JP5962758B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。
ＪＰ２００３−１２０３４３Ａには、従来の内燃機関の制御装置として、内燃機関の運転状態に基づいて算出された目標トルクとなるように、スロットル弁及び吸気弁可変動弁機構の双方を制御して吸入空気量を調節するものがある。
車体振動を抑制する方法の１つに、車体振動を抑制する振動成分を目標トルクに重畳してエンジントルクを周期的に変動させることで車体振動を低減する方法がある。
しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置の場合、車体の制振制御のために、車体振動を抑制可能な振動成分を目標トルクに重畳してスロットル弁及び吸気弁可変動弁機構の双方を制御すると、スロットル弁及び吸気弁可変動弁機構の双方の制御目標値に車体制振のための振動成分が重畳されることなる。
ここで、吸気マニホールド内の吸気密度（スロットル弁下流の吸気密度）は、スロットル弁を制御した後、所定の吸気応答遅れをもって変化する。一方で、吸気弁閉時期におけるシリンダ容積（以下「シリンダ実効容積」という。）は、吸気弁可変動弁機構を制御したと同時に変化する。
そのため、スロットル弁及び吸気弁可変動弁機構の双方の制御目標値に車体制振のための振動成分が重畳されると、吸気密度及びシリンダ実効容積の応答速度の相違に起因して双方に重畳された振動成分に位相差が生じ、所望のエンジントルク変動が得られず、車体振動を抑制できないという問題点があった。
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、スロットル弁及び吸気弁可変動弁機構を適切に制御することで所望のエンジントルク変動を得て、車体振動を抑制することを目的とする。
本発明のある態様によれば、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気通路の断面積を変更可能なスロットル弁と、内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁と、内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関の基本目標トルクを算出する基本目標トルク算出手段と、車両の振動成分に応じて、車両振動を抑制するための内燃機関の制振目標トルクを算出する制振目標トルク算出手段と、制振目標トルクに応じてスロットル弁及び可変動弁の一方を制御し、基本目標トルクに応じてスロットル弁及び可変動弁の他方を制御して、シリンダ吸入空気量を制御するシリンダ吸入空気量制御手段と、を備え、シリンダ吸入空気量制御手段は、車両の振動成分に応じて、スロットル弁又は可変動弁のいずれを制振目標トルクに応じて制御するかを判定する、車両に搭載される内燃機関の制御装置が提供される。
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
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。 図２は、縦軸を吸気マニホールド内の吸気密度、横軸をシリンダ実効容積としたときのシリンダ吸入空気量の各等量線を示した図である。 図３は、本発明の第１実施形態による車体制振エンジン制御について説明するフローチャートである。 図４は、シリンダ吸入空気量に基づいてシリンダ実効容積を算出するテーブルである。 図５は、シリンダ吸入空気量に基づいて吸気密度を算出するテーブルである。 図６は、目標シリンダ実効容積に基づいて目標吸気弁閉時期を算出するテーブルである。 図７は、目標吸気密度に基づいて目標スロットル開度を算出するテーブルである。 図８は、本発明の第１実施形態による車体制振エンジン制御の内容を示したブロック図である。 図９は、本発明の第１実施形態による車体制振エンジン制御の内容を示したブロック図である。 図１０は、本発明の第１実施形態による車体制振エンジン制御の動作について説明するタイムチャートである。 図１１は、本発明の第１実施形態による車体制振エンジン制御の動作について説明するタイムチャートである。 図１２は、本発明の第２実施形態による車体制振エンジン制御について説明するフローチャートである。 図１３は、比較例による問題点を説明する図である。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジン制御装置１００の概略構成図である。
エンジン制御装置１００は、エンジン１と、吸気装置２と、排気装置３と、コントローラ４と、を備える。
エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、を備える。
シリンダブロック１１は、シリンダ部１１ａとクランクケース部１１ｂとを備える。
シリンダ部１１ａには、複数のシリンダ１１０が形成される。シリンダ１１０の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ１１０の内部を往復運動するピストン１１１が収められる。
クランクケース部１１ｂは、シリンダ部１１ａの下方に形成される。クランクケース部１１ｂは、クランクシャフト１１２を回転自在に支持する。クランクシャフト１１２は、ピストン１１１の往復運動をコンロッド１１３を介して回転運動に変換する。
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上面に取り付けられ、シリンダ１１０及びピストン１１１とともに燃焼室１３の一部を形成する。
シリンダヘッド１２には、吸気装置２に接続され燃焼室１３の頂壁に開口する吸気ポート１２０と、排気装置３に接続され燃焼室１３の頂壁に開口する排気ポート１２１と、が形成され、燃焼室１３の頂壁中央に臨むように点火栓１２２が設けられる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１３と吸気ポート１２０との開口を開閉する吸気弁１２３と、燃焼室１３と排気ポート１２１との開口を開閉する排気弁１２４と、が設けられる。さらに、シリンダヘッド１２には、吸気弁１２３を開閉駆動すると共にその開閉時期を任意の時期に設定できる吸気弁可変動弁機構１２５と、排気弁１２４を開閉駆動すると共にその開閉時期を任意の時期に設定できる排気弁可変動弁機構１２６と、が設けられる。
吸気弁可変動弁機構１２５としては、吸気弁１２３のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小できるとともに、吸気弁１２３のリフト中心角を連続的に遅角・進角させることのできるＶＶＥＬ（Variable Valve Event & Lift）や、吸気弁１２３のリフト中心角を連続的に遅角・進角させることのできるＶＴＣ（Valve Timing Control）などを用いることができる。排気弁可変動弁機構１２６にも、吸気弁可変動弁機構１２５と同様のものを用いることができる。
吸気装置２は、エアクリーナ２１と、吸気通路２２と、エアフローメータ２３と、電子制御式のスロットル弁２４と、吸気マニホールド２５と、燃料噴射弁２６と、を備える。
エアクリーナ２１は、吸気中に含まれる砂などの異物を除去する。
吸気通路２２は、エアクリーナ２１を介して流入してきた吸気を吸気マニホールド２５へ導入する。
エアフローメータ２３は、吸気量を検出する。
スロットル弁２４は、吸気通路２２の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド２５内の吸気密度（吸気圧）を調整する。スロットル弁２４は、スロットルアクチュエータ２７によって開閉駆動され、スロットルセンサ２８によってその開度（以下「スロットル開度」という。）が検出される。
吸気マニホールド２５は、エンジン１の吸気ポート１２０に接続され、スロットル弁２４を介して流入してきた吸気を各シリンダ１１０へ均等に分配して導入する。
燃料噴射弁２６は、エンジン１の運転状態に応じて吸気ポート１２０に向けて燃料を噴射する。
排気装置３は、排気マニホールド３１と、排気通路３２と、三元触媒３３と、を備える。
排気マニホールド３１は、各シリンダ１１０から排出された排気をまとめた上で、排気通路３２に排出する。
排気通路３２は、排気マニホールド３１から排出された排気を、三元触媒３３やマフラ（図示せず）を介して外気に排出する。
三元触媒３３は、排気中の炭化水素や窒素酸化物などの有害物質を取り除く。
コントローラ４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４には、前述したエアフローメータ２３やスロットルセンサ２８からの検出信号のほか、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、エンジン負荷としてのアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するアクセルストロークセンサ４２、及び、車両走行中に発生する車体ピッチ方向の振動等の車体バネ上振動の振動成分（振動数や振幅）を検出する振動センサ４３などの車両の運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。
車体バネ上振動を低減させる方法としては、車体バネ上振動を低減させることが可能な振動成分をエンジントルクに重畳する方法がある。この方法は、アクセル操作量に応じて定まる基本目標エンジントルクに、車体バネ上振動に応じて算出される車体制振用の制振トルクを重畳したものを最終的な目標エンジントルクとして算出する。そして、目標エンジントルクに応じて目標シリンダ吸入空気量を算出し、目標シリンダ吸入空気量となるようにシリンダ吸入空気量を調整するものである。
ここで、シリンダ吸入空気量は、スロットル開度に応じて変化する吸気マニホールド２５内の吸気密度（吸気圧）に、吸気弁閉時期によって変化するシリンダ実効容積を掛けたものと考えることができる。そのため、吸気弁可変動弁機構１２５を備えるエンジンでは、図２に示すように、燃費や加速性能等を考慮して、シリンダ吸入空気量ごとに各等量線から最適な吸気密度（目標スロットル開度）及びシリンダ実効容積（目標吸気弁閉時期）を１点適合点として予め実験等で定めておくことで、燃費及び加速性能を向上させることができる。
図２は、横軸をシリンダ実効容積、縦軸を吸気マニホールド２５内の吸気密度としたときのシリンダ吸入空気量の各等量線を示した図である。
例えばシリンダ吸入空気量をＱｅｘ１に調整したいとき、すなわち目標シリンダ吸入空気量が小さいとき（エンジン低負荷時）は、シリンダ吸入空気量がＱｅｘ１となる等量線Ａのうち、比較的吸気密度が高い点を１点適合点とする。つまり、スロットル開度を大きくして吸気マニホールド２５内の吸気圧を大気圧に近づける。これにより、エンジン低負荷時におけるポンプロスを低減することができるので、燃費を向上させることができる。
一方で、シリンダ吸入空気量をＱｅｘ２に調整したいとき、すなわち目標シリンダ吸入空気量が大きいとき（エンジン高負荷時）は、シリンダ吸入空気量がＱｅｘ２となる等量線Ｂのうち、比較的シリンダ実効容積が大きくなる点を１点適合点とする。これにより、エンジン高負荷時における充填効率を高めることができるので、加速性能を向上させることができる。
ところが、車体バネ上振動を低減させるために、基本目標エンジントルクに制振トルクを重畳した目標エンジントルクに基づいて目標シリンダ吸入空気量を算出し、その目標シリンダ吸入空気量となるように、予め１点適合点として定めておいた吸気密度及びシリンダ実効容積に制御すると、所望の制振効果が得られないという問題が生じることが分かった。
図１３は、この問題点について説明する図である。
車体バネ上振動に応じて算出される車体制振用の制振トルクは、車体バネ上振動を打ち消すものなので、周期的に増減する。そのため、基本目標エンジントルクに制振トルクを加えた目標エンジントルクも周期的に増減する。その結果、図１３（Ａ）に示すように、目標エンジントルクに応じて算出される目標シリンダ吸入空気量も周期的に増減する。
そうすると、この目標シリンダ吸入空気量に基づいて、図２に示すマップから目標シリンダ実効容積及び目標吸気密度を設定すると、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｃ）に示すように、目標シリンダ実効容積及び目標吸気密度のそれぞれが周期的に増減することになる。つまり、車体バネ上振動を低減させる振動成分が、目標シリンダ実効容積及び目標吸気密度のそれぞれに重畳されることになる。
ここで、シリンダ実効容積は、吸気弁可変動弁機構１２５によって吸気弁閉時期を変更したと同時に変化する。そのため、図１３（Ｂ）に示すように、シリンダ実効容積が目標シリンダ実効容積となるように吸気弁可変動弁機構１２５を制御したと同時に、実シリンダ実効容積が目標シリンダ実効容積へと変化する。
一方で、吸気マニホールド２５内の吸気密度は、スロットル開度を変更してから所定の応答遅れをもって変化する。そのため、図１３（Ｃ）に示すように、吸気密度が目標吸気密度となるようにスロットル弁２４を制御してから所定時間経過した後に、実吸気密度が目標吸気密度へと変化する。
このように、シリンダ実効容積の変化速度と吸気密度の変化速度とには相違があるため、車体バネ上振動を低減させる振動成分を目標シリンダ実効容積及び目標吸気密度のそれぞれに重畳すると、図１３（Ｄ）に示すように、目標シリンダ吸入空気量の変動に対して、実シリンダ吸入空気量の変動が大きくなってしまう。その結果、実際のエンジントルク変動が、目標とするエンジントルク変動、すなわち制振効果を得ることのできるエンジントルク変動よりも大きくなり、所望の制振効果を得ることができなくなるのである。
そこで本実施形態では、シリンダ実効容積又は吸気密度の一方のみを周期的に増減させることとした。つまり、車体バネ上振動を低減させる振動成分を、目標シリンダ実効容積又は目標吸気密度の一方にのみ重畳させることとした。以下、この本実施形態による車体制振エンジン制御について説明する。
図３は、本実施形態による車体制振エンジン制御について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４は、前述した各種センサの検出値を読み込む。
ステップＳ２において、コントローラ４は、アクセル操作量に基づいて、基本目標エンジントルクを算出する。アクセル操作量が大きくなるほど、基本目標エンジントルクは大きくなる。
ステップＳ３において、コントローラ４は、車体バネ上振動に基づいて、その車体バネ上振動を打ち消すことが可能な振動成分（振動数や振幅）を持った制振トルクを算出する。制振トルクは周期的な変動を伴うものである。
ステップＳ４において、コントローラ４は、基本目標エンジントルクに制振トルクを加算して、制振目標エンジントルクを算出する。
ステップＳ５において、コントローラ４は、基本目標エンジントルクに基づいて、基本目標シリンダ吸入空気量を算出する。基本目標シリンダ吸入空気量は、エンジントルクを基本目標エンジントルクにするために必要なシリンダ吸入空気量である。
ステップＳ６において、コントローラ４は、制振目標エンジントルクに基づいて、制振目標シリンダ吸入空気量を算出する。制振目標シリンダ吸入空気量は、エンジントルクを制振目標エンジントルクにするために必要なシリンダ吸入空気量である
ステップＳ７において、コントローラ４は、予め実験等で定められたマップを参照し、エンジン回転速度及びアクセル操作量（エンジン負荷）に応じて、吸気応答遅れ振動数ｆairを算出する。ここで吸気応答遅れ振動数ｆairとは、スロットル開度を変更したときの吸気密度変化の応答遅れ時定数をＴとしたときに、以下の（１）式で定義される値である。
ｆair＝１／Ｔ …（１）
ステップＳ８において、コントローラ４は、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが、吸気応答遅れ振動数ｆair未満か否かを判定する。コントローラ４は、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが、吸気応答遅れ振動数ｆair未満であれば、吸気密度にのみ振動成分を重畳すべく、ステップＳ９以降の処理を行う。一方で、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが、吸気応答遅れ振動数ｆair以上であれば、シリンダ実効容積にのみ振動成分を重畳すべく、ステップＳ１１以降の処理を行う。
なお、このように車体バネ上振動の振動数ｆbodyに応じて振動成分を吸気密度に重畳するか、シリンダ実効容積に重畳するかを切り替えるのは、以下の理由による。
吸気密度が変化してもシリンダ実効容積は変化しないが、シリンダ実効容積が変化すると吸気密度は微小ながらも変化する。
ここで、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、車体バネ上振動を低減するための制振トルクの振動数が相対的に大きくなり、制振トルクが周期的に素早く変動することになる。そのため、シリンダ実効容積に振動成分を重畳してシリンダ実効容積を周期的に変動させても、シリンダ実効容積の変化に対応して吸気密度が変化する前にシリンダ実効容積が周期的に素早く変動していくので、吸気密度はほとんど変動しない。
また、制振トルクが周期的に素早く変動することになるので、所定の応答遅れをもって変動する吸気密度に振動成分を重畳するよりも、応答遅れなく変動するシリンダ実効容積に振動成分を重畳したほうが、発生した車体バネ上振動を素早く低減することができる。
一方で、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときは、車体バネ上振動を低減するための制振トルクの振動数が相対的に小さくなり、制振トルクの周期的な変動が緩やかになる。そのため、シリンダ実効容積に振動成分を重畳してしまうと、シリンダ実効容積の周期的な変動も緩やかになるので、シリンダ容積が周期的に変動するときに、シリンダ実効容積の変化に対応して吸気密度も変化してしまう。そうすると、シリンダ実効容積の周期的な変動に伴って吸気密度が周期的に変動し、シリンダ実効容積及び吸気密度の双方が周期的に変動してしまう。その結果、所望のエンジントルク変動を得ることができず、所望の制振効果を得ることができなくなる。
そこで、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、シリンダ実効容積に振動成分を重畳し、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときは、吸気密度に振動成分を重畳することにしたのである。
ステップＳ９において、コントローラ４は、図４のテーブルを参照し、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標シリンダ実効容積を算出する。図４のテーブルは、図２のマップを参照して説明した、シリンダ吸入空気量ごとに１点適合点として定めたシリンダ実効容積を、シリンダ吸入空気量を横軸にとってプロットすることにより得られるテーブルである。
ステップＳ１０において、コントローラ４は、図５のテーブルを参照し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標吸気密度を算出する。図５のテーブルは、図２のマップを参照して説明した、シリンダ吸入空気量ごとに１点適合点として定めた吸気密度を、シリンダ吸入空気量を横軸にとってプロットすることにより得られるテーブルである。
ステップＳ１１において、コントローラ４は、図５のテーブルを参照し、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標吸気密度を算出する。
ステップＳ１２において、コントローラ４は、図４のテーブルを参照し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標シリンダ実効容積を算出する。
ステップＳ１３において、コントローラ４は、図６のテーブルを参照し、目標シリンダ実効容積に基づいて目標吸気弁閉時期を算出する。そして、吸気弁閉時期が目標吸気弁閉時期となるように、吸気弁可変動弁機構１２５を制御する。
ステップＳ１４において、コントローラ４は、図７のテーブルを参照し、目標吸気密度に基づいて目標スロットル開度を算出する。そして、スロットル開度が目標スロットル開度となるように、スロットル弁２４を制御する。
図８は、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが、吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときの車体制振エンジン制御の内容を示したブロック図である。
基本目標エンジントルク算出部５１には、アクセルストロークセンサによって検出されたアクセル操作量が入力される。基本目標エンジントルク算出部５１は、アクセル操作量に基づいて、基本目標エンジントルクを算出する。
基本目標シリンダ吸入空気量算出部５２には、基本目標エンジントルクが入力される。基本目標シリンダ吸入空気量算出部５２は、基本目標エンジントルクに基づいて、基本目標シリンダ吸入空気量を算出する。
目標シリンダ実効容積算出部５３には、基本目標シリンダ吸入空気量が入力される。目標シリンダ実効容積算出部５３は、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標シリンダ実効容積を算出する。
目標吸気弁閉時期算出部５４には、目標シリンダ実効容積が入力される。目標吸気弁閉時期算出部５４は、目標シリンダ実効容積に基づいて、目標吸気弁閉時期を算出する。そして、吸気弁閉時期がこの目標吸気弁閉時期となるように、吸気弁可変動弁機構１２５が制御される。
制振トルク算出部５５には、振動センサ４３によって検出された車体バネ上振動の振動成分（振動数及び振幅）が入力される。制振トルク算出部５５は、車体バネ上振動の振動成分に基づいて、基本目標エンジントルクに重畳する制振トルクを算出する。
制振目標シリンダ吸入空気量算出部５６には、基本目標エンジントルクと制振トルクとが入力される。制振目標シリンダ吸入空気量算出部５６は、基本目標エンジントルクに制振トルクを重畳した制振目標エンジントルクに基づいて、制振目標シリンダ吸入空気量を算出する。
目標吸気密度算出部５７には、制振目標シリンダ吸入空気量が入力される。目標吸気密度算出部５７は、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標吸気密度を算出する。
目標スロットル開度算出部５８には、目標吸気密度が入力される。目標スロットル開度算出部５８は、目標吸気密度に基づいて、目標スロットル開度を算出する。そして、スロットル開度がこの目標スロットル開度となるように、スロットル弁２４が制御される。
図９は、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが、吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときの車体制振エンジン制御の内容を示したブロック図である。
図９に示すように、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが、吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、制振目標シリンダ吸入空気量を目標シリンダ実効容積算出部５３に入力し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ実効容積を算出する。そして、基本目標シリンダ吸入空気量を目標吸気密度算出部５７に入力し、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出する。
図１０は、アクセル操作量が一定の定常時において、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときの車体制振エンジン制御の動作について説明するタイムチャートである。
車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときは、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出された目標シリンダ実効容積となるように、シリンダ実効容積が制御される。基本目標シリンダ吸入空気量は、アクセル操作量に応じて変化する値である。したがって、図１０（Ａ）に示すように、アクセル操作量が一定の定常時においては、基本目標シリンダ吸入空気量も一定となり、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出される目標シリンダ実効容積も一定となる。
一方で、吸気密度は、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出された目標吸気密度となるように制御される。制振目標シリンダ吸入空気量は、基本目標エンジントルクに、車体バネ上振動を低減するための振動成分として周期的に変動する制振トルクを重畳した制振目標エンジントルクに基づいて算出されるものである。したがって、図１０（Ｂ）に示すように、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出される目標吸気密度も周期的に変動し、目標吸気密度に対して所定の応答遅れをもって実吸気密度が周期的に変動する。
このように、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときは、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ実効容積を算出し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出する。これにより、シリンダ実効容積を一定に制御したまま、吸気密度のみを周期的に変動させることができる。
よって、図１０（Ｃ）に示すように、実吸気密度に実シリンダ実効容積を掛けて得られる実シリンダ吸入空気量の変動が、制振目標シリンダ吸入空気量の変動よりも大きくなることがない。そのため、所望のエンジントルク変動を得ることができ、所望の制振効果を得ることができる。
また、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときは、吸気密度のみを周期的に変動させることで、シリンダ実効容積の周期的な変動に伴って吸気密度が周期的に変動し、シリンダ実効容積及び吸気密度の双方が周期的に変動するのを防止することができる。よって、所望の制振効果をより確実に得ることができる。
図１１は、アクセル操作量が一定の定常時において、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときの車体制振エンジン制御の動作について説明するタイムチャートである。
車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出された目標シリンダ実効容積となるように、シリンダ実効容積が制御される。そのため、図１１（Ａ）に示すように、目標シリンダ実効容積が周期的に変動し、それに併せてほとんど遅れなく実シリンダ実効容積が周期的に変動する。
一方で、吸気密度は、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出された目標吸気密度となるように制御される。そのため、図１１（Ｂ）に示すように、アクセル操作量が一定の定常時においては、目標吸気密度及び実吸気密度が一定となる。
このように、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ実効容積を算出する。これにより、吸気密度を一定に制御したまま、シリンダ実効容積のみを周期的に変動させることができる。
よって、図１１（Ｃ）に示すように、実吸気密度に実シリンダ実効容積を掛けて得られる実シリンダ吸入空気量の変動が、制振目標シリンダ吸入空気量の変動よりも大きくなることがない。そのため、所望のエンジントルク変動を得ることができ、所望の制振効果を得ることができる。
また、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、制振目標シリンダ吸入空気量が周期的に素早く変動することになるが、応答遅れなく変動するシリンダ実効容積にのみ振動成分を重畳することで、発生した車体バネ上振動を素早く低減することができる。
（第２実施形態）
次に、図１２を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、補正した制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ容積又は目標吸気密度を算出する点で第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、以下に示す各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。
第１実施形態のように、例えば基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ容積を算出し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出した場合は、吸気密度のみが周期的に変動することになる。そのため、吸気密度の応答遅れに起因して、実際のエンジントルク変動と目標とするエンジントルク変動との間に乖離が生じるのを抑制できる。
しかしながら、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出した目標シリンダ容積と、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出した目標吸気密度と、を掛けて得られるシリンダ吸入空気量（推定シリンダ吸入空気量）は、制振目標シリンダ吸入空気量にはならない。そのため、吸気密度の応答遅れに起因して生じるような乖離量にはならないものの、実際のエンジントルク変動と目標とするエンジントルク変動との間には多少の乖離が生じてしまう。
そこで本実施形態では、このような乖離が生じないように、補正した制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標シリンダ容積又は目標吸気密度を補正することとした。以下、この本実施形態による車体制振エンジン制御について説明する。
図１２は、本実施形態による車体制振エンジン制御について説明するフローチャートである。
ステップＳ２１において、コントローラ４は、図２のマップを参照し、制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、予め１点適合点として定めておいた制振目標シリンダ実効容積及び制振目標吸気密度を算出する。
ステップＳ２２において、コントローラ４は、目標シリンダ実効容積に制振目標吸気密度を掛けて得られるシリンダ吸入空気量（推定シリンダ吸入空気量）と、制振目標シリンダ吸入空気量と、の差分（以下「第１差分吸入空気量」という。）を算出する。第１差分吸入空気量は、目標シリンダ実効容積を制振目標シリンダ吸入空気量ではなく基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出したことによって、実際のシリンダ吸入空気量と制振目標シリンダ吸入空気量との間に生じる吸入空気量の乖離量である。
ステップＳ２３において、コントローラ４は、制振目標シリンダ吸入空気量に第１差分吸入空気量を加えた第１補正制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標吸気密度を算出する。
ステップＳ２４において、コントローラ４は、目標吸気密度に制振目標シリンダ実効容積を掛けて得られるシリンダ吸入空気量（推定シリンダ吸入空気量）と、制振目標シリンダ吸入空気量と、の差分（以下「第２差分吸入空気量」という。）を算出する。第２差分シリンダ吸入空気量は、目標吸気密度を制振目標シリンダ吸入空気量ではなく基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出したことによって、実際のシリンダ吸入空気量と制振目標シリンダ吸入空気量との間に生じる吸入空気量の乖離量である。
ステップＳ２５において、コントローラ４は、制振目標シリンダ吸入空気量に第２差分吸入空気量を加えた第２補正制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、目標シリンダ実効容積を算出する。
このように、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair未満のときは、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ実効容積を算出し、制振目標シリンダ吸入空気量に第１差分吸入空気量を加えた第１補正制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出することとした。
前述したように、第１差分吸入空気量は、目標シリンダ実効容積を制振目標シリンダ吸入空気量ではなく基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出したことによって、実際のシリンダ吸入空気量と制振目標シリンダ吸入空気量との間に生じる吸入空気量の乖離量である。
したがって、制振目標シリンダ吸入空気量にこの第１差分吸入空気量を加えた第１補正制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出することで、この乖離量を無くすことができる。
また、車体バネ上振動の振動数ｆbodyが吸気応答遅れ振動数ｆair以上のときは、基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標吸気密度を算出し、制振目標シリンダ吸入空気量に第２差分吸入空気量を加えた第２補正制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ実効容積を算出することとした。
前述したように、第２差分シリンダ吸入空気量は、目標吸気密度を制振目標シリンダ吸入空気量ではなく基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出したことによって、実際のシリンダ吸入空気量と制振目標シリンダ吸入空気量との間に生じる吸入空気量の乖離量である。
したがって、制振目標シリンダ吸入空気量にこの第２差分吸入空気量を加えた第２補正制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標シリンダ実効容積を算出することで、この乖離量を無くすことができる。
以上より、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、実際のエンジントルク変動を目標とするエンジントルク変動により近づけることができる。よって、第１実施形態と比較して、車体振動をより一層低減させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
上記実施形態では、車体バネ上振動の振動成分を振動センサ４３によって検出していたが、例えば車輪速センサによって検出した各車輪の車輪速に基づいて、各車輪速の変化から車輪に働く前後方向の外乱を算出し、この前後方向の外乱に応じて車体バネ上振動の振動成分を推定しても良い。
また、上記実施形態では、吸気応答遅れ振動数ｆairをエンジンの運転状態に応じて算出していたが、エンジン１の運転状態に限らず吸気応答遅れ振動数ｆairが車体バネ上振動の振動数ｆbodyに対して十分に大きい場合などは、吸気応答遅れ振動数ｆairを算出することなく、予めシリンダ実効容積にのみ振動成分を重畳するように構成しておいても良い。
また、上記実施形態では、基本目標シリンダ吸入空気量及び制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて目標スロットル開度及び目標空気密度を算出していたが、基本目標エンジントルク及び制振目標エンジントルクから目標スロットル開度及び目標空気密度を直接算出しても良い。
また、特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。
（１）車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の吸気マニホールド内の吸気密度を制御する吸気密度制御装置と、前記内燃機関のシリンダ実効容積を制御するシリンダ実効容積制御装置と、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関の基本目標トルクを算出する基本目標トルク算出手段と、前記車両の振動成分を検出する振動成分検出手段と、前記車両の振動成分に応じて、車両振動を抑制するための前記内燃機関の制振目標トルクを算出する制振目標トルク算出手段と、前記制振目標トルクに応じて前記吸気密度制御装置又は前記シリンダ実効容積制御装置の一方を制御し、前記基本目標トルクに応じて前記吸気密度制御装置又は前記シリンダ実効容積制御装置の他方を制御して、シリンダ吸入空気量を制御するシリンダ吸入空気量制御手段と、を備える内燃機関の制御装置。
（２）前記シリンダ吸入空気量制御手段は、前記基本目標トルクに基づいて、基本目標シリンダ吸入空気量を算出する手段と、前記制振目標トルクに基づいて、制振目標シリンダ吸入空気量を算出する手段と、前記制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、前記吸気密度制御装置又は前記シリンダ実効容積制御装置の一方の制御目標値を算出し、前記基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて、前記吸気密度制御装置又は前記シリンダ実効容積制御装置の他方の制御目標値を算出する手段と、を備える上記（１）に記載の内燃機関の制御装置。
（３）前記吸気密度制御装置及び前記シリンダ実効容積制御装置のそれぞれを前記制御目標値に制御したときに得られる推定シリンダ吸入空気量と、前記制振目標シリンダ吸入空気量と、の差分吸入空気量に基づいて、前記制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出した一方の制御目標値を補正する制御目標値補正手段を備える上記（２）に記載の内燃機関の制御装置。
（４）前記シリンダ吸入空気量制御手段は、前記車両の振動成分と前記吸気マニホールド内の吸気密度の応答特性とに基づいて、前記吸気密度制御装置又はシリンダ実効容積制御装置のいずれを前記制振目標トルクに応じて制御するかを判定する上記（１）から（３）までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
（５）前記シリンダ吸入空気量制御手段は、前記車両の振動成分である車両振動の振動数が、前記吸気マニホールド内の吸気密度の応答遅れの時定数の逆数で表される吸気応答遅れ振動数未満のときは、前記制振目標トルクに応じて前記吸気密度制御装置を制御し、前記基本目標トルクに応じて前記シリンダ実効容積制御装置を制御する上記（４）に記載の内燃機関の制御装置。
（６）前記シリンダ吸入空気量制御手段は、前記車両の振動成分である車両振動の振動数が、前記吸気マニホールド内の吸気密度の応答遅れの時定数の逆数で表される吸気応答遅れ振動数以上のときは、前記制振目標トルクに応じて前記シリンダ実効容積制御装置を制御し、前記基本目標トルクに応じて前記吸気密度制御装置を制御する上記（４）に記載の内燃機関の制御装置。
（７）前記制振目標トルク算出手段は、前記車両の振動成分に基づいて、その車両の振動成分を打ち消す振動成分を持った制振トルクを算出し、前記基本目標トルクに前記制振トルクを重畳して前記制振目標トルクを算出する上記（１）から（６）までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
（８）前記吸気密度制御装置はスロットル弁であり、前記シリンダ実効容積制御装置は吸気弁の可変動弁機構である上記（１）から（７）までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
本願は、２０１２年６月１４日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−１３５１６５号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1. 車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路の断面積を変更可能なスロットル弁と、
    前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁と、
    前記内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関の基本目標トルクを算出する基本目標トルク算出手段と、
    車両の振動成分に応じて、車両振動を抑制するための前記内燃機関の制振目標トルクを算出する制振目標トルク算出手段と、
    前記制振目標トルクに応じて前記スロットル弁及び前記可変動弁の一方を制御し、前記基本目標トルクに応じて前記スロットル弁及び前記可変動弁の他方を制御して、シリンダ吸入空気量を制御するシリンダ吸入空気量制御手段と、
    を備え、
    前記シリンダ吸入空気量制御手段は、
    前記車両の振動成分に応じて、前記スロットル弁又は前記可変動弁のいずれを前記制振目標トルクに応じて制御するかを判定する、
    内燃機関の制御装置。
  2. 前記シリンダ吸入空気量制御手段は、
    前記基本目標トルクに基づいて、基本目標シリンダ吸入空気量を算出する手段と、
    前記制振目標トルクに基づいて、制振目標シリンダ吸入空気量を算出する手段と、
    前記制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて、前記スロットル弁又は前記可変動弁の一方の制御目標値を算出し、前記基本目標シリンダ吸入空気量に基づいて、前記スロットル弁又は前記可変動弁の他方の制御目標値を算出する手段と、
    を備える請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記スロットル弁及び前記可変動弁のそれぞれを前記制御目標値に制御したときに得られる推定シリンダ吸入空気量と、前記制振目標シリンダ吸入空気量と、の差分吸入空気量に基づいて、前記制振目標シリンダ吸入空気量に基づいて算出した一方の制御目標値を補正する制御目標値補正手段を備える、
    請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記シリンダ吸入空気量制御手段は、
    前記車両の振動成分と吸気マニホールド内の吸気密度の応答特性とに基づいて、前記スロットル弁又は前記可変動弁のいずれを前記制振目標トルクに応じて制御するかを判定する、
    請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記シリンダ吸入空気量制御手段は、
    前記車両の振動成分である車両振動の振動数が、前記吸気マニホールド内の吸気密度の応答遅れの時定数の逆数で表される吸気応答遅れ振動数未満のときは、前記制振目標トルクに応じて前記スロットル弁を制御し、前記基本目標トルクに応じて前記可変動弁を制御する、
    請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記シリンダ吸入空気量制御手段は、
    前記車両の振動成分である車両振動の振動数が、前記吸気マニホールド内の吸気密度の応答遅れの時定数の逆数で表される吸気応答遅れ振動数以上のときは、前記制振目標トルクに応じて前記可変動弁を制御し、前記基本目標トルクに応じて前記スロットル弁を制御する、
    請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記制振目標トルク算出手段は、
    前記車両の振動成分に基づいて、その車両の振動成分を打ち消す振動成分を持った制振トルクを算出し、
    前記基本目標トルクに前記制振トルクを重畳して前記制振目標トルクを算出する、
    請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
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