JP2010096086A - エンジンの制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気系および点火系によって出力トルクが調整されるエンジンにおいて、エンジントルクの連続性を確保する。
【解決手段】ＥＣＵは、点火時期の調整によって実現される直近トルクが要求されると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、点火装置の制御に用いられる第２トルク要求値ＴＥｓａを算出するとともに、算出した第２トルク要求値ＴＥｓａにゲインＫを付与し（Ｓ１１０、Ｓ１１２）、ゲインＫが１である場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）は、エンジントルクを第２トルク要求値ＴＥｓａに制御することを優先して目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出し（Ｓ１１６）、ゲインＫが１でない場合（Ｓ１１４にてＮＯ）は、エンジントルクの連続性を優先して目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出する（Ｓ１１８）。
【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの制御に関し、特に、吸気系および点火系によって出力トルクが調整されるエンジンのトルク制御に関する。

通常、エンジントルクは吸気量の調整によって制御される。しかし、要求されるトルクをより早期に実現する必要がある場合（たとえば変速中のトルクダウン制御を行なう場合）には、一時的に点火時期も調整される。このような点火時期（点火角度）の調整に関して、特許第３６８６０９４号公報（特許文献１）には、変速（ギアシフト）過程の実際のエンジントルクを可能な限り目標エンジントルクに維持する技術が開示されている。

特許第３６８６０９４号公報に開示された装置は、ギアシフト動作の間にエンジントルクを急速に増大させるために、目標エンジントルクが増大されるべき時点の前において吸気を増大し、同時に、吸気の増大に基づくトルク上昇が点火角度に基づくトルク減少によって相殺されるように、点火角度を変化させる。その後、目標エンジントルクが増大される時点からは吸気をさらに増大し、かつ実際のエンジントルクの特性が目標エンジントルクの特性とほぼ一致するように点火角度変化を元に戻す。これにより、ギアシフト動作の間の実際のエンジントルクをほぼ目標エンジントルクに制御することが可能になる。
特許第３６８６０９４号公報

ところで、運転者の操作とは独立に制御可能なエンジンを備えた車両において、運転者のアクセルペダル操作量や車両の運転条件等に基づいて要求エンジントルクを算出し、算出された要求エンジントルクを実現するようにエンジンを制御する「トルクディマンド制御」という考え方がある。

このようなトルクディマンド制御においては、通常は吸気系のトルク要求値のみが算出され、この吸気系のトルク要求値に基づいてスロットル開度が制御されるが、要求されるトルクをより早期に実現する必要がある場合には、一時的に点火系のトルク要求値が算出されて点火時期が制御される。この点火系のトルク要求を止める際、単純に点火系のトルク要求値を吸気系のトルク要求値に収束させただけでは、エンジントルクを連続的に変化させることは困難である。なぜなら、点火系と吸気系とでは各トルク要求値を実現する精度が異なるため、吸気系のトルク要求値と点火系のトルク要求値とを同じ値に設定しても、実際のエンジントルクは同じ値とはならないからである。

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、このような問題について何ら考慮していない。具体的には、特許文献１には、実際のトルク特性が目標のトルク特性とほぼ一致するように点火角度の変化を元に戻す点が開示されているが、このような制御をどのように実現するかについて何ら詳細に記載されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、吸気系および点火系によって出力トルクが調整されるエンジンにおいて、エンジントルクの連続性を確保することができる制御装置および制御方法を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、第１装置と第２装置とによって出力トルクが調整されるエンジンを制御する。この制御装置は、エンジンが搭載される車両の状態に基づいて、第１装置の制御に用いられる第１のトルク要求値および第２装置の制御に用いられる第２のトルク要求値を算出する算出部と、第１のトルク要求値および第２のトルク要求値に基づいて第１装置および第２装置を制御する制御部とを含む。算出部は、エンジントルクの大きさおよびエンジントルクの連続性のいずれを優先するのかを示す優先情報を第２のトルク要求値に付与する。

第２の発明に係る制御装置においては、算出部は、第１のトルク要求値を算出する第１算出部と、第２のトルク要求値を算出するとともに、優先情報を第２のトルク要求値に付与する第２算出部とを含む。制御部は、第１のトルク要求値に基づいて第１装置を制御する第１制御部と、第２のトルク要求値および優先情報に基づいて第２装置を制御する第２制御部とを含む。

第３の発明に係る制御装置においては、第２算出部は、第２のトルク要求値を一時的に算出する。第２制御部は、優先情報がエンジントルクの大きさを優先することを示す場合、エンジントルクが第２のトルク要求値に応じたトルクとなるように第２装置を制御し、優先情報がエンジントルクの連続性を優先することを示す場合、第２のトルク要求値の算出停止に伴なって第２制御部による制御を完了する直前のエンジントルクと、第１制御部によって制御されるエンジントルクとの連続性が確保されるように第２装置を制御する。

第４の発明に係る制御装置においては、第２制御部は、第２のトルク要求値が算出されていない場合、第２装置の作動量を予め定められた基準量に制御し、第２のトルク要求値が算出された場合かつ優先情報がエンジントルクの連続性を優先することを示す場合、優先情報に応じて第２装置の作動量を基準量に収束させる。

第５の発明に係る制御装置においては、優先情報は、第１の値と第２の値との間で連続的に変化する変数であり、第１の値である場合にエンジントルクの大きさを優先することを示し、第１の値から第２の値に変化する場合にエンジントルクの連続性を優先することを示す。第２制御部は、変数が第１の値から第２の値に変化する場合に、変数の値に応じて第２装置の作動量を基準量に収束させる。

第６の発明に係る制御装置においては、第２制御部は、第２装置の作動量を基準量に収束させる際、第２制御部によって制御されるエンジントルクを変数の値に比例させる。

第７の発明に係る制御装置においては、優先情報は、第１の値および第２の値のいずれかの値に設定されるフラグであり、フラグが第１の値に設定された場合にエンジントルクの大きさを優先することを示し、フラグが第２の値に設定された場合にエンジントルクの連続性を優先することを示す。第２制御部は、フラグが第２の値である場合、第１のトルク要求値と第２のトルク要求値との比に基づいて第２装置の作動量を基準量に収束させる。

第８の発明に係る制御装置においては、第２制御部は、第２装置の作動量を基準量に収束させる際、第２制御部によって制御されるエンジントルクを第１のトルク要求値と第２のトルク要求値との比に比例させる。

第９の発明に係る制御装置においては、第１装置は、エンジンの吸気量を調整するバルブである。第２装置は、エンジンの点火装置である。第１制御部は、バルブの作動量を制御する。第２制御部は、点火装置による点火時期を制御する。

第１０の発明に係る制御装置においては、第１装置と第２装置とによって出力トルクが調整されるエンジンの制御装置が行なう制御方法である。この制御方法は、エンジンが搭載される車両の状態に基づいて、第１装置の制御に用いられる第１のトルク要求値および第２装置の制御に用いられる第２のトルク要求値を算出するステップと、第１のトルク要求値および第２のトルク要求値に基づいて第１装置および第２装置を制御するステップとを含む。第１のトルク要求値および第２のトルク要求値を算出するステップは、エンジントルクの大きさおよびエンジントルクの連続性のいずれを優先するのかを示す優先情報を第２のトルク要求値に付与する。

本発明によれば、第１トルク要求値（たとえば吸気系のトルク要求値）と第２トルク要求値（たとえば点火系のトルク要求値）とが算出部によって算出されるが、この際、第２トルク要求値に対して、エンジントルクの大きさおよび連続性のいずれを優先するのかを示す優先情報が付与される。そのため、制御部が第２装置を制御する際、優先情報に応じてエンジントルクの大きさおよび連続性のいずれかを優先させることが可能となるので、エンジントルクの連続性を確保することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、ＦＲ（Front engine Rear drive）車両である。なお、ＦＲ以外の車両であってもよい。

車両は、エンジン１０００と、オートマチックトランスミッション２０００と、トルクコンバータ２１００と、オートマチックトランスミッション２０００の一部を構成するプラネタリギヤユニット３０００と、オートマチックトランスミッション２０００の一部を構成する油圧回路４０００と、プロペラシャフト５０００と、デファレンシャルギヤ６０００と、後輪７０００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０００とを含む。

エンジン１０００は、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混合気をシリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼室内の混合気は、点火装置８０３０によって点火される。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。エンジン１０００により、オルタネータおよびエアコンディショナなどの補機１００４が駆動される。

エンジン１０００の出力トルクは、燃料噴射量の他、点火装置８０３０によって制御される混合気の点火時期、電子スロットルバルブ８０１６によって制御される吸入空気量（燃焼室に吸入される空気量）によって調整される。点火装置８０３０は、ＥＣＵ８０００からの制御信号に応じて点火時期を制御する。電子スロットルバルブ８０１６は、ＥＣＵ８０００からの制御信号に応じて吸入空気量を制御する。なお、ディーゼルエンジンを用いる場合においては、インジェクタの開弁時間（作動量）、すなわち燃料噴射量に応じて出力トルクが調整される。

オートマチックトランスミッション２０００は、トルクコンバータ２１００を介してエンジン１０００に連結される。オートマチックトランスミッション２０００は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。なお、ギヤ段を形成するオートマチックトランスミッションの代わりに、変速比を無段階に変更するＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を搭載するようにしてもよい。さらに、油圧アクチュエータもしくは電動モータにより変速される常時噛合式歯車からなる自動変速機を搭載するようにしてもよい。

オートマチックトランスミッション２０００から出力された駆動力は、プロペラシャフト５０００およびデファレンシャルギヤ６０００を介して、左右の後輪７０００に伝達される。

プラネタリギヤユニット３０００は、複数の歯車機構と、複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を備える。各クラッチおよびブレーキの作動状態の組合せは、各変速ギヤ段ごとに予め定められている。各クラッチおよびブレーキの係合油圧は、油圧回路４０００によって制御される。

油圧回路４０００は、複数のリニアソレノイドバルブを備える。これらのリニアソレノイドバルブは、ＥＣＵ８０００からの制御信号によって制御される。ＥＣＵ８０００からの制御信号が油圧回路４０００に出力されると、ＥＣＵ８０００からの制御信号に応じた油圧が油圧回路４０００から各クラッチおよびブレーキに供給される。

ＥＣＵ８０００には、ポジションスイッチ８００６と、アクセル開度センサ８０１０と、エアフローメータ８０１２と、スロットル開度センサ８０１８と、エンジン回転数センサ８０２０と、入力軸回転数センサ８０２２と、出力軸回転数センサ８０２４と、油温センサ８０２６と、水温センサ８０２８とがハーネスなどを介して接続されている。

ポジションスイッチ８００６はシフトレバー８００４の位置（シフトポジション）を検出する。アクセル開度センサ８０１０は、アクセルペダル８００８の位置（アクセル開度）を検出する。エアフローメータ８０１２は、エンジン１０００に吸入される空気量（吸入空気量）を検出する。スロットル開度センサ８０１８は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ８０１６の開度（スロットル開度）を検出する。なお、電子スロットルバルブ８０１６の代わりにもしくは加えて、吸気バルブ（図示せず）や排気バルブ（図示せず）のリフト量や開閉する位相を変更する可変バルブリフトシステムにより、エンジン１０００に吸入される空気量を調整するようにしてもよい。エンジン回転数センサ８０２０は、エンジン回転数ＮＥを検出する。入力軸回転数センサ８０２２は、オートマチックトランスミッション２０００の入力軸回転数ＮＩ（トルクコンバータ２１００のタービン回転数ＮＴ）を検出する。出力軸回転数センサ８０２４は、オートマチックトランスミッション２０００の出力軸回転数ＮＯを検出する。油温センサ８０２６は、オートマチックトランスミッション２０００の作動や潤滑に用いられるオイル（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）の温度（油温）を検出する。水温センサ８０２８は、エンジン１０００の冷却水の温度（水温）を検出する。これらの各センサは検出結果をＥＣＵ８０００に送信する。

ＥＣＵ８０００は、上述の各センサなどから送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）８００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置のシステム構成について説明する。図２中の「Ｆ」は駆動力を、「ＴＥ」はエンジントルクを、「ＴＡ」はスロットル開度（スロットルアングル）を、「ＳＡ」は点火時期（スパークアングル）を示す。以下に説明する制御装置は、ＥＣＵ８０００により実現するようにしてもよく、ＥＣＵ８０００とは異なる他の制御装置により実現するようにしてもよい。

図２に示すように、この制御装置は、ドライバの意思に応じた車両の要求駆動力を設定するＰＤＲＭ（Power train Driver Model）９０００と、各々が要求駆動力を設定するＶＤＩＭ(Vehicle Dynamics Integrated Management)システム９１１０、制振制御システム９１２０、最高車速制限システム９１３０と、ＥＣＴ(Electronic controlled Transmission)トルク制御システム９１４０と、パワートレーンマネージャ（PTM: Power Train Manager）９１００と、エンジン制御システム９２００とを備える。

ＰＤＲＭ９０００は、ドライバの操作に基づいて、ドライバの意思に応じた要求駆動力を設定するために用いられるモデル（関数）である。このＰＤＲＭ９０００では、ドライバの意思に基づく要求駆動力が常時設定される。ＰＤＲＭ９０００は、アクセル開度センサ８０１０で検出されたアクセル開度の他、クルーズコントロールシステム、パーキングアシストシステムおよびプリクラッシュセーフティシステムなどの各システムが設定した要求駆動力に基づいて、ドライバ要求駆動力を自動的に設定する。

ＶＤＩＭシステム９１１０は、ＶＳＣ(Vehicle Stability Control)、ＴＲＣ(TRactionControl)、ＡＢＳ(Anti lock Brake System)、ＥＰＳ(Electric Power Steering)など、車両の安全性を確保するための制御を統合するシステムである。

ＶＳＣは、前後輪の横滑りを防止するための制御システムである。ＴＲＣは、滑りやすい路面での発進時および加速時に駆動輪の空転を防止するための制御システムである。ＡＢＳは、車輪のロックを防止する制御システムである。ＥＰＳは、電動モータの力によってステアリングホイールの操舵をアシストする制御システムである。

ＶＤＩＭシステム９１１０は、これらの制御システムの少なくともいずれかの制御システムが作動した場合に、各システムで要求される車両状態を実現させるための要求駆動力を自動的に設定する。

制振制御システム９１２０は、車両のピッチングおよびバウンシングを抑制する必要がある場合に、車両のピッチングおよびバウンシングを抑制するための要求駆動力を設定する。車両のピッチングおよびバウンシングを抑制するための駆動力を設定する方法については、従来の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

最高車速制限システム９１３０は、現在の加速度および車速などに基づいて車速が予め定められた最高車速を超えると予測される場合に、車速を最高車速以下に低下させるための要求駆動力を自動的に設定する。

ＥＣＴトルク制御システム９１４０は、たとえば変速ショックを低減するために、オートマチックトランスミッション２０００の変速時にエンジン１０００の一時的なトルクダウンを実現し得る要求エンジントルクを設定する。なお、トルクアップを実現し得る要求エンジントルクを設定するようにしてもよい。

ＰＴＭ９１００は、ＰＤＲＭ９０００、ＶＤＩＭシステム９１１０、制振制御システム９１２０、最高車速制限システム９１３０から入力される要求駆動力およびＥＣＴトルク制御システム９１４０から入力される要求エンジントルクに基づいて、最終的にエンジン１０００の制御に用いられる要求エンジントルクを設定する。

より具体的には、調停部９１０２において、ＰＤＲＭ９０００、ＶＤＩＭシステム９１１０、制振制御システム９１２０、最高車速制限システム９１３０から入力される要求駆動力が調停される。たとえば、最も小さい要求駆動力が選択される。

調停部９１０２において調停された要求駆動力は、トルク変換部９１０４において要求エンジントルクに変換される。

トルク変換部９１０４において要求駆動力から変換された要求エンジントルクおよびＥＣＴトルク制御システム９１４０から入力される要求エンジントルクは、調停部９１０６において調停される。たとえば、２つの要求エンジントルクのうちの小さい方の要求エンジントルクもしくは大きい方の要求エンジントルクが選択される。

調停部９１０６において調停された要求エンジントルクは、トルク要求値算出部９１５０に出力される。

トルク要求値算出部９１５０は、第１トルク要求値算出部９１５２と、第２トルク要求値算出部９１５４とを含む。

第１トルク要求値算出部９１５２は、第１トルク要求値ＴＥｔａを算出する。ここで、第１トルク要求値ＴＥｔａとは、スロットル開度ＴＡの調整によって実現されるエンジントルク（以下「将来トルク」ともいう）の要求値であり、電子スロットルバルブ８０１６の制御に用いられる。第１トルク要求値算出部９１５２は、調停部９１０６による要求エンジントルクの調停結果に基づいて第１トルク要求値ＴＥｔａを常時算出し、算出結果をエンジン制御システム９２００に出力する。

第２トルク要求値算出部９１５４は、第２トルク要求値ＴＥｓａを算出する。ここで、第２トルク要求値ＴＥｓａとは、点火時期ＳＡの調整によって実現されるエンジントルク（以下「直近トルク」ともいう）の要求値であり、点火装置８０３０の制御に用いられる。第２トルク要求値算出部９１５４は、直近トルクが要求された場合に、第２トルク要求値ＴＥｓａを一時的に算出し、算出結果をエンジン制御システム９２００に出力する。第２トルク要求値算出部９１５４は、直近トルクが要求されない場合には、第２トルク要求値ＴＥｓａを算出しない。ここで、直近トルクが要求された場合とは、たとえば、調停部９１０６による調停において、ＥＣＴトルク制御システム９１４０で設定された要求エンジントルクが選択された場合である。

エンジン制御システム９２００は、ＰＴＭ９１００から入力されたトルク要求値を実現するように、電子スロットルバルブ８０１６および点火装置８０３０を制御する。

エンジン制御システム９２００は、スロットル開度制御部９２０２と、推定トルク算出部９２０４と、点火時期制御部９２０６とを含む。

スロットル開度制御部９２０２は、第１トルク要求値ＴＥｔａを実現する目標スロットル開度ＴＡｔｇｔを算出し、目標スロットル開度ＴＡｔｇｔに応じた制御信号を電子スロットルバルブ８０１６に出力する。これにより、スロットル開度ＴＡが目標スロットル開度ＴＡｔｇｔに制御される。なお、実際のエンジントルクと第１トルク要求値ＴＥｔａとの間には多少の誤差が生じる。

推定トルク算出部９２０４は、エアフローメータ８０１２によって検出された吸入空気量に基づいて、点火時期ＳＡが予め定められた基準値ＳＡｂａｓｅである時のエンジン１０００の推定トルクを算出する。この推定トルクは、エアフローメータ８０１２によって実際に検出した吸入空気量に基づいて算出されるため、点火時期ＳＡが基準値ＳＡｂａｓｅである場合には実際のエンジントルクに近い値となる。

点火時期制御部９２０６は、直近トルクが要求されていない場合（第２トルク要求値ＴＥｓａが入力されていない場合）、目標点火時期ＳＡｔｇｔを上述の基準値ＳＡｂａｓｅに設定する。

点火時期制御部９２０６は、直近トルクが要求された場合（第２トルク要求値ＴＥｓａが入力された場合）、第２トルク要求値ＴＥｓａを実現する目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出する。

図３を参照して、第２トルク要求値ＴＥｓａを実現する場合の目標点火時期ＳＡｔｇｔの算出手法について説明する。なお、この算出手法は一例であって、第２トルク要求値ＴＥｓａを実現可能であれば他の算出手法を用いてもよい。

図３は、目標点火時期ＳＡｔｇｔとトルクダウン率Ｒとの関係を示すマップである。トルクダウン率Ｒとは、目標点火時期ＳＡｔｇｔが基準値ＳＡｂａｓｅであるの時のエンジントルク（すなわち推定トルク算出部９２０４で算出される推定トルク）を基準とした場合のトルクの低下率を示す値である。

点火時期制御部９２０６は、トルクダウン率Ｒを（推定トルク−第２トルク要求値ＴＥｓａ）／（推定トルク）として算出し、算出されたトルクダウン率Ｒに対応する目標点火時期ＳＡｔｇｔを図３に示すマップから求める。なお、図３には、トルクダウン率Ｒ＝Ｒ１である場合の点火時期ＳＡ（１）を目標点火時期ＳＡｔｇｔに設定し、目標点火時期ＳＡｔｇｔを基準値ＳＡｂａｓｅからＳＡ（１）に遅角させる場合が示されている。これによって、実際のエンジントルクが推定トルクから第２トルク要求値ＴＥｓａ程度まで低下される。なお、この場合においても、実際のエンジントルクと第２トルク要求値ＴＥｓａとの間には多少の誤差が生じる。

このように、本実施の形態においては、点火系で実現される直近トルクが要求されていない場合には、吸気系で実現される将来トルクによってエンジントルクが実現される状態（以下「通常状態」ともいう）となる。一方、直近トルクが要求された場合には、将来トルクと直近トルクとを併用してエンジントルクが実現される状態（以下「併用状態」ともいう）となる。

そのため、併用状態から通常状態に切り換える際、エンジントルクが連続的に変化しない場合がある。すなわち、上述のように、将来トルクは電子スロットルバルブ８０１６の制御によって実現され、直近トルクは点火装置８０３０の制御によって実現されるが、電子スロットルバルブ８０１６と点火装置８０３０とでは、各トルク要求値を実現する精度が互いに異なる。したがって、併用状態から通常状態に切り換える際、単純に第２トルク要求値ＴＥｓａを第１トルク要求値ＴＥｔａに収束させたのでは、エンジントルクの連続性が確保できない。

各数値を例示して説明すると、たとえば、併用状態において、第１トルク要求値ＴＥｔａ＝１００Ｎｍ、推定トルク＝１１０Ｎｍ、第２トルク要求値ＴＥｓａ＝８０Ｎｍである場合、図３に示したトルクダウン率Ｒは（推定トルク−ＴＥｓａ）／（推定トルク）＝（１１０−８０）／１１０＝約２７パーセントとなるが、併用状態から通常状態に切り換える際、単純に第２トルク要求値ＴＥｓａを８０Ｎｍから第１トルク要求値ＴＥｔａの値である１００Ｎｍに収束させると、トルクダウン率Ｒは（１１０−１００）／１１０＝約９パーセントとなり０パーセントとならないため、目標点火時期ＳＡｔｇｔが基準値ＳＡｂａｓｅに戻らない（図３参照）。その結果、併用状態の完了直前のエンジントルクは推定トルク１１０Ｎｍよりも１０パーセント低い値（約１００Ｎｍ）となるので、併用状態の完了直後にエンジントルクが急激に推定トルク１１０Ｎｍまで増加してしまう。

この問題を解決するために、本実施の形態においては、第２トルク要求値算出部９１５４が第２トルク要求値ＴＥｓａにゲインＫを付与する。このゲインＫは、エンジントルクの絶対値と連続性とのいずれを優先するのかを示す情報である。なお、ここでいうエンジントルクの絶対値とは、エンジントルクの大きさを意味する。

図４に、第２トルク要求値ＴＥｓａと、第２トルク要求値ＴＥｓａに付与されるゲインＫとを示す。図４に示すように、第２トルク要求値ＴＥｓａは、予め定められた期間（直近トルク要求期間）だけ一時的に算出され、その値は、第１トルク要求値ＴＥｔａを基準として設定される。ゲインＫは、直近トルク要求期間の開始時点から予め定められた時点までは１に設定され、予め定められた時点から直近トルク要求期間の終了時点までに徐々に１から０に連続的に変化する変数である。ゲインＫ＝１の場合にエンジントルクの絶対値を優先することを示し、０＜ゲインＫ＜１の場合にエンジントルクの連続性を優先することを示す。なお、以下の説明においては、ゲインＫ＝１の期間を絶対値優先期間、０＜ゲインＫ＜１の期間を連続性優先期間とも記載する。なお、エンジントルクの絶対値と連続性とのいずれを優先するのかを示す情報であれば、ゲインＫは図４に示す値に限定されない。

そして、点火時期制御部９２０６は、絶対値優先期間においては、上述の図３を参照して説明した算出手法によって目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出することにより、実際のエンジントルクを第２トルク要求値ＴＥｓａに制御する。

一方、点火時期制御部９２０６は、連続性優先期間においては、上述の図３を参照して説明した算出手法とは異なる算出手法によって目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出することにより、併用状態から通常状態に切り換える際のエンジントルクの連続性を確保する。

図５を参照して、連続性優先期間における目標点火時期ＳＡｔｇｔの算出手法について説明する。なお、この算出手法は一例であって、エンジントルクの連続性を確保可能であれば他の算出手法を用いてもよい。

図５は、上述の図３と同じマップ、すなわち、目標点火時期ＳＡｔｇｔとトルクダウン率Ｒとの関係を示すマップである。

図５に示すように、点火時期制御部９２０６は、連続性優先期間（０＜ゲインＫ＜１の期間）においては、トルクダウン率ＲをゲインＫ×（推定トルク−第２トルク要求値ＴＥｓａ）／（推定トルク）として算出し、算出されたトルクダウン率Ｒに対応する目標点火時期ＳＡｔｇｔを図５に示すマップから求める。すなわち、ゲインＫの１から０までの減少に比例してトルクダウン率Ｒが０パーセントに変化するように、目標点火時期ＳＡｔｇｔをＳＡ（１）から基準値ＳＡｂａｓｅに戻す。これにより、実際のエンジントルクがゲインＫの減少に比例して徐々に減少し、ゲインＫ＝０となった時点で推定トルクに収束される。なお、エンジントルクの連続性を確保する手法については、このような手法に限定されるものではなく、他の手法を用いてもよい。

上述の各機能は、ハードウエアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。以下の説明では、上述の機能がソフトウェアによって実現される場合、具体的には、ＥＣＵ８０００がＲＯＭ８００２に記憶されたプログラムを実行することによって上述の機能が実現される場合について説明する。

図６を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ８０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ８０００は、第１トルク要求値ＴＥｔａを算出する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ８０００は、第１トルク要求値ＴＥｔａに基づいて目標スロットル開度ＴＡｔｇｔを算出する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ８０００は、目標スロットル開度ＴＡｔｇｔに応じた制御信号を電子スロットルバルブ８０１６に出力する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ８０００は、直近トルクが要求されたか否かを判断する。たとえば、ＥＣＵ８０００は、変速時のトルクダウンを実現する必要がある場合に、直近トルクが要求されたと判断する。直近トルクが要求されると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。そうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ８０００は、目標点火時期ＳＡｔｇｔを基準値ＳＡｂａｓｅに設定する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、直近トルクによってエンジントルクを実現する必要がない通常状態においては、目標点火時期ＳＡｔｇｔを常に基準値ＳＡｂａｓｅに設定する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ８０００は、第２トルク要求値ＴＥｓａを算出する。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ８０００は、第２トルク要求値ＴＥｓａにゲインＫを付与する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、Ｓ１１０およびＳ１１２にて、直近トルクの要求が開始された時点からの経過時間に応じて上述の図４に示した第２トルク要求値ＴＥｓａを算出するとともに、上述の図４に示したゲインＫを第２トルク要求値ＴＥｓａに付与する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ８０００は、第２トルク要求値ＴＥｓａに付与されたゲインＫが１であるか否か（すなわち絶対値優先期間であるか否か）を判断する。ゲインＫが１である（すなわち絶対値優先期間である）と（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。そうでない（すなわち連続性優先期間である）と（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ８０００は、エンジントルクを第２トルク要求値ＴＥｓａに制御することを優先して目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、上述の図３を参照して説明した算出手法で目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出する。具体的には、上述したように、ＥＣＵ８０００は、エアフローメータ８０１２によって検出された吸入空気量に基づいて点火時期ＳＡが基準値ＳＡｂａｓｅである時のエンジン１０００の推定トルクを算出し、トルクダウン率Ｒを（推定トルク−第２トルク要求値ＴＥｓａ）／（推定トルク）として算出し、算出されたトルクダウン率Ｒに対応する目標点火時期ＳＡｔｇｔを図３に示すマップを用いて算出する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、ゲインＫ＝１である場合には、目標点火時期ＳＡｔｇｔが基準値ＳＡｂａｓｅの時のエンジントルクを基準として、エンジントルクを第２トルク要求値ＴＥｓａまで低下させるように目標点火時期ＳＡｔｇｔを遅角させる。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ８０００は、エンジントルクの連続性を優先して目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、上述の図５を用いて説明した算出手法で目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出する。具体的には、上述したように、ＥＣＵ８０００は、トルクダウン率ＲをゲインＫ×（推定トルク−第２トルク要求値ＴＥｓａ）／（推定トルク）として算出し、算出されたトルクダウン率Ｒに対応する目標点火時期ＳＡｔｇｔを図５に示すマップから求める。すなわち、ＥＣＵ８０００は、ゲインＫ＝１の時のトルクダウン率ＲがゲインＫの１から０までの減少に比例して０パーセントに変化するように、目標点火時期ＳＡｔｇｔを基準値ＳＡｂａｓｅに戻す。これにより、実際のエンジントルクがゲインＫの減少に比例して徐々に減少し、ゲインＫ＝０となった時点で推定トルクに収束される。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ８０００は、目標点火時期ＳＡｔｇｔに応じた制御信号を点火装置８０３０に出力する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ８０００の動作について、図７を参照しつつ説明する。

図７は、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで直近トルク要求期間が継続した場合のエンジントルク、ゲインＫ、目標点火時期ＳＡｔｇｔのタイミングチャートである。

時刻ｔ１までの通常状態においては、第１トルク要求値ＴＥｔａのみが算出され（Ｓ１００）、第１トルク要求値ＴＥｔａを実現するように電子スロットルバルブ８０１６が制御される（Ｓ１０２、Ｓ１０４）。なお、図７に示すように、第１トルク要求値ＴＥｔａと第１トルク要求値ＴＥｔａを実現したトルクとの間には多少の誤差が生じている。時刻ｔ１までは、目標点火時期ＳＡｔｇｔはＳＡｂａｓｅに設定される（Ｓ１０６にてＮＯ、Ｓ１１８、Ｓ１２０）。なお、第１トルク要求値ＴＥｔａを実現した実際のトルクは、上述の推定トルクに相当するものである。

時刻ｔ１にて、直近トルク要求期間が開始されると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、通常状態から併用状態に切り換えられる。併用状態においては、直近トルク要求期間が終了する時刻ｔ３まで、第２トルク要求値ＴＥｓａが算出される（Ｓ１１０）とともに、第２トルク要求値ＴＥｓａにゲインＫが付与される（Ｓ１１２）。

この際、ゲインＫ＝１である絶対値優先期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間）は、エンジントルクを第２トルク要求値ＴＥｓａに制御することを優先して目標点火時期ＳＡｔｇｔが算出される（Ｓ１１４にてＹＥＳ、Ｓ１１６）。これにより、第２トルク要求値ＴＥｔａを実現した実際のエンジントルクは、少し遅れて第２トルク要求値ＴＥｓａ程度まで低下される。なお、図７に示すように、この場合においても、第２トルク要求値ＴＥｓａと第２トルク要求値ＴＥｔａを実現した実際のトルクとの間には多少の誤差が生じる。

ここで、従来においては、時刻ｔ２を過ぎると、単純に第２トルク要求値ＴＥｓａを第１トルク要求値ＴＥｔａに収束させていた。しかしながら、図７に示すように、推定トルク＞第１トルク要求値ＴＥｔａであるため、上述の図３を参照して説明した算出手法で目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出すると、直近トルク要求期間が完了する時刻ｔ３の直前においてもトルクダウン率Ｒが０パーセントよりも大きくなるので、目標点火時期ＳＡｔｇｔは基準値ＳＡｂａｓｅよりも遅角側となり基準値ＳＡｂａｓｅに戻されない。そのため、図７の一点鎖線で示すように、併用状態から通常状態に切り換えられる時刻ｔ４においてエンジントルクの連続性を確保することができなかった。

そこで、本実施の形態においては、時刻ｔ２を過ぎてゲインＫが１から徐々に減少されると（Ｓ１１４にてＮＯ）、目標点火時期ＳＡｔｇｔがゲインＫの減少に応じて徐々に進角され、直近トルク要求期間が終了する時刻ｔ３にてゲインＫが０となった時点で目標点火時期ＳＡｔｇｔが基準値ＳＡｂａｓｅに戻される（Ｓ１１８）。これにより、第２トルク要求値ＴＥｔａを実現したトルクは徐々に増加し、時刻ｔ４で第１トルク要求値ＴＥｔａを実現したトルク（すなわち推定トルク）に収束される。そのため、時刻ｔ４において実際のエンジントルクの連続性が確保される。

さらに、本実施の形態においては、点火遅角量をゲインＫに比例させるのではなく、トルクダウン率（すなわち実際のエンジントルク）をゲインＫに比例させているため、併用状態から通常状態への切り換えの際のトルクの増加をよりスムーズに行なうことができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置は、直近トルクが要求されると、第２トルク要求値を算出するとともに、その第２トルク要求値に対して、エンジントルクの絶対値および連続性のいずれを優先するのかを示す情報を付与する。そのため、付与された情報に応じてエンジントルクの絶対値および連続性のいずれかを優先したエンジントルク制御が可能となる。

＜変形例＞
なお、上述の実施の形態において、エンジントルクの絶対値と連続性とのいずれを優先するのかを示す情報として、０と１との間で連続的に変化するゲインＫを用いたが、ゲインＫに代えて、０と１とのいずれかの値に設定される連続性フラグｆｌａｇを用いるようにしてもよい。

たとえば、図８に示すように、直近トルク要求期間の予め定められた時点から第１トルク要求値ＴＥｔａに収束する従来の第２トルク要求値ＴＥｓａに対して、連続性フラグｆｌａｇを付与するようにしてもよい。なお、図８においては、連続性フラグｆｌａｇ＝０の場合にエンジントルクの絶対値を優先することを示し、連続性フラグｆｌａｇ＝１の場合に、エンジントルクの連続性を優先することを示す。

そして、連続性フラグｆｌａｇ＝０の場合に、エンジントルクを第２トルク要求値ＴＥｓａに制御することを優先し、連続性フラグｆｌａｇ＝１の場合にエンジントルクの連続性を優先するように、目標点火時期ＳＡｔｇｔを算出すればよい。エンジントルクの連続性を優先する手法としては、たとえば、ＴＥｓａ／ＴＥｔａ（第１トルク要求値ＴＥｔａと第２トルク要求値ＴＥｓａとの比）を算出し、このＴＥｓａ／ＴＥｔａが１に近づくほど目標点火時期ＳＡｔｇｔを基準値ＳＡｂａｓｅに収束させればよい。このようにすると、ＴＥｓａ／ＴＥｔａが１に近づくほどエンジントルクが推定トルクに収束するので、ゲインＫを用いた場合と同様に、エンジントルクの連続性が確保される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置のシステム構成を示す図である。 目標点火時期とトルクダウン率との関係を示す図（その１）である。 第２トルク要求値と、第２トルク要求値に付与されるゲインＫとを示す図である。 目標点火時期とトルクダウン率との関係を示す図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。 エンジントルク、ゲインＫ、目標点火時期ＳＡｔｇｔのタイミングチャートである。 第２トルク要求値と、第２トルク要求値に付与される連続性フラグを示す図である。

符号の説明

１０００ エンジン、１００４ 補機、２０００ オートマチックトランスミッション、２１００ トルクコンバータ、３０００ プラネタリギヤユニット、４０００ 油圧回路、５０００ プロペラシャフト、６０００ デファレンシャルギヤ、７０００ 後輪、８０００ ＥＣＵ、８００２ ＲＯＭ、８００４ シフトレバー、８００６ ポジションスイッチ、８００８ アクセルペダル、８０１０ アクセル開度センサ、８０１２ エアフローメータ、８０１６ 電子スロットルバルブ、８０１８ スロットル開度センサ、８０２０ エンジン回転数センサ、８０２２ 入力軸回転数センサ、８０２４ 出力軸回転数センサ、８０２６ 油温センサ、８０２８ 水温センサ、８０３０ 点火装置、９０００ ＰＤＲＭ、９１００ パワートレーンマネージャ、９１０２，９１０６ 調停部、９１０４ トルク変換部、９１１０ ＶＤＩＭシステム、９１２０ 制振制御システム、９１３０ 最高車速制限システム、９１４０ ＥＣＴトルク制御システム、９１５０ トルク要求値算出部、９１５２ 第１トルク要求値算出部、９１５４ 第２トルク要求値算出部、９２００ エンジン制御システム、９２０２ スロットル開度制御部、９２０４ 推定トルク算出部、９２０６ 点火時期制御部。

Claims (10)

1. 第１装置と第２装置とによって出力トルクが調整されるエンジンの制御装置であって、
   前記エンジンが搭載される車両の状態に基づいて、前記第１装置の制御に用いられる第１のトルク要求値および前記第２装置の制御に用いられる第２のトルク要求値を算出する算出部と、
   前記第１のトルク要求値および前記第２のトルク要求値に基づいて前記第１装置および前記第２装置を制御する制御部とを含み、
   前記算出部は、エンジントルクの大きさおよびエンジントルクの連続性のいずれを優先するのかを示す優先情報を前記第２のトルク要求値に付与する、エンジンの制御装置。
2. 前記算出部は、
   前記第１のトルク要求値を算出する第１算出部と、
   前記第２のトルク要求値を算出するとともに、前記優先情報を前記第２のトルク要求値に付与する第２算出部とを含み、
   前記制御部は、
   前記第１のトルク要求値に基づいて前記第１装置を制御する第１制御部と、
   前記第２のトルク要求値および前記優先情報に基づいて前記第２装置を制御する第２制御部とを含む、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記第２算出部は、前記第２のトルク要求値を一時的に算出し、
   前記第２制御部は、前記優先情報が前記エンジントルクの大きさを優先することを示す場合、エンジントルクが前記第２のトルク要求値に応じたトルクとなるように前記第２装置を制御し、前記優先情報が前記エンジントルクの連続性を優先することを示す場合、前記第２のトルク要求値の算出停止に伴なって前記第２制御部による制御を完了する直前のエンジントルクと、前記第１制御部によって制御されるエンジントルクとの連続性が確保されるように前記第２装置を制御する、請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記第２制御部は、前記第２のトルク要求値が算出されていない場合、前記第２装置の作動量を予め定められた基準量に制御し、前記第２のトルク要求値が算出された場合かつ前記優先情報が前記エンジントルクの連続性を優先することを示す場合、前記優先情報に応じて前記第２装置の作動量を前記基準量に収束させる、請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記優先情報は、第１の値と第２の値との間で連続的に変化する変数であり、前記第１の値である場合にエンジントルクの大きさを優先することを示し、前記第１の値から前記第２の値に変化する場合にエンジントルクの連続性を優先することを示し、
   前記第２制御部は、前記変数が前記第１の値から前記第２の値に変化する場合に、前記変数の値に応じて前記第２装置の作動量を前記基準量に収束させる、請求項４に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記第２制御部は、前記第２装置の作動量を前記基準量に収束させる際、前記第２制御部によって制御されるエンジントルクを前記変数の値に比例させる、請求項５に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記優先情報は、第１の値および第２の値のいずれかの値に設定されるフラグであり、前記フラグが前記第１の値に設定された場合にエンジントルクの大きさを優先することを示し、前記フラグが前記第２の値に設定された場合にエンジントルクの連続性を優先することを示し、
   前記第２制御部は、前記フラグが前記第２の値である場合、前記第１のトルク要求値と前記第２のトルク要求値との比に基づいて前記第２装置の作動量を前記基準量に収束させる、請求項４に記載のエンジンの制御装置。
8. 前記第２制御部は、前記第２装置の作動量を前記基準量に収束させる際、前記第２制御部によって制御されるエンジントルクを前記前記第１のトルク要求値と前記第２のトルク要求値との比に比例させる、請求項７に記載のエンジンの制御装置。
9. 前記第１装置は、前記エンジンの吸気量を調整するバルブであり、
   前記第２装置は、前記エンジンの点火装置であり、
   前記第１制御部は、前記バルブの作動量を制御し、
   前記第２制御部は、前記点火装置による点火時期を制御する、請求項１〜８のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
10. 第１装置と第２装置とによって出力トルクが調整されるエンジンの制御装置が行なう制御方法であって、
    前記エンジンが搭載される車両の状態に基づいて、前記第１装置の制御に用いられる第１のトルク要求値および前記第２装置の制御に用いられる第２のトルク要求値を算出するステップと、
    前記第１のトルク要求値および前記第２のトルク要求値に基づいて前記第１装置および前記第２装置を制御するステップとを含み、
    前記第１のトルク要求値および前記第２のトルク要求値を算出するステップは、エンジントルクの大きさおよびエンジントルクの連続性のいずれを優先するのかを示す優先情報を前記第２のトルク要求値に付与する、エンジンの制御方法。

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