KR101074308B1

KR101074308B1 - 차량 구동 유닛의 제어 장치

Info

Publication number: KR101074308B1
Application number: KR1020107006438A
Authority: KR
Inventors: 신이치 소에지마; 준이치 가코; 가오루 오츠카; 히로유키 다나카; 게이스케 가와이
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2011-10-17
Also published as: EP2194259B1; JP4389990B2; US8209104B2; JP2009091965A; CN101815855B; CN101815855A; US20100268436A1; WO2009044779A1; EP2194259A1; EP2194259A4; KR20100058594A

Abstract

차량 구동 유닛의 제어 장치에 관한 것으로, 주액츄에이터와 부액츄에이터를 적절히 협동시키면서 부액츄에이터의 개재를 가능한 한 억제하여 원하는 토크를 실현할 수 있도록 한다.
엔진의 토크 조정의 예약에 관련된 예약 정보로서, 엔진이 출력하는 토크의 장래 목표값과 장래 목표값의 실현 타이밍 (Te) 을 취득한다. 다음으로, 주액츄에이터 (스로틀) 를 동작시켜 토크를 조정한 경우에 있어서, 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간을 현재의 기관 운전 상태로부터 계산한다. 그리고, 실현 타이밍 (Te) 보다 소요 시간만큼 선행한 타이밍 (Tt) 에서, 장래 목표값의 실현을 향하여 주액츄에이터의 동작을 개시한다. 그것과 병행하여, 주액츄에이터의 동작 개시 (Tt) 부터 실현 타이밍 (Te) 까지, 주액츄에이터의 동작에 따라 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 부액츄에이터 (점화 장치) 를 동작시킨다.

Description

차량 구동 유닛의 제어 장치{VEHICLE DRIVE UNIT CONTROL APPARATUS}

본 발명은, 내연 기관을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 서로 독립적으로 내연 기관의 토크를 조정할 수 있는 주액츄에이터와 부액츄에이터를 구비하는 제어 장치에 관한 것이다.

자동차 등의 차량 구동 유닛의 동력 장치로서 내연 기관이 이용되고 있다. 불꽃 점화식 내연 기관이면, 그 토크를 조정하기 위한 액츄에이터로서 스로틀과 점화 장치를 구비하고 있다. 스로틀에 의하면 흡입 공기량에 따라 토크를 조정할 수 있고, 점화 장치는 점화 시기에 따라 토크를 조정할 수 있다.

각 액츄에이터에는 각각에 일장 일단이 있다. 예를 들어, 스로틀과 점화 장치를 예로 들면, 스로틀을 기준으로 한 경우의 점화 장치의 장점은 동작에 대한 토크의 응답성이 우수한 것이다. 그러나, 점화 장치에는, 연비나 배기 가스 성능 혹은 노크 성능 등에 미치는 영향이 크다는 단점도 존재한다. 따라서, 연비 등의 차량 구동 유닛에 요구되는 기본 성능을 높게 유지하면서 원하는 토크를 실현하기 위해서는, 각 액츄에이터를 각각의 특성에 맞춰 적절히 동작시킬 필요가 있다.

종래, 특성이 상이한 2 개의 액츄에이터를 협동시켜 토크를 조정하는 것으로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-207571호에 개시되어 있는 기술이 알려져 있다. 여기에 개시된 기술에서는, 스로틀과 점화 장치를 협동시킴으로써, 변속 동작시의 목표 토크의 급속한 증대에 내연 기관의 토크를 추종시키도록 하고 있다. 보다 상세하게는, 변속 동작시, 목표 토크가 증대되기 전에 스로틀을 개방하고, 목표 토크의 증대에 앞서 흡입 공기량을 증대시키고 있다. 또, 스로틀을 개방함과 동시에 점화 시기를 지각 (遲角) 시키고, 이로써 흡입 공기량의 증대에 수반되는 토크 변화를 상쇄하고 있다. 그리고, 목표 토크가 증대되는 시점부터는, 흡입 공기량을 더욱 증대시킴과 함께, 지각된 점화 시기를 되돌리도록 하고 있다.

그러나, 일본 공개특허공보 평6-207571호에 기재된 기술은, 이하에 그 이유를 설명하는 바와 같이, 목표 토크의 실현 성능과 연비 성능의 양립에 있어서 개선의 여지가 있었다.

일본 공개특허공보 평6-207571호에 기재된 기술은, 흡입 공기량을 증대시킴과 동시에 점화 시기를 지각시킴으로써, 목표 토크가 증대되기 전에 토크가 증대되는 것을 방지하고 있다. 그러나, 점화 시기의 지각은 연비의 악화를 초래한다. 이 때문에, 목표 토크의 증대에 선행하여 흡입 공기량을 증대시키는 선행 시간, 즉, 흡입 공기량의 증대에 따른 토크 변화를 점화 시기에 따라 상쇄하는 시간은 가능한 한 짧은 것이 바람직하다.

이 점에 관하여, 일본 공개특허공보 평6-207571호에는, 상기 선행 시간을 어떻게 결정하는지에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않고, 또 그것에 관한 시사도 없다. 그러므로, 실제로 설정된 선행 기간에 따라서는 점화 시기를 쓸데없이 길게 지각하게 되어, 연비를 악화시킬 우려가 있었다. 반대로 선행 기간이 지나치게 짧아서, 흡입 공기량의 부족에 의해 목표 토크를 실현하지 못하게 될 우려도 있었다.

일본 공개특허공보 평6-207571호에 기재된 기술에 관한 상기 과제로부터는, 내연 기관을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛 일반에 공통된 다음과 같은 과제를 찾을 수 있다.

차량 구동 유닛에 있어서 내연 기관의 토크 조정에 사용할 수 있는 액츄에이터는 복수 존재한다. 스로틀이나 점화 장치는 그 중의 일례에 지나지 않고, 그 밖에도 연료 분사 장치 (공연비 조정 장치), 밸브 리프트량 가변 장치, EGR 장치 혹은 가변 압축비 장치 등에 의해서도 토크는 조정할 수 있다. 이들 복수의 액츄에이터 중 2 개에 주목했을 때, 연비 등의 차량 구동 유닛의 성능에 대한 영향이 보다 적은 것을 주액츄에이터로 볼 수 있고, 그들에 대한 영향은 크지만 동작에 대한 토크의 응답성이 우수한 것을 부액츄에이터로 볼 수 있다. 일본 공개특허공보 평6-207571호에 기재된 기술의 경우에는 스로틀이 주액츄에이터가 되고, 점화 장치가 부액츄에이터가 된다.

원하는 토크를 실현하기 위해 주액츄에이터와 부액츄에이터를 협동시키는 경우, 채용할 수 있는 각 액츄에이터의 동작 패턴은 복수 존재한다. 그러나, 차량 구동 유닛의 성능에 대한 영향도 고려하는 경우에는, 바람직한 동작 패턴은 1 개로 좁혀진다. 그것은, 부액츄에이터의 개재를 가능한 한 억제하도록 한 동작 패턴으로, 그러한 동작 패턴으로 주액츄에이터와 부액츄에이터를 적절히 협동시킬 수 있으면, 차량 구동 유닛의 성능을 높게 유지하면서 원하는 토크를 실현할 수 있게 된다.

본 발명은, 상기 서술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 주액츄에이터와 부액츄에이터를 적절히 협동시키면서 부액츄에이터의 개재를 가능한 한 억제하여 원하는 토크를 실현할 수 있도록 한 차량 구동 유닛의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 내연 기관을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치로서,

상기 내연 기관이 출력하는 토크를 조정함으로써 차량의 구동 상태에 관한 제어를 실시하는 차량 제어 수단과,

상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 주액츄에이터와,

상기 주액츄에이터와는 독립적으로 상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 액츄에이터로서, 상기 주액츄에이터보다 동작에 대한 토크의 응답성이 높은 부액츄에이터와,

상기 차량 제어 수단으로부터 상기 내연 기관에 대한 토크 조정의 예약을 접수하고, 적어도 상기 내연 기관이 출력하는 토크의 장래 목표값과 상기 장래 목표값의 실현 타이밍을 예약 정보로서 취득하는 예약 정보 취득 수단과,

상기 주액츄에이터를 동작시켜 상기 내연 기관의 토크를 조정한 경우에 있어서, 상기 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간을 현재의 기관 운전 상태로부터 계산하는 소요 시간 계산 수단과,

상기 실현 타이밍보다 상기 소요 시간만큼 선행한 타이밍에서, 상기 장래 목표값의 실현을 향하여 상기 주액츄에이터의 동작을 개시하는 주액츄에이터 제어 수단과,

상기 주액츄에이터의 동작 개시부터 예약된 실현 타이밍까지, 상기 주액츄에이터의 동작에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 상기 부액츄에이터를 동작시키는 부액츄에이터 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서,

상기 예약 정보 취득 수단에 의해 취득되는 예약 정보에는 토크의 조정 개시 타이밍과 상기 장래 목표값에 도달할 때까지의 토크의 시간 변화율이 포함되고,

상기 주액츄에이터 제어 수단은, 상기 시간 변화율이 상기 주액츄에이터에 의해 실현할 수 있는 시간 변화율인 경우에는, 상기 조정 개시 타이밍으로부터 상기 주액츄에이터의 동작을 개시하는 것을 특징으로 하고 있다.

제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서,

상기 실현 타이밍까지의 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 충분한지의 여부를 판정하는 판정 수단을 구비하고,

상기 주액츄에이터 제어 수단은, 상기 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 부족한 경우에는 상기 주액츄에이터의 동작을 신속하게 개시하고,

상기 부액츄에이터 제어 수단은, 상기 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 충분한 것을 조건으로 하여 상기 부액츄에이터를 동작시키는 것을 특징으로 하고 있다.

제 4 발명은, 제 1 내지 제 3 중 어느 하나의 발명에 있어서,

상기 내연 기관은 불꽃 점화식 내연 기관으로서,

상기 주액츄에이터는 상기 내연 기관의 흡입 공기량을 조정하는 액츄에이터이고,

상기 부액츄에이터는 상기 내연 기관의 점화 시기를 조정하는 액츄에이터인 것을 특징으로 하고 있다.

제 5 발명은, 제 4 발명에 있어서,

상기 차량 제어 수단으로부터 상기 내연 기관에 대해 예약되는 토크 조정은, 토크의 증가 조정인 것을 특징으로 하고 있다.

또, 제 6 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 내연 기관을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치로서,

상기 내연 기관이 출력하는 토크를 소비하는 토크 소비 요소와,

상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 주액츄에이터와,

상기 토크 소비 요소로부터의 토크 소비량의 변경 허가 요구를 접수하고, 변경 후의 추정 토크 소비량에 따라 상기 내연 기관이 출력하는 토크의 장래 목표값을 설정하는 장래 목표값 설정 수단과,

상기 장래 목표값의 실현을 향하여 상기 주액츄에이터의 동작을 개시하는 주액츄에이터 제어 수단과,

상기 소요 시간에 기초하여 대기 시간을 설정하고, 상기 주액츄에이터의 동작 개시부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍에서, 상기 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경을 허가하는 허가 수단과,

상기 주액츄에이터의 동작 개시부터 상기 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경 허가가 내려질 때까지, 상기 주액츄에이터의 동작에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 상기 부액츄에이터를 동작시키는 부액츄에이터 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

제 7 발명은, 제 6 발명에 있어서,

상기 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경을 허가하고 나서 실제로 변경이 완료될 때까지의 지연 시간을 계산하는 지연 시간 계산 수단을 구비하고,

상기 소요 시간으로부터 상기 지연 시간을 뺀 시간이 상기 대기 시간으로서 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

제 8 발명은, 제 6 또는 제 7 발명에 있어서,

상기 내연 기관은 불꽃 점화식 내연 기관으로서,

제 9 발명은, 제 8 발명에 있어서,

상기 토크 소비 요소에 의해 요구되는 토크 소비량의 변경 허가는, 토크 소비량의 증량 허가인 것을 특징으로 하고 있다.

제 1 발명에 의하면, 내연 기관의 토크 조정의 예약을 접수하면, 그 예약 정보에 포함되는 토크의 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간 (주액츄에이터를 동작시켜 내연 기관의 토크를 조정한 경우의 소요 시간) 이 현재의 기관 운전 상태로부터 계산된다. 그리고, 예약된 실현 타이밍보다 소요 시간만큼 선행한 타이밍에서, 예약된 장래 목표값의 실현을 향하여 주액츄에이터의 동작이 개시된다. 이와 같이 선행하여 주액츄에이터가 동작함으로써, 예약대로의 실현 타이밍에서 예약대로의 토크 (장래 목표값) 를 실현할 수 있다.

또한, 제 1 발명에 의하면, 주액츄에이터의 동작과 병행하여, 주액츄에이터의 동작 개시부터 예약된 실현 타이밍까지, 주액츄에이터의 동작에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 부액츄에이터가 동작한다. 이와 같이 부액츄에이터가 동작함으로써, 예약된 실현 타이밍 전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또, 상기 소요 시간은 예약된 실현 타이밍에서의 장래 목표값의 실현에 과부족이 없는 시간이고, 부액츄에이터는 이 소요 시간 내에서 동작하므로, 부액츄에이터의 동작 시간은 필요 최소한으로 억제된다. 즉, 제 1 발명에 의하면, 부액츄에이터의 개재를 필요 최소한으로 억제하면서 원하는 토크를 실현할 수 있다.

제 2 발명에 의하면, 장래 목표값에 도달할 때까지의 토크의 시간 변화율을 주액츄에이터의 동작으로 실현할 수 있는 경우에는 주액츄에이터의 동작만으로 토크가 조정되고, 주액츄에이터의 동작으로는 실현할 수 없는 경우에 한하여, 부액츄에이터가 개재하여 토크가 조정된다. 이와 같이, 예약 정보에 토크의 조정 개시 타이밍과 장래 목표값에 도달할 때까지의 토크의 시간 변화율이 포함되는 경우에는, 그들에 기초하여 주액츄에이터와 부액츄에이터를 협조 제어함으로써, 부액츄에이터의 개재를 필요 최소한으로 억제하면서 원하는 시간 변화율로 토크를 조정할 수 있다.

제 3 발명에 의하면, 예약된 실현 타이밍까지의 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 부족한 경우에는, 주액츄에이터의 신속한 동작 개시에 의해 가능한 범위 내에서 예약된 실현 타이밍에 있어서 장래 목표값을 실현할 수 있다. 또, 이와 같이 여유 시간이 짧은 상황에서는, 부액츄에이터를 동작시키는 것에 의한 토크 변화의 억제 효과는 크지 않다. 따라서, 여유 시간이 충분한 것을 부액츄에이터의 동작 조건으로 함으로써, 부액츄에이터의 쓸데없는 동작을 방지할 수 있다.

제 4 발명에 의하면, 주액츄에이터에 의해 흡입 공기량을 조정함으로써, 연비나 배기 가스에 큰 영향을 미치지 않고 토크를 조정할 수 있다. 또, 부액츄에이터에 의해 점화 시기를 조정함으로써, 높은 응답성으로 토크를 조정할 수 있다. 이들 액츄에이터를 제 1 내지 제 3 중 어느 하나의 발명과 같이 협조 제어함으로써, 연비나 배기 가스에 대한 영향을 최소한으로 억제하면서, 원하는 토크를 실현할 수 있다.

제 5 발명에 의하면, 증대측에 대한 토크 조정을, 흡입 공기량의 조정을 주체로 하여 최소한의 점화 지각에 의해 실현할 수 있다. 구체적으로는, 토크의 증가 조정의 예약에 대해, 예약된 실현 타이밍에 선행하여 흡입 공기량이 증대된다. 그리고, 흡입 공기량의 증대가 개시되고 나서 예약된 실현 타이밍까지는, 흡입 공기량의 증대에 수반되는 토크증 (增) 을 상쇄하도록 점화 시기가 지각된다. 이로써, 점화 시기의 지각에 수반되는 연비의 저하를 최소한으로 억제하면서, 원하는 대로 토크를 증대시킬 수 있다.

제 6 발명에 의하면, 토크 소비 요소로부터 토크 소비량의 변경 허가의 요구를 받으면, 변경 후의 추정 토크 소비량에 따라 토크의 장래 목표값이 설정되고, 그 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간 (주액츄에이터를 동작시켜 내연 기관의 토크를 조정한 경우의 소요 시간) 이 현재의 기관 운전 상태로부터 계산된다. 그리고, 장래 목표값의 실현을 향하여 주액츄에이터의 동작이 개시되고, 상기 소요 시간에 기초하여 설정되는 대기 시간의 경과 후, 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경이 허가된다. 이와 같이 토크 소비량의 변경 허가에 대해 주액츄에이터의 동작 개시를 선행시킴으로써, 변경 후의 토크 소비량에 맞는 토크를 짧은 시간에 확실하게 실현할 수 있다.

또한, 제 6 발명에 의하면, 주액츄에이터의 동작과 병행하여, 주액츄에이터의 동작 개시부터 토크 소비량의 변경 허가가 내려질 때까지, 주액츄에이터의 동작에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 부액츄에이터가 동작한다. 이와 같이 부액츄에이터가 동작함으로써, 토크 소비량이 변경되기 전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또, 상기 대기 시간은 토크 소비량에 맞는 목표 토크의 실현에 과부족이 없도록 설정되고, 부액츄에이터는 이 대기 시간 내에서 동작하므로, 부액츄에이터의 동작 시간은 필요 최소한으로 억제된다. 즉, 제 6 발명에 의하면, 부액츄에이터의 개재를 필요 최소한으로 억제하면서, 토크 소비 요소에서의 토크 소비량에 맞는 토크를 실현할 수 있다.

제 7 발명에 의하면, 토크 소비량의 변경을 허가하고 나서 실제로 변경이 완료될 때까지의 지연 시간을 고려하여 대기 시간이 설정되므로, 내연 기관의 출력 토크와 토크 소비 요소에 의한 토크 소비량의 밸런스의 붕괴를 억제할 수 있어, 차량 구동 유닛 전체적으로는 원하는 토크로 유지할 수 있다. 또, 대기 시간이 최적화됨으로써, 부액츄에이터의 개재도 필요 최소한으로 억제할 수 있다.

제 8 발명에 의하면, 주액츄에이터에 의해 흡입 공기량을 조정함으로써, 연비나 배기 가스에 큰 영향을 미치지 않고 토크를 조정할 수 있다. 또, 부액츄에이터에 의해 점화 시기를 조정함으로써, 높은 응답성으로 토크를 조정할 수 있다. 이들 액츄에이터를 제 6 또는 제 7 발명과 같이 협조 제어함으로써, 연비나 배기 가스에 대한 영향을 최소한으로 억제하면서, 토크 소비량에 따른 원하는 토크를 실현할 수 있다.

제 9 발명에 의하면, 토크 소비량의 증량에 수반되는 증대측에 대한 토크 조정을, 흡입 공기량의 조정을 주체로 하여 최소한의 점화 지각에 의해 실현할 수 있다. 구체적으로는, 토크 소비량의 변경 허가의 요구에 대해, 흡입 공기량을 선행하여 증대시킨 후에 변경 허가가 내려진다. 그리고, 흡입 공기량의 증대가 개시되고 나서 토크 소비량의 변경 허가가 내려질 때까지는, 흡입 공기량의 증대에 수반되는 토크증을 상쇄하도록 점화 시기가 지각된다. 이로써, 점화 시기의 지각에 수반되는 연비의 저하를 최소한으로 억제하면서, 원하는 대로 토크를 증대시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태 1 로서의 차량 구동 유닛의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 엔진 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 장래의 토크 변화에 대한 스로틀 개도와 점화 시기의 각 제어 패턴의 구체예를 나타내는 타임 차트이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태 1 의 제어 장치에서 실시되는 일련의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태 1 에서 사용되는 장래 정보의 형식을 나타내는 타임 차트이다.
도 6 은 엔진 모델에 의한 토크의 계산 결과의 일례를 나타내는 타임 차트이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태 1 의 제어 장치에 의한 제어 결과의 일례를 나타내는 타임 차트이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태 1 의 제어 장치에 의한 제어 결과의 일례를 나타내는 타임 차트이다.
도 9 는 본 발명의 실시형태 2 에서 사용되는 장래 정보의 형식을 나타내는 타임 차트이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태 2 의 제어 장치에서 실시되는 일련의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태 3 으로서의 차량 구동 유닛의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12 는 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 엔진 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태 2 의 제어 장치에서 실시되는 일련의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 14 는 본 발명의 실시형태 4 로서의 차량 구동 유닛의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15 는 보기 (補機) 의 구동 타이밍에 대한 스로틀 개도와 점화 시기의 각 제어 패턴의 구체예를 나타내는 타임 차트이다.
도 16 은 본 발명의 실시형태 4 의 제어 장치에서 실시되는 일련의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 17 은 본 발명의 실시형태 4 의 제어 장치에 의한 제어 결과의 일례를 나타내는 타임 차트이다.
도 18 은 보기의 구동을 개시할 때까지의 대기 시간의 계산 방법을 나타내는 타임 차트이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

실시형태 1.

도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 로서의 차량 구동 유닛의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태의 제어 장치는, 불꽃 점화식 내연 기관 (이하, 엔진) (2) 을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치로서 구성되어 있다. 이하, 도 1 을 참조하여 본 실시형태의 제어 장치의 구성에 대해 설명한다.

본 실시형태의 제어 장치는, 엔진 (2) 을 직접 제어하는 엔진 컨트롤러 (10) 를 포함한다. 엔진 컨트롤러 (10) 에는, 엔진 (2) 의 토크 제어에 관련된 2 종류의 액츄에이터 (4, 6) 가 접속되어 있다. 이들 액츄에이터 (4, 6) 는, 입력되는 신호에 따라 동작하고, 그 동작에 따른 토크를 엔진 (2) 에 실현시키는 것이다. 본 실시형태에서는, 이들 액츄에이터 (4, 6) 를 협동시킴으로써 엔진 (2) 의 토크가 조정된다. 단, 토크 조정에 관해서 2 개의 액츄에이터 (4, 6) 는 동등하지 않고, 일방의 액츄에이터 (4) 가 주로 사용하는 주액츄에이터가 되고, 다른 일방의 액츄에이터 (6) 는 보조적으로 사용하는 부액츄에이터가 된다.

본 실시형태에서는, 주액츄에이터 (4) 를 스로틀로 하고, 부액츄에이터 (6) 를 점화 장치로 한다. 주액츄에이터 (4) 인 스로틀은, 그 개도에 의해 기통 내에 대한 흡입 공기량을 조정하고, 흡입 공기량에 의해 엔진 (2) 의 토크를 제어할 수 있는 액츄에이터이다. 부액츄에이터 (6) 인 점화 장치는, 그 점화 시기에 따라 엔진 (2) 의 토크를 제어할 수 있는 액츄에이터로서, 스로틀보다 동작에 대한 토크의 응답성이 높다는 특징이 있다. 이하에서는, 주액츄에이터 (4) 를 스로틀 (4) 로 표기하고, 부액츄에이터 (6) 를 점화 장치 (6) 로 표기하는 경우가 있다.

차량 구동 유닛의 제어 계통에 있어서, 엔진 컨트롤러 (10) 의 상위에는 파워트레인 매니저 (12) 가 형성되어 있다. 파워트레인 매니저 (12) 는, 엔진 컨트롤러 (10) 를 통해 엔진 (2) 이 출력하는 토크를 조정함으로써, 차량의 구동 상태를 제어하고 있다. 파워트레인 매니저 (12) 에는, 드라이버의 토크 요구를 검출하는 액셀 센서 (14) 외에, 차량 제어에 관련된 각종 디바이스 (16, 18, 20, 22, 24) 가 접속되어 있다. 파워트레인 매니저 (12) 는, 이들 디바이스로부터의 정보에 기초하여 현시점에서 엔진 (2) 에 출력시켜야 하는 토크를 계산하고, 토크 요구로서 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력하고 있다.

파워트레인 매니저 (12) 는, 현시점에서의 차량 제어에 필요로 하는 토크뿐만 아니라, 장래에 있어서 차량 제어에 필요한 토크 (장래 토크) 도 계산하고 있다. 그리고, 계산한 장래 토크를 장래 정보로서 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력하고 있다. 이 동작은 파워트레인 매니저 (12) 로부터 엔진 (2) 에 대한 토크 조정의 예약을 의미한다. 엔진 컨트롤러 (10) 가 접수한 장래 정보가 예약 정보가 되고, 그 내용에 따라 엔진 (2) 의 제어 스케줄이 세워지게 된다.

파워트레인 매니저 (12) 에 있어서의 장래 토크의 계산에는, 각종 디바이스 (16, 18, 20, 22, 24) 로부터의 정보가 사용된다. 예를 들어, 변속기 컨트롤러 (16) 로부터는 변속기의 변속에 관한 정보를 미리 받을 수 있다. 변속시에는 변속기의 하류에 있어서 토크 변동이 발생하는데, 그 정보를 사전에 받음으로써 변속시의 토크 변동의 흡수에 필요한 토크를 사전에 계산할 수 있다. 이 토크를 엔진 (2) 의 장래 토크로서 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 예약함으로써, 그 후에 변속 동작이 실시될 때에는 적정한 토크 조정이 가능하게 된다.

또, 차량 구동 유닛이 엔진과 모터로 이루어지는 하이브리드 시스템인 경우에는, 모터 컨트롤러 (18) 로부터 모터의 운전/정지에 관한 정보를 미리 받을 수 있다. 그 정보로부터 모터의 운전/정지에 수반되는 토크 변동의 흡수에 필요한 토크를 선행하여 계산하고, 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 예약함으로써, 그 후에 모터가 운전/정지될 때의 적정한 토크 조정이 가능하게 된다.

또, 내비게이션 시스템 (20), VICS (22) 혹은 차차간 통신 시스템 (24) 과 같은 정보 통신 시스템을 구비하는 경우에는, 그들 정보로부터 앞으로 차량이 놓여질 상황을 예측할 수 있다. 예측된 상황에 최적인 토크를 선행하여 계산하고, 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 예약함으로써, 그 후에 차량이 놓여질 상황에 따른 적정한 토크 조정이 가능하게 된다. 예를 들어, 내비게이션 시스템 (20) 의 정보로부터는, 앞으로의 등판각 (登坂角) 을 예측할 수 있다. 예측된 등판각으로부터 필요한 토크를 계산하고, 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 예약해 두면, 적정한 타이밍에서의 토크 업에 의해 등판시의 감속을 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태와 같은 드라이브 바이 와이어 시스템인 경우에는, 액셀 센서 (14) 의 신호, 즉, 드라이버로부터의 토크 요구를 직접 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력하는 것은 아니고, 지연 처리를 실시하고 나서 출력할 수도 있다. 이 경우에는, 액셀 센서 (14) 의 신호가 장래 토크를 나타내게 된다.

도 2 는 엔진 컨트롤러 (10) 의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 엔진 컨트롤러 (10) 는 복수의 계산 요소 (102, 104, 106, 108, 110, 112, 114) 를 구비하고 있다. 또, 스로틀의 동작을 제어하는 스로틀 드라이버 (116) 와 점화 장치의 동작을 제어하는 점화 장치 드라이버 (118) 를 구비하고 있다. 엔진 컨트롤러 (10) 에는, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 토크 요구와 장래 정보 외에, 엔진 (2) 의 운전 상태에 관한 정보도 입력되어 있다. 운전 상태 정보에는 엔진 회전수, 에어 플로우 미터의 출력값, 현시점의 실점화 시기, 냉각수 온도, 밸브 타이밍 등이 포함된다.

파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 토크 요구는, 목표 토크 계산부 (102) 에 입력된다. 목표 토크 계산부 (102) 는, 입력된 토크 요구를 베이스로 하여 엔진 (2) 의 목표 토크를 계산하고 있다. 목표 토크의 계산에서는, 토크 요구값에 제진 (制振) 토크를 가산하는 등의 처리가 실시되고 있다. 계산된 목표 토크는 후술하는 목표 토크 보정부 (108) 와 토크 효율 계산부 (110) 에 출력된다.

파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 장래 정보는, 운전 상태 정보와 함께 목표 효율 계산부 (104) 에 입력된다. 목표 효율 계산부 (104) 는, 입력된 장래 정보에 기초하여 목표 효율을 계산한다. 또, 장래 정보와 운전 상태 정보에 기초하여 목표 효율의 출력 타이밍 (변경 타이밍) 을 계산한다. 계산된 목표 효율은 후술하는 목표 토크 보정부 (108) 에 출력된다. 목표 효율은 통상은 1 로 설정되어 있다. 목표 효율과 그 출력 타이밍의 계산은 본 실시형태에서의 하나의 요부이므로, 그 상세한 것에 대해서는 추후 설명한다.

추정 토크 계산부 (106) 는, 운전 상태 정보로부터 엔진 (2) 의 토크를 추정 계산한다. 보다 상세하게는, 점화 시기를 MBT 로 임시 설정하고, 다양한 운전 상태 정보로부터 계산할 수 있는 예상 공기량에 기초하여 토크 (MBT 에서의 추정 토크) 를 계산한다. 계산된 추정 토크는 후술하는 토크 효율 계산부 (110) 에 출력된다.

목표 토크 보정부 (108) 에는, 목표 토크와 목표 효율이 입력된다. 목표 토크 보정부 (108) 는 목표 토크를 목표 효율로 나누어 보정하고, 그 보정 목표 토크를 스로틀 개도 계산부 (112) 에 출력한다. 목표 효율이 통상값인 1 인 경우에는, 목표 토크 계산부 (102) 에서 계산된 목표 토크가 그대로 스로틀 개도 계산부 (112) 에 출력된다. 한편, 목표 효율이 1 보다 작은 값인 경우에는, 목표 효율에 의한 나눗셈에 의해 목표 토크는 증대되고, 증대된 목표 토크가 스로틀 개도 계산부 (112) 에 출력된다.

스로틀 개도 계산부 (112) 는, 목표 토크 보정부 (108) 로부터 공급되는 보정 목표 토크를 공기량으로 변환하고, 그 공기량을 실현하기 위한 스로틀 (4) 의 개도를 계산한다. 스로틀 개도 계산부 (112) 에서 계산된 개도는, 스로틀 (4) 의 목표 개도로서 스로틀 드라이버 (116) 에 세트된다. 스로틀 드라이버 (116) 는, 이 목표 개도를 실현하도록 스로틀 (4) 을 제어한다.

토크 효율 계산부 (110) 에는, 목표 토크와 추정 토크가 입력된다. 토크 효율 계산부 (110) 는 목표 토크와 추정 토크의 비를 계산한다. 본 명세서에서는, 이 비를 토크 효율이라고 정의한다. 공기량이 변화되고 있는 과도 상태에서는, 공기량에 따라 추정 토크가 변화됨으로써, 토크 효율도 그에 따라 변화된다. 그러나, 공기량이 일정해진 정상 상태에서는, 추정 토크는 보정 목표 토크에 일치하는 결과, 토크 효율은 전술한 목표 효율에 일치하게 된다. 토크 효율 계산부 (110) 는, 계산한 토크 효율을 점화 시기 계산부 (114) 에 출력한다.

점화 시기 계산부 (114) 는, 먼저, 토크 효율로부터 MBT 에 대한 지각량을 계산한다. 지각량의 계산에는, 적어도 토크 효율을 축의 하나로 하는 맵이 사용된다. 이 계산에서는, 토크 효율이 작을수록 지각량은 큰 값으로 설정된다. 그리고, 토크 효율로부터 결정된 지각량과, 엔진 (2) 의 운전 상태로부터 정해지는 기본 점화 시기로부터 최종 점화 시기를 산출한다. 계산된 최종 점화 시기는, 점화 시기 계산부 (114) 로부터 점화 장치 드라이버 (118) 에 세트된다. 점화 장치 드라이버 (118) 는, 최종 점화 시기에 따라 점화 장치 (6) 를 제어한다.

이상과 같은 엔진 컨트롤러 (10) 의 구성에 의하면, 목표 효율을 설정함으로써, 목표 토크를 실현하기 위한 스로틀 개도와 점화 시기를 일의적으로 결정할 수 있다. 예를 들어 목표 토크가 100 Nm 인 경우, 목표 효율을 1 로 설정하면, 스로틀 개도 계산부 (112) 에 입력되는 보정 목표 토크는 100 Nm 이 된다. 스로틀 개도 계산부 (112) 에서는, 이 보정 목표 토크 (100 Nm) 를 MBT 에서 발생시킬 수 있는 스로틀 개도를 계산하고, 그것을 스로틀 (4) 의 목표 개도로서 설정한다. 스로틀 개도의 변경 후, 공기량이 일정해졌을 때에는, 추정 토크 계산부 (106) 에서 계산되는 추정 토크도 대략 100 Nm 이 되고, 목표 토크와 추정 토크의 비인 토크 효율은 1 이 된다. 토크 효율이 1 일 때에는 점화 시기 계산부 (114) 에서 계산되는 지각량은 제로이고, 최종 점화 시기는 MBT 로 설정된다.

동일한 목표 토크에 있어서 목표 효율을 0.8 로 변경했을 때에는, 보정 목표 토크는 125 Nm 이 된다. 이로써 스로틀 (4) 의 목표 개도는, 125 Nm 의 토크를 MBT 에서 발생시킬 수 있는 개도까지 증대된다. 또, 추정 토크도 보정 목표 토크에 추종하여 변화되고, 대략 125 Nm 이 된다. 그 결과, 목표 토크와 추정 토크의 비인 토크 효율은 0.8 이 된다. 즉, 토크 효율도 목표 효율에 추종하여 변화된다. 토크 효율이 1 보다 작은 0.8 이 됨으로써 최종 점화 시기는 MBT 보다 지각된 타이밍으로 설정된다.

목표 효율을 0.8 로 변경했을 때에는 스로틀 개도의 증대에 따른 토크 업 효과가 발생한다. 그러나, 그것과 동시에 점화 시기가 지각되므로, 그 토크 다운 효과에 의해 상기 토크 업 효과는 상쇄되고, 결과, 엔진 (2) 이 출력하는 토크는 목표 토크로 유지된다. 부액츄에이터인 점화 장치 (6) 는 그 동작에 대한 토크의 응답성이 높기 때문에, 스로틀 개도의 증대에 수반되는 토크증을 확실하게 상쇄할 수 있다.

엔진 컨트롤러 (10) 는, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 장래 정보를 예약 정보로서 접수하고, 그 내용에 따라 엔진 (2) 의 제어 스케줄을 세운다. 도 3 은, 그 일례를 나타낸 도면이다. 도 3 에 나타내는 타임 차트 (A) 는, 현시각을 기준으로 한 장래의 토크 변화를 나타내는 도면이다. 이하, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 엔진 (2) 에 대해, 토크의 증가 조정이 예약된 경우의 처리에 대해 설명한다.

타임 차트 (A) 에 나타내는 토크 변화를 엔진 (2) 의 제어에 의해 실현하는 경우, 채용할 수 있는 각 액츄에이터 (4, 6) 의 동작 패턴은 복수 존재한다. 그러나, 연비를 고려하는 경우에는, 바람직한 동작 패턴은 1 개로 좁혀진다. 그것은, 부액츄에이터인 점화 장치 (6) 의 개재를 가능한 한 억제하도록 한 동작 패턴으로, 보다 구체적으로는, 점화 지각을 실시하는 시간을 가능한 한 짧게 한 동작 패턴이다. 그러한 동작 패턴으로 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 적절히 협동시킬 수 있으면, 연비 성능을 높게 유지하면서 원하는 토크를 실현할 수 있게 된다.

도 3 에 나타내는 타임 차트 (B) 는, 타임 차트 (A) 에 나타내는 토크 변화를 실현하기 위한 스로틀 (4) 의 동작 패턴을 나타내는 도면이다. 타임 차트 (C) 는, 타임 차트 (A) 에 나타내는 토크 변화를 실현하기 위한 점화 장치 (6) 의 동작 패턴을 나타내는 도면이다. 각 타임 차트에 대해 구체적으로 설명하면, 타임 차트 (A) 에 있어서 파선으로 나타내는 토크 변화는, 점화 시기는 MBT 로 설정된 채로, 타임 차트 (B) 에 나타내는 타이밍에서 스로틀 개도를 증대시켰을 때 추정되는 토크 변화를 나타내고 있다. 증대시키기 전의 스로틀 개도는 현시각의 목표 토크에 대응한 개도이고, 증대시킨 후의 스로틀 개도는, 장래의 목표 토크 (이것을 토크의 장래 목표값이라고 한다) 에 대응한 개도이다. 또한, 여기서는 계단 형상으로 스로틀 개도를 증대시키고 있는데, 일단 최대 개도까지 개방된 후 (즉, 스로틀 개도를 오버 슛시킨 후), 장래 목표값에 대응한 스로틀 개도까지 되돌리도록 해도 된다.

타임 차트 (A) 에 파선으로 나타내는 추정 토크와 실선으로 나타내는 목표 토크의 차이는, 점화 시기를 MBT 보다 지각시킴으로써 해소할 수 있다. 구체적으로는, 타임 차트 (C) 에 나타내는 바와 같이, 스로틀 (4) 을 개방시킴과 동시에 점화 시기도 지각시키고, 예약된 장래 목표값의 실현 타이밍에서 다시 MBT 까지 진각 (進角) 시킨다. 이와 같이 점화 시기의 지각을 실시함으로써, 예약된 실현 타이밍 전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또한, 타임 차트 (C) 에서는 지각 전과 지각으로부터의 복귀 후에 점화 시기 (MBT) 에 차이가 발생했는데, 이것은 목표 토크에 따라 MBT 도 변화되기 때문이다.

타임 차트 (B) 에 나타내는 타이밍에서 스로틀 개도를 증대시키면, 타임 차트 (A) 에 파선으로 나타내는 바와 같이, 원하는 타이밍에서 토크를 장래 목표값에 도달시킬 수 있다. 만일 타임 차트 (B) 에 나타내는 타이밍보다 늦게 스로틀 개도를 증대시킨 경우에는, 원하는 타이밍에서 토크를 장래 목표값에 도달시킬 수 없다. 한편, 타임 차트 (B) 에 나타내는 타이밍보다 빨리 스로틀 개도를 증대시킨 경우에는, 점화 시기를 지각시키고 있는 기간이 쓸데없이 길어져, 그 만큼 연비의 악화를 초래한다. 따라서, 연비 성능을 높게 유지하면서 예약된 장래 목표값을 확실하게 실현하기 위해서는, 타임 차트 (B) 에 나타내는 타이밍을 정확하게 계산하는 것이 중요하다.

본 실시형태에서는, 스로틀 개도를 증대시키는 타이밍 (도 3 의 타임 차트 (B) 에 나타내는 타이밍) 은, 목표 효율의 출력 타이밍에 의해 정해진다. 전술한 엔진 컨트롤러 (10) 의 구성에 의하면, 목표 효율 계산부 (104) 가 목표 효율을 계산하여 출력한 타이밍에서 스로틀 (4) 이 개방되게 된다. 또, 목표 효율의 설정값에 따라, 스로틀 개도나 점화 시기의 지각량이 결정된다. 이하, 본 실시형태의 요부인 목표 효율과 그 출력 타이밍의 계산에 대해, 도 4 내지 도 8 을 이용하여 설명한다.

목표 효율 계산부 (104) 에서 실시되는 일련의 처리를 플로우 차트로 나타낸 것이 도 4 이다. 도 4 의 플로우 차트에 나타내는 바와 같이, 최초의 단계 S102 에서는, 목표 효율 계산부 (104) 에 장래 정보가 입력된다. 장래 정보는, 현시각을 기준으로 한 시간마다의 장래의 토크값이라는 형식으로 입력된다. 장래 정보의 일례를 타임 차트로 나타낸 것이 도 5 이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 장래 정보로부터는 토크의 장래 목표값, 현재의 목표 토크에 대한 장래 목표값의 토크 편차 ΔTrq, 장래 목표값을 향한 토크의 조정 개시 타이밍 Ts, 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율 Dt, 장래 목표값의 실현 타이밍 (조정 완료 타이밍) Te 를 판독할 수 있다. 다음의 단계 S104 에서는, 현시각으로부터 토크 실현 타이밍 Te 까지의 시간이, 장래 목표값의 실현까지의 여유 시간 ΔT 로서 계산된다.

다음의 단계 S106 에서는, 주액츄에이터인 스로틀 (4) 을 동작시켜 엔진 (2) 의 토크를 조정한 경우에 있어서, 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간이 계산된다. 이 소요 시간의 계산에는 목표 효율 계산부 (104) 에 실장되어 있는 엔진 모델이 사용된다. 엔진 모델은 엔진 (2) 의 기능을 각종 파라미터와 각종 연산식에 의해 모델화한 것이다. 스로틀 개도, 점화 시기, 엔진 회전수, 밸브 타이밍 등의 엔진 (2) 의 운전 조건을 엔진 모델에 입력하면, 그들의 입력 조건에 따른 토크가 계산되어 출력된다.

도 6 의 타임 차트는, 엔진 모델에 의한 토크의 계산 결과의 일례를 나타내고 있다. 이 계산에서는, 점화 시기는 MBT 로 설정되고, 엔진 회전수나 밸브 타이밍 등의 다른 운전 조건에는 실제값이 사용된다. 타임 차트 (A) 는 스로틀 개도의 변화를 나타내고, 타임 차트 (B) 는 그에 따른 토크의 변화를 나타내고 있다. 단계 S106 에서는, 스로틀 개도를 증대시키고 나서 토크의 증가량이 ΔTrq 에 도달할 때까지의 시간 Δt 가 상기 소요 시간으로서 계산된다.

다음의 단계 S108 에서는, 단계 S104 에서 계산된 여유 시간 ΔT 와 단계 S106 에서 계산된 소요 시간 Δt 가 비교된다. 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 충분하면, 선행하여 스로틀 개도를 증대시킴으로써, 원하는 타이밍에서 토크를 장래 목표값에 도달시킬 수 있다. 단계 S108 의 비교 결과, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 충분한 경우에는 단계 S110 이후의 처리가 실시된다.

한편, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 부족한 경우에는, 선행하여 스로틀 개도를 증대시켰다고 해도 원하는 타이밍까지 토크를 장래 목표값에 도달시킬 수 없다. 그래서, 단계 S108 의 비교 결과, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 부족한 경우에는 후술하는 단계 S122 의 처리가 실시된다.

단계 S110 에서는, 단계 S102 에서 입력된 장래 정보에 기초하여, 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율 Dt 가 계산된다 (도 5 참조). 또, 단계 S112 에서는, 전술한 엔진 모델에 의한 계산 결과를 이용하여, 토크의 증가량이 ΔTrq 에 도달할 때까지의 최대 시간 변화율 Dtm 이 계산된다 (도 6 참조). 이 최대 시간 변화율 Dtm 은, 스로틀 (4) 의 동작만으로 실현할 수 있는 토크의 최대 시간 변화율이고, 이 이상의 시간 변화율을 요구하는 경우에는 다른 액츄에이터에 의한 토크 조정을 병용할 필요가 있다.

다음의 단계 S114 에서는, 단계 S110 에서 계산된 장래 토크의 시간 변화율 Dt 와 단계 S112 에서 계산된 최대 시간 변화율 Dtm 이 비교된다. 장래 토크의 시간 변화율 Dt 가 스로틀 (4) 에서 실현할 수 있는 최대 시간 변화율 Dtm 보다 작은 경우에는, 선행하여 스로틀 (4) 을 개방할 필요는 없고, 통상과 동일하게 토크의 상승에 맞춰 스로틀 개도를 증대시킴으로써 충분하다.

단계 S114 의 판정 결과, 시간 변화율 Dt 가 최대 시간 변화율 Dtm 보다 작은 경우, 이후의 단계는 스킵되어 본 루틴은 종료한다. 이로써, 목표 효율 계산부 (104) 에서는 목표 효율이 갱신되지는 않고, 출력되는 목표 효율은 통상값 1 인 상태가 된다. 목표 효율이 1 이면, 목표 토크 보정부 (108) 에서의 목표 토크의 증대 보정은 실시되지 않는다. 또, 목표 효율이 1 이면, 토크 효율 계산부 (110) 로부터 출력되는 토크 효율도 1 이 되므로, 점화 시기 계산부 (114) 에서 계산되는 지각량은 제로가 되고, 최종 점화 시기는 MBT 로 유지된다. 따라서, 단계 S114 의 판정 결과로서 No 가 선택된 경우에는, 목표 토크에 따라 스로틀 (4) 만으로 토크가 조정되게 된다.

이것에 대해, 장래 토크의 시간 변화율 Dt 가 스로틀 (4) 에서 실현할 수 있는 최대 시간 변화율 Dtm 보다 큰 경우에는, 단계 S116, 118 및 120 의 처리가 실시된다. 먼저, 단계 S116 에서는, 토크의 실현 타이밍 Te 로부터 상기 소요 시간 Δt 만큼 선행한 타이밍이 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 로서 산출된다. 반복적인 설명이 되지만, 본 실시형태의 엔진 컨트롤러 (10) 의 구성에 의하면, 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 가 스로틀 개도의 증대 타이밍이 된다. 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 를 토크의 실현 타이밍 Te 보다 앞서게 함으로써, 토크의 상승에 선행하여 스로틀 (4) 을 개방할 수 있다. 또, 선행시키는 시간을 상기 소요 시간 Δt 로 함으로써, 원하는 타이밍에서 토크를 장래 목표값에 도달시킬 수 있다.

단계 S118 에서는, 현시각이 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 에 도달했는지의 여부가 판정된다. 이 판정은 현시각이 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 가 될 때까지 반복 실시된다. 그리고, 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 가 도래한 시점에서 단계 S120 의 처리가 실시된다.

단계 S120 에서는, 목표 효율이 계산된다. 그리고, 계산된 목표 효율이 목표 토크 보정부 (108) 에 출력된다. 여기서는, 현재의 목표 토크의 장래 목표값에 대한 비가 목표 효율로서 산출된다. 단계 S116 내지 S120 의 처리가 선택된 경우의 제어 결과를 타임 차트로 나타낸 것이 도 7 이다. 도 7 의 타임 차트 (A) 에는, 예약된 토크의 장래 목표값과, 목표 토크 계산부 (102) 에서 계산되는 목표 토크를 함께 나타내고 있다. 타임 차트 (B) 에는 목표 효율의 계산 결과를 나타내고 있다. 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 이전에서는, 목표 효율은 그 통상값인 1 로 설정되어 있다. 그리고, 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 이후에서는, 목표 토크의 장래 목표값에 대한 비가 목표 효율로서 설정됨으로써, 목표 토크가 장래 목표값에 일치할 때까지는, 목표 효율은 1 보다 작은 값으로 설정된다.

도 7 의 타임 차트 (C) 에는, 스로틀 개도 계산부 (112) 에 의한 목표 개도의 계산 결과를 나타내고 있다. 목표 토크와 장래 목표값의 비가 목표 효율로서 출력됨으로써, 목표 토크 보정부 (108) 에서 계산되는 보정 목표 토크의 값은 장래 목표값에 일치한다. 그 결과, 스로틀 (4) 의 목표 개도는, 목표 효율이 출력된 타이밍 Tt 에서 장래 목표값에 맞는 개도까지 증대된다.

또, 도 7 의 타임 차트 (D) 에는, 점화 시기 계산부 (114) 에 의한 최종 점화 시기의 계산 결과를 나타내고 있다. 타임 차트 (C) 에 나타내는 바와 같이 스로틀 (4) 이 개방되는 결과, 흡입 공기량은 급증하고, 그에 따라 추정 토크 계산부 (106) 에서 계산되는 추정 토크도 증대된다. 점화 지각량의 계산의 기초가 되는 토크 효율은 목표 토크와 추정 토크의 비이므로, 흡입 공기량의 증대에 따라 토크 효율은 감소되고, 토크 효율의 감소에 수반하여 점화 시기는 지각된다. 스로틀 (4) 의 목표 개도가 증대되는 타이밍 Tt 가 점화 시기의 지각 개시 타이밍이 된다. 머지 않아 목표 토크가 증가하여 목표 토크와 장래 목표값의 차이가 축소 방향으로 바뀌면, 점화 시기는 진각측으로 되돌아가고, 목표 토크가 장래 목표값에 일치한 타이밍 Te 에서 MBT 로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S108 의 판정 결과, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 보다 작은 경우의 처리에 대해 설명한다. 이 경우에는, 단계 S110 내지 S120 의 처리 대신에 단계 S122 의 처리가 실시된다.

단계 S122 에서는, 현재의 목표 토크의 장래 목표값에 대한 비가 목표 효율로서 계산된다. 그리고, 계산된 목표 효율이 목표 토크 보정부 (108) 에 출력된다. 즉, 출력 타이밍 Tt 를 재지 않고, 신속하게 목표 효율의 출력이 실시된다. 단계 S122 의 처리가 선택된 경우의 제어 결과를 타임 차트로 나타낸 것이 도 8 이다. 도 8 의 타임 차트 (A) 에는, 예약된 토크의 장래 목표값과, 목표 토크 계산부 (102) 에서 계산되는 목표 토크와, 후술하는 바와 같이 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 제어한 경우의 실제의 엔진 토크를 나타내고 있다. 타임 차트 (B) 에는 목표 효율의 계산 결과를 나타내고 있다.

목표 효율이 출력됨으로써, 스로틀 개도는 장래 목표값에 맞는 개도까지 신속하게 증대된다. 도 8 의 타임 차트 (C) 에는, 스로틀 개도 계산부 (112) 에 의한 목표 개도의 계산 결과를 나타내고 있다.

스로틀 (4) 이 개방되는 결과, 흡입 공기량의 증대에 따라 토크 효율은 감소된다. 점화 시기 계산부 (114) 에서는 토크 효율을 점화 지각량의 계산의 기초로 하고 있지만, 단계 S122 의 처리가 선택된 경우에는, 점화 지각량에 가드가 걸리도록 되어 있다. 보다 상세하게는, 토크 효율의 값의 여하에 관계 없이 점화 지각량은 제로로 설정된다. 도 8 의 타임 차트 (D) 에는, 점화 시기 계산부 (114) 에 의한 최종 점화 시기의 계산 결과를 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 부족한 경우에는, 점화 시기는 지각되지 않고 목표 토크에 따른 MBT 에 유지된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 제어 장치는, 엔진 컨트롤러 (10) 의 구성과 제어 내용에 여러 가지 특징을 갖고 있다. 이하에서는, 엔진 컨트롤러 (10) 가 갖는 특징적인 동작과 그 효과에 대해 정리하여 설명한다.

엔진 컨트롤러 (10) 는, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 엔진의 토크 조정의 예약을 장래 정보의 형태로 접수하면, 그 장래 정보로부터 토크의 장래 목표값을 판독하고, 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간 Δt 를 엔진 (2) 의 운전 상태로부터 계산한다. 그리고, 예약된 실현 타이밍 Te 보다 소요 시간 Δt 만큼 선행한 타이밍 Tt 에서, 장래 목표값의 실현을 향하여 주액츄에이터인 스로틀 (4) 의 동작을 개시한다. 이와 같이 스로틀 (4) 을 선행하여 동작시킴으로써, 예약대로의 실현 타이밍 Te 에서 예약대로의 장래 토크 (장래 목표값) 를 실현할 수 있다.

또한, 엔진 컨트롤러 (10) 는, 스로틀 (4) 을 개방함과 동시에, 스로틀 개도를 증대시키고 나서 예약된 실현 타이밍 Te 까지, 스로틀 개도의 증대에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 부액츄에이터인 점화 장치 (6) 를 동작시킨다. 점화 장치 (6) 에 의해 점화 시기의 지각이 실시됨으로써, 예약된 실현 타이밍 Te 이전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또, 소요 시간 Δt 는 예약된 실현 타이밍 Te 에서의 장래 목표값의 실현에 과부족이 없는 시간이며, 점화 장치 (6) 는 이 소요 시간 Δt 내에서 점화 시기의 지각을 실시하므로, 점화 시기의 지각 시간을 필요 최소한으로 억제할 수 있다.

또, 엔진 컨트롤러 (10) 는, 장래 토크의 시간 변화율 Dt 가 스로틀 (4) 에서 실현할 수 있는 최대 시간 변화율 Dtm 보다 작은 경우에는 스로틀 (4) 의 제어만으로 토크를 조정한다. 그리고, 이 시간 변화율 Dt 를 스로틀 (4) 의 제어로는 실현할 수 없는 경우에 한해, 점화 장치 (6) 에 의한 점화 시기의 지각도 이용하여 토크를 조정한다. 이와 같이, 장래 토크의 시간 변화율 Dt 에 기초하여 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 협조 제어함으로써, 점화 시기의 지각은 필요 최소한으로 억제하면서, 원하는 시간 변화율 Dt 로 토크를 증대시킬 수 있다.

또, 엔진 컨트롤러 (10) 는, 장래 목표값의 실현까지의 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 부족한 경우에는, 스로틀 개도를 신속하게 증대시켜 토크의 상승을 도모하는 한편, 점화 시기의 지각은 금지한다. 이와 같이 여유 시간 ΔT 가 짧은 상황에서는, 점화 시기의 지각에 의한 토크 변화의 억제 효과는 크지 않다. 따라서, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 충분한 것을 점화 시기의 지각 조건으로 함으로써, 점화 시기가 쓸데없이 지각되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 파워트레인 매니저 (12) 가 제 1 발명의 「차량 제어 수단」에 상당한다. 또, 엔진 컨트롤러 (10) 가 제 1 발명의 「예약 정보 취득 수단」에 상당하고, 목표 효율 계산부 (104) 가 제 1 발명의 「소요 시간 계산 수단」에 상당한다. 또, 목표 효율 계산부 (104), 목표 토크 보정부 (108), 스로틀 개도 계산부 (112) 및 스로틀 드라이버 (116) 에 의해 제 1 발명의 「주액츄에이터 제어 수단」이 구성되고, 목표 효율 계산부 (104), 토크 효율 계산부 (110), 점화 시기 계산부 (114) 및 점화 장치 드라이버 (118) 에 의해 제 1 발명의 「부액츄에이터 제어 수단」이 구성되어 있다.

실시형태 2.

본 발명의 실시형태 2 로서의 제어 장치는, 실시형태 1 의 제어 장치와는, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 엔진 컨트롤러 (10) 에 공급되는 장래 정보 (예약 정보) 의 내용에 차이가 있다. 또한, 제어 장치의 구성에 대해서는 실시형태 1 과 공통이며, 전체의 구성은 도 1 에 의해 도시되고, 엔진 컨트롤러 (10) 의 상세 구성은 도 2 에 도시된다.

본 실시형태에서는, 장래 목표값과 그 실현 타이밍만이 장래 정보로서 엔진 컨트롤러 (10) 에 공급된다. 장래 정보의 일례를 타임 차트로 나타낸 것이 도 9 이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 장래 정보로부터 판독할 수 있는 것은, 토크의 장래 목표값과 그 실현 타이밍 (조정 완료 타이밍) Te 뿐이고, 장래 목표값을 향한 토크의 조정 개시 타이밍이나 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율은 장래 정보에 포함되지 않았다. 장래 정보는 목표 효율 계산부 (104) 에서 목표 효율의 계산에 사용된다. 이 때문에, 실시형태 1 과는, 목표 효율 계산부 (104) 에 있어서의 처리 내용에도 차이가 있다.

도 10 은, 본 실시형태에서 목표 효율 계산부 (104) 에서 실시되는 일련의 처리를 나타낸 플로우 차트이다. 이 플로우 차트에 있어서, 도 4 에 나타내는 플로우 차트와 동일한 단계 번호를 부여한 처리는, 그 처리 내용이 공통된 것을 의미한다. 이하, 목표 효율 계산부 (104) 에 있어서의 처리에 대해 플로우 차트를 따라 설명한다.

최초의 단계 S102 에서는, 목표 효율 계산부 (104) 에 장래 정보가 입력된다. 장래 정보의 형식은 도 9 의 타임 차트에 나타낸 바와 같다. 다음의 단계 S104 에서는, 현시각으로부터 실현 타이밍 Te 까지의 시간이, 장래 목표값의 실현까지의 여유 시간 ΔT 로서 계산된다. 또, 단계 S106 에서는, 스로틀 (4) 을 동작시켜 엔진 (2) 의 토크를 조정한 경우에 있어서, 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간 Δt 가 엔진 모델을 이용하여 계산된다.

다음의 단계 S108 에서는, 단계 S104 에서 계산된 여유 시간 ΔT 와 단계 S106 에서 계산된 소요 시간 Δt 가 비교된다. 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 부족한 경우에는 단계 S122 의 처리가 실시된다. 즉, 출력 타이밍을 재지 않고 신속하게 목표 효율의 출력이 실시되고, 스로틀 개도는 장래 목표값에 맞는 개도까지 신속하게 증대된다. 한편, 점화 시기는 지각되지 않고 목표 토크에 따른 MBT 로 유지된다.

한편, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 충분한 경우에는 단계 S116 의 처리가 실시된다. 본 실시형태에서의 목표 효율 계산부 (104) 의 처리 플로우는, 실시형태 1 에서의 목표 효율 계산부 (104) 의 처리 플로우로부터 단계 S110, S112 및 S114 의 처리를 제거한 것에 상당한다. 도 9 의 타임 차트에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서 사용되는 장래 정보에는 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율이 포함되지 않기 때문에, 단계 S110, S112, S114 의 처리는 쓸모가 없기 때문이다.

단계 S116 에서는, 장래 목표값의 실현 타이밍 Te 로부터 상기 소요 시간 Δt 만큼 선행한 타이밍이 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 로서 산출된다. 다음의 단계 S118 에서는, 현시각이 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 에 도달했는지의 여부가 판정된다. 그리고, 목표 효율의 출력 타이밍 Tt 가 도래한 시점에서 단계 S120 의 처리가 실시된다.

단계 S120 에서는, 현재의 목표 토크의 장래 목표값에 대한 비가 목표 효율로서 산출되고, 그 산출값이 목표 토크 보정부 (108) 에 출력된다. 이로써, 스로틀 개도는 장래 목표값에 맞는 개도까지 증대된다. 또, 점화 시기는 스로틀 개도가 증대됨과 동시에 지각되고, 장래 목표값의 실현 타이밍 Te 에서 MBT 로 되돌아간다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서 사용되는 장래 정보는 실시형태 1 에서 사용되는 장래 정보보다 정보량이 적다. 그러나, 적어도 장래 목표값과 그 실현 타이밍이 장래 정보에 포함되어 있으면, 실시형태 1 과 동일하게, 점화 시기의 지각 시간을 필요 최소한으로 억제하면서, 예약대로의 실현 타이밍 Te 에서 예약대로의 장래 토크 (장래 목표값) 를 실현할 수 있다.

실시형태 3.

도 11 은, 본 발명의 실시형태 3 으로서의 차량 구동 유닛의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 11 에서 실시형태 1 의 제어 장치와 공통되는 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다. 본 실시형태의 제어 장치는, 실시형태 1 의 제어 장치와는 엔진 컨트롤러 (30) 의 구성에만 차이가 있고, 다른 요소는 실시형태 1 의 것과 공통된다.

엔진 컨트롤러 (30) 에는, 그 상위의 파워트레인 매니저 (12) 로부터 토크 요구와 장래 정보가 공급된다. 장래 정보의 공급은 파워트레인 매니저 (12) 로부터 엔진 (2) 에 대한 토크 조정의 예약을 의미한다. 엔진 컨트롤러 (30) 가 접수한 장래 정보가 예약 정보가 되고, 그 내용에 따라 엔진 (2) 의 제어 스케줄이 세워진다. 또한, 본 실시형태에서 사용되는 장래 정보는, 도 5 의 타임 차트에 나타내는 정보를 포함하고 있는 것으로 한다. 즉, 토크의 장래 목표값, 현재의 목표 토크에 대한 장래 목표값의 토크 편차 ΔTrq, 장래 목표값을 향한 토크의 조정 개시 타이밍 Ts, 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율 Dt, 장래 목표값의 실현 타이밍 Te 가 정보로서 포함되어 있다.

도 12 는 엔진 컨트롤러 (30) 의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 엔진 컨트롤러 (30) 는 복수의 계산 요소 (302, 304, 306, 308, 310) 를 구비하고 있다. 또, 스로틀의 동작을 제어하는 스로틀 드라이버 (312) 와 점화 장치의 동작을 제어하는 점화 장치 드라이버 (314) 를 구비하고 있다. 엔진 컨트롤러 (30) 에는, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 토크 요구와 장래 정보 외에, 엔진 회전수, 에어 플로우 미터의 출력값, 현시점의 실점화 시기, 냉각수 온도, 밸브 타이밍 등의 엔진 (2) 의 운전 상태에 관한 정보도 입력되어 있다.

파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 토크 요구는, 목표 토크 계산부 (302) 에 입력된다. 목표 토크 계산부 (302) 는, 입력된 토크 요구를 베이스로 하여 엔진 (2) 의 목표 토크를 계산하고 있다. 목표 토크의 계산에서는, 토크 요구값에 제진 토크를 가산하는 등의 처리가 실시되고 있다. 계산된 목표 토크는 후술하는 목표 토크 분할부 (306) 에 출력된다.

파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 장래 정보는, 운전 상태 정보와 함께 타이밍 계산부 (304) 에 입력된다. 타이밍 계산부 (304) 는, 입력된 장래 정보에 기초하여, 장래 목표값의 실현 타이밍에 대해 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 선행하여 동작시키는 타이밍을 계산한다. 계산된 선행 동작 개시 타이밍은 후술하는 목표 토크 분할부 (306) 에 출력된다.

목표 토크 분할부 (306) 는, 목표 토크 계산부 (302) 로부터 공급되는 목표 토크를, 스로틀 (4) 에 의해 실현시키는 토크 (스로틀용 토크) 와, 점화 장치 (6) 에 의해 실현시키는 토크 (점화 장치용 토크) 로 분할한다. 분할된 토크 중 스로틀용 토크는 스로틀 개도 계산부 (308) 에 출력되고, 점화 장치용 토크는 점화 시기 계산부 (310) 에 출력된다.

목표 토크 분할부 (306) 에는, 목표 토크 외에, 선행 동작 개시 타이밍과 장래 정보가 입력되어 있다. 선행 동작 개시 타이밍이 도래하지 않을 때, 즉, 통상시에는, 목표 토크 분할부 (306) 는 목표 토크를 그대로 스로틀용 토크로 하고, 점화 장치용 토크는 제로로 설정한다. 선행 동작 개시 타이밍의 도래 후에는, 장래 정보에 포함되는 장래 목표값을 스로틀용 토크로 하고, 목표 토크와 장래 목표값의 차분의 마이너스 토크를 점화 장치용 토크로서 산출한다. 그리고, 장래 목표값의 실현 타이밍의 도래 후에는, 다시 목표 토크를 그대로 스로틀용 토크로 하고, 점화 장치용 토크는 제로로 설정한다.

스로틀 개도 계산부 (308) 는, 목표 토크 분할부 (306) 로부터 공급되는 스로틀용 토크를 공기량으로 변환하고, 그 공기량을 실현하기 위한 스로틀 (4) 의 개도를 계산한다. 스로틀 개도 계산부 (308) 에서 계산된 개도는, 스로틀 (4) 의 목표 개도로서 스로틀 드라이버 (312) 에 세트된다. 스로틀 드라이버 (312) 는, 이 목표 개도를 실현하도록 스로틀 (4) 을 제어한다.

점화 시기 계산부 (310) 는, 먼저, 목표 토크 분할부 (306) 로부터 공급되는 점화 장치용 토크로부터 MBT 에 대한 지각량을 계산한다. 지각량의 계산에는, 적어도 토크를 축의 하나로 하는 맵이 사용된다. 이 계산에서는, 토크의 절대값이 클수록 지각량은 큰 값으로 설정된다. 그리고, 점화 장치용 토크로부터 결정된 지각량과, 엔진 (2) 의 운전 상태로부터 정해지는 기본 점화 시기로부터 최종 점화 시기를 산출한다. 계산된 최종 점화 시기는, 점화 시기 계산부 (310) 로부터 점화 장치 드라이버 (314) 에 세트된다. 점화 장치 드라이버 (314) 는, 최종 점화 시기에 따라 점화 장치 (6) 를 제어한다.

이상과 같은 엔진 컨트롤러 (30) 의 구성에 의하면, 실시형태 1 과 동일하게, 도 3 의 타임 차트에 나타내는 동작 패턴으로 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 동작시킬 수 있다. 이하, 파워트레인 매니저 (12) 로부터 장래 정보가 공급되었을 때의 엔진 컨트롤러 (30) 의 계산 동작에 대해 상세하게 설명한다.

도 13 은, 엔진 컨트롤러 (30) 에서 실시되는 일련의 처리를 나타낸 플로우 차트이다. 도 13 의 플로우 차트에 나타내는 바와 같이, 최초의 단계 S202 에서는, 타이밍 계산부 (304) 와 목표 토크 분할부 (306) 에 장래 정보가 입력된다. 장래 정보의 형식은 도 5 의 타임 차트에 나타낸 바와 같다.

다음의 단계 S204 에서 단계 S216 까지는, 타이밍 계산부 (304) 에서 실시되는 처리이다. 먼저, 단계 S204 에서는, 현시각으로부터 실현 타이밍 Te 까지의 시간이, 장래 목표값의 실현까지의 여유 시간 ΔT 로서 계산된다. 또, 단계 S206 에서는, 스로틀 (4) 을 동작시켜 엔진 (2) 의 토크를 조정했을 때의, 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간 Δt 가 엔진 모델을 이용하여 계산된다. 소요 시간 Δt 의 계산 방법은 실시형태 1 과 동일하므로, 그 상세한 것은 생략한다.

다음의 단계 S208 에서는, 단계 S204 에서 계산된 여유 시간 ΔT 와 단계 S206 에서 계산된 소요 시간 Δt 가 비교된다. 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 충분한 경우에는 단계 S210 이후의 처리가 실시된다. 한편, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 부족한 경우에는 후술하는 단계 S228 의 처리가 실시된다.

단계 S210 에서는, 단계 S202 에서 입력된 장래 정보에 기초하여, 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율 Dt 가 계산된다. 또, 단계 S212 에서는, 전술한 엔진 모델에 의한 계산 결과를 이용하여, 토크의 증가량이 ΔTrq 에 도달할 때까지의 최대 시간 변화율 Dtm 이 계산된다.

다음의 단계 S214 에서는, 단계 S210 에서 계산된 장래 토크의 시간 변화율 Dt 와 단계 S212 에서 계산된 최대 시간 변화율 Dtm 이 비교된다. 장래 토크의 시간 변화율 Dt 가 스로틀 (4) 에서 실현할 수 있는 최대 시간 변화율 Dtm 보다 큰 경우에는, 다음의 단계 S216 의 처리가 실시된다. 한편, 장래 토크의 시간 변화율 Dt 가 스로틀 (4) 에서 실현할 수 있는 최대 시간 변화율 Dtm 보다 작은 경우에는 후술하는 단계 S226 의 처리가 실시된다.

단계 S216 에서는, 장래 토크의 실현 타이밍 Te 로부터 상기 소요 시간 Δt 만큼 선행한 타이밍이 선행 동작 개시 타이밍 Tt 로서 산출된다. 계산된 선행 동작 개시 타이밍 Tt 는 목표 토크 분할부 (306) 에 출력된다.

다음의 단계 S218 에서 단계 S224 까지는, 목표 토크 분할부 (306) 에서 실시되는 처리이다. 단계 S218 에서는, 현시각이 선행 동작 개시 타이밍 Tt 에 도달했는지의 여부가 판정된다. 이 판정은 현시각이 선행 동작 개시 타이밍 Tt 가 될 때까지 반복 실시된다. 그리고, 선행 동작 개시 타이밍 Tt 가 도래한 시점에서 단계 S220 의 처리가 실시된다.

단계 S220 에서는, 스로틀용 토크가 목표 토크로부터 장래 정보에 포함되는 장래 목표값으로 변경되고, 동시에, 점화 장치용 토크가 통상값인 제로로부터 목표 토크와 장래 목표값의 차분인 마이너스 토크로 변경된다. 이 변경에 의해, 스로틀 개도 계산부 (308) 에서 계산되는 스로틀 (4) 의 목표 개도는 장래 목표값에 맞는 개도까지 증대되고, 점화 시기 계산부 (310) 에서 계산되는 최종 점화 시기는 MBT 보다 지각된다.

다음의 단계 S222 에서는, 현시각이 장래 토크 실현 타이밍 Te 에 도달했는지의 여부가 판정된다. 이 판정은 현시각이 장래 토크 실현 타이밍 Te 가 될 때까지 반복 실시된다. 그리고, 장래 토크 실현 타이밍 Te 가 도래한 시점에서 단계 S224 의 처리가 실시된다.

단계 S224 에서는, 스로틀용 토크가 장래 목표값으로부터 목표 토크로 되돌아가고, 동시에, 점화 장치용 토크가 통상값인 제로로 되돌아간다. 이 시점에서는 목표 토크는 장래 목표값에 일치하고 있다. 따라서, 스로틀 개도 계산부 (308) 에서 계산되는 스로틀 (4) 의 목표 개도는 현재의 개도인 채 유지된다. 점화 시기 계산부 (310) 에서 계산되는 최종 점화 시기는 MBT 까지 진각된다.

단계 S220 내지 S224 의 처리에 의하면, 스로틀 (4) 을 선행하여 동작시킴으로써, 예약대로 장래 토크 실현 타이밍 Te 에서 장래 토크 (장래 목표값) 를 실현할 수 있다. 또한, 스로틀 개도를 증대시키고 나서 장래 토크 실현 타이밍 Te 까지, 스로틀 개도의 증대에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 점화 시기의 지각이 실시됨으로써, 장래 토크 실현 타이밍 Te 이전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또, 소요 시간 Δt 는 장래 토크 실현 타이밍 Te 에서의 장래 목표값의 실현에 과부족이 없는 시간이며, 점화 장치 (6) 는 이 소요 시간 Δt 내에서 점화 시기의 지각을 실시하므로, 점화 시기의 지각 시간을 필요 최소한으로 억제할 수도 있다.

다음으로, 단계 S214 의 판정 결과, 장래 토크의 시간 변화율 Dt 가 스로틀 (4) 에서 실현할 수 있는 최대 시간 변화율 Dtm 보다 작은 경우의 처리에 대해 설명한다. 이 경우에는, 단계 S216 내지 S224 의 처리 대신에 단계 S226 의 처리가 실시된다.

단계 S226 은, 목표 토크 분할부 (306) 에서 실시되는 처리이다. 단계 S226 에서는, 스로틀용 토크는 목표 토크인 상태가 되고, 점화 장치용 토크도 변경되지 않고 통상값인 제로 상태가 된다. 이로써, 스로틀 (4) 의 목표 개도는 목표 토크에 따라 변화되고, 최종 점화 시기는 MBT 로 유지된다. 따라서, 이 경우에는 목표 토크에 따라 스로틀 (4) 만으로 토크가 조정되게 된다. 이와 같이, 장래 토크의 시간 변화율 Dt 에 기초하여 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 협조 제어함으로써, 점화 시기의 지각은 필요 최소한으로 억제하면서, 원하는 시간 변화율 Dt 로 토크를 증대시킬 수 있다.

다음으로, 단계 S208 의 판정 결과, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 보다 작은 경우의 처리에 대해 설명한다. 이 경우에는, 단계 S210 내지 S224 의 처리 대신에 단계 S228 의 처리가 실시된다.

단계 S228 은, 목표 토크 분할부 (306) 에서 실시되는 처리이다. 단계 S228 에서는, 스로틀용 토크는 목표 토크로부터 장래 정보에 포함되는 장래 목표값으로 변경된다. 이 변경에 의해 스로틀 (4) 의 목표 개도는 장래 목표값에 맞는 개도까지 신속하게 증대된다. 단, 점화 장치용 토크는 변경되지 않고 통상값인 제로 상태가 된다. 즉, 스로틀 개도만 신속하게 증대되는데, 점화 시기는 지각되지 않고 목표 토크에 따른 MBT 로 유지된다. 이와 같이 여유 시간 ΔT 가 짧은 상황에서는, 점화 시기의 지각에 의한 토크 변화의 억제 효과는 크지 않다. 따라서, 여유 시간 ΔT 가 소요 시간 Δt 에 대해 충분한 것을 점화 시기의 지각 조건으로 함으로써, 점화 시기가 쓸데없이 지각되는 것을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 엔진 컨트롤러 (30) 는, 실시형태 1 의 엔진 컨트롤러 (10) 와는 그 구성에 있어서도 제어 내용에 있어서도 크게 상이하다. 그러나, 얻어지는 효과에 관해서는 실시형태 1 의 것과 동등하고, 점화 시기의 지각 시간을 필요 최소한으로 억제하면서, 예약대로의 실현 타이밍 Te 에서 예약대로의 장래 토크 (장래 목표값) 를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 장래 정보에는 도 5 의 타임 차트에 나타내는 정보가 포함되어 있는 것을 전제로 하고 있지만, 반드시 이들 모든 정보가 포함되지 않아도 된다. 적어도 장래 목표값과 그 실현 타이밍이 장래 정보에 포함되어 있으면, 점화 시기의 지각 시간을 필요 최소한으로 억제하면서, 예약대로의 실현 타이밍에서 예약대로의 장래 토크를 실현할 수 있다. 따라서, 도 9 의 타임 차트에 나타내는 바와 같이, 장래 목표값에 도달하는 토크의 시간 변화율이 장래 정보에 포함되지 않아도 된다. 이 경우에는, 도 13 에 나타내는 처리 플로우로부터 단계 S210, S212 및 S214 의 처리를 생략함으로써 대응할 수 있다.

본 실시형태에서는, 파워트레인 매니저 (12) 가 제 1 발명의 「차량 제어 수단」에 상당한다. 또, 엔진 컨트롤러 (30) 가 제 1 발명의 「예약 정보 취득 수단」에 상당하고, 타이밍 계산부 (304) 가 제 1 발명의 「소요 시간 계산 수단」에 상당한다. 또, 목표 토크 분할부 (306), 스로틀 개도 계산부 (308) 및 스로틀 드라이버 (312) 에 의해 제 1 발명의 「주액츄에이터 제어 수단」이 구성되고, 목표 토크 분할부 (306), 점화 시기 계산부 (310) 및 점화 장치 드라이버 (312) 에 의해 제 1 발명의 「부액츄에이터 제어 수단」이 구성되어 있다.

실시형태 4.

도 14 는, 본 발명의 실시형태 4 로서의 차량 구동 유닛의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 14 에서 실시형태 1 의 제어 장치와 공통되는 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다. 이 제어 장치는 엔진 컨트롤러 (10) 를 포함하는데, 그 구성은 실시형태 1 과 동일하게 도 2 의 블록도에서 도시한다. 이하, 도 14 및 도 2 를 참조하여 본 실시형태의 제어 장치의 구성에 대해 설명한다.

본 실시형태의 제어 장치는, 보기 (26) 를 제어하는 보기 컨트롤러 (28) 를 포함한다. 보기 컨트롤러 (28) 는, 엔진 컨트롤러 (10) 와 함께 파워트레인 매니저 (12) 에 접속되어 있다. 엔진 컨트롤러 (10) 에는, 엔진 (2) 의 토크 조정에 사용하는 액츄에이터로서, 주액츄에이터로서의 스로틀 (4) 과, 부액츄에이터로서의 점화 장치 (6) 가 접속되어 있다.

본 실시형태에서의 보기 (26) 란, 알터네이터나 에어컨 콤프레샤와 같이 엔진 (2) 에 의해 구동되는 기기를 가리킨다. 이들 보기 (26) 는, 엔진 (2) 이 출력하는 토크를 소비하여 동작한다. 이 때문에, 갑자기 보기 (26) 의 구동을 개시하면, 엔진 (2) 이 출력하는 토크의 일부가 보기 (26) 에 의해 갑자기 소비되게 되어, 차량 구동 유닛 전체적으로는 급격한 토크의 저하를 초래한다.

이와 같은 문제는, 보기 (26) 의 구동 개시에 맞춰 엔진 (2) 의 토크를 증대시킴으로써 해결할 수 있다. 즉, 보기 (26) 의 구동에 필요로 하는 토크 (보기 구동 토크) 분만큼 엔진 (2) 의 출력 토크도 증대시키면 된다. 단, 엔진 (2) 에 있어서는 갑자기 토크를 증대시키는 것은 곤란하기 때문에, 보기 (26) 의 구동 개시를 미리 알고 있는 경우에는, 그것에 대비하여 엔진 (2) 의 토크 조정에 관련된 액츄에이터 (4, 6) 를 선행하여 동작시켜 둘 필요가 있다.

그래서, 보기 (26) 를 제어하는 보기 컨트롤러 (28) 는, 보기 (26) 를 구동할 필요가 생긴 경우, 먼저, 파워트레인 매니저 (12) 에 대해 보기 (26) 의 구동 허가를 요구한다. 그리고, 파워트레인 매니저 (12) 로부터의 구동 허가가 내려지고 나서 보기 (26) 의 구동을 개시한다.

한편, 파워트레인 매니저 (12) 는, 보기 컨트롤러 (28) 로부터의 구동 허가 요구를 접수하면, 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작의 개시를 지시한다. 그리고, 적절한 타이밍에서 보기 컨트롤러 (28) 에 대해 보기 (26) 의 구동을 허가한다.

이상의 처리에 있어서 가장 중요한 것은, 각 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작을 개시하고 나서 보기 (26) 의 구동을 허가할 때까지의 시간이다. 이하, 이 점에 대해 도 15 의 타임 차트를 이용하여 설명한다.

도 15 에 나타내는 타임 차트 (A) 에는, 보기 (26) 의 구동이 개시되는 전후에서의 보기 구동 토크의 변화가 도시되어 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 보기 (26) 의 구동 개시와 동시에 보기 구동 토크는 대략 계단 형상으로 신속하게 상승된다. 이와 같은 보기 구동 토크의 변화를 엔진 (2) 에서 흡수하기 위해서는, 엔진 (2) 의 토크도 보기 구동 토크에 맞춰 타임 차트 (B) 에 나타내는 바와 같이 변화시킬 필요가 있다.

타임 차트 (B) 에 나타내는 토크 변화를 엔진 (2) 의 제어에 의해 실현하는 경우, 채용할 수 있는 각 액츄에이터 (4, 6) 의 동작 패턴은 복수 존재한다. 그러나, 연비를 고려하는 경우에는, 바람직한 동작 패턴은 1 개로 좁혀진다. 그것은, 부액츄에이터인 점화 장치 (6) 의 개재를 가능한 한 억제하도록 한 동작 패턴으로, 보다 구체적으로는, 점화 지각을 실시하는 시간을 가능한 한 짧게 한 동작 패턴이다. 그러한 동작 패턴으로 스로틀 (4) 과 점화 장치 (6) 를 적절히 협동시킬 수 있으면, 연비 성능을 높게 유지하면서 원하는 토크를 실현할 수 있게 된다.

도 15 에 나타내는 타임 차트 (C) 는, 타임 차트 (B) 에 나타내는 토크 변화를 실현하기 위한 스로틀 (4) 의 동작 패턴을 나타내는 도면이다. 타임 차트 (D) 는, 타임 차트 (B) 에 나타내는 토크 변화를 실현하기 위한 점화 장치 (6) 의 동작 패턴을 나타내는 도면이다. 각 타임 차트에 대해 구체적으로 설명하면, 타임 차트 (B) 에 있어서 파선으로 나타내는 토크 변화는, 점화 시기는 MBT 로 설정한 채로, 타임 차트 (C) 에 나타내는 타이밍에서 스로틀 개도를 증대시켰을 때 추정되는 토크 변화를 나타내고 있다. 증대시키기 전의 스로틀 개도는 현시각의 목표 토크에 대응한 개도이고, 증대시킨 후의 스로틀 개도는, 보기 구동 토크를 가한 장래의 목표 토크 (이것을 토크의 장래 목표값이라고 한다) 에 대응한 개도이다. 또한, 여기서는 계단 형상으로 스로틀 개도를 증대시키고 있는데, 일단 최대 개도까지 개방된 후 (즉, 스로틀 개도를 오버 슛시킨 후), 장래 목표값에 대응한 스로틀 개도까지 되돌리도록 해도 된다.

타임 차트 (B) 에 파선으로 나타내는 추정 토크와 실선으로 나타내는 목표 토크의 차이는, 점화 시기를 MBT 보다 지각시킴으로써 해소할 수 있다. 구체적으로는, 타임 차트 (D) 에 나타내는 바와 같이, 스로틀 (4) 을 개방함과 동시에 점화 시기도 지각시키고, 보기 (26) 의 구동을 개시하는 타이밍에서 다시 MBT 까지 진각시킨다. 이와 같이 점화 시기의 지각을 실시함으로써, 보기 (26) 의 구동 개시 전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또한, 타임 차트 (D) 에서는 지각 전과 지각으로부터의 복귀 후에 점화 시기 (MBT) 에 차이가 발생했는데, 이것은 목표 토크에 따라 MBT 도 변화되기 때문이다.

각 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작을 개시하는 타이밍과, 보기 (26) 의 구동을 개시하는 타이밍의 관계가 적절하면, 타임 차트 (B) 에 나타내는 바와 같이, 원하는 타이밍에서 토크를 장래 목표값에 도달시킬 수 있다. 그러나, 각 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작을 개시하고 나서 보기 (26) 의 구동 개시까지의 시간이 지나치게 짧은 경우에는, 원하는 타이밍까지 충분히 토크를 상승시킬 수 없다. 한편, 각 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작을 개시하고 나서 보기 (26) 의 구동 개시까지의 시간이 지나치게 긴 경우에는, 점화 시기를 지각시키고 있는 기간이 쓸데없이 길어져, 그 만큼 연비의 악화를 초래한다. 따라서, 연비 성능을 높게 유지하면서, 보기 (26) 의 구동 전후에서의 토크 변동을 확실하게 억제하기 위해서는, 각 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작을 개시하고 나서 보기 (26) 의 구동 개시까지의 적정 시간을 정확하게 계산하는 것이 중요하다.

이하, 본 실시형태의 요부인 보기 (26) 의 구동 허가 타이밍의 계산에 대해, 도 16 내지 도 18 을 이용하여 설명한다. 또한, 각 액츄에이터 (4, 6) 의 선행 동작을 개시하는 타이밍은, 엔진 컨트롤러 (10) 내에서의 목표 효율의 출력 타이밍에 의해 임의로 결정할 수 있다. 실시형태 1 에서 이미 서술한 바와 같이, 도 2 에 나타내는 엔진 컨트롤러 (10) 의 구성에 의하면, 목표 효율 계산부 (104) 가 목표 효율을 계산하여 출력한 타이밍에서 스로틀 (4) 이 개방되고, 점화 시기가 지각되게 된다. 또, 목표 효율의 설정값에 따라, 스로틀 개도나 점화 시기의 지각량이 결정된다.

본 실시형태에서 파워트레인 매니저 (12) 에서 실시되는 일련의 처리를 플로우 차트로 나타낸 것이 도 16 이다. 또, 도 16 의 플로우 차트에 의한 제어 결과를 타임 차트로 나타낸 것이 도 17 이다. 이하에서는, 도 17 의 타임 차트를 적절히 참조하면서, 도 16 의 플로우 차트를 따라 파워트레인 매니저 (12) 에 의한 처리 내용을 설명한다.

최초의 단계 S302 에서는, 보기 (26) 의 구동 허가 요구가 입력되어 있는지의 여부가 판정된다. 보기 컨트롤러 (28) 로부터 파워트레인 매니저 (12) 에는, 보기 구동 허가 요구 플래그가 제시되어 있다. 도 17 의 타임 차트 (A) 에 나타내는 바와 같이, 이 보기 구동 허가 요구 플래그가 온이 되었을 때, 구동 허가 요구가 입력된 것이 된다. 구동 허가 요구가 입력된 경우에는, 다음의 단계 S304 이후의 처리가 실시된다.

단계 S304 에서는, 보기 (26) 의 구동에 필요로 하는 토크 (보기 구동 토크) 의 견적이 실시된다. 보기 구동 토크의 크기는, 보기 (26) 의 목표 동작 상태 (예를 들어, 보기 (26) 가 알터네이터이면 목표 발전량) 로부터 계산으로 구할 수 있다.

다음의 단계 S306 에서는, 단계 S304 에서 계산한 보기 구동 토크가 장래 정보로서 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력된다. 도 17 의 타임 차트 (B) 에는, 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력되는 장래 정보 (보기 구동 토크) 를 나타내고 있다.

다음의 단계 S308 에서는, 주액츄에이터인 스로틀 (4) 을 동작시켜 토크 업을 도모하는 경우의 토크 구배가 예측된다. 이 토크 변화의 예측에는 엔진 모델이 사용된다. 엔진 모델에 의하면, 스로틀 개도, 점화 시기, 엔진 회전수, 밸브 타이밍 등의 엔진 (2) 의 운전 조건으로부터 엔진 (2) 이 출력하는 토크의 구배를 예측할 수 있다. 도 18 의 타임 차트는, 엔진 모델에 의한 토크 구배의 예측 결과를 나타내고 있다. 이 계산에서는, 점화 시기는 MBT 로 설정되고, 엔진 회전수나 밸브 타이밍 등의 다른 운전 조건에는 실제값이 사용된다.

다음의 단계 S310 에서는, 단계 S308 의 예측 결과를 이용하여, 보기 (26) 의 구동을 개시할 때까지의 대기 시간 Δt 가 계산된다. 도 18 의 타임 차트에는 대기 시간 Δt 의 계산 방법이 도시되어 있다. 이것에 의하면, 먼저, 스로틀 개도를 증대시키고 나서 보기 구동 토크분만큼 토크가 증가할 때까지의 소요 시간 Δt2 가 계산된다. 또, 보기 컨트롤러 (28) 에 대해 보기 (26) 의 구동을 허가한 후, 실제로 보기 (26) 의 구동에 필요로 하는 토크가 견적값에 도달할 때까지의 지연 시간 Δt1 이 계산된다. 그리고, 소요 시간 Δt2 로부터 지연 시간 Δt1 을 뺀 시간이 상기 대기 시간 Δt 로서 산출된다.

다음의 단계 S312 에서는, 단계 S304 에서 계산한 보기 구동 토크가 대기 시간 Δt 만큼 지연 처리된다. 그리고, 지연 처리한 보기 구동 토크를 다른 요구 토크 (드라이버 요구 토크를 포함한다) 에 가산한 것이 최종적인 토크 요구값으로서 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력된다. 도 17 의 타임 차트 (C) 에는, 엔진 컨트롤러 (10) 에 출력되는 토크 요구값을 나타내고 있다.

다음의 단계 S314 에서는, 상기 대기 시간 Δt 가 경과했는지의 여부가 판정된다. 이 판정은 대기 시간 Δt 가 경과할 때까지 반복 실시된다. 그리고, 보기 (26) 의 구동 허가 요구가 입력되고 나서 대기 시간 Δt 가 경과한 시점에서 다음의 단계 S316 의 처리가 실시된다.

단계 S316 에서는, 보기 컨트롤러 (28) 에 대해 보기 (26) 의 구동이 허가된다. 파워트레인 매니저 (12) 로부터 보기 컨트롤러 (28) 에는, 보기 구동 허가 플래그가 제시되어 있다. 도 17 의 타임 차트 (G) 에 나타내는 바와 같이, 이 보기 구동 허가 플래그가 온이 되었을 때, 보기 (26) 의 구동 허가가 내려진 것이 된다. 파워트레인 매니저 (12) 로부터의 구동 허가를 받아, 보기 컨트롤러 (28) 는 보기 (26) 의 구동을 개시한다.

이상 설명한 처리와는 병행하여, 엔진 컨트롤러 (10) 에 있어서도 독자적인 처리가 실시되고 있다. 먼저, 상기 서술한 단계 S312 에서 출력된 토크 요구는, 엔진 컨트롤러 (10) 의 목표 토크 계산부 (102) 에 입력된다. 목표 토크 계산부 (102) 는 입력된 토크 요구를 베이스로 하여 엔진 (2) 의 목표 토크를 계산하고 있다. 계산된 목표 토크는 목표 토크 보정부 (108) 에 출력된다.

또, 상기 서술한 단계 S306 에서 출력된 장래 정보로서의 보기 구동 토크는, 엔진 컨트롤러 (10) 의 목표 효율 계산부 (104) 에 입력된다. 목표 효율 계산부 (104) 는 입력된 보기 구동 토크를 이용하여 목표 효율을 계산하고 있다. 구체적으로는 보기 구동 토크를 장래 목표값으로 하고, 현재의 목표 토크의 장래 목표값에 대한 비를 목표 효율로서 계산하고 있다. 도 17 의 타임 차트 (D) 에는 목표 효율의 계산 결과를 나타내고 있다. 계산된 목표 효율은 목표 토크 보정부 (108) 에 출력된다.

도 17 의 타임 차트 (E) 에는, 스로틀 개도 계산부 (112) 에 의한 목표 개도의 계산 결과를 나타내고 있다. 목표 토크와 장래 목표값 (보기 구동 토크에 대응) 의 비가 목표 효율로서 출력됨으로써, 목표 토크 보정부 (108) 에서 계산되는 보정 목표 토크의 값은 장래 목표값에 일치한다. 그 결과, 스로틀 (4) 의 목표 개도는, 신속하게 장래 목표값에 맞는 개도까지 증대된다.

또, 도 17 의 타임 차트 (F) 에는, 점화 시기 계산부 (114) 에 의한 최종 점화 시기의 계산 결과를 나타내고 있다. 타임 차트 (E) 에 나타내는 바와 같이 스로틀 (4) 이 개방되는 결과, 흡입 공기량은 급증하고, 그에 따라 추정 토크 계산부 (106) 에서 계산되는 추정 토크도 증대된다. 점화 지각량의 계산의 기초가 되는 토크 효율은 목표 토크와 추정 토크의 비이므로, 흡입 공기량의 증대에 따라 토크 효율은 감소되고, 토크 효율의 감소에 수반하여 점화 시기는 지각된다. 머지 않아 목표 토크가 장래 목표값에 일치한 타이밍에서 점화 시기는 MBT 로 되돌아간다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 제어 장치는, 보기 (26) 의 구동에 관련된 제어에 특징을 갖고 있다. 이하에서는, 그 제어 결과 발생하는 효과에 대해 정리하여 설명한다.

파워트레인 매니저 (12) 는 보기 컨트롤러 (28) 로부터 보기 (26) 의 구동 허가의 요구를 받으면, 보기 (26) 의 구동에 필요로 하는 토크 (보기 구동 토크) 로부터 토크의 장래 목표값을 계산하고, 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간 Δt2 를 엔진 (2) 의 운전 상태로부터 계산한다. 그리고, 소요 시간 Δt2 에 기초하여 설정되는 대기 시간 Δt 의 경과 후, 보기 컨트롤러 (28) 에 대해 보기 (26) 의 구동을 허가한다. 이 처리와 병행하여 파워트레인 매니저 (12) 는, 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 지시 (장래 정보) 하고, 장래 목표값의 실현을 향하여 주액츄에이터인 스로틀 (4) 을 선행하여 동작시킨다. 이와 같이 보기 (26) 의 구동을 허가하기 전에 스로틀 (4) 을 선행하여 동작시킴으로써, 보기 (26) 의 구동에 필요로 하는 토크를 짧은 시간에 확실하게 실현할 수 있다.

또한, 파워트레인 매니저 (12) 는, 엔진 컨트롤러 (10) 에 대해 지시 (장래 정보) 하고, 스로틀 개도를 증대시키고 나서 보기 (26) 의 구동 허가가 내려질 때까지, 스로틀 개도의 증대에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 부액츄에이터인 점화 장치 (6) 를 동작시킨다. 점화 장치 (6) 에 의해 점화 시기의 지각이 실시됨으로써, 보기 (26) 의 구동이 개시되기 이전의 불필요한 토크 변화를 억제할 수 있다. 또, 대기 시간 Δt 는 보기 구동 토크에 맞는 목표 토크의 실현에 과부족이 없는 시간이며, 점화 장치 (6) 는 이 대기 시간 Δt 내에서 점화 시기의 지각을 실시하므로, 점화 시기의 지각 시간을 필요 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 파워트레인 매니저 (12) 는, 보기 (26) 의 동작 특성으로부터 발생하는 지연 시간 Δt1 을 고려하여 상기 대기 시간 Δt 를 설정하므로, 엔진 (2) 의 출력 토크와 보기 (26) 의 구동에 의한 토크 소비량의 밸런스의 붕괴를 억제할 수 있고, 차량 구동 유닛 전체적으로는 원하는 토크로 유지할 수 있다. 또, 대기 시간 Δt 가 최적화됨으로써, 점화 시기의 지각 시간도 필요 최소한으로 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 보기 (26) 와 보기 컨트롤러 (28) 에 의해 제 6 발명의 「토크 소비 요소」가 구성되어 있다. 또, 파워트레인 매니저 (12) 에 의한 단계 S302, S304 및 S306 의 처리의 실시는 제 6 발명의 「장래 목표값 설정 수단」에 상당하고, 단계 S308 및 S310 의 처리의 실시는 제 6 발명의 「소요 시간 계산 수단」에 상당한다. 또, 엔진 컨트롤러 (10) 의 목표 효율 계산부 (104), 목표 토크 보정부 (108), 스로틀 개도 계산부 (112) 및 스로틀 드라이버 (116) 에 의해 제 6 발명의 「주액츄에이터 제어 수단」이 구성되고, 목표 효율 계산부 (104), 토크 효율 계산부 (110), 점화 시기 계산부 (114) 및 점화 장치 드라이버 (118) 에 의해 제 6 발명의 「부액츄에이터 제어 수단」이 구성되어 있다.

기타.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같이 변형하여 실시해도 된다.

실시형태 1 에서는, 파워트레인 매니저 (12) 가 엔진 (2) 에 대해 예약하는 토크 조정은 토크의 증가 조정으로 되어 있지만, 실시형태 1 의 제어 장치의 구성에 의하면, 토크의 감소 조정에도 대응할 수 있다. 이 경우에는, 토크 다운의 실현 타이밍보다 선행하여 스로틀 (4) 이 폐쇄되어, 스로틀 개도의 감소에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 점화 시기가 진각되게 된다. 실시형태 2 및 3 에 관해서도 동일하다.

실시형태 4 에서는, 보기 컨트롤러 (28) 로부터 파워트레인 매니저 (12) 에 보기 (26) 의 구동 허가를 요구하고 있지만, 실시형태 4 의 제어 장치의 구성에 의하면, 보기 (26) 의 정지에도 대응할 수 있다. 이 경우에는, 보기 컨트롤러 (28) 로부터 보기 (26) 의 정지 허가의 요구가 있으면, 보기 (26) 의 정지가 허가되는 것에 앞서 스로틀 (4) 이 폐쇄되어, 스로틀 개도의 감소에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 점화 시기가 진각되게 된다.

또, 실시형태 4 의 제어 장치의 구성에 의하면, 보기 (26) 의 구동/정지뿐만 아니라, 보기 (26) 의 구동량, 즉, 토크 소비량의 단계적인 변경 혹은 연속적인 변경에도 대응할 수 있다. 예를 들어, 보기 (26) 가 알터네이터이면, 보기 컨트롤러 (28) 로부터 알터네이터의 발전량의 변경 요구가 있으면, 발전량의 변경이 허가되는 것에 앞서 스로틀 (4) 의 개도가 변경되고, 스로틀 개도의 변화에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 점화 시기가 변경되게 된다. 이 경우, 발전량의 변경 요구가 증량 요구이면, 요구되고 있는 증량의 정도에 따라 스로틀 개도가 증대되고, 그에 따라 점화 시기가 지각되게 된다.

실시형태 4 에서, 제어 장치를 구성하고 있는 엔진 컨트롤러 (10) 를 도 12 에 나타내는 구성의 엔진 컨트롤러 (30) 로 치환해도 된다. 어느 엔진 컨트롤러 (10, 30) 도 파워트레인 매니저 (12) 로부터 공급되는 토크 요구와 장래 정보를 이용하여 연산하는 점에서는 공통된다. 또, 실시형태 1 에서 얻어지는 작용 및 효과와, 실시형태 3 에서 얻어지는 작용 및 효과를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 어느 엔진 컨트롤러 (10, 30) 를 이용해도 동일한 제어 결과를 얻을 수 있다.

실시형태 1 에서, 엔진 컨트롤러 (10) 를 파워트레인 매니저 (12) 와 일체화하여 하나의 장치로서 구성해도 된다. 실시형태 1 과 동일한 제어 결과, 즉, 주액츄에이터와 부액츄에이터의 동작을 실현할 수 있으면, 제어 장치를 구성하는 개개의 계산 요소의 기능에는 한정은 없다. 실시형태 2 내지 4 에 관해서도 동일하다.

실시형태 1 에서, 주액츄에이터 (4) 로서 스로틀 대신에 흡기 밸브의 최대 리프트량을 변경하는 밸브 리프트량 가변 장치를 이용해도 된다. 이 경우, 엔진 컨트롤러 (10) 내의 구성을 변경할 필요가 있는데, 스로틀 개도 계산부 (112) 대신에, 보정 목표 토크로부터 흡기 밸브의 최대 리프트량을 계산하는 계산 요소를 배치하면 된다. 실시형태 2 내지 4 에 관해서도 동일하다.

또, 실시형태 1 에서, 부액츄에이터 (6) 로서 점화 장치 대신에 흡기 밸브의 최대 리프트량을 변경하는 밸브 리프트량 가변 장치를 이용해도 된다. 주액츄에이터 (4) 인 스로틀과 밸브 리프트량 가변 장치를 비교하면, 밸브 리프트량 가변 장치가 동작에 대한 토크의 응답성이 높기 때문에, 부액츄에이터로서 사용할 수 있다. 이 경우에도, 엔진 컨트롤러 (10) 내의 구성을 변경할 필요가 있는데, 점화 시기 계산부 (114) 대신에, 토크 효율로부터 흡기 밸브의 최대 리프트량을 계산하는 계산 요소를 배치하면 된다. 실시형태 2 내지 4 에 관해서도 동일하다.

그 밖에, 주액츄에이터 혹은 부액츄에이터로서 연료 분사 장치, EGR 장치 혹은 가변 압축비 장치를 사용할 수도 있다. 또, 모터 어시스트가 부착된 터보 차저 (MAT) 를 구비하는 엔진에서는, MAT 를 부액츄에이터로서 사용할 수도 있다. 또, 실시형태 1 내지 3 에 관해서는, 알터네이터 등의 엔진에 의해 구동되는 보기를 부액츄에이터로서 사용할 수도 있다. 보기의 토크 소비량을 제어함으로써, 간접적으로 엔진 (2) 의 토크 (유효 토크) 를 조정할 수 있다.

2 : 엔진
4 : 스로틀 (주액츄에이터)
6 : 점화 장치 (부액츄에이터)
10, 30 : 엔진 컨트롤러
12 : 파워트레인 매니저
14 : 액셀 센서
16 : 변속기 컨트롤러
18 : 모터 컨트롤러
20 : 내비게이션 시스템
22 : VICS
24 : 차차간 통신 시스템
26 : 보기
28 : 보기 컨트롤러

Claims

내연 기관을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치로서,
상기 내연 기관이 출력하는 토크를 조정함으로써 차량의 구동 상태에 관한 제어를 실시하는 차량 제어 수단과,
상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 주액츄에이터와,
상기 주액츄에이터와는 독립적으로 상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 액츄에이터로서, 상기 주액츄에이터보다 동작에 대한 토크의 응답성이 높은 부액츄에이터와,
상기 차량 제어 수단으로부터 상기 내연 기관에 대한 토크 조정의 예약을 접수하고, 적어도 상기 내연 기관이 출력하는 토크의 장래 목표값과 상기 장래 목표값의 실현 타이밍을 예약 정보로서 취득하는 예약 정보 취득 수단과,
상기 주액츄에이터를 동작시켜 상기 내연 기관의 토크를 조정한 경우에 있어서, 상기 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간을 현재의 기관 운전 상태로부터 계산하는 소요 시간 계산 수단과,
상기 실현 타이밍보다 상기 소요 시간만큼 선행한 타이밍에서, 상기 장래 목표값의 실현을 향하여 상기 주액츄에이터의 동작을 개시하는 주액츄에이터 제어 수단과,
상기 주액츄에이터의 동작 개시부터 상기 실현 타이밍까지, 상기 주액츄에이터의 동작에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 상기 부액츄에이터를 동작시키는 부액츄에이터 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 예약 정보 취득 수단에 의해 취득되는 예약 정보에는 토크의 조정 개시 타이밍과 상기 장래 목표값에 도달할 때까지의 토크의 시간 변화율이 포함되고,
상기 주액츄에이터 제어 수단은, 상기 시간 변화율이 상기 주액츄에이터에 의해 실현할 수 있는 시간 변화율인 경우에는, 상기 조정 개시 타이밍으로부터 상기 주액츄에이터의 동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 실현 타이밍까지의 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 충분한지의 여부를 판정하는 판정 수단을 구비하고,
상기 주액츄에이터 제어 수단은, 상기 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 부족한 경우에는 상기 주액츄에이터의 동작을 신속하게 개시하고,
상기 부액츄에이터 제어 수단은, 상기 여유 시간이 상기 소요 시간에 대해 충분한 것을 조건으로 하여 상기 부액츄에이터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내연 기관은 불꽃 점화식 내연 기관으로서,
상기 주액츄에이터는 상기 내연 기관의 흡입 공기량을 조정하는 액츄에이터이고,
상기 부액츄에이터는 상기 내연 기관의 점화 시기를 조정하는 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 차량 제어 수단으로부터 상기 내연 기관에 대해 예약되는 토크 조정은, 토크의 증가 조정인 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
내연 기관을 동력 장치로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치로서,
상기 내연 기관이 출력하는 토크를 소비하는 토크 소비 요소와,
상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 주액츄에이터와,
상기 주액츄에이터와는 독립적으로 상기 내연 기관의 토크 조정에 사용되는 액츄에이터로서, 상기 주액츄에이터보다 동작에 대한 토크의 응답성이 높은 부액츄에이터와,
상기 토크 소비 요소로부터의 토크 소비량의 변경 허가 요구를 접수하고, 변경 후의 추정 토크 소비량에 따라 상기 내연 기관이 출력하는 토크의 장래 목표값을 설정하는 장래 목표값 설정 수단과,
상기 주액츄에이터를 동작시켜 상기 내연 기관의 토크를 조정한 경우에 있어서, 상기 장래 목표값의 실현에 필요로 하는 소요 시간을 현재의 기관 운전 상태로부터 계산하는 소요 시간 계산 수단과,
상기 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경을 허가하고 나서 실제로 변경이 완료될 때까지의 지연 시간을 계산하는 지연 시간 계산 수단과,
상기 소요 시간으로부터 상기 지연 시간을 뺀 시간을 대기 시간으로서 설정하는 대기 시간 설정 수단과,
상기 장래 목표값의 실현을 향하여 상기 주액츄에이터의 동작을 개시하는 주액츄에이터 제어 수단과,
상기 주액츄에이터의 동작 개시부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍에서, 상기 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경을 허가하는 허가 수단 및,
상기 주액츄에이터의 동작 개시부터 상기 토크 소비 요소에 대해 토크 소비량의 변경 허가가 내려질 때까지, 상기 주액츄에이터의 동작에 수반하여 발생하는 토크 변화를 상쇄하도록 상기 부액츄에이터를 동작시키는 부액츄에이터 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
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제 6 항에 있어서,
상기 내연 기관은 불꽃 점화식 내연 기관으로서,
상기 주액츄에이터는 상기 내연 기관의 흡입 공기량을 조정하는 액츄에이터이고,
상기 부액츄에이터는 상기 내연 기관의 점화 시기를 조정하는 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 토크 소비 요소에 의해 요구되는 토크 소비량의 변경 허가는, 토크 소비량의 증량 허가인 것을 특징으로 하는 차량 구동 유닛의 제어 장치.