(57)【要約】【課題】車両の走行状態の変化による上限エンジン回転数への収束性の悪化を防ぎ、安定して過回転の発生を防止する。【解決手段】車両に搭載されるエンジンに対するトルク制限によって当該エンジンの過回転を防止する過回転防止制御装置において、エンジンの回転数を上限エンジン回転数に一致させるための制限要求トルクを求め、エンジン回転数がトルク制限を実行するための制限回転数以上となった場合に、制限要求トルクに基づいてエンジントルクを制御する制御部を有し、制御部は、車両の走行抵抗値に基づいて制限要求トルクを求める。【選択図】図１
2015218660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンに対するトルク制限によって当該エンジンの過回転を防止する過回転防止制御装置において、
前記エンジンの回転数を上限エンジン回転数に一致させるための制限要求トルクを求め、エンジン回転数が前記トルク制限を実行するための制限回転数以上となった場合に、前記制限要求トルクに基づいてエンジントルクを制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記車両の走行抵抗値に基づいて前記制限要求トルクを求めることを特徴とする過回転防止制御装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記制限要求トルクを求める際の前記エンジンの回転数を、上限エンジン回転数に一致させることには、前記上限エンジン回転数に近似させることも含むことを特徴とする請求項１に記載の過回転防止制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記車両の駆動力が前記走行抵抗値に一致するときのエンジントルクを前記制限要求トルクとして求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の過回転防止制御装置。
【請求項４】
前記走行抵抗値は、少なくとも路面勾配の変化に応じて変更され、
前記制御部は、前記走行抵抗値の変更に基づいて前記制限要求トルクを変更することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の過回転防止制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、エンジントルクが前記制限要求トルクに達するまでの時間と前記エンジン回転数の上昇状態との関係に基づいて、前記制限回転数を求めることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の過回転防止制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの過回転を防止するエンジンの過回転防止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からガソリンエンジン等が上限回転数を超えて過回転となった場合、燃料噴射を一時的に停止する燃料カット制御を実行して、エンジントルクを制限するトルク制限が行われている。
【０００３】
しかし、燃料カット制御によるトルク制限では、燃料噴射を停止することによってトルクが大きく低下するため、燃料噴射の停止と再開を繰り返してエンジン回転数を制御する必要があり、このような制御によって車両の前後方向に加速度の変化が生じ、運転者に違和感を与える可能性があった。
【０００４】
これに対し、例えば、特許文献１に記載されているように、エンジン回転速度の上昇に応じて制限トルクを減少するように設定し、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度より大きくなったら、この制限トルクに基づいてエンジン回転速度の上昇を防止して過回転を防止する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術によると、エンジン回転速度の上昇に基づいて制限トルクが設定されているため、車両の走行状態が変化してエンジン回転速度に変化が生じると、その変化によって、上限回転数への収束性が悪化したり、過回転が発生したりするといった不具合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、車両の走行状態の変化による上限エンジン回転数への収束性の悪化を防ぎ、安定して過回転の発生を防止するエンジンの過回転防止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】
【０００８】
本発明は、車両に搭載されるエンジンに対するトルク制限によって当該エンジンの過回転を防止する過回転防止制御装置において、前記エンジンの回転数を上限エンジン回転数に一致させるための制限要求トルクを求め、エンジン回転数が前記トルク制限を実行するための制限回転数以上となった場合に、前記制限要求トルクに基づいてエンジントルクを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記車両の走行抵抗値に基づいて前記制限要求トルクを求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、車両の走行状態の変化による上限エンジン回転数への収束性の悪化を防ぎ、安定して過回転の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置およびそれに電気的に接続された一部の装置の簡略化した構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置において使用されるエンジントルクマップの一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置がトルク制限制御実行エンジン回転数を算出するために使用するマップの一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置によってトルク制限制御が開始された際の各被制御対象の挙動を説明するためのタイムチャートを示す図で、（ａ）は車両速度、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は点火時期、（ｄ）はスロットル開度および吸入空気量、（ｅ）はエンジントルク、並びに、（ｆ）は車両駆動力および走行抵抗値に関する。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置におけるトルク制限制御実行条件の成否判断のフローチャートの一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置におけるトルク制限制御実行条件の成否判断後のトルク制限制御実行制御のフローチャートの一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示すトルク制限制御実行条件の成否判断後の制御のフローチャートにおいて実行されるトルク制限手法実行のためのフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１から図７を参照しながら本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置として機能する制御部１のブロック図を示す。制御部１には、制御部１にセンサ検出値または入力値もしくは設定値を示す信号を供給するセンサ部１０と、制御部１から制御信号が供給されるエンジン１００とが電気的に接続されている。
【００１３】
また、制御部１には、データを一時的または一定期間にわたって保存するためのメモリ１８０が接続されている。
【００１４】
センサ部１０は、タイヤ状態入力装置１１、Ｇセンサ１２、ナビゲーションシステム１３、上限エンジン回転数設定装置１４、タイヤ動半径入力装置１５、ギヤ段検出装置１６、速度センサ１７、車両重量検出装置１８、スロットル開度センサ１１０およびクランク角センサ１２０を備える。
【００１５】
タイヤ状態入力装置１１は、例えば、タイヤの種類や空気圧を表す値を入力するための装置である。Ｇセンサ１２は、車両に働く加速度および減速度を表す信号を出力する装置である。ナビゲーションシステム１３は、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）からのデータに基づいて道路状態および車両の現在位置を表す信号を出力する装置である。
【００１６】
また、センサ部１０の上限エンジン回転数設定装置１４は、上限エンジン回転数を設定して入力するための装置である。上限エンジン回転数は、これを超えると過回転が発生することになる最高エンジン回転数とこれより小さくかつこれに近似するエンジン回転数とを含むエンジン回転数の中の任意のエンジン回転数である。例えば、上限エンジン回転数の一例として、最高エンジン回転数を設定してもよい。
【００１７】
タイヤ動半径入力装置１５は、タイヤ動的負荷半径を表す値を入力するための装置である。ギヤ段検出装置１６は、トランスミッションのギヤ段を検出してそのギヤ段のギヤ比を表す信号を出力するための装置である。
【００１８】
また、センサ部１０の速度センサ１７は、車両速度を検出するための装置である。車両重量検出装置１８は、車両重量を検出するための装置である。スロットル開度センサ１１０は、スロットルバルブの開度を表す信号を出力する装置である。クランク角センサ１２０は、クランク角度を表す信号を出力する装置である。
【００１９】
なお、図１において、センサ部１０の一部の装置から制御部１に向かって破線で示す信号が出力されている。これらの装置から出力される値を、例えばメモリ１８０に予め保存し、必要に応じて読み出せるようにすると、それらの装置を省くことができる。
【００２０】
エンジン１００は、例えば、ピストンがシリンダ内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程および膨張行程の間に点火を行う４サイクルのガソリンエンジンによって構成されており、点火コイル１３０、インジェクタ１４０、スロットルバルブ１５０、排気バルブ１６０および吸気バルブ１７０を備える。
【００２１】
制御部１は、路面勾配検出装置２０、最高速度算出装置３０、駆動力算出装置４０、推進力算出装置５０、エンジントルク算出装置６０、走行抵抗算出装置７０、制限要求トルク算出装置８０およびトルク制限制御装置９０を備える。
【００２２】
また、走行抵抗算出装置７０は、転がり抵抗推定装置７１、勾配抵抗算出装置７２および空気抵抗推定装置７３を備える。
【００２３】
路面勾配検出装置２０には、Ｇセンサ１２およびナビゲーションシステム１３が電気的に接続されていて、Ｇセンサ１２から加速度または減速度を表す信号と、ナビゲーションシステム１３から道路情報や車両の現在位置を表す信号とが入力される。路面勾配検出装置２０は、それらの信号から車両が走行している路面勾配を検出して路面勾配を表す信号を走行抵抗算出装置７０に出力する。
【００２４】
最高速度算出装置３０には、上限エンジン回転数設定装置１４、タイヤ動半径入力装置１５およびギヤ段検出装置１６が電気的に接続されていて、上限エンジン回転数設定装置１４から、設定された上限エンジン回転数を表す信号と、タイヤ動半径入力装置１５からタイヤ動的負荷半径を表す信号と、ギヤ段検出装置１６から、検出したトランスミッションのギヤ段におけるギヤ比を表す信号とが入力される。
【００２５】
最高速度算出装置３０は、それらの信号から最高車両速度を算出し、それを表す信号を走行抵抗算出装置７０に出力する。
【００２６】
エンジントルク算出装置６０には、センサ部１０のスロットル開度センサ１１０およびクランク角センサ１２０が電気的に接続されていて、スロットル開度センサ１１０からスロットルバルブの開度を表す信号と、クランク角センサ１２０から、検出したクランク角度を表す信号とが入力される。エンジントルク算出装置６０は、入力されたクランク角度を表す信号からエンジン回転数を算出する。
【００２７】
また、エンジントルク算出装置６０は、シリンダ内への流入空気量、エンジン回転数、点火時期、空燃比から算出されるエンジン燃焼トルクから、エンジンの機械損失、ポンプ損失、エンジン冷却水ポンプ、発電機、エアコン用コンプレッサ駆動のためのトルクを差し引いてエンジントルクを求める。
【００２８】
なお、図２は、エンジントルクとエンジン回転速度とスロットル開度との関係を示すエンジントルクマップの一例である。エンジントルク算出装置６０は、このマップを参照して、スロットル開度センサ１１０から入力されたスロットル開度および算出したエンジン回転数からそれらに対応するエンジントルクを求めてもよい。
【００２９】
図１において、駆動力算出装置４０には、タイヤ動半径入力装置１５、ギヤ段検出装置１６およびエンジントルク算出装置６０が電気的に接続されていて、タイヤ動半径入力装置１５からタイヤ動的負荷半径を表す信号と、ギヤ段検出装置１６からトランスミッションのギヤ段におけるギヤ比を表す信号と、エンジントルク算出装置６０からエンジントルクを表す信号とが入力される。駆動力算出装置４０は、それらの信号から車両駆動力を算出する。
【００３０】
推進力算出装置５０には、速度センサ１７および車両重量検出装置１８が電気的に接続されていて、速度センサ１７から、検出した車両速度を表す信号と、車両重量検出装置１８から、検出した車両重量を表す信号とが入力される。推進力算出装置５０は、それらの信号から車両推進力を算出する。
【００３１】
また、走行抵抗算出装置７０には、センサ部１０のタイヤ状態入力装置１１、路面勾配検出装置２０、センサ部１０の車両重量検出装置１８および最高速度算出装置３０が電気的に接続されていて、タイヤ状態入力装置１１からタイヤの種類や空気圧を表す値を示す信号と、路面勾配検出装置２０から、検出した路面勾配を表す信号と、車両重量検出装置１８から、検出した車両重量を表す信号と、最高速度算出装置３０から、算出した最高車両速度を表す信号とが入力される。
【００３２】
走行抵抗算出装置７０に入力された信号に基づいて、転がり抵抗推定装置７１、勾配抵抗算出装置７２および空気抵抗推定装置７３がそれぞれ転がり抵抗値（Ｒｒ）、勾配抵抗値（Ｒｅ）および空気抵抗値（Ｒａ）を推定または算出し、走行抵抗算出装置７０はそれらの推定または算出された値に基づいて走行抵抗値を算出する。
【００３３】
転がり抵抗は、路面とタイヤの接地面との間で発生するタイヤの動的変形に基づくエネルギー損失により発生する抵抗で、車両重量と転がり抵抗係数に比例して大きくなるもので、以下の式から求めることができる。
【００３４】
転がり抵抗値（Ｒｒ）＝Ｗμ        （１）
ここで、転がり抵抗値（Ｒｒ）の単位は（ｋｇ）、Ｗは車両重量（ｋｇ）、μは転がり抵抗係数である。
【００３５】
転がり抵抗推定装置７１は、センサ部１０のタイヤ状態入力装置１１および車両重量検出装置１８からそれぞれタイヤの種類に応じた転がり抵抗係数および車両重量を表す信号を受け取り、これらの信号に基づいて転がり抵抗値（Ｒｒ）を推定する。
【００３６】
勾配抵抗は、傾斜路面を走行する際に発生する抵抗で、車両重量と路面勾配に比例するもので、以下の式から求めることができる。
【００３７】
勾配抵抗値（Ｒｅ）＝Ｗｓｉｎθ    （２）
ここで、勾配抵抗値（Ｒｅ）の単位は（ｋｇ）、Ｗは車両重量（ｋｇ）、θは路面勾配である。
【００３８】
勾配抵抗算出装置７２は、路面勾配検出装置２０およびセンサ部１０の車両重量検出装置１８からそれぞれ路面勾配および車両重量を表す信号を受け取り、これらの信号に基づいて路面の勾配抵抗値（Ｒｅ）を算出する。
【００３９】
空気抵抗は、車両の車体の表面と空気との摩擦により発生する抵抗で、車両前面の投影面積と車両走行速度に比例するもので、以下の式から求めることができる。
【００４０】
空気抵抗値（Ｒａ）＝λＳＶ2      （３）
ここで、空気抵抗値（Ｒａ）の単位は（ｋｇ）、λは空気抵抗係数（空気密度を含む）（ｋｇ・ｓ2／ｍ4）、Ｓは車両前面投影面積（ｍ2）、Ｖは車両走行速度（ｍ／ｓ）である。
【００４１】
空気抵抗推定装置７３は、例えばメモリ１８０から、あらかじめ保存されている空気抵抗係数および車両前面投影面積を表す信号を受け取るとともに、最高速度算出装置３０から最高車両速度を表す信号を受け取り、これらの信号に基づいて、空気抵抗値（Ｒａ）を算出する。
【００４２】
次に、制限要求トルク算出装置８０には、走行抵抗算出装置７０、駆動力算出装置４０および推進力算出装置５０が電気的に接続されていて、それらの装置から、それぞれ、転がり抵抗値、勾配抵抗値および空気抵抗値からなる走行抵抗値、車両駆動力並びに車両推進力を表す信号が入力される。
【００４３】
なお、車両駆動力と車両推進力との差分が走行抵抗値となる。
【００４４】
制限要求トルク算出装置８０は、入力された走行抵抗値、車両駆動力および車両推進力に基づいて、車両最高速度一定にて走行する際の走行抵抗値と車両駆動力とが釣り合う状態、すなわち、車両推進力がない状態を作り出すために必要とするエンジントルク（以下、「制限要求トルク」と称する）を算出する。
【００４５】
ただし、車両推進力がない状態は、車両駆動力と走行抵抗値とが完全に一致するときに達成されるが、これに限定されずに、車両の駆動力と走行抵抗値との釣り合いのバランスに多少の偏差があったとしても過回転の発生を防止する効果が得られる範囲や誤差であれば、車両の駆動力と走行抵抗値とが近似するような制限要求トルクであってもよい。
【００４６】
このため、この明細書において、「車両駆動力と走行抵抗値とが一致する」と表現したときには、「一致」には近似することも含まれる。
【００４７】
すなわち、制限要求トルクは、車両駆動力と走行抵抗値とが完全に一致するときまたは近似するときのエンジントルクとすることができる。
【００４８】
上記のとおり、走行抵抗算出装置７０によって算出される走行抵抗値は、少なくとも路面勾配の変化に応じて変更されている。このため、制限要求トルク算出装置８０によって算出される制限要求トルクは、その走行抵抗値の変更に基づいて変更される。
【００４９】
このように、走行抵抗値の変化に応じて制限要求トルクを変更することにより、車両の走行状態の変化によって上限エンジン回転数（例えば最高エンジン回転数）への収束性が悪化することを防ぐことができ、これにより、安定して過回転の発生を防止することができる。
【００５０】
走行抵抗値の変化に応じて制限要求トルクを変更することが望ましい理由は次のとおりである。車両の走行路面の勾配は時々刻々と変化し、例えば、実エンジン回転数が上限エンジン回転数に収束しているときに下り勾配が大きくなって走行抵抗値が小さくなると、車両推進力が発生することになる。このため、この時点での制限要求トルクでは上限エンジン回転数への収束を維持することができなくなり、エンジン回転数が上昇して過回転となるおそれがある。
【００５１】
そこで、例えば、Ｇセンサ１２から取得した加速度情報およびナビゲーションシステム１３から取得した道路情報、また、図示しない車載カメラによって撮像された画像情報等に基づいて路面勾配検出装置２０によって路面勾配の変化を検出し、その路面勾配の変化に応じて車両推進力を打ち消すように制限要求トルクを変更すると、エンジン回転数の上限エンジン回転数への収束を安定して維持することができるようになる。
【００５２】
トルク制限制御装置９０には、制限要求トルク算出装置８０、エンジントルク算出装置６０およびクランク角センサ１２０が電気的に接続されていて、制限要求トルク算出装置８０から制限要求トルクを表す信号と、エンジントルク算出装置６０から、算出されたエンジントルクを表す信号と、クランク角センサ１２０から、検出したクランク角度を表す信号とが入力される。
【００５３】
トルク制限制御装置９０は、クランク角センサ１２０によって検出された信号に基づいて求められたエンジン回転数と、トルク制限制御を実行するか否かを判断するためのエンジン回転数であるトルク制限制御実行エンジン回転数とに基づいて、トルク制限制御の実行を開始するか否かを決定する。
【００５４】
トルク制限制御実行エンジン回転数は、エンジントルクが制限要求トルクに達するまでの時間と、エンジン回転数の上昇の状態との関係に基づいて求められる。エンジントルクが制限要求トルクに達するまでの時間は、現在のエンジントルクと制限要求トルクとの差分に基づいて求められ、エンジン回転数の上昇状態は、エンジンの回転角加速度に基づいて求められる。
【００５５】
図３は、トルク制限制御実行エンジン回転数を算出するために使用するマップの一例を示す。トルク制限制御実行エンジン回転数は、現在のエンジントルクと制限要求トルクとの差分と、エンジンの回転角加速度との対応関係から求められる。図３のマップは、予め作成してメモリ１８０に格納しておく。
【００５６】
ここで、トルク制限制御とは、エンジン回転数がトルク制限実行エンジン回転数以上となったら、ドライバの要求トルクに関わらず、エンジントルクを強制的に低下させて、エンジン回転数が上限エンジン回転数を超えないようにする制御をいう。具体的には、例えば、スロットル開度を低下させたり、吸気バルブや排気バルブの閉開タイミングを制御することで吸入空気量を制限したり、点火時期を遅角したり、燃料噴射を停止や再開したりする等して、エンジントルクを強制的に低下させ、これによって、エンジン回転数が上限エンジン回転数を超えないようにする制御をおこなう。
【００５７】
トルク制限制御は、エンジントルク算出装置６０で算出されたエンジントルクが、制限要求トルク算出装置８０から入力された制限要求トルクを超えており、実エンジン回転数が、トルク制限制御実行エンジン回転数を超えている場合に実行される。
【００５８】
このようなトルク制限制御を達成するため、トルク制限制御装置９０は、制限吸入空気量を、上限エンジン回転数で制限要求トルクを実現するために必要な吸入空気量として算出する。吸入空気量の制限は、スロットル開度を制限すること、または排気バルブ１６０若しくは吸気バルブ１７０の作動角制御を行うことで実現することができる。
【００５９】
排気バルブ１６０または吸気バルブ１７０の作動角制御を行うことによって、例えば、吸気バルブの開制御のタイミングを進角したり、排気バルブの閉制御を遅角したりすると、吸気バルブと排気バルブとが同時に開いているオーバラップ量が増加し、これにより、シリンダ内に排気ガスの一部が残留することになる。この結果、その残留分だけ吸入空気量を制限することができるようになる。
【００６０】
トルク制限制御装置９０は、トルク制限制御を実行する場合、メモリ１８０からトルク制限手順およびトルク制限制御実行エンジン回転数を算出するためのマップを読み出す。次に、そのトルク制限手順およびマップに基づいて、エンジン１００の点火コイル１３０、インジェクタ１４０、スロットバルブ１５０、排気バルブ１６０または吸気バルブ１７０の制御対象となるものに制御信号を供給する。
【００６１】
例えば、エンジン１００の点火コイル１３０には点火時期を遅角するための信号を供給し、インジェクタ１４０には燃料噴射量を停止および再開したり減量したりするための信号を供給し、スロットバルブ１５０にはスロットル開度を制限して吸入空気量を制限するための信号を供給し、排気バルブ１６０または吸気バルブ１７０には、それらのバルブの作動角制御する信号を供給する。これらの制御は各制御対象を指令値に変更することによって行うことができる。
【００６２】
一方で、例えば、トルク制限制御の開始からエンジン回転数収束までをスロットルバルブ開度制御のみで実現しようとすると、要求制限トルクに到達するまでには時間遅れが発生するため、スロットルバルブ開度の制限開始から要求制限トルクに到達するまでの間のトルク制御性が悪くなる。そのため、トルク制限制御を開始する時期を早くする必要がある。
【００６３】
このため、上記のように、点火時期の遅角や上述の排気バルブおよび吸気バルブの作動角制御、燃料噴射の停止を併用したトルク制御を行うことにより、トルク制限制御を開始する時期を過度に早くすることを回避することができ、エンジン回転数の収束性を向上させることにより過回転防止を実現することができる。
【００６４】
また、点火時期の遅角は、排気ガス浄化触媒の温度を上昇させてしまう。そして、過度の高温になった排気ガス浄化触媒は、排気ガスを浄化する性能が低下する。このため、吸入空気量の制限による要求制限トルクへの到達の時間遅れが解消されたら直ちに吸入空気量を制限する前の点火時期へ復帰させることにより、排気ガス浄化触媒の温度の上昇を抑えることが可能となる。
【００６５】
また、燃料噴射の停止および再開の繰り返しも排気ガス浄化触媒の温度上昇の原因となる。このため、燃料噴射の停止によるエンジントルク低下を実施したら速やかに吸入空気量の制限を実施するようにすると、燃料噴射の停止および再開を繰り返すことなく目標トルクに収束させることができることになる。
【００６６】
また、上限エンジン回転数を維持するためには、上記のとおり、路面勾配の変化を監視しながら路面勾配に応じたエンジントルクを算出し、それに基づいて制御を行うようにすればよい。
【００６７】
図４（ａ）から図４（ｆ）は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置によってトルク制限制御の実行が開始された際の各被制御対象の挙動を説明するためのタイムチャートを示す。各図において、横軸は時間を示し、縦軸は、上側に行くほど大きくなるか進むことになるものとする。
【００６８】
図４（ｂ）はエンジン回転数の挙動を示す。現在のエンジン回転数が、ｔ１において、破線で示すトルク制限制御実行エンジン回転数を超えると、トルク制限制御装置９０がトルク制限制御の実行を開始する。トルク制限制御の実行が開始されると、その後、エンジン回転数の増加の割合が減少し、エンジン回転数は、上限エンジン回転数（例えば最高エンジン回転数）と完全に一致するかまたは上限エンジン回転数（または最高エンジン回転数）に近似する回転数に収まるようになる。
【００６９】
このため、本明細書において、エンジン回転数が、上限エンジン回転数と一致すると表現したときには、エンジン回転数が、上限エンジン回転数に完全に一致するかまたは上限エンジン回転数に近似する回転数になることを意味する。
【００７０】
実エンジン回転数が最高エンジン回転数と一致するようにすると、トルク制限によって発生する減速を防止できるため運転者に対する違和感を軽減できる。また、実エンジン回転数が、最高エンジン回転数より小さい上限エンジン回転数と一致するようにすると、トルク制限中にエンジン回転数が多少上昇しても過回転を防止することができる。
【００７１】
図４（ａ）は車両速度の挙動を示す。この図に示すように、車両速度はｔ１まで線形的に車両速度は増加しているが、ｔ１においてトルク制限制御の実行が開始されると車両速度の線形的な増加の割合が減少しその後一定速度に収束する。
【００７２】
図４（ｃ）は点火時期の挙動を示す。この図に示すように、点火時期はｔ１になるまで同一であるが、ｔ１においてトルク制限制御の実行が開始されると、点火時期は一気に遅角され、それからｔ２まで線形的に進角し、ｔ２において元の点火時期になる。
【００７３】
図４（ｄ）はスロットル開度および吸入空気量の挙動を示す。この図に示すように、スロットル開度はｔ１まで同一であるが、ｔ１においてトルク制限制御の実行が開始されると、スロットル開度が既定の開度に制限され、その後、制限されたそのスロットル開度が保持される。ただし、ｔ１において、スロットル開度が既定の開度に制限されても、吸入空気量は時間的に遅れて制限され、ｔ２において、制限された吸入空気量になる。
【００７４】
図４（ｅ）はエンジントルクの挙動を示す。図４（ｄ）に示すような吸入空気量の制限の遅れに対応して、図４（ｅ）のｔ１において、トルク制限制御の実行が開始されると、ｔ１の時点では、エンジントルクは、ドライバ要求トルクで維持しようとするが、時間的に遅れて減少し、ほぼｔ２において制限要求トルクで一定値になる。
【００７５】
図４（ｆ）は車両駆動力および走行抵抗値の挙動を示す。車両駆動力と走行抵抗値との差は車両推進力（言い換えると加速する力）になる。この図において、ｔ１においてトルク制限制御が実行されると、図４（ｅ）のエンジントルクの挙動に対応して車両駆動力が少し遅れて減少し、その後、走行抵抗値に一致するようになる。車両駆動力が走行抵抗値に一致した状態は、車両が加速も減速もされていない状態を示している。これに対し、走行抵抗値と車両駆動力とが一致せずにそれらの間に偏差が生じており、走行抵抗値よりも車両駆動力が大きい場合は、偏差に相当する加速が生じていることを示している。
【００７６】
図５は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置におけるトルク制限制御実行条件の成否判断のフローチャートの一例を示す。
【００７７】
まず、制御部１の駆動力算出装置４０、推進力算出装置５０および勾配抵抗算出装置７２が、それぞれ、車両駆動力、車両推進力および路面勾配抵抗値を算出する（ステップＳ５１）。
【００７８】
次に、転がり抵抗推定装置７１および空気抵抗推定装置７３が、それぞれ、転がり抵抗値および空気抵抗値を推定する（ステップＳ５２）。
【００７９】
次に、最高速度算出装置３０が設定上限速度を算出する。この実施の形態では、最高速度算出装置３０が一例として車両最高速度を算出する（ステップＳ５３）。
【００８０】
次に、走行抵抗算出装置７０が、ステップＳ５３で算出した車両最高速度における走行抵抗値を算出する（ステップＳ５４）。
【００８１】
次に、制限要求トルク算出装置８０が、ステップＳ５１で求めた車両駆動力および車両推進力とステップＳ５４で求めた走行抵抗値とに基づいて、制限要求トルクを算出する（ステップＳ５５）。
【００８２】
次に、トルク制限制御装置９０が、クランク角センサ１２０からの信号に基づいてエンジン回転角加速度を算出する（ステップＳ５６）。
【００８３】
続いて、トルク制限制御装置９０は、エンジントルク算出装置６０から供給されるドライバ要求トルクが、ステップＳ５５で求めた制限要求トルクより大であるか否かを判別する（ステップＳ５７）。
【００８４】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ５７において、ドライバ要求トルクが制限要求トルクより大である（ＹＥＳ）と判定したときには、ステップＳ５６で求めたエンジン回転角加速度が任意の値から選択した所定の値より大であるか否かを判別する（ステップＳ５８）。
【００８５】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ５８において、エンジン回転角加速度が所定の値より大である（ＹＥＳ）と判定したときには、エンジン状態が回転上昇状態にあるので、続いて、エンジン回転角加速度と、現在のエンジントルクと制限要求トルクとの差分とに応じた制限制御実行エンジン回転数を算出する（ステップＳ５９）。
【００８６】
なお、制限制御実行エンジン回転数は、エンジン回転角加速度と、エンジントルクと制限要求トルクとの差分とに応じて予め算出してマップとして作成しておくことができるため、その都度、制限制御実行エンジン回転数を算出することなく、そのマップから制限制御実行エンジン回転数を選択するようにしてもよい。
【００８７】
ステップＳ５９に続いて、トルク制限制御装置９０は、エンジン回転数が、トルク制限制御実行エンジン回転数より大であるか否かを判別する（ステップＳ６０）。ここで、トルク制限制御装置９０は、エンジン回転数が、トルク制限制御実行エンジン回転数より大である（ＹＥＳ）と判定したときには、トルク制限制御の実行を開始して（ステップＳ６１）このトルク制限制御実行条件の成否判断の処理を終了する。
【００８８】
一方、トルク制限制御装置９０は、ステップＳ６０において、エンジン回転数が、トルク制限制御実行エンジン回転数以下である（ＮＯ）と判別すると、続いて、エンジン回転数が、制限制御実行エンジン回転数から所定回転数を引いた回転数より大であるか否かを判別する（ステップＳ６２）。
【００８９】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ６２において、エンジン回転数が、制限制御実行エンジン回転数から所定回転数を引いた回転数より大である（ＹＥＳ）と判別したときには、トルク制限制御実行は不要であるため、このトルク制限制御実行条件の成否判断の処理を終了する。
【００９０】
また、トルク制限制御装置９０は、ステップＳ５７において、ドライバ要求トルクが制限要求トルク以下である（ＮＯ）と判別したとき、ステップＳ５８において、エンジン回転角加速度が所定の値以下であると判別したとき（ＮＯ）、または、ステップＳ６２において、エンジン回転数が、トルク制限制御実行エンジン回転数から所定回転数を引いた回転数以下である（ＮＯ）と判別したときには、トルク制限制御実行条件は不成立であると判断して（ステップＳ６３）、このトルク制限制御実行条件の成否判断の処理を終了する。
【００９１】
図６は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの過回転防止制御装置におけるトルク制限制御実行条件の成否判断後のトルク制限制御実行制御のフローチャートの一例を示す。
【００９２】
制御部１のトルク制限制御装置９０は、トルク制限制御実行条件の成否判断に基づいて、トルク制限制御実行条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ７１）。ここで、トルク制限制御装置９０は、トルク制限制御実行条件が成立していない（ＮＯ）と判別したときには、このトルク制限制御実行制御の処理を終了させる。
【００９３】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ７１において、トルク制限制御実行条件が成立している（ＹＥＳ）と判別したときには、制限要求トルクに応じたスロットルバルブ開度を算出し、スロットバルブ１５０を制御するための指令値を変更する（ステップＳ７２）。
【００９４】
次に、トルク制限制御装置９０は、エンジン回転角加速度と、現在のエンジントルクと制限要求トルクとの差分とに応じたトルク制限手法第１から第４までの中から１つまたは複数を選択し、各被制御対象装置を制御するための指令値を算出する（ステップＳ７３）。
【００９５】
続いて、トルク制限制御装置９０は、トルク制限手法第１から第４までの中から１つまたは複数を選択して実行するためにトルク制限手法を実行し（ステップＳ７４）、トルク制限制御実行制御の処理を終了する。
【００９６】
図７は、図６のトルク制限制御実行制御の処理の中のトルク制限手法実行処理のためのフローチャートの一例を示す。
【００９７】
まず、トルク制限制御装置９０は、トルク制限手法（第１）を選択するか否かを判別し（ステップＳ８１）、選択するとき（ＹＥＳ）には、点火コイル１３０の点火時期を制御するための値を指令値に変更する（ステップＳ８２）。
【００９８】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ８２を実行した後、または、ステップＳ８１においてトルク制限手法（第１）を選択しなかったとき（ＮＯ）には、トルク制限手法（第２）を選択するか否かを判別し（ステップＳ８３）、選択するときには（ＹＥＳ）、可変吸気バルブ１７０の作動角を制御するための値を指令値に変更する（ステップＳ８４）。
【００９９】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ８４を実行した後、または、ステップＳ８３においてトルク制限手法（第２）を選択しなかったとき（ＮＯ）には、トルク制限手法（第３）を選択するか否かを判別し（ステップＳ８５）、選択するとき（ＹＥＳ）には、可変排気バルブ１６０の作動角を制御するための値を指令値に変更する（ステップＳ８６）。
【０１００】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ８６を実行した後、または、ステップＳ８５においてトルク制限手法（第３）を選択しなかったとき（ＮＯ）には、トルク制限手法（第４）を選択するか否かを判別し（ステップＳ８７）、選択するときには（ＹＥＳ）、インジェクタ１４０に燃料噴射停止信号を送る（ステップＳ８８）。
【０１０１】
トルク制限制御装置９０は、ステップＳ８８を実行した後、または、ステップＳ８７においてトルク制限手法（第４）を選択しなかったとき（ＮＯ）には、このトルク制限手法実行処理を終了する。
【０１０２】
本発明の上記の実施の形態よると以下の効果を得ることができる。
【０１０３】
（１）過回転を防止するためエンジン損傷を回避することができる。
【０１０４】
（２）燃料カット制御のようにトルクを大きく低下させる制御のみでトルク制限を行うのではなく、吸入空気量制御、点火時期制御、燃料カット制御を併用するトルク制限制御を実行するため、従来トルク制限によって発生していたショックを軽減できる。
【０１０５】
（３）上限エンジン回転数（例えば最高エンジン回転数）に収束させるため、エンジン回転数低下による急減速を回避できる。
【０１０６】
（４）スロットルバルブ開度を制限して吸入空気量を減量させることによってトルクを低下させることを基本制御として実行し、スロットルバルブ開度の制限のみではトルク制御性が悪い場合に燃料カット制御や点火時期の遅角を行うため、排気ガス浄化触媒の熱的損傷を回避することができる。
【０１０７】
上述の通り、本発明の実施の形態について説明したが、当業者によって本発明の範囲を逸脱することなく変更、修正または改変が加えられうることは明白である。そのような変更、修正または改変したものおよび等価物が特許請求の範囲に含まれることは意図されている。
【符号の説明】
【０１０８】
１  制御部
１０  センサ部
１１  タイヤ状態入力装置
１２  Ｇセンサ
１３  ナビゲーションシステム
１４  上限エンジン回転数設定装置
１５  タイヤ動半径入力装置
１６  ギヤ段検出装置
１７  速度センサ
１８  車両重量検出装置
２０  路面勾配検出装置
３０  最高速度算出装置
４０  駆動力算出装置
５０  推進力算出装置
６０  エンジントルク算出装置
７０  走行抵抗算出装置
８０  制限要求トルク算出装置
９０  トルク制限制御装置
１００  エンジン
１１０  スロットル開度センサ
１２０  クランク角センサ
１３０  点火コイル
１４０  インジェクタ
１５０  スロットルバルブ
１６０  排気バルブ
１７０  吸気バルブ
１８０  メモリ
【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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