(57)【要約】【課題】エンジン制御装置に関し、始動時の排ガス性能及びドライバビリティをともに向上させる。【解決手段】エンジン１０のスロットル開度の制御目標値である目標開度を算出する開度算出手段６ａを設ける。  また、エンジン１０の始動時における目標開度を上限値以下に制限する制限手段６ｂを設ける。  さらに、エンジン１０の回転速度Neの変化率ΔNeTHが所定変化率ΔNeTH0未満であるときに、目標開度の制限を解除する解除手段７ｆを設ける。【選択図】図１
2014080934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの始動時の動作を制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンのスロットル開度の制御目標値である目標開度を算出する開度算出手段と、
前記エンジンの始動時における前記目標開度を上限値以下に制限する制限手段と、
前記エンジンの回転速度の変化率が所定変化率未満であるときに、前記目標開度の制限を解除する解除手段と
を備えたことを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項２】
前記解除手段は、前記エンジンの点火時期の進角余裕が所定値以下であり、かつ、前記エンジンの回転速度の変化率が所定変化率未満であるときに、前記目標開度の制限を解除する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記解除手段は、前記エンジンの吸気系圧力に基づき、前記制限手段による前記目標開度の制限を解除する
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。
【請求項４】
前記エンジンのシリンダーに導入される空気量の目標値である目標空気量を算出する空気量算出手段と、
前記エンジンで前記目標空気量が得られるときの前記吸気系圧力に相当する目標圧力を算出する圧力算出手段とを備え、
前記解除手段は、前記目標圧力が前記吸気系圧力の実測値以上であるときに前記目標開度の制限を解除する
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの体積効率を前記吸気系圧力に基づいて標準化した値に相当する体積効率係数を算出する体積効率係数算出手段を備え、
前記圧力算出手段が、前記目標空気量と前記体積効率係数とに基づき前記目標圧力を算出する
ことを特徴とする、請求項４記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記制限手段が、前記エンジンの冷却水温に基づいて前記上限値を設定する
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。
【請求項７】
前記制限手段は、前記エンジンが始動するまでのクランキング中における前記上限値である第一上限値と、前記エンジンが始動した後の前記上限値である第二上限値とを別個に設定する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項８】
前記解除手段は、前記エンジンの始動後の経過時間が所定時間を超えたときに前記目標開度の制限を解除するとともに、前記エンジンのアイドルストップ状態からの始動時に前記制限を解除するまでの第一時間よりも、前記アイドルストップ状態からの始動を除く前記エンジンの始動時に前記制限を解除するまでの第二時間を短く設定する
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項９】
前記解除手段は、前記エンジンの停止時に、前記制限手段による前記目標開度の制限を解除する
ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたエンジンの始動時の動作を制御するエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの始動時や再始動時における出力変動の抑制やエミッションの低減を目的として、クランキング中から始動直後にかけての吸気量を減少させる制御が知られている。すなわち、エンジンの始動開始時点からの所定期間において、スロットル開度の上限値に制限をかけるものである。
【０００３】
一般に、始動時のスロットル開度が大きく開放されると、吸気量が増加してエンジン出力が過剰に増加しやすくなり、また、吸気管内の負圧が小さいと吸気ポート内に付着した未燃燃料が蒸発しにくくなるため、気筒内における混合気の燃焼性が変化し、排気中の未燃成分が増加しやすくなる。一方、スロットル開度を小さく絞れば、出力のばらつきや排ガス性能の低下が抑制される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2007-224848号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エンジンの始動時を基準とした所定時間の間の吸気量を減少させるという従来の手法では、運転者による加速要求に適切に対応することが難しい。例えば、エンジンを自動的に停止，再始動させるアイドルストップシステムを搭載した車両において、車両を停車させたままエンジンの始動をする際にエンジン回転速度が過度に吹け上がらないようにして回転安定性を確保することができる反面、エンジンの始動とともに車両を加速させたいような場合のレスポンスが低下する。一方、運転者の加速要求が増大したからといって、エンジンが完爆した直後から吸気量を増大させてしまえば、急激にエンジン出力が増加してエンジン出力が過剰となり、ショックが発生する場合がある。また、吸気量の急変に伴って排気エミッションが悪化することもある。
【０００６】
このように、従来の手法では、始動直後の回転安定性の維持，ショック発生の防止，環境性能の向上，応答性や加速性能の改善といった多様なニーズに応えることが難しいという課題がある。
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、エンジンの始動性，排ガス性能を確保しつつ、ドライバビリティを向上させるエンジン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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）ここで開示するエンジン制御装置は、車両に搭載されたエンジンの始動時の動作を制御するエンジン制御装置において、前記エンジンのスロットル開度の制御目標値である目標開度を算出する開度算出手段と、前記エンジンの始動時における前記目標開度を上限値以下に制限する制限手段と、前記エンジンの回転速度の変化率が所定変化率未満であるときに、前記目標開度の制限を解除する解除手段とを備える。
【０００８】
（２）また、前記解除手段は、前記エンジンの点火時期の進角余裕が所定値以下であり、かつ、前記エンジンの回転速度の変化率が所定変化率未満であるときに、前記目標開度の制限を解除することが好ましい。
（３）また、前記解除手段は、前記エンジンの吸気系圧力に基づき、前記制限手段による前記目標開度の制限を解除することが好ましい。
前記吸気系圧力とは、前記エンジンの吸気系で実測される圧力であり、例えばインテークマニホールド圧（インマニ圧）やサージタンク内圧，吸気管圧力，大気圧等の実測値がこれに含まれる。
【０００９】
（４）また、前記エンジンのシリンダーに導入される空気量の目標値である目標空気量を算出する空気量算出手段と、前記エンジンで前記目標空気量が得られるときの前記吸気系圧力に相当する目標圧力を算出する圧力算出手段とを備えることが好ましい。この場合、前記解除手段は、前記目標圧力が前記吸気系圧力の実測値以上であるときに前記目標開度の制限を解除することが好ましい。
なお、前記目標空気量は、例えばアクセル操作量や前記エンジンの外部負荷，前記エンジンの運転状態等に基づいて算出されることが好ましい。
【００１０】
（５）また、前記エンジンの体積効率を前記吸気系圧力に基づいて標準化した値に相当する体積効率係数を算出する体積効率係数算出手段を備えることが好ましい。この場合、前記圧力算出手段が、前記目標空気量と前記体積効率係数とに基づき前記目標圧力を算出することが好ましい。
前記吸気系圧力とは、前記エンジンの吸気系で検出される圧力を意味し、例えば前記インマニ圧やスロットルバルブの下流圧，上流圧，大気圧等である。なお、前記体積効率係数は、前記インマニ圧が大気圧であるときの値に前記体積効率を換算したものであることが好ましい。
【００１１】
（６）また、前記制限手段が、前記エンジンの冷却水温に基づいて前記上限値を設定することが好ましい。
（７）また、前記制限手段は、前記エンジンが始動するまでのクランキング中における前記上限値である第一上限値と、前記エンジンが始動した後の前記上限値である第二上限値とを別個に設定することが好ましい。
【００１２】
（８）また、前記解除手段は、前記エンジンの始動後の経過時間が所定時間を超えたときに前記目標開度の制限を解除するとともに、前記エンジンのアイドルストップ状態からの始動時に前記制限を解除するまでの第一時間よりも、他の状態からの始動時（前記アイドルストップ状態からの始動を除く前記エンジンの始動時）に前記制限を解除するまでの第二時間を短く設定することが好ましい。
（９）また、前記解除手段は、前記エンジンの停止時に、前記制限手段による前記目標開度の制限を解除することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
開示のエンジン制御装置によれば、エンジン始動時におけるスロットルバルブの目標開度を上限値以下に制限することで、出力過多や排ガス悪化を抑制できる。一方、エンジンの回転速度の変化率が所定変化率未満であるときにこの制限を解除することで、エンジン始動直後の回転速度の上昇度合いを吸気量に即座に反映させることができる。したがって、始動安定性や環境性能を維持しながら加速性を向上させることができ、始動時のドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るエンジン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。
【図２】本エンジン制御装置の要求トルク演算部のブロック構成図である。
【図３】本エンジン制御装置のトルク上限値演算部のブロック構成図である。
【図４】図３の回転速度上限値設定部での上限回転速度の設定手法を例示するブロック構成図である。
【図５】本エンジン制御装置のトルク上限値演算部での演算に係るグラフの例であり、（ａ）は上限回転速度とセレクトレバーの操作位置及びアクセル操作量との関係、（ｂ）は上限回転速度とセレクトレバーの操作位置及び冷却水温との関係、（ｃ）は上限回転速度とブレーキ液圧との関係をそれぞれ示す。また、（ｄ）は冷却水温とオフセット量との関係、（ｅ）は回転速度差と上限勾配との関係を示す。
【図６】本エンジン制御装置での上限値制御の終了条件の一つを説明するためのグラフであり、（ａ）はアクセル操作がない場合、（ｂ）はアクセル操作がなされた場合に対応するものである。
【図７】本エンジン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。
【図８】本エンジン制御装置の始動時スロットル開度制限部のブロック構成図である。
【図９】本エンジン制御装置で設定される上限値と冷却水温との関係を例示するグラフである。
【図１０】本エンジン制御装置で設定される体積効率係数，圧力比及び実回転速度の関係を例示するグラフである。
【図１１】本エンジン制御装置の開度制限解除部のブロック構成図である。
【図１２】本エンジン制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）はアイドルストップ状態からの再始動時に上限値制御が実施されたときの実回転速度の変動を例示するグラフ、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ目標トルク，点火時期の変動を例示するグラフである。
【図１３】本エンジン制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）はブレーキ操作量の変動を例示するグラフ、（ｂ）は実回転速度の変動を例示するグラフである。
【図１４】本エンジン制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）はブレーキ操作量の変動を例示するグラフ、（ｂ）はアクセル操作量の変動を例示するグラフ、（ｃ）は実回転速度の変動を例示するグラフである。
【図１５】本エンジン制御装置における開度制限制御のフローチャートである。
【図１６】本エンジン制御装置の作用を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はブレーキ操作量、（ｂ）はアクセル操作量、（ｃ）は実回転速度、（ｄ）は実インマニ圧及び目標インマニ圧、（ｅ）は目標スロットル面積に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［１．装置構成］
［１−１．動力伝達系］
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。エンジン１０の出力は、オートマチックトランスミッションユニット２６（自動変速機，以下ＡＴユニットと呼ぶ）を介して車両の駆動輪２７に伝達される。ＡＴユニット２６には、トルクコンバーター２６ａと変速機構２６ｂとが内蔵されている。
【００１７】
トルクコンバーター２６ａは、流体を介してエンジン１０の回転を変速機構２６ｂ側に伝達しつつ、トルクを増大させる動力伝達装置である。典型的なトルクコンバーター２６ａは、駆動羽根車（ポンプインペラー），受動羽根車（タービンライナー）及び案内板（ステーター）からなる三種類の羽根車と作動流体とをケーシングの内部に封入した構造を持つ。駆動羽根車の回転軸（トルクコンバーター２６ａの入力軸）はエンジン１０の出力軸に接続され、受動羽根車の回転軸（トルクコンバーター２６ａの出力軸）は変速機構２６ｂ側に接続される。また、案内板は、向かい合わせに配置された駆動羽根車と受動羽根車との間に配置され、ケーシングに対して固定される。
【００１８】
トルクコンバーター２６ａの作動流体は、駆動羽根車から与えられたトルクを受動羽根車及び案内板に伝達しながらケーシング内を循環する。一般に、案内板に作用するトルクの大きさは、駆動羽根車と受動羽根車との回転速度差が大きいほど増大し、受動羽根車に伝達されるトルクの大きさは、駆動羽根車のトルクと案内板に作用するトルクとの和となる。したがって、トルクコンバーター２６ａの出力軸の回転速度が入力軸の回転速度よりも小さいときには、変速機構２６ｂに伝達されるトルクがエンジン１０のトルクよりも増幅される。
【００１９】
変速機構２６ｂは、トルクコンバーター２６ａから入力される回転速度を減速して駆動輪２７に伝達するための動力伝達装置である。変速機構２６ｂの具体的な構造は任意であり、例えば図示しない遊星歯車機構やＣＶＴ機構、クラッチ・ブレーキ機構等を内蔵させることが考えられる。
遊星歯車機構とは、外輪歯車（アウターギヤ）の内側に太陽歯車（サンギヤ）及び複数の遊星歯車（プラネタリギヤ）を内装し、遊星歯車の中心軸同士を遊星キャリアで接続した構造を持つ変速機構である。この遊星歯車機構を備えた変速機構２６ｂの場合には、外輪歯車，太陽歯車及び遊星キャリアの三つの回転要素の回転動作に制限を加えることによって、複数種類の変速比が実現される。
【００２０】
また、ＣＶＴ機構とは、回転速度を連続的に変更可能な変速機構である。二つのプーリーの円錐面に懸架されたベルトを介して動力を伝達するベルト式ＣＶＴ機構を備えた変速機構２６ｂの場合には、プーリーの円錐面に対するベルトの懸架位置を移動させることで無段階の変速比が実現される。
クラッチ・ブレーキ機構とは、対向する摩擦係合要素間に生じる摩擦力の大きさを制御し、あるいは摩擦係合要素の移動を拘束することによって動力伝達を断接する機構である。例えば、遊星歯車機構による変速時や車両の停車時等には、クラッチ・ブレーキ機構が切断・固定状態に制御され、駆動輪２７側への駆動力の伝達が遮断される。
【００２１】
変速機構２６ｂにおける変速比は、車室内に設けられたセレクトレバーの操作位置（シフトポジション）に応じて変更される。本実施形態では、セレクトレバーの操作位置として「Ｐ（パーキング）レンジ」，「Ｒ（リバース）レンジ」，「Ｎ（ニュートラル）レンジ」，「Ｄ（ドライブ）レンジ」の四種類の操作位置が設定されている。上記のレンジのうちＰレンジ及びＮレンジはともに、車両の停止時に選択されるレンジであり、非走行レンジとも呼ばれる。一方、Ｄレンジは走行レンジとも呼ばれる。また、Ｒレンジは、車両の後方に向かって走行させる際に選択されるレンジであり、広義の走行レンジに含まれる。
【００２２】
［１−２．シリンダー構造］
続いて、エンジン１０のシリンダー構造を説明する。エンジン１０は、例えばガソリンや軽油を燃料とする内燃機関（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン）である。図１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、一つのシリンダーを示す。シリンダー内を往復摺動するピストン１６は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト１７に接続される。クランクシャフト１７は、前述のトルクコンバーター２６ａの駆動羽根車に接続される出力軸である。
【００２３】
シリンダーの頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。また、燃焼室のシリンダーヘッド側の頂面には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が設けられる。
燃焼室の頂面には、吸気ポート１１に通ずる開口部を開閉する吸気弁１４と、排気ポート１２に通ずる開口部を開閉する排気弁１５とが設けられる。吸気弁１４の開閉駆動により吸気ポート１１と燃焼室とが連通又は閉鎖され、排気弁１５の開閉駆動により排気ポート１２と燃焼室とが連通又は遮断される。
【００２４】
吸気弁１４及び排気弁１５の上端部はそれぞれ、図示しない可変動弁機構内のロッカアームの一端に接続される。ロッカアームはロッカシャフトに軸支された揺動部材であり、それぞれのロッカアームの揺動により吸気弁１４及び排気弁１５が上下方向に往復駆動される。なお、可変動弁機構は、吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれについて、最大バルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機構である。
シリンダーの周囲には、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１９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１９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。
【００２５】
［１−３．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によって電子制御される。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、複数のシリンダーの吸気ポート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。
【００２６】
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θTH）に応じて調節される。このスロットル開度θTHは、エンジン制御装置１によって電子制御される。
スロットルボディ２２のさらに上流側には、吸気通路２４が接続される。また、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のシリンダーに供給される。
【００２７】
［１−４．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（アクセル操作量APS）を検出するアクセルストロークセンサー３１と、ブレーキ操作量に対応するブレーキ液圧BRKを検出するブレーキ液圧センサー３３とが設けられる。アクセル操作量APS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。また、通常の車両走行時のブレーキ液圧BRKは、運転者の停止要求に対応するパラメーターであるとともに、車両をクリープ発進させる際の発進要求にも対応するパラメーターである。これらの各センサー３１，３３で検出されたアクセル操作量APS，ブレーキ液圧BRKの情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
【００２８】
ＡＴユニット２６のセレクトレバーには、シフトポジションセンサー３２（変速レンジ検出手段）が付設されている。シフトポジションセンサー３２は、セレクトレバーの操作位置を検出してこれに対応する変速レンジのレンジ信号RNGを出力するセンサーである。ここでは、セレクトレバーがＰレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジのどの位置に操作されているかが検出され、各々の操作位置に対応するレンジ信号RNGがエンジン制御装置１に伝達される。
【００２９】
吸気通路２４内には、吸気流量QINを検出するエアフローセンサー３４（流量検出手段）が設けられる。吸気流量QIN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３４で検出された吸気流量QINの情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
【００３０】
ウォータージャケット１９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（冷却水温WTS）を検出する冷却水温センサー３５が設けられる。なお、エンジン１０の無負荷損失（エンジン１０自体に内在する機械的な損失等）は、例えば冷態始動時のようにエンジン１０自体の温度が低温であるほど増大する。また、このエンジン１０自体の温度は、ウォータージャケット１９内の冷却水温WTSに反映される。そこで本実施形態では、冷却水温WTSをエンジン１０の無負荷損失を推定するための指標として用いることとする。冷却水温センサー３５で検出された冷却水温WTSの情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
【００３１】
クランクシャフト１７には、その回転角θCRを検出するエンジン回転速度センサー３６が設けられる。回転角θCR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３６は、エンジン１０の実回転速度Neを取得する機能を持つ。ここで取得された実回転速度Ne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３６で検出された回転角θCRに基づき、エンジン制御装置１の内部で実回転速度Neを演算する構成としてもよい。
【００３２】
サージタンク２１内には、実インマニ圧PIM（サージタンク２１内の圧力に対応するインテークマニホールド圧力）を検出するインマニ圧センサー３７が設けられる。また、エンジン制御装置１の内部又は車両の任意の位置には、大気圧PBPを検出する大気圧センサー３８と、外気温ATを検出する外気温センサー３９とが設けられる。ここで取得された実インマニ圧PIM，大気圧PBP及び外気温ATの各情報はエンジン制御装置１に伝達される。
【００３３】
なお、大気圧PBPは、吸気通路２４入口での圧力（エアフィルター２５よりも上流側の圧力）としても取扱うことができる。したがって、大気圧PBPに基づいてスロットルバルブ２３の上流圧PTHU（スロットルバルブ２３よりも上流側の吸気通路２４内の圧力）を推定することも可能である。例えば、エンジン１０の実回転速度Neや吸気流量QINに応じた吸気通路入口からスロットルバルブ２３までの吸気系圧損値をエンジン制御装置１に予め記憶させておき、大気圧PBPから吸気系圧損値を減算することによってスロットルバルブ２３の上流圧PTHUを得ることができる。これらの大気圧PBP及び実インマニ圧PIMは、エンジン１０の体積効率に準ずる吸気性能の評価指標である体積効率係数KMAPの演算に用いられる。
【００３４】
［１−５．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）のほか、変速機ECU５１，エアコンECU５２，電装品ECU５３等が設けられる。これらの電子制御装置は、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を介して互いに通信可能に接続される。
【００３５】
変速機ECU５１は、ＡＴユニット２６の変速動作を制御するものであり、エアコンECU５２は、図示しないエアコン装置（空調装置）の動作を制御するものである。また、電装品ECU５３は、車載投光装置や各種照明装置，パワーステアリング装置，パワーウィンドウ装置，ドア施錠装置といったボディ系の各種電装品の動作を制御するものである。これらの各種装置は、エンジン１０に対する負荷として働く。
【００３６】
以下、これらのエンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムとも呼び、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も呼ぶ。外部負荷装置の作動状態等は、エンジン１０の運転状態に関わらず変化しうる。そこで、上記の各外部制御システムは、外部負荷装置がエンジン１０に要求するトルクの大きさを随時演算し、これをエンジン制御装置１に伝達する。また、それぞれの外部制御システムがエンジン１０に要求するトルクのことを外部要求トルクEXT1，EXT2，EXT3と呼ぶ。なお、外部要求トルクEXT1，EXT2，EXT3の値は、変速機ECU５１，エアコンECU５２，電装品ECU５３といった個々の外部制御システムで演算された後にエンジン制御装置１に伝達されることとしてもよいし、あるいは個々の外部制御システムで収集された情報に基づいてエンジン制御装置１で演算されることとしてもよい。
【００３７】
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の各シリンダーに対して供給される空気量，燃料噴射量及び点火タイミング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のスロットル開度θTHなどが挙げられる。
【００３８】
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している。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に負荷が作用していない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、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。
【００３９】
また、エンジン制御装置１では、車両の走行状態に応じて自動的にエンジン１０を停止，再始動させる自動停止制御（アイドルストップ制御）及び再始動制御が実施される。ここでいう自動停止制御とは、エンジン１０の運転中に所定の自動停止条件が成立したときに、イグニッションキースイッチの操作位置をオン位置に維持したままの状態で、エンジン１０を自動的に停止させる制御である。また、再始動制御とは、自動停止制御によるエンジン１０の停止中に所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１０を自動的に再始動させる制御である。
以下、エンジン制御装置１で実施される制御のうち、エンジン１０の始動時や再始動時の制御について説明する。
【００４０】
［２．制御構成］
図１に示すように、エンジン制御装置１の入力側には前述の各種センサーや車内通信網，他の電子制御装置が接続される。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。
【００４１】
このエンジン制御装置１には、アイドルストップ制御部２，要求トルク演算部３，トルク上限値演算部４，目標トルク演算部５，始動時スロットル開度制限部６及び開度制限解除部７が設けられる。これらの各要素の機能は、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。
【００４２】
［２−１．アイドルストップ制御部］
アイドルストップ制御部２は、自動停止制御及び再始動制御に係る条件を判定してこれらの制御を実施するものである。自動停止条件が成立するのは、例えば以下の条件１〜５が全て成立したときである。なお、一般的な自動停止制御では、少なくとも車速やアクセル操作量APSに関する所定のアイドル運転条件が成立する状態で、所定のアイドルストップ条件が成立した場合に、自動停止制御が開始される。
【００４３】
本実施形態の自動停止制御も同様であり、以下の条件１〜５のうち、条件１，３，５はそれぞれアイドル運転条件（エンジンがアイドリング状態であると判断するための条件）の一つである。
条件１：操作位置がＰレンジかＮレンジかＤレンジである
条件２：冷却水温WTSが所定温度以上である（エンジン１０が暖機済み）
条件３：アクセル操作量APSが０である（アクセルペダル踏み込みなし）
条件４：ブレーキ液圧BRKが所定値以上である（ブレーキペダル踏み込みあり）
条件５：車両が停止している（車速が０である）
【００４４】
また、再始動条件は、例えば以下の条件６〜１０の何れかが成立することとする。
条件６：操作位置がＲレンジである
条件７：アクセル操作量APSが０でない（アクセルペダル踏み込みあり）
条件８：ブレーキ液圧BRKが所定値未満である（ブレーキペダル踏み込みあり）
条件９：車両が停止していない（車速が０でない）
条件１０：外部負荷装置からの始動要求が発生した
【００４５】
上記の条件１０の具体例としては、自動停止中におけるバッテリー充電量，バッテリー電圧等の低下により、電装品が要求する電力を確保できなくなったとき（発電が必要になったとき）や、エアコン装置のコンプレッサーを駆動すべくエンジン１０を始動させる必要が生じたとき等が挙げられる。つまり、外部負荷の要求によっては、条件６〜９が不成立である場合であっても、エンジン１０の再始動制御が実施される。したがって、エンジン１０の再始動時におけるレンジ位置は必ずしも条件６に規定されたＲレンジであるとは限らず、ＮレンジやＤレンジで再始動する場合がある。また、アクセル操作量APSの大きさやブレーキ液圧BRKの大きさに関しても、エンジン１０の再始動時にはあらゆる値を取りうる。
【００４６】
自動停止条件が成立すると，アイドルストップ制御部２は自動停止制御を実施し、例えばインジェクター１８を制御して燃料供給を停止させることによってエンジン１０を停止させる。一方、自動停止制御によるエンジン１０の自動停止中に再始動条件が成立すると、アイドルストップ制御部２は再始動制御を実施し、例えば図示しないセルモーターを駆動するとともに燃料供給を開始させて、エンジン１０を再始動させる。
【００４７】
［２−２．要求トルク演算部］
要求トルク演算部３は、変速機ECU５１，エアコンECU５２，電装品ECU５３といった外部制御システムから要求されるトルクと運転者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、アイドル要求トルク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，吸気制御用要求トルクPi_EXTが演算される。
【００４８】
アイドル要求トルクPi_NeFBは、主にエンジン１０の運転状態をアイドル運転状態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、主に車両の通常運転時に運転者から要求されているトルクである。ここでは、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。
【００４９】
点火制御用要求トルクPi_EXT_SAは、点火プラグ１３の点火制御（点火時期の制御）で用いられるトルクである。点火制御は、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の吸気制御（吸入空気量の制御）で用いられるトルクである。吸気制御は、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、吸気制御によって調整可能なトルクの幅は、点火制御によるものよりも大きい。
【００５０】
要求トルク演算部３での演算プロセスを図２に例示する。要求トルク演算部３には、目標アイドル回転速度設定部３ａ，アイドル要求トルク演算部３ｂ，アクセル要求トルク演算部３ｃ及び外部要求トルク演算部３ｄが設けられる。
【００５１】
目標アイドル回転速度設定部３ａ（第二設定手段）は、エンジン１０がアイドル運転状態のときの目標となる回転速度を目標アイドル回転速度NeOBJ（いわゆる目標アイドル回転数）として設定するものである。アイドル運転状態とは、アイドル運転条件が成立する運転状態のことであり、車速やアクセル操作量APS等に応じて判定される。アイドル運転条件には、例えば上記の条件１，条件３，条件５が含まれる。
【００５２】
目標アイドル回転速度設定部３ａは、冷却水温WTSやセレクトレバーの操作位置に応じて、目標アイドル回転速度NeOBJを設定する。ここでは、例えば操作位置がＤレンジ，Ｒレンジのときの目標アイドル回転速度NeOBJが、操作位置がＰレンジ，Ｎレンジのときの目標アイドル回転速度NeOBJよりも小さく設定される。また、冷却水温WTSが高いほど、目標アイドル回転速度NeOBJが小さく設定される。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NeOBJ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NeOBJの情報は、アイドル要求トルク演算部３ｂ及びトルク上限値演算部４に伝達される。
【００５３】
アイドル要求トルク演算部３ｂは、設定された目標アイドル回転速度NeOBJ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NeOBJに維持するために要するトルク）をアイドル要求トルク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要求トルクPi_NeFBは、外部要求トルク演算部３ｄ及び目標トルク演算部５に伝達される。
【００５４】
アクセル要求トルク演算部３ｃは、運転者のアクセル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、実回転速度Neとアクセル操作量APSとに基づいてアクセル要求トルクPi_APSが演算される。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Pi_APSの情報は、外部要求トルク演算部３ｄ及び目標トルク演算部５に伝達される。
【００５５】
外部要求トルク演算部３ｄは、アクセル要求トルク演算部３ｃで演算されたアクセル要求トルクPi_APSをベースとし、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（EXT1，EXT2，EXT3）等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３ｄ内で演算される。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５に伝達される。
【００５６】
［２−３．トルク上限値演算部］
トルク上限値演算部４は、エンジン１０の始動時の上限トルクPiLIM_Hを演算するものである。ここでいうエンジン１０の始動時とは、手動による始動時や再始動制御による再始動時を意味し、エンジン１０の完爆後に実回転速度Neが目標アイドル回転速度NeOBJに収束するまでの期間が含まれる。
【００５７】
一般に、エンジン１０の実回転速度Neは、エンジン１０の完爆後に急激に上昇したのち、目標アイドル回転速度NeOBJに収束するように制御される。この完爆後の実回転速度Neの上昇のことを「吹け上がり」と呼ぶ。トルク上限値演算部４は、エンジン１０の始動性を妨げない範囲内で吹け上がりをできるだけ小さくする（過度に実回転速度Neが上昇しないようにする）ためのトルクの最大値として、上限トルクPiLIM_Hを演算する。また、エンジントルクを上限トルクPiLIM_Hで制限する制御のことを、上限値制御と呼ぶ。
【００５８】
上限値制御は、エンジントルクの上昇を抑制するように機能する制御であるため、例えば上限トルクPiLIM_Hの値を固定値として設定してしまうと、エンジン１０の運転条件によっては始動性が低下するおそれが生じる。これに対して本実施形態のトルク上限値制御では、エンジン１０の始動時における運転者の発進意思やセレクトレバーの操作位置に応じて上限トルクPiLIM_Hの値を随時設定することで、始動性を確保しつつ吹け上がりを防止している。
【００５９】
トルク上限値演算部４での演算プロセスを図３に例示する。トルク上限値演算部４には、回転速度上限値設定部４ａ，オフセット量設定部４ｂ，回転速度差演算部４ｃ，上限勾配演算部４ｄ，実変化率演算部４ｅ，勾配差演算部４ｆ，トルク補正量演算部４ｇ，実トルク演算部４ｈ，上限トルク演算部４ｋ，条件判定部４ｍが設けられる。
【００６０】
回転速度上限値設定部４ａ（第一設定手段）は、実回転速度Neの上限値である上限回転速度NeLIM_H（単位時間あたりの上限回転数）を設定するものである。ここでは、車両の運転状態に関係する様々なパラメーターに基づき、複数個の上限回転速度NeLIM_Hが演算されるとともに、それらの中から適切な上限回転速度NeLIM_Hが運転状態に応じて選択される。ここで選択された最終的な上限回転速度NeLIM_Hは、回転速度差演算部４ｃに伝達される。
【００６１】
図４に上限回転速度NeLIM_Hの設定手法を模式的に示す。回転速度上限値設定部４ａは、アクセル操作量APS，ブレーキ液圧BRK，冷却水温WTSのそれぞれについての上限回転速度NeLIM_Hを設定し、これらの上限回転速度NeLIM_Hと目標アイドル回転速度NeOBJとに基づいて、最終的な上限回転速度NeLIM_Hを設定する。図４中に示すように、回転速度上限値設定部４ａには、第一上限値設定部４１，第二上限値設定部４２，第三上限値設定部４３が設けられるとともに、二つの最大値選択部４４，４５と一つの最小値選択部４６とが設けられる。以下、上記の各設定部４１〜４３で設定された上限値のことを第一上限値〜第三上限値と呼び、二つの最大値選択部４４，４５で選択された上限値のことを第四上限値，第五上限値と呼ぶ。
【００６２】
第一上限値設定部４１は、ブレーキ液圧BRKに基づいて第一上限値を設定するものである。ここには、図５（ｃ）に示すように、ブレーキ液圧BRKが大きいほど上限回転速度NeLIM_Hが低下するような特性がマップ，数式等で予め設定されている。第一上限値設定部４１はこれらのマップ，数式等を用いて第一上限値を設定し、ブレーキ操作時の発進意思（ブレーキペダルの踏み込み操作が弱められたときの発進意思）を上限値制御に反映させる。
【００６３】
なお、図５（ｃ）中に示す二点鎖線は、温態時の目標アイドル回転速度NeOBJを示すラインである。第一上限値は、温態時の目標アイドル回転速度NeOBJ以上の範囲で設定される。ただし、冷態始動時の目標アイドル回転速度NeOBJは温態時よりも高く設定されるため、図中の二点鎖線はグラフ上で上方に移動する。したがって、冷態始動時であってブレーキ液圧BRKが比較的大きい場合には、第一上限値が目標アイドル回転速度NeOBJを下回る場合がありうる。
【００６４】
一方、第一上限値設定部４１で設定された第一上限値は、目標アイドル回転速度NeOBJとともに最大値選択部４４に入力され、これらのうちの大きい何れか一方が第四上限値として選択される。これにより、第四上限値は、目標アイドル回転速度NeOBJ以上の範囲でブレーキ液圧BRKが小さいほど増大することになる。第四上限値が目標アイドル回転速度NeOBJを下回ることはなく、すなわち、どんなに実回転速度Neが強く制限されたとしても、少なくとも目標アイドル回転速度NeOBJは確保される。
【００６５】
第二上限値設定部４２は、アクセル操作量APSに基づいて第二上限値を設定するものである。ここには、図５（ａ）に示すように、アクセル操作量APSが大きいほど上限回転速度NeLIM_Hが上昇するような特性がマップ，数式等で予め設定されている。第二上限値設定部４２はこれらのマップ，数式等を用いて第二上限値を設定し、アクセル操作時の発進意思を上限値制御に反映させる。なお、図５（ａ）中に示す二点鎖線は、温態時の目標アイドル回転速度NeOBJを示すラインである。第二上限値は第一上限値と同様に、温態時の目標アイドル回転速度NeOBJ以上の範囲で設定される。
また、セレクトレバーの操作位置がＤレンジであるときには、Ｄレンジ以外（Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ）であるときよりも第二上限値が小さく設定される。ここで設定された第二上限値は、最大値選択部４５へと入力される。
【００６６】
第三上限値設定部４３は、冷却水温WTSに基づいて第三上限値を設定するものである。ここには、図５（ｂ）に示すように、冷却水温WTSが高いほど上限回転速度NeLIM_H（第三上限値）が低下するような特性がマップ，数式等で予め設定されている。第三上限値設定部４３はこれらのマップ，数式等を用いて第三上限値を設定し、エンジン１０の暖機の度合いを上限値制御に反映させる。なお、図５（ｂ）中に示す二点鎖線は、目標アイドル回転速度NeOBJを示すラインであり、第三上限値は目標アイドル回転速度NeOBJ以上の範囲で設定される。冷却水温WTSが高いほど目標アイドル回転速度NeOBJが一般に低く設定されるほか、エンジンのフリクションが減少してエンジンの始動性がやや向上するため、その分やや強めに上限値制御をかけることで吹け上がりを効果的に抑制している。
【００６７】
また、第三上限値は、第二上限値と同様に、セレクトレバーの操作位置がＤレンジであるときには、Ｄレンジ以外（Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ）であるときよりも小さく設定される。ここで設定された第三上限値は、最大値選択部４５へと入力される。
前述の通り、一方の最大値選択部４４は、第一上限値と目標アイドル回転速度NeOBJとのうちの何れか大きい一方を第四上限値として選択するものであり、他方の最大値選択部４５は、第二上限値と第三上限値とのうちの大きい一方を第五上限値として選択するものである。
【００６８】
第四上限値は、ブレーキ操作量が大きいほど（ブレーキペダルの踏み込み操作が強いほど）上限値制御を強めるように働くパラメーターであるとともに、少なくとも目標アイドル回転速度NeOBJは維持するように働くパラメーターである。
また、第五上限値は、アクセル操作が小さいほど（アクセルペダルの踏み込み操作が弱いほど）、あるいは冷却水温WTSが高いほど、上限値制御を強めるように働くパラメーターである。第二上限値及び第三上限値は目標アイドル回転速度NeOBJ以上の範囲で設定されるため、第五上限値も目標アイドル回転速度NeOBJ以上の値となる。したがって、第四上限値及び第五上限値はともに目標アイドル回転速度NeOBJ以上の範囲で設定されることになる。これらの第四上限値及び第五上限値は、最小値選択部４６へと入力される。
【００６９】
最小値選択部４６は、第四上限値と第五上限値とのうちの小さい一方を最終的な上限回転速度NeLIM_Hとして選択するものである。ここでは、ブレーキ操作に由来する制御量とアクセル操作に由来する操作量とのうち、強く制限をかけることになる一方が選択される。例えば、ブレーキ操作が無い場合には走行意思があるものとしてブレーキ液圧BRKに対応する第一上限値が大きく設定される（弱い制限となる）ため、アクセル操作量APSに対応する第二上限値や冷却水温WTSに対応する第三上限値によって制限が加えられることになる。一方、ブレーキ操作がある場合には走行意思が低いものとして第一上限値が小さく設定される（強い制限となる）ため、第二上限値や第三上限値よりも低い上限回転速度NeLIM_Hを選択することができ、すなわちより強い制限を加えることができる。
【００７０】
オフセット量設定部４ｂ（オフセット量設定手段）は、冷却水温WTSに基づいて実回転速度Neのオフセット量ΔNeOFSを設定するものである。オフセット量ΔNeOFSとは、上限トルクPiLIM_Hを用いてエンジントルクに制限を加える上限値制御を開始するための条件に関する量であり、上限値制御を実施するための実回転速度Neの変動幅に対応する。すなわち、上限値制御では、（NeLIM_H−ΔNeOFS）≦Neという範囲内で（かつ、Ne＜NeLIM_Hであり続けることができるように）、実回転速度Neが制御される。したがって、エンジン１０の始動直後であって実回転速度Neが（NeLIM_H−ΔNeOFS）に満たないときには上限値制御が実施されず、実回転速度Neが（NeLIM_H−ΔNeOFS）以上となった時点から上限値制御が開始される。
【００７１】
ここでは、例えば図５（ｄ）に示すように、冷却水温WTSが低いほどオフセット量ΔNeOFSが大きくなるようにその値が設定される。オフセット量ΔNeOFSが大きいほど、エンジンの始動後に上限値制御が開始されやすくなり（エンジン１０の始動時刻から上限値制御が開始されるまでの時間が短くなり）、実回転速度Neが比較的低い段階でトルク制限が加えられることになる。ただし、冷却水温WTSが極端に低い極低温下での始動時には、始動性を高めることを優先して、オフセット量ΔNeOFSをやや小さくしてもよい。ここで設定されたオフセット量ΔNeOFSの情報は、条件判定部４ｍに伝達される。
【００７２】
回転速度差演算部４ｃは、回転速度上限値設定部４ａで設定された上限回転速度NeLIM_Hとエンジン１０の実回転速度Neとの回転速度差ΔNeを演算するものである。この回転速度差ΔNeは、実回転速度Neから上限回転速度NeLIM_Hを減じた値であり、ΔNe=Ne-NeLIM_Hである。ここで演算された回転速度差ΔNeは、上限勾配演算部４ｄに伝達される。
【００７３】
上限勾配演算部４ｄ（上限勾配演算手段）は、回転速度差ΔNeに基づいて、実回転速度Neの変化率の上限勾配dNe_H（実回転速度Neの上限加速度）を演算するものである。この上限勾配演算部４ｄには、例えば図５（ｅ）に示すように、回転速度差ΔNeと上限勾配dNe_Hとの対応関係が数式やマップ等で予め設定されており、このような対応関係を用いて上限勾配dNe_Hを演算する。ここで演算された上限勾配dNe_Hの値は、勾配差演算部４ｆに伝達される。
【００７４】
上限勾配dNe_Hは、実回転速度Neがその時点から所定の単位時間が経過するまでの間に変化してもよい最大の変化量に相当し、すなわち将来の変化勾配の最大値に相当する。図５（ｅ）に示す例では、回転速度差ΔNeが負のときに上限勾配dNe_Hが正の値をとり、回転速度差ΔNeが正のときに上限勾配dNe_Hが負の値をとる。つまり、実回転速度Neが上限回転速度NeLIM_Hよりも小さいときには、上限回転速度NeLIM_Hに近づくほど実回転速度Neがそれ以上増大しにくくなるようにその変化勾配が０に近づくことになる。また、実回転速度Neが上限回転速度NeLIM_Hを超えた場合には、実回転速度Neが減少しやすくなるようにその変化勾配が負（減少勾配）となる。このように、上限勾配dNe_Hは、回転速度差ΔNeの絶対値が大きいほど急勾配に、回転速度差ΔNeの絶対値が小さいほど水平に近づくようなグラフ特性を持つ。つまり、回転速度差ΔNeの絶対値が大きいほど、実回転速度Neの変化率dNeの目標値が減少する。
【００７５】
実変化率演算部４ｅは、エンジン１０の実回転速度Neの変化率を実変化率dNe（実加速度）として演算するものである。実変化率dNeとは、その時点までの実回転速度Neの実際の変化勾配に相当する。言い換えると、実変化率dNeが過去から現在までの変化勾配に相当するのに対し、上限勾配dNe_Hは現在から将来にかけての変化勾配の最大値に相当し、つまり制御目標としての変化勾配の最大値に相当する。
【００７６】
ここでは、その行程で検出された実回転速度Ne(n)とk行程前の時点で検出された実回転速度Ne(n-k)とに基づき、例えば以下の式１に従って実変化率dNeが演算される。ここで演算された実変化率dNeの値は、勾配差演算部４ｆ及び条件判定部４ｍに伝達される。本実施形態ではk=2であり、すなわち二行程前の時点から現在までの期間での実回転速度Neの変化勾配が演算される。
【００７７】
【数１】
2014080934.tif 000003
【００７８】
勾配差演算部４ｆ（勾配差演算手段）は、上限勾配演算部４ｄで演算された上限勾配dNe_Hと、実変化率演算部４ｅで演算された実変化率dNeとの差を勾配差ΔdNe（加速度差）として演算するものである。勾配差ΔdNeは、例えば以下の式２で与えられる。ここで演算された勾配差ΔdNeの情報は、トルク補正量演算部４ｇに伝達される。
【００７９】
【数２】
2014080934.tif 000004
【００８０】
トルク補正量演算部４ｇは、将来の実回転速度Neの変化勾配が上限勾配dNe_Hを超えないようにするのに要するトルク補正値PidNe_Hを演算するものである。このトルク補正値PidNe_Hは、勾配差演算部４ｆで演算された勾配差ΔdNeをトルク値に換算したものである。ここでは、エンジン１０のクランク軸周りの慣性モーメントIe，シリンダー容積VENG及び勾配差ΔdNeに基づき、以下の式３に従ってトルク補正値PidNe_Hが演算される。ここで演算されたトルク補正値PidNe_Hは、上限トルク演算部４ｋに伝達される。
【００８１】
【数３】
2014080934.tif 000005
【００８２】
実トルク演算部４ｈは、エアフローセンサー３４で検出された吸気流量QINに基づき、シリンダーに導入された実際の吸気量で生じうるトルクを実トルクPiACTとして演算するものである。実トルクPiACTは、吸気流量QINに対応する量の空気が所定の空燃比で燃焼したときに生じるトルクの推定値である。本実施形態では、実変化率演算部４ｅでの変化勾配の演算に係る期間に合わせて、二行程前の実トルクPiACTが演算される。ここで演算された実トルクPiACTは、上限トルク演算部４ｋに伝達される。
【００８３】
上限トルク演算部４ｋは、実トルク演算部４ｈで演算された二行程前の実トルクPiACTと、トルク補正量演算部４ｇで演算されたトルク補正値PidNe_Hとに基づき、上限トルクPiLIM_Hを演算するものである。上限トルクPiLIM_Hは、エンジン１０に要求されるトルクの最大値を制限するためのパラメーターである。ここでは、二行程前の実トルクPiACTからトルク補正値PidNe_Hが減算されたものが上限トルクPiLIM_Hとして演算される。すなわち、PiLIM_H=(二行程前のPiACT)-PidNe_Hである。
【００８４】
なお、上限値制御で制限されるトルクの最大値を全開時トルクPiMAXとして予め設定しておき、上限トルクPiLIM_Hの取り得る範囲を全開時トルクPiMAX以下の範囲に制限してもよい。例えば、ここで演算された上限トルクPiLIM_Hと所定の全開時トルクPiMAXとのうちの小さい一方を選択して、これを最終的な上限トルクPiLIM_Hとしてもよい。ここで演算された上限トルクPiLIM_Hは、条件判定部４ｍに伝達される。
【００８５】
条件判定部４ｍは、上限値トルク演算部４ｋで演算された上限トルクPiLIM_Hを用いてエンジントルクを制限する上限値制御の開始条件及び終了条件を判定するものである。上限値制御の開始条件は、以下の条件１１〜１３が全て成立することである。例えば、アイドルストップ状態からの再始動時や手動操作（イグニッションキー操作）によるエンジン１０の始動時に、これらの条件が判定され、全ての条件が成立した場合に上限トルクPiLIM_Hの情報が条件判定部４ｍから目標トルク演算部５へと伝達される。
【００８６】
条件１１：実回転速度Neが、所定の始動完了判定回転速度NeSよりも
大きい（Ne＞NeS）
条件１２：実回転速度Neが、上限回転速度NeLIM_Hからオフセット量ΔNeOFSを
減じた値を超えている（Ne＞NeLIM_H-ΔNeOFS）
条件１３：制限対象トルクPiBS_LIMがトルク補正値PidNe_Hを
超えている（PiBS_LIM＞PidNe_H）
【００８７】
なお、条件１３の制限対象トルクPiBS_LIMは、要求トルク演算部３で演算されたアクセル要求トルクPi_APSや点火制御用要求トルクPi_EXT_SA、その行程での実トルクPiACT等のうち、最も大きいトルクに対応するトルクである。
また、上限値制御の終了条件は、以下の条件１４〜１７の何れかが成立することである。例えば、制限制御の実施中にこれらの条件の何れかが成立すると、条件判定部４ｍから目標トルク演算部５への上限トルクPiLIM_Hの情報伝達が遮断され、上限値制御が終了する。
【００８８】
条件１４：アイドルフィードバック制御が実施される
条件１５：エンジン始動後の経過時間が所定の制限時間を超える
条件１６：吸気流量QINのフィルタ値と筒内吸入吸気量の推定値とがほぼ一致する
条件１７：実回転速度Neの実変化率dNeが０以下である
【００８９】
上記の条件１６は、実際にシリンダー内に導入された筒内吸入空気量の推定値と、エアフローセンサー３４で検出された吸気流量QINのフィルタ値（エアフローセンサー３４とシリンダーとの間の吸気遅れを模擬したフィルタ値）とがほぼ一致したことを以て、上限値制御を終了するという条件である。
【００９０】
一般に、エンジン１０の始動直後には、実インマニ圧PIMがほぼ大気圧PBPに近い状態となっているため、エアフローセンサー３４で検出される吸気流量QINよりも多量の空気が一時的にシリンダー内に流入する。つまり、始動直後の実際の筒内吸入空気量は、エアフローセンサー３４で検出された吸気流量QINに対応する吸気量よりも大きく、エンジン回転の吹け上がりが生じやすい状態となっている。一方、時間経過とともに実インマニ圧PIMが徐々に低下してくると、筒内吸入空気量と吸気流量QINに対応する吸気量とが一致するようになり、運転状態が安定する。
【００９１】
図６（ａ），（ｂ）に、エンジン１０の始動時における筒内吸入空気量の変化とエアフローセンサー３４での検出値に基づく吸気量の変化を例示する。図中の破線はエアフローセンサー３４での検出値（生値）に対応する空気量であり、細実線はその生値に対して吸気遅れ分のフィルタ処理を施した吸気量（フィルタ値）であり、太実線は筒内吸入空気量の推定値である。
【００９２】
筒内吸入空気量の初期値は、実インマニ圧PIMが大気圧PBPでありスロットルバルブ２３が全開時の吸入空気量に相当し、例えばサージタンク２１や吸気通路２４の容積等から予め設定しておくことができる。また、筒内吸入空気量の変動はエアフローセンサー３４での検出値に対する一次遅れで近似することができる。したがって、例えば図６（ａ）に示すように、実際の筒内吸入空気量の推定値とセンサー検出値に準拠する吸気量とを随時演算し、両者の差が所定値未満になるまで（ほぼ一致するまで）の期間を上限値制御の実施期間とすることで、吹け上がりが効果的に抑制される。
【００９３】
また、このような実施期間の設定は、上限値制御中にアクセル操作がなされた場合であっても適用可能である。すなわち、図６（ｂ）に示すように、アクセル操作量の増大に伴ってエアフローセンサー３４での検出値（破線）が増大すると、吸気量推定値（細実線）はその変動に遅れて追従するように変化する。一方、筒内吸入空気量（太実線）も検出値（破線）に対する一次遅れで近似され、筒内吸入空気量と吸気量推定値との値は徐々に接近する。
【００９４】
なお、図６（ａ），（ｂ）を比較すると、アクセル操作時には非操作時と比べて、筒内吸入空気量と吸気量推定値とがほぼ一致するまでにかかる時間が短縮されていることがわかる。これは、アクセル操作によってエンジン回転速度が上昇し、吸気回数が増加するためである。しかし、セレクトレバーの操作位置が非走行レンジの場合には、上記の条件１６が成立した時点で上限値制御を終了したとしても、十分にエンジン回転の吹け上がりが防止される。また、セレクトレバーの操作位置が走行レンジの場合であっても吹け上がり抑制効果を得ることが可能であるが、必要に応じて上記の条件１６の成立時よりも上限値制御の実施期間を延長してもよい。
【００９５】
［２−４．目標トルク演算部］
目標トルク演算部５（上限値制御手段，アイドル制御手段）は、要求トルク演算部３で演算された各種要求トルクと、トルク上限値演算部４で演算された上限トルクPiLIM_Hとに基づき、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PiETV_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θTH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PiETV_STDに基づいて制御される。また、点火プラグ１３での点火時期は、ここで演算された点火制御用目標トルクPi_TGTに基づいて制御される。
【００９６】
目標トルク演算部５での演算プロセスを図７に例示する。目標トルク演算部５には、吸気用選択部５ａ，吸気用上限値制限部５ｂ，吸気遅れ補正部５ｃ，点火用第一上限値制限部５ｄ，点火用第二上限値制限部５ｅ及び点火用選択部５ｆが設けられる。
【００９７】
吸気用選択部５ａは、吸気制御用要求トルクPi_EXT，アクセル要求トルクPi_APS及びアイドル要求トルクPi_NeFB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。ここでは、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トルク値が選択される。ここでアイドル要求トルクPi_NeFBが選択される条件には、前述の条件１，３，５が含まれる。また、本実施形態では、エンジン１０の始動直後に実回転速度Neが上昇し、その実変化率dNeが０になったときに、アイドル要求トルクPi_NeFBが選択されることとする。つまり、実変化率dNeがエンジン１０の始動後で初めて０以下になった時点から、アイドルフィードバック制御が実施される。ここで選択されたトルク値は、吸気用上限値制限部５ｂに伝達される。
【００９８】
吸気用上限値制限部５ｂは、吸気用選択部５ａで選択されたトルク値とトルク上限値演算部４で演算された上限トルクPiLIM_Hとのうち、何れか小さい一方を選択するものである。ここで選択された一方のトルクは、吸気遅れ補正部５ｃに伝達される。吸気用選択部５ａで選択されたトルク値よりも上限トルクPiLIM_Hの方が小さければ、その上限トルクPiLIM_Hが優先的に選択されるため、トルクが制限されることになる。一方、吸気用選択部５ａで選択されたトルク値よりも上限トルクPiLIM_Hの方が大きければ、選択されたトルクがそのまま吸気遅れ補正部５ｃに伝達される。
【００９９】
なお、上記の条件１４に記載の通り、エンジン１０がアイドリングの状態では上限値制御が実施されない。したがって、吸気用選択部５ａで選択されたトルクがアイドル要求トルクPi_NeFBである場合には、上限トルクPiLIM_Hとの比較演算を省略し、入力されたアイドル要求トルクPi_NeFBをそのまま吸気遅れ補正部５ｃに伝達してもよい。
【０１００】
吸気遅れ補正部５ｃは、スロットルバルブ２３を基準とする吸気遅れに応じた補正演算を行うものである。ここでは、エンジン１０やスロットルバルブ２３の吸気特性に基づき、吸気遅れを考慮したトルク値として、吸気制御用目標トルクPiETV_STDが演算される。具体的な吸気遅れの演算手法は、ここで演算される吸気制御用目標トルクPiETV_STDを用いたスロットルバルブ２３の制御態様に応じて種々考えられる。例えば、吸気用選択部５ａで選択されたトルク値に対し、運転条件や選択した要求トルクの種類に応じて実際の吸気遅れを模擬した一次遅れ処理，二次遅れ処理を施すことによって、実現したいトルク変動の軌跡を生成してもよい。
【０１０１】
点火用第一上限値制限部５ｄは、アクセル要求トルクPi_APSと上限トルクPiLIM_Hとのうち、何れか小さい一方を選択するものである。同様に、点火用第二上限値制限部５ｅは、点火制御用要求トルクPi_EXT_SAと上限トルクPiLIM_Hとのうち、何れか小さい一方を選択するものである。これらの選択されたトルクは、点火用選択部５ｆに伝達される。
【０１０２】
点火用選択部５ｆは、これらの選択された二種類のトルク及びアイドル要求トルクPi_NeFBの中から、何れか一つを点火制御用目標トルクPi_TGTとして選択するものである。ここでは、吸気用選択部５ａでの選択と同様に、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トルク値が選択される。本実施形態の点火用選択部５ｆでは、吸気用選択部５ａと同様に、エンジン１０の始動直後に実変化率dNeが０になったときに、アイドル要求トルクPi_NeFBが選択されるようになっている。
【０１０３】
このようにして、エンジン制御装置１では、エンジン１０に対する各種出力要求がトルクに換算され、吸気制御用目標トルクPiETV_STDと点火制御用目標トルクPi_TGTとに一元化される。また、これらの吸気制御用目標トルクPiETV_STDと点火制御用目標トルクPi_TGTとに基づき、エンジン制御装置１ではスロットルバルブ２３のスロットル開度θTHや燃料噴射量、点火プラグ１３での点火時期等が制御される。
【０１０４】
［２−５．始動時スロットル開度制限部］
始動時スロットル開度制限部６は、目標トルク演算部５で演算された吸気制御用目標トルクPiETV_STDに基づき、スロットルバルブ２３の開度を制御するものである。ここでは、上記の上限値制御とは別個に、スロットル開度θTHの開き具合に制限をかける開度制限制御が実施される。開度制限制御は、上記の上限値制御と同時に（重複して）実施してもよいし、排他的に実施してもよい。排他的に実施する場合には、上限値制御よりも開度制限制御を優先して実施することが好ましい。
【０１０５】
重複して実施する場合には、目標トルク演算部５の吸気遅れ補正部５ｃから出力される吸気制御用目標トルクPiETV_STDに対して、その上限値をさらに制限する制御を実施する。また、排他的に実施する場合には、目標トルク演算部５の吸気用上限値制限部５ｂに入力される上限トルクPiLIM_Hの値をゼロに変更し、吸気遅れ補正部５ｃから出力される吸気制御用目標トルクPiETV_STDに対して、その上限値を制限する制御を実施する。
【０１０６】
始動時スロットル開度制御部６には、図１に示すように、目標面積算出部６ａ（開度算出手段）及び上限面積算出部６ｂ（制限手段）が設けられる。目標面積算出部６ａは、吸気制御用目標トルクPiETV_STDに対応する目標スロットル面積S（スロットルバルブ２３の開口面積）を算出するものである。一方、上限面積算出部６ｂは、エンジン１０の始動時における目標スロットル面積Sの上限値SLIMを算出するものである。
目標面積算出部６ａには、図８に示すように、目標空気量算出部６ｃ，目標筒内空気量算出部６ｄ，吸気進み補償部６ｅ，目標流量算出部６ｆ，流速算出部６ｇ及びスロットル面積算出部６ｈが設けられる。
【０１０７】
目標空気量算出部６ｃ（空気量算出手段）は、実回転速度Ne及び標準条件吸気目標トルクPiETV_STDに基づき、目標充填効率EcTGTを算出するものである。目標充填効率EcTGTとは、制御対象のシリンダー内に導入すべき目標空気量に対応する充填効率である。目標空気量算出部６ｃは、例えば実回転速度Ne及び標準条件吸気目標トルクPiETV_STDと目標充填効率EcTGTとの関係をマップや数式として記憶しており、これを用いて目標充填効率EcTGTを算出する。ここで算出された目標充填効率EcTGTの値は、目標筒内空気量算出部６ｄ及び開度制限解除部７に伝達される。
【０１０８】
目標筒内空気量算出部６ｄは、目標空気量算出部６ｃで算出された目標充填効率EcTGTを、シリンダー内に導入される吸気流量（一回の吸気行程での空気量）の目標値Qccaに変換する演算を行うものである。充填効率は標準状態でのシリンダー内の気体体積（単位行程あたりの体積）をシリンダー容積VENGで除算したものである。したがって、標準状態でのシリンダー内の気体体積は、充填効率にシリンダー容積VENGを乗算したものとなる。
【０１０９】
本実施形態では、例えば予め設定された目標充填効率EcTGTと目標値Qccaとの対応マップや数式等に基づいて目標値Qccaが求められる。なお、シリンダー内に導入される吸気の圧力及び温度が標準状態と異なる場合を考慮して、吸気温度（外気温AT）や実インマニ圧PIM，吸気の密度等に応じて設定される補正係数を加味した目標値Qccaを演算してもよい。ここで演算された目標値Qccaの値は、吸気進み補償部６ｅに伝達される。
【０１１０】
吸気進み補償部６ｅは、目標トルク演算部５の吸気遅れ補正部５ｃで施された遅れ処理とは逆の処理を施すものである。吸気進み補償部６ｅに入力されるよりも以前の演算内容が、エンジン１０の各シリンダーでのトルクや空気量等に関するものであるのに対し、吸気進み補償部６ｅ以降の演算内容は、スロットルバルブ２３を通過する吸気に関するものとなる。ここでは、エンジン１０やインマニ２０，サージタンク２１，スロットルバルブ２３等に係る吸気特性に基づき、目標値Qccaに対して吸気遅れの逆演算（吸気進み演算）を施した第二目標値Qcca2が演算される。
【０１１１】
なお、具体的な吸気進み演算の手法は任意である。例えば、目標値Qccaの過去の変化勾配が今回以降も維持されるものとみなして外挿値を演算する手法を採用することが考えられる。簡便な手法としては、目標値Qccaの前回値から今回値までの変化量に所定のフィルタ係数を乗じたものを、今回値に加算すればよい。ここで演算された第二目標値Qcca2は目標流量算出部６ｆに伝達される。
【０１１２】
目標流量算出部６ｆは、吸気進み補償部６ｅから伝達された第二目標値Qcca2に基づき、スロットルバルブ２３を通過する吸気の目標流量QTH_TGTを演算するものである。第二目標値Qcca2は一回の吸気行程でスロットルバルブ２３を通過させるべき空気量に対応する値である。そのため、ここでは実回転速度Neに基づいて第二目標値Qcca2の値が変換され、単位時間あたりの目標流量QTH_TGTが演算される。ここで演算された目標流量QTH_TGTは、スロットル面積算出部６ｈに伝達される。
【０１１３】
流速算出部６ｇは、スロットルバルブ２３を通過する吸入空気の流速Vを演算するものである。ここでは、スロットルバルブ２３の上流圧PTHU（又は大気圧PBP）に対する下流圧PIMの比（PIM/PTHU）に基づいて流速Vが演算される。流速算出部６ｇは、例えばスロットルバルブ２３の前後圧力比による流速Vの変化を規定するマップや数式等を用いて流速Vを演算する。ここで演算された流速Vは、スロットル面積算出部６ｈに伝達される。
【０１１４】
スロットル面積算出部６ｈは、目標流量算出部６ｆで演算された目標流量QTH_TGTと流速算出部６ｇで演算された流速Vとに基づき、スロットルバルブ２３の目標スロットル面積Sを演算するものである。目標スロットル面積Sは、例えば図８中に示すように、流速Vに臨界条件（流速Vが音速の条件）における質量流速MMACHを乗じた値で目標流量QTH_TGTを除算して求められる。質量流速MMACHは、温度による空気の密度変化を考慮して算入される値であり、例えば、外気温センサー３９で検出された外気温ATと上流圧PTHUとに基づいて設定される。ここで算出された目標スロットル面積Sの値は、開度制限解除部７に伝達される。
【０１１５】
一方、上限面積算出部６ｂは、エンジン始動時における目標スロットル面積Sの上限値SLIMを算出するものである。ここでは、冷却水温WTSに基づいて上限値SLIMが設定される。上限面積算出部６ｂは、例えば図９に示すように、冷却水温WTSと上限値SLIMとの関係を規定するマップや数式等を用いて、上限値SLIMを算出する。本実施形態では、図９中に実線に示すように、冷却水温WTSが低いほど上限値SLIMの値が大きくなり、冷却水温WTSが高いほど上限値SLIMの値が小さくなるような設定とされる。
【０１１６】
また、上限面積算出部６ｂは、エンジン１０のクランキング中と始動後（クランキングによってエンジン１０が始動したと判定された後）とで異なる大きさの上限値SLIMを設定する。図９中の破線はクランキング中の上限値SLIM1の設定に対応し、実線は始動後（クランキング後）の上限値SLIM2の設定に対応する。このように、エンジン１０の始動後の上限値SLIM2の値（第二上限値）は、クランキング中に設定される上限値SLIM1の値（第一上限値）よりも小さい値に設定される。つまり、目標スロットル面積Sは、クランキング中よりも始動後の方が強く制限される。
【０１１７】
ただし、これらの上限値SLIM1，SLIM2のそれぞれの大きさは、エンジン１０に求められる始動性や排気性能，回転安定性等に応じて設定されうるものである。したがって、始動後の上限値SLIM2とクランキング中の上限値SLIM1との大小関係は必ずしも一定ではなく、例えば始動後の上限値SLIM2をクランキング中の上限値SLIM1よりも大きく設定してもよい。ここで算出された上限値SLIM1，SLIM2の情報は、開度制限解除部７に伝達される。以下、これらの上限値SLIM1，SLIM2を区別する必要がない場合には、単に上限値SLIMと表記する。
【０１１８】
［２−６．開度制限解除部］
開度制限解除部７は、始動時スロットル開度制限部６で算出された目標スロットル面積Sを上限値SLIM以下に制限して、実際のスロットル開度θTHを制御する開度制限制御を実施するものである。開度制限制御は、エンジン１０のクランキングを開始したときに開始される。また、開度制限制御の終了条件は、例えば以下に列挙するような条件の組み合わせとする。本実施形態では、条件１９及び条件２０がともに成立する場合か、条件１８，条件２１，条件２２，条件２３の何れかが成立する場合に、開度制限制御が終了する。
【０１１９】
条件１８：目標充填効率EcTGTを実現するために要する目標インマニ圧PIM_TGTが
実インマニ圧PIM以上である
条件１９：実回転速度Neの変化率ΔNeTHが所定変化率ΔNeTH0未満である
条件２０：点火時期の進角余裕が所定値以下である
条件２１：エンジン１０がエンスト中である（エンジン１０が停止した状態である）
条件２２：センサー故障が検出されている
条件２３：始動時からの経過時間CASが所定時間TTHCRKを超えた
【０１２０】
条件１８は、主に運転者によるアクセル操作に対応する条件である。例えば、アクセルペダルの踏み込み操作によってエンジン１０に要求される出力が増大し、その時点の実インマニ圧PIMで導入させうる空気量を超えるような空気量が必要になったときには、開度制限制御を終了して通常の制御へと移行する。また、条件１９，条件２０は、主にアクセル操作がない状態でエンジン回転速度の上がり具合が悪いとき（実回転速度Neの上昇度合いが小さいときや、実回転速度Neが低下しているとき）に、開度制限制御を終了させるための条件である。
【０１２１】
なお、条件２１はエンジン１０の停止中（例えば、エンジン１０の始動前）に対応する条件であり、条件２２はエアフローセンサー３４やインマニ圧センサー３７の故障時を想定した条件である。また、条件２３は、クランキング後のエンジン１０の始動判定時を基準とした経過時間を判定する条件である。
【０１２２】
条件２３中の「所定時間TTHCRK」は、手動操作によるエンジン１０のキー始動時（あるいは、アイドルストップ状態からの再始動時であって、Ｄレンジ以外での再始動時等）とアイドルストップ状態からの始動時（例えば、Ｄレンジでの再始動時）とで異なる時間が設定される。例えば、後者の時間（第一時間）よりも前者の時間（第二時間）が短い時間とされる。つまり、アイドルストップ状態からの始動時には、他の始動時よりも開度制限制御の実施時間を延長する。
【０１２３】
なお、アイドルストップ状態からの始動時であっても、例えばＮレンジでの始動時には、開度制限制御の実施時間をキー始動時と同一値に設定してもよい。これは、一般的なＮレンジでの始動時には、キー始動時と同様に、エンジン１０の動力伝達経路が遮断された状態となっている場合が多いからである。しかし、燃費や始動直後の排気性能面でのメリットを考慮して、Ｎレンジでの始動時であっても開度制限制御の実施時間を延長するような制御構成としてもよい。少なくとも、「アイドルストップ状態からの始動時」における開度制限制御の実施時間よりも、「アイドルストップ状態からの始動時」を除くエンジン１０の始動時における開度制限制御の実施時間を短く設定することが好ましい。
【０１２４】
開度制限制御では、始動時スロットル開度制限部６で算出された目標スロットル面積S及び上限面積算出部６ｂで算出された上限値SLIMに基づき、スロットル開度θTHが制御される。まず、エンジン１０がエンスト中である（エンジン１０が停止した状態である）ときには、目標スロットル面積S及び上限値SLIMのうちの、値の大きい一方が選択され、これが最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積とされる。また、エンジン１０のクランキング中には、上限値SLIMのみに基づき、スロットル開度θTHが制御される。
【０１２５】
一方、クランキングが終了してエンジン１０が始動した後には、目標スロットル面積S及び上限値SLIMのうち、値の小さい一方が選択され、これが最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積とされる。なお、開度制限制御の終了後には、目標スロットル面積Sが最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積とされる。
【０１２６】
上記のような条件判定を実施すべく、開度制限解除部７には、図１１に示すように、体積効率係数算出部７ａ，目標圧力算出部７ｂ，実充填効率算出部７ｃ，最大トルク算出部７ｄ，点火効率係数算出部７ｅ及び条件判定部７ｆが設けられる。
【０１２７】
体積効率係数算出部７ａ（体積効率係数算出手段）は、エンジン１０の吸気性能を評価するための指標値である体積効率係数KMAPを算出するものである。体積効率係数KMAPは、吸気系圧力に基づいて体積効率Evを標準化したものであり、例えば、実インマニ圧PIMが大気圧PBPであるとしたときの値に換算したものに相当する。体積効率係数KMAPは、スロットルバルブ２３の上流圧PTHUに対する下流圧（実インマニ圧PIM）の比である圧力比RPRSと実回転速度Neとに基づいて算出される。体積効率係数算出部７ａは、例えば図１０に示すような実回転速度Ne及び圧力比RPRSと体積効率係数KMAPとの対応マップや数式，関係式等に基づき、体積効率係数KMAPを算出する。ここで算出された体積効率係数KMAPの値は、目標圧力算出部７ｂに伝達される。
【０１２８】
目標圧力算出部７ｂ（圧力算出手段）は、体積効率係数算出部７ａで算出された体積効率係数KMAPと、目標空気量算出部６ｃで算出された目標充填効率EcTGTとに基づき、目標充填効率EcTGT相当のインマニ圧である目標インマニ圧PIM_TGTを算出するものである。目標インマニ圧PIM_TGTは、目標充填効率EcTGTに対応する空気量の吸気をシリンダー内に導入したときの実インマニ圧PIMに相当し、例えば以下の式４で与えられる。
【０１２９】
【数４】
2014080934.tif 000006
【０１３０】
実充填効率算出部７ｃは、シリンダーに実際に導入される（導入された）空気量に対応する充填効率である実充填効率Ecを算出するものである。実充填効率Ecは、スロットルバルブ２３を通過した吸気流量QINとエンジン１０の実回転速度Neとに基づいて算出される。ここで算出された実充填効率Ecの値は、最大トルク算出部７ｄに伝達される。
【０１３１】
最大トルク算出部７ｄは、制御対象のシリンダーで生じうる最大のトルクを最大実トルクPiACT_MBTとして演算するものである。最大実トルクPiACT_MBTとは、実充填効率Ecで点火時期をMBT点火時期（単にMBTとも呼ぶ；Minimum spark advance for Best Torque）に設定した場合に発生するトルクである。最大トルク算出部７ｄは、例えば実充填効率Ec，実回転速度Ne及び理論空燃比で発生するMBTでのトルクの対応関係をマップや数式として記憶しており、これを用いて最大実トルクPiACT_MBTを演算する。ここで算出された最大実トルクPiACT_MBTは、点火効率係数算出部７ｅに伝達される。
【０１３２】
点火効率係数算出部７ｅは、目標トルク演算部５で演算された点火制御用目標トルクPi_TGTと最大トルク算出部７ｄで算出された最大実トルクPiACT_MBTとの比を点火効率係数KIGNとして演算するものである。ここでは、エンジン１０で生成されうる最大実トルクPiACT_MBTに対して、点火制御用目標トルクPi_TGTがどの程度の割合を占めているのかが演算される。なお、本実施形態の点火効率係数算出部７ｅでは、最大実トルクPiACT_MBTを超えるような過剰な点火制御用目標トルクPi_TGTが要求されても、点火時期がMBT点火時期よりも進角することがないように、点火効率係数KIGNの値が1以下の範囲（0≦KIGN≦1）でクリップされる。ここで演算された点火効率係数KIGNの値は条件判定部７ｆに伝達される。
【０１３３】
条件判定部７ｆ（解除手段，制御手段）は、上記の条件１８〜２３の成否判定に基づき、スロットルバルブ２３の開度制限制御を実施するものである。例えば、条件１８は、目標圧力算出部７ｂで算出された目標インマニ圧PIM_TGTが実インマニ圧PIM以上であるときに成立するものと判断される。また、前述の勾配差演算部４ｆで演算された勾配差ΔdNeを条件１９の変化率ΔNeTHとして用いてもよいが、より単位時間を短くした変化率（例えば、前回の演算周期で得られた実回転速度Neとの差など）を用いることが好ましい。条件１９は、実回転速度Neの単位時間あたりの変化率ΔNeTHが所定変化率ΔNeTH0未満であるときに成立するものと判断される。また、条件２０は、点火効率係数算出部７ｅで算出された点火効率係数KIGNを1.0から減じた値（1.0-KIGN）が所定値K0以下であるときに成立するものと判断される。
【０１３４】
条件判定部７ｆは、クランキングが開始されると開度制限制御を実施し、その終了条件が成立するまでの間は、目標スロットル面積Sを上限値SLIM以下に制限する。ここでは、上限値SLIMに応じたスロットル開度θTHを実現するためのスロットル目標開度電圧ELがスロットルバルブ２３に出力される。また、開度制限制御の終了条件が成立した後は、目標スロットル面積Sに応じたスロットル開度θTHを実現するためのスロットル目標開度電圧ELがスロットルバルブ２３に出力される。
【０１３５】
［３．上限値制御の作用］
［３−１．再始動〜アイドリング］
図１２（ａ）は、アイドルストップ状態からの再始動時に上限値制御が実施されたときのエンジン１０の実回転速度Neの変動を示し、図１２（ｂ），（ｃ）はそれぞれ目標トルク，点火時期の変動を示す。時刻t0のときには、車両が信号待ちの状態でアイドルストップ制御が実施されており、セレクトレバーの操作位置がＤレンジであり、アクセルペダルの踏み込み量が０であり、ブレーキペダルがフルストロークで踏み込まれているものとする。
【０１３６】
時刻t0に外部負荷装置からの始動要求が発生し、上記の条件１０が成立すると、図１２（ａ）に示すようにエンジン１０の再始動制御が実施され、クランキングが開始される。その後、エンジン１０が初爆，完爆を経て時刻t1に始動すると、実回転速度Neが上昇する。一方、トルク上限値演算部４のオフセット量設定部４ｂでは、冷却水温WTSに基づいてオフセット量ΔNeOFSが設定される。
【０１３７】
条件判定部４ｍでは、上記の条件１１〜１３が成立するか否かが判定される。条件１１は、実回転速度Neが始動完了判定回転速度NeSを超えない限り成立しないため、実回転速度Neが始動完了判定回転速度NeSに満たない不安定な回転状態では、上限値制御は開始されない。また、条件１２は、上限回転速度NeLIM_Hからオフセット量ΔNeOFSを減じた値を基準として、実回転速度Neがこの基準を超えない限り成立しない。オフセット量ΔNeOFSは冷却水温WTSに応じて変更されるため、上限値制御の開始条件は冷却水温WTSにも左右されることになる。図５（ｄ）に示すように、冷却水温WTSが上昇するに連れてオフセット量ΔNeOFSが小さく設定された場合には、冷却水温WTSが高いほど、上限値制御の開始条件を満たす実回転速度Neが上昇する。
【０１３８】
条件１３は、その時点でエンジン１０に要求されるトルクが、実回転速度Neの将来の変化勾配の最大値に相当する上限勾配dNe_Hをトルクに換算した値（すなわち、トルク補正値PidNe_H）よりも大きくなければ成立しない。言い換えれば、上限勾配演算部４ｄで演算される上限勾配dNe_Hを超えるような回転速度変動を与えるトルクが要求されると、条件１３が成立する。
【０１３９】
時刻t2に条件１１〜１３が全て成立すると、上限値制御が実施される。回転速度上限値設定部４ａでは、アクセル操作量APS，ブレーキ液圧BRK，冷却水温WTSのそれぞれについて、実回転速度Neのとりうる最大値（第一上限値，第二上限値，第三上限値）が設定され、図１２（ａ）中に一点鎖線で示すように、上限回転速度NeLIM_Hが設定される。
【０１４０】
上限値制御で設定される上限回転速度NeLIM_Hは、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、セレクトレバーの操作位置に応じた大きさに設定され、Ｄレンジが選択されている状態では他のレンジのときよりも上限回転速度NeLIM_Hがより小さく設定される。つまり、Ｄレンジでのエンジン始動時には、図１２（ａ）中の一点鎖線がより下方に設定されることになり、実回転速度Neの抑制作用が強められる。
【０１４１】
上限値制御では、上限回転速度NeLIM_Hと実回転速度Neとの回転速度差ΔNeに応じた上限勾配dNe_Hが演算され、すなわち上限勾配dNe_Hを超えるような回転速度変動を抑制するようにエンジン１０の目標トルクが減少方向に補正される。勾配差演算部４ｆでは、上限勾配dNe_Hと実変化率dNeとの勾配差ΔdNeが演算され、トルク補正量演算部４ｇではトルク補正値PidNe_Hが演算される。さらに、上限トルク演算部４ｋでは上限トルクPiLIM_Hが演算される。
なお、上限回転速度NeLIM_Hは、目標アイドル回転速度NeOBJ以上の大きさに設定される。したがって、目標アイドル回転速度NeOBJと上限回転速度NeLIM_Hとの幅が、実回転速度Neに許容される回転速度の変動幅となる。
【０１４２】
トルク上限値演算部４で演算された上限トルクPiLIM_Hは目標トルク演算部５に伝達され、吸気制御用目標トルクPiETV_STDと点火制御用目標トルクPi_TGTとのそれぞれの上限値として反映される。これにより、例えば図１２（ｃ）に示すように、点火プラグ１３での点火時期が時刻t2以降で大きくリタードし、エンジントルクが減少するように制御される。また、図１２（ｂ）中に実線で示すように、エンジントルクの目標値（目標トルク）は時刻t2以降で大きく削減される。このような制御により、例えば図１２（ａ）中に破線で示すように、始動直後に実回転速度Neが急増するようなことがなくなり、エンジン回転の吹け上がりが確実に抑えられる。
【０１４３】
時刻t2の直後には、実回転速度Neがさらに上限回転速度NeLIM_Hに接近し、回転速度差ΔNeが減少する。これにより、上限勾配演算部４ｄで演算される上限勾配dNe_Hが小さくなり、実回転速度Neに許容される回転速度変動の幅が減少する。つまり、実回転速度Neが上限回転速度NeLIM_Hに近づくほど、回転速度変動を抑制しようとする働きが強化される。
【０１４４】
一方、回転速度変動が抑制されるに連れてエンジン回転速度の実変化率dNeが小さくなり、上限勾配dNe_Hに対する実変化率dNeの勾配差ΔdNeも減少する。時刻t3に上限勾配dNe_Hと実変化率dNeとが一致すると、勾配差ΔdNeが０となり、トルク補正量演算部４ｇで演算されるトルク補正値PidNe_Hも０となる。したがって、時刻t3以降はトルクが実質的には制限されていない状態となる。このときエンジン１０の目標トルクは、図１２（ｂ）に示すように、上限トルクPiLIM_H以下となる。しかし、上限値制御はその終了条件が成立するまでは継続されるため、例えば、時刻t3以降に再びエンジン１０の実回転速度Neが上昇した場合には、その回転速度変動が抑制される。
【０１４５】
時刻t4に実変化率dNeが０になると、目標トルク演算部５の吸気用選択部５ａ及び点火用選択部５ｆでアイドル要求トルクPi_NeFBが選択され、アイドルフィードバック制御が開始される。これにより、エンジン１０の実回転速度Neが目標アイドル回転速度NeOBJに向かって滑らかに収束するように、トルクが制御される。すなわち、アイドル要求トルクPi_NeFBに基づいて、吸気制御用目標トルクPiETV_STDと点火制御用目標トルクPi_TGTとが演算され、スロットル開度θTHや燃料噴射量，点火時期等が制御される。
【０１４６】
［３−２．再始動〜クリープ発進］
図１３は、アイドルストップ状態で運転者のブレーキ操作が緩められることによってエンジン１０が再始動したときの上限値制御の制御作用を例示するものであり、図１３（ａ）はブレーキ操作量（ブレーキ液圧BRK）の変動を示し、図１３（ｂ）は実回転速度Neの変動を示す。
【０１４７】
時刻tAにブレーキ操作が緩められてブレーキ液圧BRKが所定値未満になると、上記の条件８が成立し、再始動制御が実施されてクランキングが開始される。また、時刻t5にエンジン１０が始動したのち、時刻t6に条件１１〜１３が全て成立すると、上限値制御が実施される。回転速度上限値設定部４ａでは、図５（ｃ）に示すように、ブレーキ液圧BRKが低下するに連れて、これに対応する第一上限値が上昇するように設定される。
【０１４８】
これにより、図１３（ｂ）中に一点鎖線で示すように、ブレーキペダルの踏み込み操作が緩められるほど、上限回転速度NeLIM_Hが高く設定される。つまり、運転者による発進意思が大きいほど上限回転速度NeLIM_Hが大きく設定され、逆に発進意思が小さいほど上限回転速度NeLIM_Hが小さく設定される。上限回転速度NeLIM_Hの経時変化の勾配が変化する時刻tBは、ブレーキ操作量の経時変化の勾配が変化する時刻tBに一致する。なお、時刻tCにブレーキ操作量が０になると、上限回転速度NeLIM_Hの上昇率も０となる。
【０１４９】
このように、ブレーキ操作が緩められるほど上限回転速度NeLIM_Hが高く設定されるため、実回転速度Neが上昇しやすくなる。ただし、実回転速度Neの変動はあくまでも上限回転速度NeLIM_H以下の範囲内に制限される。したがって、クリープ走行に要求されるトルクが確保されるとともに、エンジン１０の始動性が損なわれることがなく、かつ吹け上がりが抑制される。なお、エンジン始動後の経過時間が所定の制限時間となる時刻t7を超えると上限値制御は終了し、通常のトルク制御がこれに継続される。
【０１５０】
［３−３．再始動〜アクセル発進］
図１４は、アイドルストップ状態からエンジン１０が再始動した直後に、アクセルペダルが踏み込まれたときの上限値制御の制御作用を例示するものであり、図１４（ａ）はブレーキ操作量（ブレーキ液圧BRK）の変動，図１４（ｂ）はアクセル操作量APSの変動，図１４（ｃ）は実回転速度Neの変動をそれぞれ示す。
【０１５１】
時刻tDにブレーキ操作が緩められてブレーキ液圧BRKが所定値未満になると、上記の条件８が成立し、再始動制御が実施されてクランキングが開始される。また、時刻t8にエンジン１０が始動したのち、時刻t9に条件１１〜１３が全て成立すると、上限値制御が実施される。
【０１５２】
回転速度上限値設定部４ａでは、ブレーキ液圧BRKが低下するほど高い第一上限値が設定される。また、時刻tEにブレーキ操作量が０となり、アクセルペダルが踏み込まれ始めると、回転速度上限値設定部４ａでは、図５（ａ）に示すように、アクセル操作量APSが上昇するに連れてこれに対応する第三上限値も上昇するように設定される。
【０１５３】
これにより、図１４（ｃ）中に一点鎖線で示すように、ブレーキペダルの踏み込み操作が緩められるほど、またアクセルペダルの踏み込み操作が強められるほど、上限回転速度NeLIM_Hが高く設定される。上限回転速度NeLIM_Hの経時変化の勾配が変化する時刻tE，tF，tGはそれぞれ、ブレーキ操作量やアクセル操作量の経時変化の勾配が変化する時刻tE，tF，tGに一致する。なお、時刻tGにアクセル踏み込み操作量が最大になると、上限回転速度NeLIM_Hの上昇率も０となる。
【０１５４】
このように、上限回転速度NeLIM_Hが高く設定されることで実回転速度Neが上限回転速度NeLIM_H以下の範囲内で上昇しやすくなる。つまり、運転者の発進意思に応じて実回転速度Neが増大しやすくなり、アクセル要求トルクPi_APSが確保されやすくなる。なお、エンジン始動後の経過時間が所定の制限時間となる時刻t10を超えると上限値制御は終了する。
【０１５５】
［４．開度制限制御のフローチャート］
図１５は、エンジン制御装置１で実施される開度制限制御の手順を例示するフローチャートである。ステップＡ１０では、アイドルスイッチがオンである（例えば、アクセルペダルの踏み込みがない，アクセル操作量APSがゼロである）か否かが判定される。ここで、アイドルスイッチがオフの場合には、アクセルペダルが踏み込まれているため、条件１８の判定を行うステップＡ２０へ進み、アイドルスイッチがオンの場合にはステップＡ３０に進む。
【０１５６】
ステップＡ２０では、目標インマニ圧PIM_TGTが実インマニ圧PIM未満であるか否かが判定される。ここで、PIM_TGT＜PIMが成立する場合にはステップＡ３０に進む。一方、PIM_TGT＜PIMが不成立の場合、すなわちPIM_TGT≧PIMが成立する場合には、上記の条件１８が成立することになるため、ステップＡ７０に進んでスロットル開度θTHの制限が解除される。つまりこのステップでは、最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積が目標スロットル面積Sに設定され、開度制限制御が終了する。その後、上述の上限値制御を実施してもよいし、上限値制御を実施することなく、通常のトルク制御やアイドルフィードバック制御等へと移行させてもよい。
【０１５７】
ステップＡ３０以降では、上記の条件１９以降に対応する条件が判定される。まず、ステップＡ３０では、エンジン１０の実回転速度Neの変化率ΔNeTHが所定変化率ΔNeTH0以上であるか否かが判定される。ここで、ΔNeTH≧ΔNeTH0が成立する場合にはステップＡ５０に進み、不成立の場合にはステップＡ４０に進む。
【０１５８】
ステップＡ４０では、点火効率係数KIGNを1.0から減じた値（1.0−KIGN）が所定値K0を超えているか否かが判定される。ここで、（1.0−KIGN）＞K0が成立する場合には、条件２０が不成立となることからステップＡ５０に進む。一方、（1.0−KIGN）＞K0が不成立の場合には条件２０が成立し、ステップＡ７０に進む。この場合にも、最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積が目標スロットル面積Sに設定され、開度制限制御が終了する。
【０１５９】
また、ステップＡ５０では、始動時からの経過時間CASが所定時間TTHCRK以下であるか否かが判定される。ここで、CAS≦TTHCRKが成立する場合にはステップＡ６０に進み、不成立の場合にはステップＡ７０に進んで開度制限制御が終了する。なお、アイドルストップ状態からのＤレンジでの再始動時には、Ｎレンジでの再始動時やキー始動時よりも所定時間TTHCRKが長く設定される。したがって、アイドルストップ状態からのＤレンジでの再始動時には、開度制限制御が比較的長い時間、実施されうる。
【０１６０】
ステップＡ６０では、センサー故障が未検出であるか否かが判定される。ここで、開度制限制御に関するセンサー類に故障が発生していない場合にはステップＡ９０に進む。一方、例えばエアフローセンサー３４やインマニ圧センサー３７の故障が検出されている場合には、ステップＡ７０に進み、開度制限制御が終了する。
【０１６１】
ステップＡ９０では、エンジン１０がエンスト中であるか否かが判定される。ここで、エンスト中であればステップＡ１００に進み、目標スロットル面積S及び上限値SLIMのうち、値の大きい一方が選択され、これが最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積とされる。このステップでは、実質的には開度制限制御が解除されている。一方、エンスト中でない場合にはステップＡ１１０に進む。
【０１６２】
ステップＡ１１０では、エンジン１０がクランキング中であるか否かが判定される。ここで、クランキング中であればステップＡ１２０へ進み、そうでなければステップＡ１３０へ進む。ステップＡ１２０では、上限値SLIMが最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積とされ、スロットル開度θTHが制限される。一方、ステップＡ１３０に進んだ場合には、目標スロットル面積S及び上限値SLIMのうち、値の小さい一方が選択され、これが最終的なスロットル開度θTHの目標開口面積とされる。
【０１６３】
［５．開度制限制御の作用］
図１６（ａ）〜（ｅ）を用いて、開度制限制御による作用を説明する。ここでは、車両が信号待ちで一時停止しており、自動停止制御によりエンジン１０が停止した状態であるものとする。
【０１６４】
図１６（ａ）に示すように、時刻t11にブレーキペダルの踏み込みが解除されてブレーキ操作量が所定値未満になると、再始動条件が成立する。このとき、図１６（ｃ）に示すように、エンジン１０を再始動させるためのクランキングが開始されるとともに、開度制限制御が開始される。スロットル開度θTHの目標スロットル面積Sは、図１６（ｅ）に示すように、上限面積算出部６ｂで設定されたクランキング中の上限値SLIM1に固定され、エンジン出力が抑制される。
【０１６５】
また、エンジン１０が初爆，完爆を経て、時刻t12に再始動すると、上限面積算出部６ｂで設定される上限値SLIM2の値がクランキング中の上限値SLIM1よりもさらに小さくなり、目標スロットル面積Sがより強く抑制される。これにより、例えば図１６（ｃ）に破線で示すような始動直後の吹け上がりの発生が回避され、穏やかに実回転速度Neが上昇する。
【０１６６】
一方、図１６（ｂ）に示すように、エンジン１０が再始動した直後の時刻t13にアクセルペダルが踏み込まれると、そのアクセル操作量APSに応じてアクセル要求トルクPi_APSが増大する。アクセル要求トルクPi_APSは、点火制御用目標トルクPi_TGT及び吸気制御用目標トルクPiETV_STDに反映されることになり、エンジン１０の実回転速度Neは徐々に上昇する。しかし、開度制限制御の終了条件が成立しない限り、目標スロットル面積Sは上限値SLIM2以下に制限されたままの状態となり、出力過多や排ガス悪化が抑制される。
【０１６７】
また、実回転速度Neの上昇に伴い、実インマニ圧PIMが徐々に低下する。これに対して、開度制限解除部７の目標圧力算出部７ｂで算出される目標インマニ圧PIM_TGTは、目標充填効率EcTGTが増加するにつれて上昇する。目標インマニ圧PIM_TGTの上昇量は、目標充填効率EcTGTが増加するほど、あるいは体積効率係数KMAPが減少するほど大きくなる。したがって、図１６（ｄ）に示すように、エンジン１０の始動直後からの運転状況に応じて、実インマニ圧PIMと目標インマニ圧PIM_TGTとが徐々に接近し、時刻t14に目標インマニ圧PIM_TGTが実インマニ圧PIM以上となる。
【０１６８】
このとき、上記の条件１８が成立することになり、開度制限制御が終了する。図１６（ｅ）に示すように、目標スロットル面積Sの制限が解除され、吸気制御用目標トルクPiETV_STDに基づいて算出されるスロットル面積Sとなるようにスロットル開度θTHが制御される。また、スロットルバルブ２３が開放された結果、実インマニ圧PIMは徐々に目標インマニ圧PIM_TGTに漸近し、実インマニ圧PIMと目標インマニ圧PIM_TGTとが一致した状態となる。
【０１６９】
目標インマニ圧PIM_TGTは、目標充填効率EcTGTを実現するために要する圧力値であることから、実インマニ圧PIMが目標インマニ圧PIM_TGTを超えている状態では、たとえ開度制限制御を継続したとしても、運転者のアクセル要求に対応するエンジン出力が維持される。つまり、上記の制御では、エンジン出力が足りなくなるような運転状態になったときに、開度制限制御を終了させている。これにより、エンジン１０のクランキングから始動後にかけての始動安定性や環境性能が保たれるとともに、始動直後にアクセル操作がなされたとしても、車両の発進性や加速性が確保される。
【０１７０】
［６．上限値制御による効果］
このように、本実施形態のエンジン制御装置１によれば、以下のような効果が得られる。
（１）上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０の実回転速度Neが上限回転速度NeLIM_Hを超えないように制御した上で、発進意思が小さいほど上限回転速度NeLIM_Hが小さく設定される。例えば、図５（ａ）や図５（ｂ）に示すように、アクセル操作量APSが小さいほど、あるいはブレーキ液圧BRKが高いほど、それぞれに対応する第一上限値や第二上限値が小さく設定され、これらの値が最終的に選択される上限回転速度NeLIM_Hに反映される。これにより、エンジン１０の始動直後に生じうる実回転速度Neの急上昇（吹け上がり）を抑制することができ、不要な走り出し感を減少させることができる。逆に、発進意思が大きいほど上限回転速度NeLIM_Hが大きく設定されるため、その発進意思に応じた十分な加速を得ることができる。
【０１７１】
また、図１２（ａ）に示すように、上限値制御では、アイドルフィードバック制御の目標アイドル回転速度NeOBJを減少させるのではなく、目標アイドル回転速度NeOBJを大きく超えるような実回転速度Neの吹け上がりを抑制している。これにより、エンジン１０の始動性を確保しながら、回転速度変動やトルク変動を減少させることができる。
【０１７２】
（２）また、アクセル操作量APSやブレーキ液圧BRKといった運転者の発進意思に対応するパラメーターに基づく上限回転速度NeLIM_Hの設定に関して、上記のエンジン制御装置１では、最終的な上限回転速度NeLIM_Hの値が最小値選択部４６で選択された最小値に設定される。例えば、図４に示すように、最終的に選択される上限回転速度NeLIM_Hは、第四上限値と第五上限値とのうち、制限の強い一方となる。したがって、ブレーキペダルの踏み戻し操作とアクセルペダルの踏み込み操作とが同時に実施されたような場合には、より強い制限をかけることのできる上限値を用いて上限値制御を実施することができ、発進意思に応じた加速性を満足しながらエンジン回転の急上昇（吹け上がり）を抑制することができ、不要な走り出し感を減少させることができる。
【０１７３】
（３）また、実回転速度Neの変化勾配について、制御目標である上限勾配dNe_Hと実変化率dNeとの勾配差ΔdNeをトルクに換算してトルク補正値PidNe_Hを演算することで、実回転速度Neを上限勾配dNe_Hに沿って精度よく変化させることができ、実回転速度Neの急変や吹け上がりを抑制することができる。
【０１７４】
（４）上限回転速度NeLIM_Hが目標アイドル回転速度設定部３ａで設定される目標アイドル回転速度NeOBJ以上の大きさに設定されるため、実回転速度Neが過度に抑制されることがなく、始動直後に実回転速度Neを目標アイドル回転速度NeOBJの近傍まで立ち上げることができる。このように、エンジン１０の始動直後の回転安定性を確保しながら、吹け上がりを抑制することができる。
【０１７５】
（５）上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０の始動後の実回転速度Neの実変化率dNeが初めて０以下になった時点から、アイドルフィードバック制御が実施される。これにより、例えば始動後の経過時間に従ってアイドルフィードバック制御を実施するような従来の制御と比較して、実回転速度Neを滑らかかつ迅速に目標アイドル回転速度NeOBJまで収束させることができる。また、エンジン１０のアイドル回転が安定化するまでにかかる時間を短縮することができる。
【０１７６】
（６）さらに、上記のエンジン制御装置１では、運転者による発進意思の一つとして、ブレーキ操作を参照しており、ブレーキ操作量が小さくなるほど発進意思が大きいものと判断して、上限回転速度NeLIM_Hを大きく設定している。このような制御により、エンジン１０の始動直後の吹け上がりを抑制しつつ、要求されるクリープトルクを確保することができる。特に、アイドルストップ制御からの再始動時における車両の始動安定性及び発進安定性をともに向上させることができる。
【０１７７】
（７）同様に、上記のエンジン制御装置１では、運転者による発進意思の一つとして、アクセル操作を参照しており、アクセル操作量が大きくなるほど発進意思が大きいものと判断して、上限回転速度NeLIM_Hを大きく設定している。このような制御により、エンジンの始動直後の吹け上がりを抑制しつつ、加速性を向上させることができる。特に、アイドルストップ制御からの再始動時における車両の始動安定性及び機動性をともに向上させることができる。
【０１７８】
（８）上記のエンジン制御装置１では、図５（ｂ）に示すように、冷却水温WTSが高いほど上限回転速度NeLIM_Hが小さく設定される。つまり、十分に暖機された状態ではエンジン１０の駆動に係るフリクションが減少して吹け上がりが発生しやすくなるため、上限値制御の抑制作用を強化している。これにより、エンジン１０の始動直後の吹け上がりをより適切に抑制することができ、不要な走り出し感やトルクショックを減少させることができる。また、フリクションを考慮して上限値制御による制限の大きさを設定することで、クリープ走行時のクリープトルクの大きさを適正化することができる。
【０１７９】
（９）上記のエンジン制御装置１では、図５（ｅ）に示すように、エンジン１０の実回転速度Neが上限回転速度NeLIM_Hに接近するほど上限勾配dNe_Hが０に近づくように、将来の変化勾配が設定される。このような設定により、実回転速度Neの増大速度や増加量が急激であったとしても、実回転速度Neの上昇に大きな制限を加えて上限回転速度NeLIM_H以下の範囲にコントロールすることができる。また、実回転速度Neの増大速度や増加量が緩慢であれば、比較的小さな制限を加えることで安定的に実回転速度Neを上昇させることができる。したがって、実回転速度Neの吹け上がりを抑制しつつ、適切な実回転速度Neでエンジン１０を始動させることができる。
【０１８０】
（１０）上記のエンジン制御装置１では、トルク補正量演算部４ｇでトルク補正値PidNe_Hを演算している。このトルク補正値PidNe_Hとは、将来の実回転速度Neの変化勾配を上限勾配dNe_H以下にするのに減らさなければならないトルクであって、勾配差ΔdNeをトルクに換算したものである。このようなトルク換算値を用いてトルクベース制御を実施することで、実回転速度Neを目標値の勾配（上限勾配dNe_H）に沿って精度よく変化させることができる。
【０１８１】
（１１）上記のエンジン制御装置１では、トルク上限値演算部４のオフセット量設定部４ｂにおいて、冷却水温WTSに基づいてオフセット量ΔNeOFSが設定されている。このオフセット量ΔNeOFSは、例えば条件１２に規定された通り、上限値制御の開始条件を判定するためのパラメーターであり、冷却水温WTSが低いほどオフセット量ΔNeOFSが大きくなるようにその値が設定される。これにより、冷却水温WTSが低いときの上限値制御を早期に開始させることができ、実回転速度Neの吹け上がりを効果的に抑制することができる。一方、図５（ｄ）に示すように、冷却水温WTSが極端に低い極低温下での始動時には、オフセット量ΔNeOFSがやや小さく設定されるため、上限値制御の開始を遅らせることができ、始動性を優先した制御とすることができる。
【０１８２】
（１２）トルクコンバーター２６ａを内蔵するＡＴユニット２６を搭載した車両では、エンジン１０のアイドルストップ制御時に変速レンジをＤレンジの状態で保持するものがある。このような車両では、アイドルストップ状態からの再始動制御時に、Ｄレンジのままエンジン１０が再始動するため、実回転速度Neの吹け上がりに伴ってトルクショックが発生する場合がある。
【０１８３】
一方、上記のエンジン制御装置１を搭載した車両では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、セレクトレバーの操作位置がＤレンジのときに設定される上限回転速度NeLIM_Hが、Ｄレンジ以外のときに設定される上限回転速度NeLIM_Hよりも小さく設定される。つまり、エンジントルクがＡＴユニット２６に入力されうる状況での始動時には、実回転速度Neの吹け上がりがより小さいレベルで治まるように、トルクの抑制作用がより強化される。これにより、エンジン回転の吹け上がりが効果的に抑制されることになり、エンジン１０の出力軸からＡＴユニット２６へと入力される始動時のトルク変動が弱められる。したがって、車両の不要な走り出し感を減少させることができる。
【０１８４】
（１３）一般的なエンジンの始動時にはスロットルバルブが全開ではないものの、吸気通路内の圧力がほぼ大気圧PBPと同一であることから、実際にシリンダーに導入される筒内吸入空気量の初期値は、スロットルバルブが全開の時に流量検出手段で検出される流量に相当する。つまり、エンジン始動直後の筒内吸入空気量は、流量検出手段で検出される流量よりも大きい値となり、時間が経過するに連れて流量検出手段で検出される流量に漸近するように変動する。
【０１８５】
このような筒内吸入空気量の変動特性に鑑み、上記のエンジン制御装置１では、上限値制御の終了条件の一つとして、吸気流量QINのフィルタ値と筒内吸入吸気量の推定値とがほぼ一致することを判定している。例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、筒内吸入空気量の推定値（太実線）とエアフローセンサー３４での検出値のフィルタ値（細実線）とが一致するまでの間、上限値制御が実施される。これにより、吸気通路内の圧力が定常的に負圧となって安定するまでの間のエンジン回転の吹け上がりを効果的に抑制することができる。
【０１８６】
［７．開度制限制御による効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０の始動時におけるスロットルバルブ２３の目標スロットル面積Sを上限値SLIM以下に制限することで、出力過多や排ガス悪化を抑制できる。一方、実インマニ圧PIMの大きさに基づいてこの制限を解除することで、運転者による始動直後の出力要求を吸気量に即座に反映させることができる。したがって、始動安定性や環境性能を維持しながら加速性を向上させることができ、始動時のドライバビリティを向上させることができる。
【０１８７】
（２）また、上記のエンジン制御装置１では、条件１９に示すように、実インマニ圧PIMだけでなくエンジン１０の実回転速度Neの変化率ΔNeTHに基づいて開度制限制御を解除する構成を備えている。これにより、実回転速度Neの上昇がやや遅い場合にスロットル開度θTHを開放方向に制御しやすくすることができ、エンストを抑制することができ、回転安定性を向上させることができる。一方、実回転速度Neの変化率ΔNeTHが大きいときには開度制限制御が継続されるため、排気エミッションを悪化させることなく、過度な吹け上がりやトルクの出過ぎを抑制することができる。このように、エンジン始動直後の実回転速度Neの上昇度合いを吸気量の制御量に即座に反映させることができ、万一の吸気量不足によるエンジン回転速度の低下リスクを回避しつつ、始動安定性や環境性能を維持することができ、始動時のドライバビリティを向上させることができる。
【０１８８】
（３）さらに、上記のエンジン制御装置１では、条件１９とともに判定される条件２０に示すように、実回転速度Neの変化率ΔNeTHだけでなく、点火時期の進角余裕に基づいて開度制限制御を解除する構成を備えている。これにより、点火時期を調節しても実回転速度Neを制御しきれない場合に限り、開度制限制御を解除することができる。したがって、エンストをより効率的に抑制することができる。
一方、進角余裕があるときには、点火時期を変更することで実回転速度Neを安定化することができ、制限を継続することができる。これにより、スロットル開度θTHが比較的小さく制限された状態を長く維持することができ、意図しない回転上昇やトルクの出過ぎを抑制する効果を高めることができる。
【０１８９】
また、実回転速度Neの変化率ΔNeTHと点火時期の進角余裕とに基づいてスロットル開度θTHの制限を解除することで、アクセルペダルの踏み込みのないエンジン始動時における回転速度低下やエンストを効率的に抑制することができる。特に、フリクションが比較的大きい冷態始動時において、開度制限制御の効き過ぎによる実回転速度Neの低下を抑制することができる。
【０１９０】
（４）また、上記のエンジン制御装置１では、アクセル操作量に応じた大きさとなる目標インマニ圧PIM_TGTが実インマニ圧PIMの実測値以上のときに、開度制限制御が解除される。これにより、エンジン始動直後の吸気性能の変動に対して、精度よくスロットル開度θTHを制御することができる。例えば、アイドルストップ条件が成立してエンジン１０が一時停止し、実インマニ圧PIMが大気圧PBP近傍まで上昇した状態で再始動したような場合であっても、実インマニ圧PIMに応じてスロットル開度θTHの状態を適切に制御することができる。すなわち、運転者の要求する空気量に対して実インマニ圧PIMが十分に高い状態であれば、開度制限制御を継続することができ、エンジン出力の出過ぎや排ガスの悪化を抑制することができる。一方、運転者の要求する空気量に対して実インマニ圧PIMが不足する状態であれば、開度制限制御を解除することができ、スロットル開度θTHを大きく開放して、加速要求に迅速に応えることができる。
【０１９１】
（５）また、上記のエンジン制御装置１では、体積効率係数KMAPを用いて目標インマニ圧PIM_TGTを算出しているため、エンジン１０のシリンダーへの空気（吸気）の入りやすさを適切に評価することができる。これにより、目標吸気系圧力を正確に求めることができ、目標開度の制限を解除するタイミングを精度よく制御することができる。
【０１９２】
なお、エンジン１０の体積効率Evは、実インマニ圧PIMが低下するほど小さい値となる。しかし、体積効率Evと実インマニ圧PIMとの関係は必ずしも線形ではなく、実インマニ圧PIMを変化させたときの体積効率Evの変化量（変化勾配）は実インマニ圧PIMが低下するほど大きくなる。これは、体積効率Evの値が実インマニ圧PIMで決まる吸入空気のシリンダーへの押し込みやすさだけでなく、可変動弁機構等の作動状態等に応じて決まる吸入空気のシリンダーへの入り込みやすさの影響を受けて変化するためである。
【０１９３】
一方、体積効率係数Kmapは体積効率Evを吸気系圧力で標準化したものであり、例えば実インマニ圧PIMが大気圧PBPであるときの値に体積効率Evを換算した値であることから、実インマニ圧PIMによる吸入空気の押し込みやすさの影響をほとんど受けない。したがって、体積効率Evの代わりに体積効率係数Kmapを用いることで、エンジン１０の吸気性能に対する評価から吸気系圧力の影響を取り除くことが可能となり、吸入空気のシリンダーへの入り込みやすさを客観的に把握することができる。したがって、スロットル開度θTHの制御性を向上させることができる。
【０１９４】
（６）また、図９に示すように、冷却水温WTSに基づいて上限値SLIMを設定しているため、例えば温度によるフリクションの影響や、エンジン１０に要求される排ガス性能の温度特性等に応じて、スロットル開度θTHに適切な制限を与えることができる。
（７）さらに、エンジン１のクランキング中と始動後とで異なる上限値SLIMを設定しているため、エンジン回転の安定性に応じたスロットル制御が可能となり、始動性を確保しつつ排ガス性能を向上させることができる。例えば、図１６（ｅ）に示すように、始動後の上限値SLIM2をクランキング中の上限値SLIM1よりも低く設定することで、クランキング中（例えば初爆，完爆まで）の始動性を向上させつつ、クランキング後の始動時における出力過多や排ガス悪化を抑制することができる。
【０１９５】
（８）また、上記のエンジン制御装置１では、キー始動時における開度制限制御の実施時間がアイドルストップ状態からの再始動時よりも短く設定される。つまり、エンジン１０が比較的低温のときには早めに開度制限制御を解除することができ、フリクションによる実回転速度Neの低下を抑制することができ、回転安定性を向上させることができる。一方、すでに暖機状態であるアイドルストップ状態からの再始動時には、開度制限制御をやや長めに継続することで、意図しない実回転速度Neの上昇を抑制することができるとともに、始動直後の排ガス性能を向上させることができる。
【０１９６】
（９）また、上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０を停止した状態（エンスト状態）での開度制限制御を解除することで、例えば車両整備時や点検時にスロットル開度θTHの通常動作を確認することができ、整備性を向上させることができる。
【０１９７】
［８．変形例］
上記のエンジン制御装置１０で実施される上限値制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上述の実施形態では、回転速度上限値設定部４ａでの上限回転速度NeLIM_Hの設定に際し、アクセル操作量APS，ブレーキ液圧BRK，冷却水温WTSのそれぞれについての上限回転速度NeLIM_Hを設定した上で、その中からただ一つを最終的な上限回転速度NeLIM_Hとして選択する構成を例示したが、最終的な上限回転速度NeLIM_Hの設定手法はこれに限定されない。アクセル操作量APS，ブレーキ液圧BRK，冷却水温WTSのそれぞれについての個々の上限回転速度NeLIM_Hの平均値を最終的な上限回転速度NeLIM_Hとしてもよいし、あるいは個々の上限回転速度NeLIM_Hの関数を定義して最終的な上限回転速度NeLIM_Hを演算してもよい。
【０１９８】
また、上述の実施形態では、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を実施するエンジン制御装置１に対して上限値制御を組み込んだものを例示したが、トルクベース制御が必須の要素ではない。上限値制御においては、少なくとも、運転者の発進意思に応じて実回転速度Neの上限値を制御する構成を備えたものであれば、エンジン１０の始動直後に生じうる実回転速度Neの急上昇（吹け上がり）を抑制しながら、発進意思に応じた加速を得ることができる。また、開度制限制御においても同様であり、少なくともエンジン１０の吸気系圧力、又は、点火時期の進角余裕に基づいて、スロットル開度の制限を解除するものであれば、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
【０１９９】
また、上述の実施形態における開度制限制御では、上限面積算出部６ｂで算出された上限値SLIMに基づいてスロットル開度θTHを制限するものを例示したが、具体的な制限の付与手法はこれに限定されない。例えば、1.0未満の値を持つ開度制限係数を設定し、これを目標スロットル面積Sに乗じることによってスロットル開度θTHを制限してもよい。あるいは、上記の目標スロットル面積S及び上限値SLIMのうちの小さい一方を選択する代わりに、これらの値の中間値や平均値を用いてスロットル開度θTHを制限してもよい。また、制限を加える対象となるパラメーターは目標スロットル面積Sのみに限定されない。少なくとも、スロットル開度θTHの制御目標値となるパラメーター、又はこれに相関するパラメーターに対して制限を加えることで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
【０２００】
また、上述の実施形態に記載されたアイドルストップ条件やアイドル運転条件，再始動条件，上限値制御の開始条件及び終了条件は、実施の形態に応じて適宜変更してもよい。
なお、上述の実施形態では、主にアイドルストップ状態からの再始動時の制御作用を説明したが、上記の上限値制御の適用対象はこれに限定されず、例えば手動操作によるエンジン１０のキー始動時にも実施可能である。
【符号の説明】
【０２０１】
１  エンジン制御装置
２  アイドルストップ制御部
３  要求トルク演算部
４  トルク上限値演算部
５  目標トルク演算部
６  始動時スロットル開度制限部
６ａ  目標面積算出部（開度算出手段）
６ｂ  上限面積算出部（制限手段）
６ｃ  目標空気量算出部（空気量算出手段）
７  開度制限解除部
７ａ  体積効率係数算出部（体積効率係数算出手段）
７ｂ  目標圧力算出部（圧力算出手段）
７ｆ  条件判定部（解除手段）
１０  エンジン
３４  エアフローセンサー
３５  冷却水温センサー
３６  エンジン回転速度センサー
３７  インマニ圧センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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