エンジンの制御装置
【課題】エンジンの制御装置に関し、環境条件に沿った適切なアイドル制御領域を規定する。
【解決手段】エンジン１０の無負荷損失に基づき無負荷運転目標トルクを演算する無負荷運転目標トルク演算手段２ａと、エンジン１０に対して要求される要求トルクを演算する要求トルク演算手段２ｃとを設ける。また、要求トルクがエンジン１０の負荷として作用する度合いに相当する要求負荷率を、無負荷運転目標トルクを基準にして演算する要求負荷率演算手段３を設ける。さらに、要求負荷率に基づきエンジン１０の運転領域がアイドル制御領域であることを判定する判定手段４を設ける。
【解決手段】エンジン１０の無負荷損失に基づき無負荷運転目標トルクを演算する無負荷運転目標トルク演算手段２ａと、エンジン１０に対して要求される要求トルクを演算する要求トルク演算手段２ｃとを設ける。また、要求トルクがエンジン１０の負荷として作用する度合いに相当する要求負荷率を、無負荷運転目標トルクを基準にして演算する要求負荷率演算手段３を設ける。さらに、要求負荷率に基づきエンジン１０の運転領域がアイドル制御領域であることを判定する判定手段４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのアイドル制御領域を判定する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたエンジンの制御の一つとして、アイドル制御が知られている。このアイドル制御とは、おもに停車中にアクセルペダルが踏み込まれていないアイドル運転時に実施される制御であり、所定のアイドル条件（アイドリング条件）が成立したときにエンジンの目標回転速度を設定し、実際の回転速度が目標回転速度に収束するようにエンジン出力を調節するものである。本件では、これを一般的なアイドル制御ということとする。
【０００３】
一般的なアイドル制御では、アイドルスイッチのオン，オフ状態に関する情報に基づいてアイドル条件が判定される。また、シリンダーに吸入される空気量やスロットル開度，充填効率といったエンジン負荷に関する情報を用いてアイドル条件を判定する手法も開発されている。これらの手法で所定のアイドル条件が成立したことが検出されると、エンジンの回転速度が目標回転速度で安定するように、吸入空気量や燃料噴射量，各気筒の点火時期等が制御される。
【０００４】
ところで、アイドル運転時の目標回転速度は、通常の車両走行時の回転速度よりも低速度に設定されている。一方、エンジンの回転速度はエンジンに作用する負荷に応じて変動する。そのため、アイドル運転中や低車速での走行中に外部負荷が増大すると、回転速度が過度に低下して安定回転を維持できなくなり、エンジンがストールするおそれがある。このような観点から、アイドル運転時だけでなく低車速での走行中においてもエンジン回転速度の回転安定性を確保するためのさまざまな制御技術が開発されている。このように，一般的なアイドル制御に対し，低車速でのエンジン回転速度安定化も同時に図るアイドル制御が考案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、エンジンのアイドル運転時に点火時期を遅角側に移動させる制御（点火リタード制御）が記載されている。すなわち、エンジン出力が点火時期の変化に対して応答性よく変化することを利用して、予め点火時期を遅角側に移動させておくことでトルク増加余裕代を確保するものである。このような操作により、たとえアイドル運転中に外部負荷が増大したとしても、即座に点火時期を進角側に移動させて出力トルクを増大させることができ、エンジン回転速度の過度の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６２０１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１の技術では、スロットル開度やエンジン回転速度に基づいてアイドル条件が判定されており、すなわちエンジンの負荷情報に基づいてアイドル制御が実施されている。しかし、エンジン出力は、スロットル開度や吸入空気量の変動に対して遅れて変化する。そのため、アイドル制御の開始，終了のタイミングを最適化することができない。
【０００８】
また、スロットル開度に対する吸入空気量や充填効率といったエンジンの負荷情報は、車両の走行環境に応じて変化する。例えば、エンジンの負荷が同一であれば、高地（標高の高い地域）においては空気密度が小さくなるため，低地の場合よりもスロットル開度を大きくする必要があることになる。つまり、例えばスロットル開度をアイドル条件のひとつとする場合，エンジンの負荷が同一であっても、アイドル条件の成立する運転状態が環境条件によって変化することになる。したがって、エンジンの負荷情報に基づいてアイドル条件を判定する制御構成では、ドライブフィーリングを統一させることができない。
【０００９】
さらに、一方の環境を基準としてエンジンの負荷を判定する制御構成とした場合、エンジン回転速度を安定化するための点火リタード制御を実施するものにあっては、他方の環境において点火リタードが過剰となる結果、燃費の悪化を招く。あるいは逆に、他方の環境において点火リタードが不足する結果、エンジン回転速度が不安定になるなどの弊害が考えられる。また、環境に応じてアイドル条件を判定するために、環境条件に応じたマップ等を新たに設けてエンジンの負荷を判定する制御構成とした場合には、そのマップ等を適合するための工数が余分に発生してしまう。
【００１０】
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、僅かにアクセル操作がされている条件下や様々な環境条件下に対しても，適切にアイドル制御を行う領域（以下，単にアイドル制御領域という）を規定し、アイドル制御を適切に行うことにより、エンジン回転速度の安定性を確保しうるエンジンの制御装置を提供することである。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、エンジンの無負荷損失に基づき前記エンジンの無負荷運転目標トルクを演算する無負荷運転目標トルク演算手段と、前記エンジンに対して要求される要求トルクを演算する要求トルク演算手段とを備える。また、前記要求トルクが前記エンジンの負荷として作用する度合いに相当する要求負荷率を、前記無負荷運転目標トルクを基準にして演算する要求負荷率演算手段と、前記要求負荷率に基づき前記エンジンの運転領域がアイドル制御領域であることを判定する判定手段とを備える。
【００１２】
前記判定手段は、前記要求負荷率の大小で前記エンジンのアイドル制御領域を判定することが好ましい。例えば、前記要求負荷率が所定値未満であるときに、前記エンジンの運転状態がアイドル制御領域に属するものと判断し、前記要求負荷率が所定値以上であるときに、前記エンジンの運転状態がアイドル制御領域に属さないものと判断することが好ましい。
なお、前記エンジンの無負荷損失とは、前記エンジンに内在する機械的な損失である。前記無負荷損失は、例えば、前記エンジンを搭載した車両の運転者からの要求負荷が作用していない状態で、前記エンジンを安定して回転させたときに失われる摩擦損失や機械損失を含む。また、前記エンジンの無負荷運転目標トルクとは、前記エンジンを搭載した車両の運転者からの要求負荷が作用していない状態で、前記エンジンを安定して回転させたときに、図示しないエンジンに実装されている発電機等の補機の駆動に必要なトルクを前記エンジンの無負荷損失に加算したものである。
【００１３】
（２）また、前記エンジンのスロットル開度の全開時に出力される全開時トルクを演算する全開時トルク演算手段を備え、前記要求負荷率演算手段が、前記無負荷運転目標トルクを基準とした前記全開時トルクに対する前記要求トルクの割合を、前記要求負荷率として演算することが好ましい。
この場合、前記要求負荷率は、前記エンジンのその時点でのトルク出力能力に対する要求トルクの割合（0〜100[%]）を意味する値となる。
【００１４】
（３）また、前記要求負荷率演算手段が、前記要求トルクの瞬時値に基づく第一要求負荷率を演算し、前記判定手段が、前記第一要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域からの離脱を判定することが好ましい。
（４）また、前記要求負荷率演算手段が、前記エンジンの吸気応答遅れを考慮した前記要求トルクに基づく第二要求負荷率を演算し、前記判定手段が、前記第二要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域への進入を判定することが好ましい。
【００１５】
（５）また、前記判定手段が、前記第一要求負荷率が第一閾値以上であるときに、前記運転領域が前記アイドル制御領域から離脱したと判定し、前記第二要求負荷率が前記第一閾値よりも小さい第二閾値未満であるときに前記運転領域が前記アイドル制御領域へ進入したと判定することが好ましい。
（６）また、前記判定手段が、エンジン回転速度に基づいて前記第一閾値及び前記第二閾値を設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
開示のエンジンの制御装置によれば、無負荷運転目標トルクを基準とした要求負荷率を演算することで、環境条件が変化したとしても適切にアイドル制御領域を判定することができる。これにより、様々な環境条件下でのアイドル安定性及び耐エンスト性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。
【図２】本制御装置で用いられる判定要求負荷率の特性を例示するグラフである。
【図３】本制御装置で実行される制御内容を例示するフローチャートである。
【図４】本制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はアクセル開度、（ｂ）は要求負荷率、（ｃ）はアイドル制御領域についての判定結果、（ｄ）は吸入空気量に関するものである。
【図５】本制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はエンジン回転速度、（ｂ）は車速、（ｃ）はアイドル制御領域についての判定結果、（ｄ）は要求負荷率に関するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。本実施形態の各構成は、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とともに、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ることが可能である。
【００１９】
［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載のガソリンエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン１６は、中空円筒状に形成されたシリンダー１９の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン１６の上面とシリンダー１９の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室２６として機能する。
ピストン１６の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト１７の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン１６の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト１７の回転運動に変換される。
【００２０】
シリンダー１９の頂面には、吸気を燃焼室２６内に供給するための吸気ポート１１と、燃焼室２６内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート１２とが穿孔形成される。また、吸気ポート１１，排気ポート１２の燃焼室２６側の端部には、吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。これらの吸気弁１４，排気弁１５は、エンジン１０の上部に設けられる図示しない動弁機構によって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー１９の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室２６側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１３による点火時期は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
シリンダー１９の周囲には、その内部をエンジン冷却水が流通するウォータージャケット２７が設けられる。エンジン冷却水はエンジン１０を冷却するための冷媒であり、ウォータージャケット２７とラジエータとの間を環状に接続する冷却水循環路内を流通している。
【００２１】
［１−２．吸気系］
吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクター１８が設けられる。インジェクター１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置１によって制御される。また、インジェクター１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、各シリンダー１９の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
【００２２】
インマニ２０の上流側には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ２３が内蔵され、インマニ２０側へと流れる空気量がスロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）に応じて調節される。このスロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
スロットルボディ２２のさらに上流側には、吸気通路２４が接続され、吸気通路２４のさらに上流側にはエアフィルタ２５が介装される。これにより、エアフィルタ２５で濾過された新気が吸気通路２４及びインマニ２０を介してエンジン１０の各シリンダー１９に供給される。
【００２３】
［１−３．検出系］
スロットルバルブ２３の下流側には、圧力を検出するインマニ圧センサー３１が設けられる。インマニ圧センサー３１はスロットルバルブ２３よりも下流側の吸気圧力（サージタンク２１内の圧力）を下流圧PIMとして検出するものである。また、エンジン制御装置１の内部又は車両の任意の位置には、大気圧センサー３２が設けられる。
【００２４】
大気圧センサー３２は大気の圧力（大気圧）PBPを検出するものである。大気圧PBPは、吸気通路２４入口での圧力（エアフィルター２５よりも上流側の圧力）としても取扱うことができる。したがって、大気圧PBPに基づいてスロットルバルブ２３の上流圧PTHU（スロットルバルブ２３よりも上流側の吸気通路２４内の圧力）を推定することも可能であり、スロットルバルブ２３の上流側に圧力センサーを設けなくてもよい。
例えば、エンジン１０の実回転速度Neや吸気流量QINに応じた吸気通路入口からスロットルバルブ２３までの吸気系圧損値をエンジン制御装置１に予め記憶させておき、大気圧PBPから吸気系圧損値を減算することによってスロットルバルブ２３の上流圧PTHUを得ることができる。
【００２５】
また、吸気通路２４内には、吸気流量QINを検出するエアフローセンサー３３が設けられる。吸気流量QINは、スロットルバルブ２３を通過する実際の空気の流量に対応するパラメーターである。スロットルバルブ２３からシリンダー１９への吸気流には、いわゆる吸気遅れ（流通抵抗や吸気慣性に由来する遅れ）が生じるため、ある時刻にシリンダー１９に導入される空気の流量は、その時点でスロットルバルブ２３を通過する空気の流量とは必ずしも一致しない。一方、本実施形態のエンジン制御装置１では、このような吸気遅れを考慮してアイドル制御領域の判定が実施される。
【００２６】
クランクシャフト１７には、その回転角を検出するエンジン回転速度センサー３４が設けられる。回転角の単位時間あたりの変化量（角速度）はエンジン１０の実回転速度Ne（単位時間あたりの実回転数）に比例する。したがって、エンジン回転速度センサー３４は、エンジン１０の実回転速度Neを取得する機能を持つ。なお、エンジン回転速度センサー３４で検出された回転角に基づき、エンジン制御装置１の内部で実回転速度Neを演算する構成としてもよい。
また、エンジン１０のオイルパン又はエンジンオイルの循環経路上の任意の位置には、エンジンオイルの温度（油温OT）を検出するエンジン油温センサー３５が設けられる。上記の大気圧PBPやこの油温OTは、無負荷損失（エンジン１０自体に内在する機械的な損失等）を把握するために用いられるパラメーターである。
【００２７】
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度APS）を検出するアクセル開度センサー３６，変速機のレンジ情報（シフトポジション）を検出するシフトポジションセンサー３７，車速Vを検出する車速センサー３８が設けられる。これらのパラメーターは、アイドル制御領域の判定に使用される。
上記の各種センサー３１〜３８で取得（又は演算）された大気圧PBP，上流圧PTHU，下流圧PIM，吸気流量QIN，実回転速度Ne，油温OT，アクセル開度APS，レンジ情報，車速Vの各情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
【００２８】
［１−４．制御系］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
【００２９】
エンジン制御装置１は、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総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダー１９に供給される空気量や燃料噴射量、各シリンダー１９の点火時期を制御するものである。ここでは、エンジン１０に要求されるトルクの大きさを基準としたトルクベース制御が実施される。エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、インジェクター１８から噴射される燃料量や噴射時期，点火プラグ１３での点火時期，スロットルバルブ２３の開度などが挙げられる。
【００３０】
以下、エンジン制御装置１によって実施される制御のうち、エンジン１０のアイドル運転時に実施されるアイドル点火時期制御について説明する。このアイドル点火時期制御とは、点火時期を進角，遅角方向に調整することによってトルク増加余裕代（トルクリザーブ量）を確保し、負荷変動に伴うエンジン回転速度Ne（エンジン回転数）の挙動を安定化させる制御である。なお、ここでいうアイドル運転時には、アクセル開度APSがゼロである車両の停止時にエンジン１０が低速度で回転するような、一般的なアイドリング状態だけでなく、コースト走行時（惰性走行時）であってスロットル開度が全閉で車両が減速しているような状態が含まれるものとしてもよい。
【００３１】
本実施形態のエンジン制御装置１は、アクセルペダルが踏み込まれていない状態で実施される一般的なアイドリング用の運転領域よりも拡大された運転領域で、アイドル点火時期制御を実施する。例えば、アクセルペダルが僅かに踏み込まれているような状態であっても、アクセルペダルが踏み込まれていないときと同じように、エンジン１０をアイドル運転させる制御を実施する。ここでは、アイドル点火時期制御が実施される運転領域をアイドル制御領域と呼び、アイドル点火時期制御を実施するための運転領域に関する条件のことを、アイドル条件と呼ぶ。一般的なアイドル条件がアクセルオフ（アクセル開度APSがゼロ）のときに成立するものであるのに対し、本エンジン制御装置１ではアクセルペダルが踏み込まれているときであってもアイドル条件が成立しうる。
【００３２】
［２．制御構成］
図１に示すように、エンジン制御装置１の入力側には、インマニ圧センサー３１，大気圧センサー３２，エアフローセンサー３３，エンジン回転速度センサー３４，エンジン油温センサー３５，アクセル開度センサー３６，シフトポジションセンサー３７及び車速センサー３８が接続される。また、エンジン制御装置１の出力側には、トルクベース制御の制御対象である点火プラグ１３，インジェクター１８，スロットルバルブ２３等が接続される。
【００３３】
このエンジン制御装置１には、トルク演算部２，要求負荷率演算部３，アイドル領域判定部４及びアイドル制御部５が設けられる。これらのトルク演算部２，要求負荷率演算部３，アイドル領域判定部４及びアイドル制御部５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、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。
【００３４】
［２−１．トルク演算部］
トルク演算部２は、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域にあるか否かを判定するために用いられる各種トルクを演算するものである。図１に示すように、トルク演算部２にはアイドル目標トルク演算部２ａ，全開時トルク演算部２ｂ及びアクセル要求トルク演算部２ｃが設けられる。
【００３５】
アイドル目標トルク演算部２ａ（無負荷運転目標トルク演算手段）は、エンジン１０の無負荷損失に基づいて、アイドル運転時のトルク目標値であるアイドル目標トルクPiobj_ID（無負荷運転目標トルク）を演算するものである。ここでは、エンジン１０を目標回転速度Nobjで回転させたときの損失トルクに相当する無負荷損失トルクPiobjBが演算されるとともに、エンジン１０の補機負荷に相当する補機負荷トルクやエンジン１０の個体差及び制御偏差を相殺するための学習トルク等が演算され、これらを合算したものがアイドル目標トルクPiobj_IDとして演算される。
【００３６】
アイドル目標トルクPiobj_IDは、エンジン１０を目標回転速度Nobjで駆動し続けるのに要求されるトルクであり、エンジン１０のアイドル運転時の出力目標値のベースとなるパラメーターである。言い換えると、アイドル目標トルクPiobj_IDは、エンジン１０が無負荷に相当する運転状態であるときに目標とすべきトルク（無負荷相当運転時の目標トルク）である。ここで演算されたアイドル目標トルクPiobj_IDの値は、アクセル要求トルク演算部２ｃ及び要求負荷率演算部３に伝達される。なお、ここでいう無負荷とは、エンジン１０が外部に仕事をしていない状態ということもできる。
【００３７】
なお、無負荷損失トルクPiobjBとは、エンジン１０に内在する、負荷の大きさに依らない機械的な損失に対応するトルクである。例えば、アクセルペダルが踏み込まれていない状態で、エンジン１０を一定の回転速度で駆動したときに失われる摩擦損失や機械損失を含む。無負荷損失トルクPiobjBの値は、エンジン回転速度Neやインマニ２０で発生した負圧（大気圧PBP−下流圧PIM），油温OT等に基づいて算出される。無負荷損失トルクPiobjBを算出するための負圧（PBP−PIM）や油温OT等は、外気温や外気圧といった環境条件に応じて変動する。したがって、アイドル目標トルクPiobj_IDには、環境条件が反映される。
【００３８】
全開時トルク演算部２ｂ（全開時トルク演算手段）は、その時点のエンジン１０の運転状態で、仮にスロットルバルブ２３のスロットル開度を全開にした場合に出力しうる最大のトルクを全開時トルクPiMAXとして演算するものである。この全開時トルクPiMAXは、アクセルペダルを完全に踏み込んだとき（アクセル開度APSが最大のとき）にエンジン１０が出力可能なトルクの最大値に相当し、エンジン回転速度Neやスロットルバルブ２３の前後圧力比（上流圧PTHU÷下流圧PIM）に基づいて算出されるスロットル開度全開時の充填効率である最大充填効率をスロットル開度の全開時のトルク値に換算したものに基づいて演算される。ここで演算された全開時トルクPiMAXの値は、アクセル要求トルク演算部２ｃ及び要求負荷率演算部３に伝達される。なお、全開時トルクPiMAXの演算に用いられる前後圧力比（PTHU/PIM）は外気温や外気圧といった環境条件に応じた値となるため、全開時トルクPiMAXにも環境条件が反映される。
【００３９】
アクセル要求トルク演算部２ｃ（要求トルク演算手段）は、運転者からエンジン１０に要求されている要求トルクを演算するものである。ここでは、アクセル開度APSに応じたアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0と、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に対して遅れ処理を施したアクセル要求トルクPiAPSとの二種類の要求トルクが演算される。
【００４０】
前者のアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0は、エンジン回転速度Neとアクセル開度APSとに基づいて演算される。例えば、予め設定されたエンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSとアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0との対応マップや数式，関係式等に基づいて、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0が演算される。ただし、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0が取り得る範囲は、アイドル目標トルク演算部２ａで演算されたアイドル目標トルクPiobj_ID以上、かつ、全開時トルク演算部２ｂで演算された全開時トルクPiMAX以下とされる。したがって、たとえエンジン回転速度Neとアクセル開度APSとが一定であったとしても、環境条件によってエンジン１０の運転状態が変化した場合には、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の値も変化しうる。
【００４１】
なお、後述する第一要求負荷率RPiを用いて、アイドル目標トルクPiobj_IDと全開時トルクPiMAXとの間を補完することでアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0を求めてもよい。この場合、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0は以下の式１を用いて求めることができる。
【数１】
【００４２】
後者のアクセル要求トルクPiAPSは、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に対して、スロットルバルブ２３からシリンダー１９までの吸気遅れを模擬した一次遅れ演算を施したものである。したがって、アクセル要求トルクPiAPSは、常にアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0よりも遅れて、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に追従するように変化する。
ここで演算されたアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0及びアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の値はそれぞれ、要求負荷率演算部３に伝達される。
【００４３】
［２−２．要求負荷率演算部］
要求負荷率演算部３（要求負荷率演算手段）は、アクセル要求トルク演算部２ｃで演算された二種類の要求トルクのそれぞれについての要求負荷率を演算するものである。要求負荷率とは、要求トルクがエンジン１０の負荷として作用する度合いに相当するパラメーターであり、アイドル目標トルク演算部２ａで演算されたアイドル目標トルクPiobj_IDを基準として演算される。ここには、第一要求負荷率演算部３ａと第二要求負荷率演算部３ｂとが設けられる。
【００４４】
第一要求負荷率演算部３ａは、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に基づく第一要求負荷率RPiを演算するものである。第一要求負荷率RPiは、エンジン回転速度Neとアクセル開度APSとに基づいて演算される。例えば、予め設定されたエンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSと第一要求負荷率RPiとの対応マップや数式，関係式等に基づいて、第一要求負荷率RPiが演算される。あるいは、式２に示すように、アイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした全開時トルクPiMAXに対するアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の割合（百分率[%]）を求め、これを第一要求負荷率RPiとしてもよい。
【数２】
【００４５】
第一要求負荷率RPiは、アクセル操作にリアルタイムに連動する要求負荷率であり、応答性を重視して負荷の度合いを把握したい場合に用いて好適である。第一要求負荷率RPiは、エンジン１０のその時点でのトルク出力能力に対するアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の割合（0〜100[%]）を意味する。ここで演算された第一要求負荷率RPiの値はアイドル領域判定部４に伝達される。
【００４６】
第二要求負荷率演算部３ｂは、アクセル要求トルクPiAPSに基づく第二要求負荷率RPi_AIRを演算するものである。第二要求負荷率RPi_AIRは、式３に示すように、アイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした全開時トルクPiMAXに対するアクセル要求トルクPiAPSの百分率[%]として演算される。
【数３】
【００４７】
あるいは、第一要求負荷率演算部３ａで演算された第一要求負荷率RPiに対し、スロットルバルブ２３からシリンダー１９までの吸気遅れを模擬した一次遅れ演算を施すことによって第二要求負荷率RPi_AIRを求めてもよい。
【００４８】
第二要求負荷率RPi_AIRは、吸気応答遅れが考慮された要求負荷率であり、実際にシリンダー１９内に吸入された空気量や実際のエンジン出力に着目して負荷の度合いを把握したい場合に用いて好適である。第二要求負荷率RPi_AIRは、エンジン１０のその時点でのトルク出力能力に対するアクセル要求トルクPiAPSの割合（0〜100[%]）を意味する。ここで演算された第二要求負荷率RPi_AIRの値も、アイドル領域判定部４に伝達される。
【００４９】
［２−３．アイドル領域判定部］
アイドル領域判定部４（判定手段）は、要求負荷率演算部３で演算された第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRに基づいてアイドル制御領域を判定するものである。ここでは、以下のアイドル条件が全て成立したときに、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域にあるものと判定される。一方、条件１〜条件３の少なくとも何れか一つが不成立のときには、アイドル制御領域にないと判定される。これらの判定結果は、アイドル制御部５に伝達される。
条件１：車速Vが予め設定された判定車速VHI，VLO以下である
条件２：第一要求負荷率RPiが判定要求負荷率RHI，RLO未満である
条件３：第二要求負荷率RPi_AIRが判定要求負荷率RHI，RLO未満である
【００５０】
条件１〜条件３の判定閾値である判定車速VHI，VLO及び判定要求負荷率RHI，RLOは、前回の演算周期での判定結果に応じて何れか一方が使用される。これらの値の大小関係を、VHI＞VLO，RHI＞RLOとすると、前記の演算周期でアイドル条件が成立していた場合には、大きい方の閾値が条件１〜条件３のそれぞれの判定で用いられる。一方、前回の演算周期でアイドル条件が成立していない場合には、小さい方の閾値が用いられる。これにより、現在のアイドル条件が過去の判定結果（判定履歴）の影響を受けて変更され、現在の判定結果にヒステリシスが与えられる。
【００５１】
以下、上記の個々の閾値のことを、第一判定車速VHI，第二判定車速VLO，第一判定要求負荷率RHI（第一閾値），第二判定要求負荷率RLO（第二閾値）とも呼ぶ。また、第一判定車速VHIと第二判定車速VLOとの差を判定車速のヒス値VHISと呼び、第一判定要求負荷率RHIと第二判定要求負荷率RLOとの差を判定要求負荷率のヒス値RHISと呼ぶ。
【００５２】
第一判定車速VHI，第二判定車速VLOは、エンジン１０の特性やエンジン１０が搭載される車種等に応じて予め設定された値である。一方、第一判定要求負荷率RHI，第二判定要求負荷率RLOは、エンジン回転速度Neに基づいて設定される。ここでは、エンジン回転速度Neが高いほど、各判定要求負荷率RHI，RLOが小さい値（ただし0以上の範囲）に設定される。
例えば図２中に実線で示すように、第一判定要求負荷率RHIは、エンジン回転速度Neが第一回転速度Ne1以下のときに所定値RHI_1をとり、第一回転速度Ne1を超えると急激に減少する特性を持つように設定される。また、エンジン回転速度Neが第二回転速度Ne2（Ne1＜Ne2）を超えているときには、第一判定要求負荷率RHIがゼロに設定される。
【００５３】
第二判定要求負荷率RLOは、第一判定要求負荷率RHIよりも小さく設定され、例えば第一判定要求負荷率RHIから判定要求負荷率のヒス値RHISを減じた値に設定される。この場合、第二判定要求負荷率RLOは、図２中に破線で示すように、エンジン回転速度Neが第一回転速度Ne1以下のときに所定値RHI_1-RHISをとり、第一回転速度Ne1を超えると急激に減少する特性が与えられる。なお、第二判定要求負荷率RLOがゼロに設定される最小のエンジン回転速度Neは、第二回転速度Ne2よりも小さくなる。
【００５４】
なお、上記の条件１〜３に代えて、あるいは加えて、変速機のレンジ情報RNGやクラッチの制御状態，エンジン１０が始動してからの経過時間に関する条件等を判定してもよい。例えば、エンジン１０の始動後の点火数IGが予め設定された所定点火数IG0以下であるときには、条件１〜条件３の成否にかかわらず、アイドル条件が成立しないと判断してもよいし、変速機のレンジ（シフトポジション）がNレンジであるときやクラッチが長時間切断されているときには、車速Vの大きさにかかわらず、条件１が成立すると判断してもよい。
【００５５】
この場合、アイドル領域判定部４に各シリンダー１９の点火数IGを計測する機能を与えて、エンジン１０が始動した時点から少なくとも数行程〜数十行程分の点火数IGをカウントさせることが好ましい。点火数IGは、始動直後において、エンジンが目標とする回転速度に収束し、安定して無負荷運転状態である場合よりも、各シリンダー１９に導入される空気量が大きい状態であるか否かを判断するための指標となる。
【００５６】
一般的なエンジン１０の始動時には、吸気通路内の圧力がほぼ大気圧と同一であることから、実際にシリンダー１９に導入される筒内吸入空気量が、一時的にエンジンが目標とする回転速度に収束し、安定して無負荷運転状態である場合よりも大きいという特性がある。このような期間においては、失火等がなく燃焼が正常あれば、比較的エンジン回転速度の低下のおそれが小さい状態であると考えられる。つまり、エンジン回転安定化を図る必要性が小さい結果、アイドル領域判定を行う必要性は小さい期間であるということができる。
一方、このような状態となるのはエンジン１０が始動した直後の短い期間に限られる。そこで、エンジン１０の始動後の点火数IGが所定点火数IG0を超えていることをアイドル条件に付加することで、アイドル点火時期制御時のエンジン１０の回転安定性を向上させることが可能となる。
【００５７】
［２−４．アイドル制御部］
アイドル制御部５は、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域にあると判定されたときに、アイドル点火時期制御を実施するものである。ここでは、その時点での実充填効率Ecで最大のトルクが発生する最適点火時期（MBT，Minimum spark advance for Best Torque）を基準とした点火時期のリタード量が演算される。実充填効率Ecは、エアフローセンサー３３検出された吸気流量QINに基づいて演算される。
また、リタード量の演算では、アイドル時におけるエンジン１０の目標熱効率の指標の一つである目標点火効率係数が用いられる。点火効率係数とは、その時点での実充填効率Ecで点火時期をMBTに設定したときに発生する最大トルクに対する、実際のトルクの比である。
【００５８】
目標点火効率係数を大きく設定することでエンジン１０の熱効率が向上し、吸入空気量の余剰が少ない運転状態（燃焼反応から無駄なくトルクを抽出している状態）となる。つまり、ノッキングの発生限界まで点火時期を進角させるときの進角量が小さい状態となる。言い換えると、点火時期を進角方向にあまり移動させることができない状態であり、シリンダー１９内での燃焼効率をそれ以上高めにくい運転状態〔トルクの余裕（トルクリザーブ量）が少ない状態〕となる。
反対に、目標点火効率係数を小さく設定すれば、エンジン１０の熱効率が低下し、すなわち吸入空気量の余剰が多い運転状態となる。つまり、シリンダー１９内での燃焼効率が若干低いものの、点火時期を進角方向に移動させれば即座に燃焼効率を高めやすい運転状態であって、トルクの余裕が多い状態となる。そこで、アイドル制御部５は、アイドル制御領域内での点火プラグ１３の点火時期をアイドル制御領域外での点火時期よりリタードさせて、トルクリザーブ量を確保する制御を実施する。
【００５９】
［３．フローチャート］
図３は、エンジン制御装置１で実行されるアイドル制御領域の判定手順を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示された制御は、エンジン１０の始動後に開始され、予め設定された所定周期（例えば、数十[ms]サイクル）で繰り返し実施される。また、このフローチャートは、エンジン１０の停止時には実行されないものとする。本フローチャート内の判定ステップは全てアイドル条件に関する条件を判定するステップであり、おもにアイドル領域判定部４内で実行される。
【００６０】
フローチャート内のフラグFはエンジン１０の運転状態の履歴を把握するためのフラグである。ここでは、アイドル条件が成立したときにフラグFがF=1に設定され、アイドル条件が不成立のときにはフラグFがF=0に設定される。また、設定されたフラグFの値は、エンジン制御装置１内の図示しない記憶装置やメモリ上に、少なくとも次回の演算周期まで記憶される。
ステップＡ１０では、各シリンダー１９の点火数IGが所定点火数IG0（例えば数〜数十回）を超えたか否かが判定される。ここでIG＞IG0である場合にはステップＡ２０へ進み、引き続きアイドル条件が判定される。一方、IG≦IG0である場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進んでフラグFをF=0に設定する。
【００６１】
また、ステップＡ２０では、フラグFがF=1であるか否かが判定される。ここで、F=1の場合には、前回の演算周期ですでにアイドル条件が成立しており、すなわち、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域内に位置していたものと判断され、ステップＡ３０に進む。一方、F≠1（F=0）の場合にはステップＡ９０に進む。
図３に示すように、ステップＡ３０〜Ａ６０での判定内容は、ステップＡ９０〜Ａ１２０での判定内容と閾値のみが相違する。つまりここでは、前回の演算周期での判定結果に応じて、アイドル条件の判定閾値が異なる二通りの判定ルートが設定されている。
【００６２】
ステップＡ３０では、車速Vが第一判定車速VHI以下であるか否か（条件１）が判定される。ここでV≦VHIである場合にはステップＡ５０に進み、V＞VHIである場合にはステップＡ４０に進む。また、ステップＡ４０では、変速機のシフトポジションがNレンジであるか否かが判定される。ここでシフトポジションがNレンジのときにはステップＡ５０へ進み、他のレンジである場合にはステップＡ７０に進む。なお、クラッチの切断状態に関する条件がアイドル条件に含まれる場合には、ステップＡ４０でクラッチの切断時間が所定時間以上であることを判定してもよい。
【００６３】
ステップＡ５０では、第一要求負荷率RPiが第一判定要求負荷率RHI未満であるか否か（条件２）が判定される。ここでRPi＜RHIである場合にはステップＡ６０へ進み、引き続きアイドル条件が判定される。一方、RPi≧RHIである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
ステップＡ６０では、第二要求負荷率RPi_AIRが第一判定要求負荷率RHI未満であるか否か（条件３）が判定される。ここでRPi_AIR＜RHIである場合にはアイドル条件が成立するものと判断し、ステップＡ８０へ進んでフラグFをF=1に設定する。一方、RPi_AIR≧RHIである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
【００６４】
なお、第二要求負荷率RPi_AIRの値が第一要求負荷率RPiの値に遅れて追従するように変化している限り、ステップＡ５０の条件の成立時には必ずステップＡ６０の条件が成立する。したがって、ステップＡ６０は省略してもよい。つまり、前回の演算周期でアイドル条件が成立した場合には、今回の演算周期で上記の条件３が成立するものとみなしてよい。
【００６５】
また、ステップＡ２０からステップＡ９０へ進んだ場合、ステップＡ９０では、車速Vが第二判定車速VLO以下であるか否か（条件１）が判定される。ここでV≦VLOである場合にはステップＡ１１０に進み、V＞VLOである場合にはステップＡ１００に進む。また、ステップＡ１００では、変速機のシフトポジションがNレンジであるか否かが判定される。ここでシフトポジションがNレンジのときにはステップＡ１１０へ進み、他のレンジである場合にはステップＡ７０に進む。ステップＡ１００の判定条件は、ステップＡ４０と同様に、クラッチの切断状態に関する条件としてもよい。
【００６６】
ステップＡ１１０では、第一要求負荷率RPiが第二判定要求負荷率RLO未満であるか否か（条件２）が判定される。ここでRPi＜RLOである場合にはステップＡ１２０へ進み、引き続きアイドル条件が判定される。一方、RPi≧RLOである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
ステップＡ１２０では、第二要求負荷率RPi_AIRが第二判定要求負荷率RLO未満であるか否か（条件３）が判定される。ここでRPi_AIR＜RLOである場合にはアイドル条件が成立するものと判断し、ステップＡ８０へ進んでフラグFをF=1に設定する。一方、RPi_AIR≧RLOである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
【００６７】
上記のステップＡ３０，Ａ５０，Ａ６０で判定される閾値は、ステップＡ９０，Ａ１１０，Ａ１２０で判定される閾値よりも大きい値である。したがって、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域に属している間は、車速Vや第一要求負荷率RPiが比較的大きくなるまでアイドル点火時期制御が継続される。一方、エンジン１０の運転状態が一旦アイドル制御領域を脱すると、その後は車速Vや第二要求負荷率RPi_AIRが比較的小さくなるまでアイドル点火時期制御が不実施とされる。
【００６８】
上記のフローチャートでフラグFがF=1に設定されると、アイドル制御部５はアイドル点火時期制御を実施する。すなわち、目標点火効率係数を小さく設定して点火プラグ１３での点火時期を遅角方向に移動させ、トルクリザーブ量を確保する。これにより、アイドル運転時の回転安定性が確保され、アイドル運転中の外部負荷の増大に対する耐性が向上する。一方、フラグFがF=0に設定されると、アイドル制御部５はアイドル点火時期制御を終了し、通常の点火制御（例えば、アイドル点火時期制御の実施時よりもトルクリザーブ量を小さくする制御や、点火時期をMBT近傍とする制御等）を実施する。これにより、エンジン１０の熱効率が向上し、燃費が改善される。
【００６９】
［４．作用］
［４−１．要求負荷率による判定］
上記のエンジン制御装置１を搭載した車両のアイドル制御領域の判定について、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここでは、エンジン回転速度Neが一定であるとし、アクセル開度APSがゼロの状態から僅かにアクセルペダルを踏み込んだ後、アクセルペダルを踏み戻したときの判定内容について説明する。
【００７０】
時刻t0のエンジン１０はアイドル運転中であり、アイドル制御部４によりアイドル点火時期制御が実施されている。その後、時刻t1にアクセルペダルが踏み込まれると、図４（ａ）に示すように、アクセル開度APSが増大する。これに応じて、アクセル要求トルク演算部２ｃでは、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSに基づいて、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0及びアクセル要求トルクPiAPSが演算される。また、要求負荷率演算部３では、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRのそれぞれが演算される。
【００７１】
第一要求負荷率RPiは、図４（ｂ）中に実線で示すように、アクセル開度APSの増大に対して高応答で増大する。このとき、第一要求負荷率RPiが第一判定要求負荷率RHIを超えると、上記の条件２が不成立となり、アイドル条件が不成立となる。したがって、図４（ｃ）に示すように、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域を離脱し、アイドル点火時期制御が解除される。
また、第二要求負荷率RPi_AIRは、図４（ｂ）中に破線で示すように、アクセル開度APSの増大に対して遅れて増大する。第二要求負荷率RPi_AIRの変動グラフは、図４（ｄ）に示す実際の吸入空気量の挙動に類似した軌跡を持ち、すなわち実際のエンジン出力に対応するものとなる。時刻t1から吸気応答の一次遅れ演算によって与えられる遅れ時間が経過した時刻t2には、上記の条件３も不成立となる。
【００７２】
一方、時刻t3にアクセルペダルが完全に踏み戻されると、図４（ａ）に示すように、アクセル開度APSが減少してゼロとなる。第一要求負荷率RPiはこれに高応答で追従してゼロとなり、上記の条件２が成立した状態となる。しかしこのとき、条件３がまだ成立していないため、アイドル条件は不成立のままとされる。
この時刻t3から吸気応答の一次遅れ演算によって与えられる遅れ時間が経過した時刻t4になると、第二要求負荷率RPi_AIRが第二判定要求負荷率RLO以下となり、アイドル条件が成立する。したがって、図４（ｃ）に示すように、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域に突入し、アイドル点火時期制御が再び実施される。時刻t4以降の吸入空気量は、図４（ｄ）に示すように、所定の空気量Ec1を下回るほど十分に減少している。したがって、エンジン出力が十分に低下した状態でアイドル点火時期制御が開始されることになり、エンジン１０の回転安定性が向上する。
【００７３】
［４−２．車速による判定］
上記の車両の発進時におけるアイドル制御領域の判定について、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここでは、停車状態からアクセルペダルが踏み込まれた場合を例示する。なお、時刻t5の時点では、図５（ｃ）に示すようにアイドル条件が成立した状態であって、アイドル点火時期制御が実施されている。
【００７４】
時刻t5にアクセル操作がなされると、図５（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン回転速度Neは徐々に増大し、これに応じて車速Vも増大する。また、アイドル領域判定部４では、エンジン回転速度Neに基づいて第一判定要求負荷率RHI及び第二判定要求負荷率RLOが演算される。図５（ｄ）中に細実線で示す第一判定要求負荷率RHIと一点鎖線で示す第二判定要求負荷率RLOとの縦軸方向の距離が、判定要求負荷率のヒス値RHISに相当する。
一方、要求負荷率演算部３では、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0，アクセル要求トルクPiAPSに基づいて、第一要求負荷率RPi，第二要求負荷率RPi_AIRが演算される。図５（ｄ）中に破線で示す第二要求負荷率RPi_AIRの変動は、太実線で示す第一要求負荷率RPiの変動に対する一次遅れの変動となる。
【００７５】
図５（ｂ）に示すように、車速Vがさらに増加し、時刻t6に第一判定車速VHIを超えると、上記の条件１が不成立となる。このとき、図５（ｄ）に示すように、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRは第一判定要求負荷率RPi_AIR未満であり、条件２，条件３は成立している。しかし、条件１〜条件３の全てが成立しない限りアイドル条件は成立しないため、図５（ｃ）に示すように、この時点でエンジン１０の運転状態がアイドル制御領域を離脱し、アイドル点火時期制御が解除される。
なお、図５（ｂ）中に細実線で示す第一判定車速VHIと破線で示す第二判定車速VLOとの距離が、判定車速のヒス値VHISに相当する。時刻t6以降に車速Vが第二判定車速VLO以下になった場合には、条件１が成立する。このとき、条件２，条件３がともに成立していれば、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域に進入し、アイドル点火時期制御が実施されることになる。
【００７６】
［５．効果］
このように、本実施形態のエンジン制御装置１によれば、以下のような効果が得られる。
（１）上記のエンジン制御装置１で、演算される第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRは、アイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした要求負荷率である。一方、アイドル要求トルクPiobj_IDは、エンジン１０の無負荷損失トルクPiobjBに基づいて演算される目標値であり、外気温や外気圧といった環境条件に応じた値となる。これにより、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRの値の下限基準値（零点）は、環境条件に合わせて自動的に移動することになる。
【００７７】
したがって、環境条件が変化したとしても適切にアイドル制御領域を判定することができ、環境条件に沿った適切なアイドル制御領域を規定することができるとともに、様々な環境条件下でのアイドル安定性や耐エンスト性を向上させることができる。例えば、高圧環境下であっても低圧環境下であっても、アイドル運転時の回転安定性を向上させることができる。また、環境条件の異なる様々な走行態様を見込んで予めアイドル制御領域を広めに設定しておくような必要がなく、アイドル制御領域の設定が適正化されるため、アイドル点火時期制御が過剰に実施されるような事態を回避することができ、燃費を向上させることができる。
なお、アイドル制御領域の判定閾値は、百分率で表される第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRが比較的小さい値をとる運転領域である。したがって、アイドル制御領域に関しては、要求負荷率の少なくとも基準点側を環境条件に適合させることで、判定精度を向上させることが可能である。
【００７８】
（２）また、上記のエンジン制御装置１では、例えば式２，式３に示すように、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRがアイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした全開時トルクPiMAXに対する百分率として演算される。この全開時トルクPiMAXは、その時点のエンジン１０の運転状態で、仮にスロットルバルブ２３のスロットル開度を全開にした場合に出力しうる最大のトルクである。つまり、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRは、エンジン１０のその時点でのトルク出力能力に対する要求トルクの割合（0〜100[%]）を意味する値となる。
【００７９】
ここで、全開時トルクPiMAXもアイドル要求トルクPiobj_IDと同様に、外気温や外気圧といった環境条件に応じた値である。これにより、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRの値の上限基準値（最大値をとる点）も、環境条件に合わせて自動的に移動することになる。したがって、環境条件に応じた全開時トルクPiMAXに対する要求トルクの割合を要求負荷率として演算することで、環境条件が変化したとしても精度よくアイドル制御領域を判定することができ、環境変化に対する要求負荷率の耐外乱性を高めることができる。
【００８０】
（３）また、要求負荷率の演算手法に関して、上記のエンジン制御装置１の第一要求負荷率演算部３ａでは、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に基づいて第一要求負荷率RPiが演算される。これにより、例えばアクセルペダルの踏み込み操作による加速時のように、高い応答性を要求される状況に対するアイドル制御領域の判定レスポンスを向上させる（言い換えると、レスポンス時間を短縮する）ことができ、エンジン１０の運転状態をアイドル制御領域から通常の走行領域へと迅速に移行させることができる。
【００８１】
（４）一方、第二要求負荷率演算部３ｂでは、アクセル要求トルクPiAPSに基づいて第二要求負荷率RPi_AIRが演算される。これにより、例えば急激にアクセルペダルの踏み戻し操作がなされたときのように、吸気応答遅れを考慮すべき状況に対して、アイドル制御領域の判定精度を向上させることができる。つまり、エンジン１０のシリンダー１９に導入された筒内吸入空気量が実際に低下した状態を適切に判定することができ、アイドル安定性を向上させることができる。
【００８２】
（５）また、上記のエンジン制御装置１では、図２に示すように、第一判定要求負荷率RHIと第二判定要求負荷率RLOとが相違するように、判定要求負荷率のヒス値RHISが設けられている。また、車速の判定用の閾値関しても同様であり、第一判定車速VHIと第二判定車速VLOとが相違するように、判定車速のヒス値VHISが設けられている。これらの設定により、アイドル制御領域とそれ以外の運転領域との間でアイドル条件が繰り返し交互に成立するような、いわゆる制御ハンチングを効率的に回避することができる。
なお、アイドル制御領域への進入時の判定閾値（例えば、VLO，RLO）が、アイドル制御領域からの離脱時の判定閾値（例えば、VHI，RHI）よりも小さく設定されるため、筒内吸入空気量を十分に減少させた上でアイドル点火時期制御を開始することができる。したがって、アイドル安定性及び耐エンスト性をさらに向上させることができる。
【００８３】
（６）また、上記のエンジン制御装置１では、図２に示すように、エンジン回転速度Neに基づいて第一判定要求負荷率RHI及び第二判定要求負荷率RLOが設定される。これにより、エンジン１０の特性に合わせてアイドル条件の成立性（アイドル条件の成立しやすさ）を容易に変更することができる。したがって、アイドル制御領域を適切に判定することができ、アイドル安定性や耐エンスト性を向上させることができる。
なお、エンジン回転速度Neだけでなく、エンジン１０の油温OTや冷却水温に基づいて第一判定要求負荷率RHI及び第二判定要求負荷率RLOを設定する構成としてもよい。この場合、より柔軟にアイドル条件の成立性を調節することができ、アイドル制御領域の判定精度を高めることができる。
【００８４】
［６．変形例］
上記のエンジン制御装置１０で実施される制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上述の実施形態では、アイドル条件の成立時にアイドル点火時期制御を実施するものを例示したが、これに加えて、あるいは代えて、吸気量や燃料噴射量の制御を実施してもよい。
【００８５】
また、トルク演算部２で演算される各種トルクの演算手法は、上述の実施形態の手法に限定されない。例えば、要求負荷率の演算に際し、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0だけでなく、外部負荷装置から要求される外部負荷や補機負荷を考慮して算出されたトルクを用いてもよい。これにより、アイドル安定性や耐エンスト性をさらに向上させることができる。
【００８６】
また、上述の実施形態では、ガソリンエンジン１０の挙動を制御するエンジン制御装置１を例示したが、エンジン制御装置１の制御対象はこれに限定されない。上記のエンジン制御装置１は、例えば車両や船舶，航空機，産業用機械等に搭載されるガソリンエンジン，ディーゼルエンジン等の内燃機関の制御装置として適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１ エンジン制御装置
２ トルク演算部
２ａ アイドル目標トルク演算部（無負荷運転目標トルク演算手段）
２ｂ 全開時トルク演算部（全開時トルク演算手段）
２ｃ アクセル要求トルク演算部（要求トルク演算手段）
３ 要求負荷率演算部（要求負荷率演算手段）
３ａ 第一要求負荷率演算部
３ｂ 第二要求負荷率演算部
４ アイドル領域判定部（判定手段）
５ アイドル制御部
RPi 第一要求負荷率
RPi_AIR 第二要求負荷率
RHI 第一判定要求負荷率
RLO 第二判定要求負荷率
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのアイドル制御領域を判定する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたエンジンの制御の一つとして、アイドル制御が知られている。このアイドル制御とは、おもに停車中にアクセルペダルが踏み込まれていないアイドル運転時に実施される制御であり、所定のアイドル条件（アイドリング条件）が成立したときにエンジンの目標回転速度を設定し、実際の回転速度が目標回転速度に収束するようにエンジン出力を調節するものである。本件では、これを一般的なアイドル制御ということとする。
【０００３】
一般的なアイドル制御では、アイドルスイッチのオン，オフ状態に関する情報に基づいてアイドル条件が判定される。また、シリンダーに吸入される空気量やスロットル開度，充填効率といったエンジン負荷に関する情報を用いてアイドル条件を判定する手法も開発されている。これらの手法で所定のアイドル条件が成立したことが検出されると、エンジンの回転速度が目標回転速度で安定するように、吸入空気量や燃料噴射量，各気筒の点火時期等が制御される。
【０００４】
ところで、アイドル運転時の目標回転速度は、通常の車両走行時の回転速度よりも低速度に設定されている。一方、エンジンの回転速度はエンジンに作用する負荷に応じて変動する。そのため、アイドル運転中や低車速での走行中に外部負荷が増大すると、回転速度が過度に低下して安定回転を維持できなくなり、エンジンがストールするおそれがある。このような観点から、アイドル運転時だけでなく低車速での走行中においてもエンジン回転速度の回転安定性を確保するためのさまざまな制御技術が開発されている。このように，一般的なアイドル制御に対し，低車速でのエンジン回転速度安定化も同時に図るアイドル制御が考案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、エンジンのアイドル運転時に点火時期を遅角側に移動させる制御（点火リタード制御）が記載されている。すなわち、エンジン出力が点火時期の変化に対して応答性よく変化することを利用して、予め点火時期を遅角側に移動させておくことでトルク増加余裕代を確保するものである。このような操作により、たとえアイドル運転中に外部負荷が増大したとしても、即座に点火時期を進角側に移動させて出力トルクを増大させることができ、エンジン回転速度の過度の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６２０１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１の技術では、スロットル開度やエンジン回転速度に基づいてアイドル条件が判定されており、すなわちエンジンの負荷情報に基づいてアイドル制御が実施されている。しかし、エンジン出力は、スロットル開度や吸入空気量の変動に対して遅れて変化する。そのため、アイドル制御の開始，終了のタイミングを最適化することができない。
【０００８】
また、スロットル開度に対する吸入空気量や充填効率といったエンジンの負荷情報は、車両の走行環境に応じて変化する。例えば、エンジンの負荷が同一であれば、高地（標高の高い地域）においては空気密度が小さくなるため，低地の場合よりもスロットル開度を大きくする必要があることになる。つまり、例えばスロットル開度をアイドル条件のひとつとする場合，エンジンの負荷が同一であっても、アイドル条件の成立する運転状態が環境条件によって変化することになる。したがって、エンジンの負荷情報に基づいてアイドル条件を判定する制御構成では、ドライブフィーリングを統一させることができない。
【０００９】
さらに、一方の環境を基準としてエンジンの負荷を判定する制御構成とした場合、エンジン回転速度を安定化するための点火リタード制御を実施するものにあっては、他方の環境において点火リタードが過剰となる結果、燃費の悪化を招く。あるいは逆に、他方の環境において点火リタードが不足する結果、エンジン回転速度が不安定になるなどの弊害が考えられる。また、環境に応じてアイドル条件を判定するために、環境条件に応じたマップ等を新たに設けてエンジンの負荷を判定する制御構成とした場合には、そのマップ等を適合するための工数が余分に発生してしまう。
【００１０】
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、僅かにアクセル操作がされている条件下や様々な環境条件下に対しても，適切にアイドル制御を行う領域（以下，単にアイドル制御領域という）を規定し、アイドル制御を適切に行うことにより、エンジン回転速度の安定性を確保しうるエンジンの制御装置を提供することである。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、エンジンの無負荷損失に基づき前記エンジンの無負荷運転目標トルクを演算する無負荷運転目標トルク演算手段と、前記エンジンに対して要求される要求トルクを演算する要求トルク演算手段とを備える。また、前記要求トルクが前記エンジンの負荷として作用する度合いに相当する要求負荷率を、前記無負荷運転目標トルクを基準にして演算する要求負荷率演算手段と、前記要求負荷率に基づき前記エンジンの運転領域がアイドル制御領域であることを判定する判定手段とを備える。
【００１２】
前記判定手段は、前記要求負荷率の大小で前記エンジンのアイドル制御領域を判定することが好ましい。例えば、前記要求負荷率が所定値未満であるときに、前記エンジンの運転状態がアイドル制御領域に属するものと判断し、前記要求負荷率が所定値以上であるときに、前記エンジンの運転状態がアイドル制御領域に属さないものと判断することが好ましい。
なお、前記エンジンの無負荷損失とは、前記エンジンに内在する機械的な損失である。前記無負荷損失は、例えば、前記エンジンを搭載した車両の運転者からの要求負荷が作用していない状態で、前記エンジンを安定して回転させたときに失われる摩擦損失や機械損失を含む。また、前記エンジンの無負荷運転目標トルクとは、前記エンジンを搭載した車両の運転者からの要求負荷が作用していない状態で、前記エンジンを安定して回転させたときに、図示しないエンジンに実装されている発電機等の補機の駆動に必要なトルクを前記エンジンの無負荷損失に加算したものである。
【００１３】
（２）また、前記エンジンのスロットル開度の全開時に出力される全開時トルクを演算する全開時トルク演算手段を備え、前記要求負荷率演算手段が、前記無負荷運転目標トルクを基準とした前記全開時トルクに対する前記要求トルクの割合を、前記要求負荷率として演算することが好ましい。
この場合、前記要求負荷率は、前記エンジンのその時点でのトルク出力能力に対する要求トルクの割合（0〜100[%]）を意味する値となる。
【００１４】
（３）また、前記要求負荷率演算手段が、前記要求トルクの瞬時値に基づく第一要求負荷率を演算し、前記判定手段が、前記第一要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域からの離脱を判定することが好ましい。
（４）また、前記要求負荷率演算手段が、前記エンジンの吸気応答遅れを考慮した前記要求トルクに基づく第二要求負荷率を演算し、前記判定手段が、前記第二要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域への進入を判定することが好ましい。
【００１５】
（５）また、前記判定手段が、前記第一要求負荷率が第一閾値以上であるときに、前記運転領域が前記アイドル制御領域から離脱したと判定し、前記第二要求負荷率が前記第一閾値よりも小さい第二閾値未満であるときに前記運転領域が前記アイドル制御領域へ進入したと判定することが好ましい。
（６）また、前記判定手段が、エンジン回転速度に基づいて前記第一閾値及び前記第二閾値を設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
開示のエンジンの制御装置によれば、無負荷運転目標トルクを基準とした要求負荷率を演算することで、環境条件が変化したとしても適切にアイドル制御領域を判定することができる。これにより、様々な環境条件下でのアイドル安定性及び耐エンスト性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。
【図２】本制御装置で用いられる判定要求負荷率の特性を例示するグラフである。
【図３】本制御装置で実行される制御内容を例示するフローチャートである。
【図４】本制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はアクセル開度、（ｂ）は要求負荷率、（ｃ）はアイドル制御領域についての判定結果、（ｄ）は吸入空気量に関するものである。
【図５】本制御装置による制御内容を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はエンジン回転速度、（ｂ）は車速、（ｃ）はアイドル制御領域についての判定結果、（ｄ）は要求負荷率に関するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。本実施形態の各構成は、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とともに、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ることが可能である。
【００１９】
［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載のガソリンエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン１６は、中空円筒状に形成されたシリンダー１９の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン１６の上面とシリンダー１９の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室２６として機能する。
ピストン１６の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト１７の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン１６の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト１７の回転運動に変換される。
【００２０】
シリンダー１９の頂面には、吸気を燃焼室２６内に供給するための吸気ポート１１と、燃焼室２６内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート１２とが穿孔形成される。また、吸気ポート１１，排気ポート１２の燃焼室２６側の端部には、吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。これらの吸気弁１４，排気弁１５は、エンジン１０の上部に設けられる図示しない動弁機構によって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー１９の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室２６側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１３による点火時期は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
シリンダー１９の周囲には、その内部をエンジン冷却水が流通するウォータージャケット２７が設けられる。エンジン冷却水はエンジン１０を冷却するための冷媒であり、ウォータージャケット２７とラジエータとの間を環状に接続する冷却水循環路内を流通している。
【００２１】
［１−２．吸気系］
吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクター１８が設けられる。インジェクター１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置１によって制御される。また、インジェクター１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、各シリンダー１９の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
【００２２】
インマニ２０の上流側には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ２３が内蔵され、インマニ２０側へと流れる空気量がスロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）に応じて調節される。このスロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
スロットルボディ２２のさらに上流側には、吸気通路２４が接続され、吸気通路２４のさらに上流側にはエアフィルタ２５が介装される。これにより、エアフィルタ２５で濾過された新気が吸気通路２４及びインマニ２０を介してエンジン１０の各シリンダー１９に供給される。
【００２３】
［１−３．検出系］
スロットルバルブ２３の下流側には、圧力を検出するインマニ圧センサー３１が設けられる。インマニ圧センサー３１はスロットルバルブ２３よりも下流側の吸気圧力（サージタンク２１内の圧力）を下流圧PIMとして検出するものである。また、エンジン制御装置１の内部又は車両の任意の位置には、大気圧センサー３２が設けられる。
【００２４】
大気圧センサー３２は大気の圧力（大気圧）PBPを検出するものである。大気圧PBPは、吸気通路２４入口での圧力（エアフィルター２５よりも上流側の圧力）としても取扱うことができる。したがって、大気圧PBPに基づいてスロットルバルブ２３の上流圧PTHU（スロットルバルブ２３よりも上流側の吸気通路２４内の圧力）を推定することも可能であり、スロットルバルブ２３の上流側に圧力センサーを設けなくてもよい。
例えば、エンジン１０の実回転速度Neや吸気流量QINに応じた吸気通路入口からスロットルバルブ２３までの吸気系圧損値をエンジン制御装置１に予め記憶させておき、大気圧PBPから吸気系圧損値を減算することによってスロットルバルブ２３の上流圧PTHUを得ることができる。
【００２５】
また、吸気通路２４内には、吸気流量QINを検出するエアフローセンサー３３が設けられる。吸気流量QINは、スロットルバルブ２３を通過する実際の空気の流量に対応するパラメーターである。スロットルバルブ２３からシリンダー１９への吸気流には、いわゆる吸気遅れ（流通抵抗や吸気慣性に由来する遅れ）が生じるため、ある時刻にシリンダー１９に導入される空気の流量は、その時点でスロットルバルブ２３を通過する空気の流量とは必ずしも一致しない。一方、本実施形態のエンジン制御装置１では、このような吸気遅れを考慮してアイドル制御領域の判定が実施される。
【００２６】
クランクシャフト１７には、その回転角を検出するエンジン回転速度センサー３４が設けられる。回転角の単位時間あたりの変化量（角速度）はエンジン１０の実回転速度Ne（単位時間あたりの実回転数）に比例する。したがって、エンジン回転速度センサー３４は、エンジン１０の実回転速度Neを取得する機能を持つ。なお、エンジン回転速度センサー３４で検出された回転角に基づき、エンジン制御装置１の内部で実回転速度Neを演算する構成としてもよい。
また、エンジン１０のオイルパン又はエンジンオイルの循環経路上の任意の位置には、エンジンオイルの温度（油温OT）を検出するエンジン油温センサー３５が設けられる。上記の大気圧PBPやこの油温OTは、無負荷損失（エンジン１０自体に内在する機械的な損失等）を把握するために用いられるパラメーターである。
【００２７】
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度APS）を検出するアクセル開度センサー３６，変速機のレンジ情報（シフトポジション）を検出するシフトポジションセンサー３７，車速Vを検出する車速センサー３８が設けられる。これらのパラメーターは、アイドル制御領域の判定に使用される。
上記の各種センサー３１〜３８で取得（又は演算）された大気圧PBP，上流圧PTHU，下流圧PIM，吸気流量QIN，実回転速度Ne，油温OT，アクセル開度APS，レンジ情報，車速Vの各情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
【００２８】
［１−４．制御系］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
【００２９】
エンジン制御装置１は、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総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダー１９に供給される空気量や燃料噴射量、各シリンダー１９の点火時期を制御するものである。ここでは、エンジン１０に要求されるトルクの大きさを基準としたトルクベース制御が実施される。エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、インジェクター１８から噴射される燃料量や噴射時期，点火プラグ１３での点火時期，スロットルバルブ２３の開度などが挙げられる。
【００３０】
以下、エンジン制御装置１によって実施される制御のうち、エンジン１０のアイドル運転時に実施されるアイドル点火時期制御について説明する。このアイドル点火時期制御とは、点火時期を進角，遅角方向に調整することによってトルク増加余裕代（トルクリザーブ量）を確保し、負荷変動に伴うエンジン回転速度Ne（エンジン回転数）の挙動を安定化させる制御である。なお、ここでいうアイドル運転時には、アクセル開度APSがゼロである車両の停止時にエンジン１０が低速度で回転するような、一般的なアイドリング状態だけでなく、コースト走行時（惰性走行時）であってスロットル開度が全閉で車両が減速しているような状態が含まれるものとしてもよい。
【００３１】
本実施形態のエンジン制御装置１は、アクセルペダルが踏み込まれていない状態で実施される一般的なアイドリング用の運転領域よりも拡大された運転領域で、アイドル点火時期制御を実施する。例えば、アクセルペダルが僅かに踏み込まれているような状態であっても、アクセルペダルが踏み込まれていないときと同じように、エンジン１０をアイドル運転させる制御を実施する。ここでは、アイドル点火時期制御が実施される運転領域をアイドル制御領域と呼び、アイドル点火時期制御を実施するための運転領域に関する条件のことを、アイドル条件と呼ぶ。一般的なアイドル条件がアクセルオフ（アクセル開度APSがゼロ）のときに成立するものであるのに対し、本エンジン制御装置１ではアクセルペダルが踏み込まれているときであってもアイドル条件が成立しうる。
【００３２】
［２．制御構成］
図１に示すように、エンジン制御装置１の入力側には、インマニ圧センサー３１，大気圧センサー３２，エアフローセンサー３３，エンジン回転速度センサー３４，エンジン油温センサー３５，アクセル開度センサー３６，シフトポジションセンサー３７及び車速センサー３８が接続される。また、エンジン制御装置１の出力側には、トルクベース制御の制御対象である点火プラグ１３，インジェクター１８，スロットルバルブ２３等が接続される。
【００３３】
このエンジン制御装置１には、トルク演算部２，要求負荷率演算部３，アイドル領域判定部４及びアイドル制御部５が設けられる。これらのトルク演算部２，要求負荷率演算部３，アイドル領域判定部４及びアイドル制御部５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、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。
【００３４】
［２−１．トルク演算部］
トルク演算部２は、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域にあるか否かを判定するために用いられる各種トルクを演算するものである。図１に示すように、トルク演算部２にはアイドル目標トルク演算部２ａ，全開時トルク演算部２ｂ及びアクセル要求トルク演算部２ｃが設けられる。
【００３５】
アイドル目標トルク演算部２ａ（無負荷運転目標トルク演算手段）は、エンジン１０の無負荷損失に基づいて、アイドル運転時のトルク目標値であるアイドル目標トルクPiobj_ID（無負荷運転目標トルク）を演算するものである。ここでは、エンジン１０を目標回転速度Nobjで回転させたときの損失トルクに相当する無負荷損失トルクPiobjBが演算されるとともに、エンジン１０の補機負荷に相当する補機負荷トルクやエンジン１０の個体差及び制御偏差を相殺するための学習トルク等が演算され、これらを合算したものがアイドル目標トルクPiobj_IDとして演算される。
【００３６】
アイドル目標トルクPiobj_IDは、エンジン１０を目標回転速度Nobjで駆動し続けるのに要求されるトルクであり、エンジン１０のアイドル運転時の出力目標値のベースとなるパラメーターである。言い換えると、アイドル目標トルクPiobj_IDは、エンジン１０が無負荷に相当する運転状態であるときに目標とすべきトルク（無負荷相当運転時の目標トルク）である。ここで演算されたアイドル目標トルクPiobj_IDの値は、アクセル要求トルク演算部２ｃ及び要求負荷率演算部３に伝達される。なお、ここでいう無負荷とは、エンジン１０が外部に仕事をしていない状態ということもできる。
【００３７】
なお、無負荷損失トルクPiobjBとは、エンジン１０に内在する、負荷の大きさに依らない機械的な損失に対応するトルクである。例えば、アクセルペダルが踏み込まれていない状態で、エンジン１０を一定の回転速度で駆動したときに失われる摩擦損失や機械損失を含む。無負荷損失トルクPiobjBの値は、エンジン回転速度Neやインマニ２０で発生した負圧（大気圧PBP−下流圧PIM），油温OT等に基づいて算出される。無負荷損失トルクPiobjBを算出するための負圧（PBP−PIM）や油温OT等は、外気温や外気圧といった環境条件に応じて変動する。したがって、アイドル目標トルクPiobj_IDには、環境条件が反映される。
【００３８】
全開時トルク演算部２ｂ（全開時トルク演算手段）は、その時点のエンジン１０の運転状態で、仮にスロットルバルブ２３のスロットル開度を全開にした場合に出力しうる最大のトルクを全開時トルクPiMAXとして演算するものである。この全開時トルクPiMAXは、アクセルペダルを完全に踏み込んだとき（アクセル開度APSが最大のとき）にエンジン１０が出力可能なトルクの最大値に相当し、エンジン回転速度Neやスロットルバルブ２３の前後圧力比（上流圧PTHU÷下流圧PIM）に基づいて算出されるスロットル開度全開時の充填効率である最大充填効率をスロットル開度の全開時のトルク値に換算したものに基づいて演算される。ここで演算された全開時トルクPiMAXの値は、アクセル要求トルク演算部２ｃ及び要求負荷率演算部３に伝達される。なお、全開時トルクPiMAXの演算に用いられる前後圧力比（PTHU/PIM）は外気温や外気圧といった環境条件に応じた値となるため、全開時トルクPiMAXにも環境条件が反映される。
【００３９】
アクセル要求トルク演算部２ｃ（要求トルク演算手段）は、運転者からエンジン１０に要求されている要求トルクを演算するものである。ここでは、アクセル開度APSに応じたアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0と、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に対して遅れ処理を施したアクセル要求トルクPiAPSとの二種類の要求トルクが演算される。
【００４０】
前者のアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0は、エンジン回転速度Neとアクセル開度APSとに基づいて演算される。例えば、予め設定されたエンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSとアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0との対応マップや数式，関係式等に基づいて、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0が演算される。ただし、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0が取り得る範囲は、アイドル目標トルク演算部２ａで演算されたアイドル目標トルクPiobj_ID以上、かつ、全開時トルク演算部２ｂで演算された全開時トルクPiMAX以下とされる。したがって、たとえエンジン回転速度Neとアクセル開度APSとが一定であったとしても、環境条件によってエンジン１０の運転状態が変化した場合には、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の値も変化しうる。
【００４１】
なお、後述する第一要求負荷率RPiを用いて、アイドル目標トルクPiobj_IDと全開時トルクPiMAXとの間を補完することでアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0を求めてもよい。この場合、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0は以下の式１を用いて求めることができる。
【数１】
【００４２】
後者のアクセル要求トルクPiAPSは、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に対して、スロットルバルブ２３からシリンダー１９までの吸気遅れを模擬した一次遅れ演算を施したものである。したがって、アクセル要求トルクPiAPSは、常にアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0よりも遅れて、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に追従するように変化する。
ここで演算されたアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0及びアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の値はそれぞれ、要求負荷率演算部３に伝達される。
【００４３】
［２−２．要求負荷率演算部］
要求負荷率演算部３（要求負荷率演算手段）は、アクセル要求トルク演算部２ｃで演算された二種類の要求トルクのそれぞれについての要求負荷率を演算するものである。要求負荷率とは、要求トルクがエンジン１０の負荷として作用する度合いに相当するパラメーターであり、アイドル目標トルク演算部２ａで演算されたアイドル目標トルクPiobj_IDを基準として演算される。ここには、第一要求負荷率演算部３ａと第二要求負荷率演算部３ｂとが設けられる。
【００４４】
第一要求負荷率演算部３ａは、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に基づく第一要求負荷率RPiを演算するものである。第一要求負荷率RPiは、エンジン回転速度Neとアクセル開度APSとに基づいて演算される。例えば、予め設定されたエンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSと第一要求負荷率RPiとの対応マップや数式，関係式等に基づいて、第一要求負荷率RPiが演算される。あるいは、式２に示すように、アイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした全開時トルクPiMAXに対するアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の割合（百分率[%]）を求め、これを第一要求負荷率RPiとしてもよい。
【数２】
【００４５】
第一要求負荷率RPiは、アクセル操作にリアルタイムに連動する要求負荷率であり、応答性を重視して負荷の度合いを把握したい場合に用いて好適である。第一要求負荷率RPiは、エンジン１０のその時点でのトルク出力能力に対するアクセル要求トルク瞬時値PiAPS0の割合（0〜100[%]）を意味する。ここで演算された第一要求負荷率RPiの値はアイドル領域判定部４に伝達される。
【００４６】
第二要求負荷率演算部３ｂは、アクセル要求トルクPiAPSに基づく第二要求負荷率RPi_AIRを演算するものである。第二要求負荷率RPi_AIRは、式３に示すように、アイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした全開時トルクPiMAXに対するアクセル要求トルクPiAPSの百分率[%]として演算される。
【数３】
【００４７】
あるいは、第一要求負荷率演算部３ａで演算された第一要求負荷率RPiに対し、スロットルバルブ２３からシリンダー１９までの吸気遅れを模擬した一次遅れ演算を施すことによって第二要求負荷率RPi_AIRを求めてもよい。
【００４８】
第二要求負荷率RPi_AIRは、吸気応答遅れが考慮された要求負荷率であり、実際にシリンダー１９内に吸入された空気量や実際のエンジン出力に着目して負荷の度合いを把握したい場合に用いて好適である。第二要求負荷率RPi_AIRは、エンジン１０のその時点でのトルク出力能力に対するアクセル要求トルクPiAPSの割合（0〜100[%]）を意味する。ここで演算された第二要求負荷率RPi_AIRの値も、アイドル領域判定部４に伝達される。
【００４９】
［２−３．アイドル領域判定部］
アイドル領域判定部４（判定手段）は、要求負荷率演算部３で演算された第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRに基づいてアイドル制御領域を判定するものである。ここでは、以下のアイドル条件が全て成立したときに、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域にあるものと判定される。一方、条件１〜条件３の少なくとも何れか一つが不成立のときには、アイドル制御領域にないと判定される。これらの判定結果は、アイドル制御部５に伝達される。
条件１：車速Vが予め設定された判定車速VHI，VLO以下である
条件２：第一要求負荷率RPiが判定要求負荷率RHI，RLO未満である
条件３：第二要求負荷率RPi_AIRが判定要求負荷率RHI，RLO未満である
【００５０】
条件１〜条件３の判定閾値である判定車速VHI，VLO及び判定要求負荷率RHI，RLOは、前回の演算周期での判定結果に応じて何れか一方が使用される。これらの値の大小関係を、VHI＞VLO，RHI＞RLOとすると、前記の演算周期でアイドル条件が成立していた場合には、大きい方の閾値が条件１〜条件３のそれぞれの判定で用いられる。一方、前回の演算周期でアイドル条件が成立していない場合には、小さい方の閾値が用いられる。これにより、現在のアイドル条件が過去の判定結果（判定履歴）の影響を受けて変更され、現在の判定結果にヒステリシスが与えられる。
【００５１】
以下、上記の個々の閾値のことを、第一判定車速VHI，第二判定車速VLO，第一判定要求負荷率RHI（第一閾値），第二判定要求負荷率RLO（第二閾値）とも呼ぶ。また、第一判定車速VHIと第二判定車速VLOとの差を判定車速のヒス値VHISと呼び、第一判定要求負荷率RHIと第二判定要求負荷率RLOとの差を判定要求負荷率のヒス値RHISと呼ぶ。
【００５２】
第一判定車速VHI，第二判定車速VLOは、エンジン１０の特性やエンジン１０が搭載される車種等に応じて予め設定された値である。一方、第一判定要求負荷率RHI，第二判定要求負荷率RLOは、エンジン回転速度Neに基づいて設定される。ここでは、エンジン回転速度Neが高いほど、各判定要求負荷率RHI，RLOが小さい値（ただし0以上の範囲）に設定される。
例えば図２中に実線で示すように、第一判定要求負荷率RHIは、エンジン回転速度Neが第一回転速度Ne1以下のときに所定値RHI_1をとり、第一回転速度Ne1を超えると急激に減少する特性を持つように設定される。また、エンジン回転速度Neが第二回転速度Ne2（Ne1＜Ne2）を超えているときには、第一判定要求負荷率RHIがゼロに設定される。
【００５３】
第二判定要求負荷率RLOは、第一判定要求負荷率RHIよりも小さく設定され、例えば第一判定要求負荷率RHIから判定要求負荷率のヒス値RHISを減じた値に設定される。この場合、第二判定要求負荷率RLOは、図２中に破線で示すように、エンジン回転速度Neが第一回転速度Ne1以下のときに所定値RHI_1-RHISをとり、第一回転速度Ne1を超えると急激に減少する特性が与えられる。なお、第二判定要求負荷率RLOがゼロに設定される最小のエンジン回転速度Neは、第二回転速度Ne2よりも小さくなる。
【００５４】
なお、上記の条件１〜３に代えて、あるいは加えて、変速機のレンジ情報RNGやクラッチの制御状態，エンジン１０が始動してからの経過時間に関する条件等を判定してもよい。例えば、エンジン１０の始動後の点火数IGが予め設定された所定点火数IG0以下であるときには、条件１〜条件３の成否にかかわらず、アイドル条件が成立しないと判断してもよいし、変速機のレンジ（シフトポジション）がNレンジであるときやクラッチが長時間切断されているときには、車速Vの大きさにかかわらず、条件１が成立すると判断してもよい。
【００５５】
この場合、アイドル領域判定部４に各シリンダー１９の点火数IGを計測する機能を与えて、エンジン１０が始動した時点から少なくとも数行程〜数十行程分の点火数IGをカウントさせることが好ましい。点火数IGは、始動直後において、エンジンが目標とする回転速度に収束し、安定して無負荷運転状態である場合よりも、各シリンダー１９に導入される空気量が大きい状態であるか否かを判断するための指標となる。
【００５６】
一般的なエンジン１０の始動時には、吸気通路内の圧力がほぼ大気圧と同一であることから、実際にシリンダー１９に導入される筒内吸入空気量が、一時的にエンジンが目標とする回転速度に収束し、安定して無負荷運転状態である場合よりも大きいという特性がある。このような期間においては、失火等がなく燃焼が正常あれば、比較的エンジン回転速度の低下のおそれが小さい状態であると考えられる。つまり、エンジン回転安定化を図る必要性が小さい結果、アイドル領域判定を行う必要性は小さい期間であるということができる。
一方、このような状態となるのはエンジン１０が始動した直後の短い期間に限られる。そこで、エンジン１０の始動後の点火数IGが所定点火数IG0を超えていることをアイドル条件に付加することで、アイドル点火時期制御時のエンジン１０の回転安定性を向上させることが可能となる。
【００５７】
［２−４．アイドル制御部］
アイドル制御部５は、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域にあると判定されたときに、アイドル点火時期制御を実施するものである。ここでは、その時点での実充填効率Ecで最大のトルクが発生する最適点火時期（MBT，Minimum spark advance for Best Torque）を基準とした点火時期のリタード量が演算される。実充填効率Ecは、エアフローセンサー３３検出された吸気流量QINに基づいて演算される。
また、リタード量の演算では、アイドル時におけるエンジン１０の目標熱効率の指標の一つである目標点火効率係数が用いられる。点火効率係数とは、その時点での実充填効率Ecで点火時期をMBTに設定したときに発生する最大トルクに対する、実際のトルクの比である。
【００５８】
目標点火効率係数を大きく設定することでエンジン１０の熱効率が向上し、吸入空気量の余剰が少ない運転状態（燃焼反応から無駄なくトルクを抽出している状態）となる。つまり、ノッキングの発生限界まで点火時期を進角させるときの進角量が小さい状態となる。言い換えると、点火時期を進角方向にあまり移動させることができない状態であり、シリンダー１９内での燃焼効率をそれ以上高めにくい運転状態〔トルクの余裕（トルクリザーブ量）が少ない状態〕となる。
反対に、目標点火効率係数を小さく設定すれば、エンジン１０の熱効率が低下し、すなわち吸入空気量の余剰が多い運転状態となる。つまり、シリンダー１９内での燃焼効率が若干低いものの、点火時期を進角方向に移動させれば即座に燃焼効率を高めやすい運転状態であって、トルクの余裕が多い状態となる。そこで、アイドル制御部５は、アイドル制御領域内での点火プラグ１３の点火時期をアイドル制御領域外での点火時期よりリタードさせて、トルクリザーブ量を確保する制御を実施する。
【００５９】
［３．フローチャート］
図３は、エンジン制御装置１で実行されるアイドル制御領域の判定手順を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示された制御は、エンジン１０の始動後に開始され、予め設定された所定周期（例えば、数十[ms]サイクル）で繰り返し実施される。また、このフローチャートは、エンジン１０の停止時には実行されないものとする。本フローチャート内の判定ステップは全てアイドル条件に関する条件を判定するステップであり、おもにアイドル領域判定部４内で実行される。
【００６０】
フローチャート内のフラグFはエンジン１０の運転状態の履歴を把握するためのフラグである。ここでは、アイドル条件が成立したときにフラグFがF=1に設定され、アイドル条件が不成立のときにはフラグFがF=0に設定される。また、設定されたフラグFの値は、エンジン制御装置１内の図示しない記憶装置やメモリ上に、少なくとも次回の演算周期まで記憶される。
ステップＡ１０では、各シリンダー１９の点火数IGが所定点火数IG0（例えば数〜数十回）を超えたか否かが判定される。ここでIG＞IG0である場合にはステップＡ２０へ進み、引き続きアイドル条件が判定される。一方、IG≦IG0である場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進んでフラグFをF=0に設定する。
【００６１】
また、ステップＡ２０では、フラグFがF=1であるか否かが判定される。ここで、F=1の場合には、前回の演算周期ですでにアイドル条件が成立しており、すなわち、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域内に位置していたものと判断され、ステップＡ３０に進む。一方、F≠1（F=0）の場合にはステップＡ９０に進む。
図３に示すように、ステップＡ３０〜Ａ６０での判定内容は、ステップＡ９０〜Ａ１２０での判定内容と閾値のみが相違する。つまりここでは、前回の演算周期での判定結果に応じて、アイドル条件の判定閾値が異なる二通りの判定ルートが設定されている。
【００６２】
ステップＡ３０では、車速Vが第一判定車速VHI以下であるか否か（条件１）が判定される。ここでV≦VHIである場合にはステップＡ５０に進み、V＞VHIである場合にはステップＡ４０に進む。また、ステップＡ４０では、変速機のシフトポジションがNレンジであるか否かが判定される。ここでシフトポジションがNレンジのときにはステップＡ５０へ進み、他のレンジである場合にはステップＡ７０に進む。なお、クラッチの切断状態に関する条件がアイドル条件に含まれる場合には、ステップＡ４０でクラッチの切断時間が所定時間以上であることを判定してもよい。
【００６３】
ステップＡ５０では、第一要求負荷率RPiが第一判定要求負荷率RHI未満であるか否か（条件２）が判定される。ここでRPi＜RHIである場合にはステップＡ６０へ進み、引き続きアイドル条件が判定される。一方、RPi≧RHIである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
ステップＡ６０では、第二要求負荷率RPi_AIRが第一判定要求負荷率RHI未満であるか否か（条件３）が判定される。ここでRPi_AIR＜RHIである場合にはアイドル条件が成立するものと判断し、ステップＡ８０へ進んでフラグFをF=1に設定する。一方、RPi_AIR≧RHIである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
【００６４】
なお、第二要求負荷率RPi_AIRの値が第一要求負荷率RPiの値に遅れて追従するように変化している限り、ステップＡ５０の条件の成立時には必ずステップＡ６０の条件が成立する。したがって、ステップＡ６０は省略してもよい。つまり、前回の演算周期でアイドル条件が成立した場合には、今回の演算周期で上記の条件３が成立するものとみなしてよい。
【００６５】
また、ステップＡ２０からステップＡ９０へ進んだ場合、ステップＡ９０では、車速Vが第二判定車速VLO以下であるか否か（条件１）が判定される。ここでV≦VLOである場合にはステップＡ１１０に進み、V＞VLOである場合にはステップＡ１００に進む。また、ステップＡ１００では、変速機のシフトポジションがNレンジであるか否かが判定される。ここでシフトポジションがNレンジのときにはステップＡ１１０へ進み、他のレンジである場合にはステップＡ７０に進む。ステップＡ１００の判定条件は、ステップＡ４０と同様に、クラッチの切断状態に関する条件としてもよい。
【００６６】
ステップＡ１１０では、第一要求負荷率RPiが第二判定要求負荷率RLO未満であるか否か（条件２）が判定される。ここでRPi＜RLOである場合にはステップＡ１２０へ進み、引き続きアイドル条件が判定される。一方、RPi≧RLOである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
ステップＡ１２０では、第二要求負荷率RPi_AIRが第二判定要求負荷率RLO未満であるか否か（条件３）が判定される。ここでRPi_AIR＜RLOである場合にはアイドル条件が成立するものと判断し、ステップＡ８０へ進んでフラグFをF=1に設定する。一方、RPi_AIR≧RLOである場合にはアイドル条件が不成立であると判断し、ステップＡ７０へ進む。
【００６７】
上記のステップＡ３０，Ａ５０，Ａ６０で判定される閾値は、ステップＡ９０，Ａ１１０，Ａ１２０で判定される閾値よりも大きい値である。したがって、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域に属している間は、車速Vや第一要求負荷率RPiが比較的大きくなるまでアイドル点火時期制御が継続される。一方、エンジン１０の運転状態が一旦アイドル制御領域を脱すると、その後は車速Vや第二要求負荷率RPi_AIRが比較的小さくなるまでアイドル点火時期制御が不実施とされる。
【００６８】
上記のフローチャートでフラグFがF=1に設定されると、アイドル制御部５はアイドル点火時期制御を実施する。すなわち、目標点火効率係数を小さく設定して点火プラグ１３での点火時期を遅角方向に移動させ、トルクリザーブ量を確保する。これにより、アイドル運転時の回転安定性が確保され、アイドル運転中の外部負荷の増大に対する耐性が向上する。一方、フラグFがF=0に設定されると、アイドル制御部５はアイドル点火時期制御を終了し、通常の点火制御（例えば、アイドル点火時期制御の実施時よりもトルクリザーブ量を小さくする制御や、点火時期をMBT近傍とする制御等）を実施する。これにより、エンジン１０の熱効率が向上し、燃費が改善される。
【００６９】
［４．作用］
［４−１．要求負荷率による判定］
上記のエンジン制御装置１を搭載した車両のアイドル制御領域の判定について、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここでは、エンジン回転速度Neが一定であるとし、アクセル開度APSがゼロの状態から僅かにアクセルペダルを踏み込んだ後、アクセルペダルを踏み戻したときの判定内容について説明する。
【００７０】
時刻t0のエンジン１０はアイドル運転中であり、アイドル制御部４によりアイドル点火時期制御が実施されている。その後、時刻t1にアクセルペダルが踏み込まれると、図４（ａ）に示すように、アクセル開度APSが増大する。これに応じて、アクセル要求トルク演算部２ｃでは、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSに基づいて、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0及びアクセル要求トルクPiAPSが演算される。また、要求負荷率演算部３では、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRのそれぞれが演算される。
【００７１】
第一要求負荷率RPiは、図４（ｂ）中に実線で示すように、アクセル開度APSの増大に対して高応答で増大する。このとき、第一要求負荷率RPiが第一判定要求負荷率RHIを超えると、上記の条件２が不成立となり、アイドル条件が不成立となる。したがって、図４（ｃ）に示すように、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域を離脱し、アイドル点火時期制御が解除される。
また、第二要求負荷率RPi_AIRは、図４（ｂ）中に破線で示すように、アクセル開度APSの増大に対して遅れて増大する。第二要求負荷率RPi_AIRの変動グラフは、図４（ｄ）に示す実際の吸入空気量の挙動に類似した軌跡を持ち、すなわち実際のエンジン出力に対応するものとなる。時刻t1から吸気応答の一次遅れ演算によって与えられる遅れ時間が経過した時刻t2には、上記の条件３も不成立となる。
【００７２】
一方、時刻t3にアクセルペダルが完全に踏み戻されると、図４（ａ）に示すように、アクセル開度APSが減少してゼロとなる。第一要求負荷率RPiはこれに高応答で追従してゼロとなり、上記の条件２が成立した状態となる。しかしこのとき、条件３がまだ成立していないため、アイドル条件は不成立のままとされる。
この時刻t3から吸気応答の一次遅れ演算によって与えられる遅れ時間が経過した時刻t4になると、第二要求負荷率RPi_AIRが第二判定要求負荷率RLO以下となり、アイドル条件が成立する。したがって、図４（ｃ）に示すように、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域に突入し、アイドル点火時期制御が再び実施される。時刻t4以降の吸入空気量は、図４（ｄ）に示すように、所定の空気量Ec1を下回るほど十分に減少している。したがって、エンジン出力が十分に低下した状態でアイドル点火時期制御が開始されることになり、エンジン１０の回転安定性が向上する。
【００７３】
［４−２．車速による判定］
上記の車両の発進時におけるアイドル制御領域の判定について、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここでは、停車状態からアクセルペダルが踏み込まれた場合を例示する。なお、時刻t5の時点では、図５（ｃ）に示すようにアイドル条件が成立した状態であって、アイドル点火時期制御が実施されている。
【００７４】
時刻t5にアクセル操作がなされると、図５（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン回転速度Neは徐々に増大し、これに応じて車速Vも増大する。また、アイドル領域判定部４では、エンジン回転速度Neに基づいて第一判定要求負荷率RHI及び第二判定要求負荷率RLOが演算される。図５（ｄ）中に細実線で示す第一判定要求負荷率RHIと一点鎖線で示す第二判定要求負荷率RLOとの縦軸方向の距離が、判定要求負荷率のヒス値RHISに相当する。
一方、要求負荷率演算部３では、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0，アクセル要求トルクPiAPSに基づいて、第一要求負荷率RPi，第二要求負荷率RPi_AIRが演算される。図５（ｄ）中に破線で示す第二要求負荷率RPi_AIRの変動は、太実線で示す第一要求負荷率RPiの変動に対する一次遅れの変動となる。
【００７５】
図５（ｂ）に示すように、車速Vがさらに増加し、時刻t6に第一判定車速VHIを超えると、上記の条件１が不成立となる。このとき、図５（ｄ）に示すように、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRは第一判定要求負荷率RPi_AIR未満であり、条件２，条件３は成立している。しかし、条件１〜条件３の全てが成立しない限りアイドル条件は成立しないため、図５（ｃ）に示すように、この時点でエンジン１０の運転状態がアイドル制御領域を離脱し、アイドル点火時期制御が解除される。
なお、図５（ｂ）中に細実線で示す第一判定車速VHIと破線で示す第二判定車速VLOとの距離が、判定車速のヒス値VHISに相当する。時刻t6以降に車速Vが第二判定車速VLO以下になった場合には、条件１が成立する。このとき、条件２，条件３がともに成立していれば、エンジン１０の運転状態がアイドル制御領域に進入し、アイドル点火時期制御が実施されることになる。
【００７６】
［５．効果］
このように、本実施形態のエンジン制御装置１によれば、以下のような効果が得られる。
（１）上記のエンジン制御装置１で、演算される第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRは、アイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした要求負荷率である。一方、アイドル要求トルクPiobj_IDは、エンジン１０の無負荷損失トルクPiobjBに基づいて演算される目標値であり、外気温や外気圧といった環境条件に応じた値となる。これにより、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRの値の下限基準値（零点）は、環境条件に合わせて自動的に移動することになる。
【００７７】
したがって、環境条件が変化したとしても適切にアイドル制御領域を判定することができ、環境条件に沿った適切なアイドル制御領域を規定することができるとともに、様々な環境条件下でのアイドル安定性や耐エンスト性を向上させることができる。例えば、高圧環境下であっても低圧環境下であっても、アイドル運転時の回転安定性を向上させることができる。また、環境条件の異なる様々な走行態様を見込んで予めアイドル制御領域を広めに設定しておくような必要がなく、アイドル制御領域の設定が適正化されるため、アイドル点火時期制御が過剰に実施されるような事態を回避することができ、燃費を向上させることができる。
なお、アイドル制御領域の判定閾値は、百分率で表される第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRが比較的小さい値をとる運転領域である。したがって、アイドル制御領域に関しては、要求負荷率の少なくとも基準点側を環境条件に適合させることで、判定精度を向上させることが可能である。
【００７８】
（２）また、上記のエンジン制御装置１では、例えば式２，式３に示すように、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRがアイドル目標トルクPiobj_IDを基準とした全開時トルクPiMAXに対する百分率として演算される。この全開時トルクPiMAXは、その時点のエンジン１０の運転状態で、仮にスロットルバルブ２３のスロットル開度を全開にした場合に出力しうる最大のトルクである。つまり、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRは、エンジン１０のその時点でのトルク出力能力に対する要求トルクの割合（0〜100[%]）を意味する値となる。
【００７９】
ここで、全開時トルクPiMAXもアイドル要求トルクPiobj_IDと同様に、外気温や外気圧といった環境条件に応じた値である。これにより、第一要求負荷率RPi及び第二要求負荷率RPi_AIRの値の上限基準値（最大値をとる点）も、環境条件に合わせて自動的に移動することになる。したがって、環境条件に応じた全開時トルクPiMAXに対する要求トルクの割合を要求負荷率として演算することで、環境条件が変化したとしても精度よくアイドル制御領域を判定することができ、環境変化に対する要求負荷率の耐外乱性を高めることができる。
【００８０】
（３）また、要求負荷率の演算手法に関して、上記のエンジン制御装置１の第一要求負荷率演算部３ａでは、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0に基づいて第一要求負荷率RPiが演算される。これにより、例えばアクセルペダルの踏み込み操作による加速時のように、高い応答性を要求される状況に対するアイドル制御領域の判定レスポンスを向上させる（言い換えると、レスポンス時間を短縮する）ことができ、エンジン１０の運転状態をアイドル制御領域から通常の走行領域へと迅速に移行させることができる。
【００８１】
（４）一方、第二要求負荷率演算部３ｂでは、アクセル要求トルクPiAPSに基づいて第二要求負荷率RPi_AIRが演算される。これにより、例えば急激にアクセルペダルの踏み戻し操作がなされたときのように、吸気応答遅れを考慮すべき状況に対して、アイドル制御領域の判定精度を向上させることができる。つまり、エンジン１０のシリンダー１９に導入された筒内吸入空気量が実際に低下した状態を適切に判定することができ、アイドル安定性を向上させることができる。
【００８２】
（５）また、上記のエンジン制御装置１では、図２に示すように、第一判定要求負荷率RHIと第二判定要求負荷率RLOとが相違するように、判定要求負荷率のヒス値RHISが設けられている。また、車速の判定用の閾値関しても同様であり、第一判定車速VHIと第二判定車速VLOとが相違するように、判定車速のヒス値VHISが設けられている。これらの設定により、アイドル制御領域とそれ以外の運転領域との間でアイドル条件が繰り返し交互に成立するような、いわゆる制御ハンチングを効率的に回避することができる。
なお、アイドル制御領域への進入時の判定閾値（例えば、VLO，RLO）が、アイドル制御領域からの離脱時の判定閾値（例えば、VHI，RHI）よりも小さく設定されるため、筒内吸入空気量を十分に減少させた上でアイドル点火時期制御を開始することができる。したがって、アイドル安定性及び耐エンスト性をさらに向上させることができる。
【００８３】
（６）また、上記のエンジン制御装置１では、図２に示すように、エンジン回転速度Neに基づいて第一判定要求負荷率RHI及び第二判定要求負荷率RLOが設定される。これにより、エンジン１０の特性に合わせてアイドル条件の成立性（アイドル条件の成立しやすさ）を容易に変更することができる。したがって、アイドル制御領域を適切に判定することができ、アイドル安定性や耐エンスト性を向上させることができる。
なお、エンジン回転速度Neだけでなく、エンジン１０の油温OTや冷却水温に基づいて第一判定要求負荷率RHI及び第二判定要求負荷率RLOを設定する構成としてもよい。この場合、より柔軟にアイドル条件の成立性を調節することができ、アイドル制御領域の判定精度を高めることができる。
【００８４】
［６．変形例］
上記のエンジン制御装置１０で実施される制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上述の実施形態では、アイドル条件の成立時にアイドル点火時期制御を実施するものを例示したが、これに加えて、あるいは代えて、吸気量や燃料噴射量の制御を実施してもよい。
【００８５】
また、トルク演算部２で演算される各種トルクの演算手法は、上述の実施形態の手法に限定されない。例えば、要求負荷率の演算に際し、アクセル要求トルク瞬時値PiAPS0だけでなく、外部負荷装置から要求される外部負荷や補機負荷を考慮して算出されたトルクを用いてもよい。これにより、アイドル安定性や耐エンスト性をさらに向上させることができる。
【００８６】
また、上述の実施形態では、ガソリンエンジン１０の挙動を制御するエンジン制御装置１を例示したが、エンジン制御装置１の制御対象はこれに限定されない。上記のエンジン制御装置１は、例えば車両や船舶，航空機，産業用機械等に搭載されるガソリンエンジン，ディーゼルエンジン等の内燃機関の制御装置として適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１ エンジン制御装置
２ トルク演算部
２ａ アイドル目標トルク演算部（無負荷運転目標トルク演算手段）
２ｂ 全開時トルク演算部（全開時トルク演算手段）
２ｃ アクセル要求トルク演算部（要求トルク演算手段）
３ 要求負荷率演算部（要求負荷率演算手段）
３ａ 第一要求負荷率演算部
３ｂ 第二要求負荷率演算部
４ アイドル領域判定部（判定手段）
５ アイドル制御部
RPi 第一要求負荷率
RPi_AIR 第二要求負荷率
RHI 第一判定要求負荷率
RLO 第二判定要求負荷率
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの無負荷損失に基づき前記エンジンの無負荷運転目標トルクを演算する無負荷運転目標トルク演算手段と、
前記エンジンに対して要求される要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、
前記要求トルクが前記エンジンの負荷として作用する度合いに相当する要求負荷率を、前記無負荷運転目標トルクを基準にして演算する要求負荷率演算手段と、
前記要求負荷率に基づき前記エンジンの運転領域がアイドル制御領域であることを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンのスロットル開度の全開時に出力される全開時トルクを演算する全開時トルク演算手段を備え、
前記要求負荷率演算手段が、前記無負荷運転目標トルクを基準とした前記全開時トルクに対する前記要求トルクの割合を、前記要求負荷率として演算する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記要求負荷率演算手段が、前記要求トルクの瞬時値に基づく第一要求負荷率を演算し、
前記判定手段が、前記第一要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域からの離脱を判定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記要求負荷率演算手段が、前記エンジンの吸気応答遅れを考慮した前記要求トルクに基づく第二要求負荷率を演算し、
前記判定手段が、前記第二要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域への進入を判定する
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記判定手段が、前記第一要求負荷率が第一閾値以上であるときに、前記運転領域が前記アイドル制御領域から離脱したと判定し、前記第二要求負荷率が前記第一閾値よりも小さい第二閾値未満であるときに前記運転領域が前記アイドル制御領域へ進入したと判定する
ことを特徴とする、請求項４記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記判定手段が、エンジン回転速度に基づいて前記第一閾値及び前記第二閾値を設定する
ことを特徴とする、請求項５記載のエンジン制御装置。
【請求項１】
エンジンの無負荷損失に基づき前記エンジンの無負荷運転目標トルクを演算する無負荷運転目標トルク演算手段と、
前記エンジンに対して要求される要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、
前記要求トルクが前記エンジンの負荷として作用する度合いに相当する要求負荷率を、前記無負荷運転目標トルクを基準にして演算する要求負荷率演算手段と、
前記要求負荷率に基づき前記エンジンの運転領域がアイドル制御領域であることを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンのスロットル開度の全開時に出力される全開時トルクを演算する全開時トルク演算手段を備え、
前記要求負荷率演算手段が、前記無負荷運転目標トルクを基準とした前記全開時トルクに対する前記要求トルクの割合を、前記要求負荷率として演算する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記要求負荷率演算手段が、前記要求トルクの瞬時値に基づく第一要求負荷率を演算し、
前記判定手段が、前記第一要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域からの離脱を判定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記要求負荷率演算手段が、前記エンジンの吸気応答遅れを考慮した前記要求トルクに基づく第二要求負荷率を演算し、
前記判定手段が、前記第二要求負荷率に基づいて前記運転領域の前記アイドル制御領域への進入を判定する
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記判定手段が、前記第一要求負荷率が第一閾値以上であるときに、前記運転領域が前記アイドル制御領域から離脱したと判定し、前記第二要求負荷率が前記第一閾値よりも小さい第二閾値未満であるときに前記運転領域が前記アイドル制御領域へ進入したと判定する
ことを特徴とする、請求項４記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記判定手段が、エンジン回転速度に基づいて前記第一閾値及び前記第二閾値を設定する
ことを特徴とする、請求項５記載のエンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８７６７２（Ｐ２０１３−８７６７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７９５２（Ｐ２０１１−２２７９５２）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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