JP5293717B2

JP5293717B2 - エンジンの制御装置

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Publication number: JP5293717B2
Application number: JP2010224014A
Authority: JP
Inventors: 敏行宮田; 克則上田; 仁司戸田; 晃史柴田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: EP2436914A3; JP2012077689A; EP2436914A2; US20120083991A1; US8739762B2; EP2436914B1

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンを制御する制御装置に関する。

従来、車両に搭載されたエンジンのアイドル回転数を制御する制御装置が知られている。この制御装置では、車両の運転状態が所定のアイドル条件を満たす場合に、エンジン回転数を目標エンジン回転数にするためのアイドル制御が実施される。アイドル制御の具体例としては、エンジンへの吸入空気量やエンジンの各気筒の点火時期等のフィードバック制御が挙げられる。

ところで、エンジン回転数はエンジンに作用する負荷に応じて変動する。アイドル回転数は通常の車両走行時のエンジン回転数よりも低回転に設定されているため、アイドル運転中に外部負荷が作用した場合には、エンジンがストールしかねない。このような観点から、アイドル安定性を確保するための制御に関するさまざまな技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、パワーステアリング装置を備えた車両のアイドル制御において、ステアリング角の角速度ωに基づいてパワステ補正項を演算し、この値に基づいて吸入空気量を制御するものが開示されている。このような構成により、アイドル回転数の変動を防止することができるとされている。

特開昭６１−９６１４６号公報

しかしながら、ステアリング操作に伴ってエンジンに作用する外部負荷は、ステアリングホイールの角度に応じて変動する。例えば、ステアリングポンプを駆動することによって操舵力をアシストする油圧式パワーステアリング装置において、ステアリングホイールがフル操舵されている状態で生じる負荷の大きさは、中立位置付近での負荷よりも大きい。また、電動式のパワーステアリング装置においても、ステアリング角度が大きいほど、エンジンに作用する負荷が大きくなる。したがって、特許文献１に記載されたような角速度ωに基づく従来のアイドル制御では、正確な外部負荷の値を演算することが難しく、アイドル安定性が低下しやすいという課題がある。

また、アイドル安定性に関して、アイドル回転数を予め高めに設定しておくことでエンジンのストールを回避することも考えられる。例えば、特許文献１に記載の技術において、あらかじめ吸入空気量を多めに制御するものである。しかしこの場合、外部負荷の大きさに関わらず、エンジンが過剰に回転することになり、エネルギーロスが増大して燃費が悪化する。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成でアイドル安定性を向上させつつ燃費を改善することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、車両に搭載されたエンジンのアイドル時の目標アイドル回転数を設定するアイドル回転数設定手段と、前記アイドル回転数設定手段で設定された前記目標アイドル回転数に応じて目標トルク（例えば、アイドル要求トルクPi_NeFB）を設定する目標トルク設定手段とを備える。また、前記目標トルク設定手段で設定された前記目標トルクが実現されるように、前記エンジンの点火時期を制御する点火時期制御手段、及び、前記エンジンの吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、前記車両のステアリングホイールのステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、を備える。
さらに、前記ステアリング角度検出手段で検出された前記ステアリング角度が大きいほど、前記エンジンが前記目標トルクよりもさらに出力可能なトルク値（例えば、外部負荷加算トルクPi_ADD）を増大設定するトルク値設定手段を備える。
ここで、前記吸入空気量制御手段は、前記目標トルクと前記トルク値との加算トルク（例えば、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STD）に応じて吸入空気量を増大させる制御を実施する。一方、前記点火時期制御手段は、前記目標トルク設定手段で設定された前記目標トルク（例えば、アイドル要求トルクPi_NeFBであり、点火制御用目標トルクPi_TGT）が前記エンジンから出力されるように前記点火時期を遅角させる制御を実施する。すなわち、前記吸入空気量の制御では、前記目標トルクと前記トルク値との加算トルクが用いられるのに対して、前記点火時期の制御では、前記目標トルクのみが用いられる。また、前記吸入空気量制御手段による制御、及び、前記点火時期制御手段による制御は、同時に実施されるようになっている。
また、前記トルク値設定手段による前記トルク値の増大設定を、前記吸入空気量制御手段の制御に用いる前記目標トルクのみに反映させ、前記点火時期制御手段の制御に用いる前記目標トルクには反映させないようになっている。
なお、例えば、前記トルク値設定手段で設定される前記トルク値は、前記目標トルク設定手段で設定された前記目標トルクを増大させるための加算トルクであり、正の値を持つものである。

（２）また、開示のエンジンの制御装置は、前記トルク値設定手段が、所定の閾値を基準として、前記ステアリング角度に応じた前記トルク値を段階的に設定する。

開示のエンジンの制御装置によれば、ステアリング角度に基づいてトルク値を設定し、これに応じて吸入空気量を制御するとともに点火時期を目標トルクに制御することで、MBTで得られる最大トルクを増大させることができる。つまり、アイドル制御時のステアリング操作に伴う負荷変動を考慮して、実際の出力トルクを変動させることなく、トルクリザーブ量を容易に増大させることができる。
また、開示のエンジンの制御装置は、点火時期の遅角制御と吸気量の増大制御とを同時に実施し、点火時期の遅角に伴うトルクの減少分を吸気量の増大に伴う実充填効率の増大によって補填する。したがって、エンジンの出力トルクを変動させることなくトルクリザーブ量を増大させることができ、負荷変動に対する安定性を向上させることができる。
さらに、点火時期のリタードと同時に吸気量を増大させる制御を実施するにあたって、トルク値の増大を吸気制御用の目標トルクのみに反映させ、点火制御用の目標トルクには反映させない。そのため、吸気制御用の目標トルクを増大させずに点火時期をリタードさせてトルクリザーブ量を増大させる場合に生じ得る不具合、すなわち、点火時期をリタードさせる前と比較して実際のエンジンの出力トルクが減少するという不都合を回避でき、MBTで得られる最大トルクを確実に増大させることができる。したがって、制御のロバスト性を向上できる。

一実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。本制御装置の要求トルク演算部で得られる制御値を例示したブロック図である。本制御装置の目標トルク演算部及び制御部での制御プロセスを例示したブロック図である。本制御装置の要求トルク演算部での制御手順を例示するフローチャートであり、（ａ）は外部負荷加算トルクを段階的に設定する場合のフローチャート、（ｂ）はマップを用いて外部負荷加算トルクを設定する場合のフローチャートである。本制御装置で設定される外部負荷加算トルクとステアリング角度との関係を例示するグラフであり、（ａ）は外部負荷加算トルクを段階的に設定した場合、（ｂ）は外部負荷加算トルクを連続的に設定した場合に対応するものである。（ａ），（ｂ）は本制御装置に係る実充填効率Ec，点火時期及びトルクの対応マップを例示するものである。なお（ｂ）は、実充填効率Ecが第一所定値Ec₁及び第二所定値Ec₂であるときのマップを（ａ）から取り出して拡大したものである。

図面を参照してエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．装置構成］
本実施形態の制御装置は、図１に示す車載のエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒四サイクル型のエンジン１０に設けられた複数のシリンダのうち、一つのシリンダを示す。シリンダの頂部には点火プラグ１３がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。また、燃焼室のシリンダヘッド側の頂面には、吸気通路１１及び排気通路１２が接続される。

吸気通路１１側にはインジェクタ１４，ETV（Electric Throttle Valve）１５及びエアフローセンサ（AFS，Air Flow Sensor）７が設けられる。インジェクタ１４は吸気通路１１内に燃料を噴射するものであり、ETV１５はその開度を変更することでシリンダ内に導入される空気の吸気量を変更するための電子制御式スロットルバルブである。また、エアフローセンサ７はその吸気量を検出するセンサであり、ここではETV１５を通過する吸気流量Qが検出される。

このエンジン１０には、クランクシャフトの角度θ_CRを検出するクランク角度センサ６が設けられる。クランク角度センサ６で検出されたクランクシャフトの角度θ_CR及びエアフローセンサ７で検出された吸気流量Qは、後述するエンジンECU１（制御手段）に伝達される。なお、単位時間あたりの角度θ_CRの変化量からエンジン回転数Neを把握することができる。したがって、クランク角度センサ６はエンジン１０のエンジン回転数Neを検出する手段としての機能を持つ。エンジン回転数Neは、クランク角度センサ６で検出されたクランクシャフトの角度θ_CRに基づいてエンジンECU１が演算する構成としてもよいし、クランク角度センサ６の内部で演算する構成としてもよい。

エンジン１０を搭載した車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量に対応する操作量θ_ACを検出するアクセルペダルセンサ５（APS，Acceleration pedal Position Sensor，アクセル操作量検出手段）と、ステアリングホイールの操作角度（ステアリング角度）θ_SASを検出するステアリング角度センサ８（SAS，Steering Angle Sensor，ステアリング角度検出手段）とが設けられる。アクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACは運転者の加速要求に対応するパラメータであり、言い換えるとエンジン１０の負荷に相関するパラメータである。

また、本実施形態の車両のステアリングホイールは油圧式パワーステアリング装置による操舵力がアシストされるものであり、ステアリング角度θ_SASが大きいほどエンジン１０への負荷が増大する。したがって、ステアリング角度θ_SASもエンジン１０の負荷に相関するパラメータである。これらの各センサで検出されたアクセルペダルの操作量θ_AC及びステアリング角度θ_SASは、エンジンECU１に伝達される。

エンジンECU１（Engine - Electronic Control Unit，エンジン電子制御装置）は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスであり、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを制御する電子制御装置である。ここでは、トルクベース制御（トルクディマンド制御）によってエンジン１０の挙動が管理されている。
トルクベース制御とは、エンジン１０に要求されるトルクの大きさを基準として吸気量や燃料噴射量，点火時期等を制御するものである。前述の点火プラグ１３，インジェクタ１４及びETV１５の動作は、トルクベース制御によって調整される。トルクベース制御では、例えばアクセル開度やエンジン回転数等に基づいてエンジントルクの目標値が演算され、この目標値のトルクが得られるように制御対象の各装置が制御される。

エンジンECU１は、車両に設けられたCAN，FlexRay等の通信ラインを介して他の電子制御装置に接続されており、運転者から要求されるトルクや外部制御システムから要求されるトルクを総合的に判断して、実際にエンジン１０で発生させるトルクを調整する機能を担っている。ここでいう外部制御システムとは、CVT装置（無段変速装置）の動作を制御するCVT-ECU（Continuously Variable Transmission - Electronic Control Unit），車両の姿勢を安定化させる制御を実施するESC（Electronic Stability Controller），補機用ECU等が挙げられる。エンジンECU１は、これらの外部制御システムからエンジン１０への出力要求をトルクに換算し、エンジン１０のトルク挙動を包括的に制御する。

本実施形態のエンジンECU１で実施されるトルクベース制御には、アイドルフィードバック制御及び燃料カット制御が含まれている。アイドルフィードバック制御は、所定のアイドル条件（例えば、エンジン回転数Neやアクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACに関する条件）が成立したエンジン１０のアイドル時に、実際のエンジン回転数Neを目標アイドル回転数に近づけるとともに、その目標アイドル回転数でのエンジン回転を維持するフィードバック制御である。また、燃料カット制御は、所定の燃焼カット条件（例えば、エンジン回転数Neやアクセルペダルの踏み込み操作量θ_ACに関する条件）が成立したときに、燃料の噴射を停止させる制御であり、エンジンECU１内の図示しない燃料カット制御部で実施される。

［２．制御構成］
エンジンECU１（制御手段）には、要求トルク演算部２，目標トルク演算部３及び制御部４が設けられる。要求トルク演算部２は、運転者から要求されるトルクや外部制御システムから要求されるトルクを集約し、制御操作に対する応答性が異なる二種類の要求トルクを演算するものである。ここでは、点火制御用要求トルクPi_EXT_SAと、吸気制御用要求トルクPi_EXTとが演算される。

点火制御はいわゆる高応答トルク制御であり、例えば点火時期操作や燃料噴射量操作によってトルクを制御するものである。また、吸気制御はいわゆる低応答トルク制御であり、例えば電子制御スロットルの操作に代表される吸入空気量操作によってトルクを制御するものである。一般に、点火制御はトルクの調整代が小さいものの応答性が高く、吸気制御は応答性が低いもののトルクの調整代が大きい。ここで演算された二種類の要求トルクは、目標トルク演算部３に伝達される。

目標トルク演算部３（トルク値設定手段）は、要求トルク演算部２で演算された点火制御用要求トルクPi_EXT_SA及び吸気制御用要求トルクPi_EXTに基づき、二種類の制御目標としての目標トルクを演算するものである。ここでは、点火制御用目標トルクPi_TGT（第一目標トルク）と、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STD（第二目標トルク）とが演算される。ここで演算された点火制御用目標トルクPi_TGT及び吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDは、制御部４に伝達される。

制御部４は、目標トルク演算部３で演算された二種類の目標トルクに基づいて吸気量（実充填効率Ec）及び点火プラグ１３での点火時期を制御するものである。ETV１５の開度は、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDに基づいて制御され、点火プラグ１３での点火時期は、点火制御用目標トルクPi_TGTに基づいて制御される。
なお、これらの要求トルク演算部２，目標トルク演算部３及び制御部４の各機能は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、あるいはソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

［２−１．要求トルク演算部］
図２に示すように、要求トルク演算部２には、アイドル要求トルク設定部２ａ，アクセル要求トルク演算部２ｂ，外部負荷加算トルク設定部２ｃ及び最終要求トルク演算部２ｄが設けられる。
アイドル要求トルク設定部２ａ（アイドル回転数設定手段，目標トルク設定手段）は、エンジン１０のアイドル時の目標アイドル回転数を設定するものである。目標アイドル回転数は、例えば車両に搭載されたエアコン負荷や冷却水温等に応じて適宜設定される。また、アイドル要求トルク設定部２ａは、設定された目標アイドル回転数に対応するトルク（エンジン回転数Neを目標アイドル回転数に維持するために要するトルク）をアイドル要求トルクPi_NeFBとして設定する。ここで設定されたアイドル要求トルクPi_NeFBは、目標トルク演算部３に伝達される。

なお、図中の記号Piは図示平均有効圧Piを意味しており、ここでは図示平均有効圧Piを用いてトルクの大きさを表現している。本実施形態では、エンジン１０で生じる力のモーメントのことだけでなく、エンジン１０のピストンに作用する平均有効圧（例えば、図示平均有効圧Piや正味平均有効圧Pe）で表現されたトルク相当量（トルクに相当する圧力）のことも便宜的にトルクと呼ぶ。
アクセル要求トルク演算部２ｂは、クランクシャフトの角度θ_CRに基づいて得られるエンジン回転数Neとアクセルペダルの操作量θ_ACとに基づき、アクセル要求トルクPi_APSを演算するものである。

外部負荷加算トルク設定部２ｃは、ステアリング角度センサ８で検出されたステアリング角度θ_SASに応じた大きさの外部負荷加算トルクPi_ADD（トルク値）を設定するものである。ここでは、ステアリング角度θ_SASが大きいほど外部負荷加算トルクPi_ADDが大きな値として設定される。外部負荷加算トルクPi_ADDは、ステアリングホイールの操舵角度に応じてエンジン１０に与えられる負荷の大きさに対応するトルクである。したがって、ステアリングホイールやエンジン１０の特性を考慮して外部負荷加算トルクPi_ADDを設定することが好ましい。ここで設定された外部負荷加算トルクPi_ADDは、目標トルク演算部３に伝達される。

最終要求トルク演算部２ｄは、アクセル要求トルク演算部２ａで演算されたアクセル要求トルクPi_APSをベースとして、二系統の演算プロセスを実行するものである。一方のプロセスは、図２中に黒矢印で示すように、点火制御用要求トルクPi_EXT_SAを演算するプロセスであり、他方のプロセスは、図２中に白抜き矢印で示すように、吸気制御用要求トルクPi_EXTを演算するプロセスである。これらの点火制御用要求トルクPi_EXT_SA及び吸気制御用要求トルクPi_EXTは、互いに独立して最終要求トルク演算部２ｄ内で演算される。これらの要求トルクは、車両の運転者の意図や車両安定性，運転性等を考慮して集約されたトルクであり、ともに目標トルク演算部３に伝達される。

［２−２．目標トルク演算部，制御部］
目標トルク演算部３及び制御部４での演算プロセスを図３に例示する。目標トルク演算部３には、要求トルク演算部２で演算又は設定されたアイドル要求トルクPi_NeFB，アクセル要求トルクPi_APS，点火制御用要求トルクPi_EXT_SA，吸気制御用要求トルクPi_EXT及び外部負荷加算トルクPi_ADDが入力される。この目標トルク演算部３には、第一選択部３ａ，第二選択部３ｂ，燃料カット部３ｃ，吸気遅れ補正部３ｄ及び外部負荷補正部３ｅが設けられる。また、制御部４には、点火制御部４ａ及び吸気制御部４ｂが設けられる。

第一選択部３ａは、点火制御用要求トルクPi_EXT_SA，アクセル要求トルクPi_APS及びアイドル要求トルクPi_NeFBのうちの何れか一つを点火制御用のトルクの目標値として選択するものである。また、第二選択部３ｂは、吸気制御用要求トルクPi_EXT，アクセル要求トルクPi_APS及びアイドル要求トルクPi_NeFBのうちの何れか一つを吸気制御用のトルクの目標値として選択するものである。
第一選択部３ａ及び第二選択部３ｂにおけるトルクの目標値の選択条件としては、例えば外部制御システムからのトルクの要求の有無やエンジン１０のアイドル運転の要否等が考えられる。第一選択部３ａで選択されたトルク値は燃料カット部３ｃに伝達され、第二選択部３ｂで選択されたトルク値は吸気遅れ補正部３ｄに伝達される。

燃料カット部３ｃは、燃料カット制御の実施時に点火制御用目標トルクPi_TGTをゼロに設定するものである。燃料カット制御の実施条件は、図示しない燃料カット制御部において、例えばエンジン回転数Neやアクセルペダルの操作量θ_AC，エンジン冷却水温等に基づいて随時判定される。また、燃料カット部３ｃは、燃料カット制御の非実施時には、第一選択部３ａで選択されたトルク値をそのまま点火制御用目標トルクPi_TGTとして演算する。ここで演算された点火制御用目標トルクPi_TGTは制御部４の点火制御部４ａに伝達される。

吸気遅れ補正部３ｄは、ETV１５からの吸気遅れに応じた補正演算を行うものである。ここでは、エンジン１０やETV１５の吸気特性に基づき、吸気遅れを考慮したトルク値が演算される。なお、具体的な吸気遅れ補正部３ｄでの補正演算手法は、ETV１５の制御態様に応じて種々考えられる。例えば、第二選択部３ｂで選択されたトルク値に対し、運転条件や選択した要求トルクに応じて実際の吸気遅れを模擬した一次遅れ処理，二次遅れ処理を施すことによって、実現したいトルク変動の軌跡を生成してもよい。ここで演算されたトルク値は外部負荷補正部３ｅに伝達される。

外部負荷補正部３ｅは、入力されたトルク値に外部負荷加算トルクPi_ADDを加算して吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDを演算するものである。つまりここでは、吸気制御用のトルク値にステアリング角度θ_SASに応じた大きさのトルクが加算される。ここで演算された吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDは、制御部４の吸気制御部４ｂに伝達される。

点火制御部４ａ（点火時期制御手段）は、点火制御用目標トルクPi_TGTに基づいて点火時期を調節する点火制御を実施する。例えば、点火制御部４ａは、エアフローセンサ７で検出された吸気流量Qに基づいて制御対象の気筒の実際の充填効率を実充填効率Ecとして演算し、この実充填効率Ecで点火制御用目標トルクPi_TGTを出力させる点火のタイミングを予め設定されたマップから求めて、点火プラグ１３の点火時期を制御する。
この場合、点火制御部４ａに、図６（ａ）に示すような実充填効率Ec，点火時期及び理論空燃比で発生するトルクの対応関係をエンジン回転数Ne毎のマップとして記憶させておき、これを用いて点火時期を演算してもよい。

図６（ａ）のマップは、同一の燃焼条件（例えば、エンジン回転数及び空燃比が一定の条件）において一定の実充填効率Ecで点火時期のみを変化させた場合に生成されるトルクの大きさをグラフ化するとともに、異なる実充填効率Ecでのグラフを重ねて表示したものである。一定の実充填効率Ecでは、横軸の点火時期の変化に対して縦軸のトルクが上に凸の曲線となる。このグラフの頂点の座標に対応する点火時期がMBT（Minimum spark advance for Best Torque）である。また、実充填効率Ecが増加すると、気筒内に導入される空気量の増大によりエンジン１０で生成されるトルクが増大するとともに、燃焼速度（気筒内での火炎伝播速度）の上昇によりMBTが遅角方向へと移動する。

例えば、吸気流量Qから演算される実充填効率Ecが第一所定値Ec₁であるとき、最大のトルクが得られる点火時期はT₁であり、そのときエンジン１０で生じるトルクはTq₁である。したがって、エンジン回転数Neが図６（ａ）に示す条件に一致し、実充填効率Ecが第一所定値Ec₁であって、かつ、点火制御用目標トルクPi_TGTがTq₁である場合には、点火時期がT₁になるように点火プラグ１３を制御すればよいことになる。また、点火制御用目標トルクPi_TGTがTq₁よりも小さい値であれば、その値に対応する時期まで点火時期を遅角方向に移動（リタード）させればよい。なお、図６（ａ）のグラフでは、点火時期をT₁よりも進角方向に移動（アドバンス）させることでも点火制御用目標トルクPi_TGTを得ることができるが、エンジン１０のノック防止の観点から、点火時期をMBTよりも遅角方向に移動させることが好ましい。

吸気制御部４ｂ（吸入空気量制御手段）は、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDに基づいてETV１５の開度を調整する吸気制御を実施する。例えば、吸気制御部４ｂは、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDを得るために必要な気筒内の空気量を演算し、その空気量が制御対象の気筒内に導入されるようにETV１５の開度を制御する。
図３に示すように、目標トルク演算部３及び制御部４では、外部負荷加算トルクPi_ADDが吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDの演算プロセスのみに用いられ、点火制御用目標トルクPi_TGTの演算プロセスには用いられない。したがって、エンジン１０に導入される空気量はステアリング角度θ_SASに応じて増量される反面、点火プラグ１３での点火時期はステアリング角度θ_SASが考慮されていない点火制御用目標トルクPi_TGTに基づいて制御される。

［３．フローチャート］
要求トルク演算部２で実行される制御手順の例として、図４（ａ），（ｂ）にフローチャートを示す。
図４（ａ）は、外部負荷加算トルク設定部２ｃが外部負荷加算トルクPi_ADDを段階的に設定する場合のフローチャートである。このフローチャート内の条件判定に用いられる第一基準値A₁及び第二基準値A₂は、ステアリング角度θ_SASの判定に係るしきい値であり、０＜A₂＜A₁とする。また、ここで設定される外部負荷加算トルクPi_ADDは三種類あり、大小関係はPi_ADD_PS3＜Pi_ADD_PS2＜Pi_ADD_PS1、とする。

ステップＡ１０では、ステアリング角度センサ８で検出されたステアリング角度θ_SASが外部負荷加算トルク設定部２ｃに入力される。続くステップＡ２０では、ステアリング角度の絶対値｜θ_SAS｜が第二基準値A₂以上であるか否かが判定される。ここで、｜θ_SAS｜＜A₂である場合には、ステアリングホイールの中立位置からの操作量が比較的小さいと判断されてステップＡ４０へ進み、外部負荷加算トルクPi_ADDが最も小さい値であるPi_ADD_PS3に設定される。一方、｜θ_SAS｜≧A₂である場合にはステップＡ３０へ進む。

ステップＡ３０では、ステアリング角度の絶対値｜θ_SAS｜が第二基準値A₂よりも大きい第一基準値A₁以上であるか否かが判定される。ここで、｜θ_SAS｜＜A₁（すなわち、A₂≦｜θ_SAS｜＜A₁）である場合にはステップＡ５０へ進み、外部負荷加算トルクPi_ADDがやや大きいPi_ADD_PS2に設定される。一方、｜θ_SAS｜≧A₁である場合には、ステアリングホイールの操作量が比較的大きいものと判断されてステップＡ６０へ進み、外部負荷加算トルクPi_ADDが最も大きい値であるPi_ADD_PS1に設定される。このフローチャートで設定される外部負荷加算トルクPi_ADDとステアリング角度θ_SASとの関係は、図５（ａ）に示すように、ステアリングホイールが左右の何れかに大きく操作されるほど外部負荷加算トルクPi_ADDが階段状に増大するものとなる。

また、図４（ｂ）は、外部負荷加算トルク設定部２ｃが予め設定されたマップやテーブル等を用いて外部負荷加算トルクPi_ADDを設定する場合のフローチャートである。この場合、外部負荷加算トルク設定部２ｃには、例えば図５（ｂ）に示すような外部負荷加算トルクPi_ADDとステアリング角度θ_SASとの対応関係が記憶させておく。

ステップＢ１０では、ステアリング角度センサ８で検出されたステアリング角度θ_SASが外部負荷加算トルク設定部２ｃに入力される。そして続くステップＢ２０では、図５（ｂ）に示すマップから、前ステップで入力されたステアリング角度θ_SASに応じた外部負荷加算トルクPi_ADDが読み出される。
このようにして得られた外部負荷加算トルクPi_ADDは、目標トルク演算部３の外部負荷補正部３ｅにおいて吸気遅れ補正部３ｄから伝達されるトルク値に加算される。これにより、ステアリング角度の絶対値｜θ_SAS｜が大きいほど、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDが増大する。つまり、吸気制御部４ｂでは、ステアリング角度の絶対値｜θ_SAS｜が大きいほど気筒内に導入される空気量が増大するように、ETV１５の開度が制御される。

［４．作用，効果］
上記の制御により外部負荷加算トルクPi_ADDが増加したときのトルク挙動の変化について説明する。
図６（ｂ）に示すように、エンジン１０がアイドル状態であって実充填効率Ecが第一所定値Ec₁であり、点火制御用目標トルクPi_TGTがTq₃であるとき、点火時期は点Ａに対応するT₃に設定される。点Ａの制御状態では、実充填効率Ecが第一所定値Ec₁であるときのMBTであるT₁よりも点火時期が遅角方向に移動しており、リタード量Rtd₁はT₁-T₃である。また、点Ａでのトルクリザーブ量Rsrv₁（すなわち、点火制御によって増加させることが可能なトルクの余裕分であり、トルクを瞬時にどの程度増大させることができるかの指標）は、MBTでのトルクから点Ａでのトルクを減算したTq₁-Tq₃である。

ここで、ステアリングホイールが大きく操作されてステアリング角度の絶対値｜θ_SAS｜が増大すると、これに応じて外部負荷加算トルクPi_ADDが増大し、外部負荷補正部３ｅで吸気遅れ補正部３ｄから伝達されるトルク値にその外部負荷加算トルクPi_ADDが加算される。これにより、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDが増大し、吸気制御部４ｂにおいて気筒内に導入される空気量が増大するように、ETV１５の開度が制御される。またこれに伴って吸気流量Qが増大し、実充填効率Ecも増大する。図６（ｂ）に示すように、このときの実充填効率を第二所定値Ec₂とする。

これに対して、目標トルク演算部３及び制御部４での点火制御用目標トルクPi_TGTの演算プロセスでは、外部負荷加算トルクPi_ADDが用いられない。つまり、外部負荷加算トルクPi_ADDが増大したとしても、点火制御用目標トルクPi_TGTはTq₃から変化しない。したがって、図６（ｂ）に示すように、点火時期は点Ｂに対応するT₄に設定される。点Ｂにおけるリタード量Rtd₂はT₂-T₄であり、トルクリザーブ量Rsrv₂はTq₂-Tq₃となる。

前述の通り、実充填効率Ecが増大するとエンジン１０で生成されるトルクが増大するため、Tq₂はTq₁よりも大きい。したがって、トルクリザーブ量Rsrv₂は上記のトルクリザーブ量Rsrv₁よりも大きく、外部負荷加算トルクPi_ADDの増大によってトルクの余裕分が増加したことになる。一方、点火制御用目標トルクPi_TGTはTq₃から変化しないため、実際にエンジン１０から出力されるトルクの大きさは変化せず、トルクリザーブ量のみが増大する。したがって、ステアリングホイールの操作によってトルクショックが発生するようなこともない。

このように、本エンジン１０の制御装置によれば、ステアリング角度θ_SASに基づいて点火時期が制御されるため、ステアリング操作に伴う負荷変動を考慮したトルクベース制御を実現することができる。なお、ステアリング操作による負荷変動によってエンジン回転数Neの変動が生じやすいアイドル時には、アイドル安定性を向上させることができる。

また、本エンジン１０の制御装置では、ステアリング角度θ_SASが大きいほど、すなわち、ステアリング操作に伴う負荷変動が大きいほど外部負荷加算トルクPi_ADDが増大するように設定され、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDに直接的に反映される。このように、外部負荷加算トルクPi_ADDを増大させることにより、点火時期をリタードさせてトルクリザーブ量を増大させることができ、負荷変動に対するエンジン１０の安定性を向上させることができる。また、外部負荷加算トルクPi_ADDが小さい場合には、これに対応して点火時期のリタード量が小さくなるため、エンジン１０の燃焼状態をよりMBTに近づけることができ、燃費を改善することができる。

特に、図４（ａ），図５（ａ）に示すように、外部負荷加算トルクPi_ADDを段階的に設定するものにおいては、制御構成の簡素化が可能であって実装が容易であるほか、実装に係るコストを低減させることができる。
なお、仮に吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDを増大させずに点火時期をリタードさせたとしても、トルクリザーブ量は増大する。しかしこの場合、点火時期をリタードさせる前と比較して、実際のエンジン１０の出力トルクが減少する。これに対して、本エンジン１０の制御装置では、点火時期のリタードと同時に吸気量を増大させる制御を実施しており、実充填効率Ecを増大させることによって、点火時期のリタードによるトルクの減少分を補填している。したがって、実際のエンジン１０の出力トルクを変動させることなくトルクリザーブ量を増大させることができ、負荷変動に対する安定性を向上させることができる。

さらに、本エンジン１０の制御装置では、点火時期のリタードと同時に吸気量を増大させる制御を実施するにあたって、外部負荷加算トルクPi_ADDの増大を吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDのみに反映させ、点火制御用目標トルクPi_TGTには反映させない演算プロセスを備えている。このように、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDのみを増大させることで、MBTで得られる最大トルクを確実に増大させることができる。つまり、実際のエンジン１０の出力トルクを変動させることなく、トルクリザーブ量を確実に増大させることができ、制御のロバスト性を向上させることができる。

換言すれば、ステアリング角度θ_SASに基づいてトルク値（外部負荷加算トルクPi_ADD）を設定し、これに応じたトルク（吸気制御用目標トルクPi_ETV_STD）で吸入空気量を制御するとともに点火時期を目標トルク（点火制御用目標トルクPi_TGT）に制御することで、MBTで得られる最大トルクを増大させることができる。つまり、アイドル制御時のステアリング操作に伴う負荷変動を考慮して、実際の出力トルクを変動させることなく、トルクリザーブ量を容易に増大させることができる。

［５．変形例等］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上記の実施形態では、要求トルク演算部２，目標トルク演算部３及び制御部４の各機能を備えたエンジンECU１を例示したが、エンジンECU１の具体的な制御構成はこれに限定されない。例えば、ステアリング角度θ_SASに応じた大きさの外部負荷加算トルクPi_ADDに相当するものを設定し、これに応じたエンジン１０の目標トルクを設定する手段（設定手段）と、その目標トルクがエンジン１０から出力されるように点火時期を制御する手段（制御手段）とを備えた電子制御装置であれば、上記の技術効果を奏するものとなる。したがって、具体的な制御構成については適宜追加、あるいは簡素化することが可能である。

また、上述の実施形態では、エンジン１０のトルクベース制御において、点火制御に係る点火制御用目標トルクPi_TGT及び吸気制御に係る吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDの二種類の目標トルクを並行して演算するものを例示したが、少なくとも点火制御に係る点火制御用目標トルクPi_TGTを演算するものであればよい。例えば、外部負荷加算トルクPi_ADDに応じて点火制御用目標トルクPi_TGTを減少させて、点火時期をリタードさせることによってトルクリザーブ量を増大させる制御を実施する。このような制御構成により、上述の実施形態と同様に、ステアリング操作に伴う負荷変動を考慮した制御を実現することができる。

また、上述の実施形態では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、外部負荷加算トルクPi_ADDが段階的に設定されるものや、ステアリング角度の絶対値｜θ_SAS｜に応じて漸増するものを例示したが、具体的な外部負荷加算トルクPi_ADDの設定については任意である。前述の通り、外部負荷加算トルクPi_ADDはステアリングホイールやエンジン１０の特性を考慮して設定することができる。
なお、上述の実施形態のエンジン１０の燃焼形式は任意であり、少なくとも、トルクベース制御が実施されるエンジン全般に適用可能であり、リーンバーンエンジンや可変バルブリフト機構を持ったエンジン等にも適用することができる。

１エンジンECU
２要求トルク演算部
２ａアイドル要求トルク設定部（アイドル回転数設定手段，目標トルク設定手段）
２ｂアクセル要求トルク演算部
２ｃ外部負荷加算トルク設定部
２ｄ最終要求トルク演算部
３目標トルク演算部（トルク値設定手段）
３ａ第一選択部
３ｂ第二選択部
３ｃ燃料カット部
３ｄ吸気遅れ補正部
３ｅ外部負荷補正部
４制御部
４ａ点火制御部（点火時期制御手段）
４ｂ吸気制御部（吸入空気量制御手段）
５アクセルペダルセンサ（アクセル操作量検出手段）
６クランク角度センサ（エンジン回転数検出手段）
７エアフローセンサ
８ステアリング角度センサ（ステアリング角度検出手段）
１０エンジン
１１吸気通路
１２排気通路
１３点火プラグ
１４インジェクタ
１５ ETV

Claims

車両に搭載されたエンジンのアイドル時の目標アイドル回転数を設定するアイドル回転数設定手段と、
前記アイドル回転数設定手段で設定された前記目標アイドル回転数に応じて目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記目標トルク設定手段で設定された前記目標トルクが実現されるように、前記エンジンの点火時期を制御する点火時期制御手段、及び、前記エンジンの吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
前記車両のステアリングホイールのステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、
前記ステアリング角度検出手段で検出された前記ステアリング角度が大きいほど、前記エンジンが前記目標トルクよりもさらに出力可能なトルク値を増大設定するトルク値設定手段とを備え、
前記吸入空気量制御手段が、前記目標トルクと前記トルク値との加算トルクに応じて吸入空気量を増大させる制御と、前記点火時期制御手段が、前記目標トルク設定手段で設定された前記目標トルクが前記エンジンから出力されるように前記点火時期を遅角させる制御と、は同時に実施するようになっており、
前記トルク値設定手段による前記トルク値の増大設定を、前記吸入空気量制御手段の制御に用いる前記目標トルクのみに反映させ、前記点火時期制御手段の制御に用いる前記目標トルクには反映させない
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
前記トルク値設定手段が、所定の閾値を基準として、前記トルク値を段階的に設定する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。