JP4807353B2 - 駆動力源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力源の目標運転状態と駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて駆動力源の運転を制御するアクチュエータに対する指示値を算出する駆動力源制御装置に関する。

トルクディマンド方式の内燃機関制御装置は、アクセル操作量（場合により制御システムによる要求量）、内燃機関回転数及び外部負荷に基づき、内燃機関の目標トルクを算出し、この目標トルクに応じて吸入空気量や燃料噴射量を制御している（例えば特許文献１参照）。

このトルクディマンド方式の内燃機関制御装置によると、車両の制御に直接作用する物理量である出力トルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性の向上を図ることができる。

ここで、例えば吸入空気量を制御する場合には、アクチュエータとしてのスロットルバルブに指示値に相当する信号を出力してから、実際に気筒内の吸気状態（吸気圧、負荷率、１回転当たりの吸入空気量、充填率など）が変化するまでの応答遅れが問題となる。このことは燃料噴射量を制御する場合も各種アクチュエータによる燃料量調量のための駆動により応答遅れが存在する。

このような応答遅れを補償するため、実際の状態と目標運転状態との比較に基づいて指示値を算出する場合に、フィードバック制御における比例項のゲイン（比例定数）を大きくすることがなされている（例えば特許文献２参照）。
特開２００７−１９２０８２号公報（第８−１０頁、図６−７） 特開平７−９７９４９号公報（第３頁、図３）

しかしこのように応答遅れを補償するために比例項のゲインを大きくすると、目標運転状態が内燃機関の運転性には問題のない程度の誤差を含むことでわずかに変動しても、アクチュエータが駆動方向の正逆を繰り返す駆動振動が頻繁に生じることが明らかになった。このことでアクチュエータの摩耗が促進されアクチュエータの耐久性低下のおそれがあった。

本発明は、制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の駆動力源制御装置は、駆動力源の目標運転状態と駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて駆動力源の運転を制御するアクチュエータに対する指示値を算出する駆動力源制御装置であって、前記目標運転状態の時間変化における所定範囲内の勾配変動は、該勾配変動が無いものとした前記目標運転状態を用いて前記比較を実行して前記指示値を算出することを特徴とする。

このように目標運転状態の時間変化が所定範囲内の勾配変動の場合は、この勾配変動は無いものとした目標運転状態を用いて、目標運転状態と実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいてアクチュエータに対する指示値を算出している。このため目標運転状態の変化が所定範囲内の勾配変動であれば無視され、勾配変動は無いものとして、すなわち目標運転状態は同一勾配での変化が継続しているものとして算出された値が用いられる。そしてこの目標運転状態と実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて指示値が算出されることになる。

したがって比例項のゲインを大きくしている状態にて、目標運転状態の値が駆動力源の運転性には問題のない程度の誤差を含むことでわずかに勾配が変動しても、この勾配変動は指示値には反映されず、アクチュエータは駆動方向の正逆を繰り返すことは無くなる。

こうして、制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。
請求項２に記載の駆動力源制御装置は、駆動力源の目標運転状態を算出する目標運転状態算出手段と、駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態を算出する駆動力源運転状態算出手段と、前記目標運転状態算出手段にて算出される目標運転状態と前記駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて駆動力源の運転を制御するアクチュエータに対する指示値を算出するアクチュエータ指示値算出手段とを備えた駆動力源制御装置であって、前記アクチュエータ指示値算出手段は、前記目標運転状態算出手段にて算出される目標運転状態の時間変化が所定範囲内の勾配変動である場合には、該勾配変動が無いとして目標運転状態を算出し、該目標運転状態と前記駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて前記指示値を算出することを特徴とする。

このようにアクチュエータ指示値算出手段は、目標運転状態算出手段にて算出される目標運転状態の時間変化が所定範囲内の勾配変動である場合には、勾配変動が無いとして目標運転状態を算出している。そしてこの目標運転状態と駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて前記指示値を算出している。

このことにより前記請求項１にて説明したごとく、アクチュエータ指示値算出手段は、目標運転状態の変化が所定範囲内の勾配変動であれば無視し、目標運転状態は同一勾配での変化が継続しているものとして算出した値を用いることになる。そしてこの目標運転状態と実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて指示値を算出することになる。

したがって比例項のゲインを大きくしている状態にて、目標運転状態の値が駆動力源の運転性には問題のない程度の誤差を含むことでわずかに勾配が変動しても、アクチュエータ指示値算出手段は、この変動を指示値に反映することはない。したがってアクチュエータは駆動方向の正逆を繰り返すことは無くなる。

こうして、制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。
請求項３に記載の駆動力源制御装置では、請求項２において、前記目標運転状態算出手段は、前記目標運転状態を一定周期で算出していると共に、前記アクチュエータ指示値算出手段は、前記指示値の算出に前々回用いられた目標運転状態と前回用いられた目標運転状態との間の変化を前回変化とし、前回用いられた目標運転状態と前記目標運転状態算出手段にて今回算出された目標運転状態との間の変化を今回変化として、前回変化と今回変化との差を算出して、該差が所定範囲内の場合には今回変化を前回変化に一致させて前回用いられた目標運転状態から今回の目標運転状態を算出し、該今回の目標運転状態と前記駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて前記指示値を算出することを特徴とする。

このように前回変化と今回変化との差が所定範囲内の場合には、前回変化と同じ変化が今回変化にも存在したとして、アクチュエータ指示値算出手段は、前回用いられた目標運転状態から今回の目標運転状態を算出している。このことによりアクチュエータ指示値算出手段は、目標運転状態の変化が所定範囲内の勾配変動であれば、その勾配変動を無視して目標運転状態は同一勾配での変化が継続しているものとした目標運転状態を算出できる。そしてこの目標運転状態と実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて指示値を算出することになる。

こうして、制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。
請求項４に記載の駆動力源制御装置では、請求項２又は３において、前記目標運転状態算出手段による目標運転状態の算出頻度と前記アクチュエータ指示値算出手段による指示値の算出頻度とは同一に設定されていることを特徴とする。

このように目標運転状態の算出頻度と指示値の算出頻度とが同一に設定されていることにより、算出頻度上で生じる誤差は存在しないが、目標運転状態の算出誤差の積み重ね、あるいは目標運転状態を算出するための検出データに検出誤差による変動が存在する場合がある。このような場合に目標運転状態の変化が所定範囲内の勾配変動であれば、目標運転状態の算出誤差の積み重ね、あるいは検出データに検出誤差による変動が存在するとして、このような変動を無視して目標運転状態には同一の勾配での変化が継続しているものとして目標運転状態を算出する。そしてこの目標運転状態と実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて指示値を算出することになる。

こうして、制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。
請求項５に記載の駆動力源制御装置では、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記アクチュエータ指示値算出手段は、前記指示値を、駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態に対する応答遅れを補償できる値に算出していることを特徴とする。

実際に、応答遅れを補償する指示値が算出されていても、目標運転状態の変化が所定範囲内の勾配変動であれば、この変動を無視して、目標運転状態は同一の勾配での変化が継続しているものとした目標運転状態を算出している。このことにより前記請求項１にて説明したごとく、応答遅れ補償のために比例項のゲインを大きくしている状態にて、目標運転状態の値が駆動力源の運転性には問題のない程度の誤差を含むことで変動しても、この変動は指示値には反映されず、アクチュエータは駆動方向の正逆を繰り返すことは無くなる。

こうして、制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。
請求項６に記載の駆動力源制御装置では、請求項５において、前記アクチュエータ指示値算出手段は、駆動力源の前記目標運転状態と前記実運転状態あるいは前記推定運転状態との差に基づく比例制御のゲインを大きくすることにより前記応答遅れを補償する前記指示値を算出していることを特徴とする。

このように比例制御のゲインを大きくすることにより応答遅れを補償できると共に、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。

請求項７に記載の駆動力源制御装置では、請求項２〜６のいずれかにおいて、前記駆動力源は、内燃機関であることを特徴とする。
このように内燃機関に適用することで目標運転状態にわずかな変動が生じても、吸気量、燃料噴射量あるいは燃料噴射時期等の指示値に反映させないようにできる。したがって制御上の応答遅れを補償しつつ、スロットルバルブや燃料噴射機構におけるアクチュエータの駆動方向の正逆が繰り返されるのが防止され、アクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。

請求項８に記載の駆動力源制御装置では、請求項７において、前記目標運転状態算出手段は内燃機関の目標吸気状態を算出し、前記駆動力源運転状態算出手段は内燃機関の実吸気状態あるいは推定吸気状態を算出し、前記アクチュエータ指示値算出手段は内燃機関の吸入空気量を制御する電子制御式スロットルバルブを前記アクチュエータとして前記目標吸気状態と前記実吸気状態あるいは前記推定吸気状態との比較に基づいて前記電子制御式スロットルバルブに対する開度指示値を算出することを特徴とする。

このように電子制御式スロットルバルブに適用することにより、開度指示値の変化に正逆が繰り返されるのが防止される。このため吸気制御上の応答遅れを補償しつつ、目標吸気状態にわずかな変動が生じても電子制御式スロットルバルブの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。

請求項９に記載の駆動力源制御装置では、請求項１〜８のいずれかにおいて、駆動力源による出力トルクに目標値を設定して、該目標値を達成するために駆動力源の前記目標運転状態を算出し、該目標運転状態と駆動力源の前記実運転状態あるいは前記推定運転状態との比較に基づいてアクチュエータに対する前記指示値を算出することで駆動力源の運転を制御することを特徴とする。

このような出力トルクに目標値を設定して制御する、いわゆるトルクディマンド方式において、目標運転状態の時間変化が所定範囲内の勾配変動であればその変動を無視し、勾配変動はないものとして目標運転状態を算出する。このことにより変動が指示値に反映されることはない。

こうしてトルクディマンド方式による制御上の応答遅れを補償しつつ、目標運転状態にわずかな変動が生じてもアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された内燃機関制御装置及び車両用内燃機関の概略構成を表すブロック図である。ここでは内燃機関としてガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２に適用した例を示している。エンジン２は４気筒の内燃機関であるが、図１では１気筒のみを縦断面にて示している。気筒数は６気筒でも８気筒でも良い。このエンジン２は各気筒に吸気バルブ４と排気バルブ６とがそれぞれ２つ設けられた４バルブエンジンであるが、２バルブエンジンでも５バルブエンジンでも良い。

エンジン２の出力は変速機を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、吸気ポート８にて燃料を噴射する燃料噴射弁１０と、吸気と共に燃焼室１２内に吸入された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。吸気ポート８に接続された吸気通路１６の途中にはサージタンク１８が設けられ、サージタンク１８の上流側にはモータ２０によって開度が調節される電子制御式スロットルバルブ（以下、スロットルバルブと略す）２２が設けられている。このスロットルバルブ２２の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸気量（あるいは吸気圧）が調節される。スロットル開度ＴＡ（％）はスロットル開度センサ２４により検出され、エンジン２の吸入空気量ＧＡ（ｇ／ｓ）は吸気通路１６に設けられた吸入空気量センサ２６により検出されて、内燃機関制御装置としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）２８に読み込まれている。

排気ポート３０に接続された排気通路３２の途中には三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等の排気浄化触媒３４が配置されている。混合気の空燃比は排気通路３２に配置された空燃比センサ３６により排気成分に基づいて検出される。

燃料噴射弁１０にはデリバリパイプを介して高圧燃料ポンプ側から高圧燃料を供給されている。デリバリパイプに配置された燃料圧力センサ３８により燃料圧力Ｐｆが検出され、エンジン運転状態に応じた目標燃料圧力となるようにＥＣＵ２８により調節されている。

ＥＣＵ２８はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路であり、上述したスロットル開度センサ２４、吸入空気量センサ２６、空燃比センサ３６、燃料圧力センサ３８以外にも各種センサ類より信号を入力している。すなわちアクセルペダル４０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ：％）を検出するアクセル開度センサ４２、クランクシャフト回転からエンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）を検出するエンジン回転数センサ４４、吸気カムシャフト回転から基準クランク角を決定する基準クランク角センサ４６より信号を入力している。更に冷却水温センサ４８よりエンジン冷却水温ＴＨＷ（℃）信号を、車速センサ５０より車速ＳＰＤ（ｋｍ／ｈ）信号を入力している。

ＥＣＵ２８は、上述した各センサ類からの検出内容に基づいて、スロットル開度ＴＡ、燃料噴射弁１０からの燃料噴射量、燃料噴射時期、点火プラグ１４による点火時期等を制御する。

次にＥＣＵ２８により実行される制御の内、アクセル開度ＡＣＣＰに基づいて目標トルクＴＥを実現するためのスロットル開度制御処理について説明する。本処理のフローチャートを図２に示す。本処理は周期的（ここでは４ｍｓｅｃ毎）に割り込みにより実行される。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

スロットル開度制御処理（図２）が開始されると、まず推定吸気圧Ｐａが読み込まれる（Ｓ１０２）。ここで推定吸気圧Ｐａはエンジン２のモデルに基づいて運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＧＡ）の変化から周期的（ここでは４ｍｓｅｃ毎）に算出されている燃焼室１２内における吸気圧（パスカル）の推定値である。尚、推定値でなくサージタンク１８に吸気圧センサを設けることにより吸気圧を実測して用いても良い。あるいはエンジン２のモデルに基づいて吸気圧及びエンジン回転数ＮＥから燃焼室１２内の吸気圧を推定しても良い。

次に目標吸気圧Ｐｉｎｔを読み込む（Ｓ１０４）。この目標吸気圧Ｐｉｎｔは、図３に示す目標吸気圧Ｐｉｎｔ算出処理により周期的（ここでは４ｍｓｅｃ毎）に算出されている吸気圧の目標値である。

ここで４ｍｓｅｃ毎に割り込み実行される目標吸気圧Ｐｉｎｔ算出処理（図３）について説明する。本処理が開始されると、まず式１によりドライバー要求トルクＴＥｄ（Ｎ・ｍ）が算出される（Ｓ２０２）。

［式１］ ＴＥｄ ← ＭＡＰｔｅｄ（ＡＣＣＰ，ＮＥ）
ここでマップＭＡＰｔｅｄはドライバーが操作するアクセルペダル４０の踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣＰと、エンジン回転数センサ４４にて検出されているエンジン回転数ＮＥとに基づいてドライバー要求トルクＴＥｄを設定するためのマップである。このマップＭＡＰｔｅｄは、エンジン２の出力性能設計に対応して設定されている。

前記式１にてドライバーの要求に応じたドライバー要求トルクＴＥｄが設定されると、次にこのドライバー要求トルクＴＥｄと他のシステムによる各種要求トルクとの中から実現するべき要求トルクを、エンジン２の運転状態に基づいて選択して、目標基本トルクＴＥａとして設定する（Ｓ２０４）。他のシステムはトラクションコントロールなどであり、これらの他のシステムにて設定される要求トルクが優先される運転状態であればドライバー要求トルクＴＥｄの代わりに他のシステムのいずれかの要求トルクが選択されるが、これ以外ではドライバー要求トルクＴＥｄが目標基本トルクＴＥａとして設定される。

次に式２に示すごとく、目標トルクＴＥが算出される（Ｓ２０６）。
［式２］ ＴＥ ← ＴＥａ ＋ 損失トルク ＋ 消費トルク
ここで損失トルクはエンジン２のフリクションによるものであり、エンジン回転数ＮＥとエンジン冷却水温ＴＨＷとに基づいてマップから求められるトルク加算値である。消費トルクは、エアコン、パワーステアリング等の付加的な装置によるトルク加算値である。

次にこの目標トルクＴＥに各種補正が加えられる（Ｓ２０８）。例えば出力トルクに影響する点火時期などによる補正が加えられる。
そして式３に示すごとく目標トルクＴＥをエンジン２から出力させるための一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘが算出される（Ｓ２１０）。

［式３］ Ｐｉｎｔｘ ← ＭＡＰｐｉｎｔ（ＴＥ，ＮＥ）
ここでは目標トルクＴＥとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、マップＭＡＰｐｉｎｔにより一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘが算出される。

次に式４により今回の制御周期にて算出された一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘにおける、前回の周期時に算出されている目標吸気圧Ｐｉｎｔｏｌｄからの変動量ｄｘを算出する（Ｓ２１２）。

［式４］ ｄｘ ← Ｐｉｎｔｘ − Ｐｉｎｔｏｌｄ
そしてこの変動量ｄｘ（今回変化に相当）と前回の制御周期における変動量ｄｘｏｌｄ（前回変化に相当）との差の絶対値（｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜）が所定範囲Ａ内か否かが判定される（Ｓ２１４）。ここで所定範囲Ａとは、目標運転状態である一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘにおいて、１制御周期（ここでは４ｍｓｅｄ）間に生じる誤差の範囲を示している。このような誤差範囲は、一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘを算出するまでの計算上の誤差の蓄積や、アクセル開度ＡＣＣＰ、エンジン回転数ＮＥ等のセンサによる検出誤差（電源電圧変動も含む）による誤差の大きさを判定するための範囲であり、車両走行自体には問題ない程度の誤差を判定するためである。この所定範囲Ａは予め実測あるいはシミュレーション計算などにより設定されている。

ここで｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜≦Ａである場合には（Ｓ２１４でＹＥＳ）、次に式５に示すごとく、目標吸気圧Ｐｉｎｔが算出される（Ｓ２１６）。
［式５］ Ｐｉｎｔ ← Ｐｉｎｔｏｌｄ ＋ ｄｘｏｌｄ
この式５の計算は、今回の制御周期時に算出された一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘは無視して、前々回から前回への時間変化（ｄｘｏｌｄ／４ｍｓｅｃ）と同じ勾配にて、前回から今回の制御周期まで目標吸気圧Ｐｉｎｔの変化があったものとして、新たな目標吸気圧Ｐｉｎｔを算出するものである。

そして前回用の目標吸気圧Ｐｉｎｔｏｌｄに今回の目標吸気圧Ｐｉｎｔを設定して（Ｓ２２２）、一旦本処理を出る。
｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜＞Ａである場合には（Ｓ２１４でＮＯ）、今回の目標吸気圧Ｐｉｎｔに一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘを設定する（Ｓ２１８）。

そして前回用の変動量ｄｘｏｌｄに今回の変動量ｄｘを設定し（Ｓ２２０）、前回用の目標吸気圧Ｐｉｎｔｏｌｄに今回の目標吸気圧Ｐｉｎｔを設定して（Ｓ２２２）、一旦本処理を出る。

すなわち、｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜＞Ａである場合は、今回の制御周期時にステップＳ２１０にて算出された一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘの通りに新たな目標吸気圧Ｐｉｎｔを設定することになる。

目標吸気圧Ｐｉｎｔ算出処理（図３）では、上述した一連の処理（Ｓ２０２〜Ｓ２２２）を４ｍｓｅｃ毎に繰り返すことで、４ｍｓｅｃ毎に目標吸気圧Ｐｉｎｔを更新している。

スロットル開度制御処理（図２）の説明に戻り、スロットル開度制御処理（図２）の割り込み周期と同じ４ｍｓｅｃ毎に更新されている目標吸気圧Ｐｉｎｔを読み込むと（Ｓ１０４）、次に式６に示すごとく目標吸気圧Ｐｉｎｔと推定吸気圧Ｐａとの偏差として吸気圧偏差ｄＰが算出される（Ｓ１０６）。

［式６］ ｄＰ ← Ｐｉｎｔ − Ｐａ
次にフィードバック制御、ここでは比例制御におけるゲインＫｐが式７により算出される（Ｓ１０８）。

［式７］ Ｋｐ ← ＭＡＰｋ（ＮＥ）
このマップＭＡＰｋから求められるゲインＫｐは、エンジン回転数ＮＥが大きくなるほど小さくなるように設定されている。ただしエンジン回転数ＮＥの全領域において、ゲインＫｐは、後述するごとく算出されるスロットル開度指示値ＴＡｔが燃焼室１２内における吸気圧の応答遅れを補償できるように、十分に大きい値が設定される。

次に式８により、吸気圧偏差ｄＰとゲインＫｐとからスロットル開度指示値補正量ｄＴＡが算出される（Ｓ１１０）。
［式８］ ｄＴＡ ← ｄＰ × Ｋｐ
そして式９により、前回の周期時に算出されたスロットル開度指示値ＴＡｔｏｌｄにスロットル開度指示値補正量ｄＴＡが加えられて、新たなスロットル開度指示値ＴＡｔとして設定される（Ｓ１１２）。

［式９］ ＴＡｔ ← ＴＡｔｏｌｄ ＋ ｄＴＡ
そしてスロットル開度指示値ＴＡｔｏｌｄの値に、今回算出されたスロットル開度指示値ＴＡｔが設定される（Ｓ１１４）。

そしてスロットル開度指示値ＴＡｔに基づいて制御信号がスロットルバルブ２２を駆動するモータ２０へ出力されることで（Ｓ１１６）、スロットル開度ＴＡが制御される。
以後、前述した処理（Ｓ１０２〜１１６）が４ｍｓｅｃ毎に繰り返されることでスロットルバルブ２２のモータ２０が回転駆動されることになる。

図４に本実施の形態による制御の一例を示す。タイミングｔ０までは一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘは計算誤差や検出誤差のみで変動が小さい状態が継続しており、｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜≦Ａであることから（図３：Ｓ２１４でＹＥＳ）、前記式５により目標吸気圧Ｐｉｎｔが算出される（Ｓ２１６）。実際に図４ではタイミングｔ０まではｄｘｏｌｄ＝０であり、目標吸気圧Ｐｉｎｔは計算誤差や検出誤差は影響せず一定となっている。したがってスロットル開度指示値ＴＡｔを算出するゲインＫｐが、推定吸気圧Ｐａの応答遅れを補償するために大きな値に設定されていても、スロットル開度指示値ＴＡｔはモータ２０の駆動振動を生じることはない。

タイミングｔ０ではドライバーのアクセルペダル４０の踏み込み量増加開始によりアクセル開度ＡＣＣＰが増加し、このことにより変動量ｄｘが大きくなり、｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜＞Ａとなる（図３：Ｓ２１４でＮＯ）。このため一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘがそのまま目標吸気圧Ｐｉｎｔに設定される（Ｓ２１８）。したがってタイミングｔ０から目標吸気圧Ｐｉｎｔは立ち上がることになる。更に前回用の変動量ｄｘｏｌｄは新たな変動量ｄｘの値により更新される（Ｓ２２０）。

図４では、その後、一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘは、ほぼ一定の勾配で上昇する。この勾配を変動させるのは計算誤差や検出誤差のみであり、変動が小さい状態が継続する。このため｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜≦Ａであることから（図３：Ｓ２１４でＹＥＳ）、前記式５により目標吸気圧Ｐｉｎｔが算出される（Ｓ２１６）。図４ではタイミングｔ０〜ｔ１まではｄｘｏｌｄが一定であり、式５から算出される目標吸気圧Ｐｉｎｔの勾配は、計算誤差や検出誤差が影響せず一定となる。したがってスロットル開度指示値ＴＡｔを算出するゲインＫｐが、推定吸気圧Ｐａの応答遅れを補償するために大きな値に設定されていても、スロットル開度指示値ＴＡｔはモータ２０の駆動振動を生じることはない。

その後、ドライバーのアクセルペダル４０の踏み込み量増加が停止し、アクセル開度ＡＣＣＰが一定化する。このことにより変動量ｄｘが大きくなり、｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜＞Ａとなる（図３：Ｓ２１４でＮＯ）。このため一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘがそのまま目標吸気圧Ｐｉｎｔに設定される（Ｓ２１８）。したがってタイミングｔ１から目標吸気圧Ｐｉｎｔは上昇を停止して一定化することになる。更に前回用の変動量ｄｘｏｌｄは新たな変動量ｄｘの値により更新される（Ｓ２２０）。

以後、変動量ｄｘの値は計算誤差や検出誤差のみとなり、｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜≦Ａであるので（図３：Ｓ２１４でＹＥＳ）、前記式５により目標吸気圧Ｐｉｎｔが算出される（Ｓ２１６）。図４ではタイミングｔ１の後はｄｘｏｌｄ＝０であり、目標吸気圧Ｐｉｎｔの勾配は計算誤差や検出誤差が影響せず一定となっている。したがってスロットル開度指示値ＴＡｔを算出するゲインＫｐが、推定吸気圧Ｐａの応答遅れを補償するために大きな値に設定されていても、スロットル開度指示値ＴＡｔはモータ２０の駆動振動を生じることはない。

比較例として示す図５では、一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘをそのまま目標吸気圧Ｐｉｎｔとして用いている例を示している。アクセル開度ＡＣＣＰがほぼ一定の状態（タイミングｔ１０前、タイミングｔ１１後）においては、目標吸気圧Ｐｉｎｔは一定、かつ勾配も一定のはずであるが、計算誤差や検出誤差が影響して、スロットル開度指示値ＴＡｔは上下変動を繰り返す。更にアクセル開度ＡＣＣＰが一定勾配にて上昇している期間（タイミングｔ１０〜ｔ１１）も、目標吸気圧Ｐｉｎｔは一定の勾配にはならず、計算誤差や検出誤差が影響して、スロットル開度指示値ＴＡｔは上下変動を繰り返す。このため全期間においてモータ２０には駆動振動を生じることになる。

上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ２８が目標運転状態算出手段、駆動力源運転状態算出手段及びアクチュエータ指示値算出手段を備えた駆動力源制御装置に相当する。ＥＣＵ２８が実行する目標吸気圧Ｐｉｎｔ算出処理（図３）の内でステップＳ２０２〜Ｓ２１０が目標運転状態算出手段としての処理に相当する。ＥＣＵ２８が実行する推定吸気圧Ｐａの推定計算あるいは実吸気圧の検出処理が駆動力源運転状態算出手段としての処理に相当する。ＥＣＵ２８が実行するスロットル開度制御処理（図２）の内のステップＳ１０６〜Ｓ１１４の処理及び目標吸気圧Ｐｉｎｔ算出処理（図３）の内のステップＳ２１２〜Ｓ２２２がアクチュエータ指示値算出手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．図５にて示したごとくの比較例は、一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘそのものを目標運転状態（ここでは目標吸気圧Ｐｉｎｔ）として、応答遅れを補償するために指示値を算出する比例ゲイン（ここではゲインＫｐ）を大きくしている例である。前述したごとく比較例では、計算誤差や検出誤差によって目標運転状態である目標吸気圧Ｐｉｎｔにわずかに変動が生じても、アクチュエータ（ここではモータ２０を備えた電子制御式スロットルバルブ２２）に駆動振動が生じることになる。このため比較例では電子制御式スロットルバルブ２２の耐久性低下のおそれがある。

しかし本実施の形態では、図４に示したごとく予め一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘの時間勾配の変動を判定し、計算誤差や検出誤差程度のわずかな時間勾配変動は無視されて、目標吸気圧Ｐｉｎｔはそれまでと同様な勾配での変化状態を継続する。このことにより、ゲインＫｐを大きくしてスロットル開度指示値ＴＡｔを高応答にしていても、スロットル開度指示値ＴＡｔに計算誤差や検出誤差による変動は反映されない。このためスロットル開度指示値ＴＡｔの変化方向の正逆が繰り返されるのが防止され、電子制御式スロットルバルブ２２には駆動振動が生じることはない。

このことにより、スロットル開度制御による吸気圧の応答遅れを補償しつつ、一時目標吸気圧Ｐｉｎｔｘにわずかな変動が生じても電子制御式スロットルバルブ２２の駆動振動を防止することができ、電子制御式スロットルバルブ２２の耐久性を低下させることはない。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態においてはガソリンエンジンにおける吸気圧制御に本発明を適用した例を示した。これ以外に例えば燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御においても適用できる。

ディーゼルエンジンにて燃料噴射量を調節して出力トルクを制御する場合の方式として、電子制御式分配型燃料噴射ポンプが用いられている。この電子制御式分配型燃料噴射ポンプにおいては、ポンププランジャに設けたスピルリングの軸方向位置をロータリソレノイド式アクチュエータなどにより調節することで燃料噴射量制御を実行している。燃料噴射時期はタイミングコントロールバルブなどによりタイマーピストン位置を調節することにより制御している。

このエンジンにトルクディマンド方式を適用し、ドライバーのトルク要求量や他のシステムによるトルク要求量に対して燃料噴射量や燃料噴射時期の調節を高応答とするため、スピルリング移動位置制御やストローク位置制御の比例ゲインを大きくすることが考えられる。この場合に目標燃料噴射量や目標燃料噴射時期の算出にて計算誤差や検出誤差によりスピルリングの軸方向指示位置やタイマーピストン指示位置にわずかな変動が生じると、前記実施の形態１の図５（比較例）と同じくロータリソレノイド式アクチュエータやタイミングコントロールバルブの駆動振動が生じる。このことで電子制御式分配型燃料噴射ポンプの内部機構の摩耗を促進して耐久性上の問題を生じるおそれがある。

しかし、前記実施の形態１と同様に、目標燃料噴射量や目標燃料噴射時期の計算誤差や検出誤差による勾配変動を無視してスピルリングの軸方向指示位置やタイマーピストン指示位置を算出することによりスピルリングの軸方向指示位置やタイマーピストン指示位置の変化に正逆が繰り返されることが防止される。こうしてロータリソレノイド式アクチュエータやタイミングコントロールバルブの駆動振動を防止できる。したがって目標燃料噴射量や目標燃料噴射時期制御上の応答遅れを補償しつつ燃料噴射機構のアクチュエータの耐久性を低下させるような駆動振動を防止することができる。

（ｂ）．前記実施の形態１では、目標運転状態の時間変化における所定範囲内の勾配変動であるか否かは、変動量ｄｘと前回の変動量ｄｘｏｌｄとの差の絶対値（｜ｄｘｏｌｄ−ｄｘ｜）が所定範囲Ａ内か否かにより判定した。この場合、変動量ｄｘと前回の変動量ｄｘｏｌｄとの差（ｄｘｏｌｄ−ｄｘ）により判定しても良い。

これ以外に、変動量ｄｘと前回の変動量ｄｘｏｌｄとの比（ｄｘｏｌｄ／ｄｘ）あるいはその絶対値（｜ｄｘｏｌｄ／ｄｘ｜）が所定範囲内か否かにより判定しても良い。
（ｃ）．前記実施の形態１においては目標吸気圧Ｐｉｎｔの算出頻度とスロットル開度指示値ＴＡｔの算出頻度とは同じであったが、同じである必要はない。例えば目標吸気圧Ｐｉｎｔの算出頻度の方が、スロットル開度指示値ＴＡｔの算出頻度よりも低くても良く、高くても良い。

（ｄ）．前記実施の形態は、内燃機関における例であったが、駆動力源としては、ハイブリッドエンジン、電動モータなどを挙げることができ、これらについても前記実施の形態１と同様な制御により同様な効果を生じさせることができる。

（ｅ）．前記実施の形態１では、推定運転状態としては推定吸気圧Ｐａ、実運転状態としては吸気圧センサを設けることにより実測した実吸気圧を挙げたが、これ以外に燃焼室内に吸入される吸気量、負荷率、あるいは充填率を推定して推定運転状態として用いても良い。吸入空気量ＧＡや、１回転当たりの吸入空気量ＧＡ／ＮＥを実運転状態として用いても良い。

実施の形態１の内燃機関制御装置及び内燃機関の概略構成を表すブロック図。 実施の形態１の内燃機関制御装置が実行するスロットル開度制御処理のフローチャート。 同じく目標吸気圧Ｐｉｎｔ算出処理のフローチャート。 実施の形態１の制御の一例を示すタイミングチャート。 比較例を示すタイミングチャート。

符号の説明

２…エンジン、４…吸気バルブ、６…排気バルブ、８…吸気ポート、１０…燃料噴射弁、１２…燃焼室、１４…点火プラグ、１６…吸気通路、１８…サージタンク、２０…モータ、２２…電子制御式スロットルバルブ、２４…スロットル開度センサ、２６…吸入空気量センサ、２８…ＥＣＵ、３０…排気ポート、３２…排気通路、３４…排気浄化触媒、３６…空燃比センサ、３８…燃料圧力センサ、４０…アクセルペダル、４２…アクセル開度センサ、４４…エンジン回転数センサ、４６…基準クランク角センサ、４８…冷却水温センサ、５０…車速センサ。

Claims (9)

1. 駆動力源の目標運転状態と駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて駆動力源の運転を制御するアクチュエータに対する指示値を算出する駆動力源制御装置であって、
   前記目標運転状態の時間変化における所定範囲内の勾配変動は、該勾配変動が無いものとした前記目標運転状態を用いて前記比較を実行して前記指示値を算出することを特徴とする駆動力源制御装置。
2. 駆動力源の目標運転状態を算出する目標運転状態算出手段と、
   駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態を算出する駆動力源運転状態算出手段と、
   前記目標運転状態算出手段にて算出される目標運転状態と前記駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて駆動力源の運転を制御するアクチュエータに対する指示値を算出するアクチュエータ指示値算出手段と、
   を備えた駆動力源制御装置であって、
   前記アクチュエータ指示値算出手段は、前記目標運転状態算出手段にて算出される目標運転状態の時間変化が所定範囲内の勾配変動である場合には、該勾配変動が無いとして目標運転状態を算出し、該目標運転状態と前記駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて前記指示値を算出することを特徴とする駆動力源制御装置。
3. 請求項２において、前記目標運転状態算出手段は、前記目標運転状態を一定周期で算出していると共に、
   前記アクチュエータ指示値算出手段は、前記指示値の算出に前々回用いられた目標運転状態と前回用いられた目標運転状態との間の変化を前回変化とし、前回用いられた目標運転状態と前記目標運転状態算出手段にて今回算出された目標運転状態との間の変化を今回変化として、前回変化と今回変化との差を算出して、該差が所定範囲内の場合には今回変化を前回変化に一致させて前回用いられた目標運転状態から今回の目標運転状態を算出し、該今回の目標運転状態と前記駆動力源運転状態算出手段にて算出される実運転状態あるいは推定運転状態との比較に基づいて前記指示値を算出することを特徴とする駆動力源制御装置。
4. 請求項２又は３において、前記目標運転状態算出手段による目標運転状態の算出頻度と前記アクチュエータ指示値算出手段による指示値の算出頻度とは同一に設定されていることを特徴とする駆動力源制御装置。
5. 請求項２〜４のいずれかにおいて、前記アクチュエータ指示値算出手段は、前記指示値を、駆動力源の実運転状態あるいは推定運転状態に対する応答遅れを補償できる値に算出していることを特徴とする駆動力源制御装置。
6. 請求項５において、前記アクチュエータ指示値算出手段は、駆動力源の前記目標運転状態と前記実運転状態あるいは前記推定運転状態との差に基づく比例制御のゲインを大きくすることにより前記応答遅れを補償する前記指示値を算出していることを特徴とする駆動力源制御装置。
7. 請求項２〜６のいずれかにおいて、前記駆動力源は、内燃機関であることを特徴とする駆動力源制御装置。
8. 請求項７において、前記目標運転状態算出手段は内燃機関の目標吸気状態を算出し、前記駆動力源運転状態算出手段は内燃機関の実吸気状態あるいは推定吸気状態を算出し、前記アクチュエータ指示値算出手段は内燃機関の吸入空気量を制御する電子制御式スロットルバルブを前記アクチュエータとして前記目標吸気状態と前記実吸気状態あるいは前記推定吸気状態との比較に基づいて前記電子制御式スロットルバルブに対する開度指示値を算出することを特徴とする駆動力源制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、駆動力源による出力トルクに目標値を設定して、該目標値を達成するために駆動力源の前記目標運転状態を算出し、該目標運転状態と駆動力源の前記実運転状態あるいは前記推定運転状態との比較に基づいてアクチュエータに対する前記指示値を算出することで駆動力源の運転を制御することを特徴とする駆動力源制御装置。

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