(57)【要約】【課題】  エンジンに対する出力要求変化に適切に対応する。【解決手段】  エンジンＥＣＵは、現在のエンジンの出力を取得するステップ（Ｓ１００）と、瞬時のエンジンの出力要求を取得するステップ（Ｓ１１０）と、エンジンの出力変化の緊急度を算出するステップ（Ｓ１２０）と、緊急度が大きいと（Ｓ２００にてＹＥＳ、Ｓ３００にてＹＥＳ）、高応答デバイスが作動可能状態であると高応答デバイスを選択して（Ｓ２１０にてＹＥＳ、Ｓ３１０にてＹＥＳ）、高応答デバイスの制御量を算出するステップ（Ｓ２２０）と、高応答デバイスに作動指令信号を出力するステップ（Ｓ２３０）と、緊急度が大きくない場合には（Ｓ２００にてＮＯ、Ｓ３００にてＮＯ）、低応答デバイスの制御量等を算出するステップ（Ｓ２６０、Ｓ３８０）、低応答デバイスに作動指令信号を出力するステップ（Ｓ２７０、Ｓ３９０）とを含むプログラムを実行する。【選択図】        図９
2005315103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の現在の出力を検知するための検知手段と、
前記内燃機関に対する要求出力を検知するための要求検知手段と、
前記現在の出力と前記要求出力との差を算出するための算出手段と、
前記内燃機関の出力を変化させることができる複数のデバイスの中から、前記差の大きさに基づいてデバイスを選択するための選択手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記複数のデバイスは、応答性の異なる複数のデバイスを含み、
前記選択手段は、前記差が大きいほど応答性の高いデバイスを選択するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数のデバイスが作動可能か否かをそれぞれ検知するための手段をさらに含み、
前記選択手段は、前記複数のデバイスの中で作動不可能なデバイスを検知すると、前記複数のデバイスの中の作動不可能なデバイスを除くデバイスの中から、前記内燃機関の挙動に与える影響が少ない順にデバイスを選択するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記差の大きさに基づいて前記選択されたデバイスの制御目標値を設定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記差の大きさおよび前記選択されたデバイスの応答性に基づいて前記選択されたデバイスの制御目標値を設定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記差の大きさに基づいて前記選択されたデバイスの制御を開始するタイミングを決定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記差の大きさおよび前記選択されたデバイスの応答性に基づいて前記選択されたデバイスの制御を開始するタイミングを決定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記デバイスは、点火時期制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイス、空燃比制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイス、スロットルバルブ開度制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイス、部分フューエルカット気筒制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイスのいずれかである、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関に要求される出力が変化した場合に、その変化に伴い発生するショックを低減させる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を走行させるための内燃機関（エンジン）は、スロットルによる吸入空気量の制御とインジェクタによる燃料噴射量の制御により出力が制御される。走行制御系からエンジン制御系へ要求出力が伝達されて、エンジン制御系がエンジンの出力を制御している。
【０００３】
特開２００１−２４８４７７号公報（特許文献１）は、制御の上流側で算出した目標トルクを燃焼状態にかかわらずに正確に実現して、車速制御，車間距離制御，駆動輪速制御，スリップ率制御に優れた制御精度と応答性を与える車両用制御装置を開示する。この自動車用制御装置は、少なくとも、車両の速度，車間距離，駆動輪速度，スリップ率のいずれかの車両状態を目標値に追従させるように制御する制御回路と、目標値に基づきエンジンの目標トルクを求める算出回路と、エンジンの目標トルクに基づいてエンジンの燃料噴射量を求める回路とを有する車両状態制御部と、車両状態制御部により求められた燃料噴射量に基づいて、エンジンへの目標供給空気量を求める回路と、エンジンの実供給空気量を検出する回路と、検出された実供給空気量を目標供給空気量となるように制御する回路とを有する。
【０００４】
この車両用制御装置によると、制御の上流側で算出した目標トルクに基づき燃料噴射量を求め、燃料噴射量に基づいて、エンジンへの目標供給空気量を求める。検出された実供給空気量が目標供給空気量となるように制御される。これにより、エンジンの燃焼状態によらず、車速制御，車間距離制御，駆動輪速制御，スリップ率制御など各種車両状態に速やかに対応でき、優れた制御精度と応答性とを実現できる。
【特許文献１】特開２００１−２４８４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、エンジンのトルクをスロットルの開度を変更することにより制御している。スロットル開度の変更によるエンジントルクを制御する場合における制御応答性は、点火時期制御等に比べてその応答性が悪い（応答が遅い）。そのため、制御の上流側で算出されたエンジントルクを実現するようにスロットル開度を制御しても、所望のタイミングで、エンジントルクが変化しない場合がある。たとえば、自動変速機において、変速過渡期に入る前にエンジントルクを低下させておきたい場合であって変速過渡期前にエンジントルク低下信号を出力してスロットル開度を絞っても、実際にエンジントルクが低下するまでに遅れ時間が発生するので、変速過渡期にエンジントルクが変更され、その状態で摩擦係合要素が解放されたり係合したりすると、却って変速ショックを大きくさせてしまう。
【０００６】
また、スロットル開度制御が正常に機能しない場合には、エンジンのトルク変更を実現させることができないという問題点をも有する。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関に対する出力要求変化に適切に対応することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の現在の出力を検知するための検知手段と、内燃機関に対する要求出力を検知するための要求検知手段と、現在の出力と要求出力との差を算出するための算出手段と、内燃機関の出力を変化させることができる複数のデバイスの中から、差の大きさに基づいてデバイスを選択するための選択手段とを含む。
【０００９】
第１の発明によると、内燃機関の現在の出力と要求出力との差が大きいと制御の緊急性が高いと判断して、内燃機関の出力を変化させることができるデバイスであっても特に応答性の高いデバイスを選択するようにできる。これにより、より早く内燃機関の出力を変化させることができ、運転者等の要求を早急に満足させることができる。その結果、内燃機関に対する出力要求変化に適切に対応することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、複数のデバイスは、応答性の異なる複数のデバイスを含む。選択手段は、差が大きいほど応答性の高いデバイスを選択するための手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、内燃機関の現在の出力と要求出力との差が大きいと制御の緊急性が高いと判断して、内燃機関の出力を変化させることができる応答性の異なるデバイスの中から特に応答性の高いデバイスを選択することができる。このため、より早く内燃機関の出力を変化させることができる。
【００１２】
第３の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、複数のデバイスが作動可能か否かをそれぞれ検知するための手段をさらに含む。選択手段は、複数のデバイスの中で作動不可能なデバイスを検知すると、複数のデバイスの中の作動不可能なデバイスを除くデバイスの中から、内燃機関の挙動に与える影響が少ない順にデバイスを選択するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、作動不可能なデバイスを除いた中で、内燃機関の出力を変化させるデバイスであっても、内燃機関の挙動に与える影響が少ないデバイスを優先的に選択することができる。そのため、車両の挙動に与える影響が少なくできる。
【００１４】
第４の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、差の大きさに基づいて選択されたデバイスの制御目標値を設定するための手段を含む。
【００１５】
第４の発明によると、現在の出力と要求出力との偏差（差の大きさ）があると、要求出力を制御目標値として、選択されたデバイスを作動させて、その偏差が０になるようなフィードバック制御等を実行させることができる。
【００１６】
第５の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、差の大きさおよび選択されたデバイスの応答性に基づいて選択されたデバイスの制御目標値を設定するための手段を含む。
【００１７】
第５の発明によると、現在の出力と要求出力との偏差（差の大きさ）があると、要求出力を制御目標値として、選択されたデバイスを作動させて、その偏差が０になるようなフィードバック制御等を実行させることができる。このとき、特に制御応答性の低いデバイスは、制御目標値を高めて早く偏差が０になるようにすることができる。
【００１８】
第６の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、差の大きさに基づいて選択されたデバイスの制御を開始するタイミングを決定するための手段を含む。
【００１９】
第６の発明によると、現在の出力と要求出力との偏差が大きいと、要求出力を制御目標値として、選択されたデバイスの作動タイミングを早めて、その偏差が早く０になるようなフィードバック制御等を実行させることができる。
【００２０】
第７の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、選択されたデバイスを制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、差の大きさおよび選択されたデバイスの応答性に基づいて選択されたデバイスの制御を開始するタイミングを決定するための手段を含む。
【００２１】
第７の発明によると、現在の出力と要求出力との偏差が大きいと、要求出力を制御目標値として、選択されたデバイスの作動タイミングを早めて、その偏差が早く０になるようなフィードバック制御等を実行させることができる。このとき、特に制御応答性の低いデバイスは、制御開始タイミングを早めて早く偏差が０になるようにすることができる。
【００２２】
第８の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、デバイスは、点火時期制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイス、空燃比制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイス、スロットルバルブ開度制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイス、部分フューエルカット気筒制御機能により内燃機関の出力を変化させるデバイスのいずれかである。
【００２３】
第８の発明によると、制御応答性が異なる、少なくとも４種類のデバイスを、現在の出力と要求出力との差の大きさに基づいて適切に選択することにより、内燃機関に対する出力要求変化に適切に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２５】
図１に、本実施の形態に係るエンジンの制御装置を含むエンジン制御システムの制御ブロック図を示す。本実施の形態に係るエンジンの制御装置は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）のハードウェアおよびソフトウェアにより実現される。
【００２６】
車両に搭載されたエンジン１０は、吸気系を構成する吸気通路２０と、排気系を構成する排気通路３０とを備えている。吸気通路２０の入口側にはエアクリーナ４０が設けられる。吸気通路２０の下流側は、分岐された吸気マニホールド２０Ａを通じてエンジン１０の各気筒（本実施の形態におけるエンジン１０は４気筒エンジンとするが、本発明は特に４気筒エンジンに限定されるものではない）に連通されている。
【００２７】
吸気マニホールド２０Ａの近傍には、燃料噴射用のインジェクタ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄが各気筒に対応してそれぞれ設けられる。各インジェクタ５０Ａ〜５０Ｄには、燃料ポンプの動作により図示しない燃料タンクから所定圧力の燃料が供給される。また、エンジン１０の各気筒には、点火プラグ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄがそれぞれ設けられる。
【００２８】
排気通路３０は、分岐された排気マニホールド３０Ａを通じてエンジン１０の各気筒に連通されている。排気通路３０の出口側には、三元触媒を内蔵した触媒コンバータ７０が設けられる。
【００２９】
エンジン１０には、エアクリーナ４０および吸気通路２０を通じて外気が取り込まれる。その外気の取り込みと同時に、各インジェクタ５０Ａ〜５０Ｄから吸気マニホールド２０Ａの近傍に燃料が噴射されることにより、その燃料と外気との混合気が各気筒の燃焼室へ取り込まれる。そして、点火プラグ６０Ａ〜６０Ｄの作動により、混合気が各燃焼室にて爆発・燃焼することにより、図示しないピストンおよびクランクシャフト等が作動してエンジン１０の駆動力、すなわちエンジン１０から出力を得ることができる。さらに、各燃焼室にて燃焼された後の既燃焼ガスは、排気として排気通路３０へ導かれ、触媒コンバータ７０にて浄化された後に外部へ排出される。
【００３０】
なお、エンジン１０は、その燃焼室に直接燃料を高圧で噴射する直噴型エンジンであってもよい。
【００３１】
吸気通路２０の途中には、スロットルバルブ８０が設けられる。車両の運転席に設けられたアクセルペダル１００の開度を検知するアクセル開度センサ３３０からの開度信号がエンジンＥＣＵ５１０に入力される。エンジンＥＣＵ５１０においてスロットル開度が演算される。エンジンＥＣＵ５１０が、アクチュエータとしてのモータ１１０の作動を制御することにより、スロットルバルブ８０は開閉される。また、スロットルバルブ８０は、図示しないリターンスプリングにより常に閉じ方向へ作用する力が付勢されている。
【００３２】
車両およびエンジン１０の各種運転状態を検知するセンサとして、スロットルバルブ８０の近傍には、スロットル開度を検知するためのスロットル開度センサ３２０が設けられる。さらに上述したように、アクセルペダル１００の近傍には、アクセルペダル１００の開度を検知するためのアクセル開度センサ３３０が設けられる。吸気通路２０において、スロットルバルブ８０の下流側には、吸気管圧力を検知するための吸気圧センサ３４０が設けられる。なお、吸気管圧力を検出する代わりに、エアクリーナ４０の下流に空気流量センサを搭載するシステムであってもよい。排気通路３０の途中には、排気中の酸素濃度Ｏ2、すなわち排気通路３０における排気空燃比を検知するための酸素センサ３５０が設けられる。さらに、エンジン１０には、その冷却水の温度、すなわち冷却水温を検知するための水温センサ３６０が設けられる。
【００３３】
エンジン１０の各気筒に設けられた点火プラグ６０Ａ〜６０Ｄには、ディストリビュータ１２０にて分配された点火信号が印加される。ディストリビュータ１２０は、イグナイタ１３０から出力される高電圧を、エンジン１０のクランク角（ＣＡ）に同期して各点火プラグ６０Ａ〜６０Ｄに分配するためのものである。そして、各点火プラグ６０Ａ〜６０Ｄの点火タイミングは、エンジンＥＣＵ５１０に制御されるイグナイタ１３０からの高電圧出力タイミングにより決定される。
【００３４】
ディストリビュータ１２０には、図示しないロータの回転からエンジン１０の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検知するための回転数センサ３７０が設けられる。また、ディストリビュータ１２０には、ロータの回転に応じて、エンジン１０のクランク角の変化を所定の割合で検知するための気筒判別センサ３８０が設けられる。本実施の形態においては、エンジン１０における一連の行程（吸気行程，圧縮行程，膨張行程，排気行程）に対してクランクシャフトが２回転するものとして、気筒判別センサ３８０は３６０゜ＣＡの割合でクランク角を検知する。なお、ディストリビュータ１２０の替わりに、クランク角センサとカム角センサとを用いた、ディストリビュータ１２０のないシステムであってもよい。
【００３５】
加えて、本実施の形態においては、車両後側には左右一対の駆動輪が、車両前側には左右一対の従動輪がそれぞれ設けられる。なお、車両前側に左右一対の駆動輪を設け車両後側に左右一対の従動輪をそれぞれ設けられていてもよい。さらに四輪駆動であってもよい。
【００３６】
駆動輪は、エンジン１０からの駆動力を得て回転駆動される。そのために、エンジン１０のクランクシャフトにはトルクコンバータ２２０と歯車式自動変速機構１６０とから構成される自動変速機が連結されている。歯車式自動変速機構１６０から、プロペラシャフト、ディファレンシャルギヤおよび左右一対のドライブシャフト等を介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
【００３７】
歯車式自動変速機構１６０は、運転席に設けられたシフトレバー２３０が切換えられることにより、駐車（パーキング）状態を実現するＰポジション、後進走行（リバース）状態を実現するＲポジション、ニュートラル状態を実現するＮポジション、前進走行（ドライブ）状態を実現するＤポジション、エンジンブレーキ作動状態を実現するＬポジション等の各変速ポジションに切換可能である。シフトレバー２３０の位置に連動して、運転者により選択されたポジションを検知するシフトポジションセンサ４２０が取付けられる。なお、トルクコンバータ２２０の代わりにクラッチであってもよく、歯車式自動変速機構１６０の代わりに手動変速機であってもよい。
【００３８】
一方、前方の左右従動輪は、車両の走行に伴って連れ回りするものであり、車両の操舵を行うために、図示しないステアリングホイールの操作によって作動する操舵輪にもなっている。また、歯車式自動変速機構１６０には車両の走行速度（車速）を検知するための車速センサ４１０が設けられる。この車速センサ４１０は、歯車式自動変速機構１６０の出力軸の回転数を検知して、エンジンＥＣＵ５１０により車速に換算される。
【００３９】
スロットル開度センサ３２０、アクセル開度センサ３３０、吸気圧センサ３４０、酸素センサ３５０、水温センサ３６０、回転数センサ３７０、気筒判別センサ３８０、車速センサ４１０およびシフトポジションセンサ４２０は、エンジンＥＣＵ５１０に接続されている。また、エンジンＥＣＵ５１０には、各インジェクタ５０Ａ〜５０Ｄ、イグナイタ１３０、スロットルバルブ８０を作動させるモータ１１０が、それぞれ接続されている。
【００４０】
エンジンＥＣＵ５１０は、各種センサから入力される各種信号に基づき、エンジン１０の燃料噴射量制御および点火時期制御等を実行すべく、各インジェクタ５０Ａ〜５０Ｄおよびイグナイタ１３０等の動作を制御する。また、エンジンＥＣＵ５１０は、入力される各種信号に基づき、スロットルバルブ８０の開度を制御したり、気筒毎に燃料供給を停止する部分フューエルカット制御を実行する。
【００４１】
エンジンＥＣＵ５１０の電気的構成は、カウンタの機能を兼ね備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）、所定の制御プログラム、マップ、テーブル等を予め記憶した読み出しＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡＭ等を備える。そして、エンジンＥＣＵ５１０は、これらのＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭ，バックアップＲＡＭと外部入出力回路（入出力インターフェイス）等とが内部バスによって接続された論理演算回路として構成されるものである。
【００４２】
外部入出力回路には、スロットル開度センサ３２０、アクセル開度センサ３３０、吸気圧センサ３４０、酸素センサ３５０、水温センサ３６０、回転数センサ３７０、気筒判別センサ３８０、車速センサ４１０およびシフトポジションセンサ４２０がそれぞれ接続されている。また、外部入出力回路には、各インジェクタ５０Ａ〜５０Ｄ、イグナイタ１３０、スロットルバルブ８０を作動させるモータ１１０が接続されている。また、外部入出力回路には、歯車式自動変速機構１６０を制御するＥＣＴ（Electronically Controlled Automatic Transmission）＿ＥＣＵ５２０および車両旋回時の安定制御を実行するＶＳＣ（Vehicle Stability Control）＿ＥＣＵ５３０が接続されている。ＥＣＴ＿ＥＣＵ５２０およびＶＳＣ＿ＥＣＵ５３０からエンジンＥＣＵ５１０に瞬時のエンジン出力要求信号が入力される。
【００４３】
エンジンＥＣＵ５１０のＣＰＵは、エンジンＥＣＵ５１０自体により演算した要求エンジン出力や、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５２０またはＶＳＣ＿ＥＣＵ５３０から入力された要求エンジン出力に基づいて、エンジン１０の出力を可変とするための各種デバイスを制御して、要求されるようなエンジン１０の出力になるように、エンジン１０を制御する。このデバイスとして、部分フューエルカット制御デバイス、点火角制御デバイス、スロットルバルブ開度制御デバイス、空燃比制御デバイス等がある。
【００４４】
部分フューエルカット制御デバイスは、燃料供給を停止（フューエルカット）する気筒数に従って、フューエルカット対象の気筒の各インジェクタ５０Ａ〜５０ＤをエンジンＥＣＵ５１０が制御して、部分的なフューエルカットを実行することによりエンジン１０の出力を制御する。
【００４５】
点火角制御デバイスは、イグナイタ１３０からの高電圧出力タイミングをエンジンＥＣＵ５１０が制御して、エンジン１０における点火時期を制御することによりエンジン１０の出力を制御する。
【００４６】
スロットルバルブ開度制御デバイスは、スロットルバルブ８０の開度をモータ１１０をエンジンＥＣＵ５１０が制御することにより吸入空気量を変化させてエンジン１０の出力を制御する。
【００４７】
空燃比制御デバイスは、酸素センサ３５０からの信号に基づいて、スロットルバルブ８０の開度をモータ１１０をエンジンＥＣＵ５１０が制御したり、各インジェクタ５０Ａ〜５０ＤをエンジンＥＣＵ５１０が制御したりして、空燃比を変化させてエンジン１０の出力を制御する。
【００４８】
これらの制御デバイスは、エンジン１０の要求出力が変化した場合の制御応答性が異なることが特徴である。制御応答性の高い順に、部分フューエルカット制御デバイス、点火角制御デバイス、スロットルバルブ開度制御デバイス、空燃比制御デバイスになる。以下の説明においては、部分フューエルカット制御デバイスを高応答デバイス（Ａ）と、点火角制御デバイスを高応答デバイス（Ｂ）と、スロットルバルブ開度制御デバイスまたは空燃比制御デバイスを低応答デバイスと記載する。
【００４９】
図２〜図５を参照して、エンジンＥＣＵ５１０のＲＯＭに記憶される各種マップについて説明する。
【００５０】
図２に、エンジン１０のトルクと、スロットルバルブ８０の開度との関係を示すマップを、図３に、エンジン１０のトルク低減量と点火遅角量との関係を示すマップを、図４に、エンジン１０のトルクと、部分フューエルカット気筒数との関係を示すマップを、図５に、エンジン１０のトルク増加量と点火進角量との関係を表わすマップをそれぞれ示す。
【００５１】
図２に示すように、エンジン１０のトルクを増大させるためには、吸入空気量を増加させるようにすればよいため、スロットルバルブ８０の開度を大きく開くようにすればよい。図３に示すように、エンジントルクを大きく低減するためには、点火プラグ６０Ａ〜６０Ｄによる点火時期を遅角側に大きく変更すればよい。図４に示すように、エンジン１０のトルクを小さくするためには部分フューエルカット気筒数が多くなるように、エンジントルクを大きくするためには部分フューエルカット気筒数が少なくなるようにすればよい。なお、図４に示すように、前述のごとく、このエンジン１０は４気筒エンジンである。図５に示すようにエンジントルクを増加させるためには点火プラグ６０Ａ〜６０Ｄによる点火時期を進角側に大きく変化させればよい。
【００５２】
図６〜図８を用いて、応答係数と呼ばれる無次元数を用いた場合のマップについて説明する。図６に、エンジン１０のトルクの変化量と応答係数との関係を示す。図６に示すマップに基づいて、エンジン１０のトルクを変化させる量に基づいて、応答係数（無次元数）を決定することができる。
【００５３】
図７に応答係数と点火時期変化量との関係を示す。図８に、応答係数とスロットル開度変化量との関係を示す。図６に示すようにエンジン１０のトルク変化量が決定されると、無次元化された応答係数が一義的に決定される。一義的に決定された応答係数を用いて、図７または図８に示すマップを参照して、点火時期の変化量やスロットル開度の変化量を決定することができる。すなわち、図６〜図８に示すようなマップを用いることにより、無次元化された応答係数をパラメータとして、エンジントルクの変化量から点火時期変化量やスロットル開度変化量などを決定するようにすることができる。
【００５４】
図９を参照して、エンジンＥＣＵ５１０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００５５】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ５１０は、現在のエンジン１０の出力を取得する。このとき、たとえば、エンジンＥＣＵ５１０は、スロットル開度センサ３２０により検知されたスロットル開度に基づいて、吸入空気量を算出し、吸入空気量とエンジン１０の出力トルクとの関係を規定したマップに基づいて、現在のエンジン１０の出力を取得する。
【００５６】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、瞬時のエンジン１０の出力要求を取得する。このとき、アクセルペダル１００の開度を検知するアクセル開度センサ３３０から入力されたアクセル開度信号に基づいてエンジン１０の出力要求を演算することにより、瞬時のエンジン１０の出力要求が取得される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５２０から入力された信号やＶＳＣ＿ＥＣＵ５３０から入力された信号に基づいて、瞬時のエンジン１０の出力要求が取得される。
【００５７】
Ｓ１２０にて、エンジン１０の出力変化の緊急度を算出する。このとき、緊急度は、現在出力と要求出力との差の絶対値で算出され、その絶対値が大きいと緊急度が大きいと、その絶対値が小さいと緊急度が小さいと判断される。
【００５８】
Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、エンジン１０の出力増加要求があるか否かを判断する。Ｓ１００にて取得した現在のエンジン１０の出力よりもＳ１１０にて取得した瞬時のエンジン１０の出力要求のほうが大きいと出力増加要求があると判断される。エンジン１０の出力増加要求があると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ２００へ移される。
【００５９】
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ５１０は、緊急度が大きいか否かを判断する。このとき、現在のエンジン１０の出力から瞬時のエンジン１０の出力要求を減算した値が予め定められたしきい値よりも大きいと緊急度が大きいと判断される。緊急度が大きい場合には（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２６０へ移される。
【００６０】
Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態であるか否かを判断する。高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態であると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２４０へ移される。
【００６１】
Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）の制御量などを算出する。このとき、高応答デバイス（Ａ）の制御量や、制御開始タイミングなどが算出される。また、この制御開始タイミングは、高応答デバイス（Ａ）の応答性能に基づいて算出される。
【００６２】
Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）に作動指令信号を出力する。このとき、Ｓ２２０にて算出された制御開始タイミングを満足するように作動指令信号が出力される。その後、この処理は終了する。
【００６３】
Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態でないため、高応答デバイス（Ｂ）の制御量などを算出する。このとき、選択された高応答デバイス（Ｂ）は、できるだけ車両の挙動に影響を与えないものから優先的に選択される。また、このときのＳ２４０における処理は、前述のＳ２２０と同じ処理であって、制御量や制御開始タイミングが算出される。
【００６４】
Ｓ２５０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ｂ）に作動指令信号を出力する。その後、この処理は終了する。
【００６５】
Ｓ２６０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスの制御量等を算出する。このとき、低応答デバイスの応答制御性に基づいて、制御開始タイミングなども算出される。
【００６６】
Ｓ２７０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスに作動指令信号を出力する。その後、この処理を終了する。
【００６７】
Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ５１０は、緊急度が大きいか否かを判断する。このとき、Ｓ１１０にて取得された瞬時のエンジン１０の出力要求から現在のエンジン１０の出力を減算した値が予め定められたしきい値よりも大きいと緊急度が大きいと判断される。緊急度が大きいと判断されると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ３８０へ移される。
【００６８】
Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態であるか否かを判断する。高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態であると（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、処理はＳ３２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３１０にてＮＯ）、処理はＳ３６０へ移される。
【００６９】
Ｓ３２０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスの制御量などを算出する。Ｓ３３０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスに作動指令信号を出力する。
【００７０】
Ｓ３４０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）の制御量などを算出する。Ｓ３５０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、高応答デバイス（Ａ）に作動指令信号を出力する。その後、この処理は終了する。
【００７１】
これらＳ３２０〜Ｓ３５０の処理により、高応答デバイスと低応答デバイスとの両方を用いて、エンジン１０の出力が増加するように制御される。
【００７２】
Ｓ３６０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスの制御量および遅れ補償量を算出する。これは、低応答デバイスについては、遅れ時間が発生するため、その遅れ補償量を算出しておき、その遅れ補償量分だけ前倒しで作動指令信号を出力するためである。Ｓ３７０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスに作動指令信号を出力する。その後、この処理は終了する。
【００７３】
Ｓ３８０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスの制御量等を算出する。Ｓ３９０にて、エンジンＥＣＵ５１０は、低応答デバイスに作動指令信号を出力する。その後、この処理は終了する。
【００７４】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るエンジン制御システムの動作について説明する。
【００７５】
[出力増加要求なしの場合]
たとえば、ＥＣＴ＿ＥＣＵ５２０から、歯車式自動変速機構１６０の変速過渡期に入るため、エンジン１０のトルクを低減させる指令信号がエンジンＥＣＵ５１０に入力されると、出力増加要求があると判断されない（Ｓ１３０にてＮＯ）。
【００７６】
緊急度が大きい、すなわち、現在のエンジン１０の出力よりも大きくエンジン１０の出力を下げる必要がある場合であって（Ｓ２００にてＹＥＳ）、高応答デバイス（Ａ）が作動可能である場合には（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、高応答デバイス（Ａ）の制御量が算出され（Ｓ２２０）、高応答デバイス（Ａ）に作動指令信号が出力され（Ｓ２３０）、高応答デバイス（Ａ）により、エンジン１０の出力が即座に大きく低下される。
【００７７】
一方、緊急度が大きいにもかかわらず（Ｓ２００にてＹＥＳ）、高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態でない場合には（Ｓ２１０にてＮＯ）、高応答デバイス（Ｂ）が選択され高応答デバイスに作動指令信号が出力される（Ｓ２４０，Ｓ２５０）。
【００７８】
さらに、緊急度が大きくない場合には（Ｓ２００にてＮＯ）、低応答デバイスが選択され、低応答デバイスの制御量や制御開始タイミングなどが算出された後（Ｓ２６０）、低応答デバイスに作動指令信号が出力される（Ｓ２７０）。
【００７９】
[出力増加要求ありの場合]
たとえば、運転者がアクセルペダル１００を踏み込むと出力増加要求があると判断され（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、運転者が大きくアクセルペダル１００を踏み込むと緊急度が大きいと判断される（Ｓ３００にてＹＥＳ）。このような場合においては、高応答デバイスが作動可能である場合には（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、低応答デバイスおよび高応答デバイス（Ａ）を組合わせて作動させて、エンジン１０の出力増加要求があって緊急度が大きい場合に即座に対応させるようにする（Ｓ３２０，Ｓ３３０，Ｓ３４０，Ｓ３５０）。
【００８０】
一方、出力増加要求があり、かつ緊急度が大きいが、高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態でない場合（Ｓ３１０にてＮＯ）、低応答デバイスの制御量および遅れ補償量が算出され低応答デバイスに作動指令信号が出力され、低応答デバイスによりエンジン１０の出力が増加される（Ｓ３６０，Ｓ３７０）。このとき、低応答デバイスの遅れ補償量が算出され、その遅れ補償量に基づいて低応答デバイスに作動指令信号が出力されているため、緊急度が大きい場合に対応することができる。
【００８１】
一方、出力増加要求があるが、緊急度が大きくない場合（Ｓ３００にてＮＯ）、低応答デバイスの制御量などが算出され（Ｓ３８０）、低応答デバイスに作動指令信号が出力され（Ｓ３９０）、低応答デバイスにより、エンジン１０の出力が増加される。
【００８２】
図１０〜図１２を参照して、従来の制御に対比させて、本実施の形態に係るエンジン制御システムにおけるエンジン出力の変化について説明する。図１０に、本実施の形態に係るエンジン制御システムにおけるエンジン出力（エンジントルク）の変化を、図１１および図１２に従来の制御を用いた場合のエンジン出力の時間的変化を示す。
【００８３】
図１１に示すように、時刻Ｔ（１）において、エンジン出力の増加指令に基づいて、低応答デバイスにエンジンの出力増加指令が与えられると、エンジンの出力がＴＥ（１）まで増加するが、その応答時間は緩やかであり決して応答性の良い制御方法ではない。また、図１２に示すように、時刻Ｔ（１）において、エンジン出力の低下指令に基づいて高応答デバイスにエンジンの出力低下指令が与えられると、エンジン１０の出力特性の時間的変化が大きくなり過ぎる場合もあり、車両の運転者に与えるショックが大きくなる。
【００８４】
それに対して、図１０に示すように、たとえば、エンジンの出力増加要求がある場合であって（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、緊急度が大きい場合であって（Ｓ３００にてＹＥＳ）、高応答デバイス（Ａ）が作動可能状態である場合において（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、低応答デバイスと高応答デバイスを組合わせることにより、エンジン出力を遅れ時間を加味した上で緩やかに上昇させることができ、ショックを削減することができる。
【００８５】
たとえば、図１０に示すように、時刻Ｔ（１）で算出された低応答デバイスでの遅れ補償時間を考慮した制御量を時刻Ｔ（１）において高応答デバイスに作動指令信号を出力すると同時に低応答デバイスにより時刻Ｔ（１）からＴ（３）までの間エンジン１０の出力を増加させるようにする。このようにすることにより、時刻Ｔ（２）から時刻Ｔ（３）までの間エンジン出力（エンジントルク）を緩やかに上昇させることができる。その結果、車両の運転者にショックを与えることを回避することができる。
【００８６】
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジン制御システムを用いることにより、以下のような動作を実現できる。
【００８７】
エンジン１０の出力を制御するデバイスを決定するときに、現在のエンジン１０の出力と、瞬時のエンジン１０の要求出力との差に応じてエンジン１０の出力を変化させることができるデバイスが選択できる。また、このときデバイスの作動可否（機能上、性能上の制約、故障による作動不可能状態）などによってデバイスを選択することができる。特に、現在出力と要求出力との差が大きい場合には緊急度が大きいと判断して応答性の良いデバイスを選択したり、応答性の高いデバイスと応答性の低いデバイスの両方を組合わせてエンジン１０の出力を早急に変化させることができる。
【００８８】
各デバイスにおけるエンジン出力の制御量の決定については、エンジン回転数、エンジンの負荷などのエンジンの状態や車両の状態によって、制御の実行タイミングや、目標制御量を可変とすることができる。特に、緊急度が大きい場合において、高応答デバイスが使用できない場合には、低応答デバイスにおける遅れ補償量を補償した上で実行タイミングを早めてやり、さらに、制御目標値を過大に設定して制御することにより、低応答デバイスによっても緊急度が高い場合に対応できることができる。
【００８９】
複数のデバイスを適宜切換えてエンジン１０のトルクを制御するときに、各デバイスごとの応答特性を設定しておいて、使用されるデバイスの組合せにより、各々のデバイスの作動タイミングや制御量である制御目標値が設定できる。
【００９０】
さらに、たとえば、エンジン１０の要求出力の制御の実行中に制御を実行しているデバイスが作動不可になった場合においては、たとえば、出力要求があった時点において、各デバイスごとの制御量を演算しておく。エンジン１０や車両挙動に影響の少ないデバイスから順に選択して切換える等の処理を行なうことにより、エンジン１０の出力を変化させるデバイスが作動不可能状態になった場合であっても、エンジン１０や車両の挙動に影響を与えないようにすることができる。
【００９１】
以上のようにして、エンジンの出力を増減させる場合においては、複数のデバイスのそれぞれの応答性に応じた制御開始タイミングと制御目標値を与える。これにより、たとえばエンジンのトルク変動に起因する変速過渡期における変速ショックを抑えることができる。また、複数のデバイスを適宜組合わせることにより、エンジンの出力増減時に、デバイスごとに設定した特性を適宜切換え、車両の運転者に与えるショックを抑えることができる。
【００９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を含むエンジン制御システムの制御ブロック図である。
【図２】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その１）である。
【図３】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その２）である。
【図４】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その３）である。
【図５】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その４）である。
【図６】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その５）である。
【図７】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その６）である。
【図８】エンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図（その７）である。
【図９】エンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】エンジンＥＣＵで実行された状態を示すタイミングチャートである。
【図１１】従来のエンジンＥＣＵで実行された状態を示すタイミングチャート（その１）である。
【図１２】従来のエンジンＥＣＵで実行された状態を示すタイミングチャート（その２）である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  エンジン、２０  吸気通路、２０Ａ  吸気マニホールド、３０  排気通路、３０Ａ  排気マニホールド、４０  エアクリーナ、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ  インジェクタ、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ  点火プラグ、７０  触媒コンバータ、８０  スロットルバルブ、１００  アクセルペダル、１１０  モータ、１２０  ディストリビュータ、１３０  イグナイタ、１６０  歯車式自動変速機構、２２０  トルクコンバータ、２３０  シフトレバー、３２０  スロットル開度センサ、３３０  アクセル開度センサ、３４０  吸気圧センサ、３５０  酸素センサ、３６０  水温センサ、３７０  回転数センサ、３８０  気筒判別センサ、４１０  車速センサ、４２０  シフトポジションセンサ、５１０  エンジンＥＣＵ、５２０  ＥＣＴ＿ＥＣＵ、５３０  ＶＳＣ＿ＥＣＵ。
【図１】
2005315103.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005315103.tif 000005
【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】
2005315103.tif 000010
【図９】
2005315103.tif 000011
【図１０】
2005315103.tif 000012
【図１１】
2005315103.tif 000013
【図１２】
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