JP5891797B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに要求される要求トルクに基づいてスロットル開度を制御するエンジンの制御装置に関する。

車両に搭載されたエンジンの制御手法の一つとして、エンジンに要求されるトルクの大きさを基準として吸入空気量や燃料噴射量，点火時期等を制御するトルクベース（トルクディマンド）制御が知られている。トルクベース制御では、アクセル開度やエンジン回転速度に基づいてエンジンが出力すべきトルクの目標値が演算され、この目標トルクが得られるようにエンジンの運転状態が制御される。また、自動変速機やオートクルーズ装置，車両安定装置といった外部制御システムを搭載した車両では、各外部制御システムからエンジンへの出力要求がトルク値に換算されてエンジン制御装置（エンジンECU）内で一元化され、エンジンのトルク挙動が包括的に制御される。

例えば特許文献１には、エンジンの目標トルクを設定するとともに出力トルクを推定し、その出力トルクを目標トルクに追従させるように吸入空気量，点火時期を制御する制御装置が記載されている。この技術では、アクセル開度等に基づいて目標トルクが設定されるほか、アイドルスピードコントロールやクルーズコントロールでも目標トルクが設定され、これらの複数の目標トルクの中から最終的な目標トルクが選択されている。

特開２００９−２４６７７号公報

ところで、トルクベースの吸入空気量制御では、エンジンに要求されるトルクを発生させるのに必要十分な燃焼反応を生じさせる量の空気が確保されるように、スロットルバルブの開度が制御される。例えば、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて要求トルクが演算されると、その要求トルクと等しい大きさのエンジン出力トルクを得るための吸気流量が演算され、スロットルバルブを通過する空気の流量がその吸気流量に一致するように、スロットル開度が制御される。

一方、スロットルバルブのトルク特性として、スロットル開度の変化に対するエンジン出力トルクの変化は必ずしもリニアではなく、スロットル開度が増大するほど出力トルクの増分が減少する。つまり、出力目標とされる要求トルクの値が大きいほど、その値が変化したときのスロットル開度変化も大きくなりやすい。そのため、アクセル開度が全開付近であるときには、そのアクセル開度が一定であったとしても、エンジン回転数の変動に伴って要求トルクが僅かに変動しただけで、スロットル開度が大きく変化することになる。このようなスロットル開度の急激な変化は、出力トルクの挙動を不安定にし、エンジンの制御性を大きく低下させうる。

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、アクセル開度に基づいて要求トルクを演算するトルクベース制御において、出力トルクの制御安定性を向上させることのでき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。

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、車両のアクセル開度を検出する検出手段と、前記車両に搭載されたエンジンの実回転速度よりも大きい仮想回転速度を設定する設定手段とを備える。また、前記検出手段で検出された前記アクセル開度と前記設定手段で設定された前記仮想回転速度とに基づいて前記エンジンに要求されている要求トルクを演算する演算手段と、前記演算手段で演算された前記要求トルクに基づいて前記エンジンのスロットル開度を制御する制御手段とを備える。
また、前記演算手段が、前記エンジンに要求されている負荷が所定負荷を超える場合に、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて前記要求トルクを演算するとともに、前記負荷が前記所定負荷以下である場合に、前記アクセル開度及び前記実回転速度に基づいて前記要求トルクを演算する。
なお、前記アクセル開度とは、前記車両に装備されたアクセルペダルの踏み込み操作量に相当するパラメーターである。

また、ここでいう前記負荷は、前記エンジンに対して抵抗を及ぼす力，仕事率（エンジン出力，馬力），仕事（エネルギー）を意味する。典型的には、前記エンジンに要求されるエンジン出力が、前記負荷として取り扱われる。すなわち、エンジン出力を減少させる何らかの要因があるとき、そのエンジン出力の減少分が前記負荷の大きさに対応する。また、エンジン出力が減少することを見越して、あらかじめエンジン出力を増加させておく制御を実施するとき、そのエンジン出力の増加分が前記負荷の大きさに対応する。

一般に、前記エンジン出力は前記エンジンのトルク及び回転速度の積に比例する。したがって、前記回転速度が一定であるという条件下では、「負荷」を「エンジンが出力すべきトルク」，「エンジンで生じさせたいトルク」，「エンジンで生じたトルク」と読み替えることができる。同様に、前記トルクが一定であるという条件下では、「負荷」を「エンジンが回転すべき回転速度」，「エンジンを回転させたい速度」，「エンジンの実回転速度」と読み替えることができる。

また、前記負荷としては、運転者の運転操作によって与えられる負荷（アクセル負荷）や、外部負荷装置が作動することによって前記エンジンに与えられる負荷、車両の走行環境に由来する負荷などが考えられる。なお、前記外部負荷装置とは、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電子制御装置によって制御される車載装置である。

（２）また、前記演算手段が、全開時トルク演算手段，アクセル要求トルク演算手段，要求負荷率演算手段及び要求トルク演算手段を有することが好ましい。全開時トルク演算手段とは、前記スロットル開度の全開時における前記エンジンの前記実回転速度での出力トルクを全開時トルクとして演算するものであり、アクセル要求トルク演算手段とは、前記アクセル開度及び前記実回転速度に基づいてアクセル負荷に相当するアクセル要求トルクを演算するものである。

また、要求負荷率演算手段とは、前記全開時トルクに対する前記アクセル要求トルクの割合を要求負荷率として演算するものであり、要求トルク演算手段とは、前記要求負荷率が所定負荷率を超える場合に、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて前記要求トルクを演算し、前記要求負荷率が前記所定負荷率以下である場合に、前記アクセル開度及び前記実回転速度に基づいて前記要求トルクを演算するものである。

つまり、前記要求負荷率が前記所定負荷率以下である場合には、前記仮想回転速度の代わりに前記実回転速度が用いられて、前記要求トルクが演算されることが好ましい。反対に、前記要求負荷率が前記所定負荷率以上である場合には、前記実回転速度の代わりに前記仮想回転速度が用いられて、前記要求トルクが演算されることが好ましい。

（３）また、前記演算手段が、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて仮想アクセル要求トルクを演算する仮想アクセル要求トルク演算手段と、前記全開時トルクに対する前記仮想アクセル要求トルクの割合を仮想要求負荷率として演算する仮想要求負荷率演算手段と、を有することが好ましい。この場合、前記設定手段が、前記仮想要求負荷率が前記所定負荷率以下となるように前記仮想回転速度の大きさを設定することが好ましい。

（４）また、前記設定手段が、前記仮想要求負荷率が前記所定負荷率以下となるまで、前記実回転速度に所定値を繰り返し加算することで前記仮想回転速度を設定することが好ましい。
（５）なお、前記仮想回転速度は、その時点の前記アクセル開度で、仮想要求負荷率が所定負荷率以下となる最小の回転速度であり、前記仮想要求負荷率は、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて演算される仮想アクセル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パラメーターであることが好ましい。

開示のエンジンの制御装置では、実回転速度よりも大きい仮想回転速度に基づいて要求トルクが演算され、その要求トルクに基づいてスロットル開度が制御されるため、エンジンの実回転速度の変動に伴うスロットル開度変化を抑制することができる。これにより、エンジンの出力トルクの収束性や制御性を高めることができ、車両の挙動を安定させることができる。

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。 本制御装置に係るスロットルバルブのトルク特性を例示するグラフである。 本制御装置に係るスロットルバルブの等スロットル開度特性を例示するグラフである。 本制御装置の吸気量制御部を例示するブロック構成図である。 本制御装置での要求トルクの演算手法を例示するフローチャートである。 本制御装置での目標スロットル開度の演算手法を例示するフローチャートである。 本制御装置を搭載した車両の等アクセル開度特性を例示するグラフである。

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。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。

［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。

シリンダー１９の頂面には、吸入空気を燃焼室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。

［１−２．吸排気系］
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。通常は、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でスロットル開度（即ち吸気量）に応じて制御される。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。

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ー２５が介装される。これにより、エアフィルター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。

［１−３．検出系］
エンジン１０のクランクシャフト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３１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３１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３１で検出された回転角に基づいて、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。

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。大気圧センサー３２は大気の圧力（大気圧）B_Pを検出するものである。大気圧B_Pは、吸気通路２４の入口での圧力（エアフィルター２５よりも上流側の圧力）に相当する。
また、車両の任意の位置（例えばアクセルペダルの近傍）には、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度A_PS）を検出するアクセル開度センサー３３（検出手段）が設けられる。アクセル開度A_PSは、運転者の加速要求に対応するパラメーターであり、すなわちエンジン１０への出力要求に対応する。
上記の各種センサー３１〜３３で取得された実回転速度Ne，大気圧B_P，アクセル開度A_PSの各情報は、エンジン制御装置１に伝達される。

［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。

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の点火時期等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のスロットル開度等が挙げられる。

エンジン制御装置１では、エンジン１０に要求されるトルクとして、三種類の要求トルクを演算する。第一の要求トルクは運転者の加速要求に対応するものであり、第二の要求トルクは外部負荷装置からの要求に対応するものである。これらの要求トルクはともに、エンジン１０に作用する負荷に基づいて算出されるトルクといえる。一方、第三の要求トルクは、エンジン１０の実回転速度Neを維持する回転フィードバック制御のためのものであり、エンジン１０に外部からの負荷が作用していない無負荷状態であっても考慮される要求トルクである。これらの要求トルクは、エンジン１０の運転条件に応じて自動的に切り換えられる。

本実施形態では、これらの三種類の要求トルクのうち、運転者の加速要求に対応する要求トルクTRQ_TGTの演算手法について詳述する。また、この加速要求に対応する要求トルクTRQ_TGTを用いて、スロットルバルブ２３の開度を制御する場合を例に取り上げて、その制御作用を説明する。

ここでスロットルバルブ２３のトルク特性について説明する。エンジン１０の実回転速度Neが一定の条件下で、スロットル開度を徐々に増加させたときにエンジン１０で発生する出力トルクの大きさを、図２に示す。出力トルクは、スロットル開度が比較的低開度であるときには、スロットル開度の増大に対してほぼ一定の勾配で増加する。一方、スロットル開度がある程度増大した時点で増加勾配が急激に減少し、出力トルクが上昇しにくくなる。つまり、エンジン１０は、スロットルバルブ２３のスロットル開度が増大するほど、出力トルクの増分が減少するような特性を持っている。

また、図３中の実線グラフは、スロットル開度を一定とした条件下での実回転速度Neと出力トルクとの関係を示すグラフである。ここでは、スロットル開度を八段階に変更したときのグラフが重ねて表現されている。図３中の上方に位置するものほど、スロットル開度が大きい場合に対応する。このスロットルバルブ２３の特性は、エンジン１０に要求されているトルクとその時点での実回転速度Neとが決まれば、スロットル開度をどの程度開放すればよいかを示している。

一方、これらのグラフの間隔が狭い運転領域ほど、スロットル開度が増大したときの出力トルクの増分が小さい運転領域であり、逆にいえば出力トルクの変動に対するスロットル開度の変化量が大きい運転領域である。このような運転領域では、エンジン１０に要求されているトルクと実回転速度Neとからスロットル開度を求めようとしたときの開度変化が極端に増減しやすくなり、吸気に関する制御安定性が低下しやすい。

そこで、本実施形態のエンジン制御装置１では、図３に示すような特性に基づいてスロットル開度を求めるにあたって、通常の要求トルクだけでなく、実回転速度Neやアクセル開度A_PSの変動に対する変化量の小さい仮想の要求トルクを演算し、これらの二種類の要求トルクの何れか一方に基づいてスロットル開度を演算する構成とする。以下、上記の二種類の要求トルクのそれぞれを「通常要求トルク」，「仮想要求トルク」と呼び、最終的に選択される要求トルクのことを「要求トルクTRQ_TGT」と表記する。

［２．制御装置構成］
図１に示すように、エンジン制御装置１の入力側には、エンジン回転速度センサー３１，大気圧センサー３２及びアクセル開度センサー３３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。

このエンジン制御装置１には、設定部２，演算部３及び吸気量制御部４が設けられる。これらの設定部２，演算部３及び吸気量制御部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、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．設定部］
設定部２（設定手段）は、その時点での実回転速度Neよりも大きい値の仮想回転速度Nev（仮想エンジン回転速度）を設定するものである。仮想回転速度Nevとは、エンジン制御装置１が実施するトルクベース制御で使用される最終的な要求トルクTRQ_TGTの演算用のパラメーターのひとつであり、その時点のアクセル開度A_PSで、後述する仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀以下となる最小のエンジン回転速度である。本実施形態のトルクベース制御では、エンジン１０の運転状態に応じて、実回転速度Neまたは仮想回転速度Nevの何れか一方とアクセル開度A_PSとに基づいて要求トルクTRQ_TGTが演算される。

この設定部２では、エンジン１０に要求されている負荷が所定負荷を超える場合に、仮想回転速度Nevが設定される。例えば、後述する演算部３で演算されるエンジン１０の要求負荷率R_LOADや仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀を超えるほど高い場合に、仮想回転速度Nevが設定される。なお、ここでいう所定負荷は、エンジン１０の回転速度や車両の走行環境条件に応じて任意に決定される。所定負荷の値は、予め設定された固定値としてもよいし、実回転速度Neや走行環境条件に係る各種パラメーターに応じて随時設定される変数としてもよい。
また、仮想回転速度Nevの値は、エンジン１０に要求されている負荷が大きいほど高い値に設定される。本実施形態の設定部２での具体的な仮想回転速度Nevの設定手法については後述する。ここで設定された仮想回転速度Nevの値は、演算部３に伝達される。

［２−２．演算部］
演算部３（演算手段）は、トルクベース制御で使用される要求トルクTRQ_TGTを演算するものである。ここには、図１に示すように、全開時トルク演算部３Ａ，アイドル目標トルク演算部３Ｂ，アクセル要求トルク演算部３Ｃ，要求負荷率演算部３Ｄ，仮想アクセル要求トルク演算部３Ｅ，仮想要求負荷率演算部３Ｆ及び要求トルク演算部３Ｇが設けられる。

全開時トルク演算部３Ａ（全開時トルク演算手段）は、その時点のエンジン１０の実回転速度Neで、アクセルペダルを完全に踏み込んだとき（アクセル開度A_PS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するトルクを全開時トルクTRQ_MAXとして演算するものである。全開時トルクTRQ_MAXは、予め設定された対応マップや数式，関係式等に基づき、エンジン１０の実回転速度Neやスロットルバルブ２３の前後圧力比等に基づいて演算される。また、図３に示すような特性を利用して、全開のスロットル開度に対応するグラフ（最も上方に位置するグラフ）と実回転速度Neとに基づいて演算してもよい。この全開時トルクTRQ_MAXは、要求負荷率R_LOADを演算する際の基準となる値であり、要求負荷率演算部３Ｄ及び仮想要求負荷率演算部３Ｆに伝達される。

アイドル目標トルク演算部３Ｂ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TRQ_IDL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N_obj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TRQ_IDLとして演算される。

アイドル目標トルクTRQ_IDLは、エンジン１０を目標回転速度N_obj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TRQ_IDLは、エンジン１０が無負荷に相当する運転状態であるとき（エンジン１０が外部に仕事をしていない状態であるとき）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TRQ_IDLの値は、要求負荷率を演算する際のもう一つの基準となる値であり、要求負荷率演算部３Ｄ及び仮想要求負荷率演算部３Ｆに伝達される。

なお、無負荷損失トルクとは、エンジン１０に内在する損失に対応するトルクであり、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。この無負荷損失トルクには、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トルクや機械損失トルクが含まれ、あるいはエンジン１０の補機を駆動するために要求される補機駆動トルクが含まれる。

アクセル要求トルク演算部３Ｃ（アクセル要求トルク演算手段）は、運転者のアクセル操作に基づいてエンジン１０に要求されているアクセル要求トルクTRQ_APSを演算するものである。ここでは、エンジン１０の実回転速度Neとアクセル開度A_PSとに基づいてアクセル要求トルクTRQ_APSが演算される。アクセル要求トルクTRQ_APSは、上記の二種類の要求トルクのうち「通常要求トルク」に相当し、例えば実回転速度Ne及びアクセル開度A_PSとアクセル要求トルクTRQ_APSとの対応マップや数式，関係式等に基づいて演算される。

ただし、アクセル要求トルクTRQ_APSが取り得る範囲は、アイドル目標トルク演算部３Ｂで演算されたアイドル目標トルクTRQ_IDL以上、かつ、全開時トルク演算部３Ａで演算された全開時トルクTRQ_MAX以下とされる。ここで演算されたアクセル要求トルクTRQ_APSの値は、要求負荷率演算部３Ｄに伝達される。
なお、後述する要求負荷率R_LOADを用いて、アイドル目標トルクTRQ_IDLと全開時トルクTRQ_MAXとの間を補間することでアクセル要求トルクTRQ_APSを求めてもよい。この場合、アクセル要求トルクTRQ_APSは以下の式１を用いて求めることができる。

要求負荷率演算部３Ｄ（要求負荷率演算手段）は、アクセル要求トルク演算部３Ｃで演算されたアクセル要求トルクTRQ_APSについての要求負荷率R_LOADを演算するものである。要求負荷率R_LOADとは、アクセル要求トルクTRQ_APS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、全開時トルクTRQ_MAX及びアイドル目標トルクTRQ_IDLを基準として演算される。

例えば、式２に示すように、アイドル目標トルクTRQ_IDLを下限とし、全開時トルクTRQ_MAXを上限としたトルク変動範囲内でのアクセル要求トルクTRQ_APSの割合が、要求負荷率R_LOADとして演算される。ここで演算された要求負荷率R_LOADの値は、設定部２及び要求トルク演算部３Ｇに伝達される。

なお、上記の式２は式１を変形したものである。式２中の全開時トルクTRQ_MAXやアクセル要求トルクTRQ_APSは、実回転速度Neとアクセル開度A_PSとから求めることも可能である。したがって、実回転速度Ne及びアクセル開度A_PSと要求負荷率R_LOADとの対応マップや数式，関係式を予め設定しておき、これらの対応マップや数式，関係式に基づいて要求負荷率R_LOADを演算してもよい。この場合、要求負荷率R_LOADの値を用いてアクセル要求トルクTRQ_APSを求めてもよい。

仮想アクセル要求トルク演算部３Ｅ（仮想アクセル要求トルク演算手段）は、アクセル要求トルク演算部３Ｃでの要求トルクとは異なる第二のアクセル要求トルクとして、仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVを演算するものである。ここでは、設定部２で設定された仮想回転速度Nevとアクセル開度A_PSとに基づいて仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVが演算される。

仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVは、上記の二種類の要求トルクのうち「仮想要求トルク」に相当し、例えばアクセル要求トルク演算部３Ｃに予め設定された対応マップに基づき、実回転速度Neの代わりに仮想回転速度Nevを用いることで演算される。仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVが取り得る範囲は、アクセル要求トルクTRQ_APSと同様に、アイドル目標トルクTRQ_IDL以上、かつ、全開時トルクTRQ_MAX以下である。ここで演算された仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVの値は、仮想要求負荷率演算部３Ｆに伝達される。

なお、後述する仮想要求負荷率R_LOADVを用いて、アイドル目標トルクTRQ_IDLと全開時トルクTRQ_MAXとの間を補間することで仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVを求めてもよい。この場合、仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVは以下の式３を用いて求めることができる。

仮想要求負荷率演算部３Ｆ（仮想要求負荷率演算手段）は、仮想アクセル要求トルク演算部３Ｅで演算された仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVについての要求負荷率である仮想要求負荷率R_LOADVを演算するものである。仮想要求負荷率R_LOADVとは、仮想アクセル要求トルクTRQ_APSV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、上述の要求負荷率R_LOADと同様に、全開時トルクTRQ_MAX及びアイドル目標トルクTRQ_IDLを基準として演算される。

例えば、式４に示すように、アイドル目標トルクTRQ_IDLを下限とし、全開時トルクTRQ_MAXを上限としたトルク変動範囲内での仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVの割合が、仮想要求負荷率R_LOADVとして演算される。この式４は上記の式３を変形したものである。

なお、式４中の全開時トルクTRQ_MAXや仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVは、仮想回転速度Nevとアクセル開度A_PSとから求めることも可能である。したがって、仮想実回転速度Nev及びアクセル開度A_PSと仮想要求負荷率R_LOADVとの対応マップや数式，関係式を予め設定しておき、これらの対応マップや数式，関係式に基づいて仮想要求負荷率R_LOADVを演算してもよい。この場合、仮想要求負荷率R_LOADVの値を用いて仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVを求めてもよい。

ここで、要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVに基づく仮想回転速度Nevの設定手法について説明する。前述の設定部２は、エンジン１０に要求されている負荷が所定負荷を超える場合に仮想回転速度Nevを設定するものであり、その負荷が大きいほど仮想回転速度Nevの値を高く設定する。具体的には、エンジン１０に要求されている負荷の大小を要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVに基づいて判定し、これらの要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVの値が所定負荷率R₀以下になるまで、仮想回転速度Nevの値を徐々に増加させる。所定負荷率R₀の大きさは、比較的高負荷な状態に対応する値とし、例えば90[%]以上（要求負荷率が0.90以上）や95[%]以上（要求負荷率が0.95以上）とする。

つまり、エンジン１０に要求されている負荷が比較的小さい運転状態では、仮想回転速度Nevが設定されず、すなわち仮想要求負荷率R_LOADVも演算されない。一方、負荷が比較的大きい運転状態では、実回転速度Neよりも大きい範囲で仮想回転速度Nevが設定され、仮想要求負荷率R_LOADVが演算される。さらに、その仮想要求負荷率R_LOADVの値から負荷の大小が判定され、その負荷が大きい場合には仮想回転速度Nevの値がより大きくなるように再設定される。このような仮想回転速度Nevの設定と仮想要求負荷率R_LOADVの演算とが繰り返し実施される。

仮想回転速度Nevの増加に伴って仮想要求負荷率R_LOADVの値が減少した場合、その値が所定負荷率R₀以下になった時点で仮想回転速度Nevの設定が停止し、仮想要求負荷率R_LOADVの演算も停止する。なお、仮想回転速度Nevが上昇したからといって仮想要求負荷率R_LOADVの値が必ずしも減少するとは限らない。したがって、仮想要求負荷率R_LOADVの値が所定負荷率R₀以下にならなかった場合には、仮想回転速度Nevがエンジン１０の上限回転速度Nemax（例えば、6000[rpm]）に至るまで演算が繰り返される。このように、仮想要求負荷率演算部３Ｆで最終的に得られた仮想要求負荷率R_LOADVの値は、設定部２及び要求トルク演算部３Ｇに伝達される。

要求トルク演算部３Ｇ（要求トルク演算手段）は、要求負荷率演算部３Ｄで演算された要求負荷率R_LOADや仮想要求負荷率演算部３Ｆで演算された仮想要求負荷率R_LOADVに基づいて、エンジン１０に要求されている要求トルクTRQ_TGTを演算するものである。ここでは、仮想要求負荷率R_LOADVが仮想要求負荷率演算部３Ｆから伝達されていない場合には要求負荷率R_LOADに基づいて要求トルクTRQ_TGTが演算され、仮想要求負荷率R_LOADVが伝達されている場合にはその仮想要求負荷率R_LOADVに基づいて要求トルクTRQ_TGTが演算される。

具体的な要求トルクTRQ_TGTの演算手法は任意である。例えば、エンジン１０の回転速度（実回転速度Ne及び仮想回転速度Nevを含む）及び負荷（要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVを含む）と要求トルクTRQ_TGTとの対応マップや数式，関係式を予め設定しておき、これらの対応マップや数式，関係式に基づいて要求トルクTRQ_TGTを演算してもよい。あるいは、前述のアクセル要求トルクTRQ_APSや仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVに基づいて要求トルクTRQ_TGTを求めてもよいし、これらの何れか一方をそのまま要求トルクTRQ_TGTとしてもよい。ここで演算された要求トルクTRQ_TGTの値は、吸気量制御部４に伝達される。

［２−３．吸気量制御部］
吸気量制御部４（制御手段，吸気制御手段）は、演算部３で演算された要求トルクTRQ_TGTに基づいてスロットル開度を制御するものである。ここでは、要求トルクTRQ_TGTに等しい大きさのトルクがエンジン１０から出力されるように目標スロットル開度θ_THとして演算される。この吸気量制御部４には、図４に示すように、要求インマニ圧演算部４Ａ，要求圧力比演算部４Ｂ，要求流速演算部４Ｃ，要求流量演算部４Ｄ，要求面積演算部４Ｅ及び要求開度演算部４Ｆが設けられる。

要求インマニ圧演算部４Ａは、要求トルクTRQ_TGTと実回転速度Ne又は仮想回転速度Nevとに基づき、要求されているインマニ２０内の圧力（スロットルバルブ２３部よりも下流側の圧力）を要求インマニ圧P_IMTGTとして演算するものである。ここでは、例えば予め設定された要求トルクTRQ_TGT及びエンジン回転速度Ne，Nevと要求インマニ圧P_IMTGTとの対応マップや数式，関係式等に基づいて、要求インマニ圧P_IMTGTが演算される。この演算のエンジン回転速度としては、エンジン１０に要求されている負荷が所定負荷を超える場合に仮想回転速度Nevが用いられ、所定負荷以下の場合に実回転速度Neが用いられる。ここで演算された要求インマニ圧P_IMTGTの値は、要求圧力比演算部４Ｂに伝達される。

要求圧力比演算部４Ｂは、要求インマニ圧P_IMTGTと大気圧B_Pとに基づいて、スロットルバルブ２３部に要求されている圧力比を要求圧力比R_PRSとして演算するものである。ここでは、例えば要求インマニ圧P_IMTGTを大気圧B_Pで除した値が要求圧力比R_PRSとして演算される。なお、スロットルバルブ２３の上流圧を用いて要求圧力比R_PRSを演算してもよい。この場合、大気圧B_Pから吸気通路２４内の圧力損失量を減じたものをスロットルバルブ２３の上流圧として求め、要求インマニ圧P_IMTGTを上流圧で除算したものを要求圧力比R_PRSとしてもよい。ここで演算された要求圧力比R_PRSの値は、要求流速演算部４Ｃに伝達される。

要求流速演算部４Ｃは、要求圧力比R_PRSに基づいて、スロットルバルブ２３を通過させるべき吸気の流速（実際のスロットルバルブ２３部の圧力比を要求圧力比R_PRSに等しくするために要求される流速）を要求流速V_THとして演算するものである。ここでは、例えば予め設定された要求圧力比R_PRSと要求流速V_THとの対応マップや数式，関係式等に基づいて、要求流速V_THが演算される。ここで演算された要求流速の値は、要求面積演算部４Ｅに伝達される。

要求流量演算部４Ｄは、要求トルクTRQ_TGTと実回転速度Ne又は仮想回転速度Nevとに基づき、スロットルバルブ２３を通過させるべき吸気の流量（単位時間あたりの流量）を要求流量Q_THTGTとして演算するものである。ここでは、例えば予め設定された要求トルクTRQ_TGT及びエンジン回転速度と要求流量Q_THTGTとの対応マップや数式，関係式等に基づいて、要求流量Q_THTGTが演算される。この演算のエンジン回転速度としては、エンジン１０に要求されている負荷が所定負荷を超える場合に仮想回転速度Nevが用いられ、所定負荷以下の場合に実回転速度Neが用いられる。ここで演算された要求流量Q_THTGTの値は、要求面積演算部４Ｅに伝達される。

要求面積演算部４Ｅは、要求流速演算部４Ｃで演算された要求流速V_THと要求流量演算部４Ｄで演算された要求流量Q_THTGTとに基づき、スロットルバルブ２３に要求される開放面積が要求面積S_THとして演算するものである。要求面積S_THは、要求流量Q_THTGTを要求流速V_THで除算して求められる。ここで演算された要求面積S_THの値は、要求開度演算部４Ｆに伝達される。

要求開度演算部４Ｆは、要求面積S_THに基づいて目標スロットル開度θ_THを演算するものである。ここでは、例えば予め設定された要求面積S_THと目標スロットル開度θ_THとの対応マップや数式，関係式等に基づいて、目標スロットル開度θ_THが演算される。また、ここで演算された目標スロットル開度θ_THに対応する制御信号がスロットルバルブ２３へと出力され、実際のスロットル開度が制御される。

［３．フローチャート］
図５はエンジン制御装置１で実行される要求トルクTRQ_TGTの演算手順を説明するためのフローチャートであり、図６は目標スロットル開度θ_THの演算手順を説明するためのフローチャートである。前者はおもに設定部２及び演算部３内での演算内容に対応し、後者はおもに吸気量制御部４内での演算内容に対応する。これらのフローチャートは、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。

［３−１．要求トルクTRQ_TGTの演算］
図５のフローチャート内の記号nは、エンジン１０の仮想回転速度Nevを漸増させる繰り返し演算の回数を意味する変数（0又は正の整数）であり、記号Ne_(n)は第n番目に設定された仮想回転速度を意味する変数である。なお、本フローチャート内の仮想回転速度Ne₍₀₎のうち、第0番目の仮想回転速度Ne₍₀₎は実回転速度Neに相当し、第1番目以降のものが実回転速度Neよりも大きい値を持つ上記の仮想回転速度Nevに相当する。

まず、ステップＡ１０では、変数nの値が初期化されてn=0に設定される。続くステップＡ２０では、アクセル開度センサー３３で検出されたアクセル開度A_PSの値が演算部３に読み込まれる。また、ステップＡ３０では、エンジン回転速度センサー３１で取得された実回転速度Neが第0番目の仮想回転速度Ne₍₀₎として設定部２で設定される。
ステップＡ４０では、変数nの値がn＝0であるか否かが判定される。ここで、本フローが実施されてから初回の判定時であるn＝0のときにはステップＡ１００へ進み、二回目以降であるn≠0のときにはステップＡ５０へ進む。

ステップＡ１００では、要求負荷率演算部３Ｄにおいて、要求負荷率R_LOADが演算される。ここでは、仮想回転速度Ne_(n)及びアクセル開度A_PSと要求負荷率R_LOADとの対応マップf_LOADに基づいて、要求負荷率R_LOADが演算される。n=0のときにここで演算される要求負荷率R_LOADの値は、実回転速度Neとアクセル開度A_PSとに応じたものとなる。なお、このような手法の代わりに、全開時トルクTRQ_MAX，アイドル目標トルクTRQ_IDL及びアクセル要求トルクTRQ_APSに基づいて要求負荷率R_LOADを求めてもよい。

ステップＡ１１０では、設定部２又は要求負荷率演算部３Ｄにおいて、前ステップで演算された要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀を超えているか否かが判定される。この条件が成立しない場合には、エンジン１０に要求されている負荷が比較的小さいものと判断され、ステップＡ１４０へ進む。
ステップＡ１４０では、要求トルク演算部３Ｇにおいて要求トルクTRQ_TGTが演算される。ここでは、仮想回転速度Ne_(n)及び要求負荷率R_LOADと要求トルクTRQ_TGTとの対応マップf_TRQに基づいて、要求トルクTRQ_TGTが演算される。n=0のときにここで演算される要求トルクTRQ_TGTの値は、実回転速度Neとアクセル開度A_PSとに応じたものとなる。したがって、要求負荷率R_LOADが比較的低い運転状態では、従来のトルクベース制御と同等の制御が実施される。

一方、ステップＡ１１０の条件が成立する場合にはステップＡ１２０へ進む。ステップＡ１２０では、仮想回転速度Ne_(n)が上限回転速度Nemax以下であるか否かが判定される。ここでNe_(n)≦Nemaxである場合には、変数nに値n+1が代入され、再びステップＡ４０へと進む。なお、Ne_(n)＞Nemaxである場合には、ステップＡ１４０へ進む。
ステップＡ４０でn≠0であるときに進むステップＡ５０では、変数nの値がn＞1であるか否かが判定される。ここで、n＞1でないとき（n=1であるとき）にはステップＡ６０へ進み、n＞1であるとき（nが2以上であるとき）にはステップＡ９０へと進む。

ステップＡ６０では、第1番目の暫定的な仮想回転速度Ne₍₁₎の値として、予め設定された所定回転速度Ne₀が代入される。所定回転速度Ne₀は、例えば500[rpm]や1000[rpm]といった比較的小さい値が与えられる。続くステップＡ７０では、前ステップで設定された仮想回転速度Ne₍₁₎が実回転速度Neよりも小さいか否かが判定される。
ここで、Ne₍₁₎＜Neである場合にはステップＡ８０に進み、その時点での仮想回転速度Ne₍₁₎の値に所定値A（例えば、100[rpm]や500[rpm]等）を加算した値が新たに仮想回転速度Ne₍₁₎に代入されて、再びステップＡ７０に進む。つまり、第1番目の仮想回転速度Ne₍₁₎の値が実回転速度Ne以上になるまで、仮想回転速度Ne₍₁₎の値を所定値Aずつ増加させる演算が実施される。その後、ステップＡ７０でNe₍₁₎≧Neになると、ステップＡ１００へ進む。

ステップＡ１００では、前述の通り、仮想回転速度Ne_(n)及びアクセル開度A_PSから要求負荷率R_LOADが演算される。n＝1であるときに演算される要求負荷率R_LOADは、実回転速度Neよりも大きい値を持つ仮想回転速度Ne₍₁₎及びアクセル開度A_PSに応じた要求負荷率R_LOAD（すなわち仮想要求負荷率R_LOADV）であり、n＝0のときに演算されたものとは異なる値の要求負荷率R_LOADが演算される。

続くステップＡ１１０では、前ステップで演算された要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀を超えているか否かが判定され、R_LOAD＞R₀である場合にはステップＡ１２０へ進み、R_LOAD≦R₀である場合にはステップＡ１４０へ進む。ステップＡ１２０では、再び仮想回転速度Ne_(n)が上限回転速度Nemax以下であるか否かが判定され、この条件が成立する場合にはステップＡ１３０へ進み、変数nに値n+1が代入され、再びステップＡ４０へと進む。また、ステップＡ１４０では、仮想回転速度Ne_(n)及び要求負荷率R_LOADに基づいて要求トルクTRQ_TGTが演算される。n≧1のときにここで演算される要求トルクTRQ_TGTの値は、仮想回転速度Nevとアクセル開度A_PSとに応じたものとなる。

再びステップＡ４０が実施された場合であって変数nの値がn＝2であるとき、制御はステップＡ４０からステップＡ５０を経由してステップＡ９０へと進む。このステップＡ９０では、一つ前の番号の仮想回転速度Ne_(n-1)に所定値Aを加算した値が仮想回転速度Ne_(n)に代入され、ステップＡ１１０へと進む。つまり、仮想回転速度Ne_(n)の値が所定値Aずつ徐々に増加するように設定され、ステップＡ１００〜Ａ１２０で要求負荷率R_LOADの演算及び判定が繰り返される。

このような仮想回転速度Ne_(n)の漸増設定は、ステップＡ１１０で判定される要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀以下となるか、ステップＡ１２０で判定される仮想回転速度Ne_(n)が上限回転速度Nemaxを超えるまで繰り返されることになる。ステップＡ１４０で要求トルクTRQ_TGTが演算されると、図６に示す目標スロットル開度θ_THの演算フローに制御が移行する。

［３−２．目標スロットル開度θ_THの演算］
図６のステップＢ１０では、大気圧センサー３２で検出された大気圧B_Pの値と演算部３で演算された要求トルクTRQ_TGTの値とが吸気量制御部４に読み込まれる。続くステップＢ２０では、要求インマニ圧演算部４Ａで要求インマニ圧P_IMTGTが演算される。ここでは、仮想回転速度Ne_(n)及び要求負荷率R_LOADと要求インマニ圧P_IMTGTとの対応マップf_PIMに基づいて、要求インマニ圧P_IMTGTが演算される。

ステップＢ３０では、要求圧力比演算部４Ｂにおいて要求インマニ圧P_IMTGTが大気圧B_Pで除算され、要求圧力比R_PRSが演算される。また、ステップＢ４０では、要求流量演算部４Ｃで要求流速V_THが演算される。ここでは、要求圧力比R_PRSと要求流速V_THとの対応マップf_VTHに基づいて、要求流速V_THが演算される。
ステップＢ５０では要求流量演算部４Ｄで要求流量Q_THTGTが演算される。ここでは、仮想回転速度Ne_(n)及び要求負荷率R_LOADと要求流量Q_THTGTとの対応マップf_QTHに基づいて、要求流量Q_THTGTが演算される。続くステップＢ６０では、要求面積演算部４Ｅにおいて、ステップＢ５０で演算された要求流量Q_THTGTをステップＢ４０で演算された要求流速V_THで除算したものが要求面積S_THとして演算される。

ステップＢ７０では、要求開度演算部４Ｆで目標スロットル開度θ_THが演算される。ここでは、要求面積S_THと目標スロットル開度θ_THとの対応マップf_θTHに基づいて、目標スロットル開度θ_THが演算される。その後、吸気量制御部４は目標スロットル開度θ_THに応じた制御信号をスロットルバルブ２３に出力し、実際のスロットル開度を制御する。

［４．作用］
図７は、上記のエンジン制御装置１を搭載した車両の等アクセル開度特性を例示するグラフであり、それぞれの実線グラフはアクセル開度A_PSを一定とした条件下でのエンジン１０の実回転速度Neと出力トルクとの関係を模式的に表現したものである。前述の図３のグラフがスロットル開度を一定にしたときの出力特性（等スロットル開度特性）を示すものであるのに対し、図７のグラフはアクセル開度A_PSを一定にしたときの出力特性を示すものである。図７中の上方に位置するものほどアクセル開度A_PSが大きい場合に対応し、大小関係はAPS₀＞APS₁＞APS₂＞APS₃である。また、APS₀はアクセル開度A_PSが最大であるときの特性を示し、最も上方に位置する太実線のグラフは前述の全開時トルクTRQ_MAXに相当する。

トルクベース制御におけるアクセル開度A_PSとスロットルバルブ２３のスロットル開度とは必ずしも一対一に対応しないため、厳密にいえば図３のグラフと図７のグラフとは相違するものである。しかし、これらの特性には類似点や共通点もある。例えば、図７上に実線で示す等アクセル開度線の間隔が狭い運転領域ほど、アクセル開度A_PSが増加したときの出力トルクの増分が小さい。また、たとえアクセル開度A_PSを一定に保ったとしても、実回転速度Neがある大きさを超えた時点で急激に出力トルクが減少するようになり、アクセル開度A_PSが大きいほど出力トルクが減少し始める実回転速度Neの値が上昇する。

上記の通り、本エンジン制御装置１では、要求負荷率R_LOADや仮想要求負荷率R_LOADVに基づいて要求トルクTRQ_TGTが演算される。その演算の結果として得られる要求トルクTRQ_TGTとその時点での実回転速度Neとからなるエンジン１０の運転状態をグラフ上の点で示しながら、エンジン制御装置１による制御作用を以下に説明する。

アクセル開度A_PSが所定アクセル開度A_PS2であって実回転速度Neが第一実回転速度Ne₁であるとき、運転状態はグラフ上の点Ａで表現される。このとき、従来のトルクベース制御で演算される要求トルクTRQ_TGTの値はTRQ_Aとなる。続いて、アクセル開度A_PSが一定の状態で実回転速度Neが徐々に上昇したとき、運転状態は所定アクセル開度A_PS2の実線グラフに沿って移動する。したがって、実回転速度Neが第一回転速度Ne₁から第二回転速度Ne₂まで変化した場合、従来のトルクベース制御で演算される要求トルクTRQ_TGTの値は点ＡのTRQ_Aから点ＢのTRQ_Bまで一旦増大したのち、点ＣのTRQ_Cまで減少することになる。このような要求トルクTRQ_TGTの変動は、従来のトルクベース制御におけるスロットル開度の急変を招く要因となる。

これに対し、上記のエンジン制御装置１では、運転状態が点Ａに位置する時点で、仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀以下となる最小のエンジン回転速度が仮想回転速度Nevとして演算され、この仮想回転速度Nevに基づいて要求トルクTRQ_TGTが演算される。要求負荷率R_LOADはアクセル要求トルクTRQ_APSが全開時トルクTRQ_MAXと等しいときに最大（100[%]）であるから、所定負荷率R₀が90[%]や95[%]といった値を持つとき、所定負荷率R₀に対応するトルクの大きさは全開時トルクTRQ_MAXよりも若干小さい値となる。つまり、所定負荷率R₀に対応するトルクのグラフは、図７中に破線で示すように、全開時トルクTRQ_MAXのグラフ（太実線）よりもやや下方に位置することになる。

したがって、仮想回転速度Nevは、その時点での所定アクセル開度A_PS2に対応する実線グラフと破線グラフとの交点の座標の回転速度となる。例えば、点Ａの運転状態のときに演算される仮想回転速度Nevは、点Ｃの回転速度である第二回転速度Ne₂となる。このときに演算される要求トルクTRQ_TGTの値は、TRQ_Cとなる。
また、これに続いてアクセル開度A_PSが一定の状態で実回転速度Neが徐々に上昇し、運転状態が点Ａから移動したとしても、アクセル開度A_PSが所定アクセル開度A_PS2のままであれば実線グラフと破線グラフとの交点の座標は変化しないため、要求トルクTRQ_TGTの値はTRQ_Cに維持される。つまり、実際の運転状態が点Ａから点Ｂを経由して点Ｃへと推移した場合であっても、要求トルクTRQ_TGTは一定値TRQ_Cとなる。

なお、アクセル開度A_PSが一定でない場合には、実線グラフと破線グラフとの交点の座標が移動し、要求トルクTRQ_TGTの値が変動する。この場合、アクセル開度A_PSが増加するほど、実線グラフと破線グラフとの交点の座標が図７中の右側へと移動し、仮想回転速度Nevが上昇することになる。

しかし、本エンジン制御装置１では、要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀を超える運転領域で仮想回転速度Nevが演算され、すなわち運転状態が図７上の破線グラフよりも上方に位置するときに仮想回転速度Nevが演算される。そして、演算される要求トルクTRQ_TGTの値は、仮想回転速度Nevに応じた所定負荷率R₀の破線グラフ上の座標のトルクとなる。つまり、要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀を超える運転領域の下限を定める破線グラフによって要求トルクTRQ_TGTが設定されることになる。

したがって、エンジン１０に作用する負荷が比較的大きい運転状態であるときには、その運転状態がどのような状態であっても、実回転速度Neが上昇するに連れて要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀に漸近するような大きさの要求トルクTRQ_TGTが演算され、すなわち要求トルクTRQ_TGTの変動が抑制されることになる。

［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、以下のような作用，効果が得られる。
（１）上記のエンジン制御装置１では、その時点でのエンジン１０の実回転速度Neよりも大きい仮想回転速度Nevに基づいて要求トルクTRQ_TGTを演算することで、実回転速度Neの変動に伴う出力トルクの変動を小さくすることができる。つまり、要求トルクTRQ_TGTに基づいて吸入空気量や点火時期，燃料噴射量等を制御するトルクベース制御において、吸入空気量や点火時期，燃料噴射量等を演算するためのパラメーターである要求トルクTRQ_TGTの高負荷領域での変動を抑制することができる。

これにより、例えばアクセル操作や実回転速度Neの変化による目標スロットル開度θ_TH（実際のスロットル開度）の変化を抑制することができる。したがって、エンジン１０の出力トルクの収束性や制御性を高めることができる。また、エンジン１０の出力特性が安定することから、車両の挙動を安定させることができる。

（２）また、上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０に要求されている負荷が所定負荷率R₀を超えるような高負荷の場合に、仮想回転速度Nevに基づく要求トルクTRQ_TGTの演算が実施される。つまり、アクセル開度A_PSの変化に対して要求トルクTRQ_TGTが過敏に変動する運転状態のときに、スロットル開度変化による出力トルクの変動を小さくすることができ、制御安定性を向上させることができる。

一方、エンジン１０に要求されている負荷が所定負荷率R₀以下であるような低負荷の場合には、実回転速度Neに基づく要求トルクTRQ_TGTの演算が実施される。これにより、運転者の加速要求やエンジン１０の回転状態に応じた要求トルクTRQ_TGTを演算することができ、エンジン１０の動力性能の低下を抑制することができる。
なお、エンジン１０に作用する負荷が比較的高い状態であっても、実回転速度Neが上昇すれば負荷が相対的に低下するため、運転者の加速要求やエンジン１０の回転状態に応じた要求トルクTRQ_TGTを演算することができるようになる。

（３）さらに、上記のエンジン制御装置１では、全開時トルクTRQ_MAXに対するアクセル要求トルクTRQ_APSの割合を要求負荷率R_LOADとして演算し、この要求負荷率R_LOADに基づいてエンジン１０に要求されている負荷の大きさを判定している。例えば、要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀以下である場合には、仮想回転速度Nevの代わりに実回転速度Neが用いられて、要求トルクTRQ_TGTが演算される。反対に、要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀を超える場合には、実回転速度Neの代わりに仮想回転速度Nevが用いられて、要求トルクTRQ_TGTが演算される。

このように、仮想回転速度Nevに基づく要求トルクTRQ_TGTの演算を実施するための条件判定に要求負荷率R_LOADを用いることで、エンジン１０の回転状態に応じた負荷の度合いを精度よく把握することができる。これにより、スロットル開度変化による出力トルクの変動を効果的に抑制することができる。

（４）また、上記のエンジン制御装置１では、仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀以下となるように、仮想回転速度Nevの大きさが設定される。例えば、図７に示すように、その時点のアクセル開度A_PSに対応する実線グラフと所定負荷率R₀に対応する破線グラフとの交点の座標の回転速度が仮想回転速度Nevとして設定される。これにより、実回転速度が上昇したときのエンジン負荷が過剰又は過小とならない適切な大きさの要求トルクTRQ_TGTを演算することができ、エンジン１０の動力性能の低下を効率的に抑制しながら出力トルクの制御安定性を向上させることができる。

（５）また、上記のエンジン制御装置１では、仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀以下となるまで、実回転速度Neに所定値Aを繰り返し加算することで仮想回転速度Nevを演算している。これにより、仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀以下となる最小の仮想回転速度を容易かつ確実に設定することができる。

例えば、上記のエンジン制御装置１による仮想回転速度Nevの演算は、実際のエンジン１０の運転状態が図７に示す点Ａの状態のときに、その状態が大きく変化しないうちに、点Ｃの座標を求めることが望ましい。このような要望に対して、上記のエンジン制御装置１は実回転速度Neとの差が徐々に大きくなるように仮想回転速度Nevを演算するため、仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀以下となった最初の仮想回転速度Nevが、必要条件を満たす最小の仮想回転速度Nevであるということになる。したがって、仮想回転速度Nevの演算精度及び演算速度を向上させることができ、トルクベース制御の制御性を向上させることができる。

（６）また、上記のエンジン制御装置１では、エンジン１０に要求されている負荷が高いほど、仮想回転速度Nevが大きな値に設定される。すなわち、図７中の実線グラフと破線グラフとの交点である点Ｃに着目し、アクセル開度A_PSが増加するほど点Ｃが右側へと移動するのに対応するように、アクセル開度A_PSが増加するほど仮想回転速度Nevが大きく設定される。これにより、要求トルクTRQ_TGTの変動を確実に小さくすることができる。

（７）また、上記のエンジン制御装置１では、仮想回転速度Nevに基づいて演算された要求トルクTRQ_TGTをスロットルバルブ２３の開度制御に適用している。これにより、例えば図２に示すように、出力トルクを基準としたスロットル開度の変化量が大きい運転領域での開度変化を大幅に改善することができ、吸気に関する制御安定性を向上させることができる。特に、車両の吸気に関する制御では吸気応答遅れによる動力性能の低下が懸念される場合があるが、上記の制御によればこのような懸念を解消することができ、ドライブフィーリングを向上させつつ車両の挙動を安定させることができ、車両商品性を高めることができる。

［６．変形例］
上述の実施形態のフローチャートでは、対応マップf_LOADに基づいて要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVを演算するものを示したが、要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVの演算手法はこれに限定されない。例えば、全開時トルクTRQ_MAX，アイドル目標トルクTRQ_IDL及びアクセル要求トルクTRQ_APSに基づいて要求負荷率R_LOADを求めてもよいし、全開時トルクTRQ_MAX，アイドル目標トルクTRQ_IDL及び仮想アクセル要求トルクTRQ_APSVに基づいて仮想要求負荷率R_LOADVを求めてもよい。

また、上述の実施形態では、要求負荷率R_LOAD及び仮想要求負荷率R_LOADVが所定負荷率R₀を超える場合に、仮想回転速度Nevに基づく要求トルクTRQ_TGTを演算するものを説明したが、この所定負荷率R₀の値を固定値ではなく変数としてもよい。例えば、アクセル開度A_PSや実回転速度Neに応じて所定負荷率R₀の値を設定する構成としてもよい。つまり、図７中に示す破線のグラフの形状は、任意に変形，設定することができる。

また、上述の実施形態では、要求インマニ圧P_IMTGTと大気圧B_Pとに基づいて要求圧力比R_PRSを演算するものを例示したが、要求トルク演算部３Ｇで演算される要求トルクTRQ_TGTと仮想全開時トルクTRQ_MAXVとに基づいて要求圧力比R_PRSを演算してもよい。例えば要求圧力比演算部４Ｂが、仮想全開時トルクTRQ_MAXVに対する要求トルクTRQ_TGTの比を要求圧力比R_PRSとして演算する。

ここでいう仮想全開時トルクTRQ_MAXVとは、エンジン１０が仮想回転速度Nevで回転している状態で、アクセルペダルを完全に踏み込んだとき（アクセル開度A_PSが最大のとき）に出力可能なトルクの最大値に相当するトルクである。全開時トルク演算部３Ａで演算される全開時トルクTRQ_MAXが、エンジン１０の実回転速度Neでのトルクの最大値に相当するものであるのに対し、仮想全開時トルクTRQ_MAXVは、仮想回転速度Nevでのトルクの最大値に相当する。

仮想全開時トルクTRQ_MAXVに対する要求トルクTRQ_TGTの比と実際のスロットルバルブ２３部の圧力比（要求インマニ圧P_IMTGTをスロットルバルブ２３の上流圧で除算した値）との間には相関がある。したがって、このような手法で得られた要求圧力比R_PRSを用いた場合にも、上述の実施形態と同様に要求トルクTRQ_TGTの変動を抑制することができ、目標スロットル開度θ_THの急変を防止することができる。

なお、エンジン１０の充填効率を用いて要求圧力比R_PRSを演算する手法もある。トルクの代わりにシリンダー１９内に導入される空気量を用いることで同様の演算を行うものである。例えば、上述の要求トルクTRQ_TGT及び仮想全開時トルクTRQ_MAXVの代わりに、目標充填効率Ec_TGT及び仮想最大充填効率Ec_MAXVを用いてもよい。この場合、要求圧力比演算部４Ｂが、仮想最大充填効率Ec_MAXVに対する目標充填効率Ec_TGTの比を要求圧力比R_PRSとして演算する。

目標充填効率Ec_TGTは、シリンダー１９内に導入すべき空気量に対応する充填効率の目標値であり、例えば予め設定された要求トルクTRQ_TGTと目標充填効率Ec_TGTとの対応マップや数式等に基づいて演算される。また、仮想最大充填効率Ec_MAXVは、仮想全開時トルクTRQ_MAXVを充填効率に換算したものであり、エンジン１０が仮想回転速度Nevで回転している状態で、全開時トルクTRQ_MAXを発生させるのに要する空気量に対応する充填効率（スロットル全開時における充填効率）である。

仮想最大充填効率Ec_MAXVに対する目標充填効率Ec_TGTの比と実際のスロットルバルブ２３部の圧力比との間には相関がある。したがって、このような手法で得られた要求圧力比R_PRSを用いた場合にも、上述の実施形態と同様に要求トルクTRQ_TGTの変動を抑制することができ、目標スロットル開度θ_THの急変を防止することができる。

また、上述の実施形態における図５のフローチャートで、ステップＡ１２０での判定条件が不成立となるのは、仮想回転速度をどんなに上昇させたとしても要求負荷率R_LOADが所定負荷率R₀以下にならない（負荷が十分に大きい）ことを意味している。したがって、ステップＡ１２０での判定条件が不成立となってステップＡ１４０へ進んだ場合に限り、実回転速度Ne及び要求負荷率R_LOADから要求トルクTRQ_TGTを演算する構成としてもよい。これにより、要求トルクTRQ_TGTの変動が許容されるため、スロットル開度θ_THを俊敏に変化させることができ出力トルクの制御応答性を向上させることができる。

１ エンジン制御装置
２ 設定部（設定手段）
３ 演算部（演算手段）
３Ａ 全開時トルク演算部（全開時トルク演算手段）
３Ｂ アイドル目標トルク演算部
３Ｃ アクセル要求トルク演算部（アクセル要求トルク演算手段）
３Ｄ 要求負荷率演算部（要求負荷率演算手段）
３Ｅ 仮想アクセル要求トルク演算部（仮想アクセル要求トルク演算手段）
３Ｆ 仮想要求負荷率演算部（仮想要求負荷率演算手段）
３Ｇ 要求トルク演算部（要求トルク演算手段）
４ 吸気量制御部（制御手段，吸気制御手段）
１０ エンジン
２３ スロットルバルブ
３１ エンジン回転速度センサー
３３ アクセル開度センサー（検出手段）
A_PS アクセル開度
Ne 実回転速度
Nev，Ne_(0)〜Ne_(n) 仮想回転速度
TRQ_TGT 要求トルク
R_LOAD 要求負荷率
R₀ 所定負荷率

Claims (5)

1. 車両のアクセル開度を検出する検出手段と、
   前記車両に搭載されたエンジンの実回転速度よりも大きい仮想回転速度を設定する設定手段と、
   前記検出手段で検出された前記アクセル開度と前記設定手段で設定された前記仮想回転速度とに基づいて前記エンジンに要求されている要求トルクを演算する演算手段と、
   前記演算手段で演算された前記要求トルクに基づいて前記エンジンのスロットル開度を制御する制御手段と、を備え、
   前記演算手段が、
   前記エンジンに要求されている負荷が所定負荷を超える場合に、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて前記要求トルクを演算するとともに、
   前記負荷が前記所定負荷以下である場合に、前記アクセル開度及び前記実回転速度に基づいて前記要求トルクを演算する
   ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
2. 前記演算手段が、
   前記スロットル開度の全開時における前記エンジンの前記実回転速度での出力トルクを全開時トルクとして演算する全開時トルク演算手段と、
   前記アクセル開度及び前記実回転速度に基づいてアクセル負荷に相当するアクセル要求トルクを演算するアクセル要求トルク演算手段と、
   前記全開時トルクに対する前記アクセル要求トルクの割合を要求負荷率として演算する要求負荷率演算手段と、
   前記要求負荷率が所定負荷率を超える場合に、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて前記要求トルクを演算し、前記要求負荷率が前記所定負荷率以下である場合に、前記アクセル開度及び前記実回転速度に基づいて前記要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記演算手段が、
   前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて仮想アクセル要求トルクを演算する仮想アクセル要求トルク演算手段と、
   前記全開時トルクに対する前記仮想アクセル要求トルクの割合を仮想要求負荷率として演算する仮想要求負荷率演算手段と、を有し、
   前記設定手段が、前記仮想要求負荷率が前記所定負荷率以下となるように前記仮想回転速度の大きさを設定する
   ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。
4. 前記設定手段が、前記仮想要求負荷率が前記所定負荷率以下となるまで、前記実回転速度に所定値を繰り返し加算することで前記仮想回転速度を設定する
   ことを特徴とする、請求項３記載のエンジンの制御装置。
5. 前記仮想回転速度は、その時点の前記アクセル開度で、仮想要求負荷率が所定負荷率以下となる最小の回転速度であり、
   前記仮想要求負荷率は、前記アクセル開度及び前記仮想回転速度に基づいて演算される仮想アクセル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パラメーターである
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。

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