(57)【要約】【課題】トルクリザーブ制御においてより適切な大きさのリザーブトルクを設定して、より好適なトルク制御を可能とするエンジントルク制御装置及びその調整方法を提供する。【解決手段】点火時期の進角側に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、リザーブトルクによる不足分を吸入空気量で補って総合的に実トルクを目標トルクに制御する。こうしたエンジントルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）において、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量（最大加速限界量ΔＮＥ）を取得するプログラム（加速限界取得部Ｂ２１）と、その最大加速限界量ΔＮＥの量だけ加速するために必要になるトルク（加速トルク）を求めるプログラム（加速トルク取得部Ｂ２２）と、その加速トルクに基づいてリザーブトルクを可変設定するプログラム（リザーブトルク取得部Ｂ２３）と、を備える構成とする。【選択図】図１０
2008128082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象とするエンジンのトルクの大小に係る第１のトルクパラメータと、該第１のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する第２のトルクパラメータとについて、前記第２のトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を前記第１のトルクパラメータで補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御するエンジントルク制御装置において、
単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量である最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分可変手段を備えることを特徴とするエンジントルク制御装置。
【請求項２】
前記トルク余裕分可変手段は、
前記最大加速限界量だけ加速するために必要になるトルクである加速トルクを求める加速トルク取得部と、
該加速トルク取得部により取得された加速トルクに基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分設定部と、
によって構成されるものである請求項１に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項３】
前記加速トルク取得部は、前記最大加速限界量と、前記エンジンの出力回転軸に生じている慣性力の大きさとに基づいて、前記加速トルクを求めるものである請求項２に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項４】
前記最大加速限界量をΔＮＥ、前記エンジンの出力回転軸に生じている回転慣性モーメントをＩとした場合、
前記加速トルク取得部は、「Ｉ×ΔＮＥ」なる関係式で表されるエネルギー値に基づいて前記加速トルクを算出するものである請求項３に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項５】
前記エンジンは、燃焼を行う部分であるシリンダと、該シリンダに対する吸気を流通させる吸気通路と、これらシリンダと吸気通路との間を弁開閉動作に基づいて連通又は遮断する吸気弁とを備え、前記吸気通路の中途に設けられた吸気絞り弁の開度に基づいて前記シリンダに対する吸入空気量が制御されるとともに、その吸入空気と共に燃焼に供される燃料が前記吸気通路に対して供給されるものであり、
該エンジンについて、所定のタイミングである目標開度算出タイミングにて前記吸気絞り弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、
前記目標開度算出タイミングから所定遅延時間の経過後に、該目標開度算出タイミングにて算出された前記目標開度に基づき前記吸気絞り弁の開度を制御する吸気絞り弁制御手段と、
前記吸気弁の閉弁タイミングよりも前にあって前記吸気通路に対する燃料供給量の目標値を算出するタイミングである目標燃料供給量算出タイミングにて、前記吸気弁の閉弁タイミングにおける吸入空気量を予測する吸入空気量予測手段と、
前記吸入空気量予測手段により予測された吸入空気量に基づいて前記吸気通路に対する燃料供給量を算出する手段と、
前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間、及び、前記吸気絞り弁の開度制御に係る遅延時間の少なくとも一方が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定する遅延制御可変手段と、
を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項６】
前記遅延制御可変手段は、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間による乗算に基づいて、その時間が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定するものである請求項５に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項７】
前記エンジンの本体温度又はその相当値に基づいて前記最大加速限界量を可変とする手段を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項８】
前記エンジンが所定の運転モードで運転されているか否かを判定する運転モード判定手段と、
前記運転モード判定手段により所定の運転モードで運転されている旨判定されている間は前記第１のトルクパラメータを、前記目標トルクよりも前記トルク余裕分だけトルク増大側に制御するトルク余裕分形成手段と、
を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項９】
前記所定の運転モードは、アイドリング運転を示す運転モードである請求項８に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項１０】
前記トルク余裕分は、トルクピークとなる基準トルクからのオフセット量として定められるものである請求項１〜９のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項１１】
前記エンジンは、火花点火式エンジンであり、
前記第２のトルクパラメータは、該火花点火式エンジンの点火時期であり、
前記基準トルクは、１燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期に相当する最適点火時期（ＭＢＴ）であり、
前記オフセット量は、該最適点火時期からの遅角量である請求項１０に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項１２】
前記エンジンは、火花点火式エンジンであり、
前記第１のトルクパラメータは、前記エンジンのシリンダに対する吸入空気量であり、
前記第２のトルクパラメータは、前記火花点火式エンジンの点火時期である請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエンジントルク制御装置。
【請求項１３】
制御対象とするエンジンのトルクの大小に係る第１のトルクパラメータと、該第１のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する第２のトルクパラメータとについて、前記第２のトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を前記第１のトルクパラメータで補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御するエンジントルク制御装置の調整方法であって、
単位時間あたりに加速可能な最大加速量であるエンジン回転速度の最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を求めて、そのトルク余裕分を前記エンジントルク制御装置へ設定することを特徴とするエンジントルク制御装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば吸入空気量のような応答性の低いトルクパラメータと、例えば点火時期のような応答性の高いトルクパラメータとを協調制御して、応答性の高いトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態で実トルクを目標トルクに制御する、いわゆるトルクリザーブ制御を行うエンジントルク制御装置及びその調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車等には、例えばパワーステアリングのポンプや、オルタネータ、エアコンのコンプレッサ等々、エンジン出力により駆動される各種の装置が搭載されている。そして、これらの車載装置は、エンジントルクの低減しているアイドリング運転時にあっても駆動されることがある。このため、それら車載装置が駆動された場合には、エンジン負荷が増大するとともに、その負荷変動に伴いエンジントルクの大きさにも変動（減少側への変動）が生じることになる。
【０００３】
ここで、その負荷変動に伴うトルク変動は、例えば吸入空気量（吸気量）を制御することによって補償することができる。しかし、吸気量を制御する場合、スロットル弁開度やＩＳＣ弁（アイドル回転速度制御用の吸気絞り弁）開度の変化が筒内充填空気量の変化として現れるまでに応答遅れがある。このため、吸気量の制御では上記車載装置の負荷変動に起因したトルク変動（ひいてはエンジン回転速度の変動）を高い応答性で補償することができない。そこで従来、こうしたトルク変動を高い応答性で補償する装置として、例えば特許文献１に記載される装置が提案されている。以下、この装置についてさらに説明する。
【０００４】
この装置は、点火時期の変化（遅角側又は進角側への変化）が高い応答性でエンジントルクに作用することに着目して、アイドリング運転時に上記負荷変動によるトルク変動を点火時期の制御によって高い応答性で補償するようにしたものである。しかし一般的な点火時期制御では、目標トルクを満足するため、最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）、すなわちトルク及び燃料消費率が共に最良となるような点火時期へ、都度の点火時期が制御される。そのため、運転状況によっては、点火時期がＭＢＴに近過ぎてその進角側（トルク増大側）に十分な余裕（トルク余裕分）が確保されないことがある。そして、このような場合には、点火時期をＭＢＴ（トルク最大点）に制御しても、上記車載装置の駆動に起因したトルク低下を補償するだけのトルクが得られないことも懸念されるようになる。そこで、上記特許文献１に記載の装置では、トルク変化に対する応答性の低い吸気量と応答性の高い点火時期とを協調制御して、予め決められた固定値又はエンジン運転状態に基づく可変値からなる所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ、点火時期の進角側に余裕をもたせるとともに、そのリザーブトルクによる不足分を吸気量の制御で補うようにしている。すなわち、これらトルクパラメータによるトルク制御のもと、点火時期により十分なリザーブトルクが確保されるとともに、吸気量によりそのリザーブトルクによるＭＢＴからのトルク低下分はキャンセルされる。そしてこれにより、総合的には、実トルク（実際のトルク）が目標トルク（制御目標値）に制御されることになる。したがって、この装置では、目標トルクを満足しながら、エンジン負荷等に応じて点火時期を進角側に制御することにより上記リザーブトルクを適宜に放出することが可能である。そしてこれにより、上記車載装置の駆動によるトルク変動についてもこれを、高い応答性で補償することができるようになる。
【特許文献１】特開２００６−１３８３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、こうしたトルクリザーブ制御を行うエンジントルク制御装置では、上記リザーブトルクの大きさが重要になる。このリザーブトルクを過剰に大きく設定してしまうと、点火時期が遅角し過ぎることなどにより、燃費悪化や排気温度の上昇等の不具合を招きかねないからである。しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、このリザーブトルクを、固定値又はエンジン運転状態に基づく可変値として設定しており、そのリザーブトルクの大きさは、必ずしも個々のエンジン特性が反映されたものとはなっていない。すなわちこの点については、上記特許文献１に記載の装置でも、未だ改善の余地の残されるものとなっている。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、トルクリザーブ制御においてより適切な大きさのリザーブトルクを設定して、より好適なトルク制御を可能とするエンジントルク制御装置及びその調整方法を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、制御対象とするエンジンのトルク（出力トルク）の大小に係る第１のトルクパラメータと、該第１のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する第２のトルクパラメータとについて、前記第２のトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を前記第１のトルクパラメータで補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御するエンジントルク制御装置において、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量である最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分可変手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
発明者は、所定トルク余裕分（リザーブトルク）の設定値を可能な限り必要最小限の大きさに抑えることのできる装置を開発すべく、種々のエンジン特性をリザーブトルクの大きさに反映させることを検討した。そして、エンジン特性の１つである上記最大加速限界量（単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量）を、リザーブトルクの大きさに反映させることで、より好ましいエンジン動作が得られることを見出し、上記構成を発明した。詳しくは、エンジンでは、その出力軸の回転速度（エンジン回転速度）の変動量について、エンジン自体の性能的な加速限界や、ユーザにより又は自動的に設定された任意の規制による限界（上限値）が存在し、単位時間あたりに加速可能な最大加速量（最大加速限界量）が決まっている。そして、リザーブトルクは通常、エンジン回転速度の制御に用いられる。発明者はこうした点に着眼し、上記構成により、最大加速限界量に基づいてリザーブトルクを可変設定することで、リザーブトルクを適切な大きさ、すなわち必要最小限の大きさにより近い値に設定することを可能にした。すなわち、上記請求項１に記載の装置によれば、トルクリザーブ制御においてより適切な大きさのリザーブトルクが設定され、ひいてはより好適なトルク制御が可能になる。
【００１０】
なおここで、上記トルク余裕分可変手段は、最大加速限界量を変数とする複雑な関数に基づいて上記リザーブトルクを可変設定するものとすることも可能である。しかし、制御の簡易化を図る上では、このトルク余裕分可変手段を、基本的には、最大加速限界量が大きくなるほどリザーブトルクをより大きく、また最大加速限界量が小さくなるほどリザーブトルクをより小さく設定するものとすることが有効である。
【００１１】
また、上記請求項１に記載の構成は、ユーザにより又は自動的に上記最大加速限界量が積極的に設定された（積極的にエンジン回転速度の変動量が規制された）構成に適用して特に有効である。このような場合は通常、上記最大加速限界量が用途（目的）に合わせて適した値に設定される。そのため、こうした場合について上記構成を採用すれば、リザーブトルクが用途（目的）に適した大きさに設定されることになる。
【００１２】
また、上記最大加速限界量の単位時間としては、例えば燃焼間隔（例えば４気筒の４ストロークエンジンであれば「１８０°ＣＡ」）等を用いることが有効である。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の装置において、前記トルク余裕分可変手段が、前記最大加速限界量だけ加速するために必要になるトルクである加速トルクを求める加速トルク取得部と、該加速トルク取得部により取得された加速トルクに基づいて前記トルク余裕分を可変設定するトルク余裕分設定部と、によって構成されるものであることを特徴とする。
【００１４】
最大加速限界量に基づいてリザーブトルクを可変設定する場合、例えば予め実験等により両者を関連付けるマップ（適合マップ）を作成しておくことで、最大加速限界量に対応したリザーブトルクを設定することができる。しかしながら、このような適合マップを作成する際には、様々なエンジン運転条件について最適データ（最適リザーブトルク）を取得しなければならず、膨大な手間と時間がかかる。このため、作業時間の削減や低コスト化等を考えた場合には、より少ないマップ数で制御を可能とするシステムの方が好ましい。この点、上記請求項２に記載の装置は、最大加速限界量（エンジン加速度）をトルクに換算する加速トルク取得部を備える。このため、適合マップを要さず（又は簡易なマップや数式で）、上記最大加速限界量に応じたリザーブトルクを求めることが可能になる。
【００１５】
具体的には、例えば請求項３に記載の発明のように、前記加速トルク取得部を、前記最大加速限界量と、前記エンジンの出力回転軸に生じている慣性力の大きさとに基づいて、前記加速トルクを求めるものとした構成が有効である。こうした構成にすることで、前記加速トルクを容易且つ正確に求めることができるようになる。
【００１６】
さらに、この請求項３に記載の装置については、請求項４に記載の発明のように、前記最大加速限界量をΔＮＥ、前記エンジンの出力回転軸に生じている回転慣性モーメントをＩとした場合に、前記加速トルク取得部についてはこれを、「Ｉ×ΔＮＥ」なる関係式で表されるエネルギー値に基づいて前記加速トルクを算出するものとした構成が有効である。このように、例えばエンジンの設計値等により定まる回転モーメント（回転慣性モーメント）を用いることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さず（又は簡易なマップや数式で）、前記最大加速限界量をエネルギー値（加速トルクに相当）へ容易且つ的確に変換（換算）することが可能になる。
【００１７】
なお、これら請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置において制御の簡易化を図る上では、上記トルク余裕分設定部として、例えば加速トルクそのものの値をリザーブトルクとして設定するもの、あるいはその加速トルクに準ずる値、例えば加速トルクに所定の係数を演算（加算・減算・乗算・除算）した値をリザーブトルクとして設定するものなどを採用することが有効である。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが、燃焼を行う部分であるシリンダと、該シリンダに対する吸気を流通させる吸気通路と、これらシリンダと吸気通路との間を弁開閉動作に基づいて連通又は遮断する吸気弁とを備え、前記吸気通路の中途に設けられた吸気絞り弁の開度に基づいて前記シリンダに対する吸入空気量が制御されるとともに、その吸入空気と共に燃焼に供される燃料が前記吸気通路に対して供給されるものである場合に、該エンジンについて、所定のタイミングである目標開度算出タイミングにて前記吸気絞り弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、前記目標開度算出タイミングから所定遅延時間の経過後に、該目標開度算出タイミングにて算出された前記目標開度に基づき前記吸気絞り弁の開度を制御する吸気絞り弁制御手段と、前記吸気弁の閉弁タイミングよりも前にあって前記吸気通路に対する燃料供給量を算出するタイミングである目標燃料供給量算出タイミングにて、前記吸気弁の閉弁タイミングにおける吸入空気量を予測する吸入空気量予測手段と、前記吸入空気量予測手段により予測された吸入空気量に基づいて前記吸気通路に対する燃料供給量の目標値を算出する手段と、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間、及び、前記吸気絞り弁の開度制御に係る遅延時間の少なくとも一方が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定する遅延制御可変手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
吸気通路に燃料を噴射供給する吸気通路（例えば吸気ポート）噴射エンジンにおいて、目標噴射量算出時点（目標燃料供給量算出タイミング）で将来の吸気弁閉弁時点における吸入空気量を正確に予測するためには、上記構成のように、目標開度の取得（算出）タイミングに対して所定遅延時間だけ吸気絞り弁（例えばスロットル弁）の駆動を遅らせる構成とすることが有効となる。こうすることで、吸気弁閉タイミングにおける吸入空気量をより正確な予測値として得ることが可能になり、上記燃料噴射量の目標値として適切な値を設定することができるようになる。ただしこの場合、吸気絞り弁の駆動遅れに伴うトルク生成の遅れ（ひいては要求吸入空気量との相違）に起因して、ドライバビリティ（運転性）の悪化が僅かながら懸念されるようになる。そして、その悪化の度合は、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間（噴射後吸気時間）や、前記吸気絞り弁の開度制御に係る遅延時間（スロットル弁遅延時間）が長くなるほど大きくなる。この点、上記構成であれば、遅延制御可変手段により、それら噴射後吸気時間及びスロットル弁遅延時間の少なくとも一方が長くなるほど前記最大加速限界量がより大きな値に可変設定されるようになり、上記懸念されるドライバビリティ（運転性）の悪化が生じた場合であれ、その悪化が早期に修復されるようになる。しかもこの場合、その最大加速限界量の値の増大に応じてリザーブトルクも大きくなるため、リザーブトルクの放出により高い応答性でトルクを生成する（ひいてはトルク変動を補償する）ことが可能になり、その高い応答性により良好なドライバビリティが得られるようになる。
【００２０】
そして、この請求項５に記載の装置について、前記遅延制御可変手段として、上記噴射後吸気時間が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定するものを採用する場合には、請求項６に記載の発明のように、同遅延制御可変手段についてはこれを、前記目標燃料供給量算出タイミングから前記吸気弁の閉弁タイミングまでの時間による乗算に基づいて、その時間が長くなるほど前記最大加速限界量をより大きな値に可変設定するものとすることが有効である。こうすることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さずとも（又は簡易なマップや数式で）、前記最大加速限界量を容易且つ的確に可変設定することが可能になる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、上記請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンの本体温度（例えば冷却水温として検出されるエンジン温度）又はその相当値に基づいて前記最大加速限界量を可変とする手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
こうした手段を備えることで、前記エンジンの暖機状態に基づいて前記最大加速限界量の値を適切な値に設定することが可能になる。例えばエンジンの本体温度（エンジン温度）を確認することで、排気系に設けられた触媒の活性状態を推定することができる（例えばエンジン温度が低ければ未活性）。このため、エンジン温度が低いほど、暖機や触媒の活性を促進すべく前記最大加速限界量をより大きな値に設定することが有効である。
【００２３】
なお、直接的なエンジン温度に代えて、例えばエンジンから排出される排気温度等といったパラメータ、すなわち間接的にエンジン温度の高低を示すエンジン温度の相当値を用いることもできる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、上記請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが所定の運転モードで運転されているか否かを判定する運転モード判定手段と、前記運転モード判定手段により所定の運転モードで運転されている旨判定されている間は前記第１のトルクパラメータを、前記目標トルクよりも前記トルク余裕分だけトルク増大側に制御するトルク余裕分形成手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
前述したように、リザーブトルクを過剰に大きく設定してしまうと、点火時期が遅角し過ぎるなどといった不都合が起こりかねない。したがって、トルクリザーブ制御は、同制御の必要な場合や同制御の実行に適した場合にだけ行うことが好ましい。この点、上記構成であれば、エンジンの運転モードに応じて上述のトルクリザーブ制御を行うことで、基本的には同制御を必要とする（又は同制御の実行に適した）一乃至複数の所定の運転モードにおいてのみ（ただし他の条件を別途設定することも可能）、上述のトルクリザーブ制御が行われるようになり、その制御に伴う上記不都合の発生は抑制されることになる。
【００２６】
またこの場合において、前記所定の運転モードとしては、請求項９に記載の発明のように、アイドリング運転を示す運転モードを採用することが有効である。
【００２７】
前述したように、上述のトルクリザーブ制御は、エンジントルクの低減しているアイドリング運転時において、車載装置が駆動された場合のトルク変動を補償するために用いて特に有効である。このため、トルクリザーブ制御を行うエンジントルク制御装置としても、上記のように、アイドリング運転時にその制御を実行する装置が特に有益である。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、上記請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、前記トルク余裕分（リザーブトルク）についてはこれを、トルクピーク（極大点）となる基準トルクからのオフセット量として定められるものすることを特徴とする。このような構成であれば、容易且つ的確にリザーブトルクを設定することが可能になり、ひいてはより好適なトルク制御が実現可能となる。
【００２９】
そしてこの場合、前記エンジンが、火花点火式エンジンであり、前記第２のトルクパラメータが、該火花点火式エンジンの点火時期であるようなときには、請求項１１に記載の発明のように、前記基準トルクが、１燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期に相当する最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）であり、前記オフセット量が、該最適点火時期からの遅角量である構成とすることが有効である。こうした構成であれば、好適なトルク制御が可能になる。
【００３０】
また一方、請求項１２に記載の発明では、上記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが、火花点火式エンジンであり、前記第１のトルクパラメータが、前記エンジンのシリンダに対する吸入空気量であり、前記第２のトルクパラメータが、前記火花点火式エンジンの点火時期であることを特徴とする。こうした構成とすることにより、上記特許文献１に記載の装置に準ずる態様で、上述のトルクリザーブ制御を容易且つ的確に実現することができるようになる。なお、吸入空気量は、前述したように、例えばスロットル弁開度やＩＳＣ弁（アイドル回転速度制御用の吸気絞り弁）開度等により制御可能である。
【００３１】
他方、こうしたエンジントルク制御装置の調整方法としては、請求項１３に記載の発明のように、制御対象とするエンジンのトルクの大小に係る第１のトルクパラメータと、該第１のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する第２のトルクパラメータとについて、前記第２のトルクパラメータのトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を前記第１のトルクパラメータで補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御するエンジントルク制御装置の調整方法であって、単位時間あたりに加速可能な最大加速量であるエンジン回転速度の最大加速限界量に基づいて前記トルク余裕分を求めて、そのトルク余裕分を前記エンジントルク制御装置へ設定する方法が有効である。こうした方法であれば、前述したエンジン回転速度の最大加速限界量に基づいてより適切な大きさのリザーブトルクが設定され、ひいてはより好適なトルク制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係るエンジントルク制御装置及びその調整方法を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の装置は、例えば４輪自動車用エンジンとしてのレシプロ式エンジンを対象にしたエンジン制御システムに搭載されている。この装置も、先の特許文献１に記載の装置と同様、いわゆるトルクリザーブ制御を行うトルク制御装置である。
【００３３】
まず図１を参照して、本実施形態に係るトルク制御装置が搭載された車両制御システムの概略構成について説明する。なお、本実施形態の制御対象としては、多気筒（例えば４気筒）エンジンを想定している。しかしこの図１においては説明の便宜上、１つのシリンダ（気筒）のみを図示している。
【００３４】
同図１に示されるように、このエンジン制御システムは、エンジン１０（内燃機関）を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。
【００３５】
ここで制御対象とされるエンジン１０は、火花点火式レシプロエンジンであり、基本的には、シリンダブロック１０ａによりシリンダ（気筒）２０が形成されて構成されている。シリンダブロック１０ａには、冷却水の通路となる冷却水路１０ｂと、その冷却水路１０ｂを通じてエンジン１０内を主に循環する冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ１０ｃとが設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダ２０内には、ピストン２０ａが収容され、そのピストン２０ａの往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。このクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ１０ｄが配設され、そのクランク軸の回転角度（エンジン回転速度）が検出可能とされている。また、シリンダブロック１０ａの上端面にはシリンダヘッドが固定されており、そのシリンダヘッドとピストン２０ａ上面との間には燃焼室２０ｂが形成されている。
【００３６】
シリンダヘッドには、燃焼室２０ｂに開口する吸気ポート（シリンダ２０に対する吸気を流通させる吸気口）と排気ポート（シリンダ２０からの排気を流通させる排気口）とが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸に連動するカム軸に取り付けられたカムによって駆動される吸気弁２１と排気弁２２とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、エンジン１０の各シリンダに外気を吸入するための吸気管３０（吸気マニホールド）が接続され、排気ポートには、エンジン１０の各シリンダからの燃焼ガス（排気）を排出するための排気管（排気マニホールド）４０が接続されている。そして、吸気管３０の中途には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で通路面積の拡大（拡径）されたサージタンク３０ａが設けられ、このサージタンク３０ａには吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ３０ｂが設けられている。なお、上記吸気弁２１及び排気弁２２は、それぞれシリンダ２０と吸気ポート（吸気通路）との間、及び、シリンダ２０と排気ポート（排気通路）との間を、各弁開閉動作に基づいて連通又は遮断するものである。
【００３７】
カム軸には、上記吸気弁２１及び排気弁２２に係る動弁機構として、吸気側及び排気側にそれぞれ可変バルブタイミング装置１１，１２（可変動弁機構の１つ）及びカムポジションセンサ１１ａ，１２ａが設けられている。ここで、可変バルブタイミング装置１１，１２は、周知の可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）をもって、吸排気弁２１，２２の開閉時期やバルブオーバーラップ量等のバルブ開閉（弁開閉）動作条件を連続的に可変とするものである。また、カムポジションセンサ１１ａ，１２ａは、それぞれカム軸の回転位置を検出する（ひいては気筒判別やＴＤＣ（上死点）の検出を行う）ためのものである。このシステムでは、カムポジションセンサ１１ａ，１２ａのセンサ出力がＥＣＵ５０に逐次入力されており、このＥＣＵ５０の指令のもとに上記可変バルブタイミング装置１１，１２を適宜に操作することで、時々のエンジン運転状態や運転者の要求等に応じて最適なバルブ開閉動作条件を実現している。
【００３８】
エンジン１０の吸気系を構成する吸気管３０には、吸気管３０最上流部のエアクリーナ３１を通じて吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ３２が設けられている。さらに、このエアフロメータ３２の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３３（吸気絞り弁）と、このスロットル弁３３の開度（スロットル弁開度）や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３３ａとが設けられており、その下流側に設けられた上記サージタンク３０ａへ送る空気量を調節することができるようになっている。
【００３９】
また吸気管３０は、サージタンク３０ａの下流側で、エンジン１０の各シリンダに空気を導入するように分岐している。そして、この吸気管３０の分岐路には、各シリンダの吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式（又はピエゾ駆動式等）のインジェクタ３５（燃料噴射弁）がそれぞれ取り付けられている。こうして、このインジェクタ３５により、吸気通路、特に各シリンダの吸気ポートに対して、燃料（ガソリン）が噴射供給（ポート噴射）されるようになっている。
【００４０】
エンジン１０では、上記インジェクタ３５により噴射された燃料（厳密には吸入空気との混合気）に対して点火を行うことでその燃料を燃焼させるようにしている。このため、エンジン１０のシリンダヘッドには、点火コイル等からなる点火装置１５ａ等を備えた点火プラグ１５が、シリンダ毎に取り付けられている。すなわち、このエンジン１０において点火を行う際には、ＥＣＵ５０により、上記点火プラグ１５に対して、所望の点火時期で高電圧が印加される。そして、この高電圧の印加により、各点火プラグ１５の対向電極間に火花放電が発生し、この発生した火花放電によって、燃焼室２０ｂ内に導入された混合気が着火、燃焼する。なお、このエンジン１０は、４ストロークエンジンである。すなわち、このエンジン１０では、吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で逐次実行される。
【００４１】
一方、エンジン１０の排気系を構成する排気管４０には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等からなる触媒４１が設けられ、この触媒４１の上流側には排気を対象として混合気の空燃比又はリッチ／リーンを検出するための酸素濃度センサ４１ａ（例えばリニア検出式のＡ／Ｆセンサや２値検出式のＯ2センサ等）が設けられている。
【００４２】
また図示は割愛しているが、このシステムにも、前述した特許文献１に記載の装置と同様、パワーステアリングのポンプや、オルタネータ、エアコンのコンプレッサ等々、エンジン１０の出力により駆動される各種の装置が搭載されている。
【００４３】
こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０である。このＥＣＵ５０には、上記各種センサの他、吸入空気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ５０ａや、大気圧力を検出するための大気圧センサ５０ｂ、運転者（ドライバ）によるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ５０ｃ等の各種センサからの検出信号が逐次入力される。このＥＣＵ５０は、それら各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記インジェクタ３５等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行うものである。
【００４４】
より詳しくは、このＥＣＵ５０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成されている。そして、このマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（車載バッテリ等のバックアップ電源により給電されているＲＡＭ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、及び通信装置等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該トルク制御に係るプログラムをはじめとするエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００４５】
ところで一般に、シリンダ内に吸入される空気量（吸入空気量）は、吸気弁の閉弁タイミング（吸気弁閉タイミング）において確定する。このため、空燃比、ひいてはエンジン１０での燃焼による生成トルク等を正確に制御する上では、吸気弁閉タイミング以降に吸入空気量を算出して、その算出された吸入空気量に基づいて燃料噴射量の目標値（目標噴射量）を算出、設定することが好ましい。しかしながら、上記システムに搭載されるような吸気ポート（吸気通路）噴射エンジン１０では、目標噴射量を算出するタイミング（目標噴射量算出タイミング）が、吸気弁閉タイミングよりも早い時期にある。したがって、空燃比やトルク等を正確に制御するためには、目標噴射量算出時点（目標噴射量算出タイミング）で、将来の吸気弁閉タイミングにおける吸入空気量（吸気量）を正確に予測することが重要になる。そこで本実施形態では、目標噴射量算出タイミングまでのスロットル弁開度に基づいて吸入空気量を予測するようにしている。ただし、スロットル弁３３は動作遅れを伴うため、目標値に追従して正確に実際のスロットル弁開度を予測することは難しい。このため本実施形態では、あえてスロットル弁３３の動作を遅らせることで、ドライバビリティ（運転性）に影響が無い程度の応答性を犠牲にしながら、吸入空気量の測定精度（予測精度）を高めるような手法を採用している。すなわち、上記エンジン制御システムでは、スロットル弁３３の開度についての目標値（目標スロットル弁開度）が算出されたタイミング（目標開度算出タイミング）から所定の遅延時間（スロットル弁遅延時間）経過後に、上記スロットル弁３３が駆動されるようになっている。以下、図２を参照して、このスロットル弁開度の制御について説明する。なお、この図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれアクセル操作量及びスロットル弁開度についてその推移を示すタイミングチャートである。
【００４６】
すなわち、例えば同図２（ａ）に示されるように、タイミングｔ11において、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれ、そのペダル操作量（アクセル操作量）が変化（例えば増大）した場合、本実施形態の装置では、そのアクセル操作量の変化に追従して目標スロットル弁開度を逐次算出する。ただしこの場合、それら各目標値に基づく上記スロットル弁３３（図１）の開度制御は、その算出から所定の遅延時間（例えば「５０〜１００msec」程度の固定値、スロットル弁遅延時間ＤＴ）経過後に行うようにする。すなわち、図２（ｂ）中に実線Ｌ１２にて示されるように、上記目標開度算出タイミングｔ11からスロットル弁遅延時間ＤＴが経過したタイミングｔ12で、その目標スロットル弁開度が制御目標値として設定されることにより、その開度に対して上記スロットル弁３３が駆動されることになる。ただしこの際、図２（ｂ）中に破線Ｌ１２ａにて示されるように、実際のスロットル弁開度（実スロットル弁開度）は、上記設定された制御目標値（目標スロットル弁開度）に対して遅れて変化することになる。これは、駆動用アクチュエータの作動遅れや制御遅れなどによるものであり、例えばスロットル弁３３固有の一定の特性として、一次遅れ関数を用いた近似等により推定することができる。
【００４７】
次に、図３及び図４を参照して、目標噴射量の算出態様について説明する。なお、図３は、その目標噴射量算出処理の基本的な手順を示すフローチャート、図４は、その目標噴射量の算出態様の概要を示す図である。また、図３の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、図３の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについて、それぞれ燃焼サイクル周期で、すなわち目標噴射量算出タイミングｔ0（図４）ごとに逐次実行される。図４は、この図３の一連の処理における各タイミングや期間（時間）の関係を示している。
【００４８】
同図３に示されるように、この一連の処理においては、ステップＳ１１で、例えばエンジン回転速度及びクランク角度等に基づいて、次の吸気弁閉タイミングｔｃを算出する（図４も併せ参照）。
【００４９】
次に、ステップＳ１２で、例えばスロットル開度センサ３３ａにより検出されるその時のスロットル弁開度と、期間ｔｄ〜ｔ0（目標スロットル弁開度取得期間ＴＡＧ）にて算出された時々の目標スロットル弁開度と、スロットル弁３３の動作特性とに基づいて、期間ｔ0〜ｔｃの各時点における実際のスロットル弁開度（実スロットル弁開度）を予測する。すなわちこれにより、吸気弁閉タイミングｔｃにおける実スロットル弁開度も算出されることになる。この際、スロットル弁３３の動作特性は、上述のように、例えば一次応答遅れで近似することができる。また、目標スロットル弁開度取得期間ＴＡＧにおいては別途、その時々の目標スロットル弁開度が、継続的に逐次算出され、所定の記憶装置（例えばＲＡＭ）に逐次格納されている（詳しくは後述）。そして、期間ｔ0〜ｔｃにおいては、目標値算出のタイミングよりもスロットル弁遅延時間ＤＴ（図２）だけ遅れたタイミングで、上記スロットル弁３３の開度が上記目標スロットル弁開度の各値に基づいて制御されている。
【００５０】
なお、このステップＳ１２において、同ステップＳ１２の処理タイミングである目標噴射量算出タイミングｔ0から上記ステップＳ１１にて算出された吸気弁閉タイミングｔｃまでの期間である噴射後吸気期間Ｔｃが、スロットル弁遅延時間ＤＴよりも大きい場合（Ｔｃ＞ＤＴ）がある。この場合には、その遅延時間ＤＴを超える部分については、上記目標スロットル弁開度取得期間ＴＡＧにおいて目標スロットル弁開度が算出されていないため、この遅延時間ＤＴを超える部分については、上記方法とは別の方法で実スロットル弁開度を予測する必要がある。その方法としては、例えば目標噴射量算出タイミングｔ0から時間ＤＴ（＝スロットル弁遅延時間）だけ経過した後のタイミングｔｄ’やその近傍における実スロットル弁開度予測値から、線形外挿等により予測する方法などを採用することができる。
【００５１】
続くステップＳ１３では、例えばクランク角センサ１０ｄにより検出されるその時のエンジン回転速度と、大気圧センサ５０ｂにより検出されるその時の大気圧力と、吸気弁閉タイミングｔｃにおける実スロットル弁開度（ステップＳ１２にて算出）とに基づき、可変バルブタイミング装置１１，１２（図１）について、吸気弁閉タイミングｔｃにおけるバルブタイミングの目標値（目標バルブタイミング）を取得する。そして、その目標バルブタイミングに基づいて、吸気弁閉タイミングｔｃにおける実際のバルブタイミング（実バルブタイミング）を予測する。
【００５２】
なお、上記目標バルブタイミング（吸気及び排気タイミングの少なくとも一方）は、所定のマップ等（例えばＲＯＭに記憶保持）に基づき適合値として取得する。詳しくは、例えば予め想定される各エンジン回転速度、各スロットル弁開度、及び各大気圧力について、実験等により最適バルブタイミング（適合値）を求め、そのマップに書き込んでおく。こうして、その二次元マップ（数式でも可）は、それらエンジン運転状態と最適バルブタイミングとの関係を示すものとなっている。
【００５３】
また、可変バルブタイミング装置１１，１２においても、スロットル弁３３と同様、目標バルブタイミングの変化に対して一定の作動遅れがある。そしてこの作動遅れも、例えば一次応答遅れで近似することができる。
【００５４】
続くステップＳ１４では、例えばクランク角センサ１０ｄにより検出されるその時のエンジン回転速度と、吸気弁閉タイミングｔｃにおける実スロットル弁開度（ステップＳ１２にて算出）及び実バルブタイミング（ステップＳ１３にて算出）とに基づき、吸気弁閉タイミングｔｃにおける吸入空気量（吸気量）を予測（算出）する。
【００５５】
続くステップＳ１５では、先のステップＳ１４にて算出された吸気量予測値に基づいて、目標噴射量（燃料噴射量の目標値）を算出する。そして、その算出値を対象シリンダの目標噴射量として設定する。
【００５６】
本実施形態では、上記のような、スロットル弁３３の遅延制御、吸入空気量（吸気量）の予測、ひいては目標噴射量算出等に係る処理が行われつつ、アイドリング運転時には、上記ＥＣＵ５０（トルク制御装置）によりトルクリザーブ制御が行われる。以下、図５〜図１３を参照して、そのトルクリザーブ制御を含めたアイドリング制御について詳述する。
【００５７】
このアイドリング制御の実行に際しては、まず図５の処理で実行条件（アイドリング実行条件）の成否、すなわち車両がアイドリング運転状態か否かが判定され、図６に示すように、その実行条件が成立する場合にのみ、トルクリザーブ制御が実行されることになる。はじめに、これら図５及び図６を参照して、当該アイドリング制御の実行条件、なかでもトルクリザーブ制御の実行条件について主に説明する。なお、図５及び図６の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、それぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。
【００５８】
図５に示すように、この一連の処理では、まずステップＳ２１で、当該アイドリング制御に係る所定の実行条件の成否を判定する。この実行条件としては、例えば実スロットル弁開度が全閉であることやトランスミッションが所定の状態（操作位置）にあること等を成立条件とすることが有効である。そして、この条件の成否に基づき、上記アイドリング実行条件が成立しているか否かを判断する。
【００５９】
このステップＳ２１において上記実行条件が成立している旨判断された場合には、続くステップＳ２１１にて、アイドリング実行フラグに「１」を設定（アイドリング実行フラグ＝１）した後、この図５の一連の処理を終了する。他方、ステップＳ２１において、上記実行条件が成立していない旨判断された場合には、続くステップＳ２１２にて、アイドリング実行フラグに「０」を設定（アイドリング実行フラグ＝０）した後、この図５の一連の処理を終了する。
【００６０】
一方、図６の処理では、上記実行条件が成立するまで繰り返し最初のステップＳ３１で、アイドリング実行条件の成否、すなわちアイドリング実行フラグに「１」が設定されているか否かが判断されている。そして、上記図６の一連の処理によりアイドリング実行フラグに「１」が設定され、このステップＳ３１にてアイドリング実行フラグに「１」が設定されている旨判断されると、次のステップＳ３２へ進むようになる。
【００６１】
このステップＳ３２では、トルクリザーブ制御を実行する。より具体的には、例えばフラグの設定等により、そのトルクリザーブ制御に係る各種処理を、通常制御からトルクリザーブ制御へ切り換える。そして、このトルクリザーブ制御は、上記アイドリング実行フラグに「１」が設定されている間、継続的に実行されることになる。
【００６２】
次に、このトルクリザーブ制御について詳述する。
【００６３】
前述した特許文献１に記載の装置と同様、このトルクリザーブ制御においては、点火時期の進角側（トルク増大側）に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態で実トルク（実際のトルク）を目標トルクに制御すべく、そのリザーブトルクによる不足分を補うだけのトルクを生成する吸入空気量（吸気量）が、目標吸気量（吸入空気量の目標値）として算出されることになる。ただし本実施形態では、図９に示す態様にて算出されたリザーブトルクが逐次設定（可変設定）されるとともに、そのリザーブトルクの付加された目標吸気量が逐次算出されるようになっている。以下、図７〜図１１を参照して、目標吸気量の算出処理の概要、及び、リザーブトルクの算出処理の詳細について説明する。
【００６４】
まず図７及び図８を参照して、この目標吸気量の算出態様について説明する。なお、図７は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図８は、上記ＥＣＵ５０の、特にこの目標吸気量の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。また、図７の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。そして、その一連の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００６５】
同図７に示すように、この一連の処理では、まずステップＳ４１で、エンジン運転状態に基づいて、予めエンジン運転状態ごとにアイドリング運転時のエンジン回転速度として定められた目標エンジン回転速度（例えば「７００ｒｐｍ」程度）を取得する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等（数式でも可）を用いて取得する。なお、ここで用いるエンジン運転状態としては、例えば触媒４１の活性の有無、エンジン温度（水温センサ１０ｃにより冷却水温として検出）等が有効である。
【００６６】
続くステップＳ４２では、例えば先のステップＳ４１で取得した目標エンジン回転速度と、アクセル操作量と、エンジン運転状態とに基づいて、目標トルクを算出する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等（数式でも可）を用いて取得する。なお、ここで用いるエンジン運転状態としては、例えばエンジン回転速度や、内部損失及び外部損失を含めた各種の損失等が有効である。またこのうち、内部損失は、機械摩擦損失やポンピング損失等に相当し、外部損失は、エンジン出力により駆動される各種車載装置（例えば前述したポンプやコンプレッサ等）の駆動に起因したエンジン負荷に相当する。
【００６７】
次に、ステップＳ４３で、前述のリザーブトルク、すなわち点火時期の進角側に設けられる所定トルク余裕分を取得する（詳しくは後述）。そして、続くステップＳ４４で、目標トルク補正部Ｂ１１（図８）により、先のステップＳ４３で算出されたリザーブトルクに基づいて所定の補正演算（リザーブトルクの設定）を行う。具体的には、例えばリザーブトルクの分だけ目標トルクを加算（増大）する。これにより、先のステップＳ４２で取得した目標トルクが補正されることになる。
【００６８】
続くステップＳ４５では、目標吸気量取得部Ｂ１２（図８）により、上記ステップＳ４４で補正された目標トルクに基づいて、目標吸気量（吸入空気量の目標値）を取得する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等（数式でも可）を用いて取得する。そして、その取得された目標吸気量は、所定の記憶装置（例えばＲＡＭ）へ逐次格納される。すなわち本実施形態では、こうして取得された目標吸気量に基づいて前述した遅延制御（図２〜図４）が実行され、スロットル弁３３（図１）に対して目標スロットル弁開度が逐次設定されることになる。
【００６９】
次に、上記図７のステップＳ４３の処理、すなわちリザーブトルクの算出処理について、さらに詳しく説明する。本実施形態では、このリザーブトルクの算出に際して、図９の処理を通じて、より適切な大きさのリザーブトルクを設定することで、より好適なトルク制御を可能としている。以下、図９及び図１０を参照して、この図７のステップＳ４３に係る処理態様、すなわちリザーブトルク値の算出態様について説明する。なおここで、図９は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図１０は、上記ＥＣＵ５０（トルク制御装置）の、特にこのリザーブトルク値の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。
【００７０】
同図９に示すように、この一連の処理では、まずステップＳ５１で、加速限界取得部Ｂ２１（図１０）により、所定のエンジン運転状態に基づいて、本実施形態では特にエンジン温度（水温センサ１０ｃにより冷却水温として検出）に基づいて、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量（最大加速限界量）を算出、設定する。
【００７１】
ここで、図１１を参照して、最大加速限界量について説明する。なお、図１１は、最大加速限界量の一例を示す模式図である。
【００７２】
同図１１に示すように、本実施形態の制御システムでは、上記最大加速限界量が積極的に自動設定され、これによりエンジン回転速度の変動量が規制されている。すなわち、タイミングｔ２１において、図中に一点鎖線Ｌ２１で示される態様で、エンジン回転速度の目標値が変更されたとしても、実際のエンジン回転速度（実エンジン回転速度）は、図中に実線Ｌ２２にて示すように、その目標値（目標エンジン回転速度）の変化に完全には追従せず、単位時間あたりに所定の量ずつ増加することになる。そしてこれにより、タイミングｔ２１から所定時間経過したタイミングであるタイミングｔ２２で、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度に到達することになる。
【００７３】
同図１１中の破線領域Ｌ２２ａには、この場合における、単位時間Δｔ（例えば「１８０°ＣＡ」）あたりのエンジン回転速度増加量、すなわち上記最大加速限界量ΔＮＥを示している。この最大加速限界量ΔＮＥは、エンジンの仕様（用途）ごとに任意の目的で設定されるものである。例えば乗用車用のエンジンでは、エンジン回転速度の安定性を高めてドライバビリティ（運転性）の悪化を抑制する等の目的で設定される。その設定に際しては、例えば予め実験等により所定値（固定値又は可変値）として設定することができる。本実施形態では、上記図９のステップＳ５１において、予め実験等により適合値の書き込まれた所定のテーブル（一次元マップ）を用いて設定する。詳しくは、エンジン温度（水温センサ１０ｃにより冷却水温として検出）が低いほど、暖機や触媒の活性を促進すべく、より大きな値を最大加速限界量ΔＮＥに可変設定する。
【００７４】
図９に示す先の一連の処理の説明に戻る。
【００７５】
同図９に示されるように、先のステップＳ５１に続くステップＳ５２では、加速トルク取得部Ｂ２２（加速トルク取得部、図１０）により、先のステップＳ５１で取得した最大加速限界量ΔＮＥと、エンジン１０の設計値（例えばＥＥＰＲＯＭに記憶されたフライホイール等の設計データ）に基づいて定まる慣性力（イナーシャ特性）と、その時のエンジン回転速度とに基づいて、最大加速限界量ΔＮＥだけ加速するために必要になるトルク（加速トルク）を算出する。詳しくは、慣性力としての回転慣性モーメントＩと、最大加速限界量ΔＮＥとを掛け合わせる（Ｉ×ΔＮＥ）ことによって、その加速に必要なエネルギー値（これが加速トルクに相当）を取得する。
【００７６】
そして続くステップＳ５３では、リザーブトルク取得部Ｂ２３（図１０）により、目標噴射量算出タイミングから次の吸気弁閉タイミングまでの期間である噴射後吸気期間Ｔｃ（図４）を推定（算出）し、この噴射後吸気期間Ｔｃにより、先のステップＳ５１で設定した最大加速限界量ΔＮＥ、及び、先のステップＳ５２で取得した加速トルクをそれぞれ補正する。詳しくは、最大加速限界量ΔＮＥに対して噴射後吸気期間Ｔｃを乗算することにより、すなわち「ΔＮＥ（補正後）＝ΔＮＥ（補正前）×Ｔｃ」のような演算を行うことにより、新たな値を上記最大加速限界量ΔＮＥとして設定（可変設定）するとともに、この最大加速限界量ΔＮＥに基づく新たな加速トルク（＝補正前加速トルク×Ｔｃ）を取得する。そして、この新たな加速トルクを、上述のリザーブトルクの大きさ（リザーブトルク値）とする。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態では、図７に示した態様で目標吸気量が算出される。また、詳しくはその目標吸気量に含まれるリザーブトルクが、図９に示した態様で算出される。そして、次に説明するように、本実施形態では、こうしてリザーブトルクが設定（付加）された吸入空気量に対して、実トルク（推定トルク）が目標トルクに一致するように、点火時期を合わせこむようにする。これにより、点火時期の進角側（トルク増大側）に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態で実トルク（実際のトルク）が目標トルクに制御されることになる。すなわち本実施形態では、目標点火時期（点火時期の目標値）が、最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）に対してではなく、このＭＢＴよりもリザーブトルク（図７のステップＳ４４）だけ遅角側（トルク減少側）へ設定されることになる。なお前述のように、このリザーブトルクよるトルク不足分は上記吸入空気量（吸気量）により補償される。
【００７８】
以下、図１２及び図１３を参照して、目標点火時期の算出態様について説明する。なお、図１２は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図１３は、上記ＥＣＵ５０の、特にこの目標点火時期の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。また、図１２の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについて、それぞれ燃焼サイクル周期で（目標点火時期算出タイミングごとに）逐次実行される。ちなみに本実施形態では、一例として、この図１２の一連の処理を、先の図３のステップＳ１５の後に実行するようにする。そして、この一連の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００７９】
同図１２に示すように、この一連の処理では、まずステップＳ６１で、先の図７のステップＳ４２で算出した目標トルクを取得する。次いで、ステップＳ６２で、実トルク推定部Ｂ３１（図１３）により、その時のエンジン運転状態（例えば各種センサにより検出されるエンジン回転速度、吸入空気量、及び空燃比等）に基づいて、実際のエンジントルク（実トルク）を算出する。
【００８０】
そして、続くステップＳ６３では、トルク比較部Ｂ３２及び点火遅角量取得部Ｂ３３（図１３）により、それら各ステップにおいて取得された目標トルクと実トルクとを比較して、実トルクと目標トルクとが一致するような点火遅角量Ｒを算出する。詳しくは、トルク比較部Ｂ３２により、目標トルクと実トルクとの比率であるトルク効率（例えば「目標トルク／実トルク」）を求める。そして、このトルク効率に基づいて、点火遅角量取得部Ｂ３３により、実トルクと目標トルクとが一致するような点火遅角量Ｒを算出する。またここで、上記点火遅角量取得部Ｂ３３は、例えば図１３中に示すようなテーブル（一次元マップ）を有して構成されるものである。すなわち同１３中にグラフとして示されるように、上記トルク効率が小さいほど、換言すれば目標トルクに対して実トルクが大きいほど、上記点火遅角量Ｒをより大きな値として算出する。
【００８１】
そして、こうして取得された点火遅角量Ｒに基づき、続くステップＳ６４では、目標点火時期取得部Ｂ３４（図１３）により、目標点火時期を算出する。詳しくは、例えば予め実験等により適合値の書き込まれた所定のマップ等（数式でも可）を用いてＭＢＴを取得するとともに、このＭＢＴよりも点火遅角量Ｒだけ遅角側の時期として、上記目標点火時期を算出する。そして、その算出値を対象シリンダの目標点火時期として設定する。
【００８２】
本実施形態では、上記各処理が実行されつつ、各シリンダで燃焼が行われる。これにより、アイドリング運転時には、上述のトルクリザーブ制御が行われることになり、前述した車載装置の駆動等によりトルク変動が生じても、適宜にリザーブトルクが放出されるようになる。そしてこれにより、そのトルク変動を高い応答性で補償することができるようになる。しかもこの際、先の図９の処理を通じて、より適切な大きさのリザーブトルクを算出し、設定することで、より好適なトルク制御を可能としている。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態に係るエンジントルク制御装置及びその調整方法によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【００８４】
（１）シリンダ２０に対する吸入空気量と、火花点火式エンジンであるエンジン１０の点火時期とについて、点火時期のトルク増大側（進角側）に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、リザーブトルクによる不足分を吸入空気量で補って総合的にエンジン出力の実トルクを目標トルクに制御する。こうしたエンジントルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ５０）において、単位時間あたりに加速可能なエンジン回転速度の最大加速量である最大加速限界量（図１１参照）を取得するプログラム（図１０に示す加速限界取得部Ｂ２１）と、その最大加速限界量の量だけ加速するために必要なトルクである加速トルクを求めるプログラム（図１０に示す加速トルク取得部Ｂ２２）と、その加速トルクに基づいてリザーブトルクを可変設定するプログラム（トルク余裕分設定部、図１０に示すリザーブトルク取得部Ｂ２３及び図７のステップＳ４４）と、を備える構成とした。これにより、リザーブトルクを適切な大きさ、すなわち必要最小限の大きさにより近い値に設定することが可能になり、ひいてはより好適なトルク制御が可能になる。
【００８５】
（２）上記最大加速限界量ΔＮＥ（図１１）についてはこれを、積極的に設定されたもの、すなわちエンジン回転速度の変動量を規制するために設けられたものとした。これにより、リザーブトルクが用途（目的）に適した大きさに設定されることになり、より好適なトルク制御が可能になる。
【００８６】
（３）上記最大加速限界量ΔＮＥ（図１１）の単位時間として、燃焼間隔に相当する「１８０°ＣＡ」を用いるようにした。これにより、燃焼ごとに出力トルクとして生成、放出される上記リザーブトルクをより正確に設定することが可能になる。
【００８７】
（４）リザーブトルク（トルク余裕分）についてはこれを、トルクピーク（極大点）となる基準トルクからのオフセット量として定められるものとした。詳しくは、基準トルクを、１燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期、すなわち最適点火時期（ＭＢＴ）とするとともに、オフセット量を、そのＭＢＴからの遅角量とした。これにより、容易且つ的確にリザーブトルクを設定することが可能になり、ひいてはより好適なトルク制御が実現可能となる。
【００８８】
（５）加速限界取得部Ｂ２１を、最大加速限界量ΔＮＥ（図１１）と、エンジン１０の出力回転軸（クランク軸）に生じている慣性力の大きさ（回転慣性モーメントＩ）とに基づいて、上記加速トルクを求めるように構成した。詳しくは、「Ｉ×ΔＮＥ」なる関係式で表されるエネルギー値に基づいて加速トルクを算出するようにした。こうすることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さず、上記加速トルクを容易且つ正確に求めることができるようになる。
【００８９】
（６）エンジン１０について、目標開度算出タイミングｔｄ（図４）にてスロットル弁３３（吸気絞り弁）の目標開度を算出するプログラム（目標開度算出手段、図７）と、目標開度算出タイミングｔｄからスロットル弁遅延時間ＤＴの経過後に、目標開度算出タイミングｔｄにて算出された目標開度に基づきスロットル弁３３の開度を制御するプログラム（吸気絞り弁制御手段、図２参照）と、目標噴射量算出タイミングｔ0（目標燃料供給量算出タイミング）にて、吸気弁閉タイミングｔｃ（吸気弁２１の閉弁タイミング）における吸入空気量を予測するプログラム（吸入空気量予測手段、図３のステップＳ１４）と、その予測された吸入空気量に基づいて吸気ポート（吸気通路）に対する燃料供給量の目標値を算出するプログラム（図３のステップＳ１５）と、目標噴射量算出タイミングｔ0から吸気弁閉タイミングｔｃまでの時間Ｔｃが長くなるほど上記最大加速限界量ΔＮＥ（図１１）をより大きな値に可変設定するプログラム（遅延制御可変手段、図９のステップＳ５３）と、を備える構成とした。これにより、スロットル弁３３の駆動遅れに起因して懸念されるドライバビリティ（運転性）の悪化が生じた場合であれ、その悪化が早期に修復されるようになる。しかも、その最大加速限界量の値の増大に応じてリザーブトルクも大きくなるため、リザーブトルクの放出により高い応答性でトルクを生成する（ひいてはトルク変動を補償する）ことが可能になり、ひいてはその高い応答性により良好なドライバビリティが得られるようになる。
【００９０】
（７）図９のステップＳ５３においては、目標噴射量算出タイミングｔ0から吸気弁閉タイミングｔｃまでの時間Ｔｃによる乗算に基づいて、その時間Ｔｃが長くなるほど最大加速限界量ΔＮＥ（図１１）をより大きな値に可変設定するようにした。こうすることで、作成に膨大な手間のかかる適合マップを要さずとも、上記最大加速限界量ΔＮＥを容易且つ的確に可変設定することが可能になる。
【００９１】
（８）エンジンの本体温度（エンジン温度）に基づいて上記最大加速限界量ΔＮＥを可変とするプログラムを備える構成とした。これにより、エンジン１０の暖機状態に基づいて最大加速限界量ΔＮＥの値を適切な値に設定することが可能になり、ひいては暖機や触媒活性を促進することも可能になる。
【００９２】
（９）図１０に示すリザーブトルク取得部Ｂ２３として、加速トルクそのものの値をリザーブトルクとして設定する（設定自体は図７のステップＳ４４にて行う）ものを採用するようにした。これにより、制御の簡易化を図ることができるようになる。
【００９３】
（１０）エンジン１０がアイドリング運転を示す運転モードで運転されているか否かを判定するプログラム（運転モード判定手段、図５）と、その運転モードで運転されている旨判定されている間は前記第１のトルクパラメータを、前記目標トルクよりも前記トルク余裕分だけトルク増大側に制御するプログラム（トルク余裕分形成手段、図６）と、を備える構成とした。こうすることで、アイドリング運転中のみにおいて、上述のトルクリザーブ制御が行われるようになり、その制御に伴う不都合の発生は抑制されることになる。
【００９４】
（１１）エンジントルクを制御するためのトルクパラメータとして、応答速度の速い点火時期と応答速度の遅い吸入空気量との組み合わせを用いるようにした。こうすることにより、上記特許文献１に記載の装置に準ずる態様で、上述のトルクリザーブ制御を容易且つ的確に実現することができるようになる。
【００９５】
（１２）上記エンジントルク制御装置（ＥＣＵ５０）の調整方法としても、単位時間あたりに加速可能な最大加速量であるエンジン回転速度の最大加速限界量ΔＮＥに基づいてリザーブトルクを求めて、そのリザーブトルク分を、上記エンジントルク制御装置（ＥＣＵ５０）へ設定するようにした。こうした方法であれば、前述したエンジン回転速度の最大加速限界量ΔＮＥに基づいてより適切な大きさのリザーブトルクが設定され、ひいてはより好適なトルク制御が可能となる。
【００９６】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００９７】
・スロットル弁３３の開度制御に係る遅延時間ＤＴ（図２）を可変値として設定する場合などには、例えばこの遅延時間ＤＴが長くなるほど上記最大加速限界量ΔＮＥをより大きな値に可変設定するプログラムを備える構成とすることも有効である。こうした構成によっても、前記（６）の効果に準ずる効果が得られるようになる。
【００９８】
・上記実施形態では、図１３に示したように、リザーブトルクの設定（付加）された吸入空気量について、実トルク（推定トルク）が目標トルクに一致するように、点火時期を合わせこむようにした。しかしこれに限られず、例えば図１４（図１３に対応するブロック図）に示すように、先の実トルク推定部Ｂ３１に代えて、目標トルクに対してリザーブトルクを加算するリザーブトルク加算部Ｂ３１ａを設けた構成とすることもできる。すなわちこの場合は、実トルク推定部Ｂ３１による推定トルクに代えて、リザーブトルク加算部Ｂ３１ａによるリザーブトルク加算値を用いることになる。こうした構成によっても、基本的には同様に上述のトルクリザーブ制御を行うことが可能である。
【００９９】
・上記実施形態では、スロットル弁３３の遅延制御（図２〜図４）を行うようにした。しかし、こうした遅延制御を実行することは必須の構成ではなく、遅延時間を設けずにその時々の目標スロットル弁開度に基づいてスロットル弁３３の開度を制御するようにしてもよい。すなわちこの場合は、目標噴射量算出タイミングｔ0（図４）にて算出された目標スロットル弁開度に基づいて、目標噴射量が算出されることになる。こうした構成によっても、基本的には同様に上述のトルクリザーブ制御を行うことが可能である。
【０１００】
・上記実施形態では、エンジンの本体温度（エンジン温度）に基づいて上記最大加速限界量ΔＮＥを可変とするプログラムを備える構成とした。しかし、直接的なエンジン温度に代えて、間接的にエンジン温度の高低を示すエンジン温度の相当値（例えばエンジン１０から排出される排気温度等）に基づいて上記最大加速限界量ΔＮＥを可変とするプログラムを備える構成とすることもできる。そしてこの場合も、前記（８）の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られるようになる。
【０１０１】
・また、エンジン回転速度は高速であるほど不安定になり易いため、例えば先の図７のステップＳ４１で取得した目標エンジン回転速度が大きいほど、より小さな値を上記最大加速限界量ΔＮＥに可変設定するプログラムを備える構成とすることも有効である。
【０１０２】
・この最大加速限界量ΔＮＥを可変値にすることは必須の構成ではなく、例えば所定の固定値（定数）としてもよい。こうすることで、制御が簡素になるとともに、適合マップの数を削減することができる。
【０１０３】
・上記最大加速限界量ΔＮＥを、積極的に自動設定された限界（上限値）とした。しかしこれに限られず、この最大加速限界量ΔＮＥはユーザにより設定されたものとしてもよい。また、積極的に設けられたものではなく、エンジン自体の性能的な加速限界であってもよい。
【０１０４】
・吸入空気量（吸気量）の制御方式は、スロットル弁開度によるものに限られず任意である。例えばＩＳＣ弁（アイドル回転速度制御用の吸気絞り弁）開度等により吸気量を制御するように構成してもよい。
【０１０５】
・エンジントルクを制御するためのトルクパラメータとしては、任意の第１のトルクパラメータと、該第１のトルクパラメータを変更した場合よりも高い応答性でエンジントルクに作用する（トルクが増大側又は減少側へ変わるように働きかける）第２のトルクパラメータとの組み合わせであれば、基本的には任意のパラメータを採用することができる。
【０１０６】
・アイドリング運転を示す運転モード以外の運転モードにおいて、トルクリザーブ制御を行うように構成してもよい。
【０１０７】
・要は、最大加速限界量ΔＮＥに基づいてリザーブトルク（トルク余裕分）を可変設定するプログラム（トルク余裕分可変手段）を備える構成であれば、前記（１）の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られ、所期の目的は達成されることになる。
【０１０８】
・上記エンジントルク制御装置（ＥＣＵ５０）の調整方法としても、ユーザ自身が、上記最大加速限界量ΔＮＥに基づいてリザーブトルクを求めて、そのリザーブトルク分を、上記エンジントルク制御装置（ＥＣＵ５０）へ設定するようにしてもよい。こうした場合も、前記（１２）の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られるようになる。
【０１０９】
・制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。
【０１１０】
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係るエンジントルク制御装置及びその調整方法の一実施形態について、該装置及び方法の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれアクセル操作量及びスロットル弁開度についてその推移を示すタイミングチャート。
【図３】目標噴射量算出処理の基本的な手順を示すフローチャート。
【図４】目標噴射量の算出態様の概要を示す図。
【図５】本実施形態に係るアイドリング制御について、特にその実行条件に係る処理の処理手順を示すフローチャート。
【図６】同アイドリング制御の処理内容を示すフローチャート。
【図７】目標吸気量算出の処理手順を示すフローチャート。
【図８】本実施形態に係るエンジントルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）の、特に目標吸気量の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図。
【図９】リザーブトルク算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】本実施形態に係るエンジントルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）の、特にリザーブトルク値の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図。
【図１１】最大加速限界量の一例を示す模式図。
【図１２】目標点火時期算出の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】本実施形態に係るエンジントルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）の、特に目標点火時期の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図。
【図１４】目標点火時期の算出態様の変形例を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…エンジン、１５…点火プラグ、１５ａ…点火装置、２０…シリンダ（気筒）、２１…吸気弁、３３…スロットル弁、３３ａ…スロットル開度センサ、３５…インジェクタ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。
【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】
2008128082.tif 000008
【図７】
2008128082.tif 000009
【図８】
2008128082.tif 000010
【図９】
2008128082.tif 000011
【図１０】
2008128082.tif 000012
【図１１】
2008128082.tif 000013
【図１２】
2008128082.tif 000014
【図１３】
2008128082.tif 000015
【図１４】
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