JP5141306B2 - 車両の制振制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の制振制御装置に関する。

従来の車両の制振制御装置として、制御対象が有する振動特性を相殺して所望の応答特性とするフィードフォワード補償部と、制御対象を基準となる振動特性に一致させるフィードバック補償部と、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−９５６６号公報

ところで、前述した従来の車両の制振制御装置は、電動モータを有する車両を前提とするものであった。これをエンジンのみを有する車両に適用する場合、エンジンの出力トルクを制御する操作量として、吸入空気量や点火時期、燃料噴射量が挙げられる。

ここで、車両の加速度振動を低減するためには、「速い応答性」と「細かい制御分解能」が必要とされるので、操作量としては、応答の遅れの大きい吸入空気量よりも、応答の速い点火時期が適当といえる。

しかしながら、通常走行時には、燃費の観点から基準点火時期を最大トルクが得られる最適点火時期（ＭＢＴ；Minimum Advance for Best Torque）に設定しているので、点火時期を進角又は遅角させても、トルクを増加させることはできない。つまり、点火時期制御によってトルク減少補正をすることはできるが、トルク増加補正をすることはできない。

そのため、エンジンの出力トルクを制御する操作量として点火時期を用いた場合には、トルク減少補正による制振効果は得られるが、トルク増加補正をすることができないので、全体的な駆動トルクが低下し、車両の加速性能が低下するという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、車両の加速度振動を抑制しつつ、加速度性能の低下を防止することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって、前記課題を解決する。

本発明は、エンジンを有する車両の制振制御装置であって、車両の運転状態に応じてエンジン要求トルクを演算するエンジントルク指令値演算手段と、前記エンジン要求トルクを入力としてエンジントルクの変化に伴って発生する車両前後方向の加速度振動を防止する補償を行う位相補償値を演算する動特性補償手段と、前記位相補償値と、エンジン回転速度と、を入力として前記位相補償値の補正値を演算する補正値演算手段と、前記補正値が正値のときは、その補正値を吸気系トルク補正値として分配し、前記補正値が負値のときは、その補正値を点火系トルク指令値として分配する補正値分配手段と、前記位相補償値に前記吸気系トルク補正値を加算して吸気系トルク指令値を算出する吸気系トルク指令値算出手段と、前記吸気系トルク指令値に応じて吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、前記点火系トルク指令値に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段と、を備え、前記補正値分配手段は、前記補正値が正値のときは、点火系トルク指令値をゼロとし、前記補正値が負値のときは、その補正値を点火系トルク指令値として分配するとともに、前記点火系トルク指令値の符号を反転させてローパスフィルタ処理を施した値を吸気系トルク補正値として分配する、ことを特徴とする。

点火時期制御によるトルク補正が可能な領域では、応答の速い点火時期制御によって点火時期を遅角することで、トルク減少補正による制振効果を得ることができる。

一方で、点火時期制御によるトルク補正が不可能な領域では、応答遅れは伴うものの吸入空気量制御によって吸入空気を増加させることで、トルク増加補正による加速性能の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による車両の制振制御装置の概略構成図である。

エンジン１は、シリンダブロック２と、その頂部を覆うシリンダヘッド３とを備える。

シリンダブロック２には、複数のシリンダ２ａが形成される。なお、図１では図面の煩雑を防止し、発明の理解を容易にするために１つのシリンダ２ａを記載した。シリンダ２ａには、ピストン４が摺動自在に嵌合する。これらシリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン４とによって、ペントルーフ形の燃焼室５が区画形成される。燃焼室５の頂壁中心には、点火栓６が配設される。

シリンダヘッド３には、燃焼室５の頂壁に開口する吸気通路２０と排気通路３０とが形成される。吸気通路２０の開口を吸気バルブ２１が開閉し、排気通路３０の開口を排気バルブ３１が開閉する。

吸気通路２０には、上流から順にエアクリーナ２２と、エアフローセンサ２３と、スロットルバルブ２４と、燃料噴射弁２５とが設けられる。

エアクリーナ２２は、空気中に含まれる異物を除去する。

エアフローセンサ２３は、エンジン１に吸入される空気の流量（吸気量）を検出する。

スロットルバルブ２４は、吸気マニホールド２６に流入する空気の流量を調節する。スロットルバルブ２４の開度は、スロットルセンサ２７によって検出される。

燃料噴射弁２５は、エンジン運転状態に応じて燃料を噴射する。

コントローラ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４０には、上述したセンサ信号のほかにも、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ４１、運転者の加速意思を表すアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ４２などの各種センサからの信号が入力される。コントローラ４０は、これら各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射量や点火時期などを運転状態に応じて最適に制御する。

また、コントローラ４０は、エンジン１のトルク変化などに伴う車両前後方向への加速度振動を抑制する制振制御も併せて実施する。以下、コントローラ４０で実施される制振制御について説明する。

図２は、コントローラ４０で実施される制振制御について説明するブロック図である。

コントローラ４０は、制振制御に関連する構成ブロックとして、エンジントルク指令値演算部１００と、制振制御部２００と、吸入空気量制御部３００と、点火時期制御部４００と、を備える。

エンジントルク指令値演算部１００には、アクセルペダルの踏み込み量と、エンジン回転速度と、が入力される。エンジントルク指令値演算部１００は、これらの入力値に基づいてエンジントルク指令値Ｔｔを演算する。

制振制御部２００には、エンジントルク指令値Ｔｔと、エンジン回転速度と、が入力される。制振制御部２００は、これらの入力値に基づいて、エンジン１のトルク変化に伴う車両前後方向への加速度振動を抑制しつつエンジントルク指令値を実現するように、吸気系トルク指令値Ｔ_Qと、点火系トルク指令値Ｔ_ADVと、を演算する。制振制御部２００の詳細は、図３を参照して後述する。

吸入空気量制御部３００には、吸気系トルク指令値Ｔ_Qが入力される。吸入空気量制御部３００は、吸気系トルク指令値Ｔ_Qに応じて目標スロットル開度を算出し、その目標スロットル開度に一致するように、スロットルバルブ２４を制御する。

点火時期制御部４００には、点火系トルク指令値Ｔ_ADVが入力される。点火時期制御部４００は、点火系トルク指令値Ｔ_ADVに応じて目標点火時期を算出し、その目標点火時期となるように、点火栓６の点火時期を制御する。

図３は、制振制御部２００の詳細を示すブロック図である。なお、発明の理解を容易にするため、後述するＦ／Ｂ補償部２２０を１つの制御ブロックにまとめたブロック図を図４に示す。

制振制御部２００は、フィードフォワード補償部（以下「Ｆ／Ｆ補償部」という）２１０と、フィードバック補償部（以下「Ｆ／Ｂ補償部」という）２２０と、トルク分配部２３０と、加算器２４０と、を備える。

Ｆ／Ｆ補償部２１０は、エンジントルク指令値Ｔｔを入力とし、（１）式のフィルタによって位相補償を施し、Ｆ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFを算出する。Ｆ／Ｆ補償部２１０は、エンジントルクの変化に伴い発生する車両の前後方向の加速度振動を防止するように、エンジントルク指令値Ｔｔに対して補償を施す。

Ｆ／Ｂ補償部２２０は、Ｆ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFとエンジン回転速度とを入力とし、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを算出する。Ｆ／Ｂ補償部２２０は、エンジン回転速度を用いて、制御対象に加わる外乱や制御対象のモデル化誤差（非線形特性など）などにより発生する振動特性変動分を相殺する。

トルク分配部２３０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの値が正のときと負のときとで、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの分配先を変更する。

具体的には、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの値が正のときは、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを吸気系トルク補正値Ｔ_compとする。一方で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの値が負のときは、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火系トルク指令値Ｔ_ADVとする。

以下では、このようにＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの値が正のときと負のときとで、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの分配先を変更する理由について説明する。

本実施形態では、通常走行時には燃費の観点から、基準点火時期を最大トルクが得られる最適点火時期に設定している。そのため、基本的には点火時期を進角又は遅角させても、トルクを増加させることはできない。つまり、点火時期を制御することによって、トルクを減少させることはできるが、トルクを増加させることはできない。そして、最適点火時期からの進角補正はノッキングのおそれがあるため、実際には、点火時期の遅角によるトルク減少補正しかすることができない。

また、吸入空気量制御によってトルク増加補正又は減少補正をする場合、スロットルバルブ２４を制御してから吸気マニホールド２６を経てシリンダ２ａに吸入される空気が燃焼してトルクを発生させるまでには時間がかかる。つまり、点火時期制御に比べて、吸入空気量制御は応答遅れが大きい。

そのため、点火時期制御によるトルク補正が可能な場合には、応答の速い点火時期制御によってトルク補正をしてやることが望ましい。一方で、点火時期制御によるトルク補正は不可能な場合には、吸入吸気量制御によってトルク補正をしてやることが望ましい。

そこで本実施形態では、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負のとき、すなわちトルク減少補正が要求されているときは、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火系トルク指令値Ｔ_ADVとしている。一方で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のとき、すなわちトルク増加補正が要求されているときは、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを吸気系トルク補正値Ｔ_compとしている。

加算器２４０は、Ｆ／Ｆ補償部２１０で算出したＦ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFと、トルク分配部２３０から出力される吸気系トルク補正値Ｔ_compと、を加算して吸気系トルク指令値Ｔ_Qとして出力する。

なお、前述したＦ／Ｂ補償部２２０は、特開２００３−９５６６号公報において公開されたＦ／Ｂ補償部を、その操作量を点火時期とした形で適用したものであり、以下で簡単に説明する。

制御ブロック２２１は、吸気系の応答特性Ｇａ（ｓ）を示す。具体的には、新気がスロットルバルブ２４及び吸気マニホールド２６を経てシリンダ２ａに吸入されるまでの応答特性を示し、（２）式で表わされる。

制御ブロック２２２は、駆動系の応答特性Ｇｐ（ｓ）を示す。具体的には、エンジントルクに対するエンジン回転速度の応答特性を示し、（３）式で表される。

（３）式は、以下の（４）〜（９）式に示す車両の運動方程式に基づいて算出される。

（３）〜（９）式中で使用されている各符号は以下に示す通りである。

Ｔ_e：エンジントルク
Ｔ_p：トランスミッションへの入力トルク
Ｔ_d：駆動軸のトルク
Ｊ_e：エンジン出力軸周りのイナーシャ
Ｊ_s：トランスミッション出力軸周りのイナーシャ
Ｊ_w：駆動軸のイナーシャ
ω_e：エンジンの回転角速度
ω_d：ドライブシャフトの回転角速度
ω_w：車輪の回転角速度
Ｉ_f：ファイナルギア比
Ｉ_p：変速比
ｋ_d：駆動系のねじれ剛性
Ｒ_a：タイヤの有効半径
Ｍ：車両重量
Ｖ_v：車両の速度
Ｖ_w：駆動輪の速度
ｋ_tire：タイヤと路面との摩擦に関する係数

減算器２２３は、制御ブロック２２２から出力されたエンジン回転速度の推定値と、実エンジン回転速度との差分を算出する。

制御ブロック２２４は、減算器２２３で算出された差分を入力として、伝達特性Ｈ（ｓ）と、駆動系の応答特性Ｇｐ（ｓ）の逆系の積と、で構成されたフィルタ処理を施し、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを算出する。伝達特性Ｈ（ｓ）は、バンドパスフィルタであり、その伝達特性Ｈ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分が、伝達特性Ｇｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となるように設定する。

加算器２２５は、制御ブロック２２１の出力値と、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBとを加算する。

図５は、本実施形態による制振制御を説明するフローチャートである。

ステップＳ１において、コントローラ４０は、エンジントルク指令値Ｔ_tを算出する。これが、前述したエンジントルク指令値演算部１００での演算となる。具体的には、アクセル踏み込み量とエンジン回転速度とに応じ、予めメモリ上に記憶したマップを参照して算出する。詳細については、図６を参照して後述する。

ステップＳ２において、コントローラ４０は、Ｆ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFを算出する。これが、前述したＦ／Ｆ補償部２１０での演算となる。

ステップＳ３において、コントローラ４０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを算出する。これが、前述したＦ／Ｂ補償部２２０での演算となる。

ステップＳ４において、コントローラ４０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの正負を判定する。コントローラ４０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの正のときはステップＳ５に処理を移行し、負のときはステップＳ６に処理を移行する。

ステップＳ５において、コントローラ４０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを吸気系トルク補正値Ｔ_compとする。一方で点火系トルク指令値Ｔ_ADVをゼロにする。

ステップＳ６において、コントローラ４０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火系トルク指令値Ｔ_ADVとする。一方で吸気系トルク補正値Ｔ_compをゼロにする。

ステップＳ７において、コントローラ４０は、吸気系トルク指令値Ｔ_Qを算出する。具体的には、以下の（１０）式に示すようにＦ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFと吸気系トルク補正値Ｔ_compとを加算して算出する。

ステップＳ８において、コントローラ４０は、吸気系トルク指令値Ｔ_Qに応じて吸入空気量を制御する。

ステップＳ９において、コントローラ４０は、点火系トルク指令値Ｔ_ADVに応じて点火時期を制御する。

図６は、アクセル踏み込み量とエンジン回転速度とに応じて、エンジントルク指令値Ｔｔを算出するマップである。

図６に示すように、エンジン回転速度が遅いほど、またアクセル踏み込み量が大きいほど、エンジントルク指令値Ｔｔは大きくなる。

図７は、本実施形態による制振制御の動作について説明するタイムチャートである。発明の理解を容易にするため、図７（Ａ）〜（Ｄ）に比較例１の動作を、図７（Ｄ）に比較例２の動作を併せて記載した。

比較例１（一点鎖線）は、制振制御部をＦ／Ｆ補償部のみで構成したときの動作を示したものである。

比較例２（破線）は、特許文献１に記載の従来例を内燃機関のみを有する車両に適用し、制振制御部をＦ／Ｆ補償部及びＦ／Ｂ補償部で構成したときの動作を示したものである。発明の理解を容易にするため、比較例２の制振制御部のブロック図を図１６に示す。図１６に示すように、Ｆ／Ｆトルク指令値が吸気系トルク指令値として、Ｆ／Ｂトルク指令値が点火系トルク指令値として、それぞれ制御対象へ入力される。

以下、図５のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。

時刻ｔ１でアクセルペダルが踏み込まれると、踏み込み量に応じてスロットル開度指令値が変化し（図７（Ｂ））、それに応じてエンジン回転速度が上昇する（図７（Ａ））。

時刻ｔ２で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負の値になると（図７（Ｅ）；Ｓ４でＮｏ）、トルク分配部２３０はＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火系トルク指令値Ｔ_ADVとして点火時期制御部４００に入力する（Ｓ６）。これにより、点火時期制御部４００は点火時期を最適点火時期（ＭＢＴ）から遅角側に補正する（図７（Ｃ）；Ｓ９）。

時刻ｔ３で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正の値になると（図７（Ｅ）；Ｓ４でＹｅｓ）、トルク分配部２３０はＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを、吸気系トルク指令値Ｔ_Qへの補正値Ｔ_compとする（Ｓ５）。これにより、吸入空気量制御部３００は、スロットル開度指令値が大きくなる方向へ補正する（図７（Ｂ）；Ｓ７，Ｓ８）。

比較例２のように、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを、その値の正負にかかわらず点火時期制御部に入力するように構成すると、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のときは、実際には進角補正が制限される。つまり、実際には点火時期制御によるトルク増加補正が実施されないので、駆動トルクが低下し加速性能が低下する。

これに対して本実施形態の場合には、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のときは、応答遅れは伴うものの吸入空気量を制御してトルク増加補正を実施する（図７（Ｂ））。そのため、時刻ｔ４以降において、比較例２と比べて駆動トルクの低下を抑制でき、加速性能を向上させることができる（図７（Ｅ））。

時刻ｔ４、ｔ６、ｔ８で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負の値に切り替わったときも（図７（Ｅ））、時刻ｔ２で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負の値に切り替わったときと同様の操作が実施されるため、説明は省略する。同じく時刻ｔ５、ｔ７、ｔ９での動作の説明も省略する。

以上説明した本実施形態によれば、運転者の加速要求や車両の運転状態から算出されるエンジントルク指令値Ｔｔに対し、エンジントルクの変化に伴い車両の前後方向に発生する加速度振動を防止するように補償を施してＦ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFを算出する。そして、エンジン回転速度を用いて、制御対象に加わる外乱や制御対象のモデル化誤差（ギアのバックラッシュなどの非線形特性など）によって発生する振動特性の変動分を相殺するようにＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを算出する。

このとき、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負のとき、すなわちトルク減少補正が要求されているときは、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火系トルク指令値Ｔ_ADVとして点火時期制御部４００に入力する。

一方で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のとき、すなわちトルク増加補正が要求されているときは、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを吸入空気量制御部３００へ入力する吸気系トルク指令値Ｔ_t__FFへの補正値Ｔ_compとする。

これにより、トルク減少補正が要求されているときは、応答の速い点火時期制御によって点火時期を遅角することで、トルク減少補正による制振効果を得ることができる。

また、トルク増加補正が要求されているときは、基準点火時期を最適点火時期に設定しているために、点火時期制御によっては実現できないトルク増加補正を、応答遅れは伴うものの吸入空気量制御によって実現することができる。そのため、加速性能の低下を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による制振制御について説明する。本発明の第２実施形態は、モデル化した制御対象から出力されるエンジン回転速度に応じてＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを算出し、このＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBに基づいて吸気系トルク補正値Ｔ_compを算出する点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下の実施形態では、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図８は、本実施形態による制振制御部２００の詳細を示すブロック図である。

Ｆ／Ｂ補償部２２０は、吸気系トルク指令値Ｔ_Qと実エンジン回転速度を入力として、点火系トルク指令値Ｔ_ADVを算出する。

吸気系トルク補正値演算部２５０は、Ｆ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFを入力として、吸気トルク補正値Ｔ_compを算出する。

図９は、吸気系トルク補正値演算部２５０の詳細を示すブロック図である。

制御対象モデル２５１は、エンジン特性を示すエンジンモデルと、ギアのバックラッシュなどの非線形特性を含む駆動系モデルと、で構成される。制御対象モデル２５１は、制御対象である実車両にエンジントルクを入力したときの、その実車両の挙動をモデル化したものであり、エンジン回転速度を出力する。

Ｆ／Ｂ補償部モデル２５２は、Ｆ／Ｂ補償部２２０と同様の構成であり、制御対象モデル２５１から出力されたエンジン回転速度と、Ｆ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFに応じてＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを演算する。

このように、本実施形態では、制御対象モデル２５１から出力されたエンジン回転速度に応じて、Ｆ／Ｂ補償部モデル２５２がＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを演算する。

そして、演算されたＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負のときは、トルク分配部２３０が、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを、制御対象モデル２５１へ入力する点火系トルク入力値として出力する。

一方で、演算されたＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のときは、トルク分配部２３０が、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを、吸気系トルク補正値Ｔ_compとして出力する。この吸気系トルク補正値Ｔ_compが、吸気系トルク補正値演算部２５０の出力値になる。また、この吸気系トルク補正値Ｔ_compが、Ｆ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFに加算されて制御対象モデル２５１へ入力する吸気系トルク入力値となる。

第１実施形態では、図３及び図４を参照して説明したように、実エンジン回転速度に応じてＦ／Ｂ補償部２２０が演算したＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを、吸気系トルク補正値Ｔ_compとして吸入空気量制御部３００に入力していた。そのため、吸気系の応答遅れがＦ／Ｂ補償部２２０での制御に影響を与え、Ｆ／Ｂ制御の安定性を悪化させるおそれがある。

これに対して本実施形態では、制御対象モデル２５１を使用して、吸気系補正値演算部２５０で吸気系トルク補正値Ｔ_compを算出し、予めＦ／Ｆトルク指令値Ｔ_t__FFに対する補正を実施することができる。これにより、Ｆ／Ｂ補償部２２０において前述した吸気系の応答遅れの影響を無くし、Ｆ／Ｂ制御の安定性を向上させることができる。

このように、本実施形態では第１実施形態と同様の効果が得られるほか、Ｆ／Ｂ制御の安定性を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による制振制御について説明する。本発明の第３実施形態は、吸気系トルク補正値Ｔ_compに位相進み補償を施す点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１０は、本実施形態による制振制御部２００の詳細を示すブロック図である。

位相進み補償器２６０は、トルク分配部２３０からの出力値を入力として、吸気系の応答特性Ｇａ（ｓ）の逆系と、吸気系の規範応答特性Ｇｒ（ｓ）と、で構成された以下の（１１）式に示すフィルタによって位相進み補償を施し、吸気系トルク補正値Ｔ_compを算出する。（１１）式中の時定数Ｔｒは、吸気系トルク指令値Ｔ_Qに対するエンジントルクの理想的な応答性を示す。（１１）式は、実際にはタスティン近似等で離散化して得られた漸化式を用いて算出される。

ここで、前述した第１実施形態と同様に、本実施形態でもＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のときは、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを、吸気系トルク補正値Ｔ_compとして吸入空気量制御部３００に入力している。

そのため、吸気系の応答特性を考慮してＦ／Ｂ補償部２２０の適合をする必要があるが、吸入系の応答は緩慢なので位相がさらに遅れ、この吸気系の応答遅れがＦ／Ｂ補償部２２０での制御に影響を与え、Ｆ／Ｂ制御の安定性を悪化させるおそれがある。

そこで、本実施形態では、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBに位相進み補償を施した。これにより、吸気系トルク補正値Ｔ_compの位相を調整した上で、吸入空気量制御部３００に入力することができる。したがって、制振制御の安定性を向上させることができる。また、第１実施形態と比べて吸入空気量制御によるトルク増加補正を最適化できるので、車両の加速性能を向上させることができる。

図１１は、本実施形態による制振制御の動作について説明するタイムチャートである。第１実施形態のときと同様に、比較例１（一点鎖線）は、制振制御部をＦ／Ｆ補償部のみで構成したときの動作を示したものである。比較例２（破線）は、特許文献１に記載の従来例を内燃機関のみを有する車両に適用し、制振制御部をＦ／Ｆ補償部及びＦ／Ｂ補償部のみで構成したときの動作を示したものである。

本実施形態では、トルク分配部２３０から出力されたＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBの位相を調整した上で、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを吸気系トルク指令値Ｔ_compとして吸入空気量制御部３００に入力している。

したがって、図１１（Ｂ）に示すように、第１実施形態と比べて（図７（Ｂ）参照）、吸入空気量制御によるトルク増加補正が最適化され、吸入空気量が増加していることがわかる。

これにより、図１１（Ｄ）に示すように、第１実施形態と比べて（図７（Ｄ）参照）、駆動トルクが増加し、車両の加速性能が向上していることがわかる。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られるほか、車両の加速性能を一層向上させることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による制振制御について説明する。本発明の第４実施形態は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負のとき、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火時期制御部４００に入力するとともに、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBに対して符号反転処理及びローパスフィルタ処理を施した値を吸気系トルク補正値Ｔ_compとして吸入空気量制御部３００に入力する点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１２は、本実施形態による制振制御部２００の詳細を示すブロック図である。

トルク分配部２７０は、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが負のときは、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火系トルク指令値Ｔ_ADVとして出力する。一方で、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBが正のときは、その値にかかわらずゼロを出力する。

符号反転処理部２８０は、トルク分配部２７０から出力された点火系トルク指令値Ｔ_ADVの符号を反転させる。すなわち、点火系トルク指令値Ｔ_ADVを負の値から正の値へと変換する。

フィルタ処理部２９０は、符号反転処理部２８０から出力された値を入力とし、以下の（１２）式のローパスフィルタ処理を施し、吸気系トルク補正値Ｔ_compを算出する。（１２）式中の時定数Ｔｓは、吸気系トルク補正値Ｔ_compによって、点火時期制御による振動低減効果が妨げられることが無いような周波数域とする。

図１３は、本実施形態による制振制御の動作について説明するタイムチャートである。第１実施形態のときと同様に、比較例１（一点鎖線）は、制振制御部をＦ／Ｆ補償部のみで構成したときの動作を示したものである。比較例２（破線）は、特許文献１に記載の従来例を内燃機関のみを有する車両に適用し、制振制御部をＦ／Ｆ補償部及びＦ／Ｂ補償部で構成したときの動作を示したものである。

時刻ｔ１で、アクセルペダルが踏み込まれ（図１３（Ｂ））、車両が加速状態になると、
加速直後の時刻ｔ２において、Ｆ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBは、加速時に発生する振動を低減させるため、トルクを減少させる方向（負の方向）へ変化する。

このとき、本実施形態では、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBを点火時期制御部４００に入力すると共に、そのＦ／Ｂトルク指令値Ｔ_t__FBに対して符号反転処理及びローパスフィルタ処理を施した値を吸気系トルク補正値Ｔ_compとして吸入空気量制御部３００に入力する。

このように、点火時期の遅角によるトルク減少補正を実施して、加速時に発生する振動を低減させると共に、そのトルク減少補正分に応じて吸気系トルク補正値Ｔ_compを算出し、吸入空気量を増加させる。これにより、加速時に発生する振動を低減させると共に、車両の加速性能の低下を防止することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、図１４に示すように、第２実施形態で説明した吸気系トルク補正値演算部２５０において、トルク分配部２３０からの出力値に対して、第３実施形態で説明した位相進み補償を施しても良い。

同じく、図１５に示すように、第２実施形態で説明した吸気系トルク補正値演算部２５０において、トルク分配部２３０からの出力値に対して、符号反転処理及びローパスフィルタ処理を施しても良い。

車両の制振制御装置の概略構成図である。 コントローラで実施される制振制御について説明するブロック図である。 第１実施形態による制振制御部の詳細を示すブロック図である。 第１実施形態による制振制御部の詳細を示すブロック図である。 第１実施形態による制振制御を説明するフローチャートである。 アクセル踏み込み量とエンジン回転速度とに応じて、エンジントルク指令値を算出するマップである。 第１実施形態による制振制御の動作について説明するタイムチャートである。 第２実施形態による制振制御部の詳細を示すブロック図である。 吸気系トルク補正値演算部の詳細を示すブロック図である。 第３実施形態による制振制御部の詳細を示すブロック図である。 第３実施形態による制振制御の動作について説明するタイムチャートである。 第４実施形態による制振制御部の詳細を示すブロック図である。 第４実施形態による制振制御の動作について説明するタイムチャートである。 吸気系トルク補正値演算部の詳細を示すブロック図である。 吸気系トルク補正値演算部の詳細を示すブロック図である。 比較例２の制振制御部のブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
１００ エンジントルク指令値演算部（エンジントルク指令値演算手段）
２１０ Ｆ／Ｆ補償部（動特性補償手段）
２２０ Ｆ／Ｂ補償部（補正値演算手段）
２２１ 制御ブロック（エンジントルク演算部）
２２２ 制御ブロック（エンジン回転速度推定値演算部）
２２４ 制御ブロック（トルク補正値演算部）
２２５ 加算器（加算部）
２３０ トルク分配部（補正値分配手段）（補正値分配部）
２４０ 加算器（吸気系トルク指令値算出手段）
２５０ 吸気系トルク補正値演算部（吸気系トルク補正値演算手段）
２５１ 制御対象モデル（車両モデル）（エンジン回転速度演算部）
２５２ Ｆ／Ｂ補償部モデル（補正値演算部）
３００ 吸入空気量制御部（吸入空気量制御手段）
４００ 点火時期制御部（点火時期制御手段）
Ｓ１ エンジントルク指令値演算手段
Ｓ２ 動特性補償手段
Ｓ３ 補正値演算手段
Ｓ４〜Ｓ６ 補正値分配手段
Ｓ７ 吸気系トルク指令値算出手段
Ｓ８ 吸入空気量制御手段
Ｓ９ 点火時期制御手段

Claims (5)

1. エンジンを有する車両の制振制御装置であって、
   車両の運転状態に応じてエンジン要求トルクを演算するエンジントルク指令値演算手段と、
   前記エンジン要求トルクを入力としてエンジントルクの変化に伴って発生する車両前後方向の加速度振動を防止する補償を行う位相補償値を演算する動特性補償手段と、
   前記位相補償値と、エンジン回転速度と、を入力として前記位相補償値の補正値を演算する補正値演算手段と、
   前記補正値が正値のときは、その補正値を吸気系トルク補正値として分配し、前記補正値が負値のときは、その補正値を点火系トルク指令値として分配する補正値分配手段と、
   前記位相補償値に前記吸気系トルク補正値を加算して吸気系トルク指令値を算出する吸気系トルク指令値算出手段と、
   前記吸気系トルク指令値に応じて吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
   前記点火系トルク指令値に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   を備え、
   前記補正値分配手段は、
   前記補正値が正値のときは、点火系トルク指令値をゼロとし、
   前記補正値が負値のときは、その補正値を点火系トルク指令値として分配するとともに、前記点火系トルク指令値の符号を反転させてローパスフィルタ処理を施した値を吸気系トルク補正値として分配する、
   ことを特徴とする車両の制振制御装置。
2. 前記吸気系トルク補正値に対して、吸気系の応答特性Ｇａ（ｓ）の逆系と、吸気系の規範応答Ｇｒ（ｓ)と、を含む位相補償器によって位相補償を施す
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制振制御装置。
3. 前記補正値演算手段は、
   前記位相補償値を入力として、吸気系の応答特性Ｇａ（ｓ）に基づいてエンジントルクを演算するエンジントルク演算部と、
   前記エンジントルクを入力としてエンジン回転速度の推定値を演算するエンジン回転速度推定値演算部と、
   前記エンジン回転速度の推定値と、エンジン回転速度と、の偏差を入力として前記補正値を演算する補正値演算部と、
   前記補正値を前記エンジントルクに加算する加算部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の制振制御装置。
4. エンジンを有する車両の制振制御装置であって、
   車両の運転状態に応じてエンジン要求トルクを演算するエンジントルク指令値演算手段と、
   前記エンジン要求トルクを入力としてエンジントルクの変化に伴って発生する車両前後方向の加速度振動を防止する補償を行う位相補償値を演算する動特性補償手段と、
   前記位相補償値を入力として吸気系トルク補正値を演算する吸気系トルク補正値演算手段と、
   前記位相補償値に前記吸気系トルク補正値を加算して吸気系トルク指令値を算出する吸気系トルク指令値算出手段と、
   前記吸気系トルク指令値と、実エンジン回転速度と、を入力として点火系トルク指令値を演算する補正値演算手段と、
   前記吸気系トルク指令値に応じて吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
   前記点火系トルク指令値に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   を備え、
   前記吸気系トルク補正値演算手段は、
   エンジンモデルと駆動系モデルとを含む車両モデルを備え、
   吸気系トルクと点火系トルクとを入力として、前記車両モデルのエンジン回転速度を演算するエンジン回転速度演算部と、
   前記位相補償値と、前記車両モデルのエンジン回転速度と、を入力として補正値を演算する補正値演算部と、
   前記補正値が正値のときは、その補正値を吸気系トルク補正値として分配し、前記補正値が負値のときは、その補正値を点火系トルクとして分配する補正値分配部と、
   前記位相補償値に前記吸気系トルク補正値を加算して吸気系トルクを算出する吸気系トルク算出部と、
   を含み、
   前記補正値分配部は、
   前記補正値が正値のときは、点火系トルクをゼロとし、
   前記補正値が負値のときは、その補正値を点火系トルクにするとともに、その点火系トルクの符号を反転させてローパスフィルタ処理を施した値を吸気系トルク補正値とすることを特徴とする車両の制振制御装置。
5. 前記吸気系トルク補正値演算手段は、
   前記吸気系トルク補正値に対して、吸気系の応答特性Ｇａ（ｓ）の逆系と、吸気系の規範応答Ｇｒ（ｓ)と、を含む位相補償器によって位相補償を施す位相補償部を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両の制振制御装置。

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