(57)【要約】【課題】良好なトルク制御を実現する。【解決手段】内燃機関のトルク制御装置は、運転者の要求に応じて第１および第２の作動機構をそれぞれ作動させて第１および第２の運転パラメータの値をそれぞれ変更することにより内燃機関のトルクを制御する第１および第２の制御手段を備える。ここで、第２の作動機構は、第１の作動機構に比べて、該運転者の要求に応じた作動に作動遅れを有する。トルク制御装置は、さらに、運転者の要求に基づいて内燃機関の目標トルクを算出し、第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値を検出し、第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値と、目標トルクとに基づいて、第１の運転パラメータの目標値を算出する。第１の制御手段は、該算出した第１の運転パラメータの目標値に従って第１の作動機構を作動させる【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の要求に応じて第１および第２の作動機構をそれぞれ作動させて第１および第２の運転パラメータの値をそれぞれ変更することにより内燃機関のトルクを制御する第１および第２の制御手段を備え、該第２の作動機構は、該第１の作動機構に比べて、該運転者の要求に応じた作動に作動遅れを有する、内燃機関のトルク制御装置であって、
運転者の要求に基づいて前記内燃機関の目標トルクを算出する手段と、
前記第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値を検出する検出手段と、
前記第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値と、前記目標トルクとに基づいて、前記第１の運転パラメータの目標値を算出する手段と、を備え、
前記第１の制御手段は、前記算出した第１の運転パラメータの目標値に従って前記第１の作動機構を作動させる、
内燃機関のトルク制御装置。
【請求項２】
前記第１の運転パラメータは、前記内燃機関の吸入空気量、該内燃機関に供給される燃料の量、および該内燃機関の点火時期のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の内燃機関のトルク制御装置。
【請求項３】
前記第２の運転パラメータは、前記内燃機関の圧縮比である、
請求項１または２に記載の内燃機関のトルク制御装置。
【請求項４】
前記第２の運転パラメータは、前記内燃機関の過給圧である、
請求項１または２に記載の内燃機関のトルク制御装置。
【請求項５】
前記目標トルク算出手段は、前記内燃機関の回転数に応じた最大出力トルクと、運転者の要求に応じた要求トルクとに基づいて前記目標トルクを算出する、
請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関のトルク制御装置。
【請求項６】
前記目標トルク算出手段は、運転者の要求に応じた要求トルクが所定値よりも小さい場合には、該要求トルクのみに応じて前記目標トルクを算出する、
請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関のトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のトルクを制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のトルクを制御するための手法が提案されている。下記の特許文献１には、可変圧縮比機構を搭載した内燃機関において、目標圧縮比を、内燃機関の運転状態に基づいて設定し、トルク操作手段の目標操作量を、目標圧縮比と内燃機関の運転状態とに基づいて設定する手法が開示されている。また、下記の特許文献２には、過給機を搭載した内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて要求トルクに相当する目標吸気量を算出し、目標吸気量に基づいてスロットル開度を制御すると共に、目標吸気量に基づいて過給機の目標圧力比を算出し、目標圧力比が得られるよう過給機を制御する手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−０６９１２９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関には、内燃機関のトルクに影響を及ぼす様々な運転パラメータがあり、これらの運転パラメータを変更可能な機構が搭載されている。これらの機構のうち、運転領域によっては、アクセルペダル開度等により表される要求トルクに対し、比較的応答が遅れる機構がある。たとえば可変圧縮比機構および過給機においては、たとえば吸入空気量、燃料量および点火時期を変更する機構に比較して、機構の特性、経年による変化、および固体ばらつき等に起因して、要求トルクに対して無駄時間が生じたり、応答が非線形となる領域が存在することがある。
【０００４】
上記の従来の手法では、このような無駄時間や非線形な応答特性を有する機構が搭載された内燃機関において、実際の圧縮比や過給圧を検出してトルク制御に用いていないため、このような無駄時間および非線形な応答特性により、目標圧縮比／過給圧に実際の圧縮比／過給圧が追従できないおそれがある。このため、運転者の意図しない出力トルクの増減が起こり、ドライバビリティが悪化するおそれがある。
【０００５】
したがって、或る運転領域においてこのような無駄時間および非線形な応答特性を有するおそれのある機構が内燃機関に搭載された場合においても、トルク制御を良好に維持し、ドライバビリティの低下を防ぐことが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の一つの側面によると、内燃機関のトルク制御装置は、運転者の要求に応じて第１および第２の作動機構をそれぞれ作動させて第１および第２の運転パラメータの値をそれぞれ変更することにより内燃機関のトルクを制御する第１および第２の制御手段を備える。ここで、第２の作動機構は、第１の作動機構に比べて、該運転者の要求に応じた作動に作動遅れを有する。該トルク制御装置は、さらに、運転者の要求に基づいて内燃機関の目標トルクを算出する手段と、第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値を検出する検出手段と、第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値と、目標トルクとに基づいて、第１の運転パラメータの目標値を算出する手段と、を備える。第１の制御手段は、該算出した第１の運転パラメータの目標値に従って第１の作動機構を作動させる。
【０００７】
この発明によれば、第１の作動機構を、第２の作動機構の第２の運転パラメータの実際の値に基づいて作動させるので、第２の作動機構による出力トルクの過不足が生じても、該過不足分を、第１の作動機構により自動的に補償することができる。
【０００８】
この発明の一実施例では、第１の運転パラメータは、内燃機関の吸気量、内燃機関に供給される燃料の量、および内燃機関の点火時期のうちの少なくとも１つを含む。こうして、第２の作動機構の作動遅れによる出力トルクの過不足を、吸気量、燃料量および点火時期のうちの少なくとも１つを変更することによって自動的に補償することができる。
【０００９】
この発明の一実施例では、第２の運転パラメータは、内燃機関の圧縮比である。この発明によれば、圧縮比を変更可能な作動機構に起こり得る作動遅れに起因した出力トルクの過不足を補償することができる。
【００１０】
この発明の他の実施例では、第２の運転パラメータは、内燃機関の過給圧である。この発明によれば、過給圧を変更可能な作動機構に起こり得る作動遅れに起因した出力トルクの過不足を補償することができる。
【００１１】
この発明の一実施例では、目標トルク算出手段は、内燃機関の回転数に応じた最大出力トルクと、運転者の要求に応じた要求トルクとから目標トルクを算出する。
【００１２】
この発明によれば、内燃機関が現在の運転状態で出力可能な最大トルクに応じた目標トルクを設定することができる。したがって、該運転状態下で最適なトルクに目標トルクを設定することができる。
【００１３】
また、この発明の一実施例では、目標トルク算出手段は、運転者の要求に応じた要求トルクが所定値よりも小さい場合には、該要求トルクのみに応じて目標トルクを算出する。
【００１４】
内燃機関の回転数と最大出力トルクは必ずしも線形な関係にないため、要求トルクが小さいクルーズ走行時には、要求トルクに応じた出力トルクを速やかに得られないおそれがある。しかしながら、この発明によれば、要求トルクが小さい時には、要求トルクのみに応じて目標トルクを算出するので、要求トルクに応じた出力トルクを速やかに得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施形態に従う、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）およびその制御装置の全体的な構成図である。
【００１６】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリを備えるコンピュータである。メモリには、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータを格納することができる。ＥＣＵ１は、車両の各部から送られてくるデータを受け取って演算を行い、車両の各部を制御するための制御信号を生成する。
【００１７】
エンジン２は、この実施例では、筒内噴射式エンジンである。エンジン２は、たとえば４気筒を備えており、図には、そのうちの１つの気筒のみが示されている。
【００１８】
エンジン２は、吸気弁３を介して吸気管４に連結され、排気弁５を介して排気管６に連結されている。燃料噴射弁７および点火プラグ８が、燃焼室９に臨むように取り付けられている。燃料噴射機構２１は、ＥＣＵ１からの制御信号に従う燃料噴射時間の間にわたって燃料を噴射するよう燃料噴射弁７を駆動する。点火時期制御機構２２は、ＥＣＵ１からの制御信号に従う点火時期に従って、点火プラグ８を駆動する。これらの機構２１および２２は、任意の適切な手法により構成されることができる。
【００１９】
点火プラグ８により飛ばされた火花により、燃料噴射弁７から噴射された燃料と空気の混合気が燃焼室９内で燃焼する。燃焼により混合気の体積は増大し、これによりピストン１０を下方に押し下げる。ピストン１０の往復運動は、クランク軸１１の回転運動に変換される。
【００２０】
エンジン２には、クランク角センサ１５が設けられている。クランク角センサ１５は、クランクシャフト１１の回転に伴い、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１に出力する。
【００２１】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角毎に出力されるパルス信号である。ＥＣＵ１は、ＣＲＫ信号に応じ、エンジン２の回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、ピストン１０の上死点（ＴＤＣ）位置に関連したクランク角度で出力されるパルス信号である。
【００２２】
エンジン水温（ＴＷ）センサ１６は、エンジン２のシリンダブロックの、冷却水が充満した気筒周壁（図示せず）に取り付けられる。ＴＷセンサ１６によって検出されたエンジン冷却水の温度ＴＷは、ＥＣＵ１に送られる。
【００２３】
吸気管圧力（ＰB）センサ１７は、吸気管４の圧力を検出する。検出された吸気管圧力ＰBはＥＣＵ１に送られる。
【００２４】
可変リフト機構２３は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って、吸気弁３のリフト量を変更する機構である。リフト量を変更することにより、燃焼室９内に吸入される空気量を制御することができる。可変圧縮比機構２４は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って、燃焼室９内の圧縮比を変更する機構である。これらの機構２３および２４は、任意の適切な手法により構成されることができる。たとえば、カムのロッカーアームに一対のリンクアームを連結し、一方のリンクアームの一端部が回動可能カムフォロアに一対のリンクアームを設け、一方のリンクアームの一端を無段階に変位させることにより、リフト量を無段階に変更させることのできる可変リフト機構が提案されている（特開２００４―３６５６０号公報）。また、たとえば、ピストンとクランク軸の間を複数のリンクで連結したリンク式可変圧縮機構が提案されている（特開２００６−２２６１３３号公報）。
【００２５】
エアフローメータ（ＡＦＭ）３１は、エンジン２に吸入される空気量を検出する。検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１に送られる。
【００２６】
リフト量センサ３２は、たとえば可変リフト機構２３に設けられ、吸気弁３のリフト量を検出する。圧縮比センサ３３は、たとえば可変圧縮比機構２４に設けられ、燃焼室９内の圧縮比を検出する。検出されたリフト量および圧縮比は、ＥＣＵ１に送られる。これらのセンサは、任意の適切な手法により構成されることができる。たとえば、ポテンショメータにより、これらのセンサを構成することができる。
【００２７】
アクセルペダル開度センサ３４は、アクセルペダルの開度ＡＰを検出する。検出されたアクセルペダル開度ＡＰは、ＥＣＵ１に送られる。この実施例では、運転者の要求に応じた要求トルクは、アクセルペダル開度ＡＰによって表される。
【００２８】
この実施例では、可変リフト機構２３が吸気弁３のリフト量を変更することによって吸入空気量を制御するが、代替的に、スロットル弁を吸気管に設け、スロットル弁作動機構が、ＥＣＵ１からの制御信号に従って該スロットル弁の開度を変更することにより、吸入空気量を制御してもよい。
【００２９】
また、この実施例では、筒内噴射式エンジンを例にしているが、吸気管に燃料噴射弁が取り付けられた間接噴射式エンジンにも、本願発明は適用可能である。
【００３０】
エンジン２の出力トルクには、様々な運転パラメータが影響する。このような運転パラメータには、たとえば、エンジン２に供給される燃料の量、点火時期、吸入空気量、および圧縮比がある。図１には、例として、これらの運転パラメータを変更する機構として、燃料噴射機構２１、点火時期機構２２、可変リフト機構２３および可変圧縮比機構２４が示されている。これらの機構のうち、可変圧縮比機構２４は、他の機構に比べて、要求トルクに対する作動に遅れが生じることがある。
【００３１】
このような作動遅れが生じるおそれのある可変圧縮比機構２４の一例として、図２を参照すると、ピストン４３とクランクシャフト４６との間を複数のリンク４４，４５で連結すると共に、該複数のリンクのいずれか１つとエンジン本体（クランクケース）４７に支持されたエキセントリックシャフト４８とを連結するコントロールリンク４２を有する複リンク式可変圧縮比機構が示されている。図２（ａ）は低圧縮比状態を示し、図２（ｂ）は高圧縮比状態を示す。エキセントリックシャフト４８を、図において右周りに回転させると、高圧縮比状態から低圧縮比状態に遷移し、左回りに回転させると、低圧縮比状態から高圧縮比状態に遷移する。こうして、符号ＡとＢで示す範囲内で連続的にピストンストロークを変化させることができる。
【００３２】
このような可変圧縮比機構において、ピストンの往復運動に伴ってシャフト４８に作用する交番トルクを利用し、油圧を介して該シャフト４８を回転させる手法が提案されている（本願出願の出願人による特願２００６−２５０９３７号）。図３に、このような交番トルクの一例を示す。この手法では、高圧縮比位置から低圧縮比位置へ遷移するとき、ａの領域のトルクを利用してシャフト４８を一方向へ回転し、低圧縮比位置から高圧縮比位置へ遷移するとき、ｂの領域のトルクを利用してシャフト４８を他方向へ回転する。
【００３３】
しかしながら、内燃機関の運転状態によっては、交番トルクの振幅の大きさが変化するおそれがある。また、＋側の振幅と−側の振幅が同じでないことが起こり得る。交番トルクの振幅にこのような変動が生じると、可変圧縮比機構により達成される圧縮比の範囲や、可変圧縮比機構の応答速度が変化するおそれがある。結果として、目標圧縮比に対して実圧縮比を追従させることができない状況を招くおそれがある。
【００３４】
図４を参照して、このような目標圧縮比と実圧縮比の乖離を生じさせるおそれのある可変圧縮比機構を搭載したエンジンに、従来のトルク制御を採用した場合の問題について説明する。
【００３５】
図４には、時間の経過と共に、アクセルペダルの開度（ＡＰ）、エンジン回転数（ＮＥ）、エンジンのトルク（Ｔｒｑ）、圧縮比（Ｃｒ）、可変リフト機構の作動量であるリフト量（Ｌｉｆｔ）、および吸入空気量（Ｇａｉｒ）のグラフが示されている。アクセルペダル開度ＡＰおよび回転数ＮＥは、実際の値を示す。トルク、圧縮比、リフト量および吸入空気量については、実線が目標値を示し、点線が実際の値を示す。実際の出力トルクは、任意の適切な手法で計測されることができる。たとえば、エンジンに対する実際の吸入空気量および燃料供給量に基づいて、出力トルクを算出することができる。
【００３６】
可変リフト機構は、吸入空気量を操作する機構の一例として示されており、前述したように、代替的にスロットル弁の開度を制御する機構であってもよい。
【００３７】
時間ｔ１において、運転者によりアクセルペダルが押されることにより、アクセルペダルの開度ＡＰが増加する。アクセルペダル開度ＡＰは、運転者により要求されるトルクを表しているので、目標トルクは、アクセルペダル開度ＡＰに応じて上昇する。このような目標トルクを達成するため、アクセルペダルの開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥに基づいて目標圧縮比を設定し、可変圧縮比機構は、実圧縮比を目標圧縮比に収束させようとして作動を開始する。
【００３８】
しかしながら、領域１０１に示されるように、実圧縮比（点線）は目標圧縮比（実線）に追従していない。たとえば図２に示すような可変圧縮比機構では、出力トルクが小さいとき、交番トルクの振幅が小さくなる。これにより、シャフト４８を回転させる力が小さくなり、圧縮比を変更する作動が緩慢になる。結果として、実圧縮比は目標圧縮比に追従することができない。時間ｔ１〜ｔ２において、可変圧縮比機構の作動に無駄時間が生じてしまっている。
【００３９】
目標吸入空気量は、目標圧縮比に基づいて設定され、目標吸入空気量を達成するための目標リフト量が決定される。可変リフト機構の実リフト量は、目標リフト量に追従している。すなわち、可変リフト機構は要求トルクに速やかに応答しており、可変圧縮比機構のような無駄時間が生じていない。しかしながら、実圧縮比が目標圧縮比に追従せず、圧縮比不足が生じるため、領域１０２に示すように、目標吸入空気量と実吸入空気量の間には乖離が生じている。実吸入空気量が目標吸入空気量に追従しないので、領域１０３に示すように、出力トルクは目標トルクに追従することができない。このように、アクセルペダル開度ＡＰに応じた変化が出力トルクに生じないので、ドライバビリティが悪化する。
【００４０】
時間ｔ２のあたりで、実吸入空気量が或る程度増加したことに伴い、出力トルクも増加し始める。出力トルクが増加するので、交番トルクの振幅が大きくなり、これによって、実圧縮比は目標圧縮比に対して急速な追従を開始する。実圧縮比のこの急速な追従により、実吸入空気量も目標吸入空気量に急速に追従し、出力トルクの増大が促進される。こうして、時間ｔ３あたりで、出力トルクが目標トルクに到達する。
【００４１】
圧縮比は、出力トルクに影響する運転パラメータの一つである。一方、吸入空気量も、出力トルクに影響する運転パラメータの一つである。従来のトルク制御では、目標トルク（要求トルクに応じて決まる）は、目標圧縮比および目標吸入空気量の両方が達成されることにより達成される。しかしながら、前述したように、可変圧縮比機構によっては、吸入空気量を操作する機構と比較して、要求トルクに応じて圧縮比を変更する機構に作動遅れが存在する。結果として、実圧縮比が目標圧縮比に達することができないので、出力トルクが目標トルクに対して不足し、ドライバビリティが低下する。
【００４２】
本願発明は、このようなドライバビリティの低下を防ぐことを目的とする。なお、本願発明は、図２を参照して説明したような可変圧縮比機構に限定されることなく、図４に示すように、目標圧縮比に実圧縮比を追従させることができない作動遅れが生じるおそれのある可変圧縮比機構に適用可能である点に注意されたい。
【００４３】
図５は、本願発明の第１の実施例に従うトルク制御装置のブロック図である。示される機能ブロックは、典型的には、ＥＣＵ１（図１）において実現される。
【００４４】
前述したように、出力トルクに影響する運転パラメータとして、この実施例では、圧縮比だけでなく、吸入空気量、エンジン２に供給される燃料の量、および点火時期があり、これらの運転パラメータを変更する機構として、図１に示すように、燃料噴射機構２１、点火時期制御機構２２、可変リフト機構２３、および可変圧縮比機構２４がある。図５は、これらの機構によって出力トルクがどのように制御されるかを示している。
【００４５】
目標トルク算出部５１は、アクセルペダル開度センサ３４から検出されたアクセルペダル開度ＡＰと、クランク角センサ１５の出力に基づいて検出されたエンジン回転数ＮＥとに基づいて、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤを算出する。アクセルペダル開度ＡＰは、運転者の要求トルクを表しているので、運転者の要求トルクに応じた目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤが設定される。また、エンジン回転数ＮＥに基づいて目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤを設定することにより、タコメータやエンジン音など、運転者が感じる感覚と出力トルクの相関性を保つことができる。
【００４６】
目標圧縮比算出部５２は、実際の出力トルクを目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに収束させるため、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに基づいて目標圧縮比Ｃｒ＿ＣＭＤを算出する。可変圧縮比機構コントローラ５３は、実圧縮比Ｃｒを目標圧縮比Ｃｒ＿ＣＭＤに到達させるよう作動するよう可変圧縮比機構２４に制御信号を介して指示する。図２を参照して説明した可変圧縮比機構２４の例では、該機構は、コントローラ５３からの制御信号に従って、シャフト４８を回転させようとする。
【００４７】
可変圧縮比機構２４の作動の結果達成される実圧縮比Ｃｒは、圧縮比センサ３３により検出される。
【００４８】
目標吸入空気量算出部５４は、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤおよび実圧縮比Ｃｒに基づいて、目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤを算出する。ここで、目標吸入空気量が、目標圧縮比ではなく、実圧縮比に基づいて設定される点に注意されたい。実圧縮比に基づくことにより、図４に示されるような圧縮比不足に起因して出力トルクが不足することを防止することができる。
【００４９】
可変リフト機構コントローラ５５は、実吸入空気量Ｇａｉｒを目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤに収束させるのに必要な目標作動量（この例では、リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤ）を算出し、該目標作動量に従って作動するよう可変リフト機構２３に制御信号を介して指示する。可変リフト機構２３は、該目標作動量に従って作動する。
【００５０】
この実施例では、エンジン２が、理論空燃比で動作するよう制御するストイキエンジンであるので、出力トルクは、主として吸入空気量によって制御される。したがって、目標吸入空気量が、実圧縮比および目標トルクに基づいて設定される。
【００５１】
点火時期算出部５６および燃料量算出部５７は、実吸入空気量Ｇａｉｒに基づいて、それぞれ、点火時期ＩＧＬＯＧおよびエンジン２に供給される燃料量Ｔｏｕｔを算出する。実吸入空気量は、ＡＦＭ３１（図１）により検出されることができる。代替的に、実吸入空気量に代えて、実リフト量および／または実圧縮比を考慮して、燃料量Ｔｏｕｔを算出してもよい。
【００５２】
算出された点火時期および燃料量は、制御信号を介して点火時期制御機構２２および燃料噴射機構２１（図１）にそれぞれ送られる。点火時期制御機構２２は、算出された点火時期で点火プラグ８を駆動し、燃料噴射機構２１は、算出された量の燃料がエンジン２に供給されるよう燃料噴射弁７を駆動する。
【００５３】
なお、燃料量算出部５７は、最終的にエンジン２に供給される燃料の量Ｔｏｕｔを算出し、燃料量Ｔｏｕｔがエンジン２に供給されるよう、１または複数の機構を作動させることができる点に注意されたい。上記の実施例では、燃料量Ｔｏｕｔに基づいて、燃料噴射機構２１に送られる制御信号を生成しているが、代替的に、エンジン２に供給される燃料の量を変更可能な他の機構についても制御信号を生成することができる。たとえば、燃料供給系で発生した蒸発燃料を燃料量Ｔｏｕｔに含めることができる。この場合、燃料噴射機構２１に対する制御信号に加え、該蒸発燃料の量がエンジン２に供給されるように、たとえば吸気管に蒸発燃料をパージする弁の開度を変更する機構に対しても制御信号が生成されるであろう。
【００５４】
代替的に、吸入空気量に加え、または吸入空気量に代えて、点火時期および／または燃料量を、実圧縮比および目標トルクに基づいて算出し、出力トルクを制御するようにしてもよい。図に示す点火時期算出部５６および燃料量算出部５７への点線は、このことを表している。
【００５５】
さらに、エンジン２が、リーン空燃比で動作するよう制御されるリーンバーンエンジンの場合には、出力トルクは、主として燃料量により制御されるのが一般的である。したがって、燃料量算出部５７は、実吸入空気量だけでなく、目標トルクおよび実圧縮比に基づいて燃料量Ｔｏｕｔを算出するのが好ましい。実圧縮比に基づくことにより、図４に示されるような圧縮比不足に起因して出力トルクが不足することを防止することができる。
【００５６】
代替的に、リーンバーンエンジンの場合でも、燃料量に加え、または燃料量に代えて、目標吸入空気量および点火時期を、実圧縮比および目標トルクに基づいて算出し、出力トルクを制御するようにしてもよい。
【００５７】
図１に示されるようなエンジンに対し、可変リフト機構に加え、または可変リフト機構に代えて、吸気バルブ３を開弁する位相を変更することができる可変位相機構を搭載してもよい。可変位相機構は、可変リフト機構と同様に、可変圧縮比機構に比べて作動遅れが小さい。この場合、ＥＣＵ１は、吸気バルブを開弁する位相の目標値を目標吸入空気量に基づいて算出し、目標位相を達成するよう可変位相機構を作動させる制御信号を生成する可変位相機構コントローラを備える。目標吸入空気量が実圧縮比に基づいて設定されているので、こうして変更された位相により、圧縮比不足を補償することができる。可変位相機構の作動により達成される位相は、所定のセンサにより検出されることができる。検出された実位相は、前述した実リフト量および／または実圧縮比と同様に、燃料算出部５７が燃料量を算出するのに考慮されることができる。
【００５８】
図６は、目標トルク算出部５１の詳細な機能ブロック図を示す。最大出力トルク算出部６１は、検出された回転数ＮＥに基づいて、図７に示されるようなマップを参照し、最大出力トルクＴｒｑｍａｘを求める。
【００５９】
ここで、最大出力トルクＴｒｑｍａｘは、エンジン２の回転数ＮＥごとに決められており、各回転数において、エンジン２が出力可能な最大の出力トルクを示す。この実施例では、出力トルクに影響する運転パラメータを変更する機構として、燃料噴射機構２１、点火時期制御機構２２、可変リフト機構２３および可変圧縮比機構２４があるので、最大出力トルクＴｒｑｍａｘは、各回転数において、これらの機構のすべてが最大出力を出すよう制御された場合に得ることのできるエンジン２の出力トルクを示す。最大出力トルクＴｒｑｍａｘを、エンジン回転数ＮＥごとに、たとえばシミュレーション等を介して予め算出して図７のようなマップに規定し、該マップをＥＣＵ１のメモリに予め記憶することができる。最大出力トルクＴｒｑｍａｘを回転数ごとに規定することにより、エンジン２の現在の運転状態下で得られる最大出力トルクを容易に求めることができる。
【００６０】
ここで、可変圧縮比機構２４について、上記の「最大出力を出すよう制御された場合」について説明する。典型的には、各回転数において、可変圧縮比機構２４が出力可能なトルクの最大値は、圧縮比に従って変化する。図８を参照すると、（ａ）には、回転数、可変圧縮比機構２４が出力可能なトルクの最大値、および圧縮比の間の関係を規定した３次元マップの一例が示されている。符号６６は、圧縮比がＣｒ１であるときの回転数ＮＥと出力可能なトルクの最大値との関係を示すグラフであり、符号６７は、圧縮比がＣｒ２（＞Ｃｒ１）であるときの回転数ＮＥと出力可能なトルクの最大値との関係を示すグラフである。（ｂ）は、所定の低回転数ＮＥ１で該３次元マップを切り出した図を示し、（ｃ）は、より高い回転数ＮＥ２（＞ＮＥ１）で該３次元マップを切り出した図を示す。（ｂ）を参照すると、圧縮比が低くなるほど、出力可能なトルクの最大値は減少する傾向があるが、（ｃ）を参照すると、圧縮比が低くなるほど、出力可能なトルクの最大値は高くなる傾向がある。したがって、上記の「最大出力を出すよう制御された場合」とは、各回転数において、出力可能なトルクの最大値に対応する圧縮比が可変圧縮比機構２４によって達成された場合、を示している。より具体的には、（ｂ）の低回転数ＮＥ１においては、トルクの最大値Ｏｕｔ１が圧縮比Ｃｒ１に対応するので、圧縮比Ｃｒ１を達成するよう可変圧縮比機構２４が作動した場合を示し、（ｃ）の比較的高い回転数ＮＥ２においては、トルクの最大値Ｏｕｔ２が圧縮比Ｃｒ２に対応するので、圧縮比Ｃｒ２を達成するよう可変圧縮比機構２４が作動した場合を示す。したがって、上記の最大出力トルクＴｒｑｍａｘは、回転数ＮＥ１については、最大値Ｏｕｔ１に基づいて算出され、回転数ＮＥ２については、最大値Ｏｕｔ２に基づいて算出されることとなる。このように、各回転数においてエンジン２が出力可能な最大トルクＴｒｑｍａｘは、圧縮比を考慮して算出されるのが好ましい。
【００６１】
図６に戻り、トルク使用率算出部６２は、検出されたアクセルペダル開度ＡＰに基づいて、以下の式に従い、トルク使用率Ｋｔｒｑを算出する。αは、０から１の間の所定値である。
【００６２】
Ｋｔｒｑ＝ＡＰ×α
α＝１であるとき、トルク使用率Ｋｔｒｑは、アクセルペダル開度ＡＰに対して線形に変化する。αの値を調整することにより、トルク使用率Ｋｔｒｑを、アクセルペダル開度ＡＰに対して非線形に変化させることができる。
【００６３】
乗算器６３は、最大出力トルクＴｒｑｍａｘとトルク使用率Ｋｔｒｑを乗算し、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤを算出する。
【００６４】
こうして、現在の運転状態下でエンジン２により得られる最大出力トルクに対し、アクセルペダル開度ＡＰに応じたトルクを、目標トルクとして設定することができる。
【００６５】
図９は、図５に示されるトルク制御装置によって得られる各運転パラメータの挙動を示す。アクセルペダル開度ＡＰおよび回転数ＮＥは、実際の値を示す。トルク、圧縮比、リフト量および吸入空気量については、実線は目標値を示し、粗い点線は本願発明のトルク制御に従う実際の値を示す。比較のため、従来のトルク制御を示す図４の実測値が、細かい点線で示されている。
【００６６】
時間ｔ１において、アクセルペダルの開度ＡＰが増大する。これに伴い、目標トルク算出部５１により算出される目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤが増大する。目標圧縮比算出部５２は、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに基づいて目標圧縮比Ｃｒ＿ＣＭＤを設定する。図４を参照して説明したように、可変圧縮比機構２４は目標圧縮比を達成するよう実圧縮比を変更しようとするが、実際には、可変圧縮比機構２４の作動遅れに起因して、時間ｔ１〜ｔ２に示すような無駄時間が生じる。
【００６７】
目標吸入空気量算出部５４は、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤおよび実圧縮比Ｃｒに基づいて目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤを算出する。実圧縮比に基づいているので、目標吸入空気量は、圧縮比不足を補償するよう、図４に示されるよりも増大される。目標吸入空気量を達成するための目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤが算出され、これに従い、可変リフト機構２３は作動する。可変リフト機構２３は、可変圧縮比機構２４に比べて作動遅れが小さいので、実リフト量Ｌｉｆｔは目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤに速やかに追従する。目標吸入空気量が実圧縮比に基づいて算出されているので、実吸入空気量Ｇａｉｒは目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤに追従することができる。
【００６８】
こうして、圧縮比不足が自動的に吸入空気量の増大により補償されるので、出力トルクは目標トルクに追従することができる。
【００６９】
実吸入空気量が増大したことに伴い、時間ｔ２のあたりで、可変圧縮比機構２４の作動が急速に強まり、実圧縮比Ｃｒが目標圧縮比Ｃｒ＿ＣＭＤに急速に追従し始める。実吸入空気量によるトルク補償が行われているので、図４と比較して、圧縮比の追従開始が早まっている。出力トルクが圧縮比に基づいて得られるようになり、よって、目標リフト量および実リフト量は急速に減少し始める。
【００７０】
このように、圧縮比が不足している間は、自動的に吸入空気量が増大されて出力トルクが補償されるので、出力トルクは、アクセルペダル開度ＡＰに応じて変化することができる。
【００７１】
図９の例では、燃料量および点火時期についての運転パラメータの挙動を示していないが、これらの運転パラメータも、吸入空気量と同様に、実圧縮比および目標トルクに基づいて算出されることにより、圧縮比不足を補償するよう挙動する点に注意されたい。
【００７２】
なお、図９は、圧縮比不足が生じる例を示しているが、目標トルクが減少する時には、可変圧縮比機構２４の作動遅れに起因して圧縮比の過剰が生じるおそれもある。このような場合でも、吸入空気量、燃料量、および点火時期が、実圧縮比および目標トルクに基づいて算出されるので、圧縮比の過剰を補償することができる。このように、本願発明によれば、可変圧縮比機構２４の作動遅れに起因する出力トルクの過不足を自動的に補償することができる。
【００７３】
図１０は、本願発明の第１の実施例に従う、図５に示されるトルク制御装置によって実施されるトルク制御プロセスのフローを示す。このプロセスは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００７４】
ステップＳ１〜Ｓ３は、目標トルク算出部５１により実行される。ステップＳ１において、検出された回転数ＮＥに基づいて、図７に示されるようなマップを参照し、最大出力トルクＴｒｑｍａｘを求める。ステップＳ２において、検出されたアクセルペダル開度ＡＰに基づき、トルク使用率Ｋｔｒｑを算出する。ステップＳ３において、最大出力トルクＴｒｑｍａｘおよびトルク使用率Ｋｔｒｑを乗算することにより、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤを算出する。
【００７５】
ステップＳ４は、目標圧縮比設定部５２および可変圧縮比コントローラ５３により実行されるプロセスであり、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに基づいて、目標圧縮比Ｃｒ＿ＣＭＤを算出する。たとえば、圧縮比に対するトルクを規定したマップをＥＣＵ１のメモリに記憶し、目標トルクに基づいて該マップを参照することにより、目標圧縮比を求めることができる。可燃圧縮比機構２４には、目標圧縮比Ｃｒ＿ＣＭＤに従って作動するよう指示する制御信号が送られる。
【００７６】
ステップＳ５は、目標吸入空気量算出部５４および可変リフト機構コントローラ５５により実行されるプロセスである。目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤおよび実圧縮比Ｃｒに基づいて、目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤを算出する。たとえば、トルクおよび圧縮比に対応するリフト量を規定したマップをメモリに記憶し、目標トルクおよび実圧縮比に基づいて該マップを参照することにより、目標リフト量を求めることができる。可変リフト機構２３には、目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤに従って作動するよう指示する制御信号が送られる。
【００７７】
ステップＳ６は、点火時期算出部５６および燃料量算出部５７により実行されるプロセスである。検出された実吸入空気量Ｇａｉｒに基づいて、所望の空燃比が得られるよう、点火時期ＩＧＬＯＧおよび燃料量Ｔｏｕｔを算出する。燃料噴射機構２１および点火時期制御機構２２には、算出された点火時期および燃料量に従って作動するよう指示する制御信号が送られる。
【００７８】
前述したように、点火時期および燃料量を、目標トルクおよび実圧縮比に基づいて算出するようにしてもよい。また、スロットル弁を設ける場合には、ステップＳ５において、スロットル弁の目標開度が、目標トルクおよび実圧縮比に基づいて算出される。
【００７９】
本願発明は、過給機を備えたエンジンにも適用可能である。図１１は、図１に示すエンジン２に、可変圧縮比機構に代えて過給機７０を搭載した概略図を示す。簡略化のため、図１に示される可変圧縮比機構を除いた構成要素は省略されている。
【００８０】
過給機７０は、吸気管４に設けられたコンプレッサ７１と、排気管６に設けられたタービン７２と、コンプレッサ７１およびタービン７２を連結する回転軸７３を備える。タービン７２は、排気管に排出される排気ガスのエネルギーにより回転駆動される。タービン７２の回転によりコンプレッサ７１が回転し、コンプレッサ７１は、圧縮した空気を生成する。
【００８１】
コンプレッサ７１の下流には、過給圧（Ｐｃ）センサ７４が設けられる。過給圧センサ７４は、コンプレッサ７１によって生成された空気の圧力、すなわち過給圧Ｐｃを検出する。検出された過給圧ＰｃはＥＣＵ１に送られる。
【００８２】
排気管６には、電動ウエストゲートバルブ７５が設けられている。ウエストゲートバルブ７５の開度は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って変更される。ウエストゲートバルブ７５の開度を大きくするほど、バイパス通路７６に流入する排ガス量が増える。バイパス通路７５に流れる排ガス量が多くなるほど、タービン７２の回転が抑えられ、コンプレッサ７１によって生成される過給圧が低くなる。電動ウエストゲートバルブ７５の開弁量を制御することにより、過給圧を制御することができる。
【００８３】
図に示す過給機７０は一例であり、他の構成の過給機を設けてもよい。たとえば、コンプレッサとタービンの間に変速機を設け、変速機の変速比を変更することにより、過給圧を制御することができる。
【００８４】
過給機は、可変圧縮比機構と同様に、出力トルクに影響する運転パラメータを変更可能な他の機構（この例では、燃料噴射機構２１、点火時期機構２２、可変リフト機構２３）に比べて、要求トルクに対する作動に遅れが生じることがある。これについて、図１２を参照して説明する。ここで、アクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥは、実際の値を示す。トルク、過給圧、リフト量および吸入空気量については、実線により示される目標値と、細かい点線により示された本願発明が適用される前の実値（すなわち、従来のトルク制御による値）を参照されたい。
【００８５】
時間ｔ１において、運転者によりアクセルペダルが押されることにより、アクセルペダルの開度ＡＰが増加する。アクセルペダル開度ＡＰは、運転者により要求されるトルクを表しているので、目標トルクは、アクセルペダル開度ＡＰに応じて上昇する。このような目標トルクを達成するため、アクセルペダルの開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥに基づいて目標過給圧を設定し、過給機は、実過給圧を目標過給圧に収束させようとして作動を開始する。
【００８６】
実際の出力トルクが小さいとき、排ガスの量も少ないためタービンの回転力が抑制され、よってコンプレッサの回転力も抑制される。したがって、目標過給圧を増大しても、実過給圧は目標過給圧に追従することができない。時間ｔ１〜ｔ３に示すように、過給機の作動に無駄時間が生じている。
【００８７】
目標吸入空気量は、目標過給圧に基づいて設定され、目標吸入空気量を達成するため目標リフト量が決定される。可変リフト機構の実リフト量は、目標リフト量に追従している。すなわち、可変リフト機構は要求トルクに速やかに応答しており、過給機のような無駄時間が生じていない。しかしながら、実過給圧が目標過給圧に追従せず、過給圧不足が生じるため、目標吸入空気量と実吸入空気量の間には乖離が生じている。結果として、出力トルクは目標トルクに追従することができない。このように、アクセルペダル開度ＡＰに応じた変化が出力トルクに生じないので、ドライバビリティが悪化する。
【００８８】
実吸入空気量が増加したことに伴い、時間ｔ３のあたりで、出力トルクも増加し始める。出力トルクが増加するので、排ガス量が増えてタービンの回転力が強まり、これによって、実過給圧は目標過給圧に対して急速な追従を開始する。実吸入空気量も目標吸入空気量に急速に追従し、出力トルクの増大が促進される。こうして、時間ｔ４あたりで、出力トルクが目標トルクに到達する。
【００８９】
過給圧は、出力トルクに影響する運転パラメータの一つである。一方、吸入空気量も、出力トルクに影響する運転パラメータの一つである。従来のトルク制御では、目標トルク（要求トルクに応じて決まる）は、目標過給圧および目標吸入空気量の両方が達成されることにより達成される。しかしながら、前述したように、過給機によっては、吸入空気量を操作する機構と比較して、要求トルクに応じて過給圧を変更する機構に作動遅れが存在する。結果として、実過給圧が目標過給圧に達することができないので、出力トルクが目標トルクに対して不足し、ドライバビリティが低下する。
【００９０】
本願発明をこのような過給機付きのエンジンに適用することにより、このようなドライバビリティの低下を軽減することができる。
【００９１】
図１３は、本願発明の第２の実施例に従う、図１１に示されるような過給機を備えたエンジンのトルク制御装置のブロック図を示す。
【００９２】
図１３は、図５と同様の構成を有している。目標トルク算出部８１により実現される機能は、図５と同じであり、検出された回転数ＮＥに基づいて最大出力トルクＴｒｑｍａｘを求める。最大出力トルクＴｒｑｍａｘは、前述したように、エンジン２の回転数ＮＥごとに決められており、各回転数において、エンジン２が出力可能な最大のトルクを示す。この実施例では、出力トルクに影響する運転パラメータを変更する機構として、燃料噴射機構２１、点火時期制御機構２２、可変リフト機構２３および過給機７０があるので、最大出力トルクＴｒｑｍａｘは、各回転数において、これらの機構のすべてが最大出力を出すよう制御された場合に得ることのできるエンジン２の出力トルクを示す。最大出力トルクＴｒｑｍａｘを、回転数毎に、シミュレーション等を介して予め算出し、図７に示すようなマップに規定してＥＣＵ１のメモリに記憶しておくことができる。
【００９３】
なお、各回転数において、過給機７０が出力可能なトルクの最大値は、過給圧に従って変化する。したがって、図８を参照して説明したのと同様に、上記の「最大出力を出すよう制御された場合」は、各回転数において、出力可能なトルクの最大値に対応する過給機圧が過給機７０によって達成された場合を示している。このように、回転数ごとに、過給機７０が出力可能なトルクの最大値を、過給圧を考慮して求め、該求めたトルクの最大値に基づいて、最大出力トルクＴｒｑｍａｘを算出するのが好ましい。
【００９４】
目標過給圧算出部８２は、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに基づいて目標過給圧Ｐｃ＿ＣＭＤを算出する。過給機コントローラ８３は、実過給圧Ｐｃを目標過給圧Ｐｃ＿ＣＭＤに到達させるよう作動するよう、過給機７０に制御信号を介して指示する。図１１の過給機の例では、ウエストゲートバルブ７５の開度が、該制御信号に従って変更される。
【００９５】
目標吸入空気量算出部８４は、実過給圧Ｐｃおよび目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに基づいて、目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤを算出する。目標過給圧ではなく、実過給圧に基づく点に注意されたい。可変リフト機構コントローラ８５の機能は、図５のものと同様である。また、点火時期算出部８６および燃料量算出部８７の機能も、図５のものと同様である。
【００９６】
図５を参照して説明したのと同様に、吸入空気量に加え、または吸入空気量に代えて、点火時期および／または燃料量を、実過給圧および目標トルクに基づいて算出し、出力トルクを制御するようにしてもよい。点火時期算出部８６および燃料量算出部８７への点線は、これらのことを表している。
【００９７】
さらに、エンジン２がリーンバーンエンジンの場合には、出力トルクは、主として燃料量により主に制御されるのが一般的である。したがって、燃料量算出部８７は、実吸入空気量だけでなく、目標トルクおよび実過給圧に基づいて燃料量Ｔｏｕｔを算出するのが好ましい。実過給圧に基づくことにより、図１２を参照して説明したような、過給圧不足に起因して出力トルクが不足することを防止することができる。
【００９８】
代替的に、リーンバーンエンジンの場合でも、燃料量に加え、または燃料量に代えて、目標吸入空気量および点火時期を、実過給圧および目標トルクに基づいて算出し、出力トルクを制御するようにしてもよい。
【００９９】
また、図５を参照して説明したのと同様に、可変リフト機構に加え、または可変リフト機構に代えて、吸気バルブ３を開弁する位相を変更することができる可変位相機構を搭載してもよい。
【０１００】
目標トルク算出部８１の詳細な機能ブロックは、図６に示すものと同じであるので、説明を省略する。
【０１０１】
図１２に戻り、図１３に示されるトルク制御装置によって得られる各運転パラメータの挙動を説明する。ここで、トルク、過給圧、リフト量および吸入空気量については、実線により示される目標値と、粗い点線により示される、本願発明が適用された時の実値を参照されたい。
【０１０２】
時間ｔ１において、アクセルペダルの開度ＡＰが増大する。これに伴い、目標トルク算出部８１により算出される目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤが増大する。目標過給圧算出部８２は、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤに基づいて目標過給圧Ｐｃ＿ＣＭＤを設定する。過給機７０は目標過給圧を達成するよう実過給圧を変更しようとするが、実際には、時間ｔ１〜ｔ２に示すように無駄時間が生じている。
【０１０３】
目標吸入空気量算出部８４は、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤおよび実過給圧Ｐｃに基づいて目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤを算出する。実過給圧に基づいているので、目標吸入空気量は、過給圧不足を補償するよう、細かい点線で示されるもの（本願発明の適用前）よりも増大される。目標吸入空気量を達成するための目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤが算出され、これに従い、可変リフト機構２３は作動する。可変リフト機構２３は、過給機７０に比べて作動遅れが小さいので、実リフト量Ｌｉｆｔは目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤに追従する。目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤが実過給圧Ｐｃに基づいて算出されているので、実吸入空気量Ｇａｉｒは目標吸入空気量Ｇａｉｒ＿ＣＭＤに追従することができる。
【０１０４】
こうして、過給圧不足が自動的に吸入空気量の増大により補償されるので、出力トルクは目標トルクに追従することができる。
【０１０５】
実吸入空気量が増大したことに伴い、時間ｔ２のあたりで、過給機７０の作動力が急速に強まり、実過給圧Ｐｃが目標過給圧Ｐｃ＿ＣＭＤに急速に追従し始める。実吸入空気量によるトルク補償が行われているので、細かい点線で示されるものと比較して、過給圧の追従開始が早まっている。出力トルクが過給圧に基づいて得られるようになり、よって、目標リフト量および実リフト量は急速に減少し始める。
【０１０６】
このように、過給圧が不足している間は、自動的に吸入空気量が増大されて出力トルクが補償されるので、出力トルクは、アクセルペダル開度ＡＰに応じて変化することができる。
【０１０７】
図１２の例では、燃料量および点火時期についての運転パラメータの挙動を示していないが、これらの運転パラメータも、吸入空気量と同様に、実過給圧および目標トルクに基づいて算出されることにより、過給圧不足を補償するよう挙動する点に注意されたい。
【０１０８】
なお、図１２は、過給圧不足が生じる例を示しているが、目標トルクが減少する時には、過給機７０の作動遅れに起因して過給圧の過剰が生じるおそれもある。このような場合でも、吸入空気量、燃料量、および点火時期が、実過給圧および目標トルクに基づいて算出されるので、過給圧の過剰を補償することができる。このように、本願発明によれば、過給機７０の作動遅れに起因する出力トルクの過不足を自動的に補償することができる。
【０１０９】
図１４は、本願発明の第２の実施例に従う、図１３に示されるトルク制御装置により実施されるトルク制御プロセスのフローである。このプロセスは、所定時間間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１１〜Ｓ１３は、目標トルク算出部８１により実行され、ステップＳ１４は、目標過給圧算出部８２および過給機コントローラ８３により実行され、ステップＳ１５は、目標吸入空気量算出部８４および可変リフト機構コントローラ８５により実行され、ステップＳ１６は、点火時期算出部８６および燃料量算出部８７により実行される。
【０１１０】
図１０のフローと異なるのは、ステップＳ１４およびＳ１５であるので、この点について説明する。ステップＳ１４では、目標トルクに基づいて目標過給圧Ｐｃ＿ＣＭＤを算出する。たとえば、過給圧に対するトルクを規定したマップをＥＣＵ１のメモリに記憶し、目標トルクに基づいて該マップを参照することにより、目標過給圧を求めることができる。過給機７０には、目標過給圧Ｐｃ＿ＣＭＤに従って作動するよう指示する制御信号が送られる。
【０１１１】
ステップＳ１５では、目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤおよび実過給圧Ｐｃに基づいて、目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤを算出する。たとえば、トルクおよび過給圧に対応するリフト量を規定したマップをメモリに記憶し、目標トルクおよび実過給圧に基づいて該マップを参照することにより、目標リフト量を求めることができる。可変リフト機構２３には、目標リフト量Ｌｉｆｔ＿ＣＭＤに従って作動するよう指示する制御信号が送られる。
【０１１２】
次に、本願発明の第３の実施例について説明する。
【０１１３】
アクセルペダルの開度が所定値より低い領域（すなわち、要求トルクが所定値よりも小さい領域）においては、車速を一定に維持するクルーズ走行が所望される場合が多い。第３の実施例では、第１および第２の実施例の目標トルク算出を改良したものであり、このようなクルーズ走行のドライバビリティを改善する。
【０１１４】
前述した図７に示されるように、エンジンの回転数ＮＥと最大出力トルクとの間は必ずしも線形ではない。このため、回転数ＮＥの変化に応じて出力トルクが増減し、クルーズ走行を実現することが困難なことがある。
【０１１５】
図１５を参照して、このような困難性を説明する。時間ｔ１において、或る目標車速ＶＰ１でクルーズ走行を行おうとして、アクセルペダルを少し踏む。アクセルペダル開度ＡＰが増加し、これに伴い回転数ＮＥも増加し始める。第１の実施例で説明したように、目標トルク（実線）は、回転数ＮＥとアクセルペダル開度ＡＰに基づいて決まる。しかしながら、回転数ＮＥに対して最大出力トルクが線形でないため、アクセルペダル開度ＡＰが、クルーズ走行に必要な開度ＡＰ１に達しても（時間ｔ２）、出力トルク（点線）はクルーズ走行に必要なトルクＴｒｑ１に達しない。アクセルペダルに応じた出力トルクが得られないので、運転者はさらにアクセルペダル開度ＡＰを増やそうとする。これにより、回転数ＮＥがさらに増大し、目標トルク（実線）および出力トルクが、クルーズ走行に必要なトルクＴｒｑ１を上回る。運転者は、トルクが大きくなりすぎたので、アクセルペダルの踏み込みを辞めたり（時間ｔ３〜ｔ４）、アクセルペダル開度を減らしたり（時間ｔ４〜ｔ５）等の操作を行いながら、クルーズ走行に必要なトルクになるよう調節する。このようなアクセルペダルの複雑な操作を経た後、時間ｔ６において、必要なトルクが達成される。
【０１１６】
このように、アクセルペダル開度が所定値より小さいクルーズ走行を行うとき、クルーズ走行に必要なアクセルペダル開度に達しても、出力トルクが、回転数に影響されるため、クルーズ走行に必要なトルクに速やかに達しないおそれがある。
【０１１７】
本願発明の第３の実施例は、このような問題を解決するものであり、アクセルペダル開度が小さいときには、エンジン回転数とは無関係に、アクセルペダル開度にのみ基づいて目標トルクを設定する。
【０１１８】
図５および図１３に示される機能ブロック図は、第３の実施例に適用可能である。しかしながら、目標トルク算出部５１、８１の詳細な機能は、図６に代えて、図１６に示されるものが用いられる。
【０１１９】
最大出力トルク算出部６１、トルク使用率算出部６２および乗算器６３は、図６に示されるものと同じである。低ＡＰ用目標トルク算出部６４は、検出されたアクセルペダル開度ＡＰにのみ基づいて目標トルクを算出する。切換え部６５は、検出されたアクセルペダル開度ＡＰが所定値ＬｏＴｒｑ以上ならば、乗算器６３からの出力を目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤとして用いる。アクセルペダル開度ＡＰが該所定値より小さければ、低ＡＰ用目標トルク算出部６４により算出された目標トルクを用いる。
【０１２０】
こうして、アクセルペダル開度ＡＰが所定値より小さいときには、エンジン回転数を用いることなく目標トルクが算出されるので、図１５を参照して説明したようなエンジン回転数と最大出力トルクの間の非線形に起因したドライバビリティの低下を回避することができる。
【０１２１】
図１７は、図１６に示される目標トルク算出部６１を、図５または図１３に示すトルク制御装置に採用した場合の、各運転パラメータの挙動を示す。車速ＶＰ、アクセルペダル開度ＡＰ、および回転数ＮＥは、実値を示す。トルクについては、目標値が実線で表され、実値（出力トルク）は点線で表されている。時間ｔ１において、アクセルペダルが少し押されて、或る目標車速ＶＰ１でクルーズ走行を行おうとする。アクセルペダル開度ＡＰは、該目標車速ＶＰ１のクルーズ走行に必要な開度ＡＰ１であり、これは、所定値ＬｏＴｒｑより小さい。エンジン回転数ＮＥも、アクセルペダル開度ＡＰの上昇に応じて上昇する。アクセルペダル開度ＡＰが所定値より小さいので、出力トルク（点線）は、回転数ＮＥに影響されることなく、該アクセルペダル開度ＡＰに応じた目標トルク（クルーズ走行に必要なトルク）Ｔｒｑ１に速やかに到達して該目標トルクに維持される。
【０１２２】
このように、アクセルペダル開度ＡＰに応じて、クルーズ走行に必要なトルクに速やかに達するので、出力トルク不足と感じてアクセルペダルを運転者がさらに踏み込む必要はない。複雑なアクセルペダル操作を必要とすることなく、速やかにクルーズ走行に必要なトルクが得られるので、ドライバビリティが向上する。
【０１２３】
図１８は、本願発明の第３の実施例に従う、トルク制御プロセスのフローである。このフローは、可変圧縮比機構が搭載されたエンジンに基づいている。ステップＳ２１において、検出されたアクセルペダル開度ＡＰが、所定値ＬｏＴｒｑ以上であるかどうかを判断する。所定値以上ならば、ステップＳ２２〜Ｓ２４を実行する。ステップＳ２２〜Ｓ２４は、図１０のステップＳ１〜Ｓ３と同じであるので、説明を省略する。
【０１２４】
アクセルペダル開度ＡＰが所定値ＬｏＴｒｑより小さければ、以下の式のように、アクセルペダル開度ＡＰに所定値βを乗算することにより目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤを算出する。
【０１２５】
Ｔｒｑ＿ＣＭＤ＝ＡＰ×β
ここで、所定値βは、アクセルペダル開度を出力トルクに変換するための係数である。所定値βは、算出される目標トルクＴｒｑ＿ＣＭＤが、アクセルペダル開度ＡＰに応じた目標車速で走行するのに必要なトルクであるよう設定される。
【０１２６】
ステップＳ２６〜Ｓ２８は、図１０のステップＳ４〜Ｓ６と同じであるので、説明を省略する。
【０１２７】
第３の実施例は、過給機を備えたエンジンにも適用可能であり、この場合、図１８に示されるステップＳ２１およびＳ２５が、図１４に示されるフローに同様に追加されることができる。
【０１２８】
以上、本願発明の好適な実施例に説明したが、可変圧縮比機構と過給機の両方を備えたエンジンにも、本願発明は適用可能である。両機構の作動遅れに起因して生じる出力トルク不足は、該両機構に比較して作動遅れが小さい機構によって補償されることができる。
【０１２９】
本願発明は、出力トルクに影響する運転パラメータを変更する機構のうち、或る機構に比較して、作動遅れを有する他の機構を搭載したエンジンに適用可能である。たとえば、或る機構においては、要求トルクに応じた目標値に実値が速やかに追従するが、他の機構においては、要求トルクに応じた目標値に実値が速やかに追従できない形態に、本願発明は適用可能である。したがって、本願発明では、比較的作動遅れを有する機構として、可変圧縮比機構および過給機を挙げ、比較的作動遅れを有しない機構として、吸気量操作機構（可変リフト機構、スロットル弁制御機構）、燃料噴射機構、点火時期制御機構および可変位相機構を例に挙げたが、これらの機構に限定されない点に注意されたい。出力トルクに影響する運転パラメータには、様々なものが考えられ、他の機構についても、本願発明は適用可能である。
【０１３０】
本発明は、汎用の（例えば、船外機等の）内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】この発明の一実施例に従う、エンジンおよびその制御装置を概略的に示す図。
【図２】この発明の一実施例に従う、可変圧縮比機構の一例を示す図。
【図３】この発明の一実施例に従う、可変圧縮比機構を作動させるための交番トルクの一例を示す図。
【図４】従来のトルク制御に従う各パラメータの挙動を示す図。
【図５】この発明の第１の実施例に従う、トルク制御装置のブロック図。
【図６】この発明の第１の実施例に従う、目標トルク算出部のブロック図。
【図７】この発明の第１の実施例に従う、回転数に対する最大出力トルクを規定したマップの一例を示す図。
【図８】この発明の第１の実施例に従う、圧縮比を考慮して最大出力トルクが算出されることを説明するための図。
【図９】この発明の第１の実施例に従う、トルク制御に従う各運転パラメータの挙動を示す図。
【図１０】この発明の第１の実施例に従う、トルク制御方法を示すフローチャート。
【図１１】この発明の一実施例に従う、過給機の一例を示す図。
【図１２】従来のトルク制御およびこの発明の一実施例に従うトルク制御に従う各運転パラメータの挙動を示す図。
【図１３】この発明の第２の実施例に従う、トルク制御装置のブロック図。
【図１４】この発明の第２の実施例に従う、トルク制御方法を示すフローチャート。
【図１５】この発明の第１または第２の実施例に従う、クルーズ走行における各パラメータの挙動を示す図。
【図１６】この発明の第３の実施例に従う、目標トルク算出部のブロック図。
【図１７】この発明の第３の実施例に従う、クルーズ走行における各運転パラメータの挙動を示す図。
【図１８】この発明の第３の実施例に従う、トルク制御方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１３２】
１  ＥＣＵ
２  エンジン
２３  可変リフト機構
２４  可変圧縮比機構
７０  過給機
【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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【図１７】
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【図１８】
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