WO2019230476A1 - 車両の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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WO2019230476A1 PCT/JP2019/019897 JP2019019897W WO2019230476A1 WO 2019230476 A1 WO2019230476 A1 WO 2019230476A1 JP 2019019897 W JP2019019897 W JP 2019019897W WO 2019230476 A1 WO2019230476 A1 WO 2019230476A1
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裕一郎 山根
顕 津田
雄貴 石山
健史 ▲高▼田
勇斗 逆瀬川
和紀 河本
純平 竹田
宏行 森岡
加藤 真
匡宏 名越
篤史 山▲崎▼
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マツダ株式会社
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    • F02D41/12Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control apparatus and control method for controlling the torque of a drive source based on an accelerator opening.
  • a target torque of a vehicle engine (drive source) is set based on the accelerator opening corresponding to the driver's accelerator pedal operation, and the engine is controlled based on the target torque.
  • the engine is controlled using the target torque corresponding to the accelerator opening as it is, the torsion of the drive shaft that drives the wheels and the power transmission system that transmits the engine torque.
  • Patent Document 1 discloses a technique for obtaining a change rate of a torsion angle of a drive shaft and temporarily reducing or increasing torque when the change rate is larger than an allowable limit.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and controls the torque of the drive source so that both suppression of vehicle body vibration and securing of transient response can be appropriately achieved during acceleration / deceleration. It is an object of the present invention to provide a control device and a control method for a vehicle that can be used.
  • the present invention provides a vehicle control apparatus, an accelerator opening sensor that detects an accelerator opening, a torque adjustment mechanism that adjusts the torque of a driving source of the vehicle, and an accelerator opening.
  • a controller that controls the torque adjustment mechanism based on the accelerator opening detected by the sensor, the controller sets a target acceleration of the vehicle based on the accelerator opening, and controls the wheels of the vehicle based on the target acceleration.
  • a target torsion angle of a drive shaft to be driven is set, a target torque of a drive source is set based on the target torsion, and a torque adjustment mechanism is controlled based on the target torque.
  • the controller sets the target twist angle of the drive shaft based on the target acceleration corresponding to the accelerator opening, sets the target torque of the drive source based on the target twist, and the torque Control the adjustment mechanism.
  • the controller calculates the target torque based on the first torque according to the torsion angle of the drive shaft and the second torque according to the torsion angular speed of the drive shaft. Configured to set. According to the present invention configured as described above, it is possible to apply a target torque in which the behavior of the drive shaft is appropriately added. By applying this target torque, an actual torsion angle corresponding to the target torsion angle can be appropriately generated, and vibration caused by torsion of the drive shaft can be effectively suppressed.
  • the target torque has a time waveform that increases according to the first torque and temporarily decreases according to the second torque in the increasing process. According to the present invention configured as described above, it is possible to apply the target torque in which the behavior of the drive shaft is more effectively taken into account when the torque increases or decreases.
  • the controller is preferably configured to correct the target torque based on the difference between the target twist angle and the actual twist angle of the drive shaft.
  • the actual torsion angle corresponding to the target torsion angle can be appropriately realized by, for example, feedback controlling the torque based on the difference between the target torsion angle and the actual torsion angle. .
  • the controller is configured to obtain an actual torsion angle based on a difference between the angular velocity on the drive source side and the angular velocity on the wheel side.
  • the actual torsion angle can be obtained with high accuracy.
  • the controller obtains the angular velocity on the drive source side based on the torque from the drive source, obtains the angular velocity on the wheel side based on the running resistance of the vehicle, and calculates the actual torsion angle based on the difference between these angular velocities. It is configured to ask for. According to the present invention configured as described above, the actual torsion angle can be obtained with higher accuracy.
  • the controller obtains the actual twist angle of the drive shaft based on the difference between the angular velocity on the drive source side and the angular velocity on the wheel side, and after the actual twist angle becomes zero, The target torque is corrected until it changes to the drive direction side or the deceleration direction side.
  • the backlash of the gear in the power transmission system to which the torque from the drive source is transmitted can be quickly completed during acceleration / deceleration of the vehicle. Response (transient response) can be improved.
  • the controller obtains the actual twist angle of the drive shaft based on the difference between the angular velocity on the drive source side and the angular velocity on the wheel side, and the actual twist angle is changed from 0 to the drive direction side of the wheel.
  • the torque adjusting mechanism is controlled to reduce the torque of the drive source.
  • the drive source includes an engine
  • the torque adjusting mechanism includes an air amount adjusting device that adjusts an air amount supplied to the engine
  • the controller compensates for a response delay of the air amount adjusting device. It is comprised so that target torque may be corrected. According to the present invention configured as above, it is possible to appropriately suppress the engine output from being delayed with respect to the driver's acceleration / deceleration request due to the response delay of the air amount adjusting device.
  • the drive source preferably includes an engine or a motor.
  • the present invention provides a vehicle control method including an accelerator opening sensor that detects an accelerator opening and a torque adjustment mechanism that adjusts the torque of a driving source of the vehicle, the vehicle target based on the accelerator opening.
  • a step of controlling the adjusting mechanism including an accelerator opening sensor that detects an accelerator opening and a torque adjustment mechanism that adjusts the torque of a driving source of the vehicle, the vehicle target based on the accelerator opening.
  • the vehicle control device and control method of the present invention it is possible to control the torque of the drive source so as to achieve both suppression of vehicle body vibration and ensuring of transient response at the time of acceleration / deceleration.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which a vehicle control device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which a vehicle control device according to an embodiment of the present invention is applied. It is a block diagram which shows the electric constitution of the control apparatus of the vehicle by embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the whole control by embodiment of this invention. It is a flowchart which shows the whole control by embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows roughly the flow until it sets target torque from target acceleration in embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the method of setting a target torque in embodiment of this invention concretely.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which a vehicle control device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • a vehicle 500 mainly includes an engine system 100 including an engine (driving source) that generates a driving force, and a transmission (transmission) 204 that changes a rotational speed of the engine of the engine system 100.
  • the power transmission system 207 that transmits the driving force from the transmission 204 to the downstream side, the drive shaft 209 that drives the wheel 210 by the driving force from the power transmission system 207, and the wheel 210.
  • the output shaft of the engine system 100 and the rotation shaft of the transmission 204 are coaxially connected by a shaft 201 via an intermittent clutch 202.
  • the clutch 202 is configured by a dry multi-plate clutch capable of changing the transmission torque capacity by controlling the clutch hydraulic fluid flow rate and the clutch hydraulic pressure continuously or stepwise by a motor (not shown).
  • a flywheel having a predetermined weight is disposed on the shaft 201 (not shown).
  • the clutch 202 may be formed inside the transmission 204 as long as at least transmission of driving force between the engine system 100 and the transmission 204 can be interrupted.
  • the driving force is input to the power transmission system 207 via the output shaft 206 of the transmission 204.
  • the power transmission system 207 includes a differential gear that distributes driving force to the pair of left and right wheels 210, a final gear, and the like.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine system to which a vehicle control device according to an embodiment of the present invention is applied
  • FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the vehicle control device according to the embodiment of the present invention. is there.
  • the engine system 100 mainly includes an intake passage 1 through which intake air (air) introduced from the outside passes, intake air supplied from the intake passage 1, and fuel injection described later.
  • An engine 10 (specifically, a gasoline engine) that generates a driving force of the vehicle 500 by burning an air-fuel mixture supplied with the fuel from the valve 13 and an exhaust that discharges exhaust gas generated by the combustion in the engine 10
  • the passage 25, sensors 30 to 39 for detecting various states relating to the engine system 100, and a PCM 50 for controlling the entire engine system 100 are provided.
  • an air cleaner 3 that purifies intake air introduced from the outside, a throttle valve 5 that adjusts the amount of intake air (intake air amount) that passes through, and intake air that is supplied to the engine 10 temporarily.
  • a surge tank 7 for storing automatically.
  • the engine 10 mainly includes an intake valve 12 for introducing intake air supplied from the intake passage 1 into the cylinder 11, a fuel injection valve 13 for injecting fuel into the cylinder 11, and intake air supplied into the cylinder 11.
  • a spark plug 14 for igniting an air-fuel mixture, a piston 15 reciprocating by combustion of the air-fuel mixture in the cylinder 11, a crankshaft 16 rotated by the reciprocating motion of the piston 15, and mixing in the cylinder 11
  • an exhaust valve 17 for discharging exhaust gas generated by the combustion of gas to the exhaust passage 25.
  • FIG. 2 only one cylinder 11 of the engine 10 is shown, but actually, the engine 10 has a plurality of cylinders 11 (for example, four cylinders).
  • the engine 10 also has a variable intake valve mechanism 18 and a variable exhaust valve mechanism in which the operation timings (corresponding to the phase of the valves) of the intake valve 12 and the exhaust valve 17 are variable valve timing mechanisms (Variable Valve Timing Mechanism). 19 is variably configured.
  • the variable intake valve mechanism 18 and the variable exhaust valve mechanism 19 various known types can be applied. For example, the operation of the intake valve 12 and the exhaust valve 17 is performed using a mechanism configured in an electromagnetic or hydraulic manner. Timing can be changed.
  • the exhaust passage 25 is mainly provided with exhaust purification catalysts 26a and 26b having an exhaust gas purification function, such as a NOx catalyst, a three-way catalyst, and an oxidation catalyst.
  • an exhaust gas purification function such as a NOx catalyst, a three-way catalyst, and an oxidation catalyst.
  • the engine system 100 is provided with sensors 30 to 39 for detecting various states relating to the engine system 100.
  • the sensors 30 to 39 are specifically as follows.
  • the accelerator opening sensor 30 detects an accelerator opening that is an accelerator pedal opening (corresponding to an amount by which the driver has depressed the accelerator pedal).
  • the air flow sensor 31 detects an intake air amount corresponding to the flow rate of the intake air passing through the intake passage 1.
  • the throttle opening sensor 32 detects the throttle opening that is the opening of the throttle valve 5.
  • the pressure sensor 33 detects an intake manifold pressure (intake manifold pressure) corresponding to the pressure of intake air supplied to the engine 10.
  • the crank angle sensor 34 detects the crank angle in the crankshaft 16.
  • the water temperature sensor 35 detects the water temperature that is the temperature of the cooling water that cools the engine 10.
  • the temperature sensor 36 detects an in-cylinder temperature that is the temperature in the cylinder of the engine 10.
  • the cam angle sensors 37 and 38 detect operation timings including the closing timings of the intake valve 12 and the exhaust valve 17, respectively.
  • the vehicle speed sensor 39 detects the speed (vehicle speed) of the vehicle 500.
  • the transmission rotational speed sensor 40 detects the rotational speed of the transmission 204, that is, the rotational speed of the clutch 202 (more specifically, the rotational speed of the shaft (P-axis) on the transmission 204 side of the shaft 201).
  • the PCM 50 controls the components in the engine system 100 based on the detection signals S130 to S140 input from the various sensors 30 to 40 described above. Specifically, as shown in FIG. 3, the PCM 50 supplies a control signal S105 to the throttle valve 5, controls the opening / closing timing and throttle opening of the throttle valve 5, and sends a control signal S113 to the fuel injection valve 13. Then, the fuel injection amount and the fuel injection timing are controlled, the control signal S114 is supplied to the spark plug 14, the ignition timing is controlled, and the control signal S118 is supplied to each of the variable intake valve mechanism 18 and the variable exhaust valve mechanism 19. , S119 is supplied to control the operation timing of the intake valve 12 and the exhaust valve 17.
  • the throttle valve 5, the fuel injection valve 13, the spark plug 14, the variable intake valve mechanism 18, the variable exhaust valve mechanism 19, and the like correspond to the “torque adjustment mechanism” in the present invention.
  • the throttle valve 5 corresponds to an “air amount adjusting device” in the present invention
  • the fuel injection valve 13 corresponds to a “fuel adjusting device” in the present invention.
  • Such a PCM 50 includes one or more processors, various programs that are interpreted and executed on the processors (including basic control programs such as an OS and application programs that are activated on the OS and realize specific functions), and programs. And a computer having an internal memory such as a ROM or RAM for storing various data. Although details will be described later, the PCM 50 corresponds to a “controller” in the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing overall control according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart showing overall control according to the embodiment of the present invention.
  • the PCM 50 sets a target acceleration based on the accelerator opening. For example, the PCM 50 sets a target acceleration corresponding to the current vehicle speed and the accelerator opening, using a map that is defined for each vehicle speed and indicates a relationship between the accelerator opening and the target acceleration. Then, the PCM 50 converts this target acceleration into a target twist angle of the drive shaft 209. Specifically, the PCM 50 converts acceleration into wheel torque using the following equation (1), and converts this wheel torque into a twist angle using equation (2).
  • T w M v ⁇ r w ⁇ a formula (1)
  • T w / K b formula (2)
  • T w is the wheel torque
  • M v is the vehicle weight
  • r w is the wheel radius
  • a is the acceleration
  • is the torsion angle of the drive shaft.
  • K b is the rigidity of the drive shaft.
  • the PCM 50 applies a predetermined feed forward gain to the above target twist angle, and obtains a target torque corresponding to the target twist angle obtained thereby.
  • PCM 50 obtains a target torque to be output from engine 10 in order to realize a target torsion angle, using an inverse model of a predetermined drive system model related to vehicle 500. Since this target torque is obtained by the feedforward process, the target torque is hereinafter referred to as “FF target torque” as appropriate.
  • the PCM 50 is a target torque (hereinafter referred to as “FB target torque” as appropriate) that is required to control the torque of the engine 10 by feedback processing.
  • FB target torque target torque
  • the PCM 50 determines a target air amount, a target ignition timing, a target fuel injection amount, etc. in order to output the corrected target torque (hereinafter referred to as “final target torque” as appropriate) from the engine 10 (
  • the target power generation amount of the alternator may be included), and a torque adjustment mechanism such as the throttle valve 5, the fuel injection valve 13, and the spark plug 14 of the engine system 100 is controlled. That is, the PCM 50 controls the engine 10 by distributing a method for realizing the final target torque. Thereafter, actual combustion occurs in the engine 10 to generate actual torque, and this actual torque appears as actual vehicle behavior.
  • the PCM 50 uses a predetermined engine torque model to set various parameters (ignition timing, target air-fuel ratio, etc.) used for controlling the engine 10 and various sensor values corresponding to actual vehicle behavior due to fuel in the engine 10.
  • the torque generated by the fuel of the engine 10 this time is estimated from the intake air amount by the air flow sensor 31, the intake manifold pressure by the pressure sensor 33, the engine speed by the crank angle sensor 34, and the like.
  • the PCM 50 is applied to the vehicle 500 from the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 39, the brake pressure corresponding to the brake operation by the driver, and the like using a predetermined running resistance model.
  • Estimated running resistance In addition to air resistance, rolling resistance, and gradient resistance, the running resistance includes braking force by the brake when the driver performs a braking operation.
  • the PCM 50 estimates the actual twist angle of the drive shaft 209 from the torque and the running resistance estimated as described above, using a predetermined drive system model related to the vehicle 500. Specifically, the PCM 50 obtains an angular velocity on the engine 10 side (an angular velocity of inertia on the engine 10 side) from the estimated torque, obtains an angular velocity on the wheel side from the estimated traveling resistance, and based on the difference between these angular velocities. Estimate the twist angle. In this case, the PCM 50 also estimates the torsion angle using the rotational speed of the clutch 202 (the rotational speed of the P-axis) detected by the transmission rotational speed sensor 40.
  • the PCM 50 determines the angular velocity (estimated) on the engine 10 side obtained from the torque as described above based on the rotational speed of the clutch 202 (corresponding to the actual engine rotational speed) in order to suppress modeling errors. Corresponding to the engine speed).
  • the angular speed on the engine 10 side is appropriately referred to as engine speed.
  • the PCM 50 obtains the FB target torque described above based on the estimated twist angle (estimated twist angle) and the initially set target twist angle. Specifically, the PCM 50 obtains the FB target torque by applying a predetermined feedback gain to a value obtained by subtracting the estimated torsion angle from the target torsion angle. Then, the PCM 50 obtains the final target torque by correcting the above-described FF target torque with the FB target torque (typically, adding the FB target torque to the FF target torque).
  • the process according to the flowchart shown in FIG. 5 is started when the ignition of the vehicle 500 is turned on and the PCM 50 or the like is turned on, and is repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, 50 ms).
  • step S101 the PCM 50 acquires various types of information on the vehicle 500. Specifically, the PCM 50 acquires parameters detected by the various sensors 30 to 40 described above.
  • step S102 the PCM 50 determines whether or not the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 30 is not zero. That is, the PCM 50 determines whether or not the accelerator pedal is depressed by the driver. As a result, when the accelerator opening is not 0 (step S102: Yes), the PCM 50 proceeds to steps S103 and S109. Processes after step S103 (processes of steps S103 to S108) and processes after step S109 (processes of steps S109 and S110) are executed in parallel.
  • step S103 the PCM 50 obtains the target acceleration from the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 30.
  • step S104 the PCM 50 obtains a target torsion angle corresponding to the target acceleration.
  • step S105 the PCM 50 obtains an FF target torque to be output from the engine 10 in order to realize the target torsion angle.
  • step S106 the PCM 50 obtains an FB target torque for correcting the FF target torque (strictly, the FB target torque is calculated in parallel with the calculation of the FF target torque).
  • step S107 the PCM 50 obtains the final target torque by correcting the FF target torque with the FB target torque.
  • step S108 the PCM 50 controls the engine 10 based on this final target torque.
  • step S109 the PCM 50 executes a backlash-twisted state quantity estimation process for estimating the backlash state of the gear in the power transmission system 207 and the torsional state of the drive shaft 209.
  • the PCM 50 uses the result of this backlash-twisted state quantity estimation process in obtaining the FB target torque in step S106 described above.
  • the PCM 50 applies the result of the backlash-twisted state quantity estimation process in estimating the actual twist angle of the drive shaft 209.
  • step S110 the PCM 50 determines that the backlash in step S109 is suppressed in order to suppress the vehicle body vibration (hereinafter referred to as “backlash shock” as appropriate) that occurs when the gear backlash in the power transmission system 207 is clogged.
  • the looseness filling F / C control for stopping the fuel supply to the engine 10 fuel cut (F / C)) when the looseness is clogged is executed.
  • step S102 if the accelerator opening is 0 in step S102 (step S102: No), that is, if the accelerator pedal is not depressed by the driver, the PCM 50 proceeds to steps S111 and S113.
  • step S111 the process of steps S111 and S112 and the process of step S113 are executed in parallel.
  • step S113 the PCM 50 executes the backlash-twisted state quantity estimation process in the same manner as in step S109.
  • the PCM 50 executes the torque F / C control for stopping (F / C) the fuel supply to the engine 10 because the accelerator opening is 0 (accelerator off).
  • step S112 the PCM 50 is caused by the vibration of the vehicle body and the torsion of the drive shaft 209 that occur when the gear backlash in the power transmission system 207 is clogged based on the result of the backlash torsion state amount estimation process in step S113.
  • the backlash control for suppressing the vehicle body vibration is executed.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the flow from setting the target acceleration to setting the target torque in the embodiment of the present invention.
  • the PCM 50 sets a target acceleration based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 30. For example, the PCM 50 sets a target acceleration corresponding to the current vehicle speed and the accelerator opening, using a map that is defined for each vehicle speed and indicates a relationship between the accelerator opening and the target acceleration.
  • the PCM 50 converts the target acceleration into the target twist angle of the drive shaft 209. Specifically, the PCM 50 converts the target acceleration into wheel torque using the above-described formulas (1) and (2), and then converts the wheel torque into the target twist angle. Basically, the temporal change form of the target torsion angle is the same as the temporal change form of the target acceleration.
  • the PCM 50 obtains a target torque to be output from the engine 10 in order to realize the target torsion angle using an inverse model of a predetermined drive system model related to the vehicle 500 (the target torque obtained here is the FF target described above). Torque).
  • the form of temporal change in the target torque is partially different from the form of temporal change in the target twist angle.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram specifically showing a method of setting the target torque in the embodiment of the present invention.
  • the PCM 50 differentiates the torsion angle torque (first torque) according to the torsion angle (target torsion angle) of the drive shaft 209 and the torsion angular velocity (target torsion angle) of the drive shaft 209.
  • the target torque is set based on the torsional angular velocity torque (second torque) corresponding to the one.
  • the PCM 50 sets the target torque by adding these torques.
  • the target torque generally increases in accordance with the torsional angular torque, but has a time waveform that temporarily decreases in accordance with the torsional angular velocity torque in this increasing process.
  • the shape of the target torque is such that when torque is applied to the drive shaft 209, energy is temporarily stored in the drive shaft 209 in the middle of the torque increase, so that the torsion of the drive shaft 209 temporarily stops, and thereafter the drive shaft 209 is driven. This corresponds to the behavior of the drive shaft 209 such that the drive shaft 209 is twisted by releasing the energy in the shaft 209.
  • a target torque that takes into account the behavior of the drive shaft 209 when such torque is applied is applied.
  • the PCM 50 obtains the target torque by using the following formula (3) indicating the inverse model of the drive system model.
  • T e is the engine torque (target torque)
  • T v is the running resistance torque
  • is the torsion angle of the drive shaft (applied above this ⁇ )
  • the dot represents the torsional angular velocity obtained by differentiating the torsion angle once and the torsional angular acceleration obtained by differentiating the torsion angle twice)
  • is the gear ratio
  • J e is the engine inertia.
  • J v ” is the inertia of the vehicle body
  • k is the rigidity of the drive shaft
  • c is the damping of the drive shaft.
  • the third term on the right side corresponds to the torsional angular torque according to the torsion angle
  • the second term on the right side corresponds to the torsional angular velocity torque according to the torsional angular velocity.
  • the term of torsional angular torque and the term of torsional angular velocity torque are dominant, so that the target torque corresponds to the torsional angular torque and torsional angular velocity torque as shown in FIG. It becomes a time waveform.
  • the target torque is set based on the target torsion angle so as to ensure transient response during acceleration / deceleration while suppressing vehicle body vibration due to torsion of the drive shaft 209.
  • the target torque is set based on the target torsion angle so as to ensure transient response during acceleration / deceleration while suppressing vehicle body vibration due to torsion of the drive shaft 209.
  • this torsional angular acceleration is defined by “torque ⁇ inertia”, it means that it is necessary to keep the torque amplitude within a certain range.
  • Formula (3) for obtaining an ideal engine torque is further defined by further ensuring the transient response to such a concept.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram specifically showing the actual torsion angle when the target torque according to the embodiment of the present invention is applied.
  • the solid line indicates the target torque and the actual twist angle according to the present embodiment
  • the broken line indicates the target torque and the actual twist angle according to Comparative Example 1.
  • a target torque having a time waveform such that the torque temporarily decreases during the torque increasing process is applied. This takes into account the actual behavior of the drive shaft 209 during torque application.
  • an actual torsion angle corresponding to the target torsion angle (see FIG. 6) is appropriately generated.
  • the drive shaft 209 is smoothly twisted, so that vibration due to the twist of the drive shaft 209 is suppressed.
  • a target torque having the same form as the target twist angle (see FIG. 6) is applied. That is, in the first comparative example, the target torque having a time waveform that increases as it is without decreasing in the middle is applied. This corresponds to handling the drive shaft 209 as a rigid body without taking into account the twist of the drive shaft 209. If such a target torque is applied, the actual twist angle will overshoot. This is due to excessive torque. As a result, according to the first comparative example, vibration due to torsion of the drive shaft 209 occurs.
  • Comparative Example 2 a target torque as shown by a one-dot chain line in FIG. 8 has been applied to suppress the occurrence of vibration as in Comparative Example 1 (hereinafter referred to as “Comparative Example 2”).
  • Comparative Example 2 a target torque with a rise delayed to some extent is applied.
  • the actual torsion angle is gradually twisted (not shown), so that vibration caused by the torsion of the drive shaft 209 can be suppressed.
  • the response (transient response) during acceleration / deceleration is reduced.
  • the target torque that takes into account the actual behavior of the drive shaft 209 at the time of torque application is applied without delaying the rise of the target torque, so that transient response is ensured and vehicle body vibration is suppressed. It is possible to achieve both.
  • the target torque set as described above may be corrected in consideration of the response delay of the torque adjustment mechanism that adjusts the torque of the engine 10.
  • the PCM 50 may correct the target torque so as to compensate for a response delay of the throttle valve 5 (air amount adjusting device) that adjusts the amount of air supplied to the engine 10.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram regarding the correction of the target torque according to the embodiment of the present invention.
  • the upper graph in FIG. 9 shows the accelerator opening (solid line) according to the accelerator operation by the driver, and the acceleration (dashed line) to be generated from the vehicle 500 according to the accelerator opening.
  • T11 for example, about 150 msec
  • the lower graph of FIG. 9 shows the actual torque (solid line) of the engine 10 necessary for generating the above-described acceleration from the vehicle 500, and the target torque (dashed line) to be applied to realize the actual torque. Is shown.
  • control for increasing the opening of the throttle valve 5 is performed so as to increase the amount of air supplied to the engine 10.
  • This time delay corresponds to a response delay of the throttle valve 5 or the like.
  • the PCM 50 outputs the actual torque to be output from the engine 10 only during the time T12 so that the control command for the throttle valve 5 is advanced by a time T12 (for example, about 100 msec) corresponding to such a response delay.
  • the previously applied torque is applied as the target torque. That is, the PCM 50 corrects the target torque set from the target torsion angle as described above by a time T12 corresponding to the response delay of the throttle valve 5. Thereby, it can suppress appropriately that the torque output of the engine 10 is delayed with respect to the driver's acceleration request due to the response delay of the throttle valve 5.
  • FIG. 9 shows the correction of the target torque at the time of acceleration, such correction of the target torque can be similarly applied at the time of deceleration.
  • this backlash-twisted state quantity estimation process is performed to estimate the backlash state of gears (such as a differential gear and final gear) in the power transmission system 207 and the torsional state of the drive shaft 209.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a backlash-twisted state quantity estimation process according to the embodiment of the present invention. Typically, this process is started when the vehicle 500 starts from a stop state.
  • the backlash of the gear and the twist of the drive shaft 209 are that the drive shaft 209 is not twisted when the backlash is present in the gear, and on the other hand, there is no backlash in the gear when the drive shaft 209 is twisted (backlash). Is in a clogged state).
  • processing for estimating the backlash state of the gear (steps S201 to S206, S212) and processing for estimating the torsional state of the drive shaft 209 ( Steps S207 to S211) are executed by switching.
  • step S201 the PCM 50 sets a “backlash determination flag” indicating whether or not there is backlash in the power transmission system 207 to ON. Since the situation in which step S201 is executed (for example, when starting from a stopped state) is a situation where there is play, in other words, the situation where the play is not clogged, the PCM 50 sets the play determination flag to ON. . Further, the PCM 50 sets the initial play angle indicating the initial position of the play of the gear to 0.
  • step S202 the PCM 50 corrects the target torque of the engine 10. Specifically, the PCM 50 quickly completes gear backlash (when viewed with the drive shaft 209, the value on the driving direction side (> 0) or the deceleration direction side after the torsion angle becomes zero). The target torque is corrected (corresponding to shortening the time until the value changes to ⁇ 0). In particular, when the target torque is changing in the increasing direction, the PCM 50 corrects the target torque in the increasing direction. On the other hand, when the target torque is changing in the decreasing direction, the PCM 50 decreases the target torque. Correct in the direction. For example, when the target torque is changing in the increasing direction, the PCM 50 increases the target torque by a predetermined amount set in advance, while when the target torque is changing in the decreasing direction, The target torque is decreased by a predetermined amount set in advance.
  • step S203 the PCM 50 estimates the torque of the engine 10 using a predetermined engine torque model, obtains an angular speed on the engine 10 side (an angular speed of inertia on the engine 10 side) from this torque, and performs predetermined traveling.
  • the running resistance is estimated using a resistance model, and the angular velocity on the wheel side is obtained from this running resistance.
  • the PCM 50 may correct the angular speed on the engine 10 side using the rotation speed of the clutch 202 (P-axis rotation speed) detected by the transmission rotation speed sensor 40.
  • step S204 the PCM 50 obtains the backlash change angle of the gear based on the difference between the angular velocity on the engine 10 side and the angular velocity on the wheel side obtained in step S203.
  • the PCM 50 obtains a larger backlash change angle as the angular velocity difference is larger.
  • step S205 the PCM 50 obtains the current play angle based on the play change angle obtained in step S204. Specifically, the PCM 50 obtains the current play angle by adding the play change angle to the play angle obtained last time.
  • step S206 the PCM 50 determines whether or not the backlash angle obtained in step S205 exceeds the backlash design value.
  • This play design value (for example, about 3 degrees) corresponds to the play angle of the gear that is in a state where the play is clogged. Accordingly, the determination in step S206 corresponds to determination of whether or not the backlash is clogged.
  • step S206 when it is not determined that the backlash angle has exceeded the backlash design value (step S206: No), that is, when the backlash is not clogged, the PCM 50 returns to step S203 and re-executes the processing after step S203. To do.
  • step S206 determines whether the backlash angle has exceeded the backlash design value (step S206: Yes) or if backlash is clogged.
  • the PCM 50 proceeds to step S207.
  • the PCM 50 turns off the backlash determination flag (step S207).
  • the PCM 50 sets the initial twist angle indicating the initial twist angle of the drive shaft 209 to 0 in step S207.
  • step S208 the PCM 50 estimates the torque of the engine 10 using a predetermined engine torque model, obtains the angular velocity on the engine 10 side (angular velocity of the inertia on the engine 10 side) from this torque, and performs predetermined traveling.
  • the running resistance is estimated using a resistance model, and the angular velocity on the wheel side is obtained from this running resistance.
  • the PCM 50 may correct the angular speed on the engine 10 side using the rotation speed of the clutch 202 (P-axis rotation speed) detected by the transmission rotation speed sensor 40.
  • step S209 the PCM 50 obtains the twist change angle of the drive shaft 209 based on the difference between the angular velocity on the engine 10 side and the angular velocity on the wheel side obtained in step S208.
  • the PCM 50 obtains a larger twist change angle as the angular velocity difference is larger.
  • step S210 the PCM 50 obtains the current twist angle based on the twist change angle obtained in step S209. Specifically, the PCM 50 obtains the current twist angle by adding the twist change angle to the previously obtained twist angle.
  • step S211 the PCM 50 determines whether or not the twist angle obtained in step S210 is 0. In other words, the PCM 50 determines whether or not the drive shaft 209 is not twisted. If it is not determined in step S211 that the twist angle is 0 (step S211: No), that is, if the drive shaft 209 is twisted, the PCM 50 returns to step S208 and executes the processing from step S208 onward again. .
  • step S211 determines whether the twist angle is 0 (step S211: Yes) is, if the drive shaft 209 is not twisted.
  • the PCM 50 proceeds to step S212.
  • the PCM 50 turns on the backlash determination flag (step S212). That is, since gear backlash starts after this, the PCM 50 switches the backlash determination flag from off to on. Further, since the play is still clogged when the twist angle becomes 0, the PCM 50 sets the initial play angle to the above-described play design value in step S212.
  • the backlash design value on the acceleration side (drive side) is a positive value
  • the backlash design value on the deceleration side is a negative value.
  • step S212 the PCM 50 ends the backlash-twisted state quantity estimation process and returns to the main routine (FIG. 5).
  • FIG. 11 shows vehicle speed, accelerator opening, acceleration (solid line is actual acceleration, broken line is target acceleration), torque (solid line is target torque, broken line is actual torque), and twist angle (solid line is target torsion angle, broken line) Is a time chart of gear backlash angle (estimated backlash angle), backlash speed (solid line is the estimated backlash speed, broken line is the target backlash speed), backlash speed F / B amount, and torque F / B amount. ing.
  • FIG. 11 illustrates the time when the vehicle 500 is accelerated.
  • the PCM 50 corrects the target torque so as to complete the subsequent gear loosening quickly.
  • the PCM 50 corrects the target torque in the increasing direction (see arrow A11).
  • the PCM 50 determines the target torque according to the following procedure while the gear is loose. That is, the PCM 50 estimates how much the gear play is clogged (estimated play speed), and sets the target play speed based on this estimation result.
  • the PCM 50 sets a backlash speed F / B amount for controlling the backlash speed based on the difference between the target backlash speed and the estimated backlash speed, and sets a torque F / B amount corresponding to the backlash speed F / B amount. Applies to target torque. As a result, the target torque is temporarily reduced at the timing when the gear backlash is completed (see arrow A12). As a result, it is possible to suppress the vibration (backlash shock) that occurs when backlashing is completed.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the backlash F / C control according to the embodiment of the present invention. Typically, the backlash F / C control is executed when the vehicle 500 is accelerated.
  • step S301 the PCM 50 determines whether the gear looseness is clogged after three ignitions (360 deg CA) of the engine 10 based on the result of the backlash-torsion state amount estimation process described above. Determine whether or not. Specifically, the PCM 50, based on the backlash-twisted state quantity estimation process, the time required from the start of gear backlashing (backlash rushing) to the completion of backlashing (hereinafter referred to as “backlashing time”). Set and set a timer corresponding to the backlashing time at the start of backlashing and count down.
  • the PCM 50 determines whether or not the timing before the third ignition is now reached with respect to the timing at which the countdown of the timer ends (backlash completion timing). Note that the timing before the third ignition of the backlash completion is determined after the F / C command for suppressing the backlash shock is issued until the F / C is actually executed in the engine 10. This is because it takes about three ignition times.
  • step S301 when it is determined that the backlash of the gear is clogged after three ignitions (step S301: Yes), the PCM 50 proceeds to step S302 and determines whether or not F / C of the engine 10 may be executed. Specifically, the PCM 50 is (i) being loaded, in other words, the clutch 202 is connected, (ii) the vehicle speed being equal to or higher than a predetermined speed (about 1 to 2 km / h), Whether or not F / C can be executed using four conditions: iii) that F / C has never been executed since the accelerator was turned on, and (iv) engine 10 is not in cylinder deactivation operation. judge.
  • the PCM 50 determines that the F / C may be executed when all the four conditions (i) to (iv) are satisfied, while the four conditions (i) to (iv) are 1 If no one is established, it is not determined that the F / C may be executed. Note that (iii) the condition that F / C has never been executed since the accelerator is turned on is used because the accelerator pedal is repeatedly depressed and returned and the F / C is repeatedly performed. This is to suppress the occurrence of shock.
  • step S302 If it is determined in step S302 that F / C may be executed (step S302: Yes), the PCM 50 proceeds to step S303 and executes F / C for one cylinder 11 of the engine 10. Specifically, the PCM 50 controls the fuel injection valve 13 so that the supply of fuel into the cylinder 11 is stopped for the cylinder 11 in which combustion next occurs among all the cylinders 11. As a result, the backlash shock is suppressed by temporarily reducing the torque of the engine 10 when the backlash of the gear is clogged.
  • step S301: No when it is not determined that the backlash of the gear is clogged after three ignitions (step S301: No) and when it is not determined that the F / C may be executed (step S302: No), the PCM 50 Proceed to step S304. In this case, the PCM 50 does not execute the F / C of the engine 10 (step S304).
  • step S303 and step S304 the PCM 50 ends the loose F / C control and returns to the main routine (FIG. 5).
  • FIG. 13 shows a time chart of the angular velocity (the solid line is the angular velocity of the wheel, the broken line is the angular velocity of the engine 10), the backlash angle, the backlash angular velocity, the backlash angular acceleration, and the torque of the engine 10 in order from the top.
  • the angular velocity of the engine 10 deviates from the angular velocity of the wheel (specifically, the angular velocity of the engine 10 becomes larger than the angular velocity of the wheel due to acceleration).
  • gear backlash starts.
  • the PCM 50 obtains the backlashing time by the following procedure when the backlashing starts in this way.
  • the backlash angle is obtained by integrating the backlash speed.
  • the backlash speed is obtained by integrating the backlash acceleration.
  • the backlash acceleration corresponds to the torque and the running resistance of the engine 10.
  • the PCM 50 obtains a backlash from the torque and running resistance of the engine 10 and obtains a backlash speed from this backlash acceleration (note that the backlash speed is given an initial speed v21 from the speed of the flywheel on the engine 10 side).
  • the play angle is obtained from the play speed.
  • the PCM 50 determines the gear backlash completion timing (time t22) from the backlash angle thus determined and the above-described backlash design value.
  • the PCM 50 uses the time from time t21 to time t22 as the backlash time. Then, when the backlash filling starts (time t21), the PCM 50 sets a timer corresponding to this backlash filling time and counts down.
  • FIG. 14 shows, in order from the top, a time chart of ignition timing, backlashing time (timer), F / C instruction timing, and F / C execution timing.
  • the PCM 50 obtains a timing retroactive to the time T31 corresponding to 3 ignitions from the timing when the countdown of the timer ends (backlash completion timing).
  • the F / C instruction of the engine 10 is issued. Thereby, the F / C is actually executed in the engine 10 at the timing of completion of backlash filling.
  • FIG. 15 shows a time chart of engine speed, accelerator opening, acceleration, actual twist angle, estimated twist angle, backlash time (timer), and engine torque in order from the top.
  • the solid line indicates the result when the backlash F / C control according to this embodiment is executed, and the broken line indicates the result when the backlash F / C control according to this embodiment is not executed. Show.
  • FIG. 15 shows an example when the vehicle 500 is accelerated.
  • the PCM 50 performs the backlash completion timing at the time of acceleration, that is, at the timing when the countdown of the timer corresponding to the backlash completion time ends (at this timing, the twist angle of the drive shaft 209 is changed from 0 to the drive direction side).
  • Change) F / C for one cylinder 11 of the engine 10 is executed by the backlash F / C control (see arrow A21).
  • the backlash F / C control By executing such backlash filling F / C control, the vehicle body vibration (backlash shock) after the backlash filling is appropriately suppressed as compared with the case where the backlash F / C control is not executed ( (See arrow A22).
  • the F / C is executed only for one cylinder 11 in the loose F / C control from the viewpoint of ensuring emission. However, if the emission does not deteriorate even if F / C for two or more cylinders 11 is executed, or if priority is given to suppression of backlash shock (vibration suppression) over emission, the backlash F / C control is performed. F / C for two or more cylinders 11 may be executed.
  • FIG. 16 is a flowchart showing torque F / C control according to the embodiment of the present invention. Basically, this torque F / C control is executed when the vehicle 500 is decelerated.
  • step S401 the PCM 50 determines whether or not the torque F / C control execution condition is satisfied. Specifically, the PCM 50 determines that (i) the accelerator opening is decreased at a predetermined speed or more from the accelerator opening that is equal to or greater than the predetermined opening, (ii) the prohibition condition for torque F / C control is not satisfied, Specifically, F / C by another control (such as the above-described backlash F / C control) is not operating, (iii) the engine speed is greater than a predetermined value and the gear stage is greater than a predetermined value.
  • the PCM 50 determines that (i) the accelerator opening is decreased at a predetermined speed or more from the accelerator opening that is equal to or greater than the predetermined opening, (ii) the prohibition condition for torque F / C control is not satisfied, Specifically, F / C by another control (such as the above-described backlash F / C control) is not operating, (iii) the engine speed is greater than a predetermined value and the gear stage is greater
  • step S401 If it is determined in step S401 that the torque F / C control execution condition is satisfied (step S401: Yes), the PCM 50 proceeds to step S402 and executes F / C among all the cylinders 11 of the engine 10.
  • the number of cylinders to be performed (the number of F / C cylinders) is obtained.
  • the PCM 50 is the ratio of the target torque to the minimum realizable torque (the torque obtained when the ignition timing is retarded to the limit, hereinafter referred to as “retard limit torque”) (the target torque). Torque / retard limit torque), and the number of cylinders capable of realizing the target torque is obtained based on this ratio.
  • a value obtained by subtracting the number of cylinders that can be realized from the number of all cylinders is the number of F / C cylinders.
  • target torque ⁇ retard limit torque that is, the ratio of “target torque / retard limit torque” tends to be less than 1 (less than 100%). It is in.
  • step S403 the PCM 50 increases the number of F / C cylinders when a deceleration request from the driver increases after step S402.
  • the PCM 50 maintains the number of F / C cylinders when the deceleration request has not changed.
  • step S404 controls the engine 10 according to the number of F / C cylinders thus obtained.
  • the PCM 50 controls the fuel injection valve 13 so as to stop the fuel supply to the cylinders 11 corresponding to the number of F / C cylinders among all the cylinders 11.
  • step S401 if it is not determined that the torque F / C control execution condition is satisfied (step S401: No), the PCM 50 proceeds to step S405. In this case, the PCM 50 does not execute the F / C of the engine 10 (step S405).
  • the PCM 50 sets the number of F / C cylinders to 0, and controls the engine 10 as usual without executing F / C in step S404.
  • step S404 the PCM 50 ends the torque F / C control and returns to the main routine (FIG. 5).
  • step S112 of FIG. 5 Next, the backlash control performed in step S112 of FIG. 5 will be specifically described.
  • the PCM 50 controls the engine vibration in order to suppress the vehicle body vibration (backlash shock) generated when the gear rattles when the vehicle 500 decelerates and the vehicle body vibration caused by the drive shaft 209 torsion. F / C for 10 is executed.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating the backlash control according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a time chart illustrating the first control of the backlash control according to the embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 20 is a time chart showing the third control of the backlash control according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a time chart showing the third control of the backlash control according to the embodiment of the present invention. It is a time chart which shows the 4th control of the backlash twist control by.
  • the backlash control according to this embodiment is not limited to a four-cylinder engine, in other words, the backlash control according to this embodiment can be applied to other multi-cylinder engines.
  • step S501 the PCM 50 determines whether the backlash of the gear is clogged after three ignitions of the engine 10 based on the result of the above-described backlash-twist state estimation process. . In this case as well, similar to the looseness F / C control (see step S301 in FIG. 12), the determination may be made using the backlash time.
  • step S501 if it is not determined that the backlash is clogged after 3 ignitions (step S501: No), the PCM 50 ends the backlash control and returns to the main routine (FIG. 5). On the other hand, when it is determined that the backlash is clogged after three ignitions (step S501: Yes), the PCM 50 proceeds to step S502 and determines whether or not the number of F / C cylinders is the total number of cylinders (four cylinders). judge. That is, the PCM 50 determines whether or not all the cylinders 11 have been set as F / C targets by the torque F / C control described above. The determination in step S502 corresponds to determining whether or not the driver's deceleration request is very large.
  • step S502 If it is determined in step S502 that the number of F / C cylinders is the total number of cylinders (step S502: Yes), the PCM 50 proceeds to step S503. In this case, the PCM 50 executes the first control of the backlash control in steps S503 and S504.
  • the first control will be specifically described with reference to FIG. The first control is executed when the driver's deceleration request is very large.
  • FIG. 18 shows the twist angle of the drive shaft 209 on the top and the number of F / C cylinders on the bottom.
  • the vehicle 500 is decelerated due to the accelerator being off and that F / C is being executed for all cylinders 11 (four cylinders).
  • the torsion angle of the drive shaft 209 decreases to 0 (time t41), and after the elapse of time T41, the torsion angle of the drive shaft 209 starts to change toward the deceleration direction (time t42).
  • the period from time t41 to time t42 corresponds to the period from the start of gear backlashing to the completion of backlashing.
  • the drive shaft 209 is periodically twisted according to its natural frequency due to running resistance.
  • the PCM 50 gradually returns the F / C when the torsion angle of the drive shaft 209 changes from 0 to the deceleration direction in step S503 (time t42). Specifically, the PCM 50 gradually increases the torque of the engine 10 by gradually restarting the fuel supply to the cylinders 11 where the fuel supply is stopped, that is, restarting the fuel supply one by one in order. This suppresses vibrations (backlash shock) that occur when backlashing is completed.
  • step S504 when the twist angle of the drive shaft 209 reaches the first deceleration direction peak (hereinafter, referred to as “deceleration peak” as appropriate) (time t43), the F / C To resume gradually.
  • the PCM 50 gradually gradually supplies the fuel to the cylinder 11 that has resumed the fuel supply when a quarter of the period corresponding to the natural frequency of the drive shaft 209 has elapsed from time t42.
  • the torque of the engine 10 is reduced by stopping, that is, restarting the F / C in order for each cylinder.
  • the vibration resulting from the twist of the drive shaft 209 is suppressed by suppressing the twisting-up of the drive shaft 209 after the deceleration peak.
  • step S505 the PCM 50 proceeds to step S505 and twists the drive shaft 209 after three ignitions. Determines whether or not becomes a peak (deceleration peak).
  • the PCM 50 obtains the timing at which the torsion peaks from a time corresponding to 1 ⁇ 4 of the period corresponding to the natural frequency of the drive shaft 209, obtains a timing retroactive to the time corresponding to 3 ignitions from this timing, and performs step S 505. Make a decision.
  • step S505 when it is not determined that the twist becomes a peak after the third ignition (step S505: No), the PCM 50 ends the backlash control and returns to the main routine (FIG. 5).
  • step S506 when it is determined that the twist becomes a peak after three ignitions (step S505: Yes), the PCM 50 proceeds to step S506 and determines whether or not the driver's deceleration request is relatively large. Specifically, the PCM 50 determines whether or not the driver's deceleration request is relatively large based on at least one of the gear stage, the engine speed, and the engine torque.
  • the level of the deceleration request determined in step S506 is assumed to be smaller than the level of the deceleration request that is obtained when the above-described first control is executed.
  • the PCM 50 determines that the deceleration request is relatively large in step S506 when the gear stage is 3rd speed or higher, the engine speed is 3000 rpm or higher, and the engine torque is 150 Nm or higher.
  • step S506 If it is determined in step S506 that the deceleration request is relatively large (step S506: Yes), the PCM 50 proceeds to step S507. In this case, the PCM 50 executes the second control of the backlash control in step S507.
  • the second control will be specifically described with reference to FIG.
  • FIG. 19 shows the twist angle of the drive shaft 209 on the top and the number of F / C cylinders on the bottom.
  • the change in the twist angle of the drive shaft 209 shown in FIG. 19 is the same as that in FIG.
  • the PCM 50 executes F / C for all the cylinders 11 when the twist angle of the drive shaft 209 reaches the first deceleration peak in step S507 (time t43). Specifically, the PCM 50 reduces the torque of the engine 10 by stopping the fuel supply for each cylinder in turn and stopping the fuel supply to all the cylinders 11. Thereby, the vibration resulting from the twist of the drive shaft 209 is suppressed by suppressing the twisting-up of the drive shaft 209 after the deceleration peak. According to such second control, it is possible to appropriately suppress vibration caused by torsion of the drive shaft 209 while reliably satisfying the deceleration request.
  • step S506 determines whether or not the driver deceleration request is relatively large (step S506: No). Specifically, the PCM 50 determines whether or not the driver's deceleration request is moderate based on at least one of the gear stage, the engine speed, and the engine torque. It is assumed that the deceleration request level determined in step S508 is smaller than the deceleration request level determined in step S506. For example, when the engine speed is 1500 rpm or more and the engine torque is 50 Nm or more, the PCM 50 determines that the deceleration request is medium in step S508.
  • step S508 If it is determined in step S508 that the deceleration request is moderate (step S508: Yes), the PCM 50 proceeds to step S509. In this case, the PCM 50 executes the third control of the backlash control in steps S509 and S510.
  • the third control will be specifically described with reference to FIG.
  • FIG. 20 shows the twist angle of the drive shaft 209 on the top and the number of F / C cylinders on the bottom.
  • the change in the twist angle of the drive shaft 209 shown in FIG. 20 is the same as that in FIG.
  • the PCM 50 executes F / C for the two cylinders 11 in the four cylinders when the twist angle of the drive shaft 209 reaches the first deceleration peak in step S509 (time t43). Specifically, the PCM 50 reduces the torque of the engine 10 by stopping the fuel supply one cylinder at a time and stopping the fuel supply to the two cylinders 11. Thereafter, when the twist angle of the drive shaft 209 reaches the second deceleration peak in step S510 (time t44), the PCM 50 further executes F / C for the two cylinders 11. Specifically, the PCM 50 reduces the torque of the engine 10 by stopping the fuel supply one by one in order and stopping the fuel supply to the remaining two cylinders 11.
  • step S508 if it is not determined in step S508 that the deceleration request is moderate (step S508: No), that is, if the deceleration request is low, the PCM 50 proceeds to step S511. In this case, the PCM 50 executes the fourth control of the backlash control in steps S511 to S514.
  • the fourth control will be specifically described with reference to FIG.
  • FIG. 21 shows the twist angle of the drive shaft 209 on the top and the number of F / C cylinders on the bottom.
  • the change in the twist angle of the drive shaft 209 shown in FIG. 21 is the same as that in FIG.
  • the PCM 50 executes F / C for one of the four cylinders 11 when the torsion angle of the drive shaft 209 reaches the first deceleration peak (time t43) in step S511.
  • F / C number of cylinders 1)
  • the torque of the engine 10 is reduced.
  • the vibration caused by the torsion of the drive shaft 209 is suppressed by suppressing the torsion of the drive shaft 209 after the first to fourth deceleration peaks. Thereby, the vibration resulting from the twist of the drive shaft 209 can be suppressed more effectively.
  • the PCM 50 sets the target twist angle of the drive shaft 209 based on the target acceleration corresponding to the accelerator opening, and sets the target torque of the engine 10 based on the target twist to control the engine 10.
  • a target torque that takes into account the behavior of the drive shaft 209 during acceleration / deceleration (that is, when the torque increases or decreases), and suppresses vehicle body vibration caused by the torsion of the drive shaft 209.
  • the response transient response
  • the PCM 50 sets the target torque based on the torsional angular torque according to the torsional angle of the drive shaft 209 and the torsional angular velocity torque according to the torsional angular speed of the drive shaft 209.
  • a target torque with appropriate behavior can be applied. By applying such a target torque, an actual torsion angle corresponding to the target torsion angle can be appropriately generated, and vibration caused by the torsion of the drive shaft 209 can be effectively suppressed.
  • the target torque increases according to the torsional angular torque, and has a time waveform that temporarily decreases according to the torsional angular velocity torque in this increasing process.
  • the target torque in which the behavior of the drive shaft 209 at the time of the decrease transition is more effectively taken into account can be applied.
  • the PCM 50 corrects the target torque based on the difference between the target torsion angle set as described above and the actual torsion angle of the drive shaft 209. Therefore, the actual torsion angle corresponding to the target torsion angle is appropriately set. Can be realized.
  • the PCM 50 can accurately determine the actual torsion angle based on the difference between the angular velocity on the engine 10 side and the angular velocity on the wheel side. In particular, since the PCM 50 obtains the angular velocity on the engine 10 side based on the torque of the engine 10 and the angular velocity on the wheel side based on the running resistance of the vehicle 500, the actual torsion angle can be obtained more accurately.
  • the PCM 50 corrects the target torque so as to compensate for the response delay of the throttle valve 5 as an air amount adjusting device, so that the torque output of the engine 10 causes the driver's acceleration / deceleration request due to the response delay of the throttle valve 5. Can be appropriately suppressed.
  • the present invention may be applied to (EV vehicle)).
  • the motor 300 is connected to the speed reducer 205 via the clutch 202 (other configurations are the same as those of the vehicle 500).
  • the PCM 50 (controller) (not shown) may adjust the torque of the motor 300 by controlling the motor 300 via an inverter (not shown).
  • the present invention may be applied to a vehicle (so-called hybrid vehicle) using an engine and a motor as drive sources.
  • Throttle valve 10 Engine 11 Cylinder 13 Fuel injection valve 14 Spark plug 30 Accelerator opening sensor 50 PCM DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Engine system 202 Clutch 204 Transmission 207 Power transmission system 209 Drive shaft 300 Motor 500, 501 Vehicle

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Abstract

加減速時において車体振動の抑制と過渡応答性の確保とを適切に両立させるように駆動源のトルクを制御することができる車両の制御装置を提供する。この車両の制御装置は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ30と、車両の駆動源としてのエンジン10のトルクを調整するスロットルバルブ5などのトルク調整機構と、アクセル開度に基づきトルク調整機構を制御するPCM50と、を有する。PCM50は、アクセル開度に基づき車両の目標加速度を設定し、目標加速度に基づきドライブシャフト209の目標ねじれ角を設定し、目標ねじれに基づきエンジン10の目標トルクを設定し、目標トルクに基づきトルク調整機構を制御するように構成されている。

Description

車両の制御装置及び制御方法
 本発明は、アクセル開度に基づき駆動源のトルクを制御する車両の制御装置及び制御方法に関する。
 従来から、ドライバのアクセルペダルの操作に対応するアクセル開度に基づき、車両のエンジン(駆動源)の目標トルクを設定し、この目標トルクに基づきエンジンの制御が行われている。しかしながら、車両の加減速時においては、そのようなアクセル開度に応じた目標トルクをそのまま用いてエンジンを制御すると、車輪を駆動するドライブシャフトのねじれや、エンジンのトルクが伝達される動力伝達系内のギヤのガタ(バックラッシュ)などに起因して、車体振動が発生する場合がある。
 一般的には、このような車体振動を抑制すべく、加減速時に目標トルクの変化を緩やかにする処理(目標トルクの立ち上がり又は立ち下りを全体的又は部分的になます処理など)が行われていた。例えば、特許文献1には、ドライブシャフトのねじれ角の変化率を求め、この変化率が許容限界よりも大きいときに、トルクを一時的に減少又は増大させる技術が開示されている。
特開2006-17001号公報
 しかしながら、上記したように加減速時に目標トルクの変化を緩やかにする処理を行った場合、車体振動を抑制できるが、加減速時における応答性(過渡応答性)が低下する、具体的には加速性能や減速性能が低下するという弊害がある。
 本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、加減速時において車体振動の抑制と過渡応答性の確保とを適切に両立させるように駆動源のトルクを制御することができる車両の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本発明は、車両の制御装置であって、アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車両の駆動源のトルクを調整するトルク調整機構と、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度に基づきトルク調整機構を制御する制御器と、を有し、制御器は、アクセル開度に基づき車両の目標加速度を設定し、目標加速度に基づき、車両の車輪を駆動するドライブシャフトの目標ねじれ角を設定し、目標ねじれに基づき駆動源の目標トルクを設定し、目標トルクに基づきトルク調整機構を制御するように構成されている、ことを特徴とする。
 このように構成された本発明では、制御器は、アクセル開度に応じた目標加速度に基づきドライブシャフトの目標ねじれ角を設定し、この目標ねじれに基づき駆動源の目標トルクを設定して、トルク調整機構を制御する。これにより、加減速時(つまりトルク上昇又はトルク低下の過渡時)におけるドライブシャフトの挙動が加味された目標トルクを適用することができ、ドライブシャフトのねじれに起因する車体振動を抑制しつつ、加減速時における応答性(過渡応答性)を確保することが可能となる。
 本発明において、好ましくは、制御器は、目標ねじれ角を実現すべく、ドライブシャフトのねじれ角に応じた第1トルクと、ドライブシャフトのねじれ角速度に応じた第2トルクとに基づき、目標トルクを設定するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、ドライブシャフトの挙動が適切に加味された目標トルクを適用することができる。この目標トルクを適用することで、目標ねじれ角に相当する実ねじれ角を適切に生じさせることができ、ドライブシャフトのねじれに起因する振動を効果的に抑制することができる。
 本発明において、好ましくは、目標トルクは、第1トルクに応じて上昇し、この上昇過程において第2トルクに応じて一時的に低下するような時間波形を有する。
 このように構成された本発明によれば、トルク上昇又はトルク低下の過渡時におけるドライブシャフトの挙動がより効果的に加味された目標トルクを適用することができる。
 本発明において、好ましくは、制御器は、目標ねじれ角とドライブシャフトの実ねじれ角との差に基づき、目標トルクを補正するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、例えば目標ねじれ角と実ねじれ角との差に基づきトルクをフィードバック制御することで、目標ねじれ角に応じた実ねじれ角を適切に実現できるようになる。
 本発明において、好ましくは、制御器は、駆動源側の角速度と車輪側の角速度との差に基づき実ねじれ角を求めるように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、実ねじれ角を精度良く求めることができる。
 本発明において、好ましくは、制御器は、駆動源からのトルクに基づき駆動源側の角速度を求めると共に、車両の走行抵抗に基づき車輪側の角速度を求め、これら角速度の差に基づき実ねじれ角を求めるように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、実ねじれ角をより精度良く求めることができる。
 本発明において、好ましくは、制御器は、駆動源側の角速度と車輪側の角速度との差に基づきドライブシャフトの実ねじれ角を求め、実ねじれ角が0になってから、実ねじれ角が車輪の駆動方向側又は減速方向側へと変化するまでの間に、目標トルクを補正するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、車両の加減速時において、駆動源からのトルクが伝達される動力伝達系内のギヤのガタ詰めを速やかに完了させることができ、加減速時における応答性(過渡応答性)を改善することができる。
 本発明において、好ましくは、制御器は、駆動源側の角速度と車輪側の角速度との差に基づきドライブシャフトの実ねじれ角を求め、実ねじれ角が0から車輪の駆動方向側へと変化したときに、駆動源のトルクを低下させるようトルク調整機構を制御するように構成されている。
 このように実ねじれ角が0から駆動方向側へと変化したときに、駆動源からのトルクが伝達される動力伝達系内のギヤのガタが詰まる。そのため、このときに駆動源のトルクを低下させることで、加速中においてギヤのガタが詰まるときに発生する車体振動(ガタ詰めショック)を適切に抑制することができる。
 本発明において、好ましくは、駆動源は、エンジンを含み、トルク調整機構は、エンジンに供給される空気量を調整する空気量調整装置を含み、制御器は、空気量調整装置の応答遅れを補償するよう目標トルクを補正するように構成されている。
 このように構成された本発明によれば、空気量調整装置の応答遅れによりエンジン出力がドライバの加減速要求に対して遅れてしまうことを適切に抑制できる。
 本発明において、好ましくは、駆動源はエンジン又はモータを含む。
 他の観点では、本発明は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ及び車両の駆動源のトルクを調整するトルク調整機構を有する車両の制御方法であって、アクセル開度に基づき車両の目標加速度を設定するステップと、目標加速度に基づき、車両の車輪を駆動するドライブシャフトの目標ねじれ角を設定するステップと、目標ねじれに基づき駆動源の目標トルクを設定するステップと、目標トルクに基づきトルク調整機構を制御するステップと、を有することを特徴とする。
 本発明の車両の制御装置及び制御方法によれば、加減速時において車体振動の抑制と過渡応答性の確保とを適切に両立させるように駆動源のトルクを制御することができる。
本発明の実施形態による車両の制御装置が適用された車両の概略構成図である。 本発明の実施形態による車両の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態による車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による全体制御を示すブロック図である。 本発明の実施形態による全体制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において目標加速度から目標トルクを設定するまでの流れを概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態において目標トルクを設定する方法を具体的に示す説明図である。 本発明の実施形態による目標トルクを適用したときの実ねじれ角を具体的に示す説明図である。 本発明の実施形態による目標トルクの補正についての説明図である。 本発明の実施形態によるガタ-ねじれ状態量推定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において、ガタ詰めを速やかに完了させるように目標トルクを補正した場合の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態によるガタ詰めF/C制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるガタ詰め時間の求め方についての説明図である。 本発明の実施形態によるガタ詰めショック抑制のためのF/Cの指示タイミングについての説明図である。 本発明の実施形態によるガタ詰めF/C制御の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態によるトルクF/C制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるガタねじれ制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第1制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第2制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第3制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第4制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態の変形例による車両の制御装置が適用された車両の概略構成図である。
 以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置及び制御方法について説明する。
<装置構成>
 まず、図1を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置が適用された車両の概要について説明する。図1は、本発明の実施形態による車両の制御装置が適用された車両の概略構成図である。
 図1に示すように、車両500は、主に、駆動力を発生するエンジン(駆動源)を含むエンジンシステム100と、このエンジンシステム100のエンジンによる回転速度を変速するトランスミッション(変速機)204と、このトランスミッション204からの駆動力を下流側に伝達する動力伝達系207と、この動力伝達系207からの駆動力によって車輪210を駆動するドライブシャフト209と、当該車輪210と、を有する。
 エンジンシステム100の出力軸とトランスミッション204の回転軸とは、断続可能なクラッチ202を介して軸201によって同軸状に連結されている。クラッチ202は、モータ(図示略)によりクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的又は段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な乾式多板クラッチによって構成されている。軸201には、所定重量を有するフライホイールが配設されている(図示略)。なお、クラッチ202は、少なくともエンジンシステム100とトランスミッション204との駆動力の伝達を断続可能であれば良く、トランスミッション204の内部に形成しても良い。
 動力伝達系207は、トランスミッション204の出力軸206を介して駆動力が入力される。動力伝達系207は、駆動力を左右一対の車輪210に対して分配するデファレンシャルギヤや、ファイナルギヤなどを含んで構成されている。
 次に、図2及び図3を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図2は、本発明の実施形態による車両の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図であり、図3は、本発明の実施形態による車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
 図2及び図3に示すように、エンジンシステム100は、主に、外部から導入された吸気(空気)が通過する吸気通路1と、この吸気通路1から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁13から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両500の駆動力を発生するエンジン10(具体的にはガソリンエンジン)と、このエンジン10内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路25と、エンジンシステム100に関する各種の状態を検出するセンサ30~39と、エンジンシステム100全体を制御するPCM50とを有する。
 吸気通路1には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ3と、通過する吸気の量(吸入空気量)を調整するスロットルバルブ5と、エンジン10に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク7と、が設けられている。
 エンジン10は、主に、吸気通路1から供給された吸気を気筒11内に導入する吸気バルブ12と、気筒11内に燃料を噴射する燃料噴射弁13と、気筒11内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ14と、気筒11内での混合気の燃焼により往復運動するピストン15と、ピストン15の往復運動により回転されるクランクシャフト16と、気筒11内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路25へ排出する排気バルブ17と、を有する。なお、図2では、エンジン10の1つの気筒11のみを示しているが、実際には、エンジン10は複数の気筒11(例えば4気筒)を有する。
 また、エンジン10は、吸気バルブ12及び排気バルブ17のそれぞれの動作タイミング(バルブの位相に相当する)を、可変バルブタイミング機構(Variable Valve Timing Mechanism)としての可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ12及び排気バルブ17の動作タイミングを変化させることができる。
 排気通路25には、主に、例えばNOx触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する排気浄化触媒26a、26bが設けられている。
 また、エンジンシステム100には、当該エンジンシステム100に関する各種の状態を検出するセンサ30~39が設けられている。これらセンサ30~39は、具体的には以下の通りである。アクセル開度センサ30は、アクセルペダルの開度(ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当する)であるアクセル開度を検出する。エアフローセンサ31は、吸気通路1を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出する。スロットル開度センサ32は、スロットルバルブ5の開度であるスロットル開度を検出する。圧力センサ33は、エンジン10に供給される吸気の圧力に相当するインマニ圧(インテークマニホールドの圧力)を検出する。クランク角センサ34は、クランクシャフト16におけるクランク角を検出する。水温センサ35は、エンジン10を冷却する冷却水の温度である水温を検出する。温度センサ36は、エンジン10の気筒内の温度である筒内温度を検出する。カム角センサ37、38は、それぞれ、吸気バルブ12及び排気バルブ17の閉弁時期を含む動作タイミングを検出する。車速センサ39は、車両500の速度(車速)を検出する。トランスミッション回転数センサ40は、トランスミッション204の回転数、すなわちクラッチ202の回転数(より詳しくは軸201においてトランスミッション204側の軸(P軸)の回転数)を検出する。これらの各種センサ30~40は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S130~S140をPCM50に出力する。
 PCM50は、上述した各種センサ30~40から入力された検出信号S130~S140に基づいて、エンジンシステム100内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、図3に示すように、PCM50は、スロットルバルブ5に制御信号S105を供給して、スロットルバルブ5の開閉時期やスロットル開度を制御し、燃料噴射弁13に制御信号S113を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ14に制御信号S114を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19のそれぞれに制御信号S118、S119を供給して、吸気バルブ12及び排気バルブ17の動作タイミングを制御する。なお、スロットルバルブ5や燃料噴射弁13や点火プラグ14や可変吸気バルブ機構18や可変排気バルブ機構19などは、本発明における「トルク調整機構」に相当する。特に、スロットルバルブ5は、本発明における「空気量調整装置」に相当し、燃料噴射弁13は、本発明における「燃料調整装置」に相当する。
 このようなPCM50は、1つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。詳細は後述するが、PCM50は本発明における「制御器」に相当する。
<制御内容>
 以下では、本実施形態において上記したPCM50が実行する制御内容について説明する。
 (全体制御)
 まず、図4及び図5を参照して、本実施形態においてPCM50が実行する全体的な制御内容の概要について説明する。図4は、本発明の実施形態による全体制御を示すブロック図であり、図5は、本発明の実施形態による全体制御を示すフローチャートである。
 図4に示すように、まず、PCM50は、アクセル開度に基づき目標加速度を設定する。例えば、PCM50は、車速ごとに規定された、アクセル開度と目標加速度との関係を示すマップを用いて、現在の車速及びアクセル開度に対応する目標加速度を設定する。そして、PCM50は、この目標加速度をドライブシャフト209の目標ねじれ角に変換する。具体的には、PCM50は、以下の式(1)を用いて、加速度を車輪トルクに変換し、式(2)を用いて、この車輪トルクをねじれ角に変換する。
  Tw=Mv×rw×a  式(1)
  θ=Tw/Kb  式(2)
 なお、「Tw」は車輪トルクであり、「Mv」は車重であり、「rw」は車輪半径であり、「a」は加速度であり、「θ」はドライブシャフトのねじれ角であり、「Kb」はドライブシャフトの剛性である。
 次いで、PCM50は、上記の目標ねじれ角に対して所定のフィードフォワードゲインを適用し、これにより得られた目標ねじれ角に対応する目標トルクを求める。具体的には、PCM50は、車両500に関する所定の駆動系モデルの逆モデルを用いて、目標ねじれ角を実現するためにエンジン10から出力させるべき目標トルクを求める。この目標トルクは、フィードフォワード処理により求められるものであるので、以下では、当該目標トルクを適宜「FF目標トルク」と呼ぶ。
 次いで、PCM50は、モデル化誤差や外乱(走行抵抗など)を抑制する観点から、エンジン10のトルクをフィードバック処理により制御するべく求められた目標トルク(以下では適宜「FB目標トルク」と呼ぶ。)により、上記のFF目標トルクを補正する。そして、PCM50は、こうして補正された目標トルク(以下では適宜「最終目標トルク」と呼ぶ。)をエンジン10から出力させるべく、目標空気量や目標点火時期や目標燃料噴射量などを決定して(オルタネータの目標発電量も含めてよい)、エンジンシステム100のスロットルバルブ5や燃料噴射弁13や点火プラグ14などのトルク調整機構を制御する。つまり、PCM50は、最終目標トルクの実現方法を分配してエンジン10を制御する。この後、エンジン10において実際に燃焼が生じて実トルクが発生し、この実トルクが実際の車両挙動として現れる。
 次いで、PCM50は、所定のエンジントルクモデルを用いて、エンジン10の制御に用いた各種パラメータ(点火時期や目標空燃比など)と、エンジン10での燃料による実際の車両挙動に対応する各種センサ値(エアフローセンサ31による吸入空気量や圧力センサ33によるインマニ圧やクランク角センサ34によるエンジン回転数など)とから、今回のエンジン10の燃料により発生したトルクを推定する。
 また、PCM50は、上記のトルクの推定と並行して、所定の走行抵抗モデルを用いて、車速センサ39によって検出された車速や、ドライバによるブレーキ操作に対応するブレーキ圧などから、車両500に付与された走行抵抗を推定する。この走行抵抗には、空気抵抗、転がり抵抗及び勾配抵抗に加えて、ドライバがブレーキ操作を行った場合にはブレーキによる制動力も含まれる。
 そして、PCM50は、車両500に関する所定の駆動系モデルを用いて、上記のように推定されたトルク及び走行抵抗から、ドライブシャフト209の実際のねじれ角を推定する。具体的には、PCM50は、推定されたトルクからエンジン10側の角速度(エンジン10側のイナーシャの角速度)を求めると共に、推定された走行抵抗から車輪側の角速度を求め、これら角速度の差に基づきねじれ角を推定する。この場合、PCM50は、トランスミッション回転数センサ40よって検出されたクラッチ202の回転数(P軸の回転数)も用いて、ねじれ角を推定する。具体的には、PCM50は、モデル化誤差を抑制すべく、クラッチ202の回転数(実際のエンジン回転数に相当する)に基づき、上記のようにトルクから求められたエンジン10側の角速度(推定されたエンジン回転数に相当する)を補正するようにする。なお、以下では、エンジン10側の角速度のことを適宜エンジン回転数と言い換える。
 次いで、PCM50は、このように推定したねじれ角(推定ねじれ角)と、最初に設定した目標ねじれ角とに基づき、上述したFB目標トルクを求める。具体的には、PCM50は、目標ねじれ角から推定ねじれ角を減算した値に対して所定のフィードバックゲインを適用することで、FB目標トルクを求める。そして、PCM50は、上述したFF目標トルクをこのFB目標トルクにより補正することで(典型的にはFF目標トルクに対してFB目標トルクを加算する)、最終目標トルクを求める。
 次に、図5を参照して、本発明の実施形態による全体制御の流れの概要について説明する。図5に示すフローチャートに係る処理は、車両500のイグニッションがオンにされ、PCM50などに電源が投入された場合に起動され、所定周期(例えば50ms)で繰り返し実行される。
 まず、ステップS101において、PCM50は、車両500の各種情報を取得する。具体的には、PCM50は、上述した各種センサ30~40により検出されたパラメータを取得する。
 次いで、ステップS102において、PCM50は、アクセル開度センサ30によって検出されたアクセル開度が0でないか否かを判定する。つまり、PCM50は、ドライバによりアクセルペダルが踏まれているか否かを判定する。その結果、アクセル開度が0でない場合(ステップS102:Yes)、PCM50は、ステップS103及びS109に進む。ステップS103以降の処理(ステップS103~S108の処理)と、ステップS109以降の処理(ステップS109及びS110の処理)とは、並行して実行される。
 ステップS103~S108の処理の具体的内容は、図4で説明した通りである。すなわち、まず、ステップS103において、PCM50は、アクセル開度センサ30によって検出されたアクセル開度から目標加速度を求める。次いで、ステップS104において、PCM50は、この目標加速度に対応する目標ねじれ角を求める。次いで、ステップS105において、PCM50は、この目標ねじれ角を実現するためにエンジン10から出力させるべきFF目標トルクを求める。次いで、ステップS106において、PCM50は、このFF目標トルクを補正するためのFB目標トルクを求める(厳密には、FF目標トルクの算出と並行してFB目標トルクの算出が行われる)。次いで、ステップS107において、PCM50は、FF目標トルクをFB目標トルクにより補正することで、最終目標トルクを求める。次いで、ステップS108において、PCM50は、この最終目標トルクに基づきエンジン10を制御する。
 他方で、ステップS109において、PCM50は、動力伝達系207内のギヤのガタの状態とドライブシャフト209のねじれの状態とを推定するためのガタ-ねじれ状態量推定処理を実行する。PCM50は、上記したステップS106においてFB目標トルクを求めるに当たって、このガタ-ねじれ状態量推定処理の結果を利用する。特に、PCM50は、ドライブシャフト209の実際のねじれ角を推定するに当たって、ガタ-ねじれ状態量推定処理の結果を適用する。
 次いで、ステップS110において、PCM50は、動力伝達系207内のギヤのガタが詰まるときに発生する車体振動(以下では適宜「ガタ詰めショック」と呼ぶ。)を抑制すべく、ステップS109におけるガタ-ねじれ状態量推定処理の結果に基づき、ガタが詰まるときにエンジン10への燃料供給を停止(フューエルカット(F/C))するためのガタ詰めF/C制御を実行する。
 一方で、ステップS102において、アクセル開度が0である場合(ステップS102:No)、つまりドライバによりアクセルペダルが踏まれていない場合、PCM50は、ステップS111及びS113に進む。ステップS111以降の処理(ステップS111及びS112の処理)と、ステップS113の処理とは、並行して実行される。
 ステップS113においては、PCM50は、上記のステップS109と同様に、ガタ-ねじれ状態量推定処理を実行する。他方で、ステップS111において、PCM50は、アクセル開度が0になっているので(アクセルオフ)、エンジン10への燃料供給を停止(F/C)するためのトルクF/C制御を実行する。次いで、ステップS112において、PCM50は、ステップS113のガタ-ねじれ状態量推定処理の結果に基づき、動力伝達系207内のギヤのガタが詰まるときに発生する車体振動及びドライブシャフト209のねじれに起因する車体振動を抑制するためのガタねじれ制御を実行する。
 (目標トルクの設定)
 次に、図6乃至図8を参照して、本実施形態において目標トルクを設定する方法について具体的に説明する。
 図6は、本発明の実施形態において目標加速度から目標トルクを設定するまでの流れを概略的に示す説明図である。まず、PCM50は、アクセル開度センサ30によって検出されたアクセル開度に基づき目標加速度を設定する。例えば、PCM50は、車速ごとに規定された、アクセル開度と目標加速度との関係を示すマップを用いて、現在の車速及びアクセル開度に対応する目標加速度を設定する。
 次いで、PCM50は、目標加速度をドライブシャフト209の目標ねじれ角に変換する。具体的には、PCM50は、上述した式(1)及び式(2)を用いて、目標加速度を車輪トルクに変換した後、この車輪トルクを目標ねじれ角に変換する。基本的には、目標ねじれ角の時間的な変化の形態は、目標加速度の時間的な変化の形態と同様のものとなる。次いで、PCM50は、車両500に関する所定の駆動系モデルの逆モデルを用いて、目標ねじれ角を実現するためにエンジン10から出力させるべき目標トルクを求める(ここで求められる目標トルクは上述したFF目標トルクである)。本実施形態においては、目標トルクの時間的な変化の形態は、目標ねじれ角の時間的な変化の形態と部分的に異なるものとなる。
 次に、図7は、本発明の実施形態において目標トルクを設定する方法を具体的に示す説明図である。図7に示すように、概説すると、PCM50は、ドライブシャフト209のねじれ角(目標ねじれ角)に応じたねじれ角トルク(第1トルク)と、ドライブシャフト209のねじれ角速度(目標ねじれ角を微分したもの)に応じたねじれ角速度トルク(第2トルク)とに基づき、目標トルクを設定する。具体的には、PCM50は、これらのトルクを加算することで目標トルクを設定する。その結果、目標トルクは、全体的にはねじれ角トルクに応じて上昇するが、この上昇過程においてねじれ角速度トルクに応じて一時的に低下するような時間波形を有するものとなる。
 このような目標トルクの形状は、ドライブシャフト209にトルクが付与されていくと、トルクの上昇途中においてドライブシャフト209内にエネルギーが一旦溜められることでドライブシャフト209のねじれが一旦止まり、この後にドライブシャフト209内のエネルギーが放出されることでドライブシャフト209がねじれていく、というようなドライブシャフト209の挙動に対応している。本実施形態では、駆動系モデルの逆モデルを用いることで、このようなトルクが付与されたときのドライブシャフト209の挙動が加味された目標トルクを適用するようにしている。
 より詳しくは、PCM50は、駆動系モデルの逆モデルを示す以下の式(3)を用いて、目標トルクを求める。

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 式(3)において、「Te」はエンジントルク(目標トルク)であり、「Tv」は走行抵抗トルクであり、「θ」はドライブシャフトのねじれ角であり(このθの上に付したドットにより、ねじれ角を1回微分したねじれ角速度と、ねじれ角を2回微分したねじれ角加速度とを表している)、「η」はギヤ比であり、「Je」はエンジンのイナーシャであり、「Jv」は車体のイナーシャであり、「k」はドライブシャフトの剛性であり、「c」はドライブシャフトの減衰である。また、式(3)において、右辺の第3項がねじれ角に応じたねじれ角トルクに相当し、右辺の第2項がねじれ角速度に応じたねじれ角速度トルクに相当する。基本的には、式(3)において、ねじれ角トルクの項及びねじれ角速度トルクの項が支配的であるため、図7に示したように、目標トルクがねじれ角トルク及びねじれ角速度トルクに応じた時間波形となる。
 ここで、上記の式(3)は、以下のような考え方により規定されている。すなわち、本実施形態では、ドライブシャフト209のねじれによる車体振動を抑制しつつ、加減速時における過渡応答性を確保するように、目標ねじれ角に基づき目標トルクを設定している。特に、ドライブシャフト209のねじれによる振動を抑えるには、つまりねじれ角を所定値以下に収めるには、ねじれ速度を所定値以下に収める必要があり、そのためには、ねじれ角加速度を所定値以下に収める必要がある。このねじれ角加速度は「トルク×イナーシャ」により規定されるので、結局、トルクの振れ幅を一定以下に収める必要があるということになる。このような考え方に対して過渡応答性の確保を更に付加して、理想的なエンジントルクを求めるための式(3)が規定される。
 次に、図8は、本発明の実施形態による目標トルクを適用したときの実ねじれ角を具体的に示す説明図である。図8において、実線は、本実施形態による目標トルク及び実ねじれ角を示し、破線は、比較例1による目標トルク及び実ねじれ角を示している。本実施形態では、トルクの上昇過程においてトルクが一時的に低下するような時間波形を有する目標トルクが適用される。これは、トルク付与時のドライブシャフト209の実際の挙動を加味したものである。このような目標トルクを適用することで、目標ねじれ角(図6参照)に相当する実ねじれ角が適切に生じることとなる。特に、本実施形態によれば、ドライブシャフト209が滑らかにねじれるので、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動が抑制されることとなる。
 これに対して、比較例1では、目標ねじれ角(図6参照)と同様の形態を有する目標トルクが適用される。すなわち、比較例1では、トルクが途中で低下することなく、そのまま上昇するような時間波形を有する目標トルクが適用される。これは、ドライブシャフト209のねじれを加味せず、ドライブシャフト209を剛体として扱うことに相当する。このような目標トルクを適用すると、実ねじれ角がオーバーシュートしてしまう。これは、トルクの与え過ぎによるものである。その結果、比較例1によれば、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動が発生してしまう。
 従来では、比較例1のような振動の発生を抑制すべく、図8の一点鎖線に示すような目標トルクが適用されていた(以下では「比較例2」と呼ぶ)。具体的には、比較例2では、立ち上がりをある程度遅らせた目標トルクが適用される。このような目標トルクによれば、実ねじれ角が緩やかにねじれることとなるので(図示せず)、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を抑制できる。しかしながら、加減速時における応答性(過渡応答性)が低下してしまう。これに対して、本実施形態では、目標トルクの立ち上がりを遅らせることなく、トルク付与時のドライブシャフト209の実際の挙動を加味した目標トルクを適用するので、過渡応答性の確保と車体振動の抑制とを適切に両立させることができる。
 なお、上記したように設定された目標トルクを、エンジン10のトルクを調整するトルク調整機構の応答遅れを加味して補正してもよい。具体的には、PCM50は、エンジン10に供給される空気量を調整するスロットルバルブ5(空気量調整装置)の応答遅れを補償するように、目標トルクを補正するのがよい。
 図9は、このような本発明の実施形態による目標トルクの補正についての説明図である。図9の上のグラフは、ドライバによるアクセル操作に応じたアクセル開度(実線)と、このアクセル開度に応じて車両500から発生させるべき加速度(破線)とを示している。このグラフに示すように、ドライバによるアクセル操作から適当な時間T11(例えば150msec程度)後に加速度を発生させると、ドライバはアクセル操作に応じて車両500が適切に加速していると感じる傾向にある。
 図9の下のグラフは、上記のような加速度を車両500から発生させるために必要なエンジン10の実トルク(実線)と、この実トルクを実現するために適用すべき目標トルク(破線)とを示している。アクセル操作に応じてエンジン10のトルクを上昇させる場合、エンジン10に供給する空気量を増加させるようにスロットルバルブ5の開度を増大させる制御を行うこととなる。このような制御指令を出してからトルクが実際に変化するまでの間には時間遅れが存在する。この時間遅れは、スロットルバルブ5の応答遅れ等に相当する。
 したがって、本実施形態では、PCM50は、このような応答遅れに相当する時間T12(例えば100msec程度)だけスロットルバルブ5の制御指令を早めるように、エンジン10から出力させるべき実トルクを当該時間T12だけ先出ししたトルクを、目標トルクとして適用するようにする。つまり、PCM50は、上述したように目標ねじれ角から設定した目標トルクを、スロットルバルブ5の応答遅れに相当する時間T12だけ早める補正を行う。これにより、スロットルバルブ5の応答遅れによりエンジン10のトルク出力がドライバの加速要求に対して遅れてしまうことを適切に抑制できる。なお、図9では、加速時における目標トルクの補正を示したが、このような目標トルクの補正は減速時にも同様に適用可能である。
 (ガタ-ねじれ状態量推定処理)
 次に、図5のステップS109、S113で行われるガタ-ねじれ状態量推定処理について具体的に説明する。上述したように、このガタ-ねじれ状態量推定処理は、動力伝達系207内のギヤ(デファレンシャルギヤやファイナルギヤなど)のガタの状態及びドライブシャフト209のねじれの状態を推定するために行われる。
 図10は、本発明の実施形態によるガタ-ねじれ状態量推定処理を示すフローチャートである。典型的には、この処理は、車両500が停止状態から発進するときに開始される。ここで、ギヤのガタとドライブシャフト209のねじれとは、ギヤにおいてガタが存在するときにはドライブシャフト209はねじれておらず、他方で、ドライブシャフト209がねじれているときにはギヤにおいてガタは存在しない(ガタが詰まった状態にある)、という関係にある。したがって、本実施形態によるガタ-ねじれ状態量推定処理では、ギヤのガタの状態を推定するための処理(ステップS201~S206、S212)と、ドライブシャフト209のねじれの状態を推定するための処理(ステップS207~S211)と、が切り替えて実行されるように構成されている。
 ガタ-ねじれ状態量推定処理が開始されると、まず、ステップS201において、PCM50は、動力伝達系207内のギヤのガタの有無を示す「ガタ判定フラグ」をオンに設定する。ステップS201を実行している状況(例えば停止状態からの発進時)は、ガタが存在している状況、換言するとガタが詰まっていない状況であるので、PCM50は、ガタ判定フラグをオンに設定する。また、PCM50は、ギヤのガタの初期位置を示す初期ガタ角を0に設定する。
 次いで、ステップS202において、PCM50は、エンジン10の目標トルクを補正する。具体的には、PCM50は、ギヤのガタ詰めを速やかに完了させるように(ドライブシャフト209で見た場合、ねじれ角が0になってから駆動方向側の値(>0)又は減速方向側の値(<0)へと変化するまでの時間を短縮することに相当する)、目標トルクを補正する。特に、PCM50は、目標トルクが増加方向に変化している場合には、当該目標トルクを増加方向に補正する一方で、目標トルクが減少方向に変化している場合には、当該目標トルクを減少方向に補正する。例えば、PCM50は、目標トルクが増加方向に変化している場合には、当該目標トルクを事前に設定した所定量だけ増加させる一方で、目標トルクが減少方向に変化している場合には、当該目標トルクを事前に設定した所定量だけ減少させる。
 次いで、ステップS203において、PCM50は、所定のエンジントルクモデルを用いてエンジン10のトルクを推定して、このトルクからエンジン10側の角速度(エンジン10側のイナーシャの角速度)を求めると共に、所定の走行抵抗モデルを用いて走行抵抗を推定して、この走行抵抗から車輪側の角速度を求める。この場合、PCM50は、トランスミッション回転数センサ40よって検出されたクラッチ202の回転数(P軸の回転数)を用いて、エンジン10側の角速度を補正してもよい。
 次いで、ステップS204において、PCM50は、ステップS203で求められたエンジン10側の角速度と車輪側の角速度との差に基づいて、ギヤのガタ変化角を求める。PCM50は、角速度差が大きいほど、大きなガタ変化角を求める。
 次いで、ステップS205において、PCM50は、ステップS204で求められたガタ変化角に基づいて、現在のガタ角を求める。具体的には、PCM50は、前回求めたガタ角に対してガタ変化角を加算することで、現在のガタ角を求める。
 次いで、ステップS206において、PCM50は、ステップS205で求められたガタ角がガタ設計値を超えたか否かを判定する。このガタ設計値(例えば3度程度)は、ガタが詰まった状態にあるギヤのガタ角に相当する。したがって、ステップS206の判定は、ガタが詰まったか否かの判定に相当する。このステップS206において、ガタ角がガタ設計値を超えたと判定されなかった場合(ステップS206:No)、つまりガタが詰まっていない場合、PCM50は、ステップS203に戻り、ステップS203以降の処理を再度実行する。
 一方で、ステップS206において、ガタ角がガタ設計値を超えたと判定された場合(ステップS206:Yes)、つまりガタが詰まった場合、PCM50は、ステップS207に進む。この場合、PCM50は、ガタ判定フラグをオフにする(ステップS207)。また、ガタが詰まった時点においては、ドライブシャフト209は未だねじれていないので、PCM50は、このステップS207において、ドライブシャフト209の初期のねじれ角を示す初期ねじれ角を0に設定する。
 次いで、ステップS208において、PCM50は、所定のエンジントルクモデルを用いてエンジン10のトルクを推定して、このトルクからエンジン10側の角速度(エンジン10側のイナーシャの角速度)を求めると共に、所定の走行抵抗モデルを用いて走行抵抗を推定して、この走行抵抗から車輪側の角速度を求める。この場合、PCM50は、トランスミッション回転数センサ40よって検出されたクラッチ202の回転数(P軸の回転数)を用いて、エンジン10側の角速度を補正してもよい。
 次いで、ステップS209において、PCM50は、ステップS208で求められたエンジン10側の角速度と車輪側の角速度との差に基づいて、ドライブシャフト209のねじれ変化角を求める。PCM50は、角速度差が大きいほど、大きなねじれ変化角を求める。
 次いで、ステップS210において、PCM50は、ステップS209で求められたねじれ変化角に基づいて、現在のねじれ角を求める。具体的には、PCM50は、前回求めたねじれ角に対してねじれ変化角を加算することで、現在のねじれ角を求める。
 次いで、ステップS211において、PCM50は、ステップS210で求められたねじれ角が0であるか否かを判定する、換言するとドライブシャフト209がねじれていないか否かを判定する。ステップS211において、ねじれ角が0であると判定されなかった場合(ステップS211:No)、つまりドライブシャフト209がねじれている場合、PCM50は、ステップS208に戻り、ステップS208以降の処理を再度実行する。
 一方で、ステップS211において、ねじれ角が0であると判定された場合(ステップS211:Yes)、つまりドライブシャフト209がねじれていない場合、PCM50は、ステップS212に進む。この場合、PCM50は、ガタ判定フラグをオンにする(ステップS212)。つまり、この後にギヤのガタ詰めが開始されるので、PCM50は、ガタ判定フラグをオフからオンに切り替える。また、ねじれ角が0になった時点においては、ガタは未だ詰まった状態にあるので、PCM50は、このステップS212において、初期ガタ角を上述したガタ設計値に設定する。なお、加速側(駆動側)のガタ設計値は正値であり、減速側のガタ設計値は負値である。
 ステップS212の後、PCM50は、ガタ-ねじれ状態量推定処理を終了し、メインルーチン(図5)に戻る。
 次に、図11を参照して、本実施形態において、ギヤのガタ詰めを速やかに完了させるように目標トルクを補正した場合(図10のステップS202参照)の作用効果について説明する。図11は、上から順に、車速、アクセル開度、加速度(実線は実加速度、破線は目標加速度)、トルク(実線は目標トルク、破線は実トルク)、ねじれ角(実線は目標ねじれ角、破線は推定ねじれ角)、ギヤのガタ角(推定ガタ角)、ガタ速度(実線は推定ガタ速度、破線は目標ガタ速度)、ガタ速度F/B量、トルクF/B量、のタイムチャートを示している。図11は、車両500の加速時について例示している。
 図11に示すように、車両500の加速に起因してガタ角が変化し始めたときに、つまりギヤのガタ詰めが開始したときに(このときにドライブシャフト209のねじれ角が0になる)、PCM50は、その後のギヤのガタ詰めを速やかに完了させるように目標トルクを補正する。図11に示す状況では、目標トルクが増加方向に変化しているため、PCM50は、目標トルクを増加方向に補正する(矢印A11参照)。
 そして、PCM50は、ギヤのガタ詰め中、以下の手順にて目標トルクを決定する。すなわち、PCM50は、ギヤのガタがどの程度の速度で詰まっているのかを推定し(推定ガタ速度)、この推定結果に基づき目標ガタ速度を設定する。そして、PCM50は、目標ガタ速度と推定ガタ速度との差に基づきガタ速度を制御するためのガタ速度F/B量を設定し、このガタ速度F/B量に応じたトルクF/B量を目標トルクに適用する。これにより、ギヤのガタ詰めが完了するタイミングにおいて、目標トルクが一時的に低下される(矢印A12参照)。その結果、ガタ詰めが完了するときに発生する振動(ガタ詰めショック)を抑制することが可能となる。
 (ガタ詰めF/C制御)
 次に、図5のステップS110で行われるガタ詰めF/C制御について具体的に説明する。PCM50は、このガタ詰めF/C制御として、動力伝達系207内のギヤのガタが詰まるときに発生する車体振動(ガタ詰めショック)を抑制すべく、エンジン10への燃料供給の停止(F/C)を実行する。特に、本実施形態では、PCM50は、上述したようにギヤのガタ詰めを速やかに完了させるように目標トルクを補正するため、ガタ詰めショックが大きくなる傾向にあるので、このガタ詰めショックを適切に抑制すべく、ガタ詰めF/C制御を実行してトルクを低下させる。ここで、ガタ詰めショック抑制のためのトルク低下の実現方法として、F/C以外にも点火時期を遅角(リタード)させる方法も考えられるが、エンジン10の燃焼限界により点火時期の遅角により所望のトルク低下を実現できない可能性が高いので、本実施形態では、ガタ詰めショック抑制のためのトルク低下の実現方法としてF/Cを採用している。
 図12は、本発明の実施形態によるガタ詰めF/C制御を示すフローチャートである。典型的には、このガタ詰めF/C制御は、車両500の加速時に実行される。
 ガタ詰めF/C制御が開始されると、まず、ステップS301において、PCM50は、上述したガタ-ねじれ状態量推定処理の結果に基づき、エンジン10の3点火(360degCA)後にギヤのガタが詰まるか否かを判定する。具体的には、PCM50は、ガタ-ねじれ状態量推定処理に基づき、ギヤのガタ詰めの開始(ガタ突入)からガタ詰めの完了までに要する時間(以下では「ガタ詰め時間」と呼ぶ。)を設定し、ガタ詰めの開始時に当該ガタ詰め時間に対応するタイマーをセットしてカウントダウンを実施する。そして、PCM50は、現在、このタイマーのカウントダウンが終了するタイミング(ガタ詰め完了タイミング)よりも3点火前のタイミングとなったか否かを判定する。なお、ガタ詰め完了の3点火前のタイミングを判定しているのは、ガタ詰めショック抑制のためのF/Cの指令を出してから実際にエンジン10においてF/Cが実施されるまでに、概ね3点火分の時間を要するからである。
 ステップS301において、3点火後にギヤのガタが詰まると判定された場合(ステップS301:Yes)、PCM50は、ステップS302に進み、エンジン10のF/Cを実行してよいか否かを判定する。具体的には、PCM50は、(i)有負荷中であること、換言するとクラッチ202が接続されていること、(ii)車速が所定速度(1~2km/h程度)以上であること、(iii)アクセルオンからF/Cを一度も実行していないこと、(iv)エンジン10が気筒休止運転中ではないこと、の4条件を用いて、F/Cを実行してよいか否かを判定する。すなわち、PCM50は、(i)~(iv)の4条件が全て成立している場合にはF/Cを実行してよいと判定する一方で、(i)~(iv)の4条件が1つでも成立していない場合にはF/Cを実行してよいと判定しない。なお、(iii)アクセルオンからF/Cを一度も実行していないことという条件を用いているのは、アクセルペダルの踏み込みと踏み戻しが繰り返し実行されてF/Cが何度も実行されることでショックが発生してしまうのを抑制するためである。
 ステップS302において、F/Cを実行してよいと判定された場合(ステップS302:Yes)、PCM50は、ステップS303に進み、エンジン10の1つの気筒11に対するF/Cを実行する。具体的には、PCM50は、全気筒11の中で次に燃焼が生じる気筒11について、この気筒11内への燃料の供給を停止するように燃料噴射弁13を制御する。これにより、ギヤのガタが詰まるときにエンジン10のトルクを一時的に低下させることで、ガタ詰めショックを抑制するようにする。
 他方で、3点火後にギヤのガタが詰まると判定されなかった場合(ステップS301:No)、及び、F/Cを実行してよいと判定されなかった場合(ステップS302:No)、PCM50は、ステップS304に進む。この場合には、PCM50は、エンジン10のF/Cを実行しない(ステップS304)。
 ステップS303及びステップS304の後、PCM50は、ガタ詰めF/C制御を終了し、メインルーチン(図5)に戻る。
 次に、図13を参照して、上述したガタ詰め時間の求め方について具体的に説明する。図13は、上から順に、角速度(実線は車輪の角速度、破線はエンジン10の角速度)、ガタ角、ガタ角速度、ガタ角加速度、エンジン10のトルク、のタイムチャートを示している。
 図13に示す例では、時刻t21において、エンジン10の角速度が車輪の角速度から乖離する(具体的には、加速によりエンジン10の角速度が車輪の角速度よりも大きくなる)。この時刻t21において、ギヤのガタ詰めが開始する。PCM50は、このようにガタ詰めが開始したときに、以下の手順にてガタ詰め時間を求める。ガタ角は、ガタ速度を積分したものであり、ガタ速度は、ガタ加速度を積分したものとなり、ガタ加速度は、エンジン10のトルク及び走行抵抗に対応するものとなる。したがって、PCM50は、エンジン10のトルク及び走行抵抗からガタ加速度を求め、このガタ加速度からガタ速度を求め(なお、エンジン10側のフライホイールの速度より、ガタ速度には初速度v21が与えられる)、このガタ速度からガタ角を求める。そして、PCM50は、こうして求めたガタ角と上述したガタ設計値から、ギヤのガタ詰め完了タイミング(時刻t22)を求める。PCM50は、時刻t21から時刻t22までの時間を、ガタ詰め時間として用いる。そして、PCM50は、ガタ詰めが開始したときに(時刻t21)、このガタ詰め時間に対応するタイマーをセットしてカウントダウンを実施する。
 次に、図14を参照して、ガタ詰めショック抑制のためのF/Cの指示タイミングについて具体的に説明する。図14は、上から順に、点火タイミング、ガタ詰め時間(タイマー)、F/Cの指示タイミング、F/Cの実行タイミング、のタイムチャートを示している。
 上述したように、F/Cの指示を出してから実際にエンジン10においてF/Cが実施されるまでに、3点火程度の時間を要する。したがって、PCM50は、ガタ詰め時間に対応するタイマーをセットしたときに、このタイマーのカウントダウンが終了するタイミング(ガタ詰め完了タイミング)から3点火に相当する時間T31遡ったタイミングを求めておき、このタイミングに達したときにエンジン10のF/Cの指示を出す。これにより、ガタ詰め完了タイミングにおいて、エンジン10においてF/Cが実際に実行されることとなる。
 次に、図15を参照して、本発明の実施形態によるガタ詰めF/C制御の作用効果について説明する。図15は、上から順に、エンジン回転数、アクセル開度、加速度、実ねじれ角、推定ねじれ角、ガタ詰め時間(タイマー)、エンジントルク、のタイムチャートを示している。図15において、実線は、本実施形態によるガタ詰めF/C制御を実行した場合の結果を示しており、破線は、本実施形態によるガタ詰めF/C制御を実行しなかった場合の結果を示している。図15は、車両500の加速時について例示している。
 本実施形態では、PCM50は、加速時におけるガタ詰め完了タイミングにおいて、つまりガタ詰め時間に対応するタイマーのカウントダウンが終了するタイミングにおいて(このタイミングにおいてドライブシャフト209のねじれ角が0から駆動方向側へと変化する)、ガタ詰めF/C制御により、エンジン10の1つの気筒11に対するF/Cを実行する(矢印A21参照)。このようなガタ詰めF/C制御を実行することにより、当該ガタ詰めF/C制御を実行しない場合と比較して、ガタ詰め完了後における車体振動(ガタ詰めショック)が適切に抑制される(矢印A22参照)。
 なお、ガタ詰めF/C制御において1つの気筒11のみに対してF/Cを実行しているのは、エミッション確保の観点からである。しかしながら、2以上の気筒11に対するF/Cを実行してもエミッションが悪化しない場合や、エミッションよりもガタ詰めショック抑制(制振性)を優先させる場合などには、ガタ詰めF/C制御において2以上の気筒11に対するF/Cを実行してもよい。
 (トルクF/C制御)
 次に、図5のステップS111で行われるトルクF/C制御について具体的に説明する。上述したように、PCM50は、車両500が減速するときに、エンジン10への燃料供給を停止(F/C)するためのトルクF/C制御を実行する。
 図16は、本発明の実施形態によるトルクF/C制御を示すフローチャートである。基本的には、このトルクF/C制御は、車両500の減速時に実行される。
 トルクF/C制御が開始されると、まず、ステップS401において、PCM50は、トルクF/C制御実行条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、PCM50は、(i)所定開度以上のアクセル開度から所定速度以上でアクセル開度が減少したこと、(ii)トルクF/C制御の禁止条件が成立していないこと、具体的には別の制御(上記したガタ詰めF/C制御など)によるF/Cが作動していないこと、(iii)エンジン回転数が所定値以上であり且つギヤ段が所定値以上であること、(iv)F/Cの許可ゾーンに入っていること、(v)エンジン充填効率に関する条件が成立していること、具体的には実空気量が目標空気量に追従していないこと、の5条件を用いて判定を行う。すなわち、PCM50は、(i)~(v)の5条件が全て成立している場合にはトルクF/C制御実行条件が成立していると判定する一方で、(i)~(v)の5条件が1つでも成立していない場合にはトルクF/C制御実行条件が成立していると判定しない。
 ステップS401において、トルクF/C制御実行条件が成立していると判定された場合(ステップS401:Yes)、PCM50は、ステップS402に進み、エンジン10の全気筒11のうちでF/Cを実行する気筒数(F/C気筒数)を求める。具体的には、PCM50は、実現可能な最小トルク(点火時期を限界まで遅角させたときに得られたトルクであり、以下では「リタード限界トルク」と呼ぶ。)に対する目標トルクの割合(目標トルク/リタード限界トルク)を求め、この割合に基づき目標トルクを実現可能な気筒数を求める。この実現可能な気筒数を全気筒数から減算した値がF/C気筒数となる。F/C気筒数の求める式は、「F/C気筒数=全気筒数-{(目標トルク/リタード限界トルク)×全気筒数}」により表される。基本的には、車両500が減速しているので、「目標トルク<リタード限界トルク」となる傾向にある、すなわち「目標トルク/リタード限界トルク」の割合が1未満(100%未満)となる傾向にある。
 次いで、ステップS403において、PCM50は、ステップS402の後にドライバからの減速要求が増えた場合にはF/C気筒数を増加させる。PCM50は、減速要求が変化していない場合にはF/C気筒数を維持する。そして、PCM50は、ステップS404に進み、このように求められたF/C気筒数に応じてエンジン10を制御する。具体的には、PCM50は、全気筒11の中でF/C気筒数に対応する気筒11に対して、燃料の供給を停止するように燃料噴射弁13を制御する。
 他方で、トルクF/C制御実行条件が成立していると判定されなかった場合(ステップS401:No)、PCM50は、ステップS405に進む。この場合には、PCM50は、エンジン10のF/Cを実行しないようにする(ステップS405)。PCM50は、F/C気筒数を0に設定して、ステップS404において、F/Cを実行せずにエンジン10を通常通り制御するようにする。
 ステップS404の後、PCM50は、トルクF/C制御を終了し、メインルーチン(図5)に戻る。
 (ガタねじれ制御)
 次に、図5のステップS112で行われるガタねじれ制御について具体的に説明する。このガタねじれ制御として、PCM50は、車両500の減速時において、ギヤのガタが詰まるときに発生する車体振動(ガタ詰めショック)及びドライブシャフト209のねじれに起因する車体振動を抑制するために、エンジン10に対するF/Cを実行する。
 図17乃至図21を参照して、本発明の実施形態によるガタねじれ制御について説明する。図17は、本発明の実施形態によるガタねじれ制御を示すフローチャートであり、図18は、本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第1制御を示すタイムチャートであり、図19は、本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第2制御を示すタイムチャートであり、図20は、本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第3制御を示すタイムチャートであり、図21は、本発明の実施形態によるガタねじれ制御の第4制御を示すタイムチャートである。
 なお、ここでは、ガタねじれ制御を説明するに当たって、エンジン10の全気筒数が4である場合、つまりエンジン10が4気筒エンジンである場合を例に挙げる。但し、本実施形態によるガタねじれ制御の適用が4気筒エンジンに限定されないこと、換言すると本実施形態によるガタねじれ制御の適用が他の多気筒エンジンにも適用可能であることは言うまでもない。
 図17のガタねじれ制御は、基本的には、車両500の減速時に実行される。このガタねじれ制御が開始されると、まず、ステップS501において、PCM50は、上述したガタ-ねじれ状態量推定処理の結果に基づき、エンジン10の3点火後にギヤのガタが詰まるか否かを判定する。この場合にも、ガタ詰めF/C制御と同様に(図12のステップS301参照)、ガタ詰め時間を用いて判定すればよい。
 ステップS501において、3点火後にガタが詰まると判定されなかった場合(ステップS501:No)、PCM50は、ガタねじれ制御を終了し、メインルーチン(図5)に戻る。これに対して、3点火後にガタが詰まると判定された場合(ステップS501:Yes)、PCM50は、ステップS502に進み、F/C気筒数が全気筒数(4気筒)であるか否かを判定する。つまり、PCM50は、上述したトルクF/C制御により、全気筒11がF/Cの対象として設定されたか否かを判定する。このステップS502の判定は、ドライバの減速要求が非常に大きいか否かを判定していることに相当する。
 ステップS502において、F/C気筒数が全気筒数であると判定された場合(ステップS502:Yes)、PCM50は、ステップS503に進む。この場合、PCM50は、ステップS503、S504において、ガタねじれ制御の第1制御を実行する。ここで、図18を参照して、第1制御について具体的に説明する。この第1制御は、ドライバの減速要求が非常に大きい場合に実行される制御である。
 図18は、上にドライブシャフト209のねじれ角を示し、下にF/C気筒数を示している。ここでは、アクセルオフにより車両500が減速しており、全気筒11(4気筒)に対してF/Cが実行されている状況を前提とする。この場合、ドライブシャフト209のねじれ角が減少していって0になり(時刻t41)、それから時間T41の経過後に、ドライブシャフト209のねじれ角が減速方向側へと変化し始める(時刻t42)。この時刻t41から時刻t42までの期間は、ギヤのガタ詰めが開始してからガタ詰めが完了するまでの期間に相当する。時刻t42の後、ドライブシャフト209では、走行抵抗に起因して、その固有振動数に従って周期的なねじれが生じる。
 第1制御では、PCM50は、ステップS503において、ドライブシャフト209のねじれ角が0から減速方向側へと変化するときに(時刻t42)、F/Cを徐々に復帰させる。具体的には、PCM50は、燃料供給を停止している気筒11への燃料供給を徐々に再開させて、つまり1気筒ずつ順番に燃料供給を再開させて、エンジン10のトルクを上昇させる。これにより、ガタ詰めが完了するときに発生する振動(ガタ詰めショック)を抑制するようにする。
 この後、PCM50は、ステップS504において、ドライブシャフト209のねじれ角が1回目の減速方向側のピーク(以下では適宜「減速ピーク」と呼ぶ。)に到達したときに(時刻t43)、F/Cを徐々に再開させる。具体的には、PCM50は、時刻t42からドライブシャフト209の固有振動数に対応する周期の1/4の時間が経過したときに、燃料供給を再開させた気筒11への燃料供給を再び徐々に停止させて、つまり1気筒ずつ順番にF/Cを再開させて、エンジン10のトルクを低下させる。これにより、減速ピーク後におけるドライブシャフト209のねじれのはね上がりを抑えることで、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を抑制する。このような第1制御によれば、ガタが詰まるときに発生する振動(ガタ詰めショック)及びドライブシャフト209のねじれに起因する振動の両方を適切に抑制することができる。
 図17に戻ると、ステップS502において、F/C気筒数が全気筒数であると判定されなかった場合(ステップS502:No)、PCM50は、ステップS505に進み、3点火後にドライブシャフト209のねじれがピーク(減速ピーク)になるか否かを判定する。PCM50は、ドライブシャフト209の固有振動数に対応する周期の1/4の時間から、ねじれがピークになるタイミングを求め、このタイミングから3点火に対応する時間遡ったタイミングを求めて、ステップS505の判定を行う。
 ステップS505において、3点火後にねじれがピークになると判定されなかった場合(ステップS505:No)、PCM50は、ガタねじれ制御を終了し、メインルーチン(図5)に戻る。これに対して、3点火後にねじれがピークになると判定された場合(ステップS505:Yes)、PCM50は、ステップS506に進み、ドライバの減速要求が比較的大きいか否かを判定する。具体的には、PCM50は、ギヤ段、エンジン回転数及びエンジントルクのうちの少なくとも1つ以上に基づき、ドライバの減速要求が比較的大きいか否かを判定する。このステップS506で判定される減速要求のレベルは、上述した第1制御が実行される場合に求められる減速要求のレベルよりも小さいものとする。例えば、PCM50は、ギヤ段が3速以上であり、エンジン回転数が3000rpm以上であり、且つエンジントルクが150Nm以上である場合に、ステップS506において減速要求が比較的大きいと判定する。
 ステップS506において、減速要求が比較的大きいと判定された場合(ステップS506:Yes)、PCM50は、ステップS507に進む。この場合、PCM50は、ステップS507において、ガタねじれ制御の第2制御を実行する。ここで、図19を参照して、第2制御について具体的に説明する。
 図19は、上にドライブシャフト209のねじれ角を示し、下にF/C気筒数を示している。ここでは、車両500が減速しているが、F/Cが未だ実行されていない状況(F/C気筒数=0)を前提とする。図19に示すドライブシャフト209のねじれ角の変化は、図18と同様であるため、その説明を省略する。
 第2制御では、PCM50は、ステップS507において、ドライブシャフト209のねじれ角が1回目の減速ピークに到達したときに(時刻t43)、全気筒11に対するF/Cを実行する。具体的には、PCM50は、1気筒ずつ順番に燃料供給を停止させて、全気筒11への燃料供給を停止させることで、エンジン10のトルクを低下させる。これにより、減速ピーク後におけるドライブシャフト209のねじれのはね上がりを抑えることで、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を抑制する。このような第2制御によれば、減速要求を確実に満たしつつ、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動も適切に抑制することができる。
 図17に戻ると、ステップS506において、減速要求が比較的大きいと判定されなかった場合(ステップS506:No)、PCM50は、ステップS508に進み、ドライバの減速要求が中程度であるか否かを判定する。具体的には、PCM50は、ギヤ段、エンジン回転数及びエンジントルクのうちの少なくとも1つ以上に基づき、ドライバの減速要求が中程度であるか否かを判定する。このステップS508で判定される減速要求のレベルは、ステップS506で判定される減速要求のレベルよりも小さいものとする。例えば、PCM50は、エンジン回転数が1500rpm以上であり、且つエンジントルクが50Nm以上である場合に、ステップS508において減速要求が中程度であると判定する。
 ステップS508において、減速要求が中程度であると判定された場合(ステップS508:Yes)、PCM50は、ステップS509に進む。この場合、PCM50は、ステップS509及びS510において、ガタねじれ制御の第3制御を実行する。ここで、図20を参照して、第3制御について具体的に説明する。
 図20は、上にドライブシャフト209のねじれ角を示し、下にF/C気筒数を示している。ここでは、車両500が減速しているが、F/Cが未だ実行されていない状況(F/C気筒数=0)を前提とする。図20に示すドライブシャフト209のねじれ角の変化は、図18と同様であるため、その説明を省略する。
 第3制御では、PCM50は、ステップS509において、ドライブシャフト209のねじれ角が1回目の減速ピークに到達したときに(時刻t43)、4気筒中の2つの気筒11に対するF/Cを実行する。具体的には、PCM50は、1気筒ずつ順番に燃料供給を停止させて、2つの気筒11への燃料供給を停止させることで、エンジン10のトルクを低下させる。この後、PCM50は、ステップS510において、ドライブシャフト209のねじれ角が2回目の減速ピークに到達したときに(時刻t44)、更に2つの気筒11に対するF/Cを実行する。具体的には、PCM50は、1気筒ずつ順番に燃料供給を停止させて、残りの2つの気筒11への燃料供給を停止させることで、エンジン10のトルクを低下させる。これにより、全気筒11に対するF/Cが完了する。このような第3制御では、1回目及び2回目のそれぞれの減速ピーク後におけるドライブシャフト209のねじれのはね上がりを抑えることで、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を抑制する。これにより、減速要求をある程度満たしつつ、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を効果的に抑制することができる。
 図17に戻ると、ステップS508において、減速要求が中程度であると判定されなかった場合(ステップS508:No)、つまり減速要求が低い場合、PCM50は、ステップS511に進む。この場合、PCM50は、ステップS511~S514において、ガタねじれ制御の第4制御を実行する。ここで、図21を参照して、第4制御について具体的に説明する。
 図21は、上にドライブシャフト209のねじれ角を示し、下にF/C気筒数を示している。ここでは、車両500が減速しているが、F/Cが未だ実行されていない状況(F/C気筒数=0)を前提とする。図21に示すドライブシャフト209のねじれ角の変化は、図18と同様であるため、その説明を省略する。
 第4制御では、PCM50は、ステップS511において、ドライブシャフト209のねじれ角が1回目の減速ピークに到達したときに(時刻t43)、4気筒中の1つの気筒11に対するF/Cを実行して(F/C気筒数=1となる)、エンジン10のトルクを低下させる。次いで、PCM50は、ステップS512において、ドライブシャフト209のねじれ角が2回目の減速ピークに到達したときに(時刻t44)、更に1つの気筒11に対するF/Cを実行して(F/C気筒数=2となる)、エンジン10のトルクを低下させる。次いで、PCM50は、ステップS513において、ドライブシャフト209のねじれ角が3回目の減速ピークに到達したときに(時刻t45)、更に1つの気筒11に対するF/Cを実行して(F/C気筒数=3となる)、エンジン10のトルクを低下させる。次いで、PCM50は、ステップS514において、ドライブシャフト209のねじれ角が4回目の減速ピークに到達したときに(時刻t46)、更に1つの気筒11に対するF/Cを実行して(F/C気筒数=4となる)、エンジン10のトルクを低下させる。これにより、全気筒11に対するF/Cが完了する。このような第4制御では、1回目~4回目のそれぞれの減速ピーク後におけるドライブシャフト209のねじれのはね上がりを抑えることで、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を抑制する。これにより、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動をより効果的に抑制することができる。
 ステップS504、S507、S510、S514の後、PCM50は、ガタねじれ制御を終了し、メインルーチン(図5)に戻る。
<作用効果>
 次に、本発明の実施形態による車両の制御装置及び制御方法の作用効果について説明する。
 本実施形態では、PCM50は、アクセル開度に応じた目標加速度に基づきドライブシャフト209の目標ねじれ角を設定し、この目標ねじれに基づきエンジン10の目標トルクを設定してエンジン10を制御する。これにより、加減速時(つまりトルク上昇又はトルク低下の過渡時)におけるドライブシャフト209の挙動が加味された目標トルクを適用することができ、ドライブシャフト209のねじれに起因する車体振動を抑制しつつ、加減速時における応答性(過渡応答性)を確保することが可能となる。
 また、本実施形態では、PCM50は、ドライブシャフト209のねじれ角に応じたねじれ角トルクと、ドライブシャフト209のねじれ角速度に応じたねじれ角速度トルクとに基づき目標トルクを設定するので、ドライブシャフト209の挙動が適切に加味された目標トルクを適用することができる。このような目標トルクを適用することで、目標ねじれ角に相当する実ねじれ角を適切に生じさせることができ、ドライブシャフト209のねじれに起因する振動を効果的に抑制することができる。
 また、本実施形態では、目標トルクは、ねじれ角トルクに応じて上昇し、この上昇過程においてねじれ角速度トルクに応じて一時的に低下するような時間波形を有しているので、トルク上昇又はトルク低下の過渡時におけるドライブシャフト209の挙動がより効果的に加味された目標トルクを適用することができる。
 また、本実施形態では、PCM50は、上記のように設定した目標ねじれ角とドライブシャフト209の実ねじれ角との差に基づき目標トルクを補正するので、目標ねじれ角に応じた実ねじれ角を適切に実現できるようになる。
 また、本実施形態では、PCM50は、エンジン10側の角速度と車輪側の角速度との差に基づき、実ねじれ角を精度良く求めることができる。特に、PCM50は、エンジン10のトルクに基づきエンジン10側の角速度を求めると共に、車両500の走行抵抗に基づき車輪側の角速度を求めるので、実ねじれ角をより精度良く求めることができる。
 また、本実施形態では、PCM50は、空気量調整装置としてスロットルバルブ5の応答遅れを補償するよう目標トルクを補正するので、スロットルバルブ5の応答遅れによりエンジン10のトルク出力がドライバの加減速要求に対して遅れてしまうことを適切に抑制できる。
<変形例>
 上述した実施形態では、エンジン10を駆動源とする車両500に本発明を適用する例を示したが、変形例では、図22に示すようなモータ300を駆動源とする車両501(いわゆる電気自動車(EV車両))に本発明を適用してもよい。この車両501では、モータ300はクラッチ202を介して減速機205に接続されている(その他の構成は車両500と同様である)。このような変形例では、図示しないPCM50(制御器)は、インバータ(図示せず)を介してモータ300を制御することで、モータ300のトルクを調整すればよい。なお、更なる変形例では、エンジン及びモータを駆動源とする車両(いわゆるハイブリッド車両)に本発明を適用してもよい。
 5 スロットルバルブ
 10 エンジン
 11 気筒
 13 燃料噴射弁
 14 点火プラグ
 30 アクセル開度センサ
 50 PCM
 100 エンジンシステム
 202 クラッチ
 204 トランスミッション
 207 動力伝達系
 209 ドライブシャフト
 300 モータ
 500、501 車両

Claims (11)

  1.  車両の制御装置であって、
     アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
     前記車両の駆動源のトルクを調整するトルク調整機構と、
     前記アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度に基づき前記トルク調整機構を制御する制御器と、を有し、
     前記制御器は、
     前記アクセル開度に基づき前記車両の目標加速度を設定し、
     前記目標加速度に基づき、前記車両の車輪を駆動するドライブシャフトの目標ねじれ角を設定し、
     前記目標ねじれに基づき前記駆動源の目標トルクを設定し、
     前記目標トルクに基づき前記トルク調整機構を制御するように構成されている、
     ことを特徴とする車両の制御装置。
  2.  前記制御器は、前記目標ねじれ角を実現すべく、前記ドライブシャフトのねじれ角に応じた第1トルクと、前記ドライブシャフトのねじれ角速度に応じた第2トルクとに基づき、前記目標トルクを設定するように構成されている、請求項1に記載の車両の制御装置。
  3.  前記目標トルクは、前記第1トルクに応じて上昇し、この上昇過程において前記第2トルクに応じて一時的に低下するような時間波形を有する、請求項2に記載の車両の制御装置。
  4.  前記制御器は、前記目標ねじれ角と前記ドライブシャフトの実ねじれ角との差に基づき、前記目標トルクを補正するように構成されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  5.  前記制御器は、前記駆動源側の角速度と前記車輪側の角速度との差に基づき前記実ねじれ角を求めるように構成されている、請求項4に記載の車両の制御装置。
  6.  前記制御器は、前記駆動源からのトルクに基づき前記駆動源側の角速度を求めると共に、前記車両の走行抵抗に基づき前記車輪側の角速度を求め、これら角速度の差に基づき前記実ねじれ角を求めるように構成されている、請求項5に記載の車両の制御装置。
  7.  前記制御器は、
     前記駆動源側の角速度と前記車輪側の角速度との差に基づき前記ドライブシャフトの実ねじれ角を求め、
     前記実ねじれ角が0になってから、前記実ねじれ角が前記車輪の駆動方向側又は減速方向側へと変化するまでの間に、前記目標トルクを補正するように構成されている、
     請求項1乃至6のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  8.  前記制御器は、
     前記駆動源側の角速度と前記車輪側の角速度との差に基づき前記ドライブシャフトの実ねじれ角を求め、
     前記実ねじれ角が0から前記車輪の駆動方向側へと変化したときに、前記駆動源のトルクを低下させるよう前記トルク調整機構を制御するように構成されている、
     請求項1乃至7のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  9.  前記駆動源は、エンジンを含み、
     前記トルク調整機構は、前記エンジンに供給される空気量を調整する空気量調整装置を含み、
     前記制御器は、前記空気量調整装置の応答遅れを補償するよう前記目標トルクを補正するように構成されている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  10.  前記駆動源は、エンジン又はモータを含む、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  11.  アクセル開度を検出するアクセル開度センサ及び車両の駆動源のトルクを調整するトルク調整機構を有する車両の制御方法であって、
     前記アクセル開度に基づき前記車両の目標加速度を設定するステップと、
     前記目標加速度に基づき、前記車両の車輪を駆動するドライブシャフトの目標ねじれ角を設定するステップと、
     前記目標ねじれに基づき前記駆動源の目標トルクを設定するステップと、
     前記目標トルクに基づき前記トルク調整機構を制御するステップと、
     を有することを特徴とする車両の制御方法。
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