(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料消費率が最小になる燃費ベストトルクを算出するとともに、当該算出された燃費ベストトルクに基づいて内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比制御手段と、
所定の１つの基準回転数で前記内燃機関を運転したときの前記燃費ベストトルクを算出する燃費ベストトルク算出手段と、を備え、
当該燃費ベストトルク算出手段は、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記燃焼室に吸入可能な最大の吸気量を、最大吸気量として算出する最大吸気量算出手段と、
値０から前記算出された最大吸気量までの吸気量の範囲内で、互いに異なる複数の仮吸気量を設定する仮吸気量設定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記設定された複数の仮吸気量の吸気がそれぞれ前記燃焼室に吸入されたと仮定したときに前記内燃機関から出力されると推定されるトルクを、複数の推定トルクとして算出する推定トルク算出手段と、
前記複数の仮吸気量と前記算出された複数の推定トルクとの関係である仮吸気量−推定トルク関係を設定する仮吸気量−推定トルク関係設定手段と、
当該設定された仮吸気量−推定トルク関係に基づいて、前記複数の推定トルクに対応する複数の燃料消費率をそれぞれ算出する燃料消費率算出手段と、を有し、
当該算出された複数の燃料消費率のうちの最小の燃料消費率に対応する前記推定トルクを、前記基準回転数における前記燃費ベストトルクとして算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃費ベストトルク算出手段は、前記１つの基準回転数を含む所定の複数の基準回転数で前記内燃機関を運転したときの複数の燃費ベストトルクをそれぞれ算出し、
前記内燃機関の回転数及びトルクを座標軸とする座標平面上に、前記複数の基準回転数とそれに対応する前記複数の燃費ベストトルクとの組み合わせである複数の動作点を結んだ動作線を設定する動作線設定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の目標出力を設定する目標出力設定手段と、
前記動作線に基づいて、前記設定された目標出力を満たす前記内燃機関のトルクと回転数との組み合わせを選択し、それぞれ目標トルク及び目標回転数として設定する目標トルク設定手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記目標回転数に対応する前記基準回転数に対して設定された前記仮吸気量−推定トルク関係から、前記推定トルクが前記目標トルクに一致又は近似する最小の仮吸気量を選択し、目標吸気量として設定する目標吸気量設定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記目標吸気量設定手段は、前記仮吸気量−推定トルク関係に基づき、前記仮吸気量の小さい側から順に、前記推定トルクが前記目標トルクに一致又は近似する前記仮吸気量の検索を行うとともに、前記推定トルクが前記目標トルクに一致又は近似する仮吸気量が求められた時点で、当該仮吸気量の検索を終了するとともに、前記求めた仮吸気量を前記目標吸気量として設定することを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記目標回転数に対応する前記基準回転数に対して設定された前記仮吸気量−推定トルク関係に基づき、前記複数の仮吸気量に対する前記複数の推定トルクの特性を表す推定トルク特性線を設定する推定トルク特性線設定手段と、
当該設定された推定トルク特性線上に、前記仮吸気量が増加しても前記推定トルクが増加しなくなる非増加点が存在するか否かを判定するトルク非増加判定手段と、
前記非増加点が存在すると判定されたときに、当該非増加点に相当する前記推定トルクを制限トルクとして設定する制限トルク設定手段と、
前記目標トルクが前記制限トルクよりも大きいときに、前記非増加点に相当する前記仮吸気量を前記目標吸気量として設定する目標吸気量設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記推定トルク特性線上の前記非増加点よりも大きな前記仮吸気量の範囲において、前記推定トルクが再度、増加し、前記制限トルク以上になる再増加点が存在するか否かを判定するトルク再増加判定手段をさらに備え、
前記目標吸気量設定手段は、前記再増加点が存在すると判定された場合において、前記目標トルクが前記制限トルクよりも大きいときには、前記非増加点に相当する前記仮吸気量に代えて、前記再増加点よりも大きな前記仮吸気量を、前記目標吸気量として設定することを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
吸気量を調整するスロットル弁の開度の仮の目標値である仮目標スロットル開度を、前記目標吸気量に応じて算出する仮目標スロットル開度算出手段と、
当該算出された仮目標スロットル開度が、前記スロットル弁の開度がそれ以上増加しても前記内燃機関のトルクがほとんど増加しなくなる開度である前記スロットル弁の有効開度以下のときに、前記スロットル弁の開度の最終的な目標値である目標スロットル開度を前記仮目標スロットル開度に設定し、前記仮目標スロットル開度が前記有効開度よりも大きいときに、前記目標スロットル開度を前記有効開度に制限して設定する目標スロットル開度設定手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項４ないし７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は車両に動力源として搭載されており、
前記車両のアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度検出手段をさらに備え、
前記目標スロットル開度設定手段は、前記検出されたアクセルペダルの開度が全開状態にあり、かつ前記目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定されているときには、前記目標スロットル開度を所定の全開開度に設定することを特徴とする、請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記内燃機関のノッキングの発生状態を検出するノッキング検出手段と、
当該検出されたノッキングの発生状態に応じて、点火時期の推定リタード量を算出する推定リタード量算出手段と、をさらに備え、
前記推定トルク算出手段は、前記算出された点火時期の推定リタード量に応じて、前記推定トルクを算出することを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃費ベストトルクに基づいて内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この制御装置では、ハイブリッド車両に搭載された内燃機関を対象とし、内燃機関の回転数に対して燃料消費率が最小になるトルク（燃費ベストトルク）を表す動作線に基づいて、内燃機関を制御するとともに、この動作線を学習・更新する制御が行われる。具体的には、内燃機関のトルク及び回転数を座標軸とする座標平面上に、外気温、大気圧や湿度などの環境条件ごとに動作線をあらかじめ設定し、所定の複数の動作線として記憶する。また、内燃機関の運転中、検出された内燃機関のトルクと内燃機関の回転数及び燃料噴射量に基づいて、燃料消費率を算出する。そして、算出した燃料消費率が動作線上の燃料消費率よりも小さいときに、そのときの環境条件に対応する動作線が、算出した燃料消費率を用いて更新される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９３１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、この従来の制御装置では、所定の動作線をベースとして、内燃機関が制御される。このため、動作線が環境条件ごとに設定される場合には特に、多数の動作線をあらかじめ設定することが必要であり、その工数が増大することで、制御装置のコスト増加を招く。また、環境条件が合致しない限り、その環境条件に対応する動作線は学習されないので、学習が行われていない動作線に基づき、最適値からずれた状態の燃費ベストトルクを用いて内燃機関が制御されることがあり、その場合には燃費が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃費ベストトルクを表す動作線をあらかじめ設定又は学習することなく、内燃機関の運転状態に応じて、燃費ベストトルクを直接かつ適切に算出でき、それにより、コストの削減と燃費の向上を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料消費率が最小になる燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢを算出するとともに、算出された燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢに基づいて内燃機関３を制御する内燃機関の制御装置であって、燃焼室３ｄで燃焼する混合気の空燃比を所定の目標空燃比ＡＦＣＭＤに制御する空燃比制御手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、所定の１つの基準回転数ＮＥＲＥＦで内燃機関３を運転したときの燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢを算出する燃費ベストトルク算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、を備え、燃費ベストトルク算出手段は、内燃機関３の運転状態（目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、エンジン回転数ＮＥ）に基づいて、燃焼室３ｄに吸入可能な最大の吸気量を、最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸとして算出する最大吸気量算出手段（図４のステップ１４）と、値０から算出された最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸまでの吸気量の範囲内で、互いに異なる複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを設定する仮吸気量設定手段（図４のステップ１５）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷ、吸気温ＴＡ、ノッキングの発生状態）に基づいて、設定された複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの吸気がそれぞれ燃焼室３ｄに吸入されたと仮定したときに内燃機関３から出力されると推定されるトルクを、複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉとして算出する推定トルク算出手段（図４のステップ１７、図５）と、複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉと算出された複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉとの関係である仮吸気量−推定トルク関係を設定する仮吸気量−推定トルク関係設定手段（図５、図９）と、設定された仮吸気量−推定トルク関係に基づいて、複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉに対応する複数の燃料消費率（燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣｉ）をそれぞれ算出する燃料消費率算出手段（図４のステップ１８）と、を有し、算出された複数の燃料消費率のうちの最小の燃料消費率（ＰＲＭＢＳＦＣＭＩＮ）に対応する推定トルクＴＲＱＥＳＴを、基準回転数ＮＥＲＥＦにおける燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢとして算出すること（図４のステップ１９、図１０）を特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の制御装置によれば、混合気の空燃比が所定の目標空燃比に制御されるとともに、所定の１つの基準回転数で内燃機関を運転したときの燃費ベストトルク（燃料消費率が最小になる内燃機関のトルク）が、燃費ベストトルク算出手段により、内燃機関の運転状態に基づき、次のようにして算出される。まず、内燃機関の運転状態に基づいて、燃焼室に吸入可能な最大吸気量を算出するとともに、この最大吸気量の範囲内で複数の仮吸気量を設定する。次に、そのときの内燃機関の運転状態に基づいて、複数の仮吸気量の各々による吸気が燃焼室に吸入されたと仮定したときに内燃機関から出力されると推定される複数の推定トルクをそれぞれ算出し、算出されたこれらの複数の仮吸気量と複数の推定トルクとの関係である仮吸気量−推定トルク関係を設定する。そして、設定された仮吸気量−推定トルク関係に基づき、複数の推定トルクに対応する複数の燃料消費率をそれぞれ算出するとともに、算出された複数の燃料消費率のうちの最小の燃料消費率に対応する推定トルクを、基準回転数における燃費ベストトルクとして算出する。
【０００８】
以上のように、複数の仮吸気量とそれらに対応する内燃機関の複数の推定トルクとの関係を、内燃機関の運転状態に基づいて、仮吸気量−推定トルク関係として設定する。また、本発明では、混合気の空燃比が所定の目標空燃比に制御されること、すなわち吸気量と燃料量との比率が一定であることが前提になっているので、上記のように設定された仮吸気量−推定トルク関係は、燃料量と内燃機関のトルクとの関係を直接的に表す。
【０００９】
したがって、仮吸気量−推定トルク関係に基づいて、複数の推定トルクに対応する複数の燃料消費率を適切に算出できる。また、算出されたこれらの燃料消費率のうちの最小の燃料消費率に対応する推定トルクを燃費ベストトルクとして算出することによって、そのときの内燃機関の運転状態を直接的に反映させながら、基準回転数における燃費ベストトルクを、従来のような学習遅れを伴うことなく、適切に算出できる。その結果、適正な燃費ベストトルクに基づいて内燃機関を制御することによって、燃費を向上させることができる。また、従来の制御装置と異なり、燃費ベストトルクを表す動作線の設定や更新をあらかじめ行う必要がないので、その分、制御装置のコストを削減することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、燃費ベストトルク算出手段は、１つの基準回転数を含む所定の複数の基準回転数ＮＥＲＥＦｊで内燃機関３を運転したときの複数の燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊをそれぞれ算出し（図４のステップ１９〜２１）、内燃機関３の回転数ＮＥ及びトルクＴＲＱを座標軸とする座標平面上に、複数の基準回転数ＮＥＲＥＦｊとそれに対応する複数の燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊとの組み合わせである複数の動作点を結んだ動作線（図１１）を設定する動作線設定手段（図４のステップ２２）をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、複数の基準回転数に対する複数の燃費ベストトルクがそれぞれ算出されるとともに、それらの基準回転数と燃費ベストトルクとの組み合わせである複数の動作点を結んだ動作線が、内燃機関の回転数及びトルクを座標軸とする座標平面上に設定される。したがって、この動作線から、燃費ベストトルクが得られる、内燃機関の制御に適した内燃機関の回転数とトルクとの組み合わせを容易に選択することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３の目標出力ＰＷＲＣＭＤを設定する目標出力設定手段（ＥＣＵ２、図１２のステップ５１）と、動作線に基づいて、設定された目標出力ＰＷＲＣＭＤを満たす内燃機関３のトルクＴＲＱと回転数ＮＥとの組み合わせを選択し、それぞれ目標トルクＴＲＱＣＭＤ及び目標回転数ＮＥＣＭＤとして設定する目標トルク設定手段（ＥＣＵ２、図１２のステップ５２〜５４、図１３）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、前述したように設定された動作線に基づき、内燃機関の目標出力を満たす内燃機関のトルクと回転数との組み合わせを容易に選択し、目標トルク及び目標回転数として適切に設定することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、目標回転数ＮＥＣＭＤに対応する基準回転数ＮＥＲＥＦに対して設定された仮吸気量−推定トルク関係から、推定トルクＴＲＱＥＳＴが目標トルクＴＲＱＣＭＤに一致又は近似する最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを選択し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する目標吸気量設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ４、図１８）をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、目標回転数に対応する基準回転数に対して設定された仮吸気量−推定トルク関係の中から、推定トルクが目標トルクに一致又は近似する最小の仮吸気量を選択し、目標吸気量として設定する。したがって、１つの目標トルクに対し、それを達成する吸気量の複数の解が存在する場合においても、そのうちの最小の吸気量を、ハンチングを生じることなく確実に選択することができる。そして、選択された最小の吸気量を目標吸気量として設定することによって、燃費を向上させることができる。また、燃費ベストトルクの算出のためにすでに設定されている吸気量−推定トルク関係を利用するので、目標吸気量の設定を小さな演算負荷で容易に行うことができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、目標吸気量設定手段は、仮吸気量−推定トルク関係に基づき、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの小さい側から順に、推定トルクＴＲＱＥＳＴが目標トルクＴＲＱＣＭＤに一致又は近似する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの検索を行う（図１８のステップ６１〜６３）とともに、推定トルクＴＲＱＥＳＴが目標トルクＴＲＱＣＭＤに一致又は近似する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが求められた時点で、仮吸気量の検索を終了する（図１８のステップ６２、６４）とともに、求めた仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶを目標吸気量ＴＲＱＣＭＤとして設定すること（図１８のステップ６４）を特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、推定トルクが目標トルクに一致又は近似する仮吸気量の検索を、仮吸気量の小さい側から順に実施し、そのような仮吸気量が求められた時点で、その仮吸気量を目標吸気量として設定するので、１つの目標トルクを達成する最小の吸気量を確実に選択することができる。また、仮吸気量が求められた時点でその検索を終了し、それ以上の検索処理は行わないので、演算負荷を軽減することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、目標回転数に対応する基準回転数に対して設定された仮吸気量−推定トルク関係に基づき、複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対する複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉの特性を表す推定トルク特性線を設定する推定トルク特性線設定手段（ＥＣＵ２、図５、図１４〜図１７）と、設定された推定トルク特性線上に、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが増加しても推定トルクＴＲＱＥＳＴが増加しなくなる非増加点（極大点ＰＭＡＸ、非増加点ＰＮＩＮＣ）が存在するか否かを判定するトルク非増加判定手段（ＥＣＵ２、図２０のステップ８２）と、非増加点が存在すると判定されたときに、非増加点に相当する推定トルクＴＲＱＥＳＴｉを制限トルクＴＲＱＬＭＴとして設定する制限トルク設定手段（ＥＣＵ２、図２０のステップ８６）と、目標トルクＴＲＱＣＭＤが制限トルクＴＲＱＬＭＴよりも大きいときに、非増加点に相当する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する目標吸気量設定手段（ＥＣＵ２、図２０のステップ８７、図２１のステップ１０８、１０９）と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、目標回転数に対応する基準回転数に対して設定された仮吸気量−推定トルク関係に基づき、複数の仮吸気量に対する複数の推定トルクの特性を表す推定トルク特性線を設定する。また、設定された推定トルク特性線上に、非増加点（仮吸気量が増加しても推定トルクが増加しなくなる推定トルク特性線上の点）が存在するか否かを判定する。この非増加点には、仮吸気量が増加するにつれて、推定トルクが増加から減少に明確に切り替わる場合の極大値に相当する極大点や、推定トルクが増加せず、ほぼ一定の状態になる区間を有する場合のその区間の起点が含まれる。そして、推定トルクの非増加点が存在すると判定されたときには、非増加点に相当する推定トルクを制限トルクとして設定するとともに、この制限トルクよりも目標トルクが大きいときには、非増加点に相当する仮吸気量を目標吸気量として設定する。
【００２０】
以上のように、推定トルク特性線上に推定トルクの非増加点が存在する場合において、この非増加点に相当する制限トルクを上回る目標トルクが設定されたときには、目標吸気量は、非増加点に相当する仮吸気量に制限される。これにより、目標吸気量が非増加点を超えて設定されることがなくなり、内燃機関のトルクの増加に寄与しない余分な燃料の消費を有効に回避できるので、燃費を向上させることができる。また、推定トルクの非増加点が極大点の場合には、吸気量が極大点を超えると、燃料が無駄に消費されるだけでなく、内燃機関のトルクが低下するので、上述した目標吸気量の制限によって、内燃機関のトルクの低下を有効に回避でき、ドライバビリティを向上させることができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、推定トルク特性線上の非増加点よりも大きな仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの範囲において、推定トルクＴＲＱＥＳＴが再度、増加し、制限トルクＴＲＱＬＭＴ以上になる再増加点ＰＲＩＮＣが存在するか否かを判定するトルク再増加判定手段（ＥＣＵ２、図２０のステップ９０）をさらに備え、目標吸気量設定手段は、再増加点ＰＲＩＮＣが存在すると判定された場合において、目標トルクＴＲＱＣＭＤが制限トルクＴＲＱＬＭＴよりも大きいときには、非増加点に相当する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに代えて、再増加点ＰＲＩＮＣよりも大きな仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶを、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定すること（図２１のステップ１１６、１１８）を特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、推定トルク特性線上の非増加点よりも大きな仮吸気量の範囲において、推定トルクが再度、増加し、制限トルク以上になる再増加点が存在するか否かを判定する。そして、再増加点が存在すると判定された場合において、目標トルクが制限トルクよりも大きいときには、非増加点に相当する仮吸気量に代えて、再増加点よりも大きな仮吸気量を、目標吸気量として設定する。これにより、車両の運転者の要求に可能な限り応えて、内燃機関からより大きなトルクを出力させることができ、ドライバビリティをさらに向上させることができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項４ないし７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、吸気量を調整するスロットル弁１０ａの開度（スロットル開度θＴＨ）の仮の目標値である仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶを、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて算出する仮目標スロットル開度算出手段（ＥＣＵ２、図２２のステップ１２４）と、算出された仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶが、スロットル弁１０ａの開度がそれ以上増加しても内燃機関３のトルクがほとんど増加しなくなる開度であるスロットル弁の有効開度θＴＨＥＦＦ以下のときに、スロットル弁１０ａの開度の最終的な目標値である目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶに設定し、仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶが有効開度θＴＨＥＦＦよりも大きいときに、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを有効開度θＴＨＥＦＦに制限して設定する目標スロットル開度設定手段（ＥＣＵ２、図２２のステップ１２６〜１２８）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
スロットル弁の特性として、上述したような有効開度を有する場合、スロットル弁の開度が有効開度以上に増加しても、内燃機関のトルクはほとんど増加しなくなる。このため、有効開度を超えた範囲で、目標トルクに応じてスロットル弁の開度を制御すると、目標トルクに対してスロットル弁の開度の制御量（変化量）が非常に大きくなるハンチングが生じやすいとともに、そのようなハンチングにより、スロットル弁やその駆動装置の寿命も短くなる。この構成によれば、目標吸気量に応じて算出された仮目標スロットル開度が有効開度を上回ったときに、目標スロットル開度を有効開度に制限して設定するので、有効開度を超えた範囲でのスロットル弁の開度のハンチングを防止できるとともに、スロットル弁及びその駆動装置の寿命を延ばすことができる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３は車両に動力源として搭載されており、車両のアクセルペダルの開度（アクセル開度ＡＰ）を検出するアクセル開度検出手段（アクセル開度センサ２１）をさらに備え、目標スロットル開度設定手段は、検出されたアクセルペダルの開度が全開状態にあり、かつ目標空燃比ＡＦＣＭＤが理論空燃比よりもリッチ側に設定されているときには、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを所定の全開開度θＴＨＷＯに設定すること（図２２のステップ１２１〜１２３）を特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、アクセル開度が全開状態にあるときに、運転者の加速要求に応え、内燃機関から最大のトルクを出力させることによって、ドライバビリティを向上させることができる。この場合、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定されることが条件になっていることで、増量された燃料の気化熱による燃焼室内の冷却効果により、ノッキングに対する余裕度が高くなるので、目標スロットル開度を全開開度に設定しても、顕著なノッキングが発生するおそれはない。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３のノッキングの発生状態を検出するノッキング検出手段（ノックセンサ２５）と、検出されたノッキングの発生状態に応じて、点火時期ＩＧの推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴｉを算出する推定リタード量算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３４、図６）と、をさらに備え、推定トルク算出手段は、算出された点火時期ＩＧの推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴｉに応じて、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉを算出すること（図５のステップ３５、３６）を特徴とする。
【００２８】
点火時期をリタードすると、ノッキングが抑制される一方で、内燃機関の燃焼効率及びトルクが低下し、その低下度合はリタード量に応じて変化する。このため、点火時期のリタード量は、仮吸気量と推定トルクとの関係に大きな影響を及ぼし、推定トルク特性線上の非増加点の有無にも大きく関与する。この構成によれば、算出された点火時期の推定リタード量に応じて推定トルクを算出するので、リタード量に応じた内燃機関のトルクの低下度合を反映させながら、仮吸気量−推定トルク関係や推定トルク特性線をより精度良く設定できるとともに、推定トルク特性線上の非増加点の有無をより適切に判定でき、それらの結果に応じた内燃機関の制御をより精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】エンジンの制御装置を示すブロック図である。
【図３】エンジンの制御処理のメインフローを示すフローチャートである。
【図４】燃費ベストトルクの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】推定トルクの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】推定リタード量の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図５の算出処理で用いられる、推定吸気圧を算出するためのマップである。
【図８】図５の算出処理で用いられる、推定トルクダウン率を算出するためのマップである。
【図９】仮吸気量−推定トルク関係の一例を示す図である。
【図１０】燃費ベストトルクの算出方法を示す図である。
【図１１】エンジンの回転数−トルクの座標平面上に設定された動作線を示す図である。
【図１２】目標トルクの設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】動作線に基づいて設定された、基準回転数と燃費ベスト出力との関係を示す図である。
【図１４】第１パターンの特性を有する推定トルク特性線の一例を示す図である。
【図１５】第２パターンの特性を有する推定トルク特性線の一例を示す図である。
【図１６】第３パターンの特性を有する推定トルク特性線の一例を示す図である。
【図１７】第４パターンの特性を有する推定トルク特性線の一例を示す図である。
【図１８】第１実施形態による目標吸気量の設定処理を示すフローチャートである。
【図１９】第２実施形態による目標吸気量の設定処理のメインフローである。
【図２０】特性パターンの判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図２１】目標吸気量の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図２２】目標スロットル開度の設定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示す。このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のガソリンエンジンである。各気筒３ａ（１つのみ図示）のピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。
【００３１】
各気筒３ａには、吸気コレクタ部６ａを有する吸気マニホルド６ｂを介して、吸気通路６が接続されるとともに、排気コレクタ部７ａを有する排気マニホルド７ｂを介して、排気通路７が接続されている。吸気マニホルド６ｂには燃料噴射弁４（図２参照）が、シリンダヘッド３ｃには点火プラグ５（図２参照）が、それぞれ気筒３ａごとに設けられている。燃料噴射弁４による燃料の噴射量・噴射時期、及び点火プラグ５の点火時期ＩＧは、後述するＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。
【００３２】
また、各気筒３ａには、吸気弁８及び排気弁９が設けられている。吸気弁８を駆動する吸気カムシャフト（図示せず）の一端部には、吸気カム位相可変機構１５が設けられている。この吸気カム位相可変機構１５は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に対する吸気カムシャフトの相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に変更するものであり、それにより、吸気弁８の開閉タイミングがクランクシャフトに対して無段階に変更（シフト）される。なお、吸気カム位相ＣＡＩＮは、吸気カム位相可変機構１５のコントロールシャフト（図示せず）をＶＴＣアクチュエータ１５ａ（図２参照）で駆動することによって制御され、ＶＴＣアクチュエータ１５ａの動作は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。
【００３３】
吸気通路６の吸気コレクタ部６ａよりも上流側には、スロットル弁機構１０が設けられている。このスロットル弁機構１０は、吸気通路６内に配置されたバタフライ式のスロットル弁１０ａと、スロットル弁１０ａを駆動するＴＨアクチュエータ１０ｂを有する。スロットル弁１０ａの開度（以下「スロットル開度」という）θＴＨは、ＴＨアクチュエータ１０ｂに供給される電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、燃焼室３ｄに吸入される吸気量（新気量）ＧＡＩＲが調整される。
【００３４】
また、エンジン３には、燃焼室３ｄから排気通路７に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして、吸気通路６に還流させるためのＥＧＲ装置１１が設けられている。ＥＧＲ装置１１は、ＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２の途中に設けられたＥＧＲ弁機構１３及びＥＧＲクーラ１４などで構成されている。ＥＧＲ通路１２は、排気通路７の排気コレクタ部７ａと吸気通路６の吸気コレクタ部６ａに接続されている。
【００３５】
ＥＧＲ弁機構１３は、ＥＧＲ通路１２内に配置されたポペット式のＥＧＲ弁１３ａと、ＥＧＲ弁１３ａを駆動するＥＧＲアクチュエータ１３ｂを有する。ＥＧＲ弁１３ａのリフト量（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＥＧＲは、ＥＧＲアクチュエータ１３ｂに供給される電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、吸気通路６に還流するＥＧＲ量ＧＥＧＲが調整される。ＥＧＲクーラ１４は、ＥＧＲ弁１３ａの上流側に配置されており、エンジン３の冷却水を利用し、高温のＥＧＲガスを冷却する。
【００３６】
エンジン３のクランクシャフトには、クランク角センサ２０が設けられている（図２参照）。クランク角センサ２０は、クランクシャフトの回転に伴い、所定クランク角（例えば３０°）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２１（図２参照）から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が入力される。
【００３７】
また、吸気通路６のスロットル弁１０ａよりも上流側には、大気圧センサ２２及び吸気温センサ２３が設けられている。大気圧センサ２２は大気圧ＰＡを検出し、吸気温センサ２３は吸気通路６を流れる吸気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００３８】
さらに、エンジン３のシリンダブロック３ｅには、エンジン３の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出する水温センサ２４と、ノッキングの発生状態を検出するノックセンサ２５が設けられており、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００３９】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、エンジン３の燃料噴射及び点火時期ＩＧや吸気量ＧＡＩＲ及びＥＧＲ量ＧＥＧＲの制御を含む制御処理を実行する。
【００４０】
本実施形態では、ＥＣＵ２が、空燃比制御手段、燃費ベストトルク算出手段、最大吸気量算出手段、仮吸気量設定手段、推定トルク算出手段、仮吸気量−推定トルク関係設定手段、燃料消費率算出手段、動作線設定手段、目標出力設定手段、目標トルク設定手段、目標吸気量設定手段、推定トルク特性線設定手段、トルク非増加判定手段、制限トルク設定手段、トルク再増加判定手段、仮目標スロットル開度算出手段、目標スロットル開度設定手段、及び推定リタード量算出手段に相当する。
【００４１】
図３は、ＥＣＵ２で実行される、エンジン３の制御処理のメインフローを示す。本処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。
【００４２】
本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、燃焼室３ｄで燃焼する混合気の空燃比の目標値である目標空燃比ＡＦＣＭＤを設定する。この場合、目標空燃比ＡＦＣＭＤは、エンジン３の通常の運転状態では、理論空燃比に設定され、ストイキ燃焼が行われるとともに、加速運転時には、理論空燃比よりもリッチ側に設定される。
【００４３】
次に、燃費ベストトルクＴＲＧＢＳＦＣＢの算出処理を実行する（ステップ２）。この燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＳは、後述する基準回転数ＮＥＲＥＦでエンジン３を運転したと仮定したときに、燃料消費率ＢＳＦＣが最小になる（燃焼効率が最大になる）エンジン３のトルクに相当する。この算出処理では、複数の基準回転数ＮＥＲＥＦｊに対してそれぞれ複数の燃費ベストトルクＴＲＧＢＳＦＣＢｊを算出するとともに、それらの組み合わせである複数の動作点を結んだ動作線が設定される。
【００４４】
次に、エンジン３の目標トルクＴＲＱＣＭＤの設定処理を実行する（ステップ３）。この設定処理は、上記ステップ２で算出された動作線に基づいて、エンジン３の目標出力ＰＷＲＣＭＤを満たす目標トルクＴＲＱＣＭＤ及び目標回転数ＮＥＣＭＤを設定する処理である。
【００４５】
次に、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの設定処理を実行する（ステップ４）。この設定処理は、上記ステップ３で設定された目標トルクＴＲＱＣＭＤに応じて、吸気量ＧＡＩＲの目標値である目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤと、ＥＧＲ量ＧＥＧＲの目標値である目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを設定する処理である。
【００４６】
次に、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤの設定処理を実行し（ステップ５）、図３の処理を終了する。この設定処理は、上記ステップ４で設定された目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤなどに応じて、スロットル開度θＴＨの目標値である目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを設定する処理である。
【００４７】
図４は、図３のステップ２で実行される燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢの算出処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ１１において、基準回転数ＮＥＲＥＦを指示するインデックス番号ｊ（ｊ＝１〜ｎ）を「１」にセットする。次に、次式（１）によって、エンジン３の基準回転数ＮＥＲＥＦｊを算出する（ステップ１２）。
ＮＥＲＥＦｊ＝（ＮＥＭＡＸ／ｎ）×ｊ                           ・・・（１）
【００４８】
ここで、ＮＥＭＡＸは、エンジン３がとり得る最大回転数（例えば６０００ｒｐｍ）であり、インデックス番号ｊは、後述するように、最大値ｎまでインクリメントされる。したがって、基準回転数ＮＥＲＥＦｊは、最大回転数ＮＥＭＡＸを等間隔で分割したｎ個の回転数ＮＥによって構成される。
【００４９】
次に、検出されたアクセル開度ＡＰと基準回転数ＮＥＲＥＦｊに応じ、所定のＣＡＩＮＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤｊを算出する（ステップ１３）。このＣＡＩＮＣＭＤマップでは、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤは、アクセル開度ＡＰが大きいほど、より進角側に設定されている。
【００５０】
次に、算出された目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤｊと基準回転数ＮＥＲＥＦｊに応じ、所定のＧＡＩＲＭＡＸマップを検索することによって、最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸｊを算出する（ステップ１４）。この最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸは、基準回転数ＮＥＲＥＦｊでエンジン３を運転したときに燃焼室３ｄに吸入することが可能な最大の吸気量に相当する。
【００５１】
次に、算出された最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸｊを用い、次式（２）によって複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉ（ｉ＝１〜ｍ）を算出する（ステップ１５）。
ＧＡＩＲＰＲＶｉ＝（ＧＡＩＲＭＡＸｊ／ｍ）×ｉ                  ・・・（２）
この式（２）から明らかなように、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉは、最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸｊを等間隔で分割したｍ個の吸気量によって構成されている。算出された複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉは、ＥＣＵ２のＲＡＭの所定の記憶領域に記憶される。
【００５２】
次に、複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの各々、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤｊ及び基準回転数ＮＥＲＥＦｊに応じ、所定のＧＥＧＲＰＲＶマップ（図示せず）を検索することによって、複数の仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉをそれぞれ算出する（ステップ１６）。このＧＥＧＲＰＲＶマップは、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶ、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ及び基準回転数ＮＥＲＥＦｊに対して最適な燃費が得られるＥＧＲ量を、仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶとして設定したものである。
【００５３】
なお、車両が高地条件にあるなどの理由から、ＥＧＲ弁１３ａの上流側との差圧を確保するために吸気圧が制限される場合には、仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉは適宜、減少側に補正される。算出された複数の仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉは、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対応させて、ＲＡＭの所定の記憶領域に記憶される。
【００５４】
次に、複数の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対応する複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉを算出する（ステップ１７）。これらの推定トルクＴＲＱＥＳＴｉは、これまでに設定されたエンジン３の運転条件において、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの吸気がそれぞれ燃焼室３ｄに吸入されたと仮定したときにエンジン３から出力されると推定されるトルクであり、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉごとに算出される。
【００５５】
図５は、その算出処理のサブルーチンである。本処理では、まずステップ３１において、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを指示するインデックス番号ｉを「１」にセットする。次に、図４のステップ１５及び１６でそれぞれ算出された仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉと仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉとの和を、仮総ガス量ＧＧＡＳＰＲＶｉとして算出する（ステップ３２）。
【００５６】
次に、算出された仮総ガス量ＧＧＡＳＰＲＶｉと基準回転数ＮＥＲＥＦｊに応じ、図７に示すＰＢＡＥＳＴマップを検索することによって、推定吸気圧ＰＢＡＥＳＴｉを算出する（ステップ３３）。図７のＰＢＡＥＳＴマップは、１つの基準回転数ＮＥＲＥＦにおける、仮総ガス量ＧＧＡＳＰＲＶと推定吸気圧ＰＢＡＥＳＴとの関係を示しており、推定吸気圧ＰＢＡＥＳＴは、仮総ガス量ＧＧＡＳＰＲＶに比例するように設定されている。
【００５７】
次に、点火時期ＩＧのＭＢＴ（Minimum Spark Advance for Best Torque）からの推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴｉを算出する（ステップ３４）。図６は、その算出処理のサブルーチンである。本処理では、まずステップ４１において、上記ステップ３３で算出された推定吸気圧ＰＢＡＥＳＴｉと基準回転数ＮＥＲＥＦｊに応じ、所定のＩＧＲＴＤＢＡＳＥマップ（図示せず）を検索することによって、推定リタード量の基本値ＩＧＲＴＤＢＡＳＥｉを算出する。このＩＧＲＴＤＢＡＳＥマップでは、基本値ＩＧＲＴＤＢＡＳＥは、推定吸気圧ＰＢＡＥＳＴが高いほど、ノッキングが発生しやすくなるため、より大きな値に、すなわちより遅角側に設定されている。
【００５８】
次に、検出されたエンジン水温ＴＷに応じて、点火時期ＩＧの水温補正量ＩＧＴＷを算出する（ステップ４２）とともに、検出された吸気温ＴＡに応じて、点火時期ＩＧの吸気温補正量ＩＧＴＡを算出する（ステップ４３）。また、ノックセンサ２５で検出されたノッキングの発生状態に応じて、点火時期ＩＧのノック補正量ＩＧＫＮＯＣＫを算出する（ステップ４４）。そして、ステップ４１で算出された推定リタード量の基本値ＩＧＲＴＤＢＡＳＥｉに、上記の３つの補正量ＩＧＴＷ、ＩＧＴＡ及びＩＧＫＮＯＣＫを加算することによって、点火時期ＩＧの推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴｉを算出し（ステップ４５）、本処理を終了する。
【００５９】
図５に戻り、前記ステップ３４に続くステップ３５では、算出された推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴｉ及び基準回転数ＮＥＲＥＦｊに応じ、図８に示すＫＴＲＱＤＮマップを検索することによって、ＭＢＴ燃焼時を基準とする推定トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮｉを算出する。図８のＰＢＡＥＳＴマップは、１つの基準回転数ＮＥＲＥＦにおける、推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴと推定トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮとの関係を示しており、推定トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴが大きいほど、エンジン３の燃焼効率が低下し、出力トルクが低下するため、より小さな値に設定されている。
【００６０】
次に、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉ及び上記の推定トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮｉなどを用い、次式（３）によって、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉを算出する（ステップ３６）。
ＴＲＱＥＳＴｉ＝ＧＡＩＲＰＲＶｉ×ＫＴＲＱＤＮｉ×ＫＧＡＴＲＱ−ＴＲＱＦＲ                                                                     ・・・（３）
ここで、右辺のＫＧＡＴＲＱは、ストイキ・ＭＢＴ燃焼時における、吸気量ＧＡＩＲをエンジン３の出力トルクに換算するための所定の換算係数であり、ＴＲＱＦＲは、エンジン３でのトルク損失となる所定のフリクションである。
【００６１】
次に、算出された推定トルクＴＲＱＥＳＴｉを、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対応させて、ＲＡＭの所定の記憶領域に記憶する（ステップ３７）。また、今回のインデックス番号ｉが仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉのサンプル数ｍに等しいか否かを判別する（ステップ３８）。この答がＮＯのときには、ステップ３９においてインデックス番号ｉをインクリメントした後、前記ステップ３２に戻り、ステップ３２〜３７による推定トルクＴＲＱＥＳＴｉの算出処理を繰り返す。そして、すべての仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対して推定トルクＴＲＱＥＳＴｉの算出が完了すると、ステップ３８の答がＹＥＳになるのに応じて、本処理を終了する。
【００６２】
以上の算出処理により、すべての仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対し、基準回転数ＮＥＲＥＦｊを含むエンジン３の運転状態に応じて推定された推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴｉなどを反映した推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが、それぞれ算出され、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対応して記憶される。これにより、図９に例示するような、ｍ個の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶと推定トルクＴＲＱＥＳＴとの組み合わせから成る、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉと推定トルクＴＲＱＥＳＴｉとの関係（以下「仮吸気量−推定トルク関係」という）が設定される。
【００６３】
図４に戻り、前記ステップ１７に続くステップ１８では、上述したように設定された仮吸気量−推定トルク関係に基づき、次式（４）によって、燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣｉを算出する。
ＰＲＭＢＳＦＣｉ＝ＧＡＩＲＰＲＶｉ／（ＴＲＱＥＳＴｉ×ＮＥＲＥＦｊ）                                                                           ・・・（４）
【００６４】
このように、燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣは、各仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶを対応する推定トルクＴＲＱＥＳＴと各基準回転数ＮＥＲＥＦｊとの積で除したものであり、したがって、単位出力を発生させるのに必要な吸気量を表す。また、前述したように、混合気の目標空燃比ＡＦＣＭＤは、エンジン３の通常の運転状態では理論空燃比に設定される。したがって、そのように目標空燃比ＡＦＣＭＤが一定値に制御される限り、燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣは、単位出力を発生させるのに必要な燃料消費量、すなわち燃料消費率ＢＳＦＣに比例する。
【００６５】
次に、算出された燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣｉ及び推定トルクＴＲＱＥＳＴｉに基づいて、今回の基準回転数ＮＥＲＥＦｊにおける燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊを算出する（ステップ１９）。具体的には、図１０に示すように、ｍ個の燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣｉのうちの最小の燃料消費率ＰＲＭＢＳＦＣＭＩＮに対応する推定トルクＴＲＱＥＳＴを、燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊとして算出する。上述したように、燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣは燃料消費率ＢＳＦＣに比例するので、この手法によって、燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊを適切に算出することができる。
【００６６】
次に、基準回転数ＮＥＲＥＦの今回のインデックス番号ｊがそのサンプル数ｎに等しいか否かを判別する（ステップ２０）。この答がＮＯのときには、ステップ２１においてインデックス番号ｊをインクリメントした後、前記ステップ１３に戻り、ステップ１３〜２０による各基準回転数ＮＥＲＥＦに対する仮吸気量−推定トルク関係の設定処理を繰り返す。
【００６７】
そして、ステップ２０の答がＹＥＳになったとき、すなわち、すべての基準回転数ＮＥＲＥＦｊに対する仮吸気量−推定トルク関係の設定が完了したときには、ステップ２３において動作線を設定し、本処理を終了する。
【００６８】
図１１に示すように、この動作線は、エンジン回転数ＮＥ及エンジン３のトルクＴＲＱを座標軸とする座標平面上に、複数の基準回転数ＮＥＲＥＦｊと、それに対応して算出された複数の燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊとの組み合わせである複数の動作点（ＮＥＲＥＦｊ，ＴＲＱＢＳＦＣＢｊ）をプロットし、結んだものである。次に述べるように、この動作線に基づいて、目標トルクＴＲＱＣＭＤが算出される。
【００６９】
図１２は、図３のステップ３で実行される目標トルクＴＲＱＣＭＤＢＳＦＣＢの設定処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ５１において、検出されたアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のＰＷＲＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３の目標出力ＰＷＲＣＭＤを算出する。このＰＷＲＣＭＤマップでは、目標出力ＰＷＲＣＭＤは、アクセル開度ＡＰにほぼ比例するように設定されている。
【００７０】
次に、上述した動作線に基づき、次式（５）によって、エンジン３の燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢｊを算出する（ステップ５２）。
ＰＷＲＢＳＦＣＢｊ＝ＴＲＱＢＳＦＣＢｊ×ＮＥＲＥＦｊ           ・・・（５）
この燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢｊは、各基準回転数ＮＥＲＥＦにおける燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢをエンジン３の出力に換算したものである。これにより、図１３に示すような、複数の基準回転数ＮＥＲＥＦｊと複数の燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢｊとの組み合わせ（ＮＥＲＥＦｊ，ＰＷＲＢＳＦＣＢｊ）が得られる。
【００７１】
次に、算出された複数の燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢｊに基づき、目標回転数ＮＥＣＭＤを算出する。具体的には、図１３に示すように、ステップ５１で設定された目標出力ＰＷＲＣＭＤに合致する燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢを検索するとともに、それに対応する基準回転数ＮＥＲＥＦを目標回転数ＮＥＣＭＤとして設定する。
【００７２】
次に、目標出力ＰＷＲＣＭＤを目標回転数ＮＥＣＭＤで除することによって、目標トルクＴＲＱＣＭＤを算出し（ステップ５４）、本処理を終了する。
【００７３】
以上のように、本実施形態によれば、混合気の空燃比を所定の目標空燃比ＡＦＣＭＤに制御するとともに、基準回転数ＮＥＲＥＦでエンジン３を運転したときの、複数の仮吸気量ＧＡＩＲＣＭＤｉと複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉとの関係を、エンジン３の運転状態に基づいて設定する（図４のステップ１７、図９）。また、この仮吸気量−推定トルク関係に基づき、複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉに対応する複数の燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣｉを算出するとともに、それらのうちの最小の燃料消費率ＰＲＭＢＳＦＣＭＩＮに対応する推定トルクＴＲＱＥＳＴを、その基準回転数ＮＥＲＥＦにおける燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢとして算出する（図４のステップ１８、１９、図１０）。
【００７４】
また、上記のような燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊの算出を、複数の基準回転数ＮＥＲＥＦｊに対してそれぞれ行うとともに、それらの基準回転数ＮＥＲＥＦｊと燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊとの組み合わせである複数の動作点を結んだ動作線を、エンジン回転数ＮＥ及びトルクＴＲＱを座標軸とする座標平面上に設定する（図４のステップ２２、図１１）。したがって、そのときのエンジン３の運転状態を直接的に反映させながら、従来のような学習遅れを伴うことなく、各基準回転数ＮＥＲＥＦｊにおける燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊを適切に算出できるとともに、これらの燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊに基づいて、動作線を適切に設定することができる。
【００７５】
その結果、適正な燃費ベストトルクに基づいてエンジン３を制御することによって、燃費を向上させることができる。また、従来の制御装置と異なり、燃費ベストトルクを表す動作線の設定や更新をあらかじめ行う必要がないので、その分、制御装置のコストを削減することができる。
【００７６】
また、設定された動作線に基づいて、各基準回転数ＮＥＲＥＦｊにおける燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢｊをエンジン３の出力に換算する（図１２のステップ５２）とともに、設定された目標出力ＰＷＲＣＭＤに合致する燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢに対応する基準回転数ＮＥＲＥＦ及び燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢを、目標回転数ＮＥＣＭＤ及び目標トルクＴＲＱＣＭＤとして設定する（図１２のステップ５３、５４、図１３）。これにより、動作線から、エンジン３の目標出力ＰＷＲＣＭＤを満たす目標トルクＴＲＱＣＭＤ及び目標回転数ＮＥＣＭＤを容易に選択し、適切に設定することができる。
【００７７】
次に、図１４〜図１９を参照しながら、図３のステップ４で実行される目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの設定処理について説明する。この設定処理は、図３の処理で設定された目標トルクＴＲＱＣＭＤに応じ、図４のステップ１７ですでに設定された仮吸気量−推定トルク関係を利用し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを設定するものである。この場合、仮吸気量−推定トルク関係として、目標回転数ＮＥＣＭＤとして採用された基準回転数ＮＥＲＥＦに対応する仮吸気量−推定トルク関係が用いられる。
【００７８】
また、仮吸気量−推定トルク関係の特性は、点火時期ＩＧの推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴを代表とする、推定されるエンジン３の運転状態に応じて変化する。図１４〜図１７はそれぞれ、仮吸気量−推定トルク関係をプロットした推定トルク特性線を表しており、互いに異なる４つの特性パターンを示す。
【００７９】
図１４に示す第１パターンは、図９に例示したのと同じものであり、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが増加するにつれて、推定トルクＴＲＱＥＳＴが単純に増加する通常のパターン（単調増加パターン）である。
【００８０】
図１５に示す第２パターンは、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが増加するにつれて、推定トルクＴＲＱＥＳＴが極大値まで増加する一方、この極大点ＰＭＡＸを過ぎた後には、ノッキングの抑制のために推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴが増大することなどに起因して、推定トルクＴＲＱＥＳＴが低下する（落ち込む）パターン（２次曲線パターン）である。
【００８１】
図１６に示す第３パターンは、第２パターンの変形パターンというべきものであり、第２パターンのような推定トルクＴＲＱＥＳＴの明確な極大点が現れず、推定トルクＴＲＱＥＳＴが、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの増加に伴って非増加点ＰＮＩＮＣまで増加した後、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが増加しても、増加せずにほぼ一定の状態になり、その後に低下するパターンである。
【００８２】
また、図１７に示す第４パターンは、上記第２パターンと同様に推定トルクＴＲＱＥＳＴが極大点ＰＭＡＸを境として低下した後、推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴが燃焼を良好に維持するために制限されることなどに起因して、推定トルクＴＲＱＥＳＴが再度、増加に転じ、極大点ＰＭＡＸに等しい再増加点ＰＲＩＮＣを超えて増加するパターン（３次曲線パターン）である。
【００８３】
図１８に示す、第１実施形態による設定処理は、上述した推定トルク特性線の特性パターンを判別することなく、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを設定するものである。
【００８４】
本処理では、まず仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶのインデックス番号ｉを「１」にセットする（ステップ６１）とともに、インデックス番号ｉに対応する推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ、すなわちこの場合には推定トルクＴＲＱＥＳＴ１が、目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上であるか否かを判別する（ステップ６２）。この答がＮＯのときには、インデックス番号ｉをインクリメントする（ステップ６３）とともに、上記ステップ６２の判別を繰り返す。このように、ステップ６２における推定トルクＴＲＱＥＳＴｉの判別は、インデックス番号ｉの小さい側から、すなわち仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの小さい側から順に実行される。
【００８５】
そして、ステップ６２の答がＹＥＳで、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ≧目標トルクＴＲＱＣＭＤの関係が成立したときには、このときの推定トルクＴＲＱＥＳＴｉに対応する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを選択し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する（ステップ６４）。また、この仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに対応して記憶された仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉを、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤとして設定し（ステップ６５）、本処理を終了する。
【００８６】
以上のように算出された目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤ及び目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤにそれぞれ基づいて、スロットル開度θＴＨ及びＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲの目標値が設定され、さらにそれらに基づいてスロットル弁１０ａ及びＥＧＲ弁１３ａが駆動されることで、吸気量ＧＡＩＲが目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤになるように制御され、ＥＧＲ量ＧＥＧＲが目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤになるように制御される。
【００８７】
以上のように、本実施形態によれば、目標回転数ＮＥＣＭＤとして採用された基準回転数ＮＥＲＥＦに対応する既定の仮吸気量−推定トルク関係に基づき、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの小さい側から順に、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上になる仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを検索し、目標吸気量ＱＡＩＲＣＭＤとして設定する（ステップ６１〜６４）。
【００８８】
したがって、１つの目標トルクＴＲＱＣＭＤに対して、それを達成する吸気量の複数の解が存在する場合、例えば推定トルク特性線の特性パターンが図１５〜図１７に示す第２〜第４パターンの場合においても、推定トルクＴＲＱＥＳＴが目標トルクＴＲＱＣＭＤに一致又は近似する最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶを、ハンチングを生じることなく確実に選択することができる。そして、選択された最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶを目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定するので、燃費を向上させることができる。
【００８９】
また、そのような最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが求められた時点で、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの検索を終了し、それ以上の検索処理は行わないので、演算負荷を軽減することができる。また、燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢの算出のためにすでに設定されている吸気量−推定トルク関係を利用するので、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの設定を小さな演算負荷で容易に行うことができる。
【００９０】
次に、図１９〜図２１を参照しながら、第２実施形態による目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの設定処理について説明する。この設定処理は、推定トルク特性線の特性パターンを判別しながら、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを設定するものである。
【００９１】
図１９は、そのメインフローを示す。本処理では、推定トルク特性線の特性パターンが、前述した第１〜第４パターンのいずれに該当するかを判定する判定処理を実行し（ステップ７１）、次に、判定された特性パターンに基づいて、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出する算出処理を実行する（ステップ７２）。
【００９２】
図２０は、上記ステップ７１で実行される特性パターンの判定処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずインデックス番号ｉを「１」にセットする（ステップ８１）とともに、このインデックス番号ｉに対応する推定トルクＴＲＱＥＳＴｉよりも、その次位の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ＋１が大きいか否かを判別する（ステップ８２）。この答がＹＥＳのときには、今回のインデックス番号ｉがサンプル数ｍから１を減じた値（ｍ−１）に等しいか否かを判別する（ステップ８３）。この答がＮＯのときには、インデックス番号ｉをインクリメントした（ステップ８４）後、前記ステップ８２に戻り、上記の判別を繰り返す。
【００９３】
そして、ステップ８２の答がＹＥＳのまま、前記ステップ８３の答がＹＥＳ（ｉ＝ｍ−１）になったとき、すなわち、隣り合ういずれの２つの仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉ、ＧＡＩＲＰＲＶｉ＋１の間においても、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ＋１＞推定トルクＴＲＱＥＳＴｉの関係が成立しているときには、推定トルク特性線の特性パターンが図１４に示す第１パターンであると判定し、そのことを表すために、特性パターンフラグＦ＿ＴＲＱＰＴを「１」にセットし（ステップ８５）、本処理を終了する。
【００９４】
一方、前記ステップ８２の答がＮＯで、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ＋１≦推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが成立したときには、このときの推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶが増加しても推定トルクＴＲＱＥＳＴが増加しなくなる非増加点（第２パターンにおける極大点ＰＭＡＸ、又は第３パターンにおける非増加点ＰＮＩＮＣ）に相当するとして、このときの推定トルクＴＲＱＥＳＴｉを制限トルクＴＲＱＬＭＴとして設定する（ステップ８６）。また、対応する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを制限吸気量ＧＡＩＲＬＭＴとして、対応する仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉを制限ＥＧＲ量ＧＥＧＲＬＭＴとして、それぞれ設定する（ステップ８７、８８）。
【００９５】
次に、インデックス番号ｉをインクリメントした（ステップ８９）後、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが、上記ステップ８６で設定された制限トルクＴＲＱＬＭＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ９０）。この答がＮＯのときには、インデックス番号ｉがサンプル数ｍに等しいか否かを判別する（ステップ９１）。この答がＮＯのときには、ステップ８９に戻り、インデックス番号ｉをインクリメントした後、上記ステップ９０の判別を繰り返す。
【００９６】
そして、ステップ９０の答がＮＯのまま、前記ステップ９１の答がＹＥＳ（ｉ＝ｍ）になったとき、すなわち、非増加点よりも大きな仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの範囲に、制限トルクＴＲＱＬＭＴを上回る推定トルクＴＲＱＥＳＴが存在しないときには、推定トルク特性線の特性パターンが図１５又は図１６に示す第２又は第３パターンであると判定し、特性パターンフラグＦ＿ＴＲＱＰＴを「２」にセットし（ステップ９２）、本処理を終了する。
【００９７】
一方、前記ステップ９０の答がＹＥＳで、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ＞制限トルクＴＲＱＬＭＴが成立したときには、推定トルク特性線上に再増加点ＰＲＩＮＣが存在し、特性パターンが図１７に示す第４パターンであると判定して、このときのインデックス番号ｉを再増加点番号Ｎとして記憶する（ステップ９３）とともに、特性パターンフラグＦ＿ＴＲＱＰＴを「３」にセットし（ステップ９４）、本処理を終了する。
【００９８】
図２１は、図１９のステップ７２で実行される、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの算出処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ１０１において、特性パターンフラグＦ＿ＴＲＱＰＴが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、判定された推定トルク特性線の特性パターンが第１パターンのときには、第１実施形態における図１８のステップ６１〜６５とまったく同じ処理をステップ１０２〜１０６において実行することによって、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤなどを設定し、本処理を終了する。
【００９９】
すなわち、インデックス番号ｉを「１」にセットした（ステップ１０２）後、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上であるか否かを判別する（ステップ１０３）。この答がＮＯのときには、インデックス番号ｉをインクリメントする（ステップ１０４）とともに、ステップ１０３の判別を繰り返す。そして、その答がＹＥＳで、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ≧目標トルクＴＲＱＣＭＤが成立したときに、そのときの仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する（ステップ１０５）とともに、対応する仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉを目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤとして設定する（ステップ１０６）。これにより、第１実施形態と同様、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの検索を、その小さい側から順に行うことによって、目標トルクＴＲＱＣＭＤを達成する最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを容易かつ確実に選択し、目標吸気量ＱＡＩＲＣＭＤとして設定することができる。
【０１００】
前記ステップ１０１の答がＮＯのときには、特性パターンフラグＦ＿ＴＲＱＰＴが「２」であるか否かを判別する（ステップ１０７）。この答がＹＥＳで、特性パターンが第２又は第３パターンのときには、目標トルクＴＲＱＣＭＤが制限トルクＴＲＱＬＭＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ１０８）。この答がＮＯで、目標トルクＴＲＱＣＭＤ≦制限トルクＴＲＱＬＭＴのときには、前記ステップ１０２以降に進み、第１パターンの場合と同様、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの検索をその小さい側から順に行い、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ≧目標トルクＴＲＱＣＭＤが成立したときの仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを選択し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する。
【０１０１】
一方、前記ステップ１０８の答がＹＥＳで、目標トルクＴＲＱＣＭＤ＞制限トルクＴＲＱＬＭＴのときには、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを、図２０のステップ８７で設定された制限吸気量ＧＡＩＲＬＭＴに設定する（ステップ１０９）とともに、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを、ステップ８８で設定された制限ＥＧＲ量ＧＥＧＲＬＭＴに設定し（ステップ１１０）、本処理を終了する。
【０１０２】
以上のように、特性パターンが第２又は第３パターンの場合において、推定トルクＴＲＱＥＳＴの極大点ＰＭＡＸ又は非増加点ＰＮＩＮＣに相当する制限トルクＴＲＱＬＭＴを上回る目標トルクＴＲＱＣＭＤが設定されたときには、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤは、制限トルクＴＲＱＬＭＴに対応する制限吸気量ＧＡＩＲＬＭＴに制限される（図１５及び図１６のかっこ書き）。これにより、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤが極大点ＰＭＡＸ又は非増加点ＰＮＩＮＣを超えて設定されることがなくなり、エンジン３のトルクの増加に寄与しない余分な燃料の消費を有効に回避できるので、燃費を向上させることができる。
【０１０３】
また、特性パターンが極大点ＰＭＡＸを有する第２パターンの場合には、極大点ＰＭＡＸを超えて吸気量ＧＡＩＲを増加させると、燃料が無駄に消費されるだけでなく、エンジン３のトルクが低下するので、上述した制限吸気量ＧＡＩＲＬＭＴによる目標吸気量ＧＡＩＲＣＤの制限によって、エンジン３のトルクの低下を有効に回避でき、ドライバビリティを向上させることができる。
【０１０４】
前記ステップ１０７の答がＮＯで、特性パターンが第４パターンのときには、前記ステップ１０８と同様、目標トルクＴＲＱＣＭＤが制限トルクＴＲＱＬＭＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ１１１）。この答がＮＯで、目標トルクＴＲＱＣＭＤ≦制限トルクＴＲＱＬＭＴのときには、前記ステップ１０２以降に進み、第１パターンの場合と同様、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの検索をその小さい側から順に行い、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ≧目標トルクＴＲＱＣＭＤが成立したときの仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを選択し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する。
【０１０５】
上記ステップ１１１の答がＹＥＳで、目標トルクＴＲＱＣＭＤ＞制限トルクＴＲＱＬＭＴのときには、インデックス番号ｉを図２０のステップ９３で記憶した再増加点番号Ｎにセットした（ステップ１１２）後、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉが目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上であるか否かを判別する（ステップ１１３）。この答がＮＯのときには、インデックス番号ｉがサンプル数ｍに等しいか否かを判別し（ステップ１１４）、その答がＮＯのときには、インデックス番号ｉをインクリメントした（ステップ１１５）後、ステップ１１３の判別を繰り返す。
【０１０６】
そして、ステップ１１３の答がＹＥＳで、推定トルクＴＲＱＥＳＴｉ≧目標トルクＴＲＱＣＭＤが成立したときには、そのときの仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤとして設定する（ステップ１１６）とともに、対応する仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｉを目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤとして設定し（ステップ１１７）、本処理を終了する。
【０１０７】
一方、前記ステップ１１４の答がＹＥＳ（ｉ＝ｍ）になったとき、すなわち、再増加点ＰＲＩＮＣよりも大きな仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの範囲に、目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上の推定トルクＴＲＱＥＳＴが存在しないときには、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを、最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸに相当する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｍに設定する（ステップ１１８）とともに、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを仮ＥＧＲ量ＧＥＧＲＰＲＶｍに設定し（ステップ１１９）、本処理を終了する。
【０１０８】
以上のように、特性パターンが第４パターンの場合において、制限トルクＴＲＱＬＭＴを上回る目標トルクＴＲＱＣＭＤが設定されるとともに、再増加点ＰＲＩＮＣよりも大きな仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの範囲に、目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上の推定トルクＴＲＱＥＳＴが存在するときには、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤは、そのときの推定トルクＴＲＱＥＳＴｉに対応する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉに設定される（ステップ１１３、１１６）。これにより、目標トルクＴＲＱＣＭＤを達成する最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを適切に選択し、目標吸気量ＱＡＩＲＣＭＤとして設定することができる。
【０１０９】
一方、上記の場合において、目標トルクＴＲＱＣＭＤ以上の推定トルクＴＲＱＥＳＴが存在しないときには、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを、最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸに相当する仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｍに設定する（ステップ１１３、１１８）。これにより、車両の運転者の要求に可能な限り応えて、エンジン３から最大限のトルクを出力させることができる。
【０１１０】
次に、図２２を参照しながら、図３のステップ５で実行される目標スロットル開度θＴＨＣＭＤの設定処理について説明する。本処理は、これまでに説明した第１実施形態（図１８）又は第２実施形態（図２１）によって設定された目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤなどに応じて、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを最終的に設定するものである。
【０１１１】
本処理では、まずステップ１２１において、検出されたアクセル開度ＡＰが所定の全開開度ＡＰＷＯにほぼ等しいか否かを判別し、次いで、ステップ１２２において、目標空燃比ＡＦＣＭＤが理論空燃比よりもリッチ側に設定されているか否かを判別する。これらの答がいずれもＹＥＳのときには、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを所定の全開開度θＴＨＷＯに設定し（ステップ１２３）、本処理を終了する。
【０１１２】
これにより、アクセル開度ＡＰが全開状態にあるときに、運転者の加速要求に応え、エンジン３から最大のトルクを出力させることによって、ドライバビリティを向上させることができる。この場合、目標空燃比ＡＦＣＭＤが理論空燃比よりもリッチ側に設定されることが条件になっていることで、増量された燃料の気化熱による燃焼室内の冷却効果により、ノッキングに対する余裕度が高くなるので、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを全開開度θＴＨＷＯに設定しても、顕著なノッキングが発生するおそれはない。
【０１１３】
一方、前記ステップ１２１又は１２２の答がＮＯのときには、図１８又は図２１の処理で設定された目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤと目標回転数ＮＥＣＭＤに応じ、所定のθＴＨＣＭＤＰＲＶマップ（図示せず）を検索することによって、スロットル開度θＴＨの仮の目標値である仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶを算出する（ステップ１２４）。
【０１１４】
次に、目標回転数ＮＥＣＭＤに応じ、所定のθＴＨＥＦＦマップ（図示せず）を検索することによって、スロットル弁１０ａの有効開度θＴＨＥＦＦを算出する（ステップ１２５）。この有効開度θＴＨＥＦＦは、スロットル弁１０ａの開度がそれ以上増加しても、エンジン３のトルクがほとんど増加しなくなる開度であり、例えばスロットル弁１０ａの全開時のエンジン３のトルクに対して所定の数％だけ低いトルクに相当する開度として定義される。
【０１１５】
次に、算出した仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶが有効開度θＴＨＥＦＦ以下であるか否かを判別する（ステップ１２６）。この答がＹＥＳで、θＴＨＣＭＤＰＲＶ≦θＴＨＥＦＦのときには、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを仮目標スロットル開度θＴＨＣＭＤＰＲＶに設定し（ステップ１２７）、本処理を終了する。
【０１１６】
一方、ステップ１２６の答がＮＯで、θＴＨＣＭＤＰＲＶ＞θＴＨＥＦＦのときには、目標スロットル開度θＴＨＣＭＤを有効開度θＴＨＥＦＦに制限して設定し（ステップ１２８）、本処理を終了する。これにより、有効開度θＴＨＥＦＦを超えた範囲でのスロットル開度θＴＨのハンチングを防止できるとともに、スロットル弁１０ａ及びＴＨアクチュエータ１０ｂの寿命を延ばすことができる。
【０１１７】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴに対する燃料消費率として、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶを推定トルクで除した燃料消費率パラメータＰＲＭＢＳＦＣを用いている。本発明は、これに限らず、燃料消費率を表す他の適当なパラメータを用いてもよく、あるいは、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶ及び目標空燃比ＡＦＣＭＤから仮の燃料消費量を求めるとともに、この燃料消費量と推定トルクＴＲＱＥＳＴから、燃料消費率を直接、算出してもよい。
【０１１８】
また、実施形態では、動作線に基づいて目標回転数ＮＥＣＭＤ及び目標トルクＴＲＱＣＭＤを設定する手法として、燃費ベストＴＲＱＢＳＦＣＢを一旦、燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢに換算し、目標出力ＰＥＲＣＭＤが合致する燃費ベスト出力ＰＷＲＢＳＦＣＢを検索する手法を採用している。本発明は、これに限らず、例えば、動作線を表したエンジン３の回転数ＮＥ及びトルクＴＲＱの座標平面上に、図１１に点線で示すような目標出力ＰＷＲＣＭＤが得られる等出力線を描き、この等出力線と動力線との交点に対応する回転数ＮＥ及びトルクＴＲＱを、目標回転数ＮＥＣＭＤ及び目標トルクＴＲＱＣＭＤとして設定してもよい（同図のかっこ書き）。
【０１１９】
さらに、目標トルクＴＲＱＣＭＤを達成する最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶの検索を、仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉの小さい側から順に行っているが、これに限らず、仮吸気量−推定トルク関係の全体を先に検索し、それらの中から条件を満たす最小の仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉを選択してもよい。また、実施形態では、スロットル弁１０ａの有効開度θＴＨＥＦＦを、エンジン回転数ＮＥに応じて設定しているが、これに代えて、一定の所定値に設定してもよい。
【０１２０】
さらに、実施形態における基準回転数ＮＥＲＥＦｊのサンプル数ｎ（＝１２）及び仮吸気量ＧＡＩＲＰＲＶｉのサンプル数ｍ（＝１０）は、あくまで例示であり、増減してもよいことはもちろんである。サンプル数ｎ、ｍを増やした場合には、仮吸気量−推定トルク関係の設定、燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢの算出、動作線の設定や、目標トルクＴＲＱＣＭＤ及び目標回転数ＮＥＣＭＤの算出などを、よりきめ細かく行うことができ、燃費のさらなる向上を達成することができる。
【０１２１】
また、実施形態に示した、最大吸気量ＧＡＩＲＭＡＸ、推定リタード量ＩＧＲＴＤＥＳＴや推定トルクＴＲＱＥＳＴなどの各算出手法は、あくまで例示であり、他の適当な手法を採用してもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【０１２２】
さらに、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、混合気の空燃比が、理論空燃比であるか否かにかかわらず、所定の目標空燃比に制御される限り、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用することができる。また、車両用以外のエンジン、例えば、クランクシャフトを鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。
【０１２３】
特に、本発明は、一定の回転数で運転される内燃機関、例えば発電機や汎用エンジンとして用いられる内燃機関にも適用することができる。この場合には、内燃機関の運転回転数を唯一の基準回転数ＮＥＲＥＦとして、説明した実施形態と同様に、仮吸気量−推定トルク関係を設定するとともに、算出された複数の推定トルクＴＲＱＥＳＴｉのうち、最小の燃料消費率が得られる推定トルクＴＲＱＥＳＴを燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢとして算出する。そして、算出された燃費ベストトルクＴＲＱＢＳＦＣＢに基づいて内燃機関を制御することによって、燃費を優先した内燃機関の運転を行うことができる。
【符号の説明】
【０１２４】
２  ＥＣＵ（空燃比制御手段、燃費ベストトルク算出手段、最大吸気量算出手段、仮                吸気量設定手段、推定トルク算出手段、仮吸気量−推定トルク関係設定                手段、燃料消費率算出手段、動作線設定手段、目標出力設定手段、目標                トルク設定手段、目標吸気量設定手段、推定トルク特性線設定手段、ト                ルク非増加判定手段、制限トルク設定手段、トルク再増加判定手段、仮                目標スロットル開度算出手段、目標スロットル開度設定手段、推定リタ                ード量算出手段）
３  エンジン（内燃機関）
３ｄ  燃焼室
１０ａ  スロットル弁
ＮＥ  エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＴＡ  吸気温（内燃機関の運転状態）
ＴＷ  エンジン水温（内燃機関の運転状態）
ＴＲＱＢＳＦＣＢ  燃費ベストトルク
ＡＦＣＭＤ  目標空燃比
ＮＥＲＥＦ  基準回転数
ＣＡＩＮＣＭＤ  目標吸気カム位相（内燃機関の運転状態）
ＧＡＩＲ  吸気量
ＧＡＩＲＭＡＸ  最大吸気量
ＧＡＩＲＰＲＶ  仮吸気量
ＴＲＱＥＳＴ  推定トルク
ＰＲＭＢＳＦＣ  燃料消費率パラメータ（燃料消費率）
ＴＲＱ  内燃機関のトルク
ＰＷＲＣＭＤ  目標出力
ＴＲＱＣＭＤ  目標トルク
ＮＥＣＭＤ  目標回転数
ＧＡＩＲＣＭＤ  目標吸気量
ＰＭＡＸ  極大点（非増加点）
ＰＮＩＮＣ  非増加点
ＴＲＱＬＭＴ  制限トルク
ＰＲＩＮＣ  再増加点
θＴＨ  スロットル開度（スロットル弁の開度）
θＴＨＣＭＤＰＲＶ  仮目標スロットル開度
θＴＨＥＦＦ  有効開度
θＴＨＣＭＤ  目標スロットル開度
ＡＰ  アクセル開度（アクセルペダルの開度）
θＴＨＷＯ  全開開度
ＩＧ  点火時期
ＩＧＲＴＤＥＳＴ  推定リタード量
【図１】
0005564543.tif 000002
【図２】
0005564543.tif 000003
【図３】
0005564543.tif 000004
【図４】
0005564543.tif 000005
【図５】
0005564543.tif 000006
【図６】
0005564543.tif 000007
【図７】
0005564543.tif 000008
【図８】
0005564543.tif 000009
【図９】
0005564543.tif 000010
【図１０】
0005564543.tif 000011
【図１１】
0005564543.tif 000012
【図１２】
0005564543.tif 000013
【図１３】
0005564543.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005564543.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0005564543.tif 000018
【図１８】
0005564543.tif 000019
【図１９】
0005564543.tif 000020
【図２０】
0005564543.tif 000021
【図２１】
0005564543.tif 000022
【図２２】
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