JP4389990B2 - 車両駆動ユニットの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を動力装置とする車両駆動ユニットの制御装置に関し、より詳しくは、互いに独立して内燃機関のトルクを調整可能な主アクチュエータと副アクチュエータとを備える制御装置に関する。

自動車等の車両駆動ユニットの動力装置として内燃機関が用いられている。火花点火式の内燃機関であれば、そのトルクを調整するためのアクチュエータとしてスロットルと点火装置とを備えている。スロットルによれば吸入空気量によってトルクを調整することができ、点火装置は点火時期によってトルクを調整することができる。

各アクチュエータには夫々に一長一短がある。例えば、スロットルと点火装置を例にとると、スロットルを基準にした場合の点火装置の長所は動作に対するトルクの応答性に優れることである。しかし、点火装置には、燃費や排気ガス性能或いはノック性能等に与える影響が大きいという短所も存在する。したがって、燃費等の車両駆動ユニットに求められる基本性能を高く維持しつつ所望のトルクを実現するためには、各アクチュエータを夫々の特性に合わせて適切に動作させる必要がある。

従来、特性の異なる２つのアクチュエータを協働させてトルク調整を行なうものとしては、例えば、特開平６−２０７５７１号公報（特許文献１）に開示されている技術が知られている。ここに開示された技術では、スロットルと点火装置とを協働させることで、変速動作時の目標トルクの急速な増大に内燃機関のトルクを追従させるようにしている。より詳しくは、変速動作時、目標トルクが増大される前にスロットルを開き、目標トルクの増大に先んじて吸入空気量を増大させている。また、スロットルを開くと同時に点火時期を遅角させ、これにより吸入空気量の増大に伴うトルク変化を相殺している。そして、目標トルクが増大される時点からは、吸入空気量をさらに増大させるとともに、遅角した点火時期を戻していくようにしている。
特開平６−２０７５７１号公報

しかし、特許文献１に記載の技術は、以下にその理由を説明するように、目標トルクの実現性能と燃費性能との両立において改善の余地が有った。

特許文献１に記載の技術は、吸入空気量を増大させると同時に点火時期を遅角することで、目標トルクが増大する前にトルクが増大することを防止している。しかし、点火時期の遅角は燃費の悪化を招いてしまう。このため、目標トルクの増大に先行して吸入空気量を増大させる先行時間、すなわち、吸入空気量の増大によるトルク変化を点火時期によって相殺する時間は可能な限り短いことが望ましい。

この点に関し、特許文献１には、上記の先行時間をどのように決定するかについては何ら記載されておらず、また、それに関する示唆もない。それゆえ、実際に設定された先行期間によっては点火時期を無駄に長く遅角することになってしまい、燃費を悪化させるおそれがあった。逆に先行期間が短すぎるために、吸入空気量の不足によって目標トルクが実現できなくなるおそれもあった。

特許文献１に記載の技術に関する上記課題からは、内燃機関を動力装置とする車両駆動ユニット一般に通じる次のような課題を見出すことができる。

車両駆動ユニットにおいて内燃機関のトルク調整に使用可能なアクチュエータは複数存在している。スロットルや点火装置はそのうちの一例に過ぎず、その他にも燃料噴射装置（空燃比調整装置）、バルブリフト量可変装置、ＥＧＲ装置或いは可変圧縮比装置等によってもトルク調整は可能である。これら複数のアクチュエータのうち２つに着目したとき、燃費等の車両駆動ユニットの性能への影響がより少ないほうを主アクチュエータと見ることができ、それらへの影響は大きいが動作に対するトルクの応答性に優れたほうを副アクチュエータと見ることができる。特許文献１に記載の技術の場合にはスロットルが主アクチュエータとなり、点火装置が副アクチュエータとなる。

所望のトルクを実現するために主アクチュエータと副アクチュエータとを協働させる場合、採り得る各アクチュエータの動作パターンは複数存在している。しかし、車両駆動ユニットの性能への影響も考慮する場合には、好ましい動作パターンは１つに絞られてくる。それは、副アクチュエータの介在を可能な限り抑えるようにした動作パターンであり、そのような動作パターンで主アクチュエータと副アクチュエータとを適切に協働させることができれば、車両駆動ユニットの性能を高く維持しつつ所望のトルクを実現することが可能になる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、主アクチュエータと副アクチュエータとを適切に協働させながら副アクチュエータの介在を可能な限り抑えて所望のトルクを実現できるようにした車両駆動ユニットの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関を動力装置とする車両駆動ユニットの制御装置であって、
前記内燃機関が出力するトルクを調整することで車両の駆動状態に関する制御を行なう車両制御手段と、
前記内燃機関のトルク調整に用いられる主アクチュエータと、
前記主アクチュエータとは独立して前記内燃機関のトルク調整に用いられるアクチュエータであって、前記主アクチュエータよりも動作に対するトルクの応答性が高い副アクチュエータと、
前記車両制御手段から前記内燃機関へのトルク調整の予約を受け付け、少なくとも前記内燃機関が出力するトルクの将来目標値と前記将来目標値の実現タイミングとを予約情報として取得する予約情報取得手段と、
前記主アクチュエータを動作させて前記内燃機関のトルク調整を行なった場合において、前記将来目標値の実現に要する所要時間を現在の機関運転状態から計算する所要時間計算手段と、
前記実現タイミングよりも前記所要時間だけ先行したタイミングで、前記将来目標値の実現に向けて前記主アクチュエータの動作を開始する主アクチュエータ制御手段と、
前記主アクチュエータの動作開始から予約された実現タイミングまでの間、前記主アクチュエータの動作に伴い生じるトルク変化を相殺するように前記副アクチュエータを動作させる副アクチュエータ制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記予約情報取得手段によって取得される予約情報にはトルクの調整開始タイミングと前記将来目標値に至るまでのトルクの時間変化率とが含まれ、
前記主アクチュエータ制御手段は、前記時間変化率が前記主アクチュエータによって実現可能な時間変化率である場合は、前記調整開始タイミングから前記主アクチュエータの動作を開始することを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記実現タイミングまでの余裕時間が前記所要時間に対して足りているか否か判定する判定手段を備え、
前記主アクチュエータ制御手段は、前記余裕時間が前記所要時間に対して不足する場合には前記主アクチュエータの動作を速やかに開始し、
前記副アクチュエータ制御手段は、前記余裕時間が前記所要時間に対して足りていることを条件として前記副アクチュエータを動作させることを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記内燃機関は火花点火式の内燃機関であって、
前記主アクチュエータは前記内燃機関の吸入空気量を調整するアクチュエータであり、
前記副アクチュエータは前記内燃機関の点火時期を調整するアクチュエータであることを特徴としている。

第５の発明は、第４の発明において、
前記車両制御手段から前記内燃機関に対して予約されるトルク調整は、トルクの増加調整であることを特徴としている。

また、第６の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関を動力装置とする車両駆動ユニットの制御装置であって、
前記内燃機関が出力するトルクを消費するトルク消費要素と、
前記内燃機関のトルク調整に用いられる主アクチュエータと、
前記主アクチュエータとは独立して前記内燃機関のトルク調整に用いられるアクチュエータであって、前記主アクチュエータよりも動作に対するトルクの応答性が高い副アクチュエータと、
前記トルク消費要素からのトルク消費量の変更許可の要求を受け付け、変更後の推定トルク消費量に応じて前記内燃機関が出力するトルクの将来目標値を設定する将来目標値設定手段と、
前記主アクチュエータを動作させて前記内燃機関のトルク調整を行なった場合において、前記将来目標値の実現に要する所要時間を現在の機関運転状態から計算する所要時間計算手段と、
前記将来目標値の実現に向けて前記主アクチュエータの動作を開始する主アクチュエータ制御手段と、
前記所要時間に基づいて待機時間を設定し、前記主アクチュエータの動作開始から前記待機時間が経過したタイミングで、前記トルク消費要素に対してトルク消費量の変更を許可する許可手段と、
前記主アクチュエータの動作開始から前記トルク消費要素に対してトルク消費量の変更許可が下りるまでの間、前記主アクチュエータの動作に伴い生じるトルク変化を相殺するように前記副アクチュエータを動作させる副アクチュエータ制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第７の発明は、第６の発明において、
前記トルク消費要素に対してトルク消費量の変更を許可してから実際に変更が完了するまでの遅れ時間を計算する遅れ時間計算手段を備え、
前記所要時間から前記遅れ時間を差し引いた時間が前記待機時間として設定されることを特徴としている。

第８の発明は、第６又は第７の発明において、
前記内燃機関は火花点火式の内燃機関であって、
前記主アクチュエータは前記内燃機関の吸入空気量を調整するアクチュエータであり、
前記副アクチュエータは前記内燃機関の点火時期を調整するアクチュエータであることを特徴としている。

第９の発明は、第８の発明において、
前記トルク消費要素によって要求されるトルク消費量の変更許可は、トルク消費量の増量許可であることを特徴としている。

第１の発明によれば、内燃機関のトルク調整の予約を受け付けると、その予約情報に含まれるトルクの将来目標値の実現に要する所要時間（主アクチュエータを動作させて内燃機関のトルク調整を行なった場合の所要時間）が現在の機関運転状態から計算される。そして、予約された実現タイミングよりも所要時間だけ先行したタイミングで、予約された将来目標値の実現に向けて主アクチュエータの動作が開始される。このように先行して主アクチュエータが動作することで、予約どおりの実現タイミングにて予約どおりのトルク（将来目標値）を実現することができる。

さらに、第１の発明によれば、主アクチュエータの動作と並行して、主アクチュエータの動作開始から予約された実現タイミングまでの間、主アクチュエータの動作に伴い生じるトルク変化を相殺するように副アクチュエータが動作する。このように副アクチュエータが動作することで、予約された実現タイミング前の不要なトルク変化を抑制することができる。また、前記所要時間は予約された実現タイミングでの将来目標値の実現に過不足がない時間であり、副アクチュエータはこの所要時間内で動作するので、副アクチュエータの動作時間は必要最小限に抑えられる。つまり、第１の発明によれば、副アクチュエータの介在を必要最小限に抑えながら所望のトルクを実現することができる。

第２の発明によれば、将来目標値に至るまでのトルクの時間変化率を主アクチュエータの動作で実現できる場合には主アクチュエータの動作のみでトルク調整が行なわれ、主アクチュエータの動作では実現できない場合に限り、副アクチュエータが介在してトルク調整が行なわれる。このように、予約情報にトルクの調整開始タイミングと将来目標値に至るまでのトルクの時間変化率とが含まれる場合には、それらに基づいて主アクチュエータと副アクチュエータとを協調制御することで、副アクチュエータの介在を必要最小限に抑えつつ所望の時間変化率でトルクを調整することができる。

第３の発明によれば、予約された実現タイミングまでの余裕時間が前記所要時間に対して不足している場合には、主アクチュエータの速やかな動作開始によって可能な限りの範囲内で予約された実現タイミングにおいて将来目標値を実現することができる。また、このように余裕時間が短い状況では、副アクチュエータを動作させることによるトルク変化の抑制効果は大きくない。したがって、余裕時間が足りていることを副アクチュエータの動作条件とすることで、副アクチュエータの無駄な動作を防止することができる。

第４の発明によれば、主アクチュエータによって吸入空気量を調整することで、燃費や排気ガスに大きな影響を及ぼすこと無くトルクを調整することができる。また、副アクチュエータによって点火時期を調整することで、高い応答性でトルクを調整することができる。これらのアクチュエータを第１乃至第３の何れか１つの発明のように協調制御することで、燃費や排気ガスへの影響を最小限に抑えつつ、所望のトルクを実現することができる。

第５の発明によれば、増大側へのトルク調整を、吸入空気量の調整を主体にして最小限の点火遅角によって実現することができる。具体的には、トルクの増加調整の予約に対し、予約された実現タイミングに先行して吸入空気量が増大される。そして、吸入空気量の増大が開始されてから予約された実現タイミングまでの間は、吸入空気量の増大に伴うトルク増を相殺するように点火時期が遅角される。これにより、点火時期の遅角に伴う燃費の低下を最小限に抑えつつ、所望の通りにトルクを増大させることができる。

第６の発明によれば、トルク消費要素からトルク消費量の変更許可の要求を受けると、変更後の推定トルク消費量に応じてトルクの将来目標値が設定され、その将来目標値の実現に要する所要時間（主アクチュエータを動作させて内燃機関のトルク調整を行なった場合の所要時間）が現在の機関運転状態から計算される。そして、将来目標値の実現に向けて主アクチュエータの動作が開始され、前記の所要時間に基づいて設定される待機時間の経過後、トルク消費要素に対してトルク消費量の変更が許可される。このようにトルク消費量の変更許可に対して主アクチュエータの動作開始を先行させることで、変更後のトルク消費量に見合ったトルクを短い時間で確実に実現することができる。

さらに、第６の発明によれば、主アクチュエータの動作と並行して、主アクチュエータの動作開始からトルク消費量の変更許可が下りるまでの間、主アクチュエータの動作に伴い生じるトルク変化を相殺するように副アクチュエータが動作する。このように副アクチュエータが動作することで、トルク消費量が変更される前の不要なトルク変化を抑制することができる。また、前記待機時間はトルク消費量に見合った目標トルクの実現に過不足がないよう設定され、副アクチュエータはこの待機時間内で動作するので、副アクチュエータの動作時間は必要最小限に抑えられる。つまり、第６の発明によれば、副アクチュエータの介在を必要最小限に抑えながら、トルク消費要素でのトルク消費量に見合ったトルクを実現することができる。

第７の発明によれば、トルク消費量の変更を許可してから実際に変更が完了するまでの遅れ時間を考慮して待機時間が設定されるので、内燃機関の出力トルクとトルク消費要素によるトルク消費量とのバランスの崩れを抑えることができ、車両駆動ユニット全体としては所望のトルクに維持することができる。また、待機時間が最適化されることで、副アクチュエータの介在も必要最小限に抑えることができる。

第８の発明によれば、主アクチュエータによって吸入空気量を調整することで、燃費や排気ガスに大きな影響を及ぼすこと無くトルクを調整することができる。また、副アクチュエータによって点火時期を調整することで、高い応答性でトルクを調整することができる。これらのアクチュエータを第６又は第７の発明のように協調制御することで、燃費や排気ガスへの影響を最小限に抑えつつ、トルク消費量に応じた所望のトルクを実現することができる。

第９の発明によれば、トルク消費量の増量に伴う増大側へのトルク調整を、吸入空気量の調整を主体にして最小限の点火遅角によって実現することができる。具体的には、トルク消費量の変更許可の要求に対し、吸入空気量を先行して増大させた後に変更許可が下される。そして、吸入空気量の増大が開始されてからトルク消費量の変更許可が下されるまでの間は、吸入空気量の増大に伴うトルク増を相殺するように点火時期が遅角される。これにより、点火時期の遅角に伴う燃費の低下を最小限に抑えつつ、所望の通りにトルクを増大させることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１としての車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置は、火花点火式の内燃機関（以下、エンジン）２を動力装置とする車両駆動ユニットの制御装置として構成されている。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。

本実施の形態の制御装置は、エンジン２を直接に制御するエンジンコントローラ１０を含む。エンジンコントローラ１０には、エンジン２のトルク制御にかかる２種類のアクチュエータ４，６が接続されている。これらアクチュエータ４，６は、入力される信号に応じて動作し、その動作に応じたトルクをエンジン２に実現させるものである。本実施の形態では、これらアクチュエータ４，６を協働させることでエンジン２のトルク調整が行なわれる。ただし、トルク調整に関して２つのアクチュエータ４，６は同等では無く、一方のアクチュエータ４が主として使用する主アクチュエータとなり、もう一方のアクチュエータ６は補助的に使用する副アクチュエータとなる。

本実施の形態では、主アクチュエータ４をスロットルとし、副アクチュエータ６を点火装置とする。主アクチュエータ４であるスロットルは、その開度によって気筒内への吸入空気量を調整し、吸入空気量によってエンジ２ンのトルクを制御することができるアクチュエータである。副アクチュエータ６である点火装置は、その点火時期によってエンジン２のトルクを制御することができるアクチュエータであり、スロットルよりも動作に対するトルクの応答性が高いという特徴がある。以下では、主アクチュエータ４をスロットル４と表記し、副アクチュエータ６を点火装置６と表記する場合がある。

車両駆動ユニットの制御系統において、エンジンコントローラ１０の上位にはパワートレインマネージャ１２が設けられている。パワートレインマネージャ１２は、エンジンコントローラ１０を介してエンジン２が出力するトルクを調整することによって、車両の駆動状態を制御している。パワートレインマネージャ１２には、ドライバのトルク要求を検出するアクセルセンサ１４の他、車両制御にかかる各種デバイス１６，１８，２０，２２，２４が接続されている。パワートレインマネージャ１２は、これらデバイスからの情報に基づいて現時点においてエンジン２に出力させるべきトルクを計算し、トルク要求としてエンジンコントローラ１０に出力している。

パワートレインマネージャ１２は、現時点での車両制御に必要とするトルクだけでなく、将来において車両制御に必要となるトルク（将来トルク）も計算している。そして、計算した将来トルクを将来情報としてエンジンコントローラ１０に出力している。この動作はパワートレインマネージャ１２からエンジン２へのトルク調整の予約を意味している。エンジンコントローラ１０が受け付けた将来情報が予約情報となり、その内容に従ってエンジン２の制御スケジュールが立てられることになる。

パワートレインマネージャ１２における将来トルクの計算には、各種デバイス１６，１８，２０，２２，２４からの情報が用いられる。例えば、変速機コントローラ１６からは変速機の変速に関する情報を前もって受け取ることができる。変速時には変速機の下流においてトルク変動が生じるが、その情報を事前に受け取ることで変速時のトルク変動の吸収に必要なトルクを事前に計算することができる。このトルクをエンジン２の将来トルクとしてエンジンコントローラ１０に対して予約することで、その後に変速動作が行なわれるときには適正なトルク調整が可能になる。

また、車両駆動ユニットがエンジンとモータとからなるハイブリッドシステムの場合は、モータコントローラ１６からモータの運転／停止に関する情報を前もって受け取ることができる。その情報からモータの運転／停止に伴うトルク変動の吸収に必要なトルクを先行して計算し、エンジンコントローラ１０に対して予約することで、その後にモータが運転／停止されるときの適正なトルク調整が可能になる。

また、ナビシステム２０、ＶＩＣＳ２２或いは車車間通信システム２４のような情報通信システムを備える場合には、それらの情報からこの先車両が置かれる状況を予測することができる。予測した状況に最適なトルクを先行して計算し、エンジンコントローラ１０に対して予約することで、その後に車両が置かれる状況に応じた適正なトルク調整が可能になる。例えば、ナビシステム２０の情報からは、この先の登坂角を予測することができる。予測した登坂角から必要なトルクを計算し、エンジンコントローラ１０に対して予約しておけば、適正なタイミングでのトルクアップによって登坂時の減速を防止することができる。

また、本実施の形態のようなドライブバイワイヤシステムの場合には、アクセルセンサ１４の信号、すなわち、ドライバからのトルク要求を直接にエンジンコントローラ１０に出力するのではなく、遅延処理を施してから出力することもできる。この場合は、アクセルセンサ１４の信号が将来トルクを表すことになる。

図２はエンジンコントローラ１０の構成を示すブロック図である。この図に示すように、エンジンコントローラ１０は複数の計算要素１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１４を備えている。また、スロットルの動作を制御するスロットルドライバ１１６と点火装置の動作を制御する点火装置ドライバ１１８とを備えている。エンジンコントローラ１０には、パワートレインマネージャ１２から供給されるトルク要求と将来情報のほか、エンジン２の運転状態に関する情報も入力されている。運転状態情報にはエンジン回転数、エアフローメータの出力値、現時点の実点火時期、冷却水温度、バルブタイミング等が含まれる。

パワートレインマネージャ１２から供給されるトルク要求は、目標トルク計算部１０２に入力される。目標トルク計算部１０２は、入力されたトルク要求をベースにしてエンジン２の目標トルクを計算している。目標トルクの計算では、トルク要求値に制振トルクを加算する等の処理が行なわれている。計算された目標トルクは後述する目標トルク補正部１０８とトルク効率計算部１１０とに出力される。

パワートレインマネージャ１２から供給される将来情報は、運転状態情報とともに目標効率計算部１０４に入力される。目標効率計算部１０４は、入力された将来情報に基づいて目標効率を計算する。また、将来情報と運転状態情報とに基づいて目標効率の出力タイミング（変更タイミング）を計算する。計算された目標効率は後述する目標トルク補正部１０８に出力される。目標効率は通常は１に設定されている。目標効率とその出力タイミングの計算は本実施の形態における１つの要部であるので、その詳細については追って説明する。

推定トルク計算部１０６は、運転状態情報からエンジン２のトルクを推定計算する。より詳しくは、点火時期をＭＢＴに仮設定し、様々な運転状態情報から計算できる見込み空気量に基づいてトルク（ＭＢＴでの推定トルク）を計算する。計算された推定トルクは後述するトルク効率計算部１１０に出力される。

目標トルク補正部１０８には、目標トルクと目標効率とが入力される。目標トルク補正部１０８は目標トルクを目標効率で除算して補正し、その補正目標トルクをスロットル開度計算部１１２に出力する。目標効率が通常値である１の場合には、目標トルク計算部１０２で計算された目標トルクがそのままスロットル開度計算部１１２に出力される。一方、目標効率が１よりも小さい値の場合には、目標効率による除算によって目標トルクは嵩上げされ、嵩上げされた目標トルクがスロットル開度計算部１１２に出力される。

スロットル開度計算部１１２は、目標トルク補正部１０８から供給される補正目標トルクを空気量に変換し、その空気量を実現するためのスロットル４の開度を計算する。スロットル開度計算部１１２で計算された開度は、スロットル４の目標開度としてスロットルドライバ１１６にセットされる。スロットルドライバ１１６は、この目標開度を実現するようにスロットル４を制御する。

トルク効率計算部１１０には、目標トルクと推定トルクとが入力される。トルク効率計算部１１０は目標トルクと推定トルクとの比を計算する。本明細書では、この比をトルク効率と定義する。空気量が変化している過渡状態では、空気量に応じて推定トルクが変化することで、トルク効率もそれに応じて変化する。しかし、空気量が一定となった定常状態では、推定トルクは補正目標トルクに一致する結果、トルク効率は前述の目標効率に一致するようになる。トルク効率計算部１１０は、計算したトルク効率を点火時期計算部１１４に出力する。

点火時期計算部１１４は、まず、トルク効率からＭＢＴに対する遅角量を計算する。遅角量の計算には、少なくともトルク効率を軸の１つとするマップが用いられる。この計算では、トルク効率が小さいほど遅角量は大きい値に設定される。そして、トルク効率から決定された遅角量と、エンジン２の運転状態から決まる基本点火時期とから最終点火時期を算出する。計算された最終点火時期は、点火時期計算部１１４から点火装置ドライバ１１８にセットされる。点火装置ライバ１１８は、最終点火時期に従って点火装置６を制御する。

以上のようなエンジンコントローラ１０の構成によれば、目標効率を設定することで、目標トルクを実現するためのスロットル開度と点火時期とを一意に決定することができる。例えば目標トルクが１００Ｎｍの場合、目標効率を１に設定すると、スロットル開度計算部１１２に入力される補正目標トルクは１００Ｎｍとなる。スロットル開度計算部１１２では、この補正目標トルク（１００Ｎｍ）をＭＢＴで発生させることができるスロットル開度を計算し、それをスロットル４の目標開度として設定する。スロットル開度の変更後、空気量が一定となったときには、推定トルク計算部１０６で計算される推定トルクも凡そ１００Ｎｍとなり、目標トルクと推定トルクとの比であるトルク効率は１となる。トルク効率が１のときには点火時期計算部１１４で計算される遅角量はゼロであり、最終点火時期はＭＢＴに設定される。

同じ目標トルクにおいて目標効率を０．８に変更したときには、補正目標トルクは１２５Ｎｍとなる。これによりスロットル４の目標開度は、１２５ＮｍのトルクをＭＢＴで発生させることができる開度まで増大される。また、推定トルクも補正目標トルクに追従して変化し、凡そ１２５Ｎｍとなる。その結果、目標トルクと推定トルクとの比であるトルク効率は０．８となる。つまり、トルク効率も目標効率に追従して変化する。トルク効率が１よりも小さい０．８になることで最終点火時期はＭＢＴよりも遅角されたタイミングに設定される。

目標効率を０．８に変更したときにはスロットル開度の増大によるトルクアップ効果が生じる。しかし、それと同時に点火時期が遅角されるので、そのトルクダウン効果によって上記のトルクアップ効果は相殺され、結果、エンジン２が出力するトルクは目標トルクに維持される。副アクチュエータである点火装置６はその動作に対するトルクの応答性が高いので、スロットル開度の増大に伴うトルク増を確実に相殺することができる。

エンジンコントローラ１０は、パワートレインマネージャ１２から供給される将来情報を予約情報として受け付け、その内容に従ってエンジン２の制御スケジュールを立てる。図３は、その一例を示した図である。図３に示すタイムチャート（Ａ）は、現時刻を基準にした将来のトルク変化を示す図である。以下、パワートレインマネージャ１２からエンジン２に対して、トルクの増加調整が予約された場合の処理について説明する。

タイムチャート（Ａ）に示すトルク変化をエンジン２の制御によって実現する場合、採り得る各アクチュエータ４，６の動作パターンは複数存在している。しかし、燃費を考慮する場合には、好ましい動作パターンは１つに絞られる。それは、副アクチュエータである点火装置６の介在を可能な限り抑えるようにした動作パターンであり、より具体的には、点火遅角を行なう時間を可能な限り短くした動作パターンである。そのような動作パターンでスロットル４と点火装置６とを適切に協働させることができれば、燃費性能を高く維持しつつ所望のトルクを実現することが可能になる。

図３に示すタイムチャート（Ｂ）は、タイムチャート（Ａ）に示すトルク変化を実現するためのスロッル４の動作パターンを示す図である。タイムチャート（Ｃ）は、タイムチャート（Ａ）に示すトルク変化を実現するための点火装置６の動作パターンを示す図である。各タイムチャートについて具体的に説明すると、タイムチャート（Ａ）において破線で示すトルク変化は、点火時期はＭＢＴに設定したままで、タイムチャート（Ｂ）に示すタイミングでスロットル開度を増大させたときに推定されるトルク変化を示している。増大させる前のスロットル開度は現時刻の目標トルクに対応した開度であり、増大させた後のスロットル開度は、将来の目標トルク（これをトルクの将来目標値という）に対応した開度である。なお、ここではステップ状にスロットル開度を増大させているが、一旦最大開度まで開いた後（すなわち、スロットル開度をオーバーシュートさせた後）、将来目標値に対応したスロットル開度まで戻すようにしてもよい。

タイムチャート（Ａ）に破線で示す推定トルクと実線で示す目標トルクとの差は、点火時期をＭＢＴよりも遅角することで解消することができる。具体的には、タイムチャート（Ｃ）に示すように、スロットル４を開くと同時に点火時期も遅角し、予約された将来目標値の実現タイミングにて再びＭＢＴまで進角する。このように点火時期の遅角を行なうことで、予約された実現タイミング前の不要なトルク変化を抑制することができる。なお、タイムチャート（Ｃ）では遅角前と遅角からの復帰後とで点火時期（ＭＢＴ）に差が生じているが、これは目標トルクに応じてＭＢＴも変化するためである。

タイムチャート（Ｂ）に示すタイミングでスロットル開度を増大させれば、タイムチャート（Ａ）に破線で示すように、所望のタイミングでトルクを将来目標値に到達させることができる。仮にタイムチャート（Ｂ）に示すタイミングよりも遅くにスロットル開度を増大させた場合には、所望のタイミングでトルクを将来目標値に到達させることができない。一方、タイムチャート（Ｂ）に示すタイミングよりも早くにスロットル開度を増大させた場合には、点火時期を遅角させている期間が無駄に長くなり、その分燃費の悪化を招いてしまう。したがって、燃費性能を高く維持しつつ予約された将来目標値を確実に実現するためには、タイムチャート（Ｂ）に示すタイミングを正確に計算することが重要である。

本実施の形態においては、スロットル開度を増大させるタイミング（図３のタイムチャート（Ｂ）に示すタイミング）は、目標効率の出力タイミングによって決まる。前述のエンジンコントローラ１０の構成によれば、目標効率計算部１０４が目標効率を計算して出力したタイミングでスロットル４が開かれることになる。また、目標効率の設定値によって、スロットル開度や点火時期の遅角量が決定される。以下、本実施の形態の要部である目標効率とその出力タイミングの計算について、図４乃至図８を用いて説明する。

目標効率計算部１０４で実施される一連の処理をフローチャートで示したものが図４である。図４のフローチャートに示すように、最初のステップＳ１０２では、目標効率計算部１０４に将来情報が入力される。将来情報は、現時刻を基準にした時間毎の将来のトルク値という形式で入力される。将来情報の一例をタイムチャートで示したものが図５である。図５に示すように、将来情報からはトルクの将来目標値、現在の目標トルクに対する将来目標値のトルク偏差ΔTrq、将来目標値に向けたトルクの調整開始タイミングTs、将来目標値に至るトルクの時間変化率Dt、将来目標値の実現タイミング（調整完了タイミング）Teを読み取ることができる。次のステップＳ１０４では、現時刻からトルク実現タイミングTeまでの時間が、将来目標値の実現までの余裕時間ΔＴとして計算される。

次のステップＳ１０６では、主アクチュエータであるスロットル４を動作させてエンジン２のトルク調整を行なった場合において、将来目標値の実現に要する所要時間が計算される。この所要時間の計算には目標効率計算部１０４に実装されているエンジンモデルが使用される。エンジンモデルはエンジン２の機能を各種パラメータと各種演算式とによってモデル化したものである。スロットル開度、点火時期、エンジン回転数、バルブタイミング等のエンジン２の運転条件をエンジンモデルに入力すると、それらの入力条件に応じたトルクが計算されて出力される。

図６のタイムチャートは、エンジンモデルによるトルクの計算結果の一例を示している。この計算では、点火時期はＭＢＴに設定され、エンジン回転数やバルブタイミング等の他の運転条件には実際値が用いられる。タイムチャート（Ａ）はスロットル開度の変化を示し、タイムチャート（Ｂ）はそれに応じたトルクの変化を示している。ステップＳ１０６では、スロットル開度を増大させてからトルクの増加量がΔTrqに達するまでの時間Δtが前記の所要時間として計算される。

次のステップＳ１０８では、ステップＳ１０４で計算された余裕時間ΔTとステップＳ１０６で計算された所要時間Δtとが比較される。余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して足りていれば、先行してスロットル開度を増大させることで、所望のタイミングでトルクを将来目標値に到達させることができる。ステップＳ１０８の比較の結果、余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して足りている場合にはステップＳ１１０以降の処理が行なわれる。

一方、余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して不足している場合には、先行してスロットル開度を増大させたとしても所望のタイミングまでにトルクを将来目標値に到達させることができない。そこで、ステップＳ１０８の比較の結果、余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して不足している場合には後述するステップＳ１２２の処理が行なわれる。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０２で入力された将来情報に基づいて、将来目標値に至るトルクの時間変化率Dtが計算される（図５参照）。また、ステップＳ１１２では、前述のエンジンモデルによる計算結果を用いて、トルクの増加量がΔTrqに達するまでの間の最大時間変化率Dtmが計算される（図６参照）。この最大時間変化率Dtmは、スロットル４の動作のみで実現できるトルクの最大時間変化率であり、これ以上の時間変化率を求める場合には他のアクチュエータによるトルク調整を併用する必要がある。

次のステップＳ１１４では、ステップＳ１１０で計算された将来トルクの時間変化率DtとステップＳ１１２で計算された最大時間変化率Dtmとが比較される。将来トルクの時間変化率Dtがスロットル４で実現できる最大時間変化率Dtmよりも小さい場合には、先行してスロットル４を開く必要は無く、通常と同じくトルクの立ち上がりに合わせてスロットル開度を増大させることで足りる。

ステップＳ１１４の判定の結果、時間変化率Dtが最大時間変化率Dtmよりも小さい場合、以降のステップはスキップされて本ルーチンは終了する。これにより、目標効率計算部１０４では目標効率の更新は行なわれず、出力される目標効率は通常値の１のままとなる。目標効率が１であれば、目標トルク補正部１０での目標トルクの嵩上げ補正は行なわれない。また、目標効率が１であれば、トルク効率計算部１１０から出力されるトルク効率も１となることから、点火時期計算部１１４で計算される遅角量はゼロとなり、最終点火時期はＭＢＴに維持される。したがって、ステップＳ１１４の判定結果としてＮｏが選択された場合には、目標トルクに従ってスロットル４のみでトルク調整が行なわれることになる。

これに対し、将来トルクの時間変化率Dtがスロットル４で実現できる最大時間変化率Dtmよりも大きい場合は、ステップＳ１１６，１１８及び１２０の処理が行なわれる。まず、ステップＳ１１６では、トルクの実現タイミングTeから前記の所要時間Δtだけ先行したタイミングが目標効率の出力タイミングTtとして算出される。繰り返しの説明になるが、本実施の形態のエンジンコントローラ１０の構成によれば、目標効率の出力タイミングTtがスロットル開度の増大タイミングとなる。目標効率の出力タイミングTtをトルクの実現タイミングTeよりも前出しにすることで、トルクの立ち上がりに先行してスロットル４を開くことができる。また、先行させる時間を前記の所要時間Δtとすることで、所望のタイミングにてトルクを将来目標値に到達させることができる。

ステップＳ１１８では、現時刻が目標効率の出力タイミングTtに達したか否か判定される。この判定は現時刻が目標効率の出力タイミングTtになるまで繰り返し実施される。そして、目標効率の出力タイミングTtが到来した時点でステップＳ１２０の処理が実施される。

ステップＳ１２０では、目標効率が計算される。そして、計算された目標効率が目標トルク補正部１０８に出力される。ここでは、現在の目標トルクの将来目標値に対する比が目標効率として算出される。ステップＳ１１６乃至Ｓ１２０の処理が選択された場合の制御結果をタイムチャートで示したものが図７である。図７のタイムチャート（Ａ）には、予約されたトルクの将来目標値と、目標トルク計算部１０２で計算される目標トルクとを併せて示している。タイムチャート（Ｂ）には目標効率の計算結果を示している。目標効率の出力タイミングTt以前では、目標効率はその通常値である１に設定されている。そして、目標効率の出力タイミングTt以降では、目標トルクの将来目標値に対する比が目標効率として設定されることで、目標トルクが将来目標値に一致するまでの間は、目標効率は１よりも小さい値に設定される。

図７のタイムチャート（Ｃ）には、スロットル開度計算部１１２による目標開度の計算結果を示している。目標トルクと将来目標値との比が目標効率として出力されることで、目標トルク補正部１０８で計算される補正目標トルクの値は将来目標値に一致する。その結果、スロットル４の目標開度は、目標効率が出力されたタイミングTtにて将来目標値に見合った開度まで増大される。

また、図７のタイムチャート（Ｄ）には、点火時期計算部１１４による最終点火時期の計算結果を示している。タイムチャート（Ｃ）に示すようにスロットル４が開かれる結果、吸入空気量は急増していき、それに伴い推定トルク計算部１０６で計算される推定トルクも増大していく。点火遅角量の計算の基礎となるトルク効率は目標トルクと推定トルクとの比であるので、吸入空気量の増大に応じてトルク効率は減少していき、トルク効率の減少に伴って点火時期は遅角されていく。スロットル４の目標開度が増大されるタイミングTtが点火時期の遅角開始タイミングとなる。やがて目標トルクが増加して目標トルクと将来目標値との差が縮小方向に転ずると、点火時期は進角側に戻されていき、目標トルクが将来目標値に一致したタイミングTeにてＭＢＴに戻される。

次に、ステップＳ１０８の判定の結果、余裕時間ΔTが所要時間Δtよりも小さかった場合の処理について説明する。この場合には、ステップＳ１１０乃至Ｓ１２０の処理の代わりにステップＳ１２２の処理が行なわれる。

ステップＳ１２２では、現在の目標トルクの将来目標値に対する比が目標効率として計算される。そして、計算された目標効率が目標トルク補正部１０８に出力される。つまり、出力タイミングTtを計ることなく、速やかに目標効率の出力が行なわれる。ステップ１２２の処理が選択された場合の制御結果をタイムチャートで示したものが図８である。図８のタイムチャート（Ａ）には、予約されたトルクの将来目標値と、目標トルク計算部１０２で計算される目標トルクと、後述するようにスロットル４と点火装置６とを制御した場合の実際のエンジントルクとを示している。タイムチャート（Ｂ）には目標効率の計算結果を示している。

目標効率が出力されることで、スロットル開度は将来目標値に見合った開度まで速やかに増大される。図８のタイムチャート（Ｃ）には、スロットル開度計算部１１２による目標開度の計算結果を示している。

スロットル４が開かれる結果、吸入空気量の増大に応じてトルク効率は減少していく。点火時期計算部１１４ではトルク効率を点火遅角量の計算の基礎としているが、ステップＳ１２２の処理が選択された場合は、点火遅角量にガードがかけられるようになっている。より詳しくは、トルク効率の値の如何によらず点火遅角量はゼロに設定される。図８のタイムチャート（Ｄ）には、点火時期計算部１１４による最終点火時期の計算結果を示している。この図に示すように、余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して不足している場合には、点火時期は遅角されることなく目標トルクに応じたＭＢＴに維持される。

以上説明したとおり、本実施の形態の制御装置は、エンジンコントローラ１０の構成と制御の内容に種々の特徴を有している。以下では、エンジンコントローラ１０が有する特徴的な動作とその効果についてまとめて説明する。

エンジンコントローラ１０は、パワートレインマネージャ１２からエンジンのトルク調整の予約を将来情報の形で受け付けると、その将来情報からトルクの将来目標値を読み取り、将来目標値の実現に要する所要時間Δtをエンジン２の運転状態から計算する。そして、予約された実現タイミングTeよりも所要時間Δtだけ先行したタイミングTtで、将来目標値の実現に向けて主アクチュエータであるスロットル４の動作を開始する。このようにスロットル４を先行して動作させることで、予約どおりの実現タイミングTeにて予約どおりの将来トルク（将来目標値）を実現することができる。

さらに、エンジンコントローラ１０は、スロットル４を開くと同時に、スロットル開度を増大させてから予約された実現タイミングTeまでの間、スロットル開度の増大に伴い生じるトルク変化を相殺するように副アクチュエータである点火装置６を動作させる。点火装置６によって点火時期の遅角が行なわれることで、予約された実現タイミングTe以前の不要なトルク変化を抑制することができる。また、所要時間Δtは予約された実現タイミングTeでの将来目標値の実現に過不足がない時間であり、点火装置６はこの所要時間Δt内で点火時期の遅角を行なうので、点火時期の遅角時間を必要最小限に抑えることができる。

また、エンジンコントローラ１０は、将来トルクの時間変化率Dtがスロットル４で実現できる最大時間変化率Dtmよりも小さい場合にはスロットル４の制御のみでトルク調整を行なう。そして、この時間変化率Dtをスロットル４の制御では実現できない場合に限り、点火装置６による点火時期の遅角も利用してトルク調整を行なう。このように、将来トルクの時間変化率Dtに基づいてスロットル４と点火装置６とを協調制御することで、点火時期の遅角は必要最小限に抑えつつ、所望の時間変化率Dtでトルクを増大させることができる。

また、エンジンコントローラ１０は、将来目標値の実現までの余裕時間ΔＴが所要時間Δtに対して不足している場合には、スロットル開度を速やかに増大させてトルクの上昇を図る一方、点火時期の遅角は禁止する。このように余裕時間ΔＴが短い状況では、点火時期の遅角によるトルク変化の抑制効果は大きくない。したがって、余裕時間ΔＴが所要時間Δtに対して足りていることを点火時期の遅角の条件とすることで、点火時期が無駄に遅角されるのを防止することができる。

なお、本実施の形態では、パワートレインマネージャ１２が第１の発明の「車両制御手段」に相当している。また、エンジンコントローラ１０が第１の発明の「予約情報取得手段」に相当し、目標効率計算部１０４が第１の発明の「所要時間計算手段」に相当している。また、目標効率計算部１０４、目標トルク補正部１０８、スロットル開度計算部１１２及びスロットルドライバ１１６によって第１の発明の「主アクチュエータ制御手段」が構成され、目標効率計算部１０４、トルク効率計算部１１０、点火時期計算部１１４及び点火装置ドライバ１１８によって第１の発明の「副アクチュエータ制御手段」が構成されている。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２としての制御装置は、実施の形態１の制御装置とは、パワートレインマネージャ１２からエンジンコントローラ１０に供給される将来情報（予約情報）の内容に違いがある。なお、制御装置の構成については実施の形態１と共通であり、全体の構成は図１によって示され、エンジンコントローラ１０の詳細構成は図２に示される。

本実施の形態では、将来目標値とその実現タイミングのみが将来情報としてエンジンコントローラ１０に供給される。将来情報の一例をタイムチャートで示したものが図９である。図９に示すように、将来情報から読み取ることができるのは、トルクの将来目標値とその実現タイミング（調整完了タイミング）Teのみであり、将来目標値に向けたトルクの調整開始タイミングや将来目標値に至るトルクの時間変化率は将来情報に含まれていない。将来情報は目標効率計算部１０４において目標効率の計算に使用される。このため、実施の形態１とは、目標効率計算部１０４における処理の内容にも相違がある。

図１０は、本実施の形態において目標効率計算部１０４で実施される一連の処理を示したフローチャートである。このフローチャートにおいて、図４に示すフローチャートと同一のステップ番号を付した処理は、その処理内容が共通していることを意味している。以下、目標効率計算部１０４における処理についてフローチャートに沿って説明する。

最初のステップＳ１０２では、目標効率計算部１０４に将来情報が入力される。将来情報の形式は図９のタイムチャートに示したとおりである。次のステップＳ１０４では、現時刻から実現タイミングTeまでの時間が、将来目標値の実現までの余裕時間ΔＴとして計算される。また、ステップＳ１０６では、スロットル４を動作させてエンジン２のトルク調整を行なった場合において、将来目標値の実現に要する所要時間Δtがエンジンモデルを用いて計算される。

次のステップＳ１０８では、ステップＳ１０４で計算された余裕時間ΔTとステップＳ１０６で計算された所要時間Δtとが比較される。余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して不足している場合にはステップＳ１２２の処理が行なわれる。すなわち、出力タイミングを計ることなく速やかに目標効率の出力が行なわれ、スロットル開度は将来目標値に見合った開度まで速やかに増大される。一方、点火時期は遅角されることなく目標トルクに応じたＭＢＴに維持される。

一方、余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して足りている場合にはステップＳ１１６の処理が行なわれる。本実施の形態における目標効率計算部１０４の処理フローは、実施の形態１における目標効率計算部１０４の処理フローからステップＳ１１０，Ｓ１１２及びＳ１１４の処理を取り除いたものに相当している。図９のタイムチャートに示すように、本実施の形態で用いられる将来情報には将来目標値に至るトルクの時間変化率が含まれていないため、ステップＳ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４の処理は用をなさないからである。

ステップＳ１１６では、将来目標値の実現タイミングTeから前記の所要時間Δtだけ先行したタイミングが目標効率の出力タイミングTtとして算出される。次のステップＳ１１８では、現時刻が目標効率の出力タイミングTtに達したか否か判定される。そして、目標効率の出力タイミングTtが到来した時点でステップＳ１２０の処理が実施される。

ステップＳ１２０では、現在の目標トルクの将来目標値に対する比が目標効率として算出され、その算出値が目標トルク補正部１０８に出力される。これにより、スロットル開度は将来目標値に見合った開度まで増大される。また、点火時期はスロットル開度が増大されると同時に遅角され、将来目標値の実現タイミングTeにてＭＢＴに戻される。

以上説明したように、本実施の形態で用いられる将来情報は実施の形態１で用いられる将来情報よりも情報量が少ない。しかし、少なくとも将来目標値とその実現タイミングとが将来情報に含まれているならば、実施の形態１と同様、点火時期の遅角時間を必要最小限に抑えながら、予約どおりの実現タイミングTeにて予約どおりの将来トルク（将来目標値）を実現することができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３としての車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。図１１において実施の形態１の制御装置と共通する要素については同一の符号を付している。本実施の形態の制御装置は、実施の形態１の制御装置とはエンジンコントローラ３０の構成にのみ相違があり、他の要素は実施の形態１のものと共通している。

エンジンコントローラ３０には、その上位のパワートレインマネージャ１２からトルク要求と将来情報とが供給される。将来情報の供給はパワートレインマネージャ１２からエンジン２へのトルク調整の予約を意味している。エンジンコントローラ３０が受け付けた将来情報が予約情報となり、その内容に従ってエンジン２の制御スケジュールが立てられる。なお、本実施の形態で用いられる将来情報は、図５のタイムチャートに示すような情報を含んでいるものとする。すなわち、トルクの将来目標値、現在の目標トルクに対する将来目標値のトルク偏差ΔTrq、将来目標値に向けたトルクの調整開始タイミングTs、将来目標値に至るトルクの時間変化率Dt、将来目標値の実現タイミングTeが情報として含まれている。

図１２はエンジンコントローラ３０の構成を示すブロック図である。この図に示すように、エンジンコントローラ３０は複数の計算要素３０２，３０４，３０６，３０８，３１０を備えている。また、スロットルの動作を制御するスロットルドライバ３１２と点火装置の動作を制御する点火装置ドライバ３１４とを備えている。エンジンコントローラ３０には、パワートレインマネージャ１２から供給されるトルク要求と将来情報のほか、エンジン回転数、エアフローメータの出力値、現時点の実点火時期、冷却水温度、バルブタイミング等のエンジン２の運転状態に関する情報も入力されている。

パワートレインマネージャ１２から供給されるトルク要求は、目標トルク計算部３０２に入力される。目標トルク計算部３０２は、入力されたトルク要求をベースにしてエンジン２の目標トルクを計算している。目標トルクの計算では、トルク要求値に制振トルクを加算する等の処理が行なわれている。計算された目標トルクは後述する目標トルク分割部３０６に出力される。

パワートレインマネージャ１２から供給される将来情報は、運転状態情報とともにタイミング計算部３０４に入力される。タイミング計算部３０４は、入力された将来情報に基づいて、将来目標値の実現タイミングに対してスロットル４と点火装置６とを先行して動作させるタイミングを計算する。計算された先行動作開始タイミングは後述する目標トルク分割部３０６に出力される。

目標トルク分割部３０６は、目標トルク計算部３０２から供給される目標トルクを、スロットル４により実現させるトルク（スロットル用トルク）と、点火装置６により実現させるトルク（点火装置用トルク）とに分割する。分割されたトルクのうちスロットル用トルクはスロットル開度計算部３０８に出力され、点火装置用トルクは点火時期計算部３１０に出力される。

目標トルク分割部３０６には、目標トルクの他、先行動作開始タイミングと将来情報とが入力されている。先行動作開始タイミングが到来していないとき、つまり、通常時には、目標トルク分割部３０６は目標トルクをそのままスロットル用トルクとし、点火装置用トルクはゼロに設定する。先行動作開始タイミングの到来後は、将来情報に含まれる将来目標値をスロットル用トルクとし、目標トルクと将来目標値との差分のマイナストルクを点火装置用トルクとして算出する。そして、将来目標値の実現タイミングの到来後は、再び目標トルクをそのままスロットル用トルクとし、点火装置用トルクはゼロに設定する。

スロットル開度計算部３０８は、目標トルク分割部３０６から供給されるスロットル用トルクを空気量に変換し、その空気量を実現するためのスロットル４の開度を計算する。スロットル開度計算部３０８で計算された開度は、スロットル４の目標開度としてスロットルドライバ３１２にセットされる。スロットルドライバ３１２は、この目標開度を実現するようにスロットル４を制御する。

点火時期計算部３１０は、まず、目標トルク分割部３０６から供給される点火装置用トルクからＭＢＴに対する遅角量を計算する。遅角量の計算には、少なくともトルクを軸の１つとするマップが用いられる。この計算では、トルクの絶対値が大きいほど遅角量は大きい値に設定される。そして、点火装置用トルクから決定された遅角量と、エンジン２の運転状態から決まる基本点火時期とから最終点火時期を算出する。計算された最終点火時期は、点火時期計算部３１０から点火装置ドライバ３１４にセットされる。点火装置ドライバ３１４は、最終点火時期に従って点火装置６を制御する。

以上のようなエンジンコントローラ３０の構成によれば、実施の形態１と同様、図３のタイムチャートに示すような動作パターンでスロットル４と点火装置６とを動作させることができる。以下、パワートレインマネージャ１２から将来情報が供給されたときのエンジンコントローラ３０の計算動作について詳細に説明する。

図１３は、エンジンコントローラ３０で実施される一連の処理を示したフローチャートである。図１３のフローチャートに示すように、最初のステップＳ２０２では、タイミング計算部３０４と目標トルク分割部３０６とに将来情報が入力される。将来情報の形式は図５のタイムチャートに示したとおりである。

次のステップＳ２０４からステップＳ２１６までは、タイミング計算部３０４において実施される処理である。まず、ステップＳ２０４では、現時刻から実現タイミングTeまでの時間が、将来目標値の実現までの余裕時間ΔＴとして計算される。また、ステップＳ２０６では、スロットル４を動作させてエンジン２のトルク調整を行なったときの、将来目標値の実現に要する所要時間Δtがエンジンモデルを用いて計算される。所要時間Δtの計算方法は実施の形態１と同様であるので、その詳細は省略する。

次のステップＳ２０８では、ステップＳ２０４で計算された余裕時間ΔTとステップＳ２０６で計算された所要時間Δtとが比較される。余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して足りている場合にはステップＳ２１０以降の処理が行なわれる。一方、余裕時間ΔTが所要時間Δtに対して不足している場合には後述するステップＳ２２８の処理が行なわれる。

ステップＳ２１０では、ステップＳ２０２で入力された将来情報に基づいて、将来目標値に至るトルクの時間変化率Dtが計算される。また、ステップＳ２１２では、前述のエンジンモデルによる計算結果を用いて、トルクの増加量がΔTrqに達するまでの間の最大時間変化率Dtmが計算される。

次のステップＳ２１４では、ステップＳ２１０で計算された将来トルクの時間変化率DtとステップＳ２１２で計算された最大時間変化率Dtmとが比較される。将来トルクの時間変化率Dtがスロットル４で実現できる最大時間変化率Dtmよりも大きい場合は、次のステップＳ２１６の処理が行なわれる。一方、将来トルクの時間変化率Dtがスロットル４で実現できる最大時間変化率Dtmよりも小さい場合には後述するステップＳ２２６の処理が行なわれる。

ステップＳ２１６では、将来トルクの実現タイミングTeから前記の所要時間Δtだけ先行したタイミングが先行動作開始タイミングTtとして算出される。計算された先行動作開始タイミングTtは目標トルク分割部３０６に出力される。

次のステップＳ２１８からステップＳ２２４までは、目標トルク分割部３０６において実施される処理である。ステップＳ２１８では、現時刻が先行動作開始タイミングTtに達したか否か判定される。この判定は現時刻が先行動作開始タイミングTtになるまで繰り返し実施される。そして、先行動作開始タイミングTtが到来した時点でステップＳ２２０の処理が実施される。

ステップＳ２２０では、スロットル用トルクが目標トルクから将来情報に含まれる将来目標値に変更され、同時に、点火装置用トルクが通常値のゼロから目標トルクと将来目標値との差分のマイナストルクに変更される。この変更を受けて、スロットル開度計算部３０８で計算されるスロットル４の目標開度は将来目標値に見合った開度まで増大され、点火時期計算部３１０で計算される最終点火時期はＭＢＴよりも遅角される。

次のステップＳ２２２では、現時刻が将来トルク実現タイミングTeに達したか否か判定される。この判定は現時刻が将来トルク実現タイミングTeになるまで繰り返し実施される。そして、将来トルク実現タイミングTeが到来した時点でステップＳ２２４の処理が実施される。

ステップＳ２２４では、スロットル用トルクが将来目標値から目標トルクに戻され、同時に、点火装置用トルクが通常値のゼロに戻される。この時点では目標トルクは将来目標値に一致している。したがって、スロットル開度計算部３０８で計算されるスロットル４の目標開度は現在の開度のまま維持される。点火時期計算部３１０で計算される最終点火時期はＭＢＴまで進角される。

ステップＳ２２０乃至Ｓ２２４の処理によれば、スロットル４を先行して動作させることで、予約どおりに将来トルク実現タイミングTeにて将来トルク（将来目標値）を実現することができる。さらに、スロットル開度を増大させてから将来トルク実現タイミングTeまでの間、スロットル開度の増大に伴い生じるトルク変化を相殺するように点火時期の遅角が行なわれることで、将来トルク実現タイミングTe以前の不要なトルク変化を抑制することができる。また、所要時間Δtは将来トルク実現タイミングTeでの将来目標値の実現に過不足がない時間であり、点火装置６はこの所要時間Δt内で点火時期の遅角を行なうので、点火時期の遅角時間を必要最小限に抑えることもできる。

次に、ステップＳ２１４の判定の結果、将来トルクの時間変化率Dtがスロットル４で実現できる最大時間変化率Dtmよりも小さかった場合の処理について説明する。この場合には、ステップＳ２１６乃至Ｓ２２４の処理の代わりにステップＳ２２６の処理が行なわれる。

ステップＳ２２６は、目標トルク分割部３０６において実施される処理である。ステップＳ２２６では、スロットル用トルクは目標トルクのままとされ、点火装置用トルクも変更されることなく通常値のゼロのままとされる。これにより、スロットル４の目標開度は目標トルクに従って変化し、最終点火時期はＭＢＴに維持される。したがって、この場合には目標トルクに従ってスロットル４のみでトルク調整が行なわれることになる。このように、将来トルクの時間変化率Dtに基づいてスロットル４と点火装置６とを協調制御することで、点火時期の遅角は必要最小限に抑えつつ、所望の時間変化率Dtでトルクを増大させることができる。

次に、ステップＳ２０８の判定の結果、余裕時間ΔTが所要時間Δtよりも小さかった場合の処理について説明する。この場合には、ステップＳ２１０乃至Ｓ２２４の処理の代わりにステップＳ２２８の処理が行なわれる。

ステップＳ２２８は、目標トルク分割部３０６において実施される処理である。ステップＳ２２８では、スロットル用トルクは目標トルクから将来情報に含まれる将来目標値に変更される。この変更を受けてスロットル４の目標開度は将来目標値に見合った開度まで速やかに増大される。ただし、点火装置用トルクは変更されることなく通常値のゼロのままとされる。つまり、スロットル開度のみ速やかに増大されるが、点火時期は遅角されることなく目標トルクに応じたＭＢＴに維持される。このように余裕時間ΔＴが短い状況では、点火時期の遅角によるトルク変化の抑制効果は大きくない。したがって、余裕時間ΔＴが所要時間Δtに対して足りていることを点火時期の遅角の条件とすることで、点火時期が無駄に遅角されるのを防止することができる。

以上説明したとおり、本実施の形態のエンジンコントローラ３０は、実施の形態１のエンジンコントローラ１０とはその構成においても制御の内容においても大きく異なっている。しかし、得られる効果に関しては実施の形態１のものと同等であり、点火時期の遅角時間を必要最小限に抑えながら、予約どおりの実現タイミングTeにて予約どおりの将来トルク（将来目標値）を実現することができる。

なお、本実施の形態では、将来情報には図５のタイムチャートに示すような情報が含まれていることを前提としているが、必ずしもこれら全ての情報が含まれていなくてもよい。少なくとも将来目標値とその実現タイミングとが将来情報に含まれているならば、点火時期の遅角時間を必要最小限に抑えながら、予約どおりの実現タイミングにて予約どおりの将来トルクを実現することができる。したがって、図９のタイムチャートに示すように、将来目標値に至るトルクの時間変化率が将来情報に含まれていなくてもよい。この場合には、図１３に示す処理フローからステップＳ２１０，Ｓ２１２及びＳ２１４の処理を省略することで対応することができる。

本実施の形態では、パワートレインマネージャ１２が第１の発明の「車両制御手段」に相当している。また、エンジンコントローラ３０が第１の発明の「予約情報取得手段」に相当し、タイミング計算部３０４が第１の発明の「所要時間計算手段」に相当している。また、目標トルク分割部３０６、スロットル開度計算部３０８及びスロットルドライバ３１２によって第１の発明の「主アクチュエータ制御手段」が構成され、目標トルク分割部３０６、点火時期計算部３１０及び点火装置ドライバ３１２によって第１の発明の「副アクチュエータ制御手段」が構成されている。

実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４としての車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。図１４において実施の形態１の制御装置と共通する要素については同一の符号を付している。この制御装置はエンジンコントローラ１０を含むが、その構成は実施の形態１と同じく図２のブロック図にて示される。以下、図１４及び図２を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。

本実施の形態の制御装置は、補機２６を制御する補機コントローラ２８を含む。補機コントローラ２８は、エンジンコントローラ１０とともにパワートレインマネージャ１２に接続されている。エンジンコントローラ１０には、エンジン２のトルク調整に用いるアクチュエータとして、主アクチュエータとしてのスロットル４と、副アクチュエータとしての点火装置６とが接続されている。

本実施の形態における補機２６とは、オルタネータやエアコンコンプレッサのようにエンジン２によって駆動される機器を指す。これらの補機２６は、エンジン２が出力するトルクを消費して動作する。このため、突然に補機２６の駆動を開始すると、エンジン２が出力するトルクの一部が補機２６によって突然に消費されることとなり、車両駆動ユニット全体としては急激なトルクの低下を招いてしまう。

このような問題は、補機２６の駆動開始に合わせてエンジン２のトルクを増大させることで解決可能である。つまり、補機２６の駆動に要するトルク（補機駆動トルク）分だけエンジン２の出力トルクも増大させればよい。ただし、エンジン２にとっては突然にトルクを増大させることは困難なため、補機２６の駆動開始が予め分かっている場合には、それに備えてエンジン２のトルク調整に係るアクチュエータ４，６を先行して動作させておく必要がある。

そこで、補機２６を制御する補機コントローラ２８は、補機２６を駆動する必要が生じた場合、まず、パワートレインマネージャ１２に対して補機２６の駆動許可を要求する。そして、パワートレインマネージャ１２からの駆動許可が下りてから補機２６の駆動を開始する。

一方、パワートレインマネージャ１２は、補機コントローラ２８からの駆動許可要求を受け付けたら、エンジンコントローラ１０に対してアクチュエータ４，６の先行動作の開始を指示する。そして、適切なタイミングにて補機コントローラ２８に対し補機２６の駆動を許可する。

以上の処理において最も重要なのは、各アクチュエータ４，６の先行動作を開始してから補機２６の駆動を許可するまでの時間である。以下、この点について図１５のタイムチャートを用いて説明する。

図１５に示すタイムチャート（Ａ）には、補機２６の駆動が開始される前後での補機駆動トルクの変化が示されている。この図に示すように、補機２６の駆動開始と同時に補機駆動トルクは略ステップ状に速やかに立ち上がる。このような補機駆動トルクの変化をエンジン２で吸収するためには、エンジン２のトルクも補機駆動トルクに合わせてタイムチャート（Ｂ）に示すように変化させる必要が有る。

タイムチャート（Ｂ）に示すトルク変化をエンジン２の制御によって実現する場合、採り得る各アクチュエータ４，６の動作パターンは複数存在している。しかし、燃費を考慮する場合には、好ましい動作パターンは１つに絞られる。それは、副アクチュエータである点火装置６の介在を可能な限り抑えるようにした動作パターンであり、より具体的には、点火遅角を行なう時間を可能な限り短くした動作パターンである。そのような動作パターンでスロットル４と点火装置６とを適切に協働させることができれば、燃費性能を高く維持しつつ所望のトルクを実現することが可能になる。

図１５に示すタイムチャート（Ｃ）は、タイムチャート（Ｂ）に示すトルク変化を実現するためのスロッル４の動作パターンを示す図である。タイムチャート（Ｄ）は、タイムチャート（Ｂ）に示すトルク変化を実現するための点火装置６の動作パターンを示す図である。各タイムチャートについて具体的に説明すると、タイムチャート（Ｂ）において破線で示すトルク変化は、点火時期はＭＢＴに設定したままで、タイムチャート（Ｃ）に示すタイミングでスロットル開度を増大させたときに推定されるトルク変化を示している。増大させる前のスロットル開度は現時刻の目標トルクに対応した開度であり、増大させた後のスロットル開度は、補機駆動トルクを加えた将来の目標トルク（これをトルクの将来目標値という）に対応した開度である。なお、ここではステップ状にスロットル開度を増大させているが、一旦最大開度まで開いた後（すなわち、スロットル開度をオーバーシュートさせた後）、将来目標値に対応したスロットル開度まで戻すようにしてもよい。

タイムチャート（Ｂ）に破線で示す推定トルクと実線で示す目標トルクとの差は、点火時期をＭＢＴよりも遅角することで解消することができる。具体的には、タイムチャート（Ｄ）に示すように、スロットル４を開くと同時に点火時期も遅角し、補機２６の駆動を開始するタイミングにて再びＭＢＴまで進角する。このように点火時期の遅角を行なうことで、補機２６の駆動開始前の不要なトルク変化を抑制することができる。なお、タイムチャート（Ｄ）では遅角前と遅角からの復帰後とで点火時期（ＭＢＴ）に差が生じているが、これは目標トルクに応じてＭＢＴも変化するためである。

各アクチュエータ４，６の先行動作を開始するタイミングと、補機２６の駆動を開始するタイミングとの関係が適切であれば、タイムチャート（Ｂ）に示すように、所望のタイミングでトルクを将来目標値に到達させることができる。しかし、各アクチュエータ４，６の先行動作を開始してから補機２６の駆動開始までの時間が短すぎる場合には、所望のタイミングまでに十分にトルクを上昇させることができない。一方、各アクチュエータ４，６の先行動作を開始してから補機２６の駆動開始までの時間が長すぎる場合には、点火時期を遅角させている期間が無駄に長くなり、その分燃費の悪化を招いてしまう。したがって、燃費性能を高く維持しつつ、補機２６の駆動前後でのトルク変動を確実に抑えるためには、各アクチュエータ４，６の先行動作を開始してから補機２６の駆動開始までの適正時間を正確に計算することが重要である。

以下、本実施の形態の要部である補機２６の駆動許可タイミングの計算について、図１６乃至図１８を用いて説明する。なお、各アクチュエータ４，６の先行動作を開始するタイミングは、エンジンコントローラ１０内での目標効率の出力タイミングによって任意に決定することができる。実施の形態１にて既述したとおり、図２に示すエンジンコントローラ１０の構成によれば、目標効率計算部１０４が目標効率を計算して出力したタイミングでスロットル４が開かれ、点火時期が遅角されることになる。また、目標効率の設定値によって、スロットル開度や点火時期の遅角量が決定される。

本実施の形態においてパワートレインマネージャ１２で実施される一連の処理をフローチャートで示したものが図１６である。また、図１６のフローチャートによる制御結果をタイムチャートで示したものが図１７である。以下では、図１７のタイムチャートを適宜に参照しながら、図１６のフローチャートに沿ってパワートレインマネージャ１２による処理の内容を説明していく。

最初のステップＳ３０２では、補機２６の駆動許可要求が入力されているか否か判定される。補機コントローラ２８からパワートレインマネージャ１２には、補機駆動許可要求フラグが提示されている。図１７のタイムチャート（Ａ）に示すように、この補機駆動許可要求フラグがオンとされたとき、駆動許可要求が入力されたことになる。駆動許可要求が入力された場合には、次のステップＳ３０４以降の処理が実施される。

ステップＳ３０４では、補機２６の駆動に要するトルク（補機駆動トルク）の見積もりが行なわれる。補機駆動トルクの大きさは、補機２６の目標動作状態（例えば、補機２６がオルタネータであれば目標発電量）から計算で求めることができる。

次のステップＳ３０６では、ステップＳ３０４で計算した補機駆動トルクが将来情報としてエンジンコントローラ１０に出力される。図１７のタイムチャート（Ｂ）には、エンジンコントローラ１０に出力される将来情報（補機駆動トルク）を示している。

次のステップＳ３０８では、主アクチュエータであるスロットル４を動作させてトルクアップを図る場合のトルク勾配が予測される。このトルク変化の予測にはエンジンモデルが使用される。エンジンモデルによれば、スロットル開度、点火時期、エンジン回転数、バルブタイミング等のエンジン２の運転条件からエンジン２が出力するトルクの勾配を予測することができる。図１８のタイムチャートは、エンジンモデルによるトルク勾配の予測結果を示している。この計算では、点火時期はＭＢＴに設定され、エンジン回転数やバルブタイミング等の他の運転条件には実際値が用いられる。

次のステップＳ３１０では、ステップＳ３０８の予測結果を用い、補機２６の駆動を開始するまでの待機時間Δtが計算される。図１８のタイムチャートには待機時間Δtの計算方法が示されている。これによれば、まず、スロットル開度を増大させてから補機駆動トルク分だけトルクが増加するまでの所要時間Δt2が計算される。また、補機コントローラ２８に対して補機２６の駆動を許可した後、実際に補機２６の駆動に要するトルクが見積もり値に達するまでの遅れ時間Δt1が計算される。そして、所要時間Δt2から遅れ時間Δt1を差し引いた時間が前記の待機時間Δtとして算出される。

次のステップＳ３１２では、ステップＳ３０４で計算した補機駆動トルクが待機時間Δtだけ遅延処理される。そして、遅延処理した補機駆動トルクを他の要求トルク（ドライバ要求トルクを含む）に加算したものが最終的なトルク要求値としてエンジンコントローラ１０に出力される。図１７のタイムチャート（Ｃ）には、エンジンコントローラ１０に出力されるトルク要求値を示している。

次のステップＳ３１４では、前記の待機時間Δtが経過したか否か判定される。この判定は待機時間Δtが経過するまで繰り返し実施される。そして、補機２６の駆動許可要求が入力されてから待機時間Δtが経過した時点で次のステップＳ３１６の処理が実施される。

ステップＳ３１６では、補機コントローラ２８に対して補機２６の駆動が許可される。パワートレインマネージャ１２から補機コントローラ２８には、補機駆動許可フラグが提示されている。図１７のタイムチャート（Ｇ）に示すように、この補機駆動許可フラグがオンとされたとき、補機２６の駆動許可が下りたことになる。パワートレインマネージャ１２からの駆動許可を受けて、補機コントローラ２８は補機２６の駆動を開始する。

以上説明した処理とは並行して、エンジンコントローラ１０においても独自の処理が行なわれている。まず、上述のステップＳ３１２で出力されたトルク要求は、エンジンコントローラ１０の目標トルク計算部１０２に入力される。目標トルク計算部１０２は入力されたトルク要求をベースにしてエンジン２の目標トルクを計算している。計算された目標トルクは目標トルク補正部１０８に出力される。

また、上述のステップＳ３０６で出力された将来情報としての補機駆動トルクは、エンジンコントローラ１０の目標効率計算部１０４に入力される。目標効率計算部１０４は入力された補機駆動トルクを用いて目標効率を計算している。具体的には補機駆動トルクを将来目標値とし、現在の目標トルクの将来目標値に対する比を目標効率として計算している。図１７のタイムチャート（Ｄ）には目標効率の計算結果を示している。計算された目標効率は目標トルク補正部１０８に出力される。

図１７のタイムチャート（Ｅ）には、スロットル開度計算部１１２による目標開度の計算結果を示している。目標トルクと将来目標値（補機駆動トルクに対応）との比が目標効率として出力されることで、目標トルク補正部１０８で計算される補正目標トルクの値は将来目標値に一致する。その結果、スロットル４の目標開度は、速やかに将来目標値に見合った開度まで増大される。

また、図１７のタイムチャート（Ｆ）には、点火時期計算部１１４による最終点火時期の計算結果を示している。タイムチャート（Ｅ）に示すようにスロットル４が開かれる結果、吸入空気量は急増していき、それに伴い推定トルク計算部１０６で計算される推定トルクも増大していく。点火遅角量の計算の基礎となるトルク効率は目標トルクと推定トルクとの比であるので、吸入空気量の増大に応じてトルク効率は減少していき、トルク効率の減少に伴って点火時期は遅角されていく。やがて目標トルクが将来目標値に一致したタイミングにて点火時期はＭＢＴに戻される。

以上説明したとおり、本実施の形態の制御装置は、補機２６の駆動に係る制御に特徴を有している。以下では、その制御の結果生じる効果についてまとめて説明する。

パワートレインマネージャ１２は補機コントローラ２８から補機２６の駆動許可の要求を受けると、補機２６の駆動に要するトルク（補機駆動トルク）からトルクの将来目標値を計算し、将来目標値の実現に要する所要時間Δt2をエンジン２の運転状態から計算する。そして、所要時間Δt2に基づいて設定される待機時間Δtの経過後、補機コントローラ２８に対して補機２６の駆動を許可する。この処理と並行してパワートレインマネージャ１２は、エンジンコントローラ１０に対して指示（将来情報）を出し、将来目標値の実現に向けて主アクチュエータであるスロットル４を先行して動作させる。このように補機２６の駆動を許可する前にスロットル４を先行して動作させることで、補機２６の駆動に要するトルクを短い時間で確実に実現することができる。

さらに、パワートレインマネージャ１２は、エンジンコントローラ１０に対して指示（将来情報）を出し、スロットル開度を増大させてから補機２６の駆動許可が下りるまでの間、スロットル開度の増大に伴い生じるトルク変化を相殺するように副アクチュエータである点火装置６を動作させる。点火装置６によって点火時期の遅角が行なわれることで、補機２６の駆動が開始される以前の不要なトルク変化を抑制することができる。また、待機時間Δｔは補機駆動トルクに見合った目標トルクの実現に過不足がない時間であり、点火装置６はこの待機時間Δｔ内で点火時期の遅角を行なうので、点火時期の遅角時間を必要最小限に抑えることができる。

さらに、パワートレインマネージャ１２は、補機２６の動作特性から生じる遅れ時間Δt1を考慮して前記の待機時間Δｔを設定するので、エンジン２の出力トルクと補機２６の駆動によるトルク消費量とのバランスの崩れを抑えることができ、車両駆動ユニット全体としては所望のトルクに維持することができる。また、待機時間Δtが最適化されることで、点火時期の遅角時間も必要最小限に抑えることができる。

本実施の形態では、補機２６と補機コントローラ２８とにより第６の発明の「トルク消費要素」が構成されている。また、パワートレインマネージャ１２によるステップＳ３０２，Ｓ３０４及びＳ３０６の処理の実施は第６の発明の「将来目標値設定手段」に相当し、ステップＳ３０８及びＳ３１０の処理の実施は第６の発明の「所要時間計算手段」に相当している。また、エンジンコントローラ１０の目標効率計算部１０４、目標トルク補正部１０８、スロットル開度計算部１１２及びスロットルドライバ１１６によって第６の発明の「主アクチュエータ制御手段」が構成され、目標効率計算部１０４、トルク効率計算部１１０、点火時期計算部１１４及び点火装置ドライバ１１８によって第６の発明の「副アクチュエータ制御手段」が構成されている。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。例えば、次のように変形して実施してもよい。

実施の形態１では、パワートレインマネージャ１２がエンジン２に対して予約するトルク調整はトルクの増加調整となっているが、実施の形態１の制御装置の構成によれば、トルクの減少調整にも対応することができる。この場合は、トルクダウンの実現タイミングよりも先行してスロットル４が閉じられ、スロットル開度の減少に伴い生じるトルク変化を相殺するように点火時期が進角されることになる。実施の形態２及び３に関しても同様である。

実施の形態４では、補機コントローラ２８からパワートレインマネージャ１２に補機２６の駆動許可を要求しているが、実施の形態４の制御装置の構成によれば、補機２６の停止にも対応することができる。この場合は、補機コントローラ２８から補機２６の停止許可の要求があると、補機２６の停止が許可されるに先立ってスロットル４が閉じられ、スロットル開度の減少に伴い生じるトルク変化を相殺するように点火時期が進角されることになる。

また、実施の形態４の制御装置の構成によれば、補機２６の駆動／停止だけでなく、補機２６の駆動量、すなわち、トルク消費量の段階的な変更或いは連続的な変更にも対応することができる。例えば、補機２６がオルタネータであれば、補機コントローラ２８からオルタネータの発電量の変更要求があると、発電量の変更が許可されるに先立ってスロットル４の開度が変更され、スロットル開度の変化に伴い生じるトルク変化を相殺するように点火時期が変更されることになる。この場合、発電量の変更要求が増量要求であるならば、要求されている増量の程度に応じてスロットル開度が増大され、それに応じて点火時期が遅角されることになる。

実施の形態４において、制御装置を構成しているエンジンコントローラ１０を図１２に示す構成のエンジンコントローラ３０に置き換えてもよい。何れのエンジンコントローラ１０，３０もパワートレインマネージャ１２から供給されるトルク要求と将来情報とを用いて演算を行なう点では共通している。また、実施の形態１で得られる作用及び効果と、実施の形態３で得られる作用及び効果とを比較して分かるように、どちらのエンジンコントローラ１０，３０を用いても同じ制御結果を得ることができる。

実施の形態１において、エンジンコントローラ１０をパワートレインマネージャ１２と一体化して１つの装置として構成してもよい。実施の形態１と同じ制御結果、つまり、主アクチュエータと副アクチュエータの動作を実現できるならば、制御装置を構成する個々の計算要素の機能には限定はない。実施の形態２乃至４に関しても同様である。

実施の形態１において、主アクチュエータ４としてスロットルの代わりに吸気バルブの最大リフト量を変更するバルブリフト量可変装置を用いてもよい。この場合、エンジンコントローラ１０内の構成を変更する必要があるが、スロットル開度計算部１１２の代わりに、補正目標トルクから吸気バルブの最大リフト量を計算する計算要素を配置すればよい。実施の形態２乃至４に関しても同様である。

また、実施の形態１において、副アクチュエータ６として点火装置の代わりに吸気バルブの最大リフト量を変更するバルブリフト量可変装置を用いてもよい。主アクチュエータ４であるスロットルとバルブリフト量可変装置とを比較すれば、バルブリフト量可変装置のほうが動作に対するトルクの応答性が高いので、副アクチュエータとして使用することができる。この場合も、エンジンコントローラ１０内の構成を変更する必要があるが、点火時期計算部１１４の代わりに、トルク効率から吸気バルブの最大リフト量を計算する計算要素を配置すればよい。実施の形態２乃至４に関しても同様である。

その他、主アクチュエータ或いは副アクチュエータとして、燃料噴射装置、ＥＧＲ装置或いは可変圧縮比装置を用いることもできる。また、モータアシスト付きターボチャージャ（ＭＡＴ）を備えるエンジンでは、ＭＡＴを副アクチュエータとして用いることもできる。また、実施の形態１乃至３に関しては、オルタネータ等のエンジンによって駆動される補機を副アクチュエータとして用いることもできる。補機のトルク消費量を制御することで、間接的にエンジン２のトルク（有効トルク）を調整することができる。

本発明の実施の形態１としての車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかるエンジンコントローラの構成を示すブロック図である。 将来のトルク変化に対するスロットル開度と点火時期の各制御パターンの具体例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１の制御装置で実施される一連の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において用いられる将来情報の形式を示すタイムチャートである。 エンジンモデルによるトルクの計算結果の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１の制御装置による制御結果の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１の制御装置による制御結果の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２において用いられる将来情報の形式を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２の制御装置で実施される一連の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３としての車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３にかかるエンジンコントローラの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２の制御装置で実施される一連の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４としての車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。 補機の駆動タイミングに対するスロットル開度と点火時期の各制御パターンの具体例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態４の制御装置で実施される一連の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４の制御装置による制御結果の一例を示すタイムチャートである。 補機の駆動を開始するまでの待機時間の計算方法を示すタイムチャートである。

符号の説明

２ エンジン
４ スロットル（主アクチュエータ）
６ 点火装置（副アクチュエータ）
１０，３０ エンジンコントローラ
１２ パワートレインマネージャ
１４ アクセルセンサ
１６ 変速機コントローラ
１８ モータコントローラ
２０ ナビシステム
２２ ＶＩＣＳ
２４ 車車間通信システム
２６ 補機
２８ 補機コントローラ

Claims (8)

1. 内燃機関を動力装置とする車両駆動ユニットの制御装置であって、
   前記内燃機関が出力するトルクを調整することで車両の駆動状態に関する制御を行なう車両制御手段と、
   前記内燃機関のトルク調整に用いられる主アクチュエータと、
   前記主アクチュエータとは独立して前記内燃機関のトルク調整に用いられるアクチュエータであって、前記主アクチュエータよりも動作に対するトルクの応答性が高い副アクチュエータと、
   前記車両制御手段から前記内燃機関へのトルク調整の予約を受け付け、少なくとも前記内燃機関が出力するトルクの将来目標値と前記将来目標値の実現タイミングとを予約情報として取得する予約情報取得手段と、
   前記主アクチュエータを動作させて前記内燃機関のトルク調整を行なった場合において、前記将来目標値の実現に要する所要時間を現在の機関運転状態から計算する所要時間計算手段と、
   前記実現タイミングよりも前記所要時間だけ先行したタイミングで、前記将来目標値の実現に向けて前記主アクチュエータの動作を開始する主アクチュエータ制御手段と、
   前記主アクチュエータの動作開始から前記実現タイミングまでの間、前記主アクチュエータの動作に伴い生じるトルク変化を相殺するように前記副アクチュエータを動作させる副アクチュエータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両駆動ユニットの制御装置。
2. 前記予約情報取得手段によって取得される予約情報にはトルクの調整開始タイミングと前記将来目標値に至るまでのトルクの時間変化率とが含まれ、
   前記主アクチュエータ制御手段は、前記時間変化率が前記主アクチュエータによって実現可能な時間変化率である場合は、前記調整開始タイミングから前記主アクチュエータの動作を開始することを特徴とする請求項１記載の車両駆動ユニットの制御装置。
3. 前記実現タイミングまでの余裕時間が前記所要時間に対して足りているか否か判定する判定手段を備え、
   前記主アクチュエータ制御手段は、前記余裕時間が前記所要時間に対して不足する場合には前記主アクチュエータの動作を速やかに開始し、
   前記副アクチュエータ制御手段は、前記余裕時間が前記所要時間に対して足りていることを条件として前記副アクチュエータを動作させることを特徴とする請求項１又は２記載の車両駆動ユニットの制御装置。
4. 前記内燃機関は火花点火式の内燃機関であって、
   前記主アクチュエータは前記内燃機関の吸入空気量を調整するアクチュエータであり、
   前記副アクチュエータは前記内燃機関の点火時期を調整するアクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両駆動ユニットの制御装置。
5. 前記車両制御手段から前記内燃機関に対して予約されるトルク調整は、トルクの増加調整であることを特徴とする請求項４記載の車両駆動ユニットの制御装置。
6. 内燃機関を動力装置とする車両駆動ユニットの制御装置であって、
   前記内燃機関が出力するトルクを消費するトルク消費要素と、
   前記内燃機関のトルク調整に用いられる主アクチュエータと、
   前記主アクチュエータとは独立して前記内燃機関のトルク調整に用いられるアクチュエータであって、前記主アクチュエータよりも動作に対するトルクの応答性が高い副アクチュエータと、
   前記トルク消費要素からのトルク消費量の変更許可の要求を受け付け、変更後の推定トルク消費量に応じて前記内燃機関が出力するトルクの将来目標値を設定する将来目標値設定手段と、
   前記主アクチュエータを動作させて前記内燃機関のトルク調整を行なった場合において、前記将来目標値の実現に要する所要時間を現在の機関運転状態から計算する所要時間計算手段と、
   前記トルク消費要素に対してトルク消費量の変更を許可してから実際に変更が完了するまでの遅れ時間を計算する遅れ時間計算手段と、
   前記所要時間から前記遅れ時間を差し引いた時間を待機時間として設定する待機時間設定手段と、
   前記将来目標値の実現に向けて前記主アクチュエータの動作を開始する主アクチュエータ制御手段と、
   前記主アクチュエータの動作開始から前記待機時間が経過したタイミングで、前記トルク消費要素に対してトルク消費量の変更を許可する許可手段と、
   前記主アクチュエータの動作開始から前記トルク消費要素に対してトルク消費量の変更許可が下りるまでの間、前記主アクチュエータの動作に伴い生じるトルク変化を相殺するように前記副アクチュエータを動作させる副アクチュエータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両駆動ユニットの制御装置。
7. 前記内燃機関は火花点火式の内燃機関であって、
   前記主アクチュエータは前記内燃機関の吸入空気量を調整するアクチュエータであり、
   前記副アクチュエータは前記内燃機関の点火時期を調整するアクチュエータであることを特徴とする請求項６記載の車両駆動ユニットの制御装置。
8. 前記トルク消費要素によって要求されるトルク消費量の変更許可は、トルク消費量の増量許可であることを特徴とする請求項７項に記載の車両駆動ユニットの制御装置。

Images