(57)【要約】【課題】例えば内燃機関の始動時等における、多種多様な運転状態に夫々対応して、最適なゲインを設定することを可能とする。【解決手段】内燃機関の制御装置（６）は、角加速度、又は角速度を算出する算出手段（５）と、角加速度、又は角速度に基づいて、運転状態を判定する運転状態判定手段（５や６等）と、フィードバック制御に基づいて、トルクのゲインを設定するゲイン設定手段（６や３ａ等）と、（i）運転状態が、第１運転状態の場合、角加速度を入力情報として、ゲインを設定し、（ii）運転状態が、第２運転状態の場合、角速度を入力情報として、ゲインを設定するように、ゲイン設定手段を制御する制御手段（６等）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出手段と、
前記角加速度、又は前記角速度に基づいて、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、
前記角加速度、又は、前記角速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定するゲイン設定手段と、
（i）判定された前記運転状態が、第１運転状態の場合、前記角加速度を入力情報として、前記ゲインを設定し、（ii）前記運転状態が、第２運転状態の場合、前記角速度を入力情報として、前記ゲインを設定するように、前記ゲイン設定手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１運転状態が、前記内燃機関の始動の際、前記角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、前記目標角速度より小さい第１始動運転状態の場合、前記角加速度が、目標値になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第１設定手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１運転状態が、前記内燃機関の定常駆動の際、前記角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい第１回転変化運転状態の場合、前記角加速度が、略ゼロになるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第１設定手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１運転状態が、前記内燃機関の定常駆動の際、前記角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい第１回転変化運転状態の場合、前記角加速度の積分値が、略ゼロ、又は、一定値になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第１設定手段を制御することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２運転状態が、前記内燃機関の定常駆動の際、（i）前記角加速度が、ゼロを中心とした所定範囲内に収まる運転状態である場合、又は、（ii）前記角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲内にある運転状態である場合、前記角速度が、一定値になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第２設定手段を制御することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記角加速度、又は前記角速度に基づいて、前記クランクの回転エネルギーを算出するエネルギー算出手段と、
前記ゲイン設定手段は、（i）前記角加速度を入力情報として、前記ゲインを設定する第１設定手段と、（ii）前記角速度を入力情報として、前記ゲインを設定する、第２設定手段を含み、
前記制御手段は、算出された前記回転エネルギーに基づいて、前記第１設定手段の制御、及び、前記第２設定手段の制御のうちいずれか一方から他方へと切り替えることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記エネルギー算出手段は、前記クランクのクランク角度によって規定される所定区間の単位で、前記回転エネルギーを算出し、
前記制御手段は、（i-1）前記角速度が所定角速度より大きく、且つ、（i-2）前記所定区間の単位で算出された前記回転エネルギーの変化率が、所定変化率より小さい場合、前記第１設定手段の制御から前記第２設定手段の制御へと切り替え、（ii-1）前記角速度が所定角速度より小さく、且つ、（ii-2）前記所定区間の単位で算出された前記回転エネルギーの変化率が、所定変化率より大きい場合、前記第２設定手段の制御から前記第１設定手段の制御へと切り替えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記所定区間は、前記クランクの慣性運動に基づく、慣性トルクの平均値が一定となるように規定されることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記所定区間は、前記内燃機関に有される気筒数に基づいて、規定されることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記所定区間は、７２０度を、気筒数で割った商の値の前記クランク角度に基づいて、規定されることを特徴とする請求項７から９のうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出手段と、
前記角加速度、又は角速度に基づいて、前記クランクの回転エネルギーを算出するエネルギー算出手段と、
前記角加速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第１設定手段と、
前記角速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第２設定手段と、
算出された前記回転エネルギーに基づいて、前記第１設定手段の制御、及び、前記第２設定手段の制御のうち、一方から他方へと切り替える制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出工程と、
前記角加速度、又は前記角速度に基づいて、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定工程と、
前記角加速度、又は、前記角速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定するゲイン設定工程と、
（i）判定された前記運転状態が、第１運転状態の場合、前記角加速度を入力情報として、前記ゲインを設定し、（ii）前記運転状態が、第２運転状態の場合、前記角速度を入力情報として、前記ゲインを設定するように、前記ゲイン設定工程を制御する制御工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１３】
内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出工程と、
前記角加速度、又は角速度に基づいて、前記クランクの回転エネルギーを算出するエネルギー算出工程と、
前記角加速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第１設定工程と、
前記角速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第２設定工程と、
算出された前記回転エネルギーに基づいて、前記第１設定手段の制御、及び、前記第２設定手段の制御のうち、一方から他方へと切り替える制御工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関を駆動するトルクのゲインを設定する内燃機関の制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等においては、複数の気筒のうち、燃焼行程における、予め定められた２箇所のクランク角度（CA：Crank Angle）において、角加速度を検出し、検出された角加速度の全気筒における平均値と、各気筒別の平均値との偏差量に基づいて、各気筒の燃料噴射量や、点火時期の補正処理を行い、全気筒における燃焼状態のばらつき（不均一性）を低減させる技術について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０３２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−９２６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１等においては、外界環境や運転状態の変化が定常駆動時と比較して、大きい始動時や始動直後、若しくは暖機過程（所謂、ファーストアイドル過程）において、適切なフィードバック制御を実現することが困難となり、ドライバビリティの低下（言い換えると、不規則的な回転変動の発生頻度の増加等）や、炭化水素等の有害な排出ガスが増大してしまう可能性が高くなってしまう。詳細には、前述した特許文献１等においては、必要なトルクの変化が大きい不安定な過渡駆動時と、比較的に安定な定常駆動時とにおいて、同一のフィードバック制御を適用しているため、各運転状態において、高精度なフィードバック制御を実現することが技術的に困難となってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、例えば内燃機関の始動時等における、多種多様な運転状態に夫々対応して、最適なゲインを設定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出手段と、前記角加速度、又は前記角速度に基づいて、前記内燃機関の運転状態（始動モード等）を判定する運転状態判定手段と、前記角加速度、又は、前記角速度を入力情報とするフィードバック制御（自動制御）に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲイン（利得）を設定するゲイン設定手段と、（i）判定された前記運転状態が、第１運転状態（始動モードor回転低下モード）の場合、前記角加速度を入力情報として、前記ゲインを設定し、（ii）前記運転状態が、第２運転状態（ファーストアイドルモード）の場合、前記角速度を入力情報として、前記ゲインを設定するように、前記ゲイン設定手段を制御する制御手段と、を備える。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、算出手段によって、内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度が算出される。と同時に又は相前後して、運転状態判定手段によって、角加速度、又は角速度に基づいて、内燃機関の運転状態が判定される。ここに、本発明に係る「運転状態」とは、内燃機関における、例えば燃焼状態に起因する、トルクの発生状態や、クランクの回転数（所謂、クランク角速度）等の内燃機関の駆動状態を意味し、上述の算出された角加速度、又は角速度に基づいて、推定可能である。と同時に又は相前後して、ゲイン設定手段によって、角加速度、又は、角速度を入力情報とするフィードバック制御（所謂、自動制御）に基づいて、内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲイン（所謂、利得）が設定される。
【０００８】
特に、本発明によれば、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、（i）判定された運転状態が、第１運転状態（後述の始動モード、又は回転低下モード）の場合、角加速度を入力情報として、ゲインが設定されると共に、（ii）運転状態が、第２運転状態（後述のファーストアイドルモード）の場合、角速度を入力情報として、ゲインが設定される。即ち、第１運転状態、又は第２運転状態に夫々対応して、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）等の制御手段の制御下で、フィードバック制御の入力情報を切り替えているため、それぞれの運転状態において、最適なゲインが設定可能である。
【０００９】
以上の結果、例えば、内燃機関の始動時や、始動直後や、暖機過程における、内燃機関の外界環境（温度等）の変化や、内燃機関に必要とされるトルクの変化等の運転状態の変化に殆ど又は完全に影響されない最適なゲインを、多種多様な運転状態に夫々対応して設定することが可能である。従って、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、迅速且つ適切なドライバビリティ（言い換えると、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力する内燃機関）や、炭化水素等の有害な排出ガスの顕著な低減を実現することが可能である。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記第１運転状態が、前記内燃機関の始動の際、前記角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、前記目標角速度より小さい第１始動運転状態（始動モード）の場合、前記角加速度が、目標値（例えば、正の一定値）になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第１設定手段を制御する。
【００１１】
この態様によれば、例えば内燃機関の始動の際、角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、目標角速度より小さい運転状態（所謂、始動モード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角加速度が、例えば一定値（正の一定値）等の目標角加速度になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。従って、目標角速度に到達するまでの、フィードバック制御の応答性を顕著に高めると共に、高精度なフィードバック制御を実現することが可能となる。
【００１２】
仮に、角速度（所謂、クランク回転数）を、入力情報としてフィードバック制御を行う場合、ピストン等による往復慣性質量の影響が大きくなるため、内燃機関における燃焼情報、即ち、気筒内のガス圧に起因して発生するトルクの大小レベルを示す情報を、高精度に抽出できなくなってしまう。よって、角速度が大きく変化される過渡状態では、適切なフィードバック制御を行うことが技術的に困難となってしまう。
【００１３】
これに対して、角加速度を、入力情報としてフィードバック制御を行う場合、内燃機関の気筒内における爆発毎の燃焼情報を、例えば気筒別に高精度に抽出可能である。従って、例えば内燃機関の始動の際、角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、目標角速度より小さい運転状態（所謂、始動モード）において、目標角速度に到達するまでの、フィードバック制御の応答性を顕著に高めると共に、高精度なフィードバック制御を実現することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第１運転状態が、前記内燃機関の定常駆動の際、前記角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい第１回転変化運転状態（回転低下モード）の場合、前記角加速度が、略ゼロ（ゼロ±α）になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第１設定手段を制御する。
【００１５】
この態様によれば、例えば内燃機関の定常駆動の際、角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい第１回転変化運転状態（所謂、回転低下モード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角加速度が、例えば一定値（略ゼロ）等の目標角加速度になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。従って、内燃機関の気筒内における爆発毎の燃焼情報の変化を、例えば気筒別に高精度に抽出可能である。この結果、例えば内燃機関の駆動における、不測の事態である角速度（クランク回転数）の変化を、実際の角速度の変化よりも、迅速且つ的確に把握することが可能であるので、燃焼情報の変化に迅速に対応して、適切なフィードバック制御を実現可能することが可能となり、角速度を、目標角速度に、より迅速に戻すことが可能である。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第１運転状態が、前記内燃機関の定常駆動の際、前記角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい第１回転変化運転状態（回転低下モード）の場合、前記角加速度の積分値が、略ゼロ、又は、一定値になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第１設定手段を制御する。
【００１７】
この態様によれば、例えば内燃機関の定常駆動の際、角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい第１回転変化運転状態（所謂、回転低下モード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角加速度の積分値が、略ゼロ、又は一定値等の目標角加速度になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。従って、内燃機関の気筒内における爆発毎の燃焼情報の変化を、例えば気筒別に高精度に抽出可能である。この結果、例えば内燃機関の駆動における、不測の事態である角速度（クランク回転数）の変化を、実際の角速度の変化よりも、迅速且つ的確に把握することが可能であるので、燃焼情報の変化に迅速に対応して、適切なフィードバック制御を実現可能することが可能となり、角速度を、目標角速度に、より迅速に戻すことが可能である。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第２運転状態（FIモード）が、前記内燃機関の定常駆動の際、（i）前記角加速度が、ゼロを中心とした所定範囲内に収まる運転状態である場合、又は、（ii）前記角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲内にある運転状態である場合、前記角速度が、一定値（正の一定値）になるフィードバック制御に基づいて、前記ゲインを設定するように、前記第２設定手段を制御する。
【００１９】
この態様によれば、例えば内燃機関の定常駆動の際、（i）角加速度が、ゼロを中心とした所定範囲内に収まる運転状態（所謂、ファーストアイドルモード）、又は、（ii）角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲内にある運転状態等の運転状態（所謂、ファーストアイドルモード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角速度が、一定値（正の一定値）になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。従って、例えば燃料の性質や特性等の、定常的な偏差を補償することが可能なフィードバック制御を実現可能であると共に、入力情報の小さな変化率に対応して、必要とされる応答性の度合いに適切に対応した、安定的なフィードバック制御を実現可能である。
【００２０】
仮に、角速度が概ね一定である、比較的に安定的な運転状態において、角加速度を入力情報とすると、入力情報のデータ量が必要以上に多量であるので、入力情報に対して必要以上に過敏となってしまい、例えばハンチング等のフィードバック制御の発散が発生してしまい、適切なフィードバック制御を行うことが技術的に困難となってしまう。加えて、内燃機関の定常駆動においては、ローターの加工誤差等の時間微分の誤差の影響が顕著になるので、算出された角加速度の精度も低いレベルとなるため、角加速度は、フィードバック制御の入力情報としては、不適切となってしまう。
【００２１】
これに対して、角速度を、入力情報としてフィードバック制御を行う場合、安定的なフィードバック制御を実現可能である。従って、例えば内燃機関の定常駆動の際、例えば燃料の性質や特性等の、定常的な偏差を補償することが可能なフィードバック制御を実現可能であると共に、入力情報の小さな変化率に対応して、必要とされる応答性の度合いに適切に対応した、安定的なフィードバック制御を実現可能である。
【００２２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記角加速度、又は前記角速度に基づいて、前記クランクの回転エネルギーを算出するエネルギー算出手段と、前記ゲイン設定手段は、（i）前記角加速度を入力情報として、前記ゲインを設定する第１設定手段と、（ii）前記角速度を入力情報として、前記ゲインを設定する、第２設定手段を含み、前記制御手段は、算出された前記回転エネルギーに基づいて、前記第１設定手段の制御、及び、前記第２設定手段の制御のうちいずれか一方から他方へと切り替える。
【００２３】
この態様によれば、先ず、エネルギー算出手段によって、角加速度、又は角速度に基づいて、クランクの回転エネルギー（言い換えると、角速度エネルギー）が算出される。また、第１設定手段によって、（i）角加速度を入力情報として、ゲインが設定される。と共に、第２設定手段によって、角速度を入力情報として、ゲインが設定される。
【００２４】
特に、制御手段によって、算出された回転エネルギーに基づいて、第１設定手段の制御、及び、第２設定手段の制御のうちいずれか一方から他方へと切り替えられる。ここに、本発明に係る回転エネルギーとは、回転系の剛体の運動エネルギーを意味する。この回転エネルギーは、燃焼情報、即ち、気筒内のガス圧に起因して発生するトルクの大小レベルを示す情報を適切に反映する、後述される所定区間において算出されることが好ましい。
【００２５】
仮に、回転エネルギーの代わりに、角加速度や、角速度に基づいて、第１設定手段の制御、及び、第２設定手段の制御のうちいずれか一方から他方への切り替えが行われた場合、例えば、ピストンに起因される往復慣性質量による慣性トルク等の物理的な因子、並びに、角加速度や、角速度における、ローターの加工誤差等の時間微分の誤差等の測定上の因子（所謂、ノイズ）の影響を受けるので、切り替えのタイミングが不適切となり、ひいてはフィードバック制御が発散してしまう可能性が生じてしまう。
【００２６】
これに対して、この態様によれば、制御手段によって、算出された回転エネルギーに基づいて、第１設定手段の制御、及び、第２設定手段の制御のうちいずれか一方から他方へと切り替えられる。以上の結果、上述したゲインを設定するフィードバック制御の手法を、例えば、ピストンやクランク等の剛体に起因される往復慣性質量による慣性トルク等の因子に殆ど又は完全に影響させなくさせることが可能な回転エネルギーに基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。従って、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、迅速且つ適切なドライバビリティ（言い換えると、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力する内燃機関）を実現することが可能である。
【００２７】
上述した制御手段に係る態様では、前記エネルギー算出手段は、前記クランクのクランク角度によって規定される所定区間の単位で、前記回転エネルギーを算出し、前記制御手段は、（i-1）（始動の際、又は、回転低下の際、）前記角速度が所定角速度より大きく、且つ、（i-2）前記所定区間の単位で算出された前記回転エネルギーの変化率が、所定変化率より小さい場合、前記第１設定手段の制御から前記第２設定手段の制御へと切り替え、（ii-1）前記角速度が所定角速度より小さく、且つ、（ii-2）前記所定区間の単位で算出された前記回転エネルギーの変化率が、所定変化率より大きい場合、前記第２設定手段の制御から前記第１設定手段の制御へと切り替えるように構成してもよい。
【００２８】
このように構成すれば、回転エネルギーの変化率に基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、より適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。
【００２９】
上述した所定区間に係る態様では、前記所定区間は、前記クランクの慣性運動に基づく、慣性トルクの平均値が一定となるように規定されるように構成してもよい。
【００３０】
このように構成すれば、クランクの慣性運動に基づく、慣性トルクの平均値が一定となるように規定される所定区間において算出された回転エネルギーの変化率に基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、より適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。
【００３１】
上述した所定区間に係る態様では、前記所定区間は、前記内燃機関に有される気筒数に基づいて、規定されるように構成してもよい。
【００３２】
このように構成すれば、内燃機関に有される気筒数に基づいて、規定される所定区間において算出された回転エネルギーの変化率に基づいて、内燃機関の性質や特徴や特性に対応すると共に、多種多様な運転状態に夫々対応して、より適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。
【００３３】
上述した所定区間に係る態様では、前記所定区間は、７２０度を、気筒数で割った商の値の前記クランク角度に基づいて、規定されるように構成してもよい。
【００３４】
このように構成すれば、４サイクルの内燃機関の気筒数によって規定される所定区間において算出された回転エネルギーの変化率に基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、より適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。
【００３５】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の他の制御装置は、内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出手段と、前記角加速度、又は角速度に基づいて、前記クランクの回転エネルギーを算出するエネルギー算出手段と、前記角加速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第１設定手段と、前記角速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第２設定手段と、算出された前記回転エネルギーに基づいて、前記第１設定手段の制御、及び、前記第２設定手段の制御のうち、一方から他方へと切り替える制御手段と、を備える。
【００３６】
本発明に係る内燃機関の他の制御装置によれば、先ず、算出手段によって、角加速度、又は角速度が算出される。と同時に又は相前後して、エネルギー算出手段によって、角加速度、又は角速度に基づいて、クランクの回転エネルギー（言い換えると、角速度エネルギー）が算出される。また、第１設定手段によって、（i）角加速度を入力情報として、ゲインが設定される。と共に、第２設定手段によって、角速度を入力情報として、ゲインが設定される。特に、制御手段によって、算出された回転エネルギーに基づいて、第１設定手段の制御、及び、第２設定手段の制御のうちいずれか一方から他方へと切り替えられる。
【００３７】
以上の結果、上述したゲインを設定するフィードバック制御の手法を、例えば、ピストンやクランク等の剛体に起因される往復慣性質量による慣性トルク等の因子に殆ど又は完全に影響させなくさせることが可能な回転エネルギーに基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。従って、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、迅速且つ適切なドライバビリティ（言い換えると、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力する内燃機関）を実現することが可能である。
【００３８】
尚、上述した本発明の内燃機関の制御装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明の内燃機関の他の制御装置に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
【００３９】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御方法は、内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出工程と、前記角加速度、又は前記角速度に基づいて、前記内燃機関の運転状態（始動モード等）を判定する運転状態判定工程と、前記角加速度、又は、前記角速度を入力情報とするフィードバック制御（自動制御）に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲイン（利得）を設定するゲイン設定工程と、（i）判定された前記運転状態が、第１運転状態（始動モードor回転低下モード）の場合、前記角加速度を入力情報として、前記ゲインを設定し、（ii）前記運転状態が、第２運転状態（ファーストアイドルモード）の場合、前記角速度を入力情報として、前記ゲインを設定するように、前記ゲイン設定工程を制御する制御工程と、を備える。
【００４０】
本発明に係る内燃機関の制御方法によれば、上述した本発明の内燃機関の制御装置に係る実施形態が有する各種利益を享受することが可能となる。
【００４１】
尚、上述した本発明の内燃機関の制御装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明の内燃機関の制御方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
【００４２】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の他の制御方法は、内燃機関のクランクにおける、角加速度、又は角速度を算出する算出工程と、前記角加速度、又は角速度に基づいて、前記クランクの回転エネルギーを算出するエネルギー算出工程と、前記角加速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第１設定工程と、前記角速度を入力情報とするフィードバック制御に基づいて、前記内燃機関を駆動するために必要なトルクのゲインを設定する第２設定工程と、算出された前記回転エネルギーに基づいて、前記第１設定手段の制御、及び、前記第２設定手段の制御のうち、一方から他方へと切り替える制御工程と、を備える。
【００４３】
本発明に係る内燃機関の他の制御方法によれば、上述した本発明の内燃機関の他の制御装置に係る実施形態が有する各種利益を享受することが可能となる。
【００４４】
尚、上述した本発明の内燃機関の他の制御装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明の内燃機関の他の制御方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４６】
（１）車両の基本構成
先ず、図１を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両は、＃１気筒「１ａ」から＃４気筒「１ｄ」までの四つの気筒１ａから１ｄが一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関（以下、適宜「エンジン」と称す）１のトルクをクランク軸２のクランク角速度（以下、適宜「角速度」と称す）の変化量に基づいて推定する。エンジン１は例えば自動車の走行用駆動源として使用される。
【００４７】
図１に示されるように、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を搭載した車両は、エンジン１、クランク軸２、点火プラグ３ａから３ｄ、クランク角センサ５、エンジンコントロールユニット６、記憶装置７、インジェクタ８、ピストン１０、コンロッド１１、及び、フライホイール１２を備えて構成されている。
【００４８】
エンジン１には、クランク軸２の回転位置（クランク角）を検出するためのクランク角検出装置（不図示）が設けられている。クランク角検出装置は、クランク軸２と一体回転するロータ４と、そのロータ４の外周と対向するように配置されたクランク角信号出力手段としてのクランク角センサ５とを備えている。ロータ４の外周には周方向に一定の間隔、例えば３０°間隔で凸部（不図示）が設けられており、クランク角センサ５はそれらの凸部の検出に応答して所定の検出信号を出力する。ロータ４の外周にはクランク軸２の回転位置の判別のための切欠等の基準位置指示部（不図示）が設けられている。クランク角センサ５はその基準位置指示部の検出時に固有の基準検出信号を出力する。
【００４９】
クランク角センサ５の出力信号はエンジンコントロールユニット６（以下、適宜「ＥＣＵ：Engine Control Unit」（即ち、本発明に係る制御手段の一具体例）と称す）に導かれる。ＥＣＵ６はマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットであり、その記憶装置７が記憶する各種のエンジン制御プログラムを実行することにより不図示の燃料噴射弁等を操作してエンジン１の運転状態を制御する。記憶装置７はＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリにより構成される。ＥＣＵ６はクランク角センサ５から出力される基準検出信号を基準として凸部の検出信号の個数をカウントすることによりクランク角を判別する。また、ＥＣＵ６はクランク角センサ５から出力される検出信号の時間間隔を検出することによりクランク角速度（又は、エンジン１の回転数）を判別する。これにより、ＥＣＵ６はクランク角速度を算出する算出手段として機能する。
【００５０】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを有している。ＥＣＵ６は、各種センサから供給される検出信号に基づいて制御処理や各種の判定処理を行う。ＥＣＵ６は、その記憶装置７が記憶するトルク推定のためのプログラムを実行することにより、本発明における制御手段、ゲイン設定手段、及び、エネルギー算出手段として機能する。トルクのゲインのフィードバック制御における一の操作量として、点火時期を調整するために、ＥＣＵ６には点火プラグ３ａから３ｄが接続されている。トルクのゲインのフィードバック制御における他の操作量として、吸気量を調整するために使用するセンサとして、ＥＣＵ６にはアクセル開度センサ８が接続されている。その他にも、ＥＣＵ６には吸入空気量を検出するエアフローメータ、排気ガス中の空燃比に対応した信号を出力するＡ／Ｆセンサ等の各種のセンサが接続されるが、それらの図示は省略した。
【００５１】
記憶装置７には、ＥＣＵ６が、各種の補正手段として機能する際に使用するデータとして、各種のマップが格納されているようにしてもよい。
【００５２】
（２）フィードバック制御  
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御について説明する。
【００５３】
（２−１）運転状態に対応したフィードバック制御の基本原理
先ず、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る、内燃機関の運転状態に対応したフィードバック制御における、角速度の時間軸方向での変化を示したグラフ（図２（ａ））、及び、角加速度の時間軸方向での変化を示したグラフ（図２（ｂ））である。尚、図２（ａ）中のグラフの縦軸は、角速度の値を示し、横軸は、時間軸を示す。また、図２（ａ）中のグラフの実線は、角速度の変化を示す。また、図２（ｂ）中のグラフの縦軸は、角加速度の値を示し、横軸は、時間軸を示す。また、図２（ｂ）中のグラフの点線は、角加速度の変化を示す。
【００５４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る、ＥＣＵ（Engine Cotrol Unit）やＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、（i）判定された運転状態が、始動モード、又は回転低下モード（即ち、本発明に係る第１運転状態の一具体例）の場合、角加速度を入力情報として、ゲインが設定される。と共に、（ii）運転状態が、ファーストアイドルモード（即ち、本発明に係る第２運転状態の一具体例）の場合、角速度を入力情報として、ゲインが設定される。即ち、第１運転状態、又は第２運転状態に夫々対応して、例えばＥＣＵ等の制御手段の制御下で、フィードバック制御の入力情報を切り替えているため、それぞれの運転状態において、最適なゲインが設定可能である。
【００５５】
具体的には、図２（ａ）及び図２（ｂ）中の始動モードにおいて示されるように、例えば内燃機関の始動の際、角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、目標角速度より小さい運転状態（所謂、始動モード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角加速度が、例えば一定値等の目標角加速度になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。従って、目標角速度に到達するまでの、フィードバック制御の応答性を顕著に高めると共に、高精度なフィードバック制御を実現することが可能となる。より具体的には、図２（ａ）に示されるように、角速度は、目標角速度まで、上昇すると共に、図２（ｂ）に示されるように、角加速度は、正の値からゼロに徐々に推移する。
【００５６】
仮に、角速度（所謂、クランク回転数）を、入力情報としてフィードバック制御を行う場合、ピストン等による往復慣性質量の影響が大きくなるため、内燃機関における燃焼情報、即ち、気筒内のガス圧に起因して発生するトルクの大小レベルを示す情報を、高精度に抽出できなくなってしまう。よって、角速度が大きく変化される過渡状態では、適切なフィードバック制御を行うことが技術的に困難となってしまう。
【００５７】
これに対して、角加速度を、入力情報としてフィードバック制御を行う場合、内燃機関の気筒内における爆発毎の燃焼情報を、例えば気筒別に高精度に抽出可能である。従って、例えば内燃機関の始動の際、角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、目標角速度より小さい運転状態（所謂、始動モード）において、目標角速度に到達するまでの、フィードバック制御の応答性を顕著に高めると共に、高精度なフィードバック制御を実現することが可能となる。
【００５８】
他方、図２（ａ）及び図２（ｂ）中のファーストアイドルモードにおいて示されるように、例えば内燃機関の定常駆動の際、（i）角加速度が、ゼロを中心とした所定範囲内に収まる運転状態（所謂、ファーストアイドルモード）、又は、（ii）角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲内にある運転状態等の運転状態（所謂、ファーストアイドルモード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角速度が、一定値（正の一定値）になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。従って、例えば燃料の性質や特性等の、定常的な偏差を補償することが可能なフィードバック制御を実現可能であると共に、入力情報の小さな変化率に対応して、必要とされる応答性の度合いに適切に対応した、安定的なフィードバック制御を実現可能である。より具体的には、図２（ａ）に示されるように、角速度は、目標角速度を維持すると共に、図２（ｂ）に示されるように、角加速度は、略ゼロを維持する。
【００５９】
仮に、角速度が概ね一定である、比較的に安定的な運転状態において、角加速度を入力情報とすると、入力情報のデータ量が必要以上に多量であるので、入力情報に対して必要以上に過敏となってしまい、例えばハンチング等のフィードバック制御の発散が発生してしまい、適切なフィードバック制御を行うことが技術的に困難となってしまう。加えて、内燃機関の定常駆動においては、ローターの加工誤差等の時間微分の誤差の影響が顕著になるので、算出された角加速度の精度も低いレベルとなるため、角加速度は、フィードバック制御の入力情報としては、不適切となってしまう。
【００６０】
これに対して、角速度を、入力情報としてフィードバック制御を行う場合、安定的なフィードバック制御を実現可能である。従って、例えば内燃機関の定常駆動の際、例えば燃料の性質や特性等の、定常的な偏差を補償することが可能なフィードバック制御を実現可能であると共に、入力情報の小さな変化率に対応して、必要とされる応答性の度合いに適切に対応した、安定的なフィードバック制御を実現可能である。
【００６１】
更に、他方、図２（ａ）及び図２（ｂ）中の回転低下モードにおいて示されるように、内燃機関の定常駆動の際、角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい運転状態（所謂、回転低下モード）において、制御手段の制御下で、ゲイン設定手段によって、角加速度が、例えば一定値（略ゼロ）等の目標角加速度になるフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される。より具体的には、図２（ａ）に示されるように、角速度は、目標角速度から、低下後、上昇すると共に、図２（ｂ）に示されるように、角加速度は、略ゼロを中心として、負の値に推移した後、正の値に推移する。
【００６２】
従って、内燃機関の気筒内における爆発毎の燃焼情報の変化を、例えば気筒別に高精度に抽出可能である。この結果、例えば内燃機関の駆動における、不測の事態である角速度（クランク回転数）の変化を、実際の角速度の変化よりも、迅速且つ的確に把握することが可能であるので、燃焼情報の変化に迅速に対応して、適切なフィードバック制御を実現可能することが可能となり、角速度を、目標角速度に、より迅速に戻すことが可能である。
【００６３】
以上の結果、例えば、内燃機関の始動時や、始動直後や、暖機過程における、内燃機関の外界環境（温度等）の変化や、内燃機関に必要とされるトルクの変化等の運転状態の変化に殆ど又は完全に影響されない最適なゲインを、多種多様な運転状態に夫々対応して設定することが可能である。従って、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、迅速且つ適切なドライバビリティ（言い換えると、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力する内燃機関）や、炭化水素等の有害な排出ガスの顕著な低減を実現することが可能である。
【００６４】
（２−２）運転状態に対応したフィードバック制御の制御処理
次に、図３を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の制御処理について説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、この制御処理は、ＥＣＵによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。
【００６５】
図３に示されるように、ＥＣＵの制御下で、先ず、運転状態に対応したフィードバック制御を行うか否かが判定される（ステップＳ１１０）。具体的には、内燃機関の温度に対応される水温が所定範囲内にあるか否かの判定に基づいて、本実施形態に係るフィードバック制御を行うか否かが判定されるようにしてもよい。ここで、運転状態に対応したフィードバック制御を行うと判定される場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、例えば内燃機関の始動の際、角速度が、目標となる目標角速度に到達するまでの、目標角速度より小さい運転状態（所謂、始動モード）であるか否かが判定される（ステップＳ１２０）。ここで、始動モードの運転状態であると判定される場合（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、角加速度を入力情報としたフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される（ステップＳ１３０）。
【００６６】
他方、ステップＳ１２０の判定の結果、始動モードの運転状態でないと判定される場合（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、ＥＣＵの制御下で、例えば内燃機関の定常駆動の際、（i）角加速度が、ゼロを中心とした所定範囲内に収まる運転状態（所謂、ファーストアイドルモード）、又は、（ii）角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲内にある運転状態等の運転状態（所謂、ファーストアイドルモード）であるか否かが判定される（ステップＳ１４０）。ここで、ファーストアイドルモードの運転状態であると判定される場合（ステップＳ１４０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、角速度を入力情報としたフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される（ステップＳ１５０）。
【００６７】
他方、ステップＳ１４０の判定の結果、ファーストアイドルモードの運転状態でないと判定される場合（ステップＳ１４０：Ｎｏ）、ＥＣＵの制御下で、例えば内燃機関の定常駆動の際、角速度が、目標となる目標角速度を中心とした所定範囲より小さい又は大きい運転状態（所謂、回転低下モード）であるか否かが判定される（ステップＳ１６０）。ここで、回転低下モードの運転状態であると判定される場合（ステップＳ１６０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、角加速度を入力情報としたフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定される（ステップＳ１７０）。尚、このステップＳ１７０においては、ＥＣＵの制御下で、角加速度の積分値を入力情報としたフィードバック制御に基づいて、ゲインが設定されるようにしてもよい。
【００６８】
（３）運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え
次に、前述した図２に加えて、図４から図８を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理について説明する。
【００６９】
（３−１）運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理（その１）
先ず、前述した図２に加えて、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理について説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御における、始動モードからファーストアイドルモードへ切り替える切り替え処理の流れを示したフローチャートである。尚、これらの切り替え処理は、ＥＣＵによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。図５は、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理における、回転エネルギーが算出される所定区間を図式的に示した模式図である。
【００７０】
図４に示されるように、ＥＣＵの制御下で、目標角速度に到達したか否かが判定される（ステップＳ２１０）。ここで、目標角速度に到達したと判定される場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、所定区間の単位で算出される、クランクの回転エネルギー（言い換えると、回転系の運動エネルギー、又は、角速度エネルギー）の変化率が、所定変化率より小さいか否かが判定される（ステップＳ２２０）。具体的には、所定区間の単位で算出される回転エネルギーの変化率と、所定変化率との比較は、図５に示されるように、「ｋ−１」番目の所定区間において算出された回転エネルギーと、「ｋ」番目の所定区間において算出された回転エネルギーとの差分「Ｅ（ｋ−１）−Ｅ（ｋ）」と、所定閾値「Ｅｔｈ」との比較によって、行うことが可能である。この所定閾値「Ｅｔｈ」は、実験的、理論的、経験的、又は、シミュレーション等に基づいて、個別具体的に設定することが可能である。ここに、本実施形態に係る「回転エネルギー」とは、回転系の剛体の運動エネルギーを意味する。具体的には、次の式（１）によって、算出することが可能である。
【００７１】
Ｅ（ｋ）  ＝  0.5  ×  Ｊ  ×  sqr｛ω（ｋ）｝  ……  （１）
尚、「sqr」は、２乗を行う関数を意味し、「Ｊ」は、例えばピストンやクランク等の剛体の慣性モーメントを意味し、「ω（ｋ）」は、ｋ番目の所定区間における角速度を意味する。尚、一般的に、トルクは、クランクの半径ＴＰ、慣性モーメントと、角加速度との積の値によって、算出することが可能である。
【００７２】
更に、本実施形態に係る所定区間とは、クランクの慣性運動に基づく、慣性トルクの平均値が一定となるように規定され、クランク角度によって示される区間を意味する。従って、回転エネルギーの算出の際に、例えば、ピストンやクランク等の剛体に起因される往復慣性質量による慣性トルク等の因子に殆ど又は完全に影響させなくすることが可能である。尚、この所定区間の詳細については、後述される。
【００７３】
再び、図４に戻り、前述のステップＳ２２０の判定の結果、所定区間の単位で算出される、クランクの回転エネルギーの変化率が、所定変化率より小さいと判定される場合（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、角加速度を入力情報としたフィードバック制御から、角速度を入力情報としたフィードバック制御へと切り替えられる（ステップＳ２３０）。言い換えると、ＥＣＵの制御下で、前述の図２において説明した、始動モードからファーストアイドルモードへと切り替えられる。他方、ステップＳ２１０の判定の結果、目標角速度に到達していないと判定される場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、又は、ステップＳ２２０の判定の結果、所定区間の単位で算出される、クランクの回転エネルギーの変化率が、所定変化率より小さいと判定されない場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、ＥＣＵの制御下で、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理は、終了される。
【００７４】
以上の結果、上述したゲインを設定するフィードバック制御の手法を、例えば、ピストンやクランク等の剛体に起因される往復慣性質量による慣性トルク等の因子に殆ど又は完全に影響させなくさせることが可能な回転エネルギーに基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。従って、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、迅速且つ適切なドライバビリティ（言い換えると、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力する内燃機関）を実現することが可能である。
【００７５】
（３−２）切り替え処理における所定区間
次に、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理における所定区間について説明する。ここに、図６は、本実施形態に係る、気筒内ガス圧によるトルクの変化、慣性質量による慣性トルクの変化、及び、クランクに作用する実際のトルクの変化を図式的に示したグラフである。尚、図６中の縦軸は、トルクの大きさを示し、横軸は、クランク角度を示す。また、図６中の実線は、クランクに作用する実際のトルクの変化を示し、図６中の点線は、慣性質量による慣性トルクの変化を示し、図６中の２点破線は、気筒内ガス圧によるトルクの変化を示す。図７は、本実施形態に係る、４気筒の内燃機関における、吸気、圧縮、膨張、排出の４つの行程のタイミングを概念的に示した模式図である。尚、図７中の「＃１」から「＃４」の番号は、気筒を識別する識別番号を意味する。
【００７６】
本実施形態に係る所定区間は、上述したように、クランクやピストンの慣性運動に基づく、慣性トルクの平均値が一定となるように規定され、クランク角度によって示される区間を意味する。具体的には、本願発明者による研究によれば、図６に示されるように、例えば４気筒の内燃機関における、例えばクランクやピストン等の慣性質量による慣性トルクの平均値や積分値は、クランク角度（ＣＡ：Crank Angle）が１８０度において、概ねゼロとなることが判明している。詳細には、図６に示されるように、１８０度のクランク角度において、「クランクに作用する実際のトルクの変化量」は、「気筒内ガス圧によるトルクの変化量」と「慣性質量による慣性トルクの変化量」との和であることが判明している。
【００７７】
従って、上述したゲインを設定するフィードバック制御の手法を、１８０度の所定区間で算出された回転エネルギーに基づいて、切り替えることで、例えば、ピストンやクランク等の剛体に起因される往復慣性質量による慣性トルク等の因子に殆ど又は完全に影響させなくさせることが可能である。
【００７８】
以上の結果、所定区間で算出された回転エネルギーに基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。従って、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、迅速且つ適切なドライバビリティ（言い換えると、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力する内燃機関）を実現することが可能である。
【００７９】
尚、図６及び図７に示されるように、本実施形態に係る、クランクやピストンの慣性運動に基づく、慣性トルクの平均値が一定となるように規定される所定区間は、例えば４気筒の内燃機関の場合、１８０度（＝「７２０度／４」）のクランク角度によって規定されている。この所定区間は、内燃機関の気筒数に基づいて規定可能である。具体的には、６気筒であれば、所定区間は、１２０度（＝「７２０度／６」）のクランク角度によって規定され、８気筒であれば、所定区間は、９０度（＝「７２０度／８」）のクランク角度によって規定される。一般的には、「ｎ」気筒であれば、所定区間は、「７２０度／ｎ」のクランク角度によって規定される。
【００８０】
（３−３）運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理（その２）
次に、前述した図２に加えて、図８を参照して、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理について説明する。ここに、図８は、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御における、ファーストアイドルモードから回転低下モードへ切り替える切り替え処理の流れを示したフローチャートである。尚、これらの切り替え処理は、ＥＣＵによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。
【００８１】
図８に示されるように、ＥＣＵの制御下で、目標角速度に到達したか否かが判定される（ステップＳ３１０）。ここで、目標角速度に到達していないと判定される場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、ＥＣＵの制御下で、所定区間の単位で算出される、クランクの回転エネルギー（言い換えると、回転系の運動エネルギー、又は、角速度エネルギー）の変化率が、所定変化率より小さいか否かが判定される（ステップＳ３２０）。具体的には、前述したように、「ｋ−１」番目の所定区間において算出された回転エネルギーと、「ｋ」番目の所定区間において算出された回転エネルギーとの差分「Ｅ（ｋ−１）−Ｅ（ｋ）」と、所定閾値［Ｅｔｈ」との比較によって、行うことが可能である。
【００８２】
このステップＳ３２０の判定の結果、所定区間の単位で算出される、クランクの回転エネルギーの変化率が、所定変化率より大きいと判定される場合（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、角速度を入力情報としたフィードバック制御から、角加速度を入力情報としたフィードバック制御へと切り替えられる（ステップＳ３３０）。言い換えると、ＥＣＵの制御下で、前述の図２において説明した、ファーストアイドルモードから回転定価モードへと切り替えられる。他方、ステップＳ３１０の判定の結果、目標角速度に到達していると判定される場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、又は、ステップＳ３２０の判定の結果、所定区間の単位で算出される、クランクの回転エネルギーの変化率が、所定変化率より大きいと判定されない場合（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、ＥＣＵの制御下で、本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理は、終了される。
【００８３】
以上の結果、上述したゲインを設定するフィードバック制御の手法を、例えば、ピストンやクランク等の剛体に起因される往復慣性質量による慣性トルク等の因子に殆ど又は完全に影響させなくさせることが可能な回転エネルギーに基づいて、多種多様な運転状態に夫々対応して、適切なタイミングで切り替えることで、最適なゲインを迅速に設定することが可能である。
【００８４】
上述した実施形態では、フィードバック制御における出力情報（又は操作量）の一例として、内燃機関における点火時期について説明したが、本実施形態では、点火時期に加えて、又は代えて、例えば、燃料の噴射量、燃料の噴射タイミング、吸気量を制御する各種の操作量（例えばスロットル開度、電磁駆動弁等の動弁系の制御量や制御タイミング）、外部のＥＧＲ量（エキゾーストガスリサーキュレーション：Exizost Gas Re-circulation）を操作量としてもよい。また操作量は、単一の情報であってもよいし、複数の情報であってもよい。また、本実施形態では、定常駆動の運転状態の一例として、ファーストアイドル状態について、説明したが、例えば慣性によって、駆動するフューエルカットを含む運転状態であってもよい。更に、また、本実施形態では、全部の気筒に対するフィードバック制御について説明したが、気筒別のフィードバック制御であってもよい。更に、また、本実施形態では、角速度（所謂、エンジン回転数）は、定常駆動の運転状態における、フィードバック制御のための入力情報であるので、角速度の算出方法としては、例えば３６０度のクランク角度における、角速度の平均値を採用したり、角速度の挙動のモデルを平均化や平滑化した（なました）各種の平滑化の手法を採用することが好ましい。更に、また、本実施形態では、例えば始動モードや、ファーストアイドルモードや、回転低下モード等の３種類のモードに分類したが、２種類のモードに分類してもよいし、４種類のモード以上の多種類のモードに分類しても良い。
【００８５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置、及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。
【図２】本実施形態に係る、内燃機関の運転状態に対応したフィードバック制御における、角速度の時間軸方向での変化を示したグラフ（図２（ａ））、及び、角加速度の時間軸方向での変化を示したグラフ（図２（ｂ））である。
【図３】本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の制御処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御における、始動モードからファーストアイドルモードへ切り替える切り替え処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御の切り替え処理における、回転エネルギーが算出される所定区間を図式的に示した模式図である。
【図６】本実施形態に係る、気筒内ガス圧によるトルクの変化、慣性質量による慣性トルクの変化、及び、クランクに作用する実際のトルクの変化を図式的に示したグラフである。
【図７】本実施形態に係る、４気筒の内燃機関における、吸気、圧縮、膨張、排出の４つの行程のタイミングを概念的に示した模式図である。
【図８】本実施形態に係る、運転状態に対応したフィードバック制御における、ファーストアイドルモードから回転低下モードへ切り替える切り替え処理の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１  エンジン
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  各気筒
２  クランク軸
３  点火プラグ
４  ロータ
５  クランク角センサ
６  エンジンコントロールユニット
７  記憶装置
８  アクセル開度センサ
１０  ピストン
１１  コンロッド
１２  フライホイール
【図１】
2007327406.tif 000003
【図２】
2007327406.tif 000004
【図３】
2007327406.tif 000005
【図４】
2007327406.tif 000006
【図５】
2007327406.tif 000007
【図６】
2007327406.tif 000008
【図７】
2007327406.tif 000009
【図８】
2007327406.tif 000010