JP6489085B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料カットを行うエンジンを制御するエンジン制御装置に関する。

車載等のエンジンでは、燃焼開始時の気筒内に存在する空気の質量（以下、気筒内空気量と記載する）に応じて燃料噴射量を決定することで、気筒内で燃焼させる混合気の空燃比を所望とする値に制御している。なお、気筒内での燃焼により生じた既燃ガスの一部は、掃気されずに次回の燃焼時にも内部ＥＧＲとして気筒内に残留する。こうした残留既燃ガスは、燃焼に寄与しない不活性なガスである。そのため、連続的に燃焼が行われる状況での燃料噴射量の決定に際しては、残留既燃ガスは考慮に入れず、吸気行程において気筒内に新規に供給される空気の量（以下、筒内吸入空気量と記載する）のみを考慮して燃料噴射量を決定すればよい。

一方、車載用のエンジンでは、燃費低減のため、車両の惰性走行時などに、燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを行うことがある。燃料カット中は、燃焼が行われないことから、気筒内の内部ＥＧＲが既燃ガスから空気に置き換わる。そのため、燃料カットの開始とともに停止した燃料噴射を再開する燃料カット復帰に際しての各気筒の最初の燃焼に際しては、前サイクルから引き続き気筒内に残留している空気の質量（以下、残留空気量と記載する）分、筒内吸入空気量よりも多い空気が気筒内に存在することになる。そのため、このときの燃料噴射量を筒内吸入空気量に応じた量とすると、想定よりも空燃比がリーンとなって、失火やエミッションの悪化などを招く虞がある。

そこで従来、特許文献１には、燃料カット中の残留空気量を求めるとともに、燃料カット復帰後における各気筒の最初の燃焼時の気筒内空気量を、新規流入空気量にその残留空気量を加えた値として求めることが提案されている。なお、同文献において、残留空気量は、エンジン回転数と吸気圧、及びバルブオーバラップ量に基づき演算されている。

特開２００６−３２９０６５号公報

こうした従来技術では、燃料カット中の残留空気量を考慮して、燃料カット復帰後における各気筒の最初の燃焼時の気筒内空気量を演算してはいる。ただし、燃料カット開始直後の気筒内には、燃料カット開始前からの既燃ガスが残留している。こうした気筒内の残留既燃ガスは、燃料カット開始後の最初の排気行程でそのすべてが気筒内から一掃されることはなく、その一部がその後も気筒内に留まり続ける。このように、燃料カット中の既燃ガスから空気への残留ガスの置き換わりは、燃料カット開始直後に一気に行われるのではなく、吸／排気動作のサイクルが繰り返される毎に段階的に行われる。これに対して上記従来技術では、こうした燃料カット中の段階的な残留既燃ガスの掃気については考慮されておらず、燃料カットが短期間で終わった場合には、残留空気量を正確に求められない虞がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃料カット復帰に際して気筒内で最初の燃焼が行われるときに前サイクルから引き続き気筒内に残留している空気量をより正確に求めることのできるエンジン制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを行うとともに、気筒内での燃焼に供される空気量を求めてエンジンの制御に使用するエンジン制御装置において、燃料カット中の気筒内に前サイクルから引き続き残留している空気の量である残留空気量を、同燃料カット中に同気筒で行われた吸／排気動作のサイクル数が多いほど、多くなるように演算する残留空気量演算部を備えるようにしている。

上述のように、燃料カット中の既燃ガスから空気への残留ガスの置き換わりは、吸／排気動作のサイクルに応じて段階的に行われる。そのため、燃料カット中の気筒内の残留空気量は、燃料カット開始後に、気筒で行われた吸／排気動作のサイクル数が増すにつれて多くなる。

上記構成では、燃料カット中に同気筒で行われた吸／排気動作のサイクル数が増すにつれて多くなるように残留空気量が演算される。そのため、燃料カット中の吸／排気動作のサイクルに応じて段階的に増加する実際の残留空気量と同様に、同残留空気量の演算値も推移するようになる。したがって、上記エンジン制御装置によれば、燃料カット復帰後に気筒内で最初の燃焼が行われるときに前サイクルから引き続き気筒内に残留している空気量をより正確に求めることができる。

なお、上記エンジン制御装置における残留空気量演算部による残留空気量の演算は、例えば以下の態様で行うことができる。すなわち、残留空気量演算部は、燃料カット開始時の残留空気量の値を「０」とした上で、燃料カットを開始してから、停止した燃料噴射を再開する燃料カット復帰までの期間、当該エンジンの１サイクル毎に、下式に示される関係が満たされるように残留空気量の値を更新することで、同残留空気量を演算することが可能である。なお、同式において、「Ｘ［ｉ］」は前記残留空気量の更新後の値を、「Ｘ［ｉ−１］」は同残留空気量の更新前の値を、「Ｂ」は吸気行程において吸気通路から気筒内に新規に吸入される空気の量である筒内吸入空気量を、「Ａ」は前回のサイクルから引き続き気筒内に残留するガスのすべてが空気に置き換わったとしたときの残留空気量である最大残留空気量を、それぞれ示している。

なお、エンジンでは、気筒内での燃焼に供される空気量に応じて燃料噴射量を決定することで、気筒内で燃焼させる混合気の空燃比を所望とする値に制御することができる。気筒内での燃焼が連続的に行われる状況では、吸気行程において吸気通路から気筒内に新規に吸入される空気量（筒内吸入空気量）が、即ち燃焼に供される空気量（筒内空気量）となる。一方、燃料カット復帰後における気筒内での最初の燃焼時には、筒内吸入空気量に残留空気量を加えた分の空気が気筒内での燃焼に供される。よって、気筒内での燃焼に供される空気量である筒内空気量に基づき燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算部を備えるとともに、同燃料噴射量演算部が、燃料噴射を再開した燃料カット復帰後の気筒内での最初の燃焼に際しては、吸気行程において吸気通路から気筒内に新規に吸入される空気量である筒内吸入空気量に上記残留空気量を加えた値を筒内空気量として燃料噴射量を演算し、前記最初の燃焼以外に際しては、筒内吸入空気量を筒内空気量として燃料噴射量を演算するようにすれば、燃料カット復帰直後の空燃比のリーン化を抑え、燃焼をより確実に再開できるようになる。

ちなみに、上記のように、燃料カット復帰後における気筒内での最初の燃焼に際しての燃料噴射量の演算に、残留空気量を反映させると、その分、エンジントルクが増加するようになる。そのため、要求トルクに応じたエンジンのトルク制御を行う場合、成り行きで制御を行うと、燃料カット復帰直後に要求トルクを超えるエンジントルクが発生するようになる。これに対しては、エンジントルクの要求値である要求トルクに応じて点火時期を調整する点火時期調整部を備えるとともに、同点火時期調整部が、燃料カット復帰後において気筒内で最初に燃焼が行われるときには、残留空気量演算部による残留空気量が多いほど、点火時期が遅角側となるように、要求トルクと残留空気量とに基づいた点火時期の調整を行うようにするとよい。このようにすれば、残留空気によるエンジントルクの増加分を、点火時期の遅角により相殺することができ、燃料カット復帰直後の要求トルクを超えるエンジントルクの発生を抑えることができる。

なお、燃料噴射量の演算は、定クランク角処理として行われることが多いのに対し、点火時期の演算は、規定の時間毎の定時処理として実施されることが多い。そのため、燃料カット復帰後の気筒内での最初の燃焼に適用される燃料噴射量の演算が行われる期間と、同最初の燃焼に適用される点火時期の演算が行われる期間とは、異なることになる。これに対しては、燃料カット復帰後に当該エンジンのすべての気筒において燃料噴射が実施されたか否かを判定する全気筒噴射実施判定部と、燃料カット復帰後に当該エンジンのすべての気筒において点火が実施された否かを判定する全気筒点火実施判定部と、をそれぞれ備える。そして、燃料噴射量の演算を定クランク角処理として行うとともに、筒内吸入空気量に残留空気量を加えた値に基づく燃料噴射量の演算を、燃料カット復帰時に開始して、前記全気筒噴射実施判定部による肯定判定に応じて終了するように燃料噴射量演算部を構成し、点火時期の調整を、規定の時間毎の定時処理として行うとともに、要求トルクと残留空気量とに基づいた点火時期の調整を、燃料カット復帰時に開始して、全気筒点火実施判定部による肯定判定に応じて終了するように点火時期演算部を構成するとよい。すなわち、燃料噴射量と点火時期とで、燃料カット復帰後の残留空気量の反映を終了する時期を、それぞれ別々に判定するようにするとよい。

第１実施形態のエンジン制御装置及び同制御装置が適用されるエンジンの構成を模式的に示す図。 同実施形態のエンジン制御装置の構成を模式的に示す図。 同エンジン制御装置において全気筒噴射実施判定部が実行する全気筒噴射実施判定処理のフローチャート。 同エンジン制御装置において残留空気量演算部が実行する残留空気量演算処理のフローチャート。 同エンジン制御装置において燃料噴射量演算部が実行する燃料噴射量演算処理のフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）燃料カット中の気筒内の状態の推移を示す図。 燃料カット前後の残留空気量の実測値及び同エンジン制御装置での同残留空気量の演算値の推移を示すタイムチャート。 第２実施形態のエンジン制御装置において燃料噴射量演算部が実行する燃料噴射量演算処理のフローチャート。 第３実施形態のエンジン制御装置の構成を模式的に示す図。 同エンジン制御装置において全気筒点火実施判定部が実行する全気筒点火判定処理のフローチャート。 同エンジン制御装置において点火実施演算部が実行する点火時期演算処理のフローチャート。 第４実施形態のエンジン制御装置の構成を模式的に示す図。 同エンジン制御装置において目標ＶＴ設定部が実行する目標ＶＴ設定処理のフローチャート。

（第１実施形態）
以下、エンジン制御装置の第１実施形態を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジン制御装置が適用されるエンジン１０は、気筒１１を有するシリンダブロック１２と、同シリンダブロック１２の図中上側に設けられたシリンダヘッド１３と、を備えている。なお、エンジン１０は、Ｖ型８気筒の車載エンジンであり、８つの気筒１１を有しているが、同図にはそのうちの一つのみが示されている。

各気筒１１には、図中上下方向に往復動可能にピストン１４がそれぞれ設置されており、それら気筒１１の内部には、ピストン１４によって燃焼室１５が区画形成されている。各ピストン１４は、同ピストン１４の往復運動を回転運動に変換するコネクティングロッド１６を介して、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１７にそれぞれ連結されている。クランクシャフト１７の近傍には、同クランクシャフト１７の回転位相（以下、クランク角と記載する）を検出するクランク角センサ１８が設置されている。

また、エンジン１０には、各気筒１１に吸気を送るための吸気通路１９が設けられている。吸気通路１９には、同吸気通路１９を流れる吸気の流量（以下、吸気流量ＧＡと記載する）を検出するエアフローメータ２０と、吸気流量ＧＡを調整するための弁であるスロットルバルブ２１とが設置されている。吸気通路１９におけるスロットルバルブ２１の下流には、各気筒１１に吸気を分配するための分枝管である吸気マニホールド２２が設けられている。そして、吸気通路１９は、シリンダヘッド１３に設けられた気筒別の吸気ポート２３を介して、各気筒１１にそれぞれ連結されている。なお、各気筒１１の吸気ポート２３には、同吸気ポート２３を流れる吸気中に燃料を噴射する燃料噴射弁３２がそれぞれ設置されている。

シリンダヘッド１３には、吸気ポート２３に対して燃焼室１５を開閉する吸気バルブ２４が気筒別に設けられている。また、各気筒１１の燃焼室１５には、点火プラグ３４がそれぞれ設置されている。なお、このエンジン１０には、バルブ特性を可変とする可変動弁機構として、吸気バルブ２４の開閉時期（バルブタイミング）を可変とするバルブタイミング可変機構２５が設けられている。

さらに、エンジン１０には、気筒１１内での燃焼により生じた排気が流れる排気通路２６が設けられている。排気通路２６は、シリンダヘッド１３に設けられた気筒別の排気ポート２７を介して各気筒１１の燃焼室１５にそれぞれ連結されている。シリンダヘッド１３には、排気ポート２７に対して燃焼室１５を開閉する排気バルブ２８が気筒別に設けられている。さらに、排気通路２６には、排気ポート２７を通じて各気筒１１の燃焼室１５から排出された排気を合流させるための合流管である排気マニホールド２９が設けられている。排気通路２６における排気マニホールド２９の下流には、燃焼室１５内で燃焼させた混合気の空燃比ＡＢＦを検出するための空燃比センサ３０と、排気を浄化するための触媒コンバータ３１とが設置されている。

以上のように構成されたエンジン１０に適用されるエンジン制御装置である電子制御ユニット４２には、上述のクランク角センサ１８、エアフローメータ２０、空燃比センサ３０に加え、運転者のアクセルペダル踏込量ＡＣＣＰを検出するアクセルペダルセンサ４３、スロットルバルブ２１の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するスロットルセンサ４４、エンジン１０の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４５などの各種センサの検出結果が入力されている。なお、電子制御ユニット４２は、クランク角センサ１８の検出結果からエンジン回転数ＮＥを求めている。

なお、電子制御ユニット４２は、トルクデマンド制御を通じてエンジン１０のトルクを制御している。トルクデマンド制御において電子制御ユニット４２は、アクセルペダル踏込量ＡＣＣＰやエンジン回転数ＮＥなどから、エンジントルクの要求値である要求トルクをまず求める。そして、電子制御ユニット４２は、エンジントルクを要求トルクと一致させるために必要な各気筒１１への空気供給量を要求空気量として演算し、要求空気量分の空気が各気筒１１に供給されるように、スロットル開度ＴＡ、及び吸気バルブ２４のバルブタイミングを制御する。なお、要求空気量の値は、スロットル開度ＴＡやバルブタイミングの変更を指令してから各気筒１１の空気供給量が実際に変化するまでの応答遅れを考慮して、実現可能な範囲で設定される。さらに電子制御ユニット４２は、上記のような空気供給量の応答遅れ分を補償すべく点火プラグ３４の点火時期を調整している。すなわち、要求トルクに対して要求空気量が過大なときには、点火時期を遅角側に変更して燃焼効率を下げ、要求トルクに対して要求空気量が不足するときには、点火時期を進角側に変更して燃焼効率を上げることで、エンジントルクを要求トルクに更に近づけるようにしている。

また、電子制御ユニット４２は、エンジン制御の一環として、燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを行っている。電子制御ユニット４２は、規定の燃料カット開始条件の成立に応じて燃料カットを開始し、規定の燃料カット復帰条件の成立に応じて燃料カットを終了する。燃料カット開始条件は、例えば、スロットル開度ＴＡが規定値以下、且つエンジン回転数ＮＥが規定のフューエルカット回転数以上であることとなっている。また、燃料カット復帰条件は、例えば、スロットル開度ＴＡが規定値を上回るか、エンジン回転数ＮＥが、上記フューエルカット回転数よりも低い回転数として設定された規定のフューエルカット復帰回転数以下となるかのいずれかとなっている。なお、燃料カット中は、点火プラグ３４による各気筒１１での点火も停止される。また、電子制御ユニット４２は、燃料カットの開始時に燃料カット信号ＦＣをオンとし、同フューエルカットの終了時に同燃料カット信号ＦＣをオフとすることで、他の制御に際して燃料カット中であるか否かを確認できるようにしている。

なお、電子制御ユニット４２は、燃焼時の気筒１１内に存在する空気量である筒内空気量の指標値として負荷率ＫＬを用いてエンジン制御を行っている。負荷率ＫＬとは、最大筒内空気量を「１」としたときの、同最大筒内吸入空気量に対する筒内空気量の比率を表している。また、最大筒内吸入空気量とは、大気圧Ｐａが標準気圧Ｐ０（＝１０１．３２５［Ｐａ］）の状態で、吸気行程において気筒１１内に吸入可能な空気量の最大値であり、その値は、ピストン１４のストローク容積分の空間に充填された標準気圧Ｐ０の空気の量となる。ちなみに、ピストン１４のストローク容積とは、ピストン１４が下死点に位置するときの気筒１１の容積から同ピストン１４が上死点に位置するときの気筒１１の容積（燃焼室容積Ｖｍｉｎ）を引いた分の容積である。

こうした最大筒内空気量の値は定数となることから、負荷率ＫＬの値は、筒内空気量に比例した値となる。ちなみに、電子制御ユニット４２は、エンジン制御において、同制御に使用する各種の空気の量を、同じ量の筒内空気量に相当する負荷率ＫＬに換算した値（以下、負荷率換算値と記載する）として取り扱っている。すなわち、上記負荷率ＫＬは、筒内空気量の負荷率換算値ということになる。

また、電子制御ユニット４２は、負荷率ＫＬに基づき、燃料噴射弁３２の燃料噴射量を算出している。詳しくは、電子制御ユニット４２は、負荷率ＫＬからベース噴射量ＱＢを求め、そのベース噴射量ＱＢに対して、冷却水温ＴＨＷに応じた水温補正や、目標空燃比ＴＡＢＦに対する空燃比ＡＢＦの偏差に応じた空燃比フィードバック補正などの補正を行って、実際に燃料噴射弁３２に指令する燃料噴射量である最終噴射量ＱＦが求めている。ベース噴射量ＱＢの値は、筒内空気量に対する質量比率が、空燃比ＡＢＦの目標値である目標空燃比ＴＡＢＦとなるように求められている。

なお、電子制御ユニット４２は、吸気流量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＡなどから、吸気行程において気筒１１内に新規に吸入される空気量（筒内吸入空気量）の予測値の負荷率換算値である予測負荷率ＫＬＮＥＷを、規定周期毎に求めている。一方、排気行程においても、気筒１１内のガスの一部は、掃気されずに次回の燃焼時にも気筒１１内に残留する。よって、燃焼時の気筒１１内には、吸気行程に新規に吸入された空気（新気）と、前サイクルから気筒１１内に残留しているガス（残留ガス）とが存在している。ただし、サイクル毎に連続的に燃焼が行われる状況では、前サイクルからの残留ガスは、燃焼に寄与しない不活性な既燃ガスとなっている。そのため、そうした状況での筒内空気量は、筒内吸入空気量と等しくなり、負荷率ＫＬも予測負荷率ＫＬＮＥＷと同じ値となる。よって、このときには、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値をそのまま負荷率ＫＬの値として用いて燃料噴射量を算出しても不都合は生じない。

これに対して、燃料カット中は、燃焼が行われないことから、残留ガスが、燃焼に寄与する空気に置き換わる。そのため、燃料カット中に停止していた燃料噴射を再開する燃料カット復帰に際しての各気筒１１の最初の燃焼時の筒内空気量は、前サイクルから引き続き気筒１１内に残留している空気の量（残留空気量）分、筒内吸入空気量よりも多くなる。よって、燃料カット復帰後の気筒１１内での最初の燃焼に限っては、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値をそのまま負荷率ＫＬの値として用いて燃料噴射量を算出すると、空燃比ＡＢＦが目標空燃比ＴＡＢＦよりもリーンとなって、失火やエミッションの悪化などを招く虞がある。そこで、電子制御ユニット４２では、残留空気量の負荷率換算値である残留負荷率ＫＬＲＥＳを求めるとともに、燃料カット復帰後の気筒１１内での最初の燃焼に際しては、残留負荷率ＫＬＲＥＳを考慮して燃料噴射量を算出するようにしている。

図２に、こうした燃料噴射量制御にかかる電子制御ユニット４２の制御構造を示す。同図に示すように、電子制御ユニット４２は、燃料噴射量制御に掛かる制御構造として、筒内吸入空気量演算部５０、残留空気量演算部５１、燃料噴射量演算部５２、及び全気筒噴射実施判定部５３を備える。

筒内吸入空気量演算部５０は、上述したような電子制御ユニット４２での予測負荷率ＫＬＮＥＷの演算機能を担っており、予測負荷率ＫＬＮＥＷを演算するための筒内吸入空気量演算処理を、規定時間毎の定時処理として実行する。なお、筒内吸入空気量演算部５０は、エンジン１０の吸気系における吸気挙動を再現する物理モデルを備えている。そして、筒内吸入空気量演算部５０は、同物理モデルを用いて、吸気流量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＡなどから予測負荷率ＫＬＮＥＷを演算している。

残留空気量演算部５１は、エンジン１０の１サイクル毎に、すなわち７２０°ＣＡ毎の定クランク角処理として、残留空気量更新処理を行う。同更新処理に際して残留空気量演算部５１は、予測負荷率ＫＬＮＥＷ、及び上述の燃料カット信号ＦＣを読み込んで、残留空気量の負荷率換算値である残留負荷率ＫＬＲＥＳの値を更新する。

燃料噴射量演算部５２は、最終噴射量ＱＦを演算するための燃料噴射量演算処理を行う。同演算処理は、規定クランク角毎の定クランク角処理として、各気筒１１での燃料噴射に先立って実施されている。具体的には、燃料噴射量演算処理は、各気筒１１の吸気上死点よりも規定の角度（例えば３０°ＣＡ）前の各クランク角において行われており、エンジン１０の１サイクル毎に、エンジン１０の気筒１１の数と同じ回数ずつ実行される。例えば、本実施形態のように、８気筒のエンジン１０に適用されるエンジン制御装置の場合、燃料噴射量演算処理は、９０°ＣＡの間隔を置いて、エンジン１０の１サイクルの間に８回実行されている。

全気筒噴射実施判定部５３は、燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒において燃料噴射が実施されたか否かを判定するための全気筒噴射実施判定処理を行う。同判定処理は、エンジン１０の各気筒１１での燃料噴射の実施毎に実行される割り込み処理とされている。

＜全気筒噴射実施判定処理＞
図３に、全気筒噴射実施判定部５３が実施する全気筒噴射実施判定処理のフローチャートを示す。上述したように、本判定処理は、各気筒１１での燃料噴射の実施タイミングの到来毎に実行されており、所定の期間における本判定処理の実行回数は、同期間における燃料噴射の実施タイミングの到来回数と同じとなる。

本処理が開始されると、まずステップＳ１００において、燃料カット信号ＦＣがオフであるか否かが判定される。ここで、燃料カット信号ＦＣがオンであれば、すなわち燃料カットの実施中であれば（ＮＯ）、ステップＳ１６０において、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフとされた後、そのまま今回の本処理が終了される。

一方、燃料カット信号ＦＣがオフであれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０に処理が進められ、そのステップＳ１１０において、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであるか否かが判定される。ここで、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンであれば（ＮＯ）、そのまま今回の本処理が終了される。一方、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１２０に処理が進められる。

ステップＳ１２０に処理が進められると、そのステップＳ１２０において、燃料カット復帰後に燃料噴射を実施した気筒１１の数をカウントするためのカウンタである噴射実施気筒数ＮＩＮＪの値のカウントアップが行われる。そして、続くステップＳ１３０において、噴射実施気筒数ＮＩＮＪの値がエンジン１０の気筒数α（本実施形態では「８」）に達したか否かが判定される。ここで、噴射実施気筒数ＮＩＮＪが気筒数α未満であれば（ＮＯ）、そのまま今回の本処理が終了される。一方、噴射実施気筒数ＮＩＮＪが気筒数αに達していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４０に処理が進められる。

ステップＳ１４０に処理が進められると、そのステップＳ１４０において、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンとされる。そして、続くステップＳ１５０において、噴射実施気筒数ＮＩＮＪの値が「０」にリセットされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

本判定処理によれば、燃料カットの開始に応じて、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフとされる。そして、燃料カット復帰後、同判定処理の実施毎に、噴射実施気筒数ＮＩＮＪの値がカウントアップされ、同噴射実施気筒数ＮＩＮＪの値がエンジン１０の気筒数αに達すると、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンとされる。上述のように、本判定処理は、エンジン１０の各気筒１１での燃料噴射の実施タイミングの到来毎に実行されるため、噴射実施気筒数ＮＩＮＪの値は、エンジン１０での燃料カット復帰後の燃料噴射の実施回数と同じ値となる。したがって、全気筒噴射実施フラグＦ１は、燃料カット復帰後のエンジン１０の燃料噴射の実施回数が同エンジン１０の気筒数αとなったときに、すなわち燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１において燃料噴射が実施された場合にオンとなる。このように、全気筒噴射実施判定部５３は、燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１において燃料噴射が実施されたか否かの判定結果を、全気筒噴射実施フラグＦ１をオフからオンに操作することで、外部に出力している。

＜残留空気量更新処理＞
図４に、残留空気量演算部５１が実施する残留空気量更新処理のフローチャートを示す。上述したように、同更新処理は、エンジン１０の１サイクル毎に実施される。

本処理が開始されると、まずステップＳ２００において、予測負荷率ＫＬＮＥＷ、残留負荷率ＫＬＲＥＳ、燃料カット信号ＦＣ、及び更新フラグＦ２が読み込まれる。そして、続くステップＳ２１０において、燃料カット信号ＦＣがオンであるか否かが、すなわち燃料カットの実施中であるか否かが判定される。ここで、燃料カット信号ＦＣがオフであれば（ＮＯ）、ステップＳ２２０に処理が進められ、そのステップＳ２２０において更新フラグＦ２がオフとされた後、本処理が終了される。一方、燃料カット信号ＦＣがオンであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２３０に処理が進められる。

ステップＳ２３０に処理が進められると、そのステップＳ２３０において、更新フラグＦ２がオンであるか否かが判定される。ここで、更新フラグＦ２がオンであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２６０において、ステップＳ２００において読み込まれた残留負荷率ＫＬＲＥＳの値を、同残留負荷率ＫＬＲＥＳの更新前の値（ＫＬＲＥＳ［ｉ−１］）として設定した後、ステップＳ２７０に処理が進められる。一方、更新フラグＦ２がオフであれば（Ｓ２３０：ＮＯ）、ステップＳ２４０において更新フラグＦ２がオンとされ、ステップＳ２５０において、残留負荷率ＫＬＲＥＳの更新前の値（ＫＬＲＥＳ［ｉ−１］）として「０」を設定した上で、ステップＳ２７０に処理が進められる。

ステップＳ２７０に処理が進められると、そのステップＳ２７０において、下式（１）に示される関係となるように、残留負荷率ＫＬＲＥＳの値の更新が行われる。なお、「ＫＬＲＥＳ［ｉ］」は同残留負荷率ＫＬＲＥＳの更新後の値を、「ＫＬＲＭＸ」は、残留ガスのすべてが空気に置き換わったとしたときの残留空気量である最大残留空気量の負荷率換算値である最大残留負荷率を、それぞれ示している。そして、残留負荷率ＫＬＲＥＳの値の更新後、今回の本処理が終了される。

なお、最大残留負荷率ＫＬＲＭＸの値は、大気圧Ｐａ、標準気圧Ｐ０、及び圧縮比εから、下式（２）により求められている。標準気圧Ｐ０及び圧縮比εは定数であり、同式において最大残留負荷率ＫＬＲＭＸは、大気圧Ｐａの関数となっている。

こうした残留空気量更新処理によれば、燃料カットの実施中は、エンジン１０の１サイクル毎に、上述の式の関係が満たされるように、残留負荷率ＫＬＲＥＳの値が更新される。そして、燃料カット復帰後、残留負荷率ＫＬＲＥＳの値は、燃料カット復帰前に最後に更新されたときの値に保持され、次回の燃料カット開始時に同残留負荷率ＫＬＲＥＳの値が「０」にリセットされる。

＜燃料噴射量演算処理＞
図５に、燃料噴射量演算部５２が実施する燃料噴射量演算処理のフローチャートを示す。

本処理が開始されると、まずステップＳ３００において、予測負荷率ＫＬＮＥＷ、残留負荷率ＫＬＲＥＳ、及び全気筒噴射実施フラグＦ１が読み込まれる。そして、続くステップＳ３１０において、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであるか否かが判定される。ここで、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ３２０において、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値を、負荷率ＫＬの値として設定した後（ＫＬ←ＫＬＮＥＷ＋ＫＬＲＥＳ）、ステップＳ３４０に処理が進められる。一方、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンであれば（ＮＯ）、ステップＳ３３０において、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値をそのまま、負荷率ＫＬの値として設定した後（ＫＬ←ＫＬＮＥＷ）、ステップＳ３４０に処理が進められる。

ステップＳ３４０に処理が進められると、そのステップＳ３４０において、負荷率ＫＬに基づき、燃料噴射量のベース値であるベース噴射量ＱＢが演算される。そして、続くステップＳ３５０において、上述の水温補正や空燃比フィードバック補正などの補正をベース噴射量ＱＢに対して施すことで、最終噴射量ＱＦが演算された後、本処理が終了される。

（作用）
続いて、本実施形態のエンジン制御装置の作用を説明する。
上述したように、燃焼が行われるときの気筒１１内には、今回のサイクルにおいて新規に吸入した空気（筒内吸入空気）に加え、前サイクルからの残留ガスが存在している。サイクル毎に連続して燃焼が行われる状況では、残留ガスはすべて、前サイクルでの燃焼により生じた既燃ガスであり、筒内吸入空気のみが燃焼に寄与することになる。一方、燃料カット中には、燃焼が行われないことから、残留ガスが既燃ガスから空気に置き換わる。そのため、燃料カット復帰後の各気筒１１での最初の燃焼に際しては、筒内吸入空気に加え、残留ガス中の空気も燃焼に寄与することになる。

これに対して、電子制御ユニット４２における燃料噴射量演算部５２は、負荷率ＫＬに基づいて、燃料噴射量を演算している。このとき、燃料噴射量演算部５２は、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンの場合には、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値をそのまま、負荷率ＫＬの値として設定した上で、燃料噴射量の演算を行う。これに対して、燃料噴射量演算部５２は、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフの場合には、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値を負荷率ＫＬの値として設定した上で、燃料噴射量の演算を行う。

ここで、全気筒噴射実施フラグＦ１は、全気筒噴射実施判定部５３により、燃料カットの開始時にオフとされ、燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１において燃料噴射が実施されたときにオンとされる。ただし、燃料カット中は、燃料噴射量の演算は行われるものの、燃料噴射弁３２からの燃料噴射は行われない。そのため、本実施形態のエンジン制御装置では、燃料カット復帰後の各気筒１１の最初の燃焼に際しては、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値を負荷率ＫＬとして燃料噴射量が演算され、上記最初の燃焼以外に際しては、予測負荷率ＫＬＮＥＷを負荷率ＫＬとして、それぞれ燃料噴射量が演算されることになる。

こうした本実施形態では、燃料カット復帰後の各気筒１１における最初の燃焼に際しては、気筒１１内に残留したガス中の空気量に対応する残留負荷率ＫＬＲＥＳの値を考慮して燃料噴射量を演算している。そのため、残留負荷率ＫＬＲＥＳが適切に求められていれば、燃料カット復帰直後の空燃比のリーン化が抑えられ、燃焼をより確実に再開できるようになる。

上述のように、本実施形態では、燃料カット中、エンジン１０の１サイクル毎に、上式（１）の関係を満たすように値を更新することで、残留負荷率ＫＬＲＥＳを求めている。こうした式（１）の関係は、以下のようにして定められたものである。

なお、ここでは、空気、及び既燃ガスが気筒１１内において理想気体として振舞うものとし、気筒１１内のガスの温度が一定であるとし、燃料カット中の吸気、排気は非圧縮で行われるものとする。

図６（ａ）〜（ｄ）に、燃料カット中の、吸気行程の開始から排気行程の終了までの１燃焼サイクルにおける気筒１１内のガスの状態の遷移を示す。
図６（ａ）は、燃料カット中の吸気行程開始時の気筒１１内の状態を示している。このときの気筒１１内には、前回の燃焼サイクルから残留したガス（残留ガス）が存在している。ここで、残留ガスの量を「Ｙ」とし、残留ガス中の空気（残留空気）の量を「Ｘ」とする。

図６（ｂ）に示すように、その後、気筒１１内には、吸気バルブ２４の開弁に応じて新たに空気が吸入される。ここで、吸気行程中に気筒１１内に吸入された空気の量、すなわち筒内吸入空気量を「Ｂ」とする。

図６（ｃ）は、吸気行程終了時の気筒１１内の状態を示している。このときの吸気行程終了時の気筒１１内に存在するガス全体の量は「Ｂ＋Ｙ」となる。また、このときの気筒１１内に存在する空気の量は「Ｂ＋Ｘ」となる。

図６（ｄ）に示すように、その後に圧縮行程及び膨張行程を経て、排気行程に入ると、気筒１１内のガスは、そのうちの「１／ε」を残して外部に排出される。ここで、吸気〜膨張行程において、ガスが均質な組成となるまで完全に混ざり合うとする。この場合、排気行程終了時の気筒１１内のガスにおける空気の比率は、吸気行程終了時の気筒１１内のガスにおける空気の比率と同じとなる。すなわち、燃焼サイクル終了時の気筒１１内に残留するガスの空気比率βは、「（Ｂ＋Ｘ）／（Ｂ＋Ｙ）」となる。ここで、前回の燃焼サイクルから引き続き気筒１１内に残留している空気の量を「Ａ［ｉ−１］」とし、次回の燃焼サイクルまで気筒１１内に残留する空気の量を「Ａ［ｉ］」とする。一方、残留ガスのすべてが空気に置き換わったとしたときの残留空気量、すなわち上記「Ｙ」分の残留ガスのモル数と同じモル数の空気量を「Ａ」とすると、下式（３）が得られ、更に同式（３）の各空気量を、同じ量の筒内空気量に相当する負荷率ＫＬに換算した値として表せば、上式（１）となる。

図７に、本実施形態のエンジン制御装置における燃料カット前後の残留負荷率ＫＬＲＥＳの演算値の推移を実線で示す。同図に示すように、残留負荷率ＫＬＲＥＳの演算値は、燃料カット開始時に「０」とされ、その後、燃料カット中に同気筒で行われた吸／排気動作のサイクル数が増すにつれて、増加する。ただし、上記サイクル数が増すほど、残留負荷率ＫＬＲＥＳの増加は緩やかとなる。なお、同図には、残留負荷率ＫＬＲＥＳの実測値が二点鎖線により併せ示されているが、こうした実測値に対する演算値との乖離は僅かなものとなっている。

以上のように、本実施形態では、燃料カットの期間が短く、気筒１１内の残留ガスが完全に空気に置き換わっていない場合にも、燃料カット復帰後に最初の燃焼が行われるときの気筒１１内に存在する残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）を正確に求めることができる。さらに本実施形態では、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値を負荷率ＫＬとして燃料噴射量を演算している。すなわち、気筒１１内に新規に流入する空気の量に、そうした残留空気量を加えた値を筒内空気量として燃料噴射量を演算している。そのため、燃料カット復帰直後の残留空気による空燃比のリーン化を抑えることができる。その結果、燃料カット復帰後の空燃比のリーン化を好適に抑えることができる。

（第２実施形態）
続いて、エンジン制御装置の第２実施形態について説明する。本実施形態及び後述の各実施形態において、上述の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第１実施形態のエンジン制御装置では、燃料カット時には、エンジン１０のすべての気筒１１の燃料噴射を一時的に停止していた。これに対して、エンジン１０が備える複数の気筒１１のうちの一部のみで燃料カットを実施する部分燃料カットを行うことがある。

図８に、こうした部分燃料カットを行う本実施形態のエンジン制御装置において、燃料噴射量演算部５２が実施する燃料噴射量演算処理のフローチャートを示す。なお、本実施形態のエンジン制御装置は、同燃料噴射量演算処理の内容以外の部分は、第１実施形態のエンジン制御装置と同じである。

本処理が開始されると、まずステップＳ４００において、予測負荷率ＫＬＮＥＷ、残留負荷率ＫＬＲＥＳ、及び全気筒噴射実施フラグＦ１が読み込まれる。そして、続くステップＳ４１０において、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであるか否かが判定される。ここで、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンであれば（ＮＯ）、ステップＳ４２０において、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値がそのまま負荷率ＫＬの値として設定される（ＫＬ←ＫＬＮＥＷ）。

一方、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４３０において、直前の部分燃料カットにおいて、今回の本処理における燃料噴射量の演算対象となる気筒１１が同部分燃料カットの対象なっていたか否かが判定される。ここで、部分燃料カットの対象でなかったと判定された場合には（ＮＯ）、上述のステップＳ４２０に処理が進められて、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値がそのまま負荷率ＫＬの値として設定される。一方、部分燃料カットの対象であったと判定された場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ４４０に処理が進められ、そのステップＳ４４０において、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値が負荷率ＫＬの値として設定される（ＫＬ←ＫＬＮＥＷ＋ＫＬＲＥＳ）。

上記ステップＳ４２０、又はステップＳ４４０での負荷率ＫＬの値の設定後、処理はステップＳ４５０に進められる。ステップＳ４５０に処理が進められると、そのステップＳ４５０において、第１実施形態におけるステップＳ３４０と同様に、負荷率ＫＬに基づき、燃料噴射量のベース値であるベース噴射量ＱＢが演算される。そして、続くステップＳ４６０において、第１実施形態におけるステップＳ３５０と同様に、上述の水温補正や空燃比フィードバック補正などの補正をベース噴射量ＱＢに対して施すことで、最終噴射量ＱＦが演算された後、本処理が終了される。

上述したような部分燃料カットに際して、その対象外の気筒１１では燃焼が継続されており、前サイクルからの残留ガス中に空気が含まれていない状態で、部分燃料カットからの復帰後における最初の燃焼が行われる。これに対して、本実施形態のエンジン制御装置では、こうした復帰後最初の燃焼に際して、部分燃料カットの対象となっていた気筒１１についてのみ、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値を負荷率ＫＬとして燃料噴射量を演算するようにしている。すなわち、部分燃料カットの対象となっていなかった気筒１１では、部分燃料カットからの復帰後における最初の燃焼に際しても、残留負荷率ＫＬＲＥＳを加味することなく、燃料噴射量の演算が行われるようになる。そのため、部分燃料カットの対象となっていた気筒１１、対象となっていなかった気筒１１のいずれにおいても、部分燃料カット復帰後の最初の燃焼を、適切な空燃比で行うことができる。

（第３実施形態）
第１実施形態のエンジン制御装置では、燃料カット復帰後における各気筒１１の最初の燃焼に際しては、燃料噴射量が、残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）に応じた分増量されるため、その分、余計にエンジントルクが発生してしまう。そこで、本実施形態では、燃料カット復帰後において気筒１１内で最初に燃焼が行われるときには、残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）が多いほど、点火時期が遅角側となるように、要求トルクと残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）とに基づいた点火時期の演算を行うようにしている。そしてこれにより、残留空気によるエンジントルクの増加分を点火時期の遅角により相殺し、燃料カット復帰直後の要求トルクを超えるエンジントルクの発生を抑えるようにしている。

図９に、こうした本実施形態のエンジン制御装置である電子制御ユニット４２Ａにおける燃料噴射量制御、及びトルクデマンド制御での点火時期調整にかかる電子制御ユニット４２Ａの制御構造を示す。同図に示すように、電子制御ユニット４２Ａは、筒内吸入空気量演算部５０、残留空気量演算部５１、燃料噴射量演算部５２、全気筒噴射実施判定部５３、点火時期調整部５４、及び全気筒点火実施判定部５５を備える。これらのうち、筒内吸入空気量演算部５０、残留空気量演算部５１、燃料噴射量演算部５２、全気筒噴射実施判定部５３は、第１実施形態の電子制御ユニット４２に設けられたものと機能を同じとする。

一方、点火時期調整部５４は、要求トルクに応じて点火時期を調整するための点火時期調整処理を実施する。点火時期調整処理は、規定時間毎の定時処理として実行される。ちなみに、本実施形態における点火時期調整処理の実行間隔は、筒内吸入空気量演算処理の実行間隔と同じとされている。

全気筒点火実施判定部５５は、燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒において点火プラグ３４による燃料の点火が実施されたか否かを判定するための全気筒点火実施判定処理を行う。同判定処理は、エンジン１０の各気筒１１での点火の実施タイミングの到来毎に実行される割り込み処理とされている。

＜全気筒点火実施判定処理＞
図１０に、全気筒点火実施判定部５５が実行する全気筒点火実施判定処理のフローチャートを示す。上述したように、本判定処理は、各気筒１１での点火の実施タイミングの到来毎に実行されており、所定の期間における本判定処理の実行回数は、同期間における点火の実施タイミングの到来回数と同じとなる。

本処理が開始されると、まずステップＳ５００において、燃料カット信号ＦＣがオフであるか否かが判定される。ここで、燃料カット信号ＦＣがオンであれば、すなわち燃料カットの実施中であれば（ＮＯ）、ステップＳ５６０において、全気筒点火実施フラグＦ３がオフとされた後、そのまま今回の本処理が終了される。

一方、燃料カット信号ＦＣがオフであれば（Ｓ５００：ＹＥＳ）、ステップＳ５１０に処理が進められ、そのステップＳ５１０において、全気筒点火実施フラグＦ３がオフであるか否かが判定される。ここで、全気筒点火実施フラグＦ３がオンであれば（ＮＯ）、そのまま今回の本処理が終了される。一方、全気筒点火実施フラグＦ３がオフであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５２０に処理が進められる。

ステップＳ５２０に処理が進められると、そのステップＳ５２０において、燃料カット復帰後に点火を実施した気筒１１の数をカウントするためのカウンタである点火実施気筒数ＮＡの値のカウントアップが行われる。そして、続くステップＳ５３０において、点火実施気筒数ＮＡの値がエンジン１０の気筒数α（本実施形態では「８」）に達したか否かが判定される。ここで、点火実施気筒数ＮＡが気筒数α未満であれば（ＮＯ）、そのまま今回の本処理が終了される。一方、点火実施気筒数ＮＡが気筒数αに達していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５４０に処理が進められる。

ステップＳ５４０に処理が進められると、そのステップＳ５４０において、全気筒点火実施フラグＦ３がオンとされる。そして、続くステップＳ５５０において、点火実施気筒数ＮＡの値が「０」にリセットされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

本判定処理によれば、全気筒点火実施フラグＦ３は、燃料カットの開始時にオフとなる。そして、燃料カット復帰後、同判定処理の実施毎に、点火実施気筒数ＮＡの値がカウントアップされ、同点火実施気筒数ＮＡの値がエンジン１０の気筒数αに達すると、全気筒点火実施フラグＦ３がオンとされる。上述のように、本判定処理は、エンジン１０の各気筒１１での点火の実施毎に実行されるため、点火実施気筒数ＮＡの値は、燃料カット復帰後におけるエンジン１０での点火の実施回数と同じ値となる。したがって、全気筒点火実施フラグＦ３は、燃料カット復帰後のエンジン１０の燃料噴射の実施回数が同エンジン１０の気筒数αとなったときに、すなわち燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１において点火が実施された場合にオンとなる。このように、全気筒点火実施判定部５５は、燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１において点火が実施されたか否かの判定結果を、全気筒点火実施フラグＦ３をオフからオンに操作することで、外部に出力している。

＜点火時期調整処理＞
図１１に、点火時期調整部５４が実行する点火時期調整処理のフローチャートを示す。上述したように、本処理は、規定時間毎の定時処理として実行される。

本処理が開始されると、まずステップＳ６００において、要求トルク、予測負荷率ＫＬＮＥＷ、残留負荷率ＫＬＲＥＳ、及び全気筒点火実施フラグＦ３が読み込まれる。続いて、ステップＳ６１０において、全気筒点火実施フラグＦ３がオフであるか否かが判定される。全気筒点火実施フラグＦ３がオフであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ６２０において、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値が負荷率ＫＬの値として設定された後（ＫＬ←ＫＬＮＥＷ＋ＫＬＲＥＳ）、ステップＳ６４０に処理が進められる。一方、全気筒点火実施フラグＦ３がオンであれば（ＮＯ）、ステップＳ６３０において、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値がそのまま負荷率ＫＬの値として設定された後（ＫＬ←ＫＬＮＥＷ）、ステップＳ６４０に処理が進められる。

ステップＳ６４０に処理が進められると、そのステップＳ６４０において、負荷率ＫＬ及び要求トルクに基づき、要求トルク分のエンジントルクの発生に必要な点火時期が設定される。このときの点火時期の設定は、燃焼効率が最大となる点火時期である最適点火時期よりも遅角側の範囲で行われる。

こうした点火時期の設定後、本処理は終了される。なお、上述したように燃料カット中は、燃料噴射と共に点火も停止されるため、本処理で設定された点火時期による点火が実際に実施されるのは、燃料カット中以外となる。

こうした本実施形態では、通常は、予測負荷率ＫＬＮＥＷを負荷率ＫＬとして、要求トルク分のエンジントルクを発生するための点火時期の調整が行われる。ただし、燃料カット復帰後において気筒１１内で最初に燃焼が行われるときには、予測負荷率ＫＬＮＥＷに残留負荷率ＫＬＲＥＳを加えた値を負荷率ＫＬとして同点火時期の調整が行われる。

エンジン回転数ＮＥを一定としたまま、負荷率ＫＬを増加させていった場合に、エンジントルクを一定に保つには、負荷率ＫＬの増加に応じて点火時期を遅角させる必要がある。そのため、本実施形態のエンジン制御装置では、燃料カット復帰後において気筒１１内で最初に燃焼が行われるときに、残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）が多いほど遅角側となるように点火時期が設定されるようになる。そのため、残留空気によるエンジントルクの増加分が、点火時期の遅角により相殺されて、燃料カット復帰直後の要求トルクを超えるエンジントルクの発生が抑えられるようになる。

また、上述のように燃料噴射量演算部５２による燃料噴射量の演算は、定クランク角処理として行われているのに対し、点火時期調整部５４による点火時期の設定は、定時処理として行われている。そのため、燃料噴射量と点火時期とでは、燃料カット復帰後の気筒内での最初の燃焼に演算値が適用される期間が、ひいては残留負荷率ＫＬＲＥＳの反映を終了すべきタイミングが異なることになる。これに対して、本実施形態のエンジン制御装置では、全気筒噴射実施判定部５３と全気筒点火実施判定部５５との２つの判定部によって、燃料噴射量及び点火時期のそれぞれにおける、燃料カット復帰後の残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）の反映を終了する時期が別々に判定されている。そのため、燃料カット復帰後における燃料噴射量、点火時期に対する残留空気量（残留負荷率ＫＬＲＥＳ）の反映を、各々的確な期間行うことが可能となる。

（第４実施形態）
第３実施形態のエンジン制御装置では、気筒１１内の残留空気による燃料カット復帰後の要求トルクを超えたエンジントルクの発生を、点火時期の調整により抑えるようにしていた。これに対して、本実施形態のエンジン制御装置では、バルブタイミング可変機構２５の制御を通じて、残留負荷率ＫＬＲＥＳの分、気筒１１内への空気供給量を減量することで、残留空気による過大なエンジントルクの発生を抑えるようにしている。

図１２に、こうした本実施形態のエンジン制御装置である電子制御ユニット４２Ｂにおける燃料噴射量制御、及びバルブタイミング制御にかかる電子制御ユニット４２Ｂの制御構造を示す。同図に示すように、電子制御ユニット４２Ｂは、筒内吸入空気量演算部５０、残留空気量演算部５１、燃料噴射量演算部５２Ｂ、全気筒噴射実施判定部５３、及び目標ＶＴ設定部５６を備える。これらのうち、筒内吸入空気量演算部５０、残留空気量演算部５１、及び全気筒噴射実施判定部５３は、第１実施形態の電子制御ユニット４２に設けられたものと機能を同じとしている。

一方、目標ＶＴ設定部５６は、バルブタイミング可変機構２５によって可変とされる吸気バルブ２４のバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミング（目標ＶＴ）を設定するための目標ＶＴ設定処理を行う。この目標ＶＴ設定処理は、上述のトルクデマンド制御の一環として行われる。なお、同図では省略されているが、目標ＶＴ設定部５６には、吸気流量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥも入力されている。

さらに、本実施形態における燃料噴射量演算部５２Ｂは、燃料カット復帰後の気筒１１内での最初の燃焼時であるか否かに拘わらず、常に、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値をそのまま負荷率ＫＬの値として設定して燃料噴射量の演算を行っている。

図１３に、目標ＶＴ設定部５６が実行する目標ＶＴ設定処理のフローチャートを示す。本処理は、規定クランク角ごとの定クランク角処理として、エンジン１０の１サイクル毎に、同エンジン１０の気筒１１の数と同じ回数実施されている。また、本処理の実施タイミングは、各気筒１１が吸気上死点を迎える時期よりも前の時期とされている。

本処理が開始されると、まずステップＳ７００において、要求空気量、残留負荷率ＫＬＲＥＳ、吸気流量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥ、及び全気筒噴射実施フラグＦ１の読み込みが行われる。そして、続くステップＳ７１０において、要求空気量、エンジン回転数ＮＥ、及び吸気流量ＧＡに基づき、要求空気量分の筒内吸入空気量（予測負荷率ＫＬＮＥＷ）の確保に必要な吸気バルブ２４のバルブタイミングが目標ＶＴとして設定される。

続いて、ステップＳ７２０において、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフであるか否かが判定される。ここで、全気筒噴射実施フラグＦ１がオンであれば（ＮＯ）、そのまま本処理が終了される。すなわち、このときには、ステップＳ７１０で設定した目標ＶＴに従ってバルブタイミング可変機構２５が制御される。

一方、全気筒噴射実施フラグＦ１がオフの場合（ＹＥＳ）、ステップＳ７３０に処理が進められる。そして、そのステップＳ７３０において、筒内吸入空気量を残留空気量分減量するように目標ＶＴが補正された後、本処理が終了される。すなわち、このときの目標ＶＴ設定部５６は、筒内吸入空気量が、要求空気量よりも残留空気量分少ない量となる吸気バルブ２４のバルブタイミングを、補正後の目標ＶＴとして設定する。

こうした本実施形態のエンジン制御装置では、燃料カット開始から燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１で燃料噴射が実施されるまでの期間、すなわち気筒１１内に残留空気が存在する期間、筒内吸入空気量は、要求トルクの確保に必要な要求空気量よりも残留空気量分少ない量とされる。一方、このときの気筒１１内には、前サイクルから引き続き、残留空気量分の空気が残留している。そのため、このときにも、気筒１１内での燃焼に供される空気の量は、要求空気量と等しい量となり、燃料カット復帰直後の要求トルクを超えたエンジントルクの発生が抑えられる。

なお、筒内吸入空気量演算部５０は、目標ＶＴ設定処理による目標ＶＴの設定結果を考慮せず、予測負荷率ＫＬＮＥＷを演算している。そのため、目標ＶＴの補正による筒内吸入空気量の減量が行われるとき、同減量が行われないときのいずれにおいても、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値は、実際の筒内空気量に応じた値となる。一方、本実施形態のエンジン制御装置において燃料噴射量演算部５２Ｂは、常に、予測負荷率ＫＬＮＥＷの値をそのまま負荷率ＫＬの値に設定して燃料噴射量を演算している。そのため、本実施形態では、残留空気の存在の有無にかかわらず、実際に燃焼に供される空気量（筒内空気量）に応じた量の燃料噴射が行われることになり、残留空気の影響による目標空燃比ＴＡＢＦからの空燃比ＡＢＦの乖離も抑えられる。

ちなみに、ピストン１４の移動速度や吸気の流速に合わせて吸気バルブ２４の開閉タイミングを調整することで、気筒１１内への吸気の流入効率を高めることができる。バルブタイミング可変機構２５は、本来、エンジン１０の運転状況に応じて、気筒１１内への吸気の流入効率を高めるべく、吸気バルブ２４のバルブタイミングを変化させるために設けられている。これに対して、バルブタイミング可変機構２５によっては、吸気の流入効率が低くなるように吸気バルブ２４のバルブタイミングを変化させれば、予測負荷率ＫＬＮＥＷを減量することができる。しかも、吸気バルブ２４のバルブタイミングの変更によれば、気筒１１から離れた位置に設けられたスロットルバルブ２１の開度の変更よりも、高いレスポンスで予測負荷率ＫＬＮＥＷを変化させることができる。

一方、前サイクルから引き続き気筒１１内に空気が残留した状態で燃焼が行われるのは、燃料カット復帰後の同気筒１１内での最初の燃焼時のみである。そのため、残留負荷率ＫＬＲＥＳ分の予測負荷率ＫＬＮＥＷの減量は、燃料カット復帰後にエンジン１０のすべての気筒１１で燃料噴射が実施された時点で直ちに終了する必要がある。そのため、本実施形態では、上記のような残留負荷率ＫＬＲＥＳ分の予測負荷率ＫＬＮＥＷの減量を、バルブタイミング可変機構２５を用いて行うようにしている。

以上説明した各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第４実施形態のエンジン制御装置において、目標ＶＴ設定部５６は、吸気バルブ２４のバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構２５を用いて、燃料カット復帰後の気筒１１内での最初の燃焼に際して筒内吸入空気量を減量することで、空気減量制御部としての処理を行っていた。なお、可変動弁機構としては、バルブリフト量を可変とするリフト可変機構などのように、バルブタイミング以外のバルブ特性を可変とするものもあり、そうしたバルブタイミング可変機構以外の方式の可変動弁機構でも、上記のような筒内吸入空気量の減量は同様に行うことが可能である。そこで、バルブタイミング可変機構２５の代わりに、他の方式の可変動弁機構をエンジン１０に設けるとともに、その可変動弁機構を用いて上記筒内吸入空気量を減量することで上記空気減量制御部としての処理を行うようにすることもできる。

・上記各実施形態のエンジン制御装置において残留空気量演算部５１は、燃料カット中に、燃料カットの開始から燃料カット復帰までの期間、エンジン１０の１サイクル毎に、上式（１）の関係となるように値を更新することで、残留負荷率ＫＬＲＥＳを演算していた。こうした残留負荷率ＫＬＲＥＳの演算を他の方法で行うようにしてもよい。例えば、上式（１）以外の関係式を用いて、残留負荷率ＫＬＲＥＳを演算してもよい。また、予め実験などで求めた、燃料カットの開始からのエンジン１０のサイクル数と、残留負荷率ＫＬＲＥＳとの関係をマップとして電子制御ユニット４２に記憶しておき、そのマップを用いて、燃料カットの開始から燃料カット復帰までの期間におけるエンジン１０のサイクル数から残留負荷率ＫＬＲＥＳを演算するようにすることも可能である。いずれにせよ、燃料カット中に気筒１１で行われた吸／排気動作のサイクル数が多いほど、多くなるように残留負荷率ＫＬＲＥＳが演算されるのであれば、上記サイクル数とは無関係に残留負荷率ＫＬＲＥＳを演算する場合よりも正確な演算が可能となる。

・上記各実施形態のエンジン制御装置では、トルクデマンド制御を通じてエンジン１０のトルクを制御していたが、第１実施形態や第２実施形態における燃料噴射量演算部５２の燃料噴射量演算処理は、トルクデマンド制御を行わない場合にも適用することができる。

・上記実施形態では、上式（２）に示すように、最大残留負荷率ＫＬＲＭＸの値は、大気圧Ｐａの関数として求められていたが、最大残留負荷率ＫＬＲＭＸの値を定数とするなど、それ以外の態様で最大残留負荷率ＫＬＲＭＸの値を設定するようにしてもよい。

１０…エンジン、１１…気筒、１９…吸気通路、２４…吸気バルブ、３２…燃料噴射弁、３４…点火プラグ、３５…バルブタイミング可変機構（可変動弁機構）、４２，４２Ａ，４２Ｂ…電子制御ユニット、５０…筒内吸入空気量演算部、５１…残留空気量演算部、５２…燃料噴射量演算部、５３…全気筒噴射実施判定部、５４…点火時期調整部、５５…全気筒点火実施判定部、５６…目標ＶＴ設定部（空気減量制御部）。

Claims (3)

1. 燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを行うとともに、気筒内での燃焼に供される空気量を求めてエンジンの制御に使用するエンジン制御装置において、
   燃料カット中の気筒内に前サイクルから引き続き残留している残留ガスから既燃ガスを除いた燃焼に寄与する空気の量である残留空気量を、同燃料カット中に同気筒で行われた吸／排気動作のサイクル数が多いほど、多くなるように演算する残留空気量演算部と、
   気筒内での燃焼に供される空気量である筒内空気量に応じて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算部と、
   エンジントルクの要求値である要求トルクに応じて点火時期を調整する点火時期調整部とを備え、
   前記燃料噴射量演算部は、燃料噴射を再開した燃料カット復帰後の気筒内での最初の燃焼に際しては、吸気行程において吸気通路から気筒内に新規に吸入される空気量である筒内吸入空気量に前記残留空気量を加えた値を前記筒内空気量として燃料噴射量を演算し、前記最初の燃焼以外に際しては、前記筒内吸入空気量を前記筒内空気量として燃料噴射量を演算し、
   前記点火時期調整部は、燃料カット復帰後において気筒内で最初に燃焼が行われるときには、前記残留空気量演算部による前記残留空気量が多いほど、点火時期が遅角側となるように、前記要求トルクと前記残留空気量とに基づいた前記点火時期の調整を行う
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記残留空気量の更新前の値を「Ｘ［ｉ−１］」、同残留空気量の更新後の値を「Ｘ［ｉ］」、吸気行程において吸気通路から気筒内に新規に吸入される空気の量である筒内吸入空気量を「Ｂ」、気筒内に前サイクルから引き続き残留しているガスのすべてが空気であるとしたときの同空気の量である最大残留空気量を「Ａ」としたとき、
   前記残留空気量演算部は、燃料カット開始時における前記残留空気量の値を「０」とした上で、燃料カットを開始してから、燃料噴射を再開する燃料カット復帰までの期間、当該エンジンの１サイクル毎に、下式に示される関係が満たされるように前記残留空気量の値を更新することで、同残留空気量を演算する
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
   
3. 燃料カット復帰後に当該エンジンのすべての気筒において燃料噴射が実施されたか否かを判定する全気筒噴射実施判定部と、
   燃料カット復帰後に当該エンジンのすべての気筒において点火が実施されたか否かを判定する全気筒点火実施判定部と、
   を備えるとともに、
   前記燃料噴射量演算部は、前記燃料噴射量の演算を定クランク角処理として行うとともに、前記筒内吸入空気量に前記残留空気量を加えた値を前記筒内空気量としての前記燃料噴射量の演算を、燃料カット復帰時に開始して、前記全気筒噴射実施判定部による肯定判定に応じて終了し、
   前記点火時期調整部は、前記点火時期の調整を、規定の時間毎の定時処理として行うとともに、前記要求トルクと前記残留空気量とに基づいた点火時期の調整を、燃料カット復帰時に開始して、前記全気筒点火実施判定部による肯定判定に応じて終了する
   請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。