算定では、正確なエンジントルクを把握することができない。

本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、燃料カット復帰時のエンジントルクの演算精度を向上させることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

開示のエンジンの制御装置は、エンジンの燃焼室内に導入される空気量を演算する空気量演算手段と、所定の燃料カット条件が成立すると前記燃焼室内への燃料供給をカットする燃料供給カットを実行し、所定の復帰条件が成立すると前記燃焼室内への燃料供給を復帰させる燃料カット復帰を実行する燃料供給制御手段と、前記空気量演算手段の演算結果に基づき前記エンジンの出力するトルクを演算するトルク演算手段と、前記トルク演算手段で演算された前記トルクに基づき前記エンジンの運転パラメータを制御する制御手段と、を備え、前記トルク演算手段が、前記燃料カット復帰時に前記エンジンの吸気行程で前記燃焼室内に導入される新気量と前記燃焼室の容積に相当する大気圧下での空気量との加算値と、前記新気量との比に基づき、前記燃料カット復帰時の前記トルクを演算することを特徴としている。

また、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記トルク演算手段が、前記回転数検出手段の検出結果と前記空気量演算手段の演算結果とに基づき標準トルクを演算するとともに、前記標準トルクを前記比で補正することにより前記燃料カット復帰時の前記トルクを演算することが好ましい。

なお、前記トルク演算手段が、前記新気量の推定値として、前記エンジンの燃焼時の吸気行程で前記燃焼室内に導入される第二空気量を用いるとともに、前記第二空気量と前記加算値との比に基づき、前記燃料カット復帰時の前記トルクを演算することが好ましい。

また、前記エンジンの吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、前記吸気圧検出手段で検出された前記吸気圧に基づき前記燃焼室に導入される空気の体積効率を演算する体積効率演算手段と、を備え、前記トルク演算手段が、前記吸気圧検出手段で検出された前記吸気圧と前記体積効率演算手段で演算された前記体積効率とに基づき、前記第二空気量を演算することが好ましい。

また、前記空気量演算手段が、前記吸気圧検出手段で検出された前記吸気圧と前記体積効率記憶手段に記憶された前記体積効率とに基づき、前記新気量を演算することが好ましい。

開示のエンジンの制御装置によれば、燃料カット復帰時に燃焼室内に導入される新気量と燃焼室の容積に相当する空気量（燃焼室内に残留する空気量）との加算値と、新気量との比に基づく演算により、燃料カット復帰時のトルクをより高精度に求めることができる。

一実施形態に係るエンジンの制御装置を模式的に示す概略構成図である。図１のエンジンの燃料カット復帰時の状態を説明するための模式図であり、（ａ）はピストンが排気上死点に位置する状態、（ｂ）はピストンが吸気下死点に位置する状態である。図１のＥＣＵの内部構成を示す機能構成図である。図３の演算部に記憶されたトルクマップを説明するための模式図である。図３の演算部での演算内容を説明するためのブロック構成図である。変形例としてのエンジンの制御装置に関し、トルク演算部での演算内容を説明するためのブロック構成図である。第二の変形例としてのエンジンの制御装置に関し、トルク演算部での演算内容を説明するためのブロック構成図である。比較例としてのエンジンの通常燃焼時の状態を説明するための模式図であり、（ａ）はピストンが排気上死点に位置する状態、（ｂ）はピストンが吸気下死点に位置する状態である。

以下、図面を参照してエンジンの制御装置の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．吸排気システムの構成］
本実施形態の制御装置は、図１に示すエンジン１１の吸排気システムに適用される。ここでは、多気筒四サイクル型のエンジン１１に設けられた複数のシリンダのうち、一つのシリンダ１２を示す。
シリンダ１２は中空の円筒形状であり、その内部にピストン１３が設けられる。ピストン１３は、シリンダ１２の内面１２ａに沿って上下方向に往復移動が可能である。また、シリンダ１２の頂面１２ｂは、シリンダヘッド側に向かって突き出た凸形状である。図１では、頂面１２ｂがペントルーフ型（三角屋根形状）に形成されたシリンダ１２が例示されている。

ピストン１３は、コネクティングロッド２３を介してクランクシャフト２４に連結される。コネクティングロッド２３は、ピストン１３の往復移動をクランクシャフト２４の回転運動に変換するリンク機構である。また、クランクシャフト２４には、その回転角θ_CLを検出するクランク角センサ６が設けられる。ここで検出された回転角θ_CLは、後述する電子制御装置２０に伝達される。

シリンダ１２の内面１２ａと頂面１２ｂとピストン１３の頂面１３ａとによって囲まれる空間の容積は、ピストン１３の上下方向の位置に応じて変化する。例えば、ピストン１３が上死点に位置するときに空間の容積が最小となり、ピストン１３が下死点に位置するときに最大となる。以下、ピストンが上死点に達した状態で形成される空間のことを燃焼室１４と呼ぶ。なお、ピストン１３が上死点に位置するときの容積（燃焼室１４の容積）をVcとおき、ピストン１３が下死点に位置するときの容積（いわゆるシリンダ容積）をVとおくと、このシリンダ１２の圧縮比eは以下の式１で表される。

シリンダ１２の頂面１２ｂには、吸気ポート１４ａ，排気ポート１４ｂ及び点火プラグ２２が設けられる。吸気ポート１４ａには吸気マニホールド１５の一端が接続され、排気ポート１４ｂには排気マニホールド１７の一端が接続される。また、吸気マニホールド１５の他端側には吸気管１６が接続され、排気マニホールド１７の他端は排気管１８に接続される。なお、燃焼室１４の吸気ポート１４ａ及び排気ポート１４ｂには、図示しない吸気バルブ及び排気バルブが設けられ、これらのバルブがピストン１３の往復運動に応じて開閉制御される。これにより、シリンダ１２内には吸気管１６側から新気が導入され、排気管１８側へと排出される。

吸気管１６内には、エアフローセンサ８及びスロットルバルブ１９が設けられる。スロットルバルブ１９は、開度制御により吸気の量を変更する弁である。また、エアフローセンサ８は、スロットルバルブ１９を通ってシリンダ１２内に導入される吸気量Qを検出するセンサである。
スロットルバルブ１９よりも下流側の吸気マニホールド１５内には、吸気圧センサ７が設けられる。さらにその下流側となる吸気ポート１４ａ内には、インジェクタ２１が設けられる。吸気圧センサ７は吸気圧P_IM（すなわち、インマニ圧）を検出する圧力センサであり、インジェクタ２１は吸気ポート１４ａ内に燃料を噴射する弁である。

本吸排気システムの任意の位置には、大気圧センサ９及びアクセル開度センサ１０が設けられる。大気圧センサ９は大気圧BPを検出する圧力センサであり、アクセル開度センサ１０は運転者によるアクセルペダルの操作量θ_AC（アクセル開度）を検出するものである。
上記のエアフローセンサ８で検出された吸気量Q，吸気圧センサ７で検出された吸気圧P_IM，大気圧センサ９で検出された大気圧BP及びアクセル開度センサ１０で検出されたアクセル開度θ_ACは、電子制御装置２０に伝達される。

［２．制御の概要］
混合気の空燃比やシリンダ１２内での燃焼反応に係る吸入空気量，燃料噴射量，燃料噴射タイミング，ポスト噴射量，点火時期等は、電子制御装置２０〔ECU，Engine (electric) Control Unit〕によって制御される。電子制御装置２０は、マイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスである。本実施形態では、電子制御装置２０に実装される機能のうち、主に燃料カット制御（F/C），トルク演算，エンジン制御の三種類の機能について説明する。

燃料カット制御とは、インジェクタ２１からの燃料噴射を一時的に停止（カット）する制御である。この燃料カット制御では、所定の燃料カット条件が成立したときに燃料がカットされ、所定の復帰条件が成立したときに燃料の供給が復帰する。なお、燃料カット条件，復帰条件はそれぞれ多様に考えられ、例えばアクセル開度θ_ACや車速，エンジン回転数，エンジン冷却水温，排気温度等の諸条件に基づいて設定される。

トルク演算とは、エンジン１１が出力するトルク（実トルク）の推定値の演算である。ここでは、上記の燃料カット制御で燃料がカットされた状態から復帰した場合と、それ以外の場合とで異なる演算が実施される。このトルク演算で得られたトルクの値は、エンジン制御で用いられる。

前述の通り、通常燃焼時のシリンダ１２内には、前行程で燃焼した排気の残留分である既燃ガスが存在する。一方、燃料がカットされた状態から復帰したときのシリンダ１２内には既燃ガスが存在しない。
例えば、図２（ａ）に示すように、ピストン１３が排気上死点に位置するとき、燃焼室１４には大気圧の空気が残留する。その後、図２（ｂ）に示すように、ピストン１３が吸気下死点まで移動したとき、シリンダ１２内には吸気行程で導入された新気（燃料を含む混合気）と残留空気とが混在している。そこで、本実施形態のトルク演算では、燃料カット制御からの復帰時に、図２（ａ）に示す残留空気を考慮してエンジン１１が出力するトルクを演算する。なお、燃料カット制御からの復帰時以外では、吸気行程で導入された新気量からトルクを演算する。

エンジン制御とは、トルク演算で得られたトルクに基づいてエンジン１１の運転状態に関する各種パラメータ（運転パラメータ）を調整，変更する制御である。このエンジン制御には、例えば、吸気量制御や燃料制御，点火時期変更（進角，遅角）制御等が含まれる。

［３．電子制御装置の機能］
電子制御装置２０の内部にソフトウェア又はハードウェア回路としてプログラミングされている機能を、図３に模式的に示す。なお、ソフトウェアとする場合には、そのソフトウェアを図示しないメモリや記憶装置に記録し、図示しないＣＰＵに随時読み込むことによって以下に説明する機能を実現する。
電子制御装置２０には、燃料カット制御部１（燃料供給制御手段），エンジン制御部２（制御手段）及び演算部３（トルク演算手段）が備えられる。

燃料カット制御部１は燃料カット制御を司るものであり、上記の燃料カット条件及び復帰条件はここで判定される。また、燃料カット制御部１は、燃料供給カットを実行したときと燃料カット復帰を実行したときに、その旨の情報を演算部３に伝達する。ここで伝達される情報は、演算部３での条件判定に用いられる。

エンジン制御部２はエンジン制御を司るものであり、演算部３から随時伝達されるトルクを用いて各種制御（例えば、自動変速機の作動油圧やエンジン１１，電動機の出力に関する制御等）を実施するものである。このエンジン制御部２には、点火時期制御部２ａが設けられる。

点火時期制御部２ａは、後述する演算部３で演算される目標トルクT_TAと標準トルクT等とを比較して、エンジン１１の点火時期をどの程度リタードさせるべきかを計算するもの（点火リタード制御を実施するもの）である。ここでは例えば、標準トルクTが目標トルクT_TAに一致するように、点火時期のリタード量が調整される。点火時期制御部２ａによるリタード量の調整において、目標トルクT_TAと比較される対象となるトルクには、標準トルクTだけでなく、後述の残留空気量を考慮したトルクT_FCも含まれる。

なお、エンジン制御部２によるその他の具体的な制御対象としては、スロットルバルブ１９の開度，インジェクタ２１での燃料噴射量及び燃料噴射タイミング等が挙げられる。点火時期制御部２ａで調整された実際の点火時期に関する情報、及び、実際の燃料噴射量に関する情報は、エンジン制御部２から演算部２に伝達される。

演算部３は、エンジン１１が出力するトルクに関する各種演算を実施するものであり、エンジン回転演算部３ａ，空気量演算部３ｂ（空気量演算手段），標準トルク演算部３ｃ，トルク補正部３ｄ，状態判定部３ｅ，目標トルク演算部３ｈ及び第二トルク補正部３ｋを備えている。

エンジン回転演算部３ａは、クランク角センサ６から伝達される回転角θ_CLに基づき、エンジン回転数Neを演算するとともに、行程の種類を把握するものである。行程の種類には吸気行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行程の四行程があり、これらが順番に行われる循環過程のことをサイクルと呼ぶ。ここで演算されたエンジン回転数Neは、標準トルク演算部３ｃに伝達される。また、ここで把握された行程の種類は、空気量演算部３ｂ及び状態判定部３ｅに伝達される。

また、目標トルク演算部３ｈは、エンジン１１が出力すべきトルクの目標値としての目標トルクT_TAを演算するものである。目標トルクT_TAの設定手法は任意であり、例えばエンジン回転演算部３ａで演算されたエンジン回転数Ne（あるいは、クランクシャフト２４の回転角θ_CL）とアクセル開度センサ１０で検出されたアクセル開度θ_ACとに基づいて目標トルクT_TAを演算する。ここで演算された目標トルクT_TAは、エンジン制御部２の点火時期制御部２ａに伝達される。

空気量演算部３ｂは、直前の吸気行程でシリンダ１２内に導入された空気量（第一空気量）を演算するものである。ここでは、行程のサイクル毎に空気量が演算される。本実施形態では、吸気行程（ピストン１３が上死点から下死点に移動するまでの一行程）の間にエアフローセンサ８で検出された吸気量Qの合計から実際にシリンダ１２へ吸入された空気量を推定して充填効率Ecが演算される。充填効率Ecの大きさは、一回の吸気行程でシリンダ１２内に吸い込まれた新気の体積に対応する。ここで演算された充填効率Ecは、標準トルク演算部３ｃ及びトルク補正部３ｄに伝達される。

標準トルク演算部３ｃは、エンジン回転演算部３ａで演算されたエンジン回転数Neと空気量演算部３ｂで演算された充填効率Ecとに基づき、標準トルクTを演算するものである。標準トルクTとは、図２（ｂ）に示すシリンダ１２内の気体のうち、直前の吸気行程で導入された新気のみによって生成されるトルクである。標準トルク演算部３ｃは、例えば図４に示すように、標準トルクT，エンジン回転数Ne及び充填効率Ecの関係が規定された三次元マップを記憶しており、このマップを用いて標準トルクTを演算する。

標準トルクTは、吸気行程で導入された新気量にほぼ比例する。つまり、標準トルクTは、充填効率Ecが大きいほど増大する傾向を持ち、エンジン回転数Neが一定であれば充填効率Ecにほぼ比例する。また、標準トルクTと充填効率Ecとの対応関係は、エンジン回転数Neに応じて変化する。なお、このマップから得られる標準トルクTは、空燃比が理論空燃比であり、かつ、点火時期がMBT（Minimum Advance for Best Torque）である場合にエンジン１１で生成されるトルクの推定値である。標準トルク演算部３ｃで演算された標準トルクTは、エンジン制御部２の点火時期制御部２ａに伝達される。

トルク補正部３ｄは、空気量演算部３ｂで演算された充填効率Ecと、大気圧センサ９で検出された大気圧BPとに基づき、以下の式２に従って、空気量演算部３ｂで演算された充填効率Ecに対する筒内全体の充填効率の比ｋを演算する。この比ｋは、図２（ａ）に示す燃焼室１４の容積に相当する大気圧BP下での空気量（すなわち残留空気量）と、図２（ｂ）に示す新気として導入された空気量との加算値に基づいて演算される。

式２中の数値101.3[kPa]は標準大気圧である。なお、式１の関係を用いると、式２は以下の式３のように変形することができる。したがって、トルク補正部３ｄが以下の式３に従って比ｋを演算することとしてもよい。

また、トルク補正部３ｄは、標準トルク演算部３ｃで演算された標準トルクTに比ｋを乗算して、残留空気量を考慮したトルクT_FCを演算する。残留空気の体積と一回の吸気行程でシリンダ１２内に吸い込まれた新気の体積との加算値（すなわち、式３の分子に対応する値）は、実際に筒内に存在する空気の体積である。つまりここでは、実際に筒内に存在する空気の体積が、一回の吸気行程でシリンダ１２内に吸い込まれた新気の体積に対して何倍の体積であるかを演算し、これと同じ割合でエンジン１１から出力されるトルクT_FCが増大するものとしている。なお、式２，式３用いると、トルクT_FCは以下の式４のように二通りに表現することができる。

状態判定部３ｅは、燃料カット制御部１から伝達される燃料カット制御の有無の情報と、エンジン回転演算部３ａで把握される行程の情報とに基づき、エンジン１１が出力トルクを決定し、これをエンジン制御部２に伝達する。
まず、状態判定部３ｅは、燃料カット制御の実施中には、エンジン１１から出力されるトルクがゼロであると判断し、これをエンジン制御部２に伝達する。

一方、燃料カット制御の非実施時には、燃料カット制御から復帰した時点以降の行程数等を参照し、復帰後最初の燃焼がそのシリンダ１２内で生じる前であれば、残留空気量を考慮したトルクT_FCをエンジン制御部２に伝達する。一方、復帰後最初の燃焼がそのシリンダ１２内で生じた後には、標準トルクTをエンジン制御部２に伝達する。

例えば、エンジン１１が四気筒エンジンである場合、エンジン１１から出力されるトルクの推定値は、燃料カット制御から復帰した時点より数え始めて四つの行程が進行するまではトルクT_FCであり、それ以後は標準トルクTとなる。これにより、燃料カット制御からの復帰後に各シリンダ１２で一回ずつ燃焼が生じるまでの間は、残留空気量を考慮したエンジントルクの推定がなされる。

第二トルク補正部３ｋは、エンジン制御部２から伝達される実際の点火時期及び実際の燃料噴射量に基づいて、トルクを補正した実トルクを演算するものである。実際にエンジン１１から出力されるトルクの大きさは、点火時期や燃料噴射量（A/F）によって変化するため、標準トルクTや残留空気量を考慮したトルクT_FCに対してここで補正を加え、補正後の実トルクをエンジン制御部２に伝達する。なお、実トルクは例えば自動変速機の作動油圧やエンジン１１，電動機の出力に関する各種制御に用いられる。

上記の電子制御装置２０内でのトルク演算に係る演算の順序をまとめると以下の通りである。
〔１〕標準トルクTの演算
〔２〕トルクT_FCの演算（燃料カット復帰時の補正）
〔３〕点火時期（点火すべき時期）の補正演算
〔４〕実際の点火時期（点火された時期）及び燃料噴射量（A/F）による実トルク演算

［４．作用］
図５を用いて演算部３における演算内容を説明する。
クランク角センサ６から伝達される回転角θ_CLはエンジン回転演算部３ａに入力され、エアフローセンサ８で検出された吸気量Qは空気量演算部３ｂに入力され、アクセル開度センサ１０で検出されたアクセル開度θ_ACは目標トルク演算部３ｈに入力される。また、トルク補正部３ｄには大気圧センサ９で検出された大気圧BPが入力され、状態判定部３ｅには、燃料カット制御部１から伝達される燃料カット制御の有無の情報が入力される。

エンジン回転演算部３ａでは、回転角θ_CLからエンジン回転数Neが演算され、標準トルク演算部３ｃ及び目標トルク演算部３ｈに入力される。さらに、エンジン回転演算部３ａで把握された行程の情報は、空気量演算部３ｂ及び状態判定部３ｅに入力される。
目標トルク演算部３ｈでは、アクセル開度θ_AC及びエンジン回転数Neに基づき、目標トルクT_TAが演算される。目標トルクT_TAは、エンジン制御部２の点火時期制御部２ａに伝達される。
空気量演算部３ｂでは、吸気量Qから充填効率Ecが行程のサイクル毎に演算され、標準トルク演算部３ｃ及びトルク補正部３ｄに入力される。

標準トルク演算部３ｃでは、エンジン回転数Ne及び充填効率Ecと三次元マップとが用いられて、標準トルクTが演算される。標準トルクTは、トルク演算部３ｄ及び状態判定部３ｅに入力される。
トルク演算部３ｄには、演算器３ｍ及び乗算器３ｎが設けられる。演算器３ｍには大気圧BP及び充填効率Ecが入力され、上記の式２にしたがって比ｋが演算される。ここで演算された比ｋは乗算器３ｎに入力される。また、乗算器３ｎでは、標準トルクTに比ｋを乗じることによってトルクT_FCが演算され、状態判定部３ｅに入力される。

状態判定部３ｅには、第一選択器３ｓ及び第二選択器３ｔが設けられる。第一選択器３ｓには標準トルクT及びトルクT_FCが入力され、制御条件に応じて何れか一方が選択される。制御条件は、燃料カット制御の有無の情報と行程の情報とによって判定される。ここで、燃料カット制御から復帰した時点以降の行程数が所定数（例えば、気筒数）以下である場合には、トルクT_FCが選択されて第二選択器３ｔに入力される。また、行程数が所定数を超えている場合には、標準トルクTが選択されて第二選択器３ｔに入力される。

第一選択器３ｓでトルクT_FCが選択される回数は、エンジン１１の気筒数に等しい。つまり、トルクT_FCは、燃料カット制御からの復帰後、各気筒での最初の燃焼に係るトルク演算に用いられる。
第一選択器３ｓで選択されたトルクは、エンジン制御部２の点火時期制御部２ａ及び第二トルク補正部３ｋに入力される。点火時期制御部２ａでは、第一選択器３ｓで選択されたトルクと目標トルクT_TAとが比較され、点火時期のリタード量が調整される。また、ここで調整されたリタード量は、演算部３の第二トルク補正部３ｋに伝達される。
第二トルク補正部３ｋでは、入力されたトルクが実際の点火時期や燃料噴射量に応じて補正される。補正後のトルクは、第二選択器３ｔに入力される。

第二選択器３ｔには、第一選択器３ｓで選択されたトルクを補正したものと、エンジン１１がトルクを出力していないことを意味するゼロ信号とが入力され、制御条件に応じて何れか一方が選択される。制御条件は、燃料カット制御の有無の情報によって判定される。ここで、燃料カット制御が実施されている場合には、ゼロ信号が選択される。また、燃料カット制御が実施されていない場合には、第一選択器３ｓで選択されたトルクが選択される。ここで選択されたトルクはエンジン制御部２に入力され、エンジン１１の各種制御に用いられる。

［５．効果］
このように、本制御装置によれば、燃料カット制御からの復帰時に燃焼室１４内に導入される新気量に対応する値（充填効率Ec）と、燃焼室１４の容積に相当する空気量（燃焼室内に残留する空気量）に対応する値との加算値に基づく演算により、残留空気によって生じるトルクの大きさを加味したトルク演算が可能となる。したがって、燃料カット制御からの復帰時のエンジントルクを高精度に求めることができる。

また、本制御装置では、トルク補正部３ｄにおいて、エンジントルクがシリンダ内の空気量にほぼ比例するという特性を利用して、標準トルクTに比ｋを乗じることでトルクT_FCを演算している。これにより、燃料カット復帰時のトルクを正確に求めることができる。
さらに、例えば演算上インマニ圧P_IMを用いることなく、簡素な演算構成で正確にエンジントルクを把握することができ、コストを低減させることができるというメリットがある。

［６．変形例等］
上述した実施形態に関わらず、それら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。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

［６−１．吸気圧を用いる場合］
上述の実施形態の空気量演算部３ｂは、エアフローセンサ８で検出された吸気量Qに基づいて充填効率Ecを演算しているが、充填効率Ecの演算手法はこれに限定されない。例えば、吸気圧センサ７で検出された吸気圧P_IMに基づいて充填効率Ecを演算することが考えられる。変形例としての演算部３における演算内容を図６に示す。なお、図６において、図５と同じ符号を付したものは同様のものを示している。

吸気圧センサ７で検出された吸気圧P_IMは、空気量演算部３ｂ′及び体積効率演算部３ｆに入力される。体積効率演算部３ｆ（体積効率演算手段）は、エンジン回転演算部３ａから入力されるエンジン回転数Ne及び吸気圧P_IMに基づき、燃焼時のエンジン１１の燃焼室１４に導入される空気の体積効率係数KMAPを演算するものである。ここで演算された体積効率係数KMAPは、空気量演算部３ｂ′に入力される。

空気量演算部３ｂ′は、吸気圧P_IM及び体積効率係数KMAPに基づき、以下の式５を用いて充填効率Ecを演算する。つまりここでは、吸気量Qが用いられることなく充填効率Ecが演算される。ここで演算された充填効率Ecは、標準トルク演算部３ｃに伝達される。

トルク補正部３ｄ′は、吸気圧センサ７で検出された吸気圧P_IMと、体積効率演算部３ｆで演算された体積効率係数KMAPと、大気圧センサ９で検出された大気圧BPとに基づき、空気量演算部３ｂで演算された充填効率Ecに対する筒内全体の充填効率の比ｋを演算する。ここで用いられる演算式は、上記の式２及び式５から、以下のように表現することができる。

また、トルク補正部３ｄ′は、標準トルク演算部３ｃで演算された標準トルクTに比ｋを乗算して、残留空気量を考慮したトルクT_FCを演算する。なお、式２，式３及び式６用いると、トルクT_FCは以下の式４のように二通りに表現することができる。

このように、吸気圧P_IMを用いたトルクの補正演算により、演算式から充填効率Ecを取り除くことができる。また、標準トルクTについても、吸気圧P_IMを用いて推定することが可能である。したがって、吸気量Qが不明な場合であっても正確にエンジン１１から出力されるトルクT_FCを演算することができ、例えばエアフローセンサ８が搭載されていない車両であっても本制御装置を適用することができる。

［６−２．Ec1を考慮する場合］
上述の実施形態のトルク補正部３ｄは、空気量演算部３ｂで演算された充填効率Ecに対する筒内全体の充填効率の比ｋを演算しているが、この充填効率Ecとしてエンジン１１の燃焼時の吸気行程で燃焼室１４内に導入される空気量（第二空気量）に対応する充填効率Ec1、すなわち、推定充填効率を用いることも考えられる。第二の変形例としての演算部３における演算内容を図７に示す。なお、図７において、図５と同じ符号を付したものは同様のものを示している。

吸気圧センサ７で検出された吸気圧P_IMは、体積効率演算部３ｆ及び第二空気量演算部３ｇに入力される。体積効率演算部３ｆ（体積効率演算手段）は、エンジン回転演算部３ａから入力されるエンジン回転数Ne及び吸気圧P_IMに基づき、燃焼時のエンジン１１の燃焼室１４に導入される空気の体積効率係数KMAPを演算する。ここで演算された体積効率係数KMAPは、第二空気量演算部３ｇに入力される。

第二空気量演算部３ｇ（空気量演算手段）は、吸気圧P_IM及び体積効率係数KMAPに基づき、以下の式８を用いて充填効率Ec1を演算する。ここでは、燃料カット制御時の充填効率ではなく、燃焼時の充填効率Ec1が演算される。ここで演算された充填効率Ec1は、標準トルク演算部３ｃに伝達される。

トルク補正部３ｄ′は、空気量演算部３ｂで演算された充填効率Ecと、第二空気量演算部３ｇで演算された充填効率Ec1と、大気圧センサ９で検出された大気圧BPとに基づき、以下の式９に従って、第二空気量演算部３ｇで演算された充填効率Ec1に対する筒内全体の充填効率の比ｋ′を演算する。この比ｋ′は、図２（ａ）に示す燃焼室１４の容積に相当する大気圧BP下での空気量（すなわち残留空気量）と、図２（ｂ）に示す新気として導入された空気量との加算値に基づいて演算される。

なお、式１の関係を用いて、式９を以下の式１０のように変形することができる。したがって、トルク補正部３ｄ′が以下の式１０に従って比ｋ′を演算することとしてもよい。

また、トルク補正部３ｄは、標準トルク演算部３ｃで演算された標準トルクTに比ｋを乗算して、残留空気量を考慮したトルクT_FCを演算する。残留空気の体積と一回の吸気行程でシリンダ１２内に吸い込まれた新気の体積との加算値（すなわち、式３の分子に対応する値）は、実際に筒内に存在する空気の体積である。つまりここでは、実際に筒内に存在する空気の体積が、燃焼時における一回の吸気行程でシリンダ１２内に吸い込まれる新気の体積に対して何倍の体積であるかを演算し、これと同じ割合でエンジン１１から出力されるトルクT_FCが増大するものとしている。なお、式２，式３用いると、トルクT_FCは以下の式１１のように二通りに表現することができる。

このように、エンジン１１の燃焼時の吸気行程で燃焼室１４内に導入される空気量に対応する充填効率Ec1を用いたトルクの補正演算により、エンジン１１の燃焼状態が新気の導入量に与える影響と、燃料カット時に燃焼室内に残留する残留空気が新気の導入量に与える影響とがともに考慮されるため、燃料カット復帰時のトルクをより正確に演算することができる。

また、第二空気量に対応する充填効率Ec1を吸気圧P_IM及び体積効率係数KMAPに基づいて演算することで、より正確なトルク演算が可能となる。
なお、本第二の変形例と比較して上述の実施形態に係る制御装置では、エンジン１１の燃焼時の新気量である第二空気量に対応する充填効率Ec1が演算上不要であり、演算構成を簡素化できるというメリットがあることを付言する。

［６−３．その他の変形例］
上述の実施形態では、演算部３の状態判定部３ｅにおいて、エンジン１１の気筒数に応じた行程回数を条件としてトルクT_FC及び標準トルクTが選択されているが、トルクの選択条件はこれに限定されない。例えば、実際の燃焼室１４内での燃焼状態や失火の有無を把握した上で、適切なトルクを選択することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、標準トルク演算部３ｃにおいて、エンジン回転数Ne及び充填効率Ecに基づいて標準トルクTを演算しているが、標準トルクの具体的な演算手法はこれに限られない。例えば、車速や燃料噴射量，スロットル開度，アクセル開度θ_AC等を用いて演算してもよいし、外気温や冷却水温等による補正を加えたものとしてもよい。
なお、開示のエンジンの制御装置は、ディーゼルエンジン及びガソリンエンジンの双方に適用することができる。

１燃料カット制御部（燃料供給制御手段）
２エンジン制御部（制御手段）
２ａ点火時期制御部
３演算部（トルク演算手段）
３ａエンジン回転演算部
３ｂ空気量演算部（空気量演算手段）
３ｃ標準トルク演算部
３ｄトルク補正部
３ｅ状態判定部
３ｆ体積効率演算部（体積効率演算手段）
３ｇ第二空気量演算部（空気量演算手段）
３ｈ目標トルク演算部
３ｋ第二トルク補正部
３ｍ演算器
３ｎ乗算器
３ｓ第一選択器
３ｔ第二選択器
６クランク角センサ
７吸気圧センサ
８エアフローセンサ
９大気圧センサ
１０アクセル開度センサ
１１エンジン
１２シリンダ
１４燃焼室
２０電子制御装置

Claims

エンジンの燃焼室内に導入される空気量を演算する空気量演算手段と、
所定の燃料カット条件が成立すると前記燃焼室内への燃料供給をカットする燃料供給カットを実行し、所定の復帰条件が成立すると前記燃焼室内への燃料供給を復帰させる燃料カット復帰を実行する燃料供給制御手段と、
前記空気量演算手段の演算結果に基づき前記エンジンの出力するトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク演算手段で演算された前記トルクに基づき前記エンジンの運転パラメータを制御する制御手段と、を備え、
前記トルク演算手段が、前記燃料カット復帰時に前記エンジンの吸気行程で前記燃焼室内に導入される新気量と大気圧下での前記燃焼室の容積に相当する空気量との加算値と、前記新気量との比に基づき、前記燃料カット復帰時の前記トルクを演算する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記トルク演算手段が、前記回転数検出手段の検出結果と前記空気量演算手段の演算結果とに基づき標準トルクを演算するとともに、前記標準トルクを前記比で補正することにより前記燃料カット復帰時の前記トルクを演算する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。