JP6111594B2

JP6111594B2 - エンジン制御装置

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Publication number: JP6111594B2
Application number: JP2012230199A
Authority: JP
Inventors: 晃史柴田; 敏行宮田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: JP2014080933A

Description

本発明は、エンジンの燃料カット前後における燃焼トルクを制御するエンジン制御装置に関する。

従来、車両の燃費向上や排気浄化を目的とした制御の一つとして、エンジンへの燃料供給を一時的に遮断する燃料カット制御が知られている。燃料カット制御とは、車両減速時の燃料噴射量をゼロにする（又はほぼゼロにする）制御であり、例えばアクセルペダルの踏み込みがなく、エンジンブレーキが作動しているとき（エンジンの回転抵抗によって駆動輪側が制動されているとき）に実施される。一方、燃料カット制御の実施中にアクセルペダルが踏み込まれた場合や、エンジン回転速度が比較的低回転域まで低下した場合には、燃料カット制御が終了する。このとき、エンジンへの燃料供給が再開され、アイドル回転速度やアクセル操作量に応じたエンジン出力が確保される。

上記の燃料カット制御は、エンジンの作動中に自動的に実施されるとともに、燃料がカットされたエンジンの惰性回転中に終了して自動的に復帰させる制御である。そのため、制御が開始される前後や終了する前後でエンジン出力が大きく変化し、ショックが発生する場合がある。特に、アクセルペダルの踏み込み操作によって燃料カット制御が終了した直後には、そのアクセル操作量に応じた大きさのエンジン出力が要求されることになり、ショックが発生しやすい。

このような課題に対し、燃料カット制御の前後でのエンジンの燃焼トルクを減少させることで、ショックを抑制する技術が提案されている。例えば、エンジンの充填効率や吸入空気量を減少させた後、燃料カット制御の突入時に点火時期を徐々に遅角させて、エンジンの燃焼トルクを小さくするものや、燃料カット制御からの復帰時に点火時期を徐々に進角させた後、エンジンの充填効率や吸入空気量を増加させて、低下した燃焼トルクを回復するもの等である（例えば、特許文献１参照）。これらのような制御により、燃料カット制御の前後でのトルク段差を小さくすることができ、ショックを低減させることが可能となる。

特開2008-231985号公報

しかしながら、エンジンで発生する燃焼トルクの大きさは、たとえ点火時期が一定であっても、エンジン回転速度や吸気量に応じて変化する。また、燃料カット制御中のエンジンは惰性回転している状態であり、制御時間が長引くほどエンジン回転速度が低下する。したがって、単純に点火時期の進角量や遅角量によって点火時期の絶対値を制御したのでは、エンジン回転速度や吸気量によってトルクの調整量が異なる結果となり、燃料カット制御の前後でのトルク段差を適切に小さくすることができないという課題がある。

また、上述の特許文献のような従来の点火時期制御では、燃料カット制御の突入時における燃焼トルクの抑制量を大きくするために、吸気量を燃焼限界まで徐々に低減した上で、さらにその抑制量に応じて点火時期の遅角量を徐々に増大させることを行っている。このような燃焼トルク低減手段によると、吸気量と点火時期とを順次徐々に変化させた結果、燃料カット制御の突入が遅れてしまい燃料カット期間が減少するという課題がある。また、燃料カット制御の復帰時においても点火時期を徐々に進角させた上で吸気量を徐々に増大させるために、燃料カット制御の突入時及び復帰時のそれぞれについて、吸気量及び点火時期の変化勾配を個々に適合する必要があり、適合のための工数が増大するという課題がある。

また、点火時期が遅角方向に制御されるほどエンジンの燃焼状態が悪化し、吸気量が小さい状況ほどその燃焼状態が悪化しやすい傾向がある。そのため、上述の特許文献のような従来の点火時期制御のように、すでに吸気量が燃焼限界に達している状況から点火時期を遅角方向に制御することは、失火回避の観点からは好ましくない。特に、エンジンの冷却水水温が低い暖機途中の場合には、エンジンの冷却水水温が十分高い暖機完了後の場合と比較して燃焼が緩慢であるため、より一層失火のおそれが高まるという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、適合工数の増大，燃料カット期間の減少を回避しつつ燃料カットに起因するトルク変動やショックを抑制し、運転フィーリングを向上させることができるエンジンの制御装置を提供することである。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。

（１）ここで開示するエンジン制御装置は、所定条件の成立時に、エンジンの燃料カットを制御する燃料カット手段と、前記燃料カットの開始前に前記エンジンの目標トルクを減少させる減算手段とを備える。また、前記減算手段が減少させた前記エンジンの目標トルクについて、前記燃料カットの開始時点におけるその瞬間値を、前記燃料カットの終了時点まで保持する保持手段を備える。さらに、前記保持手段に保持された前記瞬間値を初期値として、前記燃料カットの終了後に前記エンジンの目標トルクを増加させる加算手段を備える。

上記の「燃料カット」とは、「燃料カット制御」とも呼ばれるものであり、車両減速時の燃料噴射量を通常走行時よりも減少させる（ゼロ又はほぼゼロにした状態を含む）制御である。また「目標トルク」とは、前記エンジンの燃焼トルクの制御目標値である。前記エンジンは、前記燃焼トルクが前記目標トルクと一致するように、燃料噴射量，噴射時期，吸気量，点火時期，バルブリフト量，バルブタイミング等が制御される。

また、前記保持手段は、前記エンジンの作動状態に相関する温度が少なくとも所定温度未満のときに、前記瞬間値を保持する。
この場合、前記温度が少なくとも前記エンジンの冷態始動状態に対応する温度範囲内にある場合に、前記保持手段が前記瞬間値を保持することが好ましい。例えば、前記エンジンの冷却水水温が50[℃]未満であるときには、前記瞬間値を保持することが好ましい。

ただし、前記温度が、冷態始動状態よりもさらに低温の極低温状態に対応する温度範囲内にある場合には、前記燃料カットが実施されない場合がある。したがって、前記瞬間値を保持する温度範囲は、前記燃料カットが実施される温度範囲の中で設定されることが好ましい。例えば、前記エンジンの冷却水水温が-10〜50[℃]の温度範囲内にある場合に、前記保持手段が前記瞬間値を保持することが好ましい。

（２）また、前記保持手段は、前記エンジンの複数の気筒のうち、前記燃料カットが行われた気筒数が所定数未満のときに、前記瞬間値を保持することが好ましい。
なお、前記所定数は、典型的には前記エンジンの気筒数以下の範囲で設定されるが、前記エンジンでの燃焼安定性を考慮して、前記エンジンの気筒数以上の値としてもよい。

（３）また、前記保持手段は、前記エンジンの実回転速度が所定の回転速度範囲外にあるときに、前記瞬間値を保持することが好ましい。
（４）また、前記エンジンの可燃限界に対応する下限トルクを算出する下限トルク算出手段を備えることが好ましい。この場合、前記減算手段が、前記燃料カットの開始前における前記エンジンの前記目標トルクを、前記下限トルク算出手段で算出された前記下限トルクに向かって漸減させることが好ましい。

なお、前記燃料カットは、前記減算手段が前記目標トルクを漸減させている間に開始されうる。したがって、前記瞬間値は、必ずしも前記下限トルクに一致するとは限らない。前記瞬間値は、前記減算手段による制御（漸減制御）と前記燃料カット手段による制御（燃料カット制御）との間の時間や点火回数に応じた値を持つ。また、前記下限トルク算出手段は、前記エンジンの可燃限界に相当する運転状態におけるエンジン回転速度，吸気量，点火時期，燃料噴射量等に基づいて前記下限トルクを算出することが好ましい。

（５）また、アクセル開度に基づき、前記エンジンに要求されるアクセル要求トルクを算出する要求トルク算出手段を備えることが好ましい。この場合、前記加算手段が、前記燃料カットの終了後における前記エンジンの目標トルクを、前記要求トルク算出手段で算出された前記アクセル要求トルクに向かって漸増させることが好ましい。
（６）また、前記燃料カットの開始前には、前記減算手段で算出された前記目標トルクに基づいて点火時期を制御し、前記燃料カットの終了後には、前記加算手段で算出された前記目標トルクに基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段を備えることが好ましい。

開示のエンジン制御装置によれば、燃料カットの開始前に目標トルクを減少させることで、燃料カット突入時のトルク段差を小さくすることができる。また、燃料カット終了後の目標トルクの初期値が燃料カット開始時点と同一になることから、エンジンの失火の可能性を低めることができ、エンジンの作動状態の安定性を向上させることができる。さらに、燃料カット前後での目標トルクが同一値であるため、適合工数の増大と燃料カット期間の減少を抑制しつつ、燃料カットに起因するトルク変動やショックを抑制することができ、運転フィーリングを向上させることができる。

一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。本制御装置の要求トルク演算部での演算内容を例示するブロック構成図である。本制御装置の目標トルク演算部での演算内容を例示するブロック構成図である。本制御装置の燃料カット制御に係る開始前トルク演算部での演算内容を例示するブロック構成図である。本制御装置の燃料カット制御に係る終了後トルク演算部での演算内容を例示するブロック構成図である。本制御装置の点火時期演算部での演算内容を例示するブロック構成図である。本制御装置に係る実充填効率Ec，点火時期及びトルクの対応関係を例示するグラフである。本制御装置に係る点火指標K_pi及びリタード量Rの対応関係を例示するグラフである。本制御装置による燃料カット制御の前後での制御内容を説明するためのグラフであり、（ａ）はアクセル開度の変化、（ｂ）は燃料カット制御の実施状態、（ｃ）は冷態時の目標トルクの変化、（ｄ）は温態時の目標トルクの変化を示す。

図面を参照して、車両に適用されたエンジン制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の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。本実施形態の各構成は、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とともに、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ることが可能である。

［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジン制御装置は、図１に示す車載のエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン１６は、中空円筒状に形成されたシリンダー１９の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン１６の上面とシリンダー１９の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室２６として機能する。
ピストン１６の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト１７の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン１６の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト１７の回転運動に変換される。

シリンダー１９の頂面には、吸気を燃焼室２６内に供給するための吸気ポート１１と、燃焼室２６内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート１２とが穿孔形成される。また、吸気ポート１１，排気ポート１２の燃焼室２６側の端部には、吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。これらの吸気弁１４，排気弁１５は、エンジン１０の上部に設けられる図示しない動弁機構によって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー１９の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室２６側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１３による点火時期は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
シリンダー１９の周囲には、その内部をエンジン冷却水が流通するウォータージャケット２７が設けられる。エンジン冷却水はエンジン１０を冷却するための冷媒であり、ウォータージャケット２７とラジエータとの間を環状に接続する冷却水循環路内を流通している。

［１−２．吸気系］
吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクター１８が設けられる。インジェクター１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置１によって制御される。また、インジェクター１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、各シリンダー１９の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。

インマニ２０の上流側には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ２３が内蔵され、インマニ２０側へと流れる空気量がスロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）に応じて調節される。このスロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
スロットルボディ２２のさらに上流側には、吸気通路２４が接続され、吸気通路２４のさらに上流側にはエアフィルタ２５が介装される。これにより、エアフィルタ２５で濾過された新気が吸気通路２４及びインマニ２０を介してエンジン１０の各シリンダー１９に供給される。

［１−３．検出系］
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度A_PS）を検出するアクセル開度センサー３１が設けられる。アクセル開度A_PSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメーターであり、言い換えるとエンジン１０の負荷（エンジン１０に対する出力要求）に相関するパラメーターである。アクセル開度センサー３１で検出されたアクセル開度A_PSの情報は、エンジン制御装置１に伝達される。

吸気通路２４内には、吸気流量Q_INを検出するエアフローセンサー３２が設けられる。吸気流量Q_INは、スロットルバルブ２３を通過する実際の空気の流量に対応するパラメーターである。スロットルバルブ２３からシリンダー１９への吸気流には、いわゆる吸気遅れ（流通抵抗や吸気慣性によって生じる遅れ）が生じるため、ある時刻にシリンダー１９に導入される空気の流量は、その時点でスロットルバルブ２３を通過する空気の流量とは必ずしも一致しない。一方、本実施形態のエンジン制御装置１では、このような吸気遅れを考慮した吸気量の制御が実施される。エアフローセンサー３２で検出された吸気流量Q_INの情報は、エンジン制御装置１に伝達される。

クランクシャフト１７には、その回転角θ_CRを検出するエンジン回転速度センサー３３が設けられる。回転角θ_CRの単位時間あたりの変化量（角速度ω）はエンジン１０の実回転速度Ne（単位時間あたりの実回転数）に比例する。したがって、エンジン回転速度センサー３３は、エンジン１０の実回転速度Neを取得する機能を持つ。また、エンジン１０が直列四気筒の場合の一点火は回転角θ_CRの半回転に対応する。したがって、エンジン回転速度センサー３３は、エンジン１０の点火回数IGを取得する機能を併せ持つ。ここで取得された実回転速度Ne及び点火回数IGの情報は、エンジン制御装置１に伝達される。なお、エンジン回転速度センサー３３で検出された回転角θ_CRに基づき、エンジン制御装置１の内部で実回転速度Ne及び点火回数IGを演算する構成としてもよい。

ウォータージャケット２７、又は冷却水循環路上の任意の位置には、エンジン冷却水の温度（冷却水水温W_T）を検出する冷却水温センサー３４が設けられる。また、エンジン１０のオイルパン、又はエンジンオイルの循環経路上の任意の位置には、エンジンオイルの温度（油温O_T）を検出する油温センサー３５が設けられる。これらの冷却水水温W_T及び油温O_Tの情報はエンジン制御装置１に伝達され、エンジン１０自体の機械的な損失分のトルク等を推定する際に用いられる。

［１−４．制御系］
この車両には電子制御装置として、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。以下、エンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。

エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダー１９に対して供給される空気量や燃料噴射量、各シリンダー１９の点火時期を制御するものである。ここでは、エンジン１０に要求されるトルクの大きさを基準としたトルクベース制御が実施される。エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、インジェクター１８から噴射される燃料量や噴射時期，点火プラグ１３での点火時期，スロットルバルブ２３の開度などが挙げられる。

エンジン制御装置１で実施されるトルクベース制御では、制御操作に対する応答性が異なる二種類の制御、すなわち、低応答トルク制御と高応答トルク制御とがともに実施される。前者の低応答トルク制御は、例えばスロットルバルブ２３の開度操作に代表される吸入空気量操作によってトルクを制御するものである。また、後者の高応答トルク制御は、例えば点火時期操作によってトルクを制御するものである。これらの各制御は応答性だけでなくトルクの調整幅も相違するため、車両の走行状態やエンジン１０の運転状態に応じて適宜実施され、あるいは各制御による操作量が協調的に調整される。

また、本実施形態のトルクベース制御では、エンジン１０に要求されるトルクとして、三種類の要求トルクを想定する。第一の要求トルクは運転者の加速要求に対応するものであり、第二の要求トルクは外部負荷装置からの要求に対応するものである。これらの要求トルクはともに、エンジン１０に作用する負荷に基づいて算出されるトルクといえる。一方、第三の要求トルクは、エンジン１０の実回転速度Neを目標アイドル回転速度に維持するアイドルフィードバック制御（アイドル制御）のためのものであり、エンジン１０に外的な負荷が作用していないいわゆる無負荷状態であっても考慮される要求トルクである。

エンジン制御装置１は、低応答トルク制御と高応答トルク制御とのそれぞれについて、上記の三種類の要求トルクをエンジン１０の運転条件に応じて自動的に切り換えながら、エンジン１０が出力すべきトルクの目標値である目標トルクを演算し、その目標トルクが得られるように、燃料量や噴射時期，吸気量，点火時期等を制御する。

さらに、エンジン制御装置１は、車両の走行状態に応じて自動的に各シリンダー１９への燃料供給を一時的にカットする燃料カット制御を実施する。ここでいう燃料カット制御とは、エンジン１０の作動中に所定の燃料カット条件が成立したときに、少なくとも一つ以上の気筒においてインジェクター１８から噴射される燃料の噴射量を減少させ、所定の復帰条件が成立したときに燃料供給を再開する制御である。燃料噴射量の減少率は、例えばエアフローセンサー３２で検出された吸気流量Q_INに応じた燃料噴射量を基準として、0〜100％の範囲内で設定されうる。なお、燃料噴射量をゼロにした場合には、燃料カット制御の実施中におけるエンジンの燃焼トルクがゼロとなる。

以下、エンジン制御装置１で実施されるトルクベース制御のうち、燃料カット制御の前後に実施される高応答トルク制御の目標トルク（点火時期の演算に用いられる目標トルク）の算出手法について詳述する。また、本実施形態では、図示平均有効圧Pi（エンジン１０の指圧線図に基づいて算出される仕事を行程容積で割った圧力値）を用いてトルクの大きさを表現する。つまり、本実施形態では、エンジン１０で生じる力のモーメントのことだけでなく、エンジン１０のピストン１６の頂面に作用する平均有効圧（例えば、図示平均有効圧Piや正味平均有効圧Pe）で表現されたトルク相当量（トルクに対応する圧力）のことも便宜的に「トルク」と呼ぶ。

［２．制御構成］
図１に示すように、エンジン制御装置１の入力側には、アクセル開度センサー３１，エアフローセンサー３２，エンジン回転速度センサー３３，冷却水温センサー３４，油温センサー３５が接続される。また、エンジン制御装置１の出力側には、トルクベース制御の制御対象である点火プラグ１３，インジェクター１８，スロットルバルブ２３等が接続される。

このエンジン制御装置１には、要求トルク演算部２，目標トルク演算部３，燃料カット制御部４，開始前トルク演算部５，終了後トルク演算部６及び点火時期演算部７が設けられる。これらの要素の各機能は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

［２−１．要求トルク演算部］
要求トルク演算部２（要求トルク演算手段）は、運転者から要求されるトルクと外部制御システムから要求されるトルクとを集約して、エンジン１０への要求トルクを設定するものである。ここでは、四種類の要求トルク、すなわち、アクセル要求トルクPi_APS，アイドル目標トルクPi_NeFB，点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}，吸気制御用要求トルクPi_EXTが演算される。

アイドル目標トルクPi_NeFBは、エンジン１０の実回転速度Neを目標アイドル回転速度に維持するのに要求されるトルクである。また、アクセル要求トルクPi_APSは、運転者から要求されているトルク（アクセルペダルの踏み込み操作量に応じたトルク）である。ここでは、アイドル目標トルクPi_NeFB及びアクセル要求トルクPi_APSに基づいて、点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}と吸気制御用要求トルクPi_EXTとが演算される。

点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}は、点火プラグ１３の点火時期制御で用いられるトルクである。点火時期制御は、実際に制御を実施してからエンジン１０でトルクが発生するまでのタイムラグが短く、応答性の高い制御である。ただし、点火時期制御によって調整可能なトルクの幅は比較的小さい。一方、吸気制御用要求トルクPi_EXTは、スロットルバルブ２３の吸気量制御で用いられるトルクである。吸気量制御は、実際に制御を実施してからエンジン１０でトルクが発生するまでのタイムラグが長く、点火時期制御と比較して応答性にやや劣る制御である。ただし、吸気量制御によって調整可能なトルクの幅は、点火時期制御によるものよりも大きい。

要求トルク演算部２での演算プロセスを図２に例示する。この要求トルク演算部２には、アクセル要求トルク演算部２ａ，目標アイドル回転速度設定部２ｂ，アイドル目標トルク演算部２ｃ及び外部要求トルク演算部２ｄが設けられる。
アクセル要求トルク演算部２ａは、運転者の運転操作によってエンジン１０に要求されているトルクをアクセル要求トルクPi_APSとして演算するものである。ここではまず、実回転速度Neとアクセル開度A_PSとに基づいて、アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0が演算される。このアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0は、アクセルペダルの踏み込み操作に対して即時的に対応する大きさを持つトルクである。アクセル要求トルク演算部２ａは、例えば予め設定された実回転速度Ne及びアクセル開度A_PSとアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0との対応マップ，数式，関係式等に基づき、アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0を演算する。

また、アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0に時間遅れのフィルタ処理を施したものが、最終的なアクセル要求トルクPi_APSとして演算される。このフィルタ処理は、例えば一次遅れ処理や二次遅れ処理である。なお、外部負荷装置の作動状態に応じて、アクセル要求トルクPi_APSの大きさを変更する構成としてもよい。ここで演算されたアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0及びアクセル要求トルクPi_APSの情報は、外部要求トルク演算部２ｄ，目標トルク演算部３，開始前トルク演算部５及び終了後トルク演算部６に伝達される。

目標アイドル回転速度設定部２ｂは、エンジン１０がアイドル運転状態のときの目標値となる回転速度を目標アイドル回転速度Ne_OBJ（いわゆるアイドル回転速度）として設定するものである。アイドル運転状態は、例えば車両の走行速度やアクセル開度A_PS，冷却水水温W_T等に応じて判定される。また、目標アイドル回転速度Ne_OBJの値は、冷却水水温W_Tや油温O_Tや他の運転条件等に応じて設定される。なお、外部負荷装置の作動状態に応じて目標アイドル回転速度Ne_OBJの大きさを変更する構成としてもよい。ここで演算された目標アイドル回転速度Ne_OBJの情報は、アイドル目標トルク演算部２ｃ，目標トルク演算部３及び開始前トルク演算部５に伝達される。

アイドル目標トルク演算部２ｃは、目標アイドル回転速度設定部２ｂで設定された目標アイドル回転速度Ne_OBJに対応するトルク（実回転速度Neを目標アイドル回転速度Ne_OBJに維持するために要するトルク）をアイドル目標トルクPi_NeFBとして演算するものである。ここで演算されたアイドル目標トルクPi_NeFBは、外部要求トルク演算部２ｄ及び目標トルク演算部３に伝達される。

外部要求トルク演算部２ｄは、アイドル目標トルク演算部２ｃで演算されたアイドル目標トルクPi_NeFBとアクセル要求トルク演算部２ａで演算されたアクセル要求トルクPi_APSとをベースとして、外部制御システムから伝達される外部負荷装置からのトルク要求を加味した二種類の要求トルクを演算するものである。第一の要求トルクは点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}であり、第二の要求トルクは吸気制御用要求トルクPi_EXTである。これらの点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}及び吸気制御用要求トルクPi_EXTは、互いに独立して外部要求トルク演算部２ｄ内で演算される。前者の要求トルクは高応答トルク制御用の要求トルクであり、後者の要求トルクは低応答トルク制御用の要求トルクである。ここで演算された各要求トルクは、ともに目標トルク演算部３に伝達される。

［２−２．目標トルク演算部］
目標トルク演算部３は、要求トルク演算部２で演算された各種要求トルクに基づき、二種類の制御目標としての目標トルクを演算するものである。ここでは、点火制御用目標トルクPi_TGTと、吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}とが演算される。スロットルバルブ２３のスロットル開度や燃料噴射量は、ここで演算された吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}に基づいて制御される。また、点火制御用目標トルクPi_TGTは、開始前トルク演算部５及び終了後トルク演算部６で演算される制限トルクPi_FCRと併せて、点火時期制御に用いられる。

目標トルク演算部３での演算プロセスを図３に例示する。目標トルク演算部３には、要求トルク演算部２で演算されたアイドル目標トルクPi_NeFB，アクセル要求トルクPi_APS，点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}及び吸気制御用要求トルクPi_EXTが入力される。この目標トルク演算部３には、第一選択部３ａ，第二選択部３ｂ及び吸気遅れ補正部３ｃが設けられる。

第一選択部３ａは、点火制御用要求トルクPi_{EXT_SA}，アクセル要求トルクPi_APS及びアイドル目標トルクPi_NeFBのうちの何れか一つを点火制御用のトルクの目標値として選択するものである。また、第二選択部３ｂは、吸気制御用要求トルクPi_EXT，アクセル要求トルクPi_APS及びアイドル目標トルクPi_NeFBのうちの何れか一つを吸気制御用のトルクの目標値として選択するものである。これらの第一選択部３ａ，第二選択部３ｂは、例えば外部制御システムからのトルク要求の有無やエンジン１０のアイドル運転の要否等といった情報に基づいて、点火時期制御，吸気量制御のそれぞれで目標とすべきトルク値を選択する。第一選択部３ａで選択されたトルク値は点火制御用目標トルクPi_TGTとして点火時期演算部７に伝達され、第二選択部３ｂで選択されたトルク値は吸気遅れ補正部３ｃに伝達される。

吸気遅れ補正部３ｃは、吸気量制御で用いられる目標トルクの算出に際し、スロットルバルブ２３からシリンダー１９までの吸気遅れに応じた補正演算を行うものである。ここでは、第二選択部３ｂで選択されたトルク値に対して時間遅れのフィルタ処理を施したものが、吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}として演算される。このフィルタ処理は、例えば一次遅れ処理や二次遅れ処理である。
ここで演算された吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}の値は、図示しない吸気量制御部に伝達され、これに基づいて吸気量制御が実施される。例えば、吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}に対応する空気量の目標値が演算されるとともに、その空気量をシリンダー１９内に導入するためのスロットル開度やバルブリフト量，バルブタイミング等が演算され、スロットルバルブ２３，吸気弁１４，排気弁１５等が制御される。

［２−３．燃料カット制御部］
燃料カット制御部４（燃料カット制御手段）は、エンジン１０の燃料カットを実施するものである。ここでは、燃料カットに伴う燃焼トルクの変動を抑制するために、一般的な燃料カット制御に加えて、漸減制御と漸増制御とが併せて実施される。

漸減制御とは、エンジン１０の点火時期を変化させたときの可燃限界に対応する下限トルクPi_MINに向かって、点火制御用目標トルクPi_TGTを徐々に減少させる制御であり、燃料カット制御の開始前に実施される。一方、漸増制御とは、点火制御用目標トルクPi_TGTをアクセル要求トルクPi_APSに向かって徐々に漸増させる制御であり、燃料カット制御の終了後に実施される。これらの制御では、点火制御用目標トルクPi_TGTの上限値を設定して点火制御用目標トルクPi_TGTを減少させることにより、エンジン１０の燃焼トルクを抑制する制御が実施される。以下、点火制御用目標トルクPi_TGTの上限値として機能する値のことを「制限トルクPi_FCR」と呼ぶ。

燃料カット制御部４では、漸減制御，燃料カット制御及び漸増制御の開始条件及び終了条件が判定される。漸減制御の開始条件は、例えば以下の条件１，条件２がともに成立し、かつ、条件３が成立することである。
条件１：エンジン１０の実回転速度Neが第一速度Ne₁以上である
条件２：アクセル開度A_PSがゼロである
条件３：条件１及び２の成立時からの点火回数IGが
所定点火回数IG₁以上である

条件１は、燃料カットを実施したときにエンジン１０の回転安定性が維持される程度の実回転速度Neであるかを判断するための条件である。第一速度Ne₁は、少なくともアイドル回転速度Ne_OBJよりも高い回転速度とされる。また、条件２は、アクセルペダルの踏み込み操作が解除されたことを判断するための条件である。なお、アクセル開度A_PSを判定する代わりに、アイドルスイッチがオン状態であることを判定してもよい。

条件１及び条件２は、従来の一般的な燃料カット制御の開始条件に相当する。一方、本実施形態では、これらの条件が成立してから所定点火回数IG₁に対応する時間が経過した時点から、漸減制御が開始される。所定点火回数IG₁は、予め設定された定数としてもよいし、車速Vや実回転速度Ne等に応じて設定される変数としてもよい。また、漸減制御の終了条件は、以下の条件４が成立することである。
条件４：条件１及び２の成立時からの点火回数IGが
第二所定点火回数IG₂（IG₁≦IG₂）以上である

この条件４は、燃料カット制御の開始条件でもある。第二所定点火回数IG₂は、所定点火回数IG₁と同様に、予め設定された定数としてもよいし、車速Vや実回転速度Ne等に応じて設定される変数としてもよい。なお、二つの所定点火回数IG₁，IG₂が同一値であるとき、実質的に漸減制御が実施されないことになるため、これらの大小関係をIG₁＜IG₂とすることが好ましい。

燃料カット制御の終了条件は、例えば以下の条件５又は条件６が成立することである。これらの何れかの条件が成立したときに燃料カット制御が終了するとともに、漸増制御が開始される。
条件５：エンジン１０の実回転速度Neが第二速度Ne₂（Ne₂＜Ne₁）未満である
条件６：アクセル開度A_PSがゼロでない

条件５は、条件１と同様に、エンジン１０の回転安定性を考慮して設定される条件である。また、条件６は、条件２に対応するものであり、アクセルペダルが踏み込まれたことを判断するための条件である。アクセル開度A_PSを判定する代わりに、アイドルスイッチがオフ状態であることを判定してもよい。なお、漸増制御は制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルクPi_APSに一致するまで継続される。これらの値が一致した時点で漸増制御が終了し、通常の走行状態となる。

燃料カット制御部４は、漸減制御の開始条件が成立すると、開始前トルク演算部５に制御信号を出力して制限トルクPi_FCRを演算させる。また、漸減制御の終了条件（燃料カット制御の開始条件）が成立すると、インジェクター１８からの燃料噴射量を削減する（カットする）ための制御信号を出力する。さらに、燃料カット制御の終了条件（漸減制御の開始条件）が成立すると、インジェクター１８からの燃料噴射を再開させるための制御信号を出力するとともに、開始前トルク演算部５に制御信号を出力して、制限トルクPi_FCRを演算させる。

このような制御により、燃料カット制御の開始前には、開始前トルク演算部５で制限トルクPi_FCRが演算され、これに基づいて点火プラグ１３での点火時期が制御される。また、燃料カット制御の実施中は、燃料噴射量がカットされる。さらに、燃料カット制御の終了後には、燃料噴射が再開されるとともに終了後トルク演算部６で制限トルクPi_FCRが演算され、これに基づいて点火時期が制御される。

［２−４．開始前トルク演算部］
開始前トルク演算部５（減算手段）は、燃料カット制御の開始前（漸減制御）における制限トルクPi_FCRを演算するものである。制限トルクPi_FCRは、燃料カット制御の突入時における点火制御用目標トルクPi_TGTの上限値となるトルクであり、エンジン１０の燃焼トルクを減少させて燃料カット開始時のトルク段差を小さくするように作用する。漸減制御では、基本的には制限トルクPi_FCRの値が点火制御用目標トルクPi_TGTよりも小さい値として演算されるため、制限トルクPi_FCRに応じて点火時期の遅角量（リタード量）が制御されることになる。

点火時期の遅角量は、エンジン１０が失火しない範囲内で設定される。一方、エンジン１０の可燃限界に対応する点火時期は、その時点でのエンジン１０の運転条件によって変化する。そこで、開始前トルク演算部５では、可燃限界に対応する下限トルクPi_MINを演算し、制限トルクPi_FCRをこの下限トルクPi_MIN以上の範囲で、下限トルクPi_MINに漸近させる制御を実施する。このとき、制限トルクPi_FCRの値を必ずしも下限トルクPi_MINに完全に一致させる必要はない。

図４に示すように、開始前トルク演算部５には、下限トルク演算部５ａ，制限トルク演算部５ｂ及びトルク保持部５ｃが設けられる。
下限トルク演算部５ａ（下限トルク算出手段）は、その時点でのエンジン１０の運転状態に基づき、下限トルクPi_MINを演算するものである。ここでは、可燃限界に相当する運転状態におけるエンジン回転速度，吸気量，点火時期，燃料噴射量等に基づいて、下限トルクPi_MINの値が設定される。冷却水水温W_Tや油温O_Tや他の運転条件等に応じて下限トルクPi_MINの値を補正してもよい。ここで演算された下限トルクPi_MINの値は、制限トルク演算部５ｂに伝達される。

制限トルク演算部５ｂは、漸減制御の開始時点で実際にエンジン１０が出力しているトルクと下限トルクPi_MINとに基づき、制限トルクPi_FCRを演算するものである。まず、制限トルクPi_FCRの初期値は、漸減制御が開始された時点でのアクセル要求トルクPi_APSと同一値に設定される。あるいは、その時点の点火制御用目標トルクPi_TGTや後述する実目標トルクPi_ACT，又はこれらに相関する値を制限トルクPi_FCRの初期値としてもよい。

続いて、制限トルク演算部５ｂは、制限トルクPi_FCRが徐々に下限トルクPi_MINに向かって漸減するように時間遅れのフィルタ処理を施して、制限トルクPi_FCRの値を変化させる。このフィルタ処理は、例えば下限トルクPi_MINに対する一次遅れ処理や二次遅れ処理であり、制限トルクPi_FCRに乗じられるゲインを減少させつつ下限トルクPi_MINに乗じられるゲインを増加させ、これらの加算値をフィルタ処理後の制限トルクPi_FCRの値とする。ここで演算された制限トルクPi_FCRの値は、点火時期演算部７に伝達される。

トルク保持部５ｃ（保持手段）は、燃料カット制御を開始した時点の制限トルクPi_FCRの瞬間値を保持するものである。すなわちここでは、上記の条件４が成立した時点での制限トルクPi_FCRの値が保持トルクPi_KEEPとしてメモリに保存される。保持トルクPi_KEEPの値は、漸減制御の制御時間（漸減制御の開始時から条件４が成立するまでの時間）に応じて変化する。制御時間が十分に長ければ、保持トルクPi_KEEPの値は下限トルクPi_MINにほぼ一致する。一方、制御時間が短ければ、保持トルクPi_KEEPの値は下限トルクPi_MINよりも大きい値となる。何れにしても、保持トルクPi_KEEPは少なくとも下限トルクPi_MIN以上の値となり、かつ、漸減制御の制御時間が長引くほど下限トルクPi_MINに近い値となる。ここで保持された保持トルクPi_KEEPの値は、終了後トルク演算部６に伝達され、燃料カット制御の終了時点における制限トルクPi_FCRの初期値となる。

なお、燃料カット制御の終了後の制限トルクPi_FCRの初期値が小さいほど、エンジン１０で発生する燃焼トルクが小さくなり、ショックが抑制される。一方、仮に制限トルクPi_FCRの初期値が可燃限界を越えて過剰に小さく設定されると、エンジン１０の燃焼安定性が低下し、失火に至る可能性が生じる。保持トルクPi_KEEPはこのような不具合を回避して、エンジン１０の燃焼安定性を確保するように機能するパラメーターである。
ただし、エンジン１０の燃焼安定性が十分に高い運転状態のときには、例えば制限トルクPi_FCRの初期値が可燃限界を越えて設定されたとしても不具合は生じにくい。したがって、トルク保持部５ｃは、エンジン１０の燃焼安定性が十分に高い状態での燃料カット制御時には、保持トルクPi_KEEPの値を破棄する。

トルク保持部５ｃによる保持トルクPi_KEEPの値の保持条件は、例えば以下の通りである。燃料カット制御が実施されている間にこれらの条件の何れかが成立している限り、保持トルクPi_KEEPの値が維持される。一方、これらの条件の全てが不成立になると、その時点で保持されていた保持トルクPi_KEEPの値は破棄されてゼロにリセットされる。
条件７：冷却水水温W_Tが所定温度未満である
条件８：燃料カット制御が行われた気筒数が所定気筒数未満である
条件９：実回転速度Neが所定の回転速度範囲外にある

条件７の所定温度は、そのエンジン１０での失火の発生確率と冷却水水温W_Tとの関係に基づいて設定される。例えば、エンジン１０の冷態始動状態と温態始動状態とを判別するための温度（50[℃]程度）が所定温度として設定される。この場合、少なくとも冷却水水温W_Tが所定温度未満であれば、保持トルクPi_KEEPの値が燃料カット制御の終了時まで保持される。
なお、本実施形態では特に言及していないが、冷態始動状態よりもさらに低温の極低温状態でないことを燃料カット制御の実施条件とする場合がある。例えば、冷却水水温W_Tが-10[℃]以下の極低温であるときには、燃料カット制御を禁止するというものである。この場合、保持トルクPi_KEEPを保持するための温度条件は、燃料カット制御が実施される温度範囲の中で設定されることが好ましい。

条件８は、燃料カット制御の実施時間が極端に短い場合を想定して設けられた条件である。例えば、四気筒エンジンの場合であって、燃料カット制御が開始されてから数えて燃料カットが行われた気筒数が四未満の場合に該当する。このような場合、四気筒のうち少なくとも一つの気筒に対しては、燃料カット制御がまだ行われていないことから新気による掃気がなされておらず、燃焼による既燃ガスが残留していることとなる。そのような気筒は、通常の運転時と何ら異ならない可燃限界であるといえる。
そこで、燃料カット制御が行われた気筒数が所定数未満である間は、保持トルクPi_KEEPの値を保持して可燃限界に相当する点火制御用目標トルクPi_TGTを下回らないようにし、燃料カット制御終了時の燃焼安定性を向上させる。なお、条件８中の所定気筒数は、典型的にはエンジン１０の気筒数以下の範囲で設定される。

条件９は、保持トルクPi_KEEPの値を破棄するための回転速度条件に関するものである。条件９中の所定の回転速度範囲とは、制限トルクPi_FCRの初期値をゼロに設定して大幅な点火時期の遅角をしたとしてもエンジン１０の燃焼安定性が維持されるような安定した回転速度範囲である。実回転速度Neがこのような回転速度範囲内にある場合には、大幅な点火時期の遅角に起因するエンストの発生確率が極めて小さいものと判断し、保持トルクPi_KEEPの値を破棄してゼロにリセットする。

［２−５．終了後トルク演算部］
終了後トルク演算部６（加算手段）は、燃料カット制御の終了後（漸増制御）における制限トルクPi_FCRを演算するものである。ここで演算される制限トルクPi_FCRは、点火制御用目標トルクPi_TGTの増加勾配に制限をかけるためのトルクであり、アクセル要求トルクPi_APS（又はこれに相関するパラメーター）に向かって漸増するように制御される。ただし、点火制御用目標トルクPi_TGTに対して過度に制限を加えると良好な応答性が得られなくなるおそれが生じる。そこで終了後トルク演算部６は、トルクショックを抑制しつつ良好な応答性を得るために、二種類の遅延トルクを演算した上で、これらの遅延トルクに基づいて制限トルクPi_FCRを演算する。

終了後トルク演算部６での演算プロセスを図５に例示する。この終了後トルク演算部６には、第一遅延トルク演算部６ａ，第二遅延トルク演算部６ｂ，選択部６ｃ及び制限トルク演算部６ｄが設けられる。
第一遅延トルク演算部６ａは、要求トルク演算部２で演算されたアクセル要求トルクPi_APSに対して遅れ処理を施した第一遅延トルクPi_D1を演算するものである。ここでは、エンジン１０の吸気応答遅れ以上に速い応答を与える時定数を用いて第一遅延トルクPi_D1が演算される。この「時定数」は、スロットルバルブ２３を通過した吸気がシリンダー１９に到達するまでの遅延（いわゆる吸気遅れ）を模擬した吸気モデルの時定数以上に速い応答を与える時定数である。つまり、第一遅延トルクPi_D1には、アクセル要求トルクPi_APSよりも、その値を変化させやすい特性が与えられる。なお、ここでいう吸気モデルの時定数には、例えば一次遅れモデルの時定数や二次遅れモデルの時定数等が含まれる。

具体的な第一遅延トルクPi_D1の演算手法は任意であり、例えば、後述する制限トルク演算部６ｄから出力される制限トルクPi_FCRの前回値（前回の演算周期での値）を取得し、これをアクセル要求トルクPi_APSに徐々に近づけるような演算を実施する。この場合、アクセル要求トルクPi_APSに乗じられるゲインを増加させつつ、制限トルクPi_FCRの前回値に乗じられるゲインを減少させて、これらを加算したものを第一遅延トルクPi_D1とする。ここで演算された第一遅延トルクPi_D1の値は、選択部６ｃに伝達される。

第二遅延トルク演算部６ｂは、漸増制御時のエンジン１０の燃焼トルクの上限値である第二遅延トルクPi_D2を演算するものである。この第二遅延トルクPi_D2は、第一遅延トルク演算部６ａで演算された第一遅延トルクPi_D1の増加勾配の最小値を与えるトルクである。例えば、第一遅延トルクPi_D1の増加速度が過剰に緩慢であれば、エンジン１０の燃焼トルクが過度に抑制された時間が長引くことになり、加速応答性が低下してしまう。そこで第二遅延トルク演算部６ｂは、許容される第一遅延トルクPi_D1の最小増加勾配Xを設定し、その最小増加勾配Xに基づいて第二遅延トルクPi_D2を演算する。最小増加勾配Xは、実回転速度Neとアクセル開度A_PSとに基づいて設定される。

具体的な第二遅延トルクPi_D2の演算手法は任意であり、例えば、予め設定されたマップや数式等を用いて、実回転速度Ne及びアクセル開度A_PSから最小増加勾配Xを設定し、これを後述する制限トルク演算部６ｄから出力される制限トルクPi_FCRの前回値（前回の演算周期での値）に加算したものを第二遅延トルクPi_D2とする。ここで演算された第二遅延トルクPi_D2の値は、選択部６ｃに伝達される。

選択部６ｃは、第一遅延トルクPi_D1と第二遅延トルクPi_D2とのうち、何れか大きい一方を選択し、その値を制限トルク演算部６ｄに伝達するものである。つまりここでは、第一遅延トルクPi_D1の前回値から今回値までの増加勾配が最小増加勾配X以上であるときには、第一遅延トルクPi_D1の今回値がそのまま選択される。一方、第一遅延トルクPi_D1の前回値から今回値までの増加勾配が最小増加勾配X未満であるときには、前回値を始点として下限値の増加勾配で第一遅延トルクPi_D1を増加させたときの値（第二遅延トルクPi_D2の値）が選択値となる。したがって、第一遅延トルクPi_D1がどのように変化したとしても、ここで選択される値は、少なくとも最小増加勾配Xよりも急勾配で増加する。

制限トルク演算部６ｄは、燃料カット制御部４から伝達された燃料カット制御の実施状態に関する情報に基づき、最終的な制限トルクPi_FCRを設定するものである。ここでは、トルク保持部５ｃに保持されている保持トルクPi_KEEPの値が、漸増制御の開始時点における制限トルクPi_FCRの初期値として設定される。また、これ以降の演算周期では、選択部６ｃでの選択値が制限トルクPi_FCRとして設定される。制限トルクPi_FCRの初期値が保持トルクPi_KEEPであることから、第一遅延トルクPi_D1，第二遅延トルクPi_D2の何れにも保持トルクPi_KEEPの値が反映されることになる。ここで設定された制限トルクPi_FCRの値は、点火時期演算部７に伝達される。

ただし、制限トルク演算部６ｄは、以下の条件１０〜１１が成立した場合には、制限トルクPi_FCRの値を最大値Pi_MAXに設定し、実質的なトルク制限を解除するとともに漸増制御を終了させる。
条件１０：アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0が所定値以上である
条件１１：制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルクPi_APS以上である

条件１０は、アクセルペダルの踏み込み操作量が比較的小さい場合にのみ、トルク制限を加えることを定めた条件である。つまり、運転者による加速要求が大きい場合には制限トルクPi_FCRが最大値Pi_MAXとなり、トルク制限が解除される。これにより、燃料カット制御の終了後における加速性を向上させている。また、条件１１は、制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルクPi_APS以上となった時点でトルク制限を解除することを定めた条件である。

したがって、アクセルペダルが中程度の踏み込み量で踏み続けられていたとしても、制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルクPi_APSに追いついた時点で漸増制御が終了し、トルク制限が解除される。なお、条件１１の判定は、制限トルクPi_FCRとアクセル要求トルクPi_APSに相関するパラメーターとを比較するものであればよい。例えば、制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0以上となった時点で漸増制御を終了させてもよい。

［２−６．点火時期演算部］
点火時期演算部７（点火時期制御手段）は、目標トルク演算部３で演算された点火制御用目標トルクPi_TGTと、終了後トルク演算部６で演算された制限トルクPi_FCRとに基づいて、点火プラグ１３の点火時期を制御するものである。点火時期演算部７での演算プロセスを図６に例示する。点火時期演算部７には、実充填効率演算部７ａ，MBT演算部７ｂ，実トルク演算部７ｃ，最小値選択部７ｄ，点火指標演算部７ｅ，リタード量演算部７ｆ及び減算部７ｇが設けられる。

実充填効率演算部７ａは、吸気流量Q_INに基づき、制御対象の気筒の実際の充填効率を実充填効率Ecとして演算するものである。ここでは、制御対象の気筒について、直前の一回の吸気行程（ピストン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ー３２で検出された吸気流量Q_INの合計から、制御対象の気筒に実際に吸入された空気量が演算され、実充填効率Ecが演算される。ここで演算された実充填効率Ecは、MBT演算部７ｂ及び実トルク演算部７ｃに伝達される。

MBT演算部７ｂは、実充填効率演算部７ａで演算された実充填効率Ec及び実回転速度Neに基づき、最大のトルクを発生させる最少進角点火時期（いわゆるMBT）を演算するものである。以下、点火時期を表す記号としてSAを用いる。また、点火時期SAのうちの最少進角点火時期を意味するときには、SA_MBTと表記する。MBT演算部７ｂは、例えば図７に示すように、実充填効率Ec，点火時期SA及び理論空燃比で発生するトルクの対応関係を実回転速度Ne毎のマップや数式として記憶しており、これを用いて点火時期SA_MBTを演算する。ここで演算された点火時期SA_MBTは減算部７ｇに伝達される。なお、図７のグラフでは、実充填効率Ecが所定値Ec₁であるときの点火時期SA_MBTがSA₁であり、実充填効率Ecが所定値Ec₂であるときの点火時期SA_MBTがSA₂である。

実トルク演算部７ｃは、実充填効率演算部７ａで演算された実充填効率Ecにて、制御対象の気筒で生じうる最大のトルク（すなわち、実充填効率Ecで点火時期をMBTに設定した場合に発生するトルク）を最大実トルクPi_{ACT_MBT}として演算するものである。ここでいう最大実トルクPi_{ACT_MBT}は、図７中に示された各実充填効率Ecでのトルク変動グラフの最大値に対応する。実トルク演算部７ｃは、例えばMBT演算部７ｂに記憶されたこのようなマップや数式を用いて最大実トルクPi_{ACT_MBT}を演算する。図７のグラフでは、実充填効率Ecが所定値Ec₁であるときの最大実トルクPi_{ACT_MBT}がPi₁であり、実充填効率Ecが所定値Ec₂であるときの最大実トルクPi_{ACT_MBT}がPi₂である。ここで演算された最大実トルクPi_{ACT_MBT}は、点火指標演算部７ｅに伝達される。

なお、図７は、同一の燃焼条件（例えば、エンジン回転速度及び空燃比が一定の条件）において一定の実充填効率Ecで点火時期SAのみを変化させた場合に生成されるトルクの大きさをグラフ化し、異なる実充填効率Ecでのグラフを重ねて表示したものである。一定の実充填効率Ecでは、横軸の点火時期SAの変化に対して縦軸のトルクが上に凸の曲線となる。このグラフの頂点の座標に対応する点火時期がMBTであり、頂点の座標に対応するトルクが実トルクPi_{ACT_MBT}である。

また、実充填効率Ecが増加すると、気筒内に導入される空気量の増大によりトルクが増大するとともに燃焼速度（気筒内での火炎伝播速度）が上昇し、MBTは遅角方向へと移動する。実充填効率Ecが所定値Ec₁である場合にMBTから所定値αだけ点火時期SAをリタードさせた際に得られるトルクをPi₃とおき、実充填効率Ecが所定値Ec₂である場合にMBTから所定値αだけ点火時期をリタードさせた際に得られるトルクをPi₄とおくと、これらのトルク間には、(Pi₃)/(Pi₁) = (Pi₄)/(Pi₂) の関係が成立する。

最小値選択部７ｄは、点火制御用目標トルクPi_TGTと制限トルクPi_FCRとのうち、何れか小さい一方を点火時期制御の目標トルクとして選択するものである。ここで選択された一方のトルク値は、点火指標演算部７ｅに伝達される。したがって、終了後トルク演算部６で演算された制限トルクPi_FCRが目標トルク演算部３で演算された点火制御用目標トルクPi_TGTよりも大きくならない限り、制限トルクPi_FCRが点火指標演算部７ｅに伝達される。

点火指標演算部７ｅは、最小値選択部７ｄで選択されたトルク値と実トルク演算部７ｃで演算された最大実トルクPi_{ACT_MBT}との比K_pi（点火指標，点火効率係数）を演算するものである。ここでは、実際にエアフローセンサー３２で検出された吸気流量Q_INに基づいて生成されうるトルクの大きさに対してどの程度の割合で点火制御用のトルクが必要なのかが演算される。ここで演算された比K_piはリタード量演算部７ｆに伝達される。

リタード量演算部７ｆは、MBTを基準として、比K_piに応じた大きさのリタード量R（点火時期の遅角量）を演算するものである。リタード量演算部７ｆは、例えば図８に示すように、比K_piとリタード量Rとの対応関係を実回転速度Ne毎のマップや数式として記憶しており、これを用いてリタード量Rを演算する。なお、ここでいうリタード量RはMBTを基準としたものであり、比K_pi（0≦K_pi≦1）が１に近づくほどリタード量Rがゼロに近づく特性を持つ。また、リタード量Rは、例えば図８中に破線で示すように、実回転速度Neが大きいほど増大する特性を持つ。ここで演算されたリタード量Rは、減算部７ｇに伝達される。

なお、リタード量RはMBTを基準とした点火時期のずれ（時刻の相違量、ずれ時間、あるいは、これに対応する角度であってクランクシャフト回転角に対する位相のシフト量）の大きさを表す値である。また、図８に示すように、実回転速度Neが定まれば、リタード量Rは比K_piの値に対応して一意に定められる。したがって、比K_piもMBTを基準とした点火時期の「ずれ量（進角量又は遅角量）」に対応する値といえる。

減算部７ｇは、リタード量演算部７ｆで演算されたリタード量Rに基づいて実行点火時期SA_ACTを演算するものである。ここでは、例えばMBT演算部７ｂで演算された点火時期SA_MBTからリタード量Rが減算され、実行点火時期SA_ACTが演算される。ここで演算された実行点火時期SA_ACTは、最小値選択部７ｄで選択されたトルク値に対応するトルクを生じさせる点火時期である。点火時期演算部７は、制御対象の気筒に設けられた点火プラグ１３がこの実行点火時期SA_ACTに点火するように制御信号を出力し、点火時期制御を実行する。

［２−７．制限トルクの保持条件］
上記のトルク保持部５ｃでの保持トルクPi_KEEPの取り扱いに関して、冷却水水温W_Tとの関係を以下の表１に示す。また、表２は、燃料カット制御の実施時間（対象気筒数）との関係を示し、表３は、燃料カット制御中の実回転速度Neとの関係を示す。

［３．作用］
上記のエンジン制御装置１による漸減制御，燃料カット制御及び漸増制御について、図９（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、車両走行中のアクセルペダルの踏み込み操作が緩められ、時刻t₀に条件１及び条件２が成立すると点火回数IGの計測が開始される。また、時刻t₀からの点火回数IGが所定点火回数IG₁以上となった時刻t₁には条件３が成立し、図９（ｂ）に示すように、漸減制御が開始される。

漸減制御の開始時には、制限トルク演算部５ｂにおいて、制限トルクPi_FCRの初期値がアクセル要求トルクPi_APSと同一値に設定される。つまり、時刻t₁の時点で実際の点火時期制御で使用されている値が制限トルクPi_FCRの初期値となるため、トルク制限の開始時のショックが抑制され、漸減制御への移行が円滑となる。また、下限トルク演算部５ａでは、エンジン１０の運転状態に基づき下限トルクPi_MINが演算される。

時刻t₁〜t₂の区間では、図９（ｃ）中に太実線で示すように、制限トルクPi_FCRが徐々に下限トルクPi_MINに向かって漸減するように制御される。これにより、燃料カット制御への突入前にエンジン１０の燃焼トルクが低減され、トルクショックが抑制される。一方、時刻t₀からの点火回数IGが第二所定点火回数IG₂以上となった時刻t₂には条件４が成立し、図９（ｂ）に示すように、漸減制御が終了するとともに燃料カット制御が開始される。このとき、トルク保持部５ｃでは時刻t₂の時点での制限トルクPi_FCRの値が保持トルクPi_KEEPとしてメモリに保存されるとともに、燃料カット制御の開始時からの点火回数IGの計測が開始される。

トルク保持部５ｃに保持された保持トルクPi_KEEPは、条件７〜９の何れかが成立している限り燃料カット制御が終了するまで保持される。例えば、エンジン１０が冷態始動状態であって冷却水水温W_Tが所定温度未満であるときには、保持トルクPi_KEEPが保持される。この場合、図９（ｃ）中に太実線で示すように、燃料カット制御中は保持トルクPi_KEEPの値が一定となる。

また、時刻t₄にアクセルペダルが踏み込まれると条件６が成立し、燃料カット制御が終了する。このとき、終了後トルク演算部６では、トルク保持部５ｃに保持されている保持トルクPi_KEEPの値が制限トルクPi_FCRの初期値として設定される。また、点火時期演算部７では、この制限トルクPi_FCRに基づいて点火時期制御の目標トルクが設定され、リタード量Rが制御される。つまり、燃料カット制御の終了時点における目標トルクが燃料カット開始時点の目標トルクとほぼ同一になることから、エンジン１０の失火の可能性が大幅に低減され、燃焼安定性が向上する。

図９（ａ）に示すように、アクセル開度A_PSが僅かに増加した状態が維持されると、エンジン１０の実回転速度Neが徐々に上昇し、これに対応してアクセル要求トルク演算部２ａで演算されるアクセル要求トルクPi_APSが徐々に増加する。また、終了後トルク演算部６では、アクセル要求トルクPi_APSに基づいて、第一遅延トルクPi_D1及び第二遅延トルクPi_D2が演算される。

第一遅延トルクPi_D1は、アクセル要求トルクPi_APSに対して遅れ処理を施したものであるため、図９（ｃ）中に破線で示すように、保持トルクPi_KEEPを初期値として時刻t₄から二点鎖線のグラフに追従するようにやや遅れて増加する。一方、第二遅延トルクPi_D2により、第一遅延トルクPi_D1の最小増加勾配Xが制限される。また、終了後トルク演算部６の選択部６ｃでは、第一遅延トルクPi_D1と第二遅延トルクPi_D2とのうち、何れか大きい一方が選択され、これが制限トルク演算部６ｄで最終的な制限トルクPi_FCRとして設定される。

制限トルクPi_FCRの変化勾配は、少なくとも第二遅延トルクPi_D2の変化勾配以上の大きさとなる。したがって、図９（ｃ）中に太実線で示すように、制限トルクPi_FCRのグラフは、第一遅延トルクPi_D1の変化勾配が大きい領域では第一遅延トルクPi_D1に一致する。また、第一遅延トルクPi_D1の変化勾配が小さくなり、第二遅延トルクPi_D2の最小増加勾配X以下になると、制限トルクPi_FCRは最小増加勾配Xで直線状に増加する。

その後、時刻t₅に制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルクPi_APSに一致すると、漸増制御が終了してトルク制限が解除される。したがって、時刻t₅以降は、アクセル要求トルク演算部２ａで演算されたアクセル要求トルクPi_APSに基づいて点火時期が制御される。
図９（ｃ）に示す制限トルクPi_FCRの挙動は、保持トルクPi_KEEPが燃料カット制御の終了時まで保持された場合のものである。これに対して、条件７〜９の全てが不成立となったときには、燃料カット制御中であっても保持トルクPi_KEEPの値が破棄され、ゼロにリセットされる。

例えば、エンジン１０が暖機状態であって冷却水水温W_Tが所定温度以上であり、かつ、実回転速度Neが所定の回転速度範囲内にあるときには、上記の条件７及び条件９が成立する。また、条件８は燃料カット制御が開始された時刻t₂からの点火回数IGに基づいて判定可能である。したがって、燃料カットが行われた気筒数が所定気筒数以上となった時刻t₃に条件７及び条件９が成立していれば、図９（ｄ）中に太実線で示すように保持トルクPi_KEEPの値がゼロに設定される。

一方、条件７及び条件９が成立する運転状態ではエンジン１０の燃焼安定性が維持されるため、燃料カット制御終了時の失火や回転不良が回避される。また、図９（ｃ）に示す場合とは異なり、漸増制御での制限トルクPi_FCRの初期値がゼロとなることから、燃料カット制御からの復帰時におけるエンジン１０の燃焼トルクが低減され、トルクショックがさらに抑制される。

［４．効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、燃料カット制御の開始前に漸減制御を実施して、点火制御用目標トルクPi_TGTを漸減させている。これにより、燃料カット制御への突入時のトルク段差を小さくすることができる。
また、燃料カット制御への突入時には制限トルクPi_FCRの瞬間値が保持トルクPi_KEEPとして保持される。これにより、燃料カット開始時点における目標トルクと燃料カット終了後の目標トルクの初期値とを同一とすることで、燃料カット開始前と燃料カット終了後とでトルク変動やショックを抑制し、運転フィーリングを向上させることができる。

また、同一となる燃料カット開始時点における目標トルクと燃料カット終了後の目標トルクの初期値とが、ともに可燃限界に対応する下限トルクPi_MINよりも大きい値となるため、エンジン１０の失火の可能性を低めることができ、エンジン１０の作動状態の安定性を向上させることができる。
さらに、上記のエンジン制御装置１では、燃料カット制御の終了後に漸増制御を実施して、点火制御用目標トルクPi_TGTを漸増させている。これにより、トルクの急変を抑制しつつ加速応答性を向上させることができる。また、吸気量及び点火時期の変化勾配の適合が不要であり、制御構成や適合工数を削減することができる。さらに、応答性の高い点火時期制御でトルクを制御しているため、燃料カット制御への突入の遅れや、燃料カット期間の減少を回避することができる。

このように、上記のエンジン制御装置１によれば、適合工数を増大させることなく、燃料カットに起因するトルク変動やショックを抑制することができるとともに、燃料カット期間の減少を回避することができ、運転フィーリングを向上させることができる。

（２）また、上記のエンジン制御装置１では、表１に示すように、冷却水水温W_Tが所定温度未満のときに保持トルクPi_KEEPの値が保持される。例えば、エンジン１０が十分に暖まっていない状態での燃料カット制御時には、燃料カット制御が終了するまで保持トルクPi_KEEPの値が保持される。したがって、エンジン１０の燃焼安定性が低い場合や、失火の可能性が高い温度条件下であっても、燃料カット制御からの復帰時におけるエンジン１０の失火の可能性を極めて小さくすることができる。

（３）また、上記のエンジン制御装置１では、表２に示すように、燃料カット制御が行われた気筒数が所定数未満であるときに保持トルクPi_KEEPの値が保持される。例えば、四気筒エンジンの場合であって、燃料カット制御が開始されてから数えて燃料カットが行われた気筒数が四未満の場合、その後の漸増制御では保持トルクPi_KEEPの値が制限トルクPi_FCRの初期値とされる。燃料カット制御がまだ行われていない気筒は新気による掃気がなされておらず、燃焼による既燃ガスが気筒内に残留しており、通常の運転時と何ら異ならない可燃限界の状態である。このように、四気筒のうちの少なくとも一つの気筒が可燃限界の状態であっても、保持トルクPi_KEEPの値が保持されるため、保持トルクPi_KEEPに対応する点火制御用目標トルクPi_TGTを確保することができ、燃料カット制御からの復帰時におけるエンジン１０の失火を回避することができる。

（４）また、上記のエンジン制御装置１では、表３に示すように、実回転速度Neが所定速度範囲内にあるときには、保持トルクPi_KEEPの値が破棄されてゼロにリセットされる。例えば、エンジン１０の燃焼安定性が高い運転領域では、保持トルクPi_KEEPの値が破棄され、漸増制御での制限トルクPi_FCRの初期値がゼロに設定される。このように、大幅な点火時期の遅角に起因するエンストの可能性が小さい運転条件下では、制限トルクPi_FCRの値を破棄することで、燃料カット制御からの復帰時のトルク段差をさらに小さくすることができ、トルクショックを低減させることができる。
一方、実回転速度Neが所定速度範囲外にあるときには、保持トルクPi_KEEPの値が保持されるため、燃料カット制御からの復帰時におけるエンジン１０の失火の可能性を低下させることができる。

（５）また、上記のエンジン制御装置１では、図９（ｃ）に示すように、漸減制御時の制限トルクPi_FCRの値がエンジン１０の可燃限界に対応する下限トルクPi_MINに向かって漸減するように制御される。これにより、燃料カット制御への突入時における制限トルクPi_FCRの値を少なくとも下限トルクPi_MINよりも大きくすることができる。したがって、これに基づく漸増制御の開始時における失火や回転不良の可能性をさらに低減させることができる。

（６）なお、上記のエンジン制御装置１では、その時点でのエンジン１０の運転状態に基づいて下限トルクPi_MINが演算される。すなわち、下限トルク演算部５ａにおいて、可燃限界に相当する運転状態におけるエンジン回転速度，吸気量，点火時期，燃料噴射量等に基づいて下限トルクPi_MINの値が設定される。このように、実回転速度Neと目標アイドル回転速度Ne_OBJとに基づいて燃焼限界のトルクを演算することで、エンジン１０の運転状態に適した大きさの下限トルクPi_MINを演算することができ、エンジン１０の失火の可能性をさらに低下させることができる。

（７）また、上記のエンジン制御装置１では、図９（ｃ）に示すように、漸増制御時の制限トルクPi_FCRの値がアクセル要求トルクPi_APS（又はこれに相関するパラメーター）に漸増するように制御されるため、運転者の加速要求に応じた燃焼トルクに制限トルクPi_FCRを近づけることができ、運転フィーリングを向上させることができる。
一方、制限トルクPi_FCRの初期値は、アクセル開度A_PSの大小に関わらず、燃料カット制御の開始時点における制限トルクPi_FCRの瞬間値以下に設定されるため、エンジン１０の回転安定性を維持しつつトルクショックを抑制することができる。

（８）また、上記のエンジン制御装置１では、燃料カット制御の前後で実施される漸増制御及び漸減制御において、点火制御用目標トルクPi_TGTを使用しているため、高応答でのトルク制御が可能である。例えば、吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}を増減させてスロットル開度，バルブリフト量，バルブタイミング等を制御する場合と比較して、エンジン１０の失火をより確実に回避しつつ、燃料カット制御に起因するトルク変動やショックの抑制効果を高めることができ、運転フィーリングを向上させることができる。

［５．変形例］
上記のエンジン制御装置１で実施される燃料カット制御，漸増制御及び漸減制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上述の実施形態に記載された燃料カット制御，漸増制御及び漸減制御のそれぞれの開始条件や終了条件等は、実施の形態に応じて適宜変更してもよい。

また、上述の実施形態では、燃料カット制御への突入時，復帰時における点火リタード量Rに関する点火制御用目標トルクPi_TGTの設定手法を例示したが、この制御を燃料カット制御の前後以外の状況に適用することも可能である。例えば、車両の加速時や変速操作によるトルクダウン時など、エンジン出力トルクが低下した後に急激に上昇するような運転状況で上記の制御を実施することで、効果的にトルクショックを緩和することができ、燃費やトルク応答性を改善することができる。

なお、低下した要求トルクが増大するときの差が大きいほど、あるいは、要求トルクの低下量が大きいほど（燃料カット時の場合を含み、要求トルクの絶対量が大きく低減された状態からのあらゆる復帰時を含む）、トルクショックの緩和効果をより高めることができる。

また、上述の実施形態では、点火制御用目標トルクPi_TGTの上限値を与える制限トルクPi_FCRの演算手法について詳述したが、上記の制御は点火時期制御だけでなく吸気量制御にも適用することができる。この場合、例えば上記の制限トルクPi_FCRが吸気制御用目標トルクPi_{ETV_STD}の上限値を与えるような演算構成とすればよい。

１エンジン制御装置
２要求トルク演算部
２ａアクセル要求トルク演算部（要求トルク算出手段）
３目標トルク演算部
４燃料カット制御部（燃料カット手段）
５開始前トルク演算部（減算手段）
５ａ下限トルク演算部（下限トルク算出手段）
５ｂ制限トルク演算部
５ｃトルク保持部（保持手段）
６終了後トルク演算部（加算手段）
７点火時期演算部（点火時期制御手段）
１０エンジン

Claims

所定条件の成立時に、エンジンの燃料カットを制御する燃料カット手段と、
前記燃料カットの開始前に前記エンジンの目標トルクを減少させる減算手段と、
前記減算手段が減少させた前記エンジンの目標トルクについて、前記燃料カットの開始時点におけるその瞬間値を、前記燃料カットの終了時点まで保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された前記瞬間値を初期値として、前記燃料カットの終了後に前記エンジンの目標トルクを増加させる加算手段とを備え、
前記保持手段は、
前記エンジンの作動状態に相関する温度が少なくとも所定温度未満のときに、前記瞬間値を保持する
ことを特徴とする、エンジン制御装置。
前記保持手段は、
前記エンジンの複数の気筒のうち、前記燃料カットが行われた気筒数が所定数未満のときに、前記瞬間値を保持する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジン制御装置。
前記保持手段は、
前記エンジンの実回転速度が所定の回転速度範囲外にあるときに、前記瞬間値を保持する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジン制御装置。
前記エンジンの可燃限界に対応する下限トルクを算出する下限トルク算出手段を備え、
前記減算手段が、前記燃料カットの開始前における前記エンジンの前記目標トルクを、前記下限トルク算出手段で算出された前記下限トルクに向かって漸減させる
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
アクセル開度に基づき、前記エンジンに要求されるアクセル要求トルクを算出する要求トルク算出手段を備え、
前記加算手段が、前記燃料カットの終了後における前記エンジンの目標トルクを、前記要求トルク算出手段で算出された前記アクセル要求トルクに向かって漸増させる
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
前記燃料カットの開始前には、前記減算手段で算出された前記目標トルクに基づいて点火時期を制御し、前記燃料カットの終了後には、前記加算手段で算出された前記目標トルクに基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段を備えた
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジン制御装置。