WO2020100519A1 - エンジン制御装置及びエンジン制御方法 - Google Patents

エンジン制御装置及びエンジン制御方法 Download PDF

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喜雅 石川
佐藤　真也
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine control device and an engine control method for performing torque-based (torque demand) type engine control.
  • a torque-based (torque demand) type engine control has been put into practical use as one of the control methods for an engine having an electronically controlled throttle (hereinafter abbreviated as "electrically controlled throttle”).
  • the torque-based engine control calculates the target torque of the engine based on the accelerator opening and the engine speed, and performs throttle control, fuel control, ignition control, etc. to achieve both the target torque and the target air-fuel ratio. This is a control method that enables
  • Torque control in torque-based engine control is low response torque control that is performed through an intake amount operation represented by electronically controlled throttle operation, and high response that is performed without an intake amount operation represented by ignition retard or fuel cut.
  • the basic of torque control is torque control (low response torque control) by electronically controlled throttle.
  • the target torque to be realized is set as the low response target torque.
  • the target torque changes at high speed and in a complicated manner, it is difficult to generate the engine torque in accordance with the target torque by operating only the electronically controlled throttle due to the response delay of the intake air.
  • the target torque to be realized is set as the high response target torque, and the low response target torque is set to be equal to or higher than the high response target torque.
  • FIG. 1 is a chart showing an example of a time change of each torque and an ignition timing correction amount when the target torque and the estimated torque match in a steady state.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is torque. Then, in the chart shown on the upper side of FIG. 1, examples of the low response target torque 11, the high response target torque 12, and the estimated torque 13 are shown.
  • a period during which the low response target torque (for example, the low response target torque 11) changes by a set value or more within the set time is referred to as “transient”. Further, a period in which the low response target torque (for example, the low response target torque 11) and the estimated torque (for example, the estimated torque 13) match each other is referred to as “steady state”. Ranges 14 and 15 show that the low response target torque 11 and the high response target torque 12 are the same because the torque does not change in the steady state.
  • Independent low response torque control generates engine torque that exceeds the target torque.
  • high response torque control such as ignition retard and fuel cut is performed in combination so that the excessive actual generated torque is adjusted in a decreasing direction so that the estimated torque 13 matches the high response target torque 12.
  • the upper chart of FIG. 1 shows that a difference 16 between the target torque and the actual generated torque is generated. Therefore, as the ignition timing correction amount, the ignition torque and the fuel cut are performed for the ignition timing (Minimum advance for for the Best Torque) at which the torque becomes maximum, so that the estimated torque 13 is set to the high response target torque 12 The correction is made to approach.
  • the electric throttle is opened slightly larger than the target torque to be realized, engine torque exceeding the target torque is generated, and at the same time, ignition retard and fuel cut are performed so as to eliminate the difference 16 between the target torque and the actually generated torque.
  • the control to be performed is performed.
  • the actual generated torque at the time of performing low response torque control is estimated.
  • the estimated value of the actually generated torque that is, the estimated torque is represented as the estimated torque 13 in the chart shown in the upper side of FIG. 1 as described above. Then, the accuracy of the estimated torque 13 influences the accuracy of torque control during a transition.
  • Patent Document 1 discloses a technique for correcting the engine torque by correcting the ignition timing or the like according to the deviation between the target torque and the corrected estimated torque.
  • Patent Document 2 discloses a technique that has a transient response physical model relating to the intake and exhaust system parts of the engine, and calculates the engine torque estimated value using the transient response physical model.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the estimated torque map 20 for calculating the estimated torque.
  • the estimated torque map 20 provided as an example of the conversion map is input with the engine speed and the actual air charge amount measured by the air flow sensor. Then, in the estimated torque map 20, the estimated torque can be output by a calculation for converting the input engine speed and the actual air charge amount into the engine torque.
  • FIG. 3 is a chart showing an example of the time variation of the target torque and the estimated torque and the ignition timing correction amount when the deviation occurs in the steady state.
  • FIG. 3 if a deviation occurs between the low response target torque 11 and the high response target torque 12 and the estimated torque 17 even in the steady state, a difference 18 is displayed in the lower chart of FIG.
  • ignition retard and fuel cut may always be performed. As a result, problems such as deterioration of fuel efficiency, exhaust temperature rise, and torque fluctuation are caused.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the first-order delay processing unit 21 that performs a process of calculating the estimated torque from the low response target torque.
  • the first-order lag processing unit 21 executes the first-order lag process on the input low response target torque using the time constant ⁇ selected from the map stored in the time constant storage unit 22 to perform the calculation. Output the estimated torque.
  • the low response target torque that is the input of the first-order delay processing unit 21 and the estimated torque that is the output of the first-order delay processing unit 21 match.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the estimated torques 33 and 35 when the actually generated torque draws a complicated torque trajectory with respect to the low response target torque 31.
  • the turbo engine draws a complicated torque trajectory of the actual generated torque with respect to the low response target torque 31 during a transition.
  • the turbo lag 32 cannot be expressed by the adaptation using only one time constant ⁇ , and the estimated torque 33 and the actually generated torque 34 indicated by the broken line deviate from each other. Will end up.
  • FIG. Chart (2) shows an example in which the number of time constants ⁇ is increased from one to three of ⁇ 1 to ⁇ 3.
  • the estimated torque 35 approaches the actually generated torque 34.
  • map creation that is, matching work time increases.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to make it possible to apply torque-based engine control to an engine that draws a complicated torque trajectory.
  • the engine control device includes a target torque calculation unit that calculates a target torque of an engine in which torque-based engine control is performed using an estimated torque, and an actual intake amount of air taken into the engine with respect to a target intake amount.
  • An estimated torque calculation unit that calculates an estimated torque by performing a first-order delay process on the target torque using a first-order delay coefficient equivalent to the time constant calculated for each control cycle based on the change.
  • the present invention for example, it is applicable to an engine that draws a complicated torque trajectory during a transition such as a turbo engine, and it is possible to realize a torque-based engine control that does not require time constant adaptation. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
  • 6 is a chart showing an example of a temporal change of each torque and an ignition timing correction amount when the target torque and the estimated torque match with each other in a steady state. It is explanatory drawing which shows the example of the estimated torque map for calculating an estimated torque. 7 is a chart showing an example of a change in target torque and estimated torque over time and an ignition timing correction amount when a deviation occurs during steady state. It is a block diagram showing an example of a first-order lag processing part which performs processing which computes estimated torque from low response target torque. It is explanatory drawing which shows the example of an estimated torque in the case of drawing a complicated torque trajectory with respect to a low response target torque.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of a turbo engine compatible torque-based engine system to which an engine control device according to a first embodiment of the present invention is applied. It is a functional block diagram which shows the structural example of the control system of the torque base engine system corresponding to the turbo engine which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a functional block diagram which shows the structural example of the estimated torque calculating part which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the example of the calculation content of the 1st-order delay coefficient calculation part which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a functional block diagram which shows the structural example of the estimated torque calculation part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of a turbo engine compatible torque-based engine system 1 to which the engine control device according to the first embodiment is applied.
  • a configuration example of the torque base engine system 1 for a turbo engine and a method for controlling the engine 10 (engine control method) will be described.
  • the engine 10 (an example of an internal combustion engine) is a turbocharged engine having a turbocharger 116.
  • the engine (engine 10) is subjected to torque-based engine control using the estimated torque.
  • the estimated torque used in the torque-based engine control is calculated by an engine control unit (ECU: Engine Control Unit) 102.
  • ECU Engine Control Unit
  • a compressor 117 which is a component of the turbocharger 116, is provided in the intake system of the engine 10. The intake air compressed by the compressor 117 passes through the intake pipe 111 and is introduced to the inlet side of the electronically controlled throttle 107.
  • the electronically controlled throttle 107 determines the throttle opening based on a signal calculated by the ECU 102 based on the opening information of the accelerator pedal 101 operated by the driver, and is introduced into the intake manifold 109 according to the opening. Adjust the intake air volume.
  • the ECU 102 is an example of an engine control device.
  • the air flow sensor 108 provided in front of the compressor 117 measures the actual intake air amount of the air taken into the cylinder of the engine 10. Then, a measurement signal of the actual intake air amount is transmitted from the air flow sensor 108 to the ECU 102.
  • the ECU 102 is of a computer type and is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. Each function of the ECU 102 is realized by the CPU executing the program code read from the ROM. Various values, parameters, etc. during the processing are temporarily stored in the RAM, read out from the RAM as needed, and used in the processing.
  • the ROM in which the program code is stored is an example of a computer-readable non-transitory storage medium.
  • the ECU 102 Based on the actual intake air amount measured by the air flow sensor 108 and the engine speed obtained from the output signal of the crank angle sensor (not shown), the ECU 102 sets the appropriate fuel injection amount for realizing the target air-fuel ratio. Calculate the fuel injection timing.
  • the intake manifold 109 is provided with an injector 103 (an example of a fuel injection valve).
  • the injector 103 injects fuel according to a fuel injection command output from the ECU 102.
  • the fuel injected from the injector 103 and the intake air form a mixture of fuel and air in the intake manifold 109.
  • the air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber 100 from the moment when the piston 110 provided for each cylinder of the engine 10 descends and the intake valve 104 opens.
  • the intake valve 104 is closed, and the air-fuel mixture compressed in the process of the piston 110 rising is ignited by the ignition plug 106 immediately before the compression top dead center.
  • the ignited air-fuel mixture rapidly expands to push down the piston 110 and generate engine torque.
  • a turbine 118 which is a component of the turbocharger 116, is attached to the exhaust pipe 112.
  • the turbine 118 is rotationally driven by the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 112 and synchronously rotates the coaxial compressor 117.
  • the turbo engine compatible torque-based engine system 1 obtains a supercharging effect by rotating the turbine 118 and the compressor 117 of the turbocharger 116 using the energy of exhaust gas.
  • the supercharging effect depends on the amount of exhaust gas.
  • the waste gate valve control unit 115 controls the opening / closing duty ratio of the waste gate valve 114 to bypass a part of the exhaust gas toward the waste gate 113. Adjust turbine rotation. As a result, the intake pressure is controlled so as not to exceed the set value.
  • the wastegate valve control unit 115 is of a computer type and is capable of bidirectional communication with the ECU 102.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing a configuration example of the control system of the turbo engine compatible torque-based engine system 1.
  • the engine control device includes a maximum torque setting value calculation unit 200, an idle request torque calculation unit 201, a driver request torque calculation unit 202, a target torque calculation unit (target torque calculation unit 203), and a torque control for air.
  • a unit 220 and an ignition / fuel torque control unit 230 are provided.
  • the ignition / fuel torque control unit 230 includes an estimated torque calculation unit (estimated torque calculation unit 210).
  • the maximum torque setting value calculation unit 200 calculates the maximum torque setting value at the engine rotation speed (the rotation speed of the engine 10) at that time based on the input engine rotation speed signal.
  • the idle request torque calculation unit 201 calculates the torque required to maintain the target idle rotation speed based on the input engine rotation speed signal.
  • the driver required torque calculation unit 202 calculates the accelerator opening obtained from the accelerator opening signal, the maximum torque set value calculated by the maximum torque set value calculation unit 200, and the idle required torque calculated by the idle request torque calculation unit 201. Based on, the engine torque required by the driver is calculated.
  • the target torque calculation unit calculates the target torque of the engine (engine 10) in which the torque-based engine control is performed using the estimated torque.
  • the target torque calculation unit 203 fetches the required torque from the external system such as the auto cruise required torque, the transmission required torque, the TRC (TRaction Control) required torque, in addition to the driver required torque calculated by the driver required torque calculation unit 202.
  • the final target torque (engine torque target value) is determined in consideration of the respective priorities.
  • the target torque calculated by the target torque calculation unit 203 is separated into a low response target torque 207 and a high response target torque 211. Then, the low response target torque 207 is transmitted to the air torque control unit 220 forming the low response torque control path.
  • the high response target torque 211 is transmitted to the ignition / fuel torque control unit 230 that forms a high response torque control path.
  • the air torque control unit 220 includes a target boost pressure calculation unit 205, a target wastegate duty calculation unit 206, a target intake pressure calculation unit 208, and a target throttle opening calculation unit 209.
  • the target boost pressure calculation unit 205 calculates the target boost pressure corresponding to the maximum torque set value 204 calculated by the maximum torque set value calculation unit 200.
  • the target wastegate duty calculation unit 206 calculates the target wastegate duty required to realize the target boost pressure calculated by the target boost pressure calculation unit 205, and the wastegate valve control unit 115 (Westgate). Send the calculation result to the control system).
  • the target intake pressure calculation unit 208 calculates the target intake pressure required to realize the low response target torque 207.
  • the target throttle opening degree calculation unit 209 calculates the target throttle opening degree necessary to realize the target intake pressure calculated by the target intake pressure calculation unit 208, and transmits the calculation result to the electronically controlled throttle 107.
  • the ignition / fuel torque control unit 230 includes an estimated torque calculation unit 210, an ignition / fuel operation torque correction rate calculation unit 212, a torque operation method selection unit 213, a torque operation amount distribution unit 214, and an ignition timing correction amount. It has a calculation unit 215 and a fuel cut cylinder number calculation unit 216.
  • the estimated torque calculation unit 210 estimates the engine torque actually generated (actually generated torque) as the estimated torque during engine torque control, and the estimated torque (engine Calculate the estimated torque value). Specifically, the estimated torque calculation unit 210 calculates the estimated torque by estimating the actual generated torque on the assumption that the low response torque control is performed by the throttle and the turbocharger. In the present embodiment, the estimated torque calculation unit (estimated torque calculation unit 210) calculates the time constant for each control cycle based on the change in the actual intake amount of the air taken into the engine (engine 10) with respect to the target intake amount. A first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304 shown in FIG. 8 described later) equivalent to (time constant ⁇ ) is calculated, and the target torque is subjected to first-order lag processing based on the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) to estimate the estimated torque. Is calculated.
  • the ignition / fuel operation torque correction rate calculation unit 212 calculates an ignition / fuel operation torque correction rate that serves as an index during torque operation by ignition / fuel. At this time, the ignition / fuel operation torque correction rate calculation unit 212 calculates the ratio between the estimated torque calculated by the estimated torque calculation unit 210 and the high response target torque 211 input from the target torque calculation unit 203.
  • the torque operation method selection unit 213 selects an appropriate torque operation method based on the input operation state and the ignition / fuel operation torque correction rate calculated by the ignition / fuel operation torque correction rate calculation unit 212.
  • the torque operating method includes ignition timing correction and fuel cut, and the respective correction methods are selected individually or in combination.
  • the torque operation amount distribution unit 214 is based on the ignition / fuel operation torque correction rate calculated by the ignition / fuel operation torque correction rate calculation unit 212 and the torque operation method selected by the torque operation method selection unit 213.
  • the torque operation amount is distributed to the ignition timing correction amount calculation unit 215 and the fuel cut cylinder number calculation unit 216.
  • the ignition timing correction amount calculation unit 215 calculates the ignition timing correction amount based on the distributed torque correction rate. Therefore, the ignition timing correction amount calculation unit 215 is an example of an ignition timing correction unit that corrects the ignition timing at which the fuel injected into the cylinder of the engine 10 is ignited so that the estimated torque becomes the high response target torque 211. Used as.
  • the fuel cut cylinder number calculation unit 216 calculates the fuel cut cylinder number based on the distributed torque correction rate. Therefore, the fuel cut cylinder number calculation unit 216 is used as an example of a fuel cut control unit that cuts fuel to the cylinders of the engine 10 so that the estimated torque becomes the high response target torque 211.
  • the ignition timing correction amount calculated by the ignition timing correction amount calculation unit 215 is reflected in the control of the ignition control system, and the fuel cut cylinder number calculated by the fuel cut cylinder number calculation unit 216 is reflected in the control of the fuel control system. .. Therefore, it is possible to realize a desired engine torque even during a transition.
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration example of the estimated torque calculation unit 210.
  • the estimated torque calculation unit (estimated torque calculation unit 210) includes a target intake air amount calculation unit (target intake air amount calculation unit 300), a first-order lag coefficient calculation unit (first-order lag coefficient calculation unit 301), and a first-order lag processing unit (first-order lag). Processing unit 302).
  • the target intake air amount calculation unit 300 has a low response target torque 207 input from the target torque calculation unit 203 and a target intake air amount data table (not shown) using the engine speed as an argument. Then, the target intake air amount calculation unit (target intake air amount calculation unit 300) refers to the target intake air amount data table and inputs the target torque (low response target torque 207) from the target torque calculation unit (target torque calculation unit 203). ) And the number of revolutions of the engine (engine 10), the target intake air amount (target intake air amount 303) is calculated.
  • the first-order lag coefficient calculation unit (first-order lag coefficient calculation unit 301) is a first-order lag coefficient equivalent to a time constant (time constant ⁇ ) calculated for each control cycle based on the target intake air amount (target intake air amount 303) and the actual intake air amount. Is calculated.
  • the calculated time constant ⁇ is output to the primary delay processing unit 302 as a primary delay coefficient 304.
  • the first-order lag coefficient calculation unit 301 calculates the time constant ⁇ and the first-order lag coefficient 304 during a transition in which the target torque changes by a set value or more within the set time. That is, the first-order lag coefficient calculation unit (first-order lag coefficient calculation unit 301) can calculate the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) during a transition in which the actual intake amount changes by the set value or more within the set time.
  • the first-order lag processing unit performs the first-order lag processing on the target torque (low-response target torque 207) based on the target torque (low-response target torque 207) and the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304). And the estimated torque is calculated.
  • the first-order lag processing section uses the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) calculated during a transition in which the target torque (low response target torque 207) changes by a set value or more within a set time.
  • the estimated torque is calculated by performing the first-order delay process on the target torque (low response target torque 207). Further, the first-order lag processing section (first-order lag processing section 302) can calculate the target torque (low response target torque 207) as the estimated torque during a steady state in which the target intake air amount and the actual intake air amount match.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of calculation contents of the first-order delay coefficient calculation unit 301.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the intake air amount.
  • the chart (1) in FIG. 9 shows the relationship between the target intake air amount X ′ (t) and the actual intake air amount Y ′ (t).
  • the lower part of the chart (1) of FIG. 9 shows a transitional state in which the actual intake air amount Y '(t) approaches the target intake air amount X' (t), and the upper part of the chart (1) shows the transient state.
  • the target intake air amount X '(t) is a value calculated by the target intake air amount calculation unit 300, and corresponds to the target intake air amount 303 shown in FIG.
  • the actual intake air amount Y '(t) is a value measured by the air flow sensor 108 shown in FIG.
  • the first-order delay coefficient calculation unit 301 calculates a first-order delay coefficient ⁇ related to the intake air amount from the target intake air amount X ′ (t) and the actual intake air amount Y ′ (t) at each control cycle. Calculate to.
  • the physical quantity at time t is called the “current value” and the physical quantity at time t ⁇ 1 is called the “previous value”.
  • the primary The delay coefficient ⁇ is calculated.
  • the first-order lag coefficient ⁇ corresponds to the first-order lag coefficient 304 shown in FIG.
  • the chart (2) in FIG. 9 shows the relationship between the low response target torque X (t) and the estimated torque Y (t).
  • the lower part of the chart (2) of FIG. 9 shows the state of the transient state where the estimated torque Y (t) approaches the low response target torque X (t), and the upper part of the chart (2) shows the estimation in the transient state.
  • An enlarged view of the range 311 showing the state of the torque Y (t) is shown.
  • the primary delay processing unit 302 As described with reference to the chart (1) of FIG. 9, when the first-order lag coefficient calculation unit 301 calculates the first-order lag coefficient ⁇ , the estimated torque Y (t) is calculated using the first-order lag coefficient ⁇ . It Therefore, the primary delay processing unit 302, as shown in the following equation (2), the primary delay coefficient ⁇ calculated by the equation (1), the low response target torque X (t), and the previous value Y of the estimated torque. The current value Y (t) of the estimated torque is calculated for each control cycle based on (t-1).
  • the first-order lag coefficient ⁇ calculated by the equation (1) and used in the equation (2) is calculated by the first-order lag coefficient calculator 301 and stored in the first-order lag processor 302 as shown in FIG. It is represented as the output first-order lag coefficient 304.
  • the first-order lag coefficient 304 is a value that expresses how the actual intake amount changes.
  • the first-order lag coefficient ⁇ is a value obtained by discretizing the time constant ⁇ with the control cycle ⁇ T, as shown in the following expression (3). Computing the first-order lag coefficient ⁇ and using it to compute the estimated torque Y (t) is equivalent to computing the time constant ⁇ to compute the estimated torque Y (t).
  • the ECU 102 includes an estimated torque calculation unit 210 as shown in FIG. 7.
  • the first-order delay coefficient calculation unit 301 calculates the first-order delay coefficient 304 used for the first-order delay process based on the change in the actual intake amount of the air taken into the engine 10. Then, the estimated torque calculation unit 210 can calculate the estimated torque by the primary delay processing unit 302 performing the primary delay process based on the low response target torque 207 and the primary delay coefficient 304.
  • the estimated torque calculation unit 210 when the low response target torque 207 changes by a set value or more within a set time, the low response target torque 207 calculated by the target torque calculation unit 203.
  • the estimated torque can be calculated by performing the first-order delay process.
  • the low response target torque 207 changes by a set value or more within the set time, it means that the low response target torque 207 is not in a steady state.
  • the estimated torque calculation unit 210 performs the primary delay process based on the change in the actual intake amount of the air taken into the engine 10.
  • the first-order delay coefficient 304 used for is calculated.
  • the first-order lag processing unit 302 can calculate the estimated torque using the first-order lag coefficient 304.
  • the ignition timing correction unit ignites the fuel injected into the cylinder of the engine (engine 10) so that the estimated torque becomes the target torque (high response target torque 211). Correct the time.
  • the estimated torque can be increased or decreased by correcting the ignition timing.
  • the fuel cut control unit (fuel cut cylinder number calculation unit 216) performs fuel cut on the cylinders of the engine (engine 10) so that the estimated torque becomes the target torque (high response target torque 211). For example, the torque can be reduced by performing the fuel cut on a specific cylinder among the plurality of cylinders.
  • the fuel injection amount control unit causes the fuel of the fuel injection valve (injector 103) that sends fuel to the cylinder of the engine (engine 10) so that the estimated torque becomes the target torque (high response target torque 211). Correct the injection amount.
  • the ECU 102 By increasing or decreasing the fuel injection amount by the ECU 102, it is possible to increase or decrease the estimated torque so that the estimated torque approaches the target torque.
  • the correction of the ignition timing, the fuel cut, or the correction of the fuel injection amount is performed by the ECU 102 alone or in combination, for example.
  • the estimated torque calculation unit 210 can provide an engine control device (ECU 102) and a control method using a torque estimation logic that does not require time constant adaptation.
  • the ECU 102 automatically calculates the primary delay coefficient 304 of the torque for each control cycle based on the change in the actual intake air amount, and also performs the primary delay processing based on the target torque and the primary delay coefficient 304 to estimate the estimated torque. Is calculated.
  • the ECU 102 does not need to increase the number of time constants and perform parameter adaptation for first-order delay processing. Further, problems such as deterioration of fuel efficiency, rise in exhaust temperature, and torque fluctuation due to deviation between the target torque and the estimated torque during steady state will not occur. Since the ECU 102 can accurately calculate the estimated torque based on the automatically calculated first-order delay coefficient 304, appropriate torque-based torque control can be performed.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing how the actual intake air amount 321 vibrates with respect to the target intake air amount 320.
  • the actual intake air amount 321 In a transitional state in which the actual intake air amount 321 changes toward the target intake air amount 320, the actual intake air amount 321 easily vibrates as shown in FIG. However, if the actual intake air amount 321 used to calculate the first-order delay coefficient ⁇ is vibrating, the first-order delay coefficient ⁇ may not be calculated appropriately.
  • the first-order delay coefficient ⁇ calculated by the first-order delay coefficient calculation unit 301 according to the first embodiment includes division as shown in the above equation (1).
  • the target intake air amount X ′ (t) and the actual intake air amount Y ′ (t) are almost the same value (X ′ (t) ⁇ Y ′ (t ⁇ 1)).
  • the denominator becomes zero or becomes extremely small, resulting in mathematical inconsistency and divergence of the first-order lag coefficient ⁇ .
  • the estimated torque calculation unit 210A (FIG. 10) according to the second embodiment prevents a mathematical contradiction or divergence in Expression (1) from the estimated torque calculation unit 210 according to the first embodiment.
  • the processing is added to reduce the vibration of the actual intake air amount.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration example of the estimated torque calculation unit 210A.
  • the estimated torque calculation unit (estimated torque calculation unit 210A) includes a constant delay processing unit (constant delay processing unit 400) and a divergence prevention processing unit (divergence prevention), which are added to the estimated torque calculation unit 210 according to the first embodiment.
  • the constant delay processing unit (constant delay processing unit 400) performs filter processing using a delay coefficient as a constant for reducing the vibration of the input actual intake air amount.
  • the constant delay processing unit 400 outputs the actual intake amount with reduced vibration to the first-order delay coefficient calculation unit 301.
  • the first-order lag coefficient calculation unit receives the target intake air amount (target intake air amount 303), the filtered actual intake air amount, and the second first-order lag processing unit (first-order lag processing unit 404). Based on the input estimated intake air amount (estimated intake air amount 403), a primary delay coefficient (primary delay coefficient 304) is calculated.
  • the target intake air amount 303 is input from the target intake air amount calculation unit 300
  • the filtered actual intake air amount is input from the constant delay processing unit 400
  • the primary delay processing unit 301 is input to the primary delay coefficient calculation unit 301.
  • the previous value of the estimated intake air amount 403 is input from 404.
  • the first-order lag coefficient calculation unit 301 outputs the first-order lag coefficient 304 to the divergence prevention processing unit 401.
  • the divergence prevention processing unit calculates the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) in the calculation of the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) performed by the first-order lag coefficient calculator (first-order lag coefficient calculator 301). ), The first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) input from the first-order lag coefficient calculator (first-order lag coefficient calculator 301) is switched to a different value, and the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) is changed. To prevent the divergence of. At this time, the divergence prevention processing unit 401 switches the output with respect to the input first-order delay coefficient 304 by the condition determination shown in FIG. For example, depending on the condition determination, the divergence prevention processing unit 401 outputs to the primary delay coefficient limiting processing unit 402 whether the input primary delay coefficient 304 is output as it is or “0” is output.
  • the first-order lag coefficient limiting processing unit limits the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) input from the divergence prevention processing unit (divergence prevention processing unit 401) to limit the first-order lag processing unit (first-order lag processing unit (first-order lag coefficient). It is output to the delay processing unit 302). At this time, the first-order lag coefficient limiting processing unit 402 switches the output depending on whether the condition is a steady state or not and whether the first-order lag coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 is 0 or more and 1 or less. To limit the output.
  • the first-order delay coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 is output as it is or “0” or “1” is output. If the first-order delay coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 is a negative value less than 0, “0” is selected as the output.
  • the output of the primary delay coefficient 304 limited by the primary delay coefficient limiting processing unit 402 is input to the primary delay processing units 302 and 404.
  • the second first-order lag processing unit includes a target intake air amount (target intake air amount 303) and a first-order lag coefficient (first-order lag coefficient limiting process unit 402). Based on the delay coefficient 304), the target intake air amount (target intake air amount 303) is subjected to first-order delay processing to calculate the estimated intake air amount of the engine (engine 10).
  • the first-order lag processing unit 404 receives the target intake air amount 303 and the limited first-order lag coefficient 304 as input, performs first-order lag processing of the target intake air amount 303 (target intake air amount X ′ (t)), and estimates it.
  • the previous value Y ′′ (t ⁇ 1) of the intake air amount 403 is generated.
  • the primary delay processing unit 404 outputs the previous value Y ′′ (t ⁇ 1) of the estimated intake air amount 403 to the primary delay coefficient calculation unit 301.
  • the first-order lag coefficient calculation unit calculates the first-order lag coefficient 304.
  • the first-order lag coefficient calculation unit does not use the previous value of the actual intake amount but the previous value of the estimated intake amount (the previous value Y ′′ (t ⁇ 1) of the estimated intake amount 403). ) Is used to calculate the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304). Therefore, the first-order lag coefficient calculation unit 301 receives the input target intake air amount 303 (target intake air amount X ′ (t)), the current value of the actual intake air amount output from the constant delay processing unit 400, and the previous estimated intake air amount 403. The first-order lag coefficient 304 is automatically calculated based on the value Y ′′ (t ⁇ 1).
  • the primary delay processing unit 302 receives the primary delay coefficient 304 limited by the primary delay coefficient limiting processing unit 402, performs primary delay processing on the low response target torque 207, and corrects the calculated estimated torque for the ignition / fuel operation torque. It outputs to the rate calculation part 212.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of processing of the divergence prevention processing unit 401.
  • the divergence prevention processing unit 401 determines whether the absolute value of "target intake air amount-previous value of actual intake air amount” is less than the absolute value of "target intake air amount-current intake air amount” or "real intake air amount”. It is determined whether any of the conditions of "current value of amount-previous value of actual intake amount” is less than "1" is satisfied (S1). The absolute value is obtained under each condition in step S1 in order to prevent each calculated value from being a negative value.
  • the condition of whether the absolute value of "target intake air amount-previous value of actual intake air amount” is less than the absolute value of "target intake air amount-current intake air amount” is, for example, It is used to limit the first-order lag coefficient 304 so that the first-order lag coefficient 304 does not drop too much due to such fluctuations.
  • step S1 When any one of the two conditions in step S1 is satisfied (YES in S1), the divergence prevention processing unit 401 outputs the first-order lag coefficient 304 as “0” to the first-order lag coefficient restriction processing unit 402 ( S2), the process ends.
  • the divergence prevention processing unit 401 When neither condition is satisfied (NO in S1), the divergence prevention processing unit 401 outputs the first-order lag coefficient 304 input from the first-order lag coefficient calculation unit 301 to the first-order lag coefficient limiting processing unit 402 as it is (S3), To finish.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of processing of the first-order lag coefficient limiting processing unit 402.
  • the first-order delay coefficient restriction processing unit 402 determines whether or not it is in a steady state (S11). If it is in the steady state (YES in S11), the first-order lag coefficient limiting processing unit 402 outputs "1" as the first-order lag coefficient 304 to the first-order lag processing unit 404 (S13), and ends this processing. If it is not in the steady state (NO in S11), it is determined whether or not the first-order delay coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 exceeds "1" (S12). When the primary delay coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 exceeds "1" (YES in S12), the primary delay coefficient restriction processing unit 402 outputs "1" to the primary delay processing unit 404 (S13), This process ends.
  • the first-order lag coefficient restriction processing unit 402 determines that the first-order lag coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 is “0”. It is determined whether it is less than "(S14). If the primary delay coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 is less than "0" (YES in S14), the primary delay coefficient restriction processing unit 402 outputs "0" to the primary delay processing unit 404 (S15). , This process ends.
  • the first-order delay coefficient restriction processing unit 402 sets the first-order delay coefficient 304 input to the first-order delay processing units 302 and 404. It is output as it is (S16), and this processing is ended. That is, in step S16, if the first-order delay coefficient 304 input from the divergence prevention processing unit 401 is “0 or more and less than 1”, the input is output as it is.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing how the constant delay processing unit 400 reduces the vibration of the actual intake air amount.
  • the constant delay processing unit 400 performs the filter process with the delay coefficient as a constant for reducing the vibration of the actual intake air amount. Therefore, the constant delay processing unit 400 performs, for example, the filtering process using the delay coefficient as a constant, which is shown in the following equation (4), on the actual intake air amount input to the estimated torque calculation unit 210A to obtain the actual intake air amount. The current value of is calculated.
  • the actual intake air amount 321 including the vibration input from the left side of the constant delay processing unit 400 is output as the actual intake air amount 322 whose vibration is reduced by the filtering process of the constant delay processing unit 400.
  • the actual intake air amount 322 with reduced vibration is input to the first-order delay coefficient calculation unit 301.
  • the constant delay processing unit 400 performs the filtering process on the actual intake amount, but may perform the filtering process on the primary delay coefficient 304 calculated based on the actual intake amount. ..
  • the constant delay processing unit 400 is provided between the first-order delay coefficient calculation unit 301 and the divergence prevention processing unit 401.
  • the filter processing performed by the constant delay processing unit 400 reduces the vibration of the actual intake air amount, but does not completely eliminate the vibration. Further, in the calculation of the equation (1) executed by the first-order lag coefficient calculation unit 301, since the current value Y ′ (t) and the previous value Y ′ (t ⁇ 1) of the actual intake air amount are used, the term including the vibration is detected. There are two types. Therefore, the first-order lag coefficient calculator 301 may not be able to properly calculate the first-order lag coefficient 304.
  • equation (5) in FIG. 15 is used.
  • the previous value Y ′′ (t ⁇ 1) of the estimated intake air amount 403 shown in is used.
  • equation (5) satisfies equation (6).
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing how the first-order delay processing unit 404 calculates the estimated intake air amount by performing the first-order delay process on the target intake air amount.
  • the first-order delay processing unit 404 performs first-order delay processing using the equations (5) and (6) on the input target intake air amount 303 (target intake air amount X ′ (t)). Then, the first-order delay processing unit 404 outputs the current value Y ′′ (t) of the estimated intake air amount 403.
  • Previous value of estimated intake air amount 403 Y '' (T-1) is input to the first-order delay coefficient calculation unit 301 and is used as the previous value Y '(t-1) of the actual intake air amount in the equation (1).
  • the primary delay coefficient 304 calculated by the primary delay coefficient calculation unit 301 is output to the divergence prevention processing unit 401 again.
  • the first-order lag coefficient 304 subjected to the divergence prevention processing by the divergence prevention processing unit 401 is limited by the first-order lag coefficient limiting processing unit 402, and then output as the first-order lag coefficient 304 to the first-order lag processing unit 302.
  • the first-order lag processing unit 302 can calculate the estimated torque by performing the first-order lag processing based on the low response target torque 207 and the first-order lag coefficient 304 whose output is limited.
  • the estimated torque calculation unit 210A calculates the low response target torque 207 as the estimated torque in the steady state. At this time, the estimated torque calculation unit 210A switches the first-order lag coefficient 304 if a mathematical contradiction or divergence occurs in the calculation using the equation (1) for obtaining the first-order lag coefficient 304. This makes it possible to prevent mathematical inconsistency and divergence in the calculation of the first-order delay coefficient 304.
  • the constant delay processing unit 400 included in the estimated torque calculation unit 210A can perform filter processing for reducing vibration of the actual intake air amount. Therefore, even if the input actual intake air amount includes vibration, this vibration is reduced.
  • the first-order lag coefficient calculation unit 301 uses the previous value Y ′′ (t ⁇ 1) of the estimated intake air amount 403 instead of the previous value Y ′ (t ⁇ 1) of the actual intake air amount in the calculation of the first-order lag coefficient 304.
  • the first-order lag coefficient 304 is calculated using this.
  • the estimated torque calculation unit 210 ⁇ / b> A can reduce the deterioration of the calculation accuracy due to the vibration of the actual intake air amount used for the calculation of the first-order delay coefficient 304.
  • the estimated torque calculation unit 210A does not cause a sudden change or a vibration in the calculated value of the first-order delay coefficient 304 in the steady state and the transient state, thereby improving the stability of the calculation. In addition, it is possible to reduce the deterioration of the calculation accuracy due to the vibration of the actual intake air amount.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example in which a torque estimation error 343 occurs in the low response target torque 341 and the estimated torque 342 due to the offset 333 generated in the target intake air amount 331 and the actual intake air amount 332.
  • the chart (1) in FIG. 17 shows how an offset 333 occurs in the target intake air amount 331 and the actual intake air amount 332.
  • the target intake air amount 331 and the actual intake air amount 332 should match.
  • an offset 333 may occur between the target intake air amount 331 and the actual intake air amount 332 in a steady state due to the influence of sensor error, environmental change, and the like.
  • the actual intake air amount 332 does not become the value shown by the broken line 334 and is a value lower by the offset 333, so that the target intake air amount 331 and the actual intake air amount 332 deviate in the steady state.
  • the chart (2) of FIG. 17 shows how the torque estimation error 343 is generated in the estimated torque 342 calculated by the change of the actual intake air amount.
  • the estimated torque 342 that does not reach the low response target torque 341 is obtained due to the influence of the offset 333 generated in the target intake air amount 331 and the actual intake air amount 332.
  • a torque estimation error 343 represented by a vertical line remains in the estimated torque 342 in the transient state. Therefore, when the steady state is reached, the actual generated torque must be suddenly changed so that the estimated torque 342 matches the low response target torque 341. If there is the torque estimation error 343 in this way, the torque estimation accuracy with respect to the estimated torque 342 deteriorates. Therefore, an offset process for reducing the deterioration of the torque estimation accuracy is added to the estimated torque calculation unit 210A according to the second embodiment.
  • the estimated torque 342 does not converge to the low response target torque 341 by the end of the transient period due to the occurrence of the offset 333. Prevent. Therefore, the process of switching the lower limit value of the first-order delay coefficient 304 depending on the condition determination is added to the estimated torque calculation unit 210A according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a functional block diagram showing a configuration example of the estimated torque calculation unit 210B according to the third embodiment.
  • the estimated torque calculation unit (estimated torque calculation unit 210B) replaces the offset processing unit (offset processing unit 500) added to the estimated torque calculation unit 210A according to the second embodiment with the first-order delay coefficient restriction processing unit 402.
  • the second primary delay coefficient limiting processing unit (convergence-guaranteed primary delay coefficient limiting processing unit 501) is provided.
  • the constant delay processing unit (constant delay processing unit 400) included in the estimated torque calculation unit 210B performs filter processing using a delay coefficient for reducing vibration of the actual intake amount as a constant. After that, the constant delay processing unit 400 outputs the actual intake amount with reduced vibration to the offset processing unit 500.
  • the offset processing unit 500 performs offset processing for adding or subtracting an offset value to the input actual intake air amount during the transition period from the start of the transition period.
  • the offset processing unit (offset processing unit 500) performs the filtering process by the constant delay processing unit (constant delay processing unit 400) using the offset value obtained at the steady time when the target intake air amount and the actual intake air amount match. Offset processing is performed on the performed actual intake amount.
  • the offset processing unit 500 outputs the offset-processed actual intake air amount that has been offset to the first-order delay coefficient calculation unit 301. At the same time, the offset processing unit 500 outputs the offset value 503 used for the offset processing to the convergence guarantee first-order delay coefficient limiting processing unit 501.
  • the first-order lag coefficient calculation unit calculates the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient) based on the target intake air amount, the actual intake air amount that has been subjected to the offset process, and the estimated intake air amount of the engine (engine 10). 304) is calculated.
  • the process of the divergence prevention processing unit 401 is the same as the process described in FIG. 10, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the second first-order lag coefficient limiting processing unit (convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501) is a lower limit of the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) whose divergence is prevented by the divergence prevention processing unit (divergence prevention processing unit 401). It has a convergence guarantee function of limiting (converging) the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) by switching the value to a different value.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 performs input in addition to the first-order lag coefficient limiting processing performed by the first-order lag coefficient limiting processing unit 402 according to the second embodiment.
  • the lower limit value of the first-order delay coefficient 304 is switched according to whether the offset value 503 and the target intake air amount 303 are increased or not, and information such as the elapsed time from the start of the transient period. Then, the first-order lag coefficient limiting processing unit 501 with convergence guarantee outputs the first-order lag coefficient 304 to the first-order lag processing units 302 and 404.
  • the second first-order lag processing unit calculates the target intake air amount and the first-order lag coefficient (first-order lag) restricted by the second first-order lag coefficient limiting processing unit (first-order lag coefficient limiting processing unit with convergence guarantee 501). Based on the coefficient 304), first-order delay processing of the target intake air amount is performed to calculate an estimated intake air amount (estimated intake air amount 403) of the engine (engine 10). Then, the second primary delay processing unit (primary delay processing unit 404) outputs the estimated intake air amount (estimated intake air amount 403) to the primary delay coefficient calculation unit (primary delay coefficient calculation unit 301). After that, the first-order delay coefficient calculation unit 301 performs a process of calculating the first-order delay coefficient 304 using the estimated intake air amount 403 input from the first-order delay processing unit 404.
  • the first-order lag processing unit 302 receives the first-order lag coefficient 304, which is limited by the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 and whose lower limit value is switched, as input, and performs the first-order lag processing on the low response target torque 207. Then, the first-order delay processing unit 302 outputs the calculated estimated torque to the ignition / fuel operation torque correction rate calculation unit 212.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of processing of the offset processing unit 500.
  • the offset processing unit 500 determines whether or not the target intake air amount 303 has changed (S21). When it is determined that the target intake air amount 303 has not changed (NO in S21), the offset processing unit 500 repeats the process of step S21 and continues to monitor the target intake air amount 303.
  • the offset processing unit 500 holds the offset value 503 immediately before the target intake air amount 303 changes, that is, in the steady state (S22).
  • the offset processing unit 500 determines whether or not the low response target torque 31 is in a transient state (S23). When it is determined that the transient state is not reached (NO in S23), the offset processing section 500 repeats the process of step S23 and continues to monitor the state.
  • the offset processing unit 500 calculates the offset intake air amount 502.
  • the offset intake air amount 502 is obtained by adding or subtracting the offset value 503 to the actual intake amount. Therefore, the offset value 503 takes a positive or negative value.
  • the offset processing unit 500 outputs the calculated offset intake air amount 502 to the first-order delay coefficient calculation unit 301. Further, the offset processing unit 500 outputs the offset value 503 used for the calculation of the offset processing to the convergence guarantee first-order delay coefficient limiting processing unit 501 (S24), and ends this processing.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of processing of the convergence guarantee first-order lag coefficient limiting processing section 501.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing section 501 performs the first-order lag coefficient limiting processing performed by the first-order lag coefficient limiting processing section 402 according to the second embodiment (S31).
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 performs the condition determination based on the increase / decrease of the low response target torque 207 and the lower limit value (S32). In this embodiment, there are four conditions, and if any one of the conditions is satisfied, the next process is performed.
  • the numerical value attached to the arrow heading to steps S33, S35, S37, and S39 represents the condition number assigned for each condition. If any of the conditions is satisfied, the subsequent processing that matches the condition number will be performed.
  • the lower limit value 1 is an output value from the data table having the absolute value of the offset value 503 as an input, and is a value near 0 in the range of 0 or more and 1 or less.
  • the lower limit value 2 is a calculated value of the quadratic function with respect to the elapsed time from the start of the transition period, and is a value that gradually increases from 0.
  • Lower limit value 3 0.
  • Lower limit value 4 lower limit value 1.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 performs the first-order lag coefficient limiting process. It is determined whether or not the removed first-order lag coefficient 304 is equal to or more than the lower limit value 1 (S33). When it is determined that the first-order lag coefficient 304 is equal to or more than the lower limit value 1 (YES in S33), the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the input as it is (S41), and ends this processing.
  • the output destination in step S41 is the first-order delay processing units 302 and 404, as shown in FIG.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the lower limit value 1 to the first-order lag processing units 302 and 404. (S34), this process ends.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 performs the first-order lag coefficient limiting processing. It is determined whether or not the removed first-order lag coefficient 304 is equal to or more than the lower limit value 2 (S35). If it is determined that the first-order lag coefficient 304 is equal to or more than the lower limit value 2 (YES in S35), the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the input as it is (S41), and ends this processing.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the lower limit value 2 to the first-order lag processing units 302 and 404. (S36), this process ends.
  • the convergence guarantee first-order delay coefficient limiting processing unit. 501 determines whether or not the first-order lag coefficient 304 subjected to the first-order lag coefficient limiting process is equal to or more than the lower limit value 3 (S37). When it is determined that the first-order lag coefficient 304 is equal to or more than the lower limit value 3 (YES in S37), the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the input as it is (S41), and ends this processing.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the lower limit value 3 to the first-order lag processing units 302 and 404. (S38), this process ends.
  • step S32 when the low response target torque 207 decreases and the elapsed time from the start of the transient period is equal to or more than the threshold value (end of the transient state from the middle stage), convergence-guaranteed first-order delay coefficient limitation.
  • the processing unit 501 determines whether or not the first-order lag coefficient 304 subjected to the first-order lag coefficient limiting process is equal to or more than the lower limit value 4 (S39). When it is determined that the first-order lag coefficient 304 is equal to or more than the lower limit value 4 (YES in S39), the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the input as it is (S41), and ends this processing.
  • the convergence-guaranteed first-order lag coefficient limiting processing unit 501 outputs the lower limit value 1 to the first-order lag processing units 302 and 404. (S40), this process ends.
  • the estimated torque calculation unit 210B uses the actual intake air amount in order to reduce the deterioration of the calculation accuracy caused by the offset in the actual intake air amount used for the calculation of the first-order delay coefficient 304. Offset processing is performed. Further, the estimated torque calculation unit 210B prevents the estimated torque that is the calculation result from not converging on the low response target torque 207 due to the occurrence of an offset in the actual intake air amount used to calculate the first-order delay coefficient 304. The lower limit value of the primary delay coefficient 304 is switched to.
  • the estimated torque calculation unit 210B can reduce the deterioration of the estimated torque calculation accuracy due to the offset in the actual intake amount.
  • the estimated torque calculation unit 210B performs the offset process to facilitate the estimated torque to approach the target torque during the transition period. Therefore, it is possible to prevent the calculated estimated torque from not converging on the target torque due to the occurrence of the offset in the actual intake amount.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing a configuration example of the hybrid vehicle 600.
  • the hybrid vehicle 600 includes an engine 601, a generator 602, a control device 603, a motor 604, a power converter 605, a battery 606, a reduction gear 607, an axle 608, a tire 609, and a body 610 on which these devices are mounted.
  • the engine 601 transmits the driving force to the generator 602.
  • the generator 602 generates power by the driving force transmitted from the engine 601, and outputs AC power to the power converter 605.
  • the control device 603 controls the operation of each device of the engine 601, the generator 602, and the motor 604.
  • the control device 603 includes functional blocks similar to those of the ECU 102 described with reference to FIG. 7, and is used as an example of an engine control device. Therefore, the control device 603 calculates the low response target torque 207 and the high response target torque 211 to obtain the estimated torque. Further, the control device 603 can realize a desired engine torque during a transition by the ignition timing correction amount and the number of fuel cut cylinders that bring the estimated torque closer to the high response target torque 211.
  • the power converter 605 converts the AC power input from the generator 602 into appropriate power, outputs the power to the motor 604, and drives the motor 604. Further, the power converter 605 converts the AC power input from the generator 602 so that the battery 606 can store the power, and charges the battery 606.
  • the drive shaft of the motor 604 is connected to the reduction gear 607, and the driving force of the motor 604 is transmitted to the reduction gear 607.
  • the reduction gear 607 rotationally drives the axle 608 connected to the left and right tires 609. Therefore, the left and right tires 609 rotate according to the traveling direction of the hybrid vehicle 600, and the hybrid vehicle 600 travels.
  • FIG. 21 is a functional block diagram showing a configuration example of the estimated torque calculation unit 210C according to the fourth embodiment.
  • the estimated torque calculation unit 210C is configured in the control device 603 shown in FIG.
  • the estimated torque calculation unit includes a stored first-order delay coefficient calculation unit 620 that replaces the first-order delay coefficient calculation unit 301 of the estimated torque calculation unit 210 according to the first embodiment.
  • the first-order lag coefficient calculation unit 301 is configured to be incorporated in the stored first-order lag coefficient calculation unit 620 as shown in FIG. 22 described later.
  • the stored first-order lag coefficient calculation unit 620 automatically calculates the first-order lag coefficient 304 with the target intake air amount 303 calculated by the target intake air amount calculation unit 300 as an input. At this time, the stored first-order delay coefficient calculation unit 620 outputs the first-order delay coefficient 304 (referred to as “stored first-order delay coefficient”) that has been calculated and stored in the past to the first-order delay processing unit 302.
  • the stored first-order lag coefficient calculation unit 620 automatically calculates the first-order lag coefficient 304 that was previously calculated and stored as a map.
  • the operating range of engine torque of engine 601 can be limited.
  • the same transient behavior may be repeated. If the same transient behavior is repeated, the estimated torque calculation unit 210C does not need to perform the calculation of the estimated torque each time as shown in the above-described first to third embodiments.
  • the estimated torque calculation unit 210C reduces the calculation load of the estimated torque calculation unit 210C by using, for example, the first-order delay coefficient 304 which is the calculation result obtained in the past. Therefore, when the same transient behavior is repeated, the estimated torque calculation unit 210 according to the first embodiment performs a process of calculating the first-order delay coefficient 304 selected from the map storing the first-order delay coefficient used in the past. to add.
  • FIG. 22 is a functional block diagram showing a configuration example of the stored first-order delay coefficient calculation unit 620.
  • the stored first-order lag coefficient calculation unit 620 includes a first-order lag coefficient calculation unit 301, a past first-order lag coefficient storage unit (past first-order lag coefficient storage unit 621), a past first-order lag coefficient use determination unit (past first-order lag coefficient use determination unit 622). , And a first-order lag coefficient switching unit (first-order lag coefficient switching unit 623).
  • the first-order lag coefficient calculation unit 301 automatically calculates a first-order lag coefficient equivalent to the time constant ⁇ calculated based on the target intake air amount 303 and the actual intake air amount that are input as in the first embodiment described above.
  • the primary delay coefficient calculated by the primary delay coefficient calculation unit 301 is output to the primary delay coefficient switching unit 623.
  • the past first-order delay coefficient storage unit 621 stores the first-order delay coefficient used in the past.
  • the first-order delay coefficient is stored as a map for each driving scene of hybrid vehicle 600. For example, the first-order lag coefficient used in the driving scene where the engine speed is 2000 rpm and the torque is 100 N is stored in the past first-order lag coefficient storage unit 621. Then, when the driving scene of the hybrid vehicle 600 is input to the past first-order delay coefficient storage unit 621, the first-order delay coefficient read from the past first-order delay coefficient storage unit 621 according to the driving scene is sent to the first-order delay coefficient switching unit 623. Is output.
  • the past first-order lag coefficient use determination unit (past first-order lag coefficient use determination unit 622) is a first-order lag coefficient output from the first-order lag coefficient calculation unit 301 or a past specific lag stored in the first-order lag coefficient storage unit 621. Which of the first-order delay coefficients used in the driving scene is used is determined, and the determination result is output. For example, the past first-order lag coefficient use determination unit 622 determines to use the first-order lag coefficient which is the past calculation result read from the past first-order lag coefficient storage unit 621 when the similar transient behavior is repeated. To do. Then, the past first-order lag coefficient use determination unit 622 outputs the determination result to the first-order lag coefficient switching unit 623.
  • the first-order lag coefficient switching unit 623 determines a past first-order lag coefficient use determination unit (past first-order lag). Based on the determination result of the coefficient use determination unit 622), the first-order lag coefficient read from the past first-order lag coefficient storage unit (past first-order lag coefficient storage unit 621) and the first-order lag coefficient calculation unit (first-order lag coefficient calculation unit 301). ), It switches to any one of the first-order lag coefficients calculated and output.
  • the primary delay coefficient switching unit 623 switches the primary delay coefficient based on the determination result input from the past primary delay coefficient use determination unit 622. Then, the primary delay coefficient switched by the primary delay coefficient switching unit 623 is output as the primary delay coefficient 304.
  • the first-order lag coefficient read from the past first-order lag coefficient storage unit 621 is output as the first-order lag coefficient 304.
  • the first-order delay coefficient 304 output from the stored first-order delay coefficient calculation unit 620 is input to the first-order delay processing unit 302 shown in FIG.
  • the first-order lag processing unit uses the first-order lag based on the target torque and the first-order lag coefficient (first-order lag coefficient 304) selected by the first-order lag coefficient switching unit (first-order lag coefficient switching unit 623).
  • the estimated torque of the engine (engine 601) at the time of transition can be calculated.
  • the first-order lag coefficient calculation unit 301 calculates the first-order lag coefficient. Instruct to stop the process. By this instruction, the first-order lag coefficient calculation unit 301 can stop the process of sequentially calculating the first-order lag coefficient with respect to the input target intake air amount and the input actual intake air amount.
  • the estimated torque calculation unit 210C calculates the first-order lag coefficient 304 from the map storing the past calculation results, and sets the low response target.
  • the estimated torque during the transition is calculated by performing the first-order lag processing based on the torque 207 and the first-order lag coefficient 304. Therefore, the estimated torque calculation unit 210C does not perform the same calculation each time when the similar transient behavior is repeated, so that the calculation load of the estimated torque calculation unit 210C can be reduced.
  • the actual intake air amount used for the calculation by the estimated torque calculation unit according to each of the above-described embodiments was assumed to be the intake air flow rate in the cylinder calculated from the measurement value of the air flow sensor 108.
  • the measurement value of the air flow sensor 108 or the value of the intake pressure, which has a very high correlation with the generated engine torque, may be used for the calculation of the estimated torque calculation unit.
  • the calculation process of the estimated torque using the estimated torque calculation unit according to each of the above-described embodiments can be applied to engine torque control in traction control, automatic cruise, automatic transmission, and the like.
  • it may be applied to combustion switching control (preventing a torque step generated at the time of switching combustion) when switching between stoichiometric combustion and lean combustion.
  • control according to each of the embodiments described above may be used to control the torque generated by an engine other than the turbo engine.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various other application examples and modifications can be taken without departing from the gist of the present invention described in the claims.
  • the above-described embodiment is a detailed and specific description of the configuration of the device and the system in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • part of the configuration of the embodiment described here can be replaced with the configuration of another embodiment, and further, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. It is possible.
  • the control lines and information lines are shown as being considered necessary for explanation, and not all the control lines and information lines in the product are necessarily shown. In practice, it may be considered that almost all configurations are connected to each other.
  • SYMBOLS 1 Torque base engine system for turbo engine, 10 ... Engine, 102 ... ECU, 203 ... Target torque calculation unit, 207 ... Low response target torque, 210 ... Estimated torque calculation unit, 211 ... High response target torque, 300 ... Target intake air Volume calculation unit, 301 ... First-order delay coefficient calculation unit, 302 ... First-order delay processing unit, 303 ... Target intake air amount, 304 ... First-order delay coefficient

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Abstract

複雑なトルク軌道を描くエンジンに対して、推定トルク演算のための時定数の適合作業に多大な時間が必要だった。そのため、ＥＣＵ１０２は、推定トルクを用いてトルクベース型エンジン制御が行われるエンジンの目標トルクを演算する目標トルク演算部２０３と、エンジンに吸入される空気の目標吸気量に対する実吸気量の変化に基づいて制御周期毎に演算した時定数に等価な一次遅れ係数３０４を演算し、一次遅れ係数３０４を用いて目標トルクに一次遅れ処理を行って推定トルクを演算する推定トルク演算部２１０と、を備える。

Description

エンジン制御装置及びエンジン制御方法
　本発明は、トルクベース（トルクデマンド）型エンジン制御を行うエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。
　電子制御スロットル（以下、「電制スロットル」と略記する）を有するエンジンの制御方式の１つとして、トルクベース（トルクデマンド）型エンジン制御が実用化されている。トルクベース型エンジン制御は、アクセル開度とエンジン回転数に基づいてエンジンの目標トルクを演算し、目標トルクと目標空燃比の双方を実現するように、スロットル制御、燃料制御、点火制御等を行うことが可能な制御方式である。
　トルクベース型エンジン制御におけるトルク制御は、電制スロットル操作に代表される吸気量操作を介して行う低応答トルク制御と、点火リタードや燃料カットに代表される吸気量操作を介さないで行う高応答トルク制御の２種類がある。各トルク制御の方法に対し、低応答目標トルク、高応答目標トルクの２種類の目標トルクが設定される。
　トルク制御の基本となるのは、電制スロットルによるトルク制御（低応答トルク制御）である。低応答トルク制御では、実現すべき目標トルクが低応答目標トルクとして設定される。しかし、目標トルクが高速で複雑に変化する場合には、吸気の応答遅れに起因して電制スロットルのみの操作では目標トルクに合わせてエンジントルクを発生させることが困難である。目標トルクが高速で複雑に変化する状況では、実現すべき目標トルクを高応答目標トルクとして設定すると共に、低応答目標トルクを高応答目標トルクと同等、もしくは高い値に設定することが行われる。
　図１は、定常時に目標トルクと推定トルクが一致する場合における、各トルクの時間変化と点火時期補正量の例を示すチャートである。このチャートは、横軸を時間、縦軸をトルクとして表される。そして、図１の上側に示すチャートでは、低応答目標トルク１１、高応答目標トルク１２、推定トルク１３の例が示される。
　本明細書において、低応答目標トルク（例えば、低応答目標トルク１１）が設定時間内に設定値以上変化する期間を「過渡」と呼ぶ。また、低応答目標トルク（例えば、低応答目標トルク１１）と推定トルク（例えば、推定トルク１３）とが一致する期間を「定常」と呼ぶ。定常時においてはトルクが変化しないため、低応答目標トルク１１、高応答目標トルク１２がいずれも一致することが、範囲１４，１５にて示される。
　単独の低応答トルク制御では、目標トルクを上回るエンジントルクが発生する。しかし、この過剰な実発生トルクを減少方向に調整し、推定トルク１３が高応答目標トルク１２に一致するように、点火リタードや燃料カット等の高応答トルク制御が併用して実施される。例えば、図１の上側のチャートには、目標トルクと実発生トルクの差分１６が発生することが示される。このため、点火時期補正量として、トルクが最大となる点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）に対して、点火リタードや燃料カットを実施することで、推定トルク１３を高応答目標トルク１２に近づける補正が行われる。即ち、実現すべき目標トルクに対して電制スロットルを大きめに開き、目標トルクを上回るエンジントルクを発生させると同時に、目標トルクと実発生トルクの差分１６をなくすように、点火リタードや燃料カットを実施する制御が行われる。
　ただし、現状、エンジントルクを直接計測する機器等がないため、このような低応答トルク制御と高応答トルク制御を共に実施するには、低応答トルク制御を実施する時の実発生トルクを推定する必要がある。実発生トルクの推定値、すなわち推定トルクは、上述したように図１の上側に示すチャートにて推定トルク１３として表される。そして、推定トルク１３の精度が過渡時のトルク制御の精度を左右する。
　推定トルク演算に関して、例えば、特許文献１及び２に開示された従来技術が知られている。
　特許文献１には、目標トルクと補正推定トルクとの偏差に応じて点火時期等を補正してエンジントルクを補正する技術について開示されている。
　特許文献２には、エンジンの吸排気系部品に関する過渡応答物理モデルを有し、過渡応答物理モデルを用いてエンジントルク推定値を演算する技術について開示されている。
特開２００２－２２１０６８号公報 特開２００７－１９８１５７号公報
　上述した特許文献１に開示された技術では、実空気充填量と、発生するエンジントルクとの相関が非常に高いことに着目して推定トルクの演算が行われる。
　図２は、推定トルクを演算するための推定トルクマップ２０の例を示す説明図である。
例えば、変換マップの一例として設けられる推定トルクマップ２０には、エンジン回転数と、エアフローセンサが計測した実空気充填量とが入力される。そして、推定トルクマップ２０では、入力したエンジン回転数と実空気充填量をエンジントルクに変換する演算により推定トルクを出力可能である。
　しかし、特許文献１に開示された技術を、上述した低応答トルク制御と高応答トルク制御に適用すると、以下のような問題が生じることが判明した。
　推定トルクマップ２０を理想的に適合した直後においては、図１に示したように、目標トルクと推定トルクとの関係は、定常時に目標トルクと推定トルクとの間に偏差が生じることがなく、所望のトルク制御が実現できる。
　しかし、実際には、推定トルクマップ２０の適合エラーやエンジン制御システムの個体ばらつき、環境変化等により、目標トルクと推定トルクとの関係が、図３に示すように変化することがある。
　図３は、定常時に偏差が生じた場合における、目標トルクと推定トルクの時間変化と、点火時期補正量の例を示すチャートである。図３の上側のチャートに示すように、定常時においても低応答目標トルク１１及び高応答目標トルク１２と推定トルク１７との間に偏差が生じると、図３の下側のチャートに差分１８として示すように、常時、点火リタードや燃料カットが実施される可能性が生じる。この結果、燃費悪化や排気温度上昇、トルク変動などの不具合を招く。
　この問題に対して、特許文献１に示された技術では、定常時に目標トルクと推定トルクに偏差が生じないよう、推定トルクを補正しなくしてならない。しかし、その推定トルク補正量の設定は容易ではなく、必ずしも所望の推定トルク補正が実現できなかった。
　また、特許文献２に開示された技術では、目標トルク（低応答目標トルク）に一次遅れ処理を実施することで、推定トルクが演算される。
　図４は、低応答目標トルクから推定トルクを演算する処理を行う一次遅れ処理部２１の例を示すブロック図である。この技術では、一次遅れ処理部２１が、入力した低応答目標トルクに対して、時定数記憶部２２に記憶されるマップから選択された時定数τを用いて一次遅れ処理を実施して演算した推定トルクを出力する。定常時に、一次遅れ処理部２１の入力である低応答目標トルクと、一次遅れ処理部２１の出力である推定トルクは、一致する。
　特許文献２に開示された技術では、定常時には低応答目標トルクと推定トルクが必ず一致するため、燃費悪化や排気温度上昇などの不具合を防止できると考えられていた。しかし、特許文献２に示される技術では時定数τの適合を行う必要があった。
　図５は、低応答目標トルク３１に対して実発生トルクが複雑なトルク軌道を描く場合における、推定トルク３３，３５の例を示す説明図である。
　例えば、ターボエンジンは、過渡時に低応答目標トルク３１に対して実発生トルクが複雑なトルク軌道を描く。この場合、図５の上側のチャート（１）に示すように、１個の時定数τだけを用いた適合ではターボラグ３２を表現できず、破線で示す推定トルク３３と実発生トルク３４が乖離してしまう。
　そこで、図５の下側のチャート（２）に示すように、時定数τの個数を増やすことでターボラグの影響を考慮する必要がある。チャート（２）では、時定数τの個数を、１個から、τ１～τ３の３個に増やした例が示される。時定数τの個数が増えると、推定トルク３５が、実発生トルク３４に近接する。しかし、適合が必要な時定数τの個数が増加することで、τの適合に必要な工数が増大し、マップの作成、すなわち適合作業時間が増大してしまう。
　本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、複雑なトルク軌道を描くエンジンにもトルクベース型エンジン制御を適用可能とすることを目的とする。
　本発明に係るエンジン制御装置は、推定トルクを用いてトルクベース型エンジン制御が行われるエンジンの目標トルクを演算する目標トルク演算部と、エンジンに吸入される空気の目標吸気量に対する実吸気量の変化に基づいて制御周期毎に演算した時定数に等価な一次遅れ係数を用いて目標トルクに一次遅れ処理を行って推定トルクを演算する推定トルク演算部と、を備える。
　本発明によれば、例えば、ターボエンジンのように過渡時に複雑なトルク軌道を描くエンジンにも適用可能であり、時定数の適合が不要なトルクベース型エンジン制御を実現することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
定常時に目標トルクと推定トルクが一致する場合における、各トルクの時間変化と点火時期補正量の例を示すチャートである。 推定トルクを演算するための推定トルクマップの例を示す説明図である。 定常時に偏差が生じた場合における、目標トルクと推定トルクの時間変化と、点火時期補正量の例を示すチャートである。 低応答目標トルクから推定トルクを演算する処理を行う一次遅れ処理部の例を示すブロック図である。 低応答目標トルクに対して複雑なトルク軌道を描く場合における、推定トルクの例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置が適用されるターボエンジン対応トルクベースエンジンシステムのハード構成例を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係るターボエンジン対応トルクベースエンジンシステムの制御系の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る一次遅れ係数演算部の演算内容の例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発散防止処理部の処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る一次遅れ係数制限処理部の処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る目標吸気量に対して実吸気量が振動する様子を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る定数遅れ処理部が実吸気量の振動を低減する処理の様子を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る一次遅れ処理部が目標吸気量に一次遅れ処理を実施することで推定吸気量を演算する様子を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る目標吸気量と実吸気量に生じたオフセットにより、低応答目標トルクと推定トルクにトルク推定誤差が生じる例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係るオフセット処理部の処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る収束保障付一次遅れ係数制限処理部の処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成例を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る記憶済一次遅れ係数演算部の構成例を示す機能ブロック図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
［第１の実施の形態］
　図６は、第１の実施の形態に係るエンジン制御装置が適用されるターボエンジン対応トルクベースエンジンシステム１のハード構成例を示す概略図である。以下、ターボエンジン対応トルクベースエンジンシステム１の構成例、及びエンジン１０を制御する方法（エンジン制御方法）について説明する。
　エンジン１０（内燃機関の一例）は、ターボチャージャ１１６を有するターボチャージャ付きエンジンである。エンジン（エンジン１０）は、推定トルクを用いてトルクベース型エンジン制御が行われる。トルクベース型エンジン制御で用いられる推定トルクは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）１０２により演算される。エンジン１０の吸気系にはターボチャージャ１１６の一部品であるコンプレッサ１１７が設けられている。コンプレッサ１１７によって圧縮された吸気は、吸気管１１１を通り、電制スロットル１０７の入口側に導入される。
　電制スロットル１０７は、ドライバによって操作されるアクセルペダル１０１の開度情報等に基づいて、ＥＣＵ１０２が演算した信号によってスロットル開度を決定し、その開度に応じてインテークマニホールド１０９内に導入される吸気量を調整する。ＥＣＵ１０２は、エンジン制御装置の一例である。
　吸気量を調整する過程において、コンプレッサ１１７の手前に設けられたエアフローセンサ１０８が、エンジン１０の気筒内に吸入される空気の実吸気量を計測する。そして、エアフローセンサ１０８からＥＣＵ１０２に実吸気量の計測信号が送信される。
　ＥＣＵ１０２はコンピュータ式のものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。ＥＣＵ１０２の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したプログラムコードを実行することで実現される。処理途中の各種の値、パラメータ等は、ＲＡＭに一時保存され、適宜ＲＡＭから読み出されて処理に用いられる。プログラムコードが保存されるＲＯＭは、例えば、コンピューターが読取可能な非一過性の記憶媒体の一例である。
　ＥＣＵ１０２は、エアフローセンサ１０８によって計測された実吸気量と、クランク角センサ（図示省略）の出力信号より求められたエンジン回転数に基づいて、目標空燃比を実現するために適量な燃料噴射量と燃料噴射時期を演算する。
　インテークマニホールド１０９にはインジェクタ１０３（燃料噴射弁の一例）が設けられている。インジェクタ１０３は、ＥＣＵ１０２が出力する燃料噴射指令に従って燃料噴射を行う。インジェクタ１０３より噴射された燃料と吸気とにより、インテークマニホールド１０９内に、燃料と空気との混合気が形成される。混合気は、エンジン１０の気筒毎に設けられたピストン１１０が下降し、吸気バルブ１０４が開いた瞬間から燃焼室１００内に導入される。
　その後、吸気バルブ１０４が閉じ、ピストン１１０の上昇の過程で圧縮された混合気は、圧縮上死点の直前付近において点火プラグ１０６により着火する。着火した混合気は、急速に膨張してピストン１１０を押し下げ、エンジントルクを発生させる。
　その後、ピストン１１０が上昇し、排気バルブ１０５が開いた瞬間から排気行程が始まり、燃焼室１００の排気ガスが排気管１１２へ排出される。排気管１１２にはターボチャージャ１１６の一部品であるタービン１１８が取り付けられている。タービン１１８は、排気管１１２を流れる排気ガスのエネルギーによって回転駆動され、同軸のコンプレッサ１１７を同期回転させる。
　ターボエンジン対応トルクベースエンジンシステム１は、排気ガスのエネルギーを利用してターボチャージャ１１６のタービン１１８、コンプレッサ１１７を回転させることで、過給効果を得る。過給効果は排ガス量に依存する。
　なお、タービン１１８が過剰に回転すると、吸気圧が設定値を超え、過剰な負荷によってエンジン１０が破損する虞れがある。これを防ぐため、吸気圧が設定値を越えた場合には、ウエストゲートバルブコントロールユニット１１５がウエストゲートバルブ１１４の開閉デューティ比を制御し、排気ガスの一部をウエストゲート１１３の方向にバイパスさせてタービン回転を調整する。これにより、吸気圧が設定値を超えないように制御される。ウエストゲートバルブコントロールユニット１１５は、コンピュータ式のものであり、ＥＣＵ１０２と双方向に通信可能になっている。
　次に、ターボエンジン対応トルクベースエンジンシステム１の制御系について、図７を参照して説明する。
　図７は、ターボエンジン対応トルクベースエンジンシステム１の制御系の構成例を示す機能ブロック図である。
　エンジン制御装置（ＥＣＵ１０２）は、最大トルク設定値演算部２００と、アイドル要求トルク演算部２０１と、ドライバ要求トルク演算部２０２と、目標トルク演算部（目標トルク演算部２０３）と、空気用トルク制御部２２０と、点火・燃料用トルク制御部２３０を備える。そして、点火・燃料用トルク制御部２３０は、推定トルク演算部（推定トルク演算部２１０）を備える。
　最大トルク設定値演算部２００は、入力したエンジン回転数信号に基づいて、その時々のエンジン回転数（エンジン１０の回転数）における最大トルク設定値を演算する。
　アイドル要求トルク演算部２０１は、入力したエンジン回転数信号に基づいて、目標アイドル回転数を維持するのに必要なトルクを演算する。
　ドライバ要求トルク演算部２０２は、アクセル開度信号から求められるアクセル開度と、最大トルク設定値演算部２００によって演算された最大トルク設定値と、アイドル要求トルク演算部２０１によって演算されたアイドル要求トルクに基づいて、ドライバが要求するエンジントルクを演算する。
　目標トルク演算部（目標トルク演算部２０３）は、推定トルクを用いてトルクベース型エンジン制御が行われるエンジン（エンジン１０）の目標トルクを演算する。目標トルク演算部２０３は、ドライバ要求トルク演算部２０２によって演算されたドライバ要求トルクの他、オートクルーズ要求トルク、変速機要求トルク、ＴＲＣ（TRaction Control）要求トルク等、外部システムからの要求トルクを取り込み、それぞれの優先順位を考慮して最終的な目標トルク（エンジントルク目標値）を決定する。
　目標トルク演算部２０３によって演算された目標トルクは、低応答目標トルク２０７と高応答目標トルク２１１に分離される。そして、低応答目標トルク２０７は、低応答トルク制御パスをなす空気用トルク制御部２２０に送信される。高応答目標トルク２１１は、高応答トルク制御パスをなす点火・燃料用トルク制御部２３０に送信される。
　空気用トルク制御部２２０は、目標過給圧演算部２０５と、目標ウエストゲートデュティ演算部２０６と、目標吸気圧演算部２０８と、目標スロットル開度演算部２０９とを有する。
　目標過給圧演算部２０５は、最大トルク設定値演算部２００によって演算された最大トルク設定値２０４に対応する目標過給圧を演算する。
　目標ウエストゲートデュティ演算部２０６は、目標過給圧演算部２０５によって演算された目標過給圧を実現するのに必要な目標ウエストゲートデュティを演算し、ウエストゲートバルブコントロールユニット１１５（ウエストゲート制御系）へ演算結果を送信する。
　目標吸気圧演算部２０８は、低応答目標トルク２０７を実現するのに必要な目標吸気圧を演算する。
　目標スロットル開度演算部２０９は、目標吸気圧演算部２０８によって演算された目標吸気圧を実現するのに必要な目標スロットル開度を演算し、電制スロットル１０７へ演算結果を送信する。
　次に、トラクションコントロール等の外部デバイスから、高速に変化するトルク軌道が要求された際に用いられる点火・燃料用トルク制御部２３０について説明する。
　点火・燃料用トルク制御部２３０は、推定トルク演算部２１０と、点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２と、トルク操作方法選択部２１３と、トルク操作量振分け部２１４と、点火時期補正量演算部２１５と、燃料カット気筒数演算部２１６とを有する。
　推定トルク演算部２１０は、エンジントルク制御時に、実際に発生するエンジントルク（実発生トルク）を推定トルクとして推定するものであり、点火・燃料によるトルク操作を行う際の指標となる推定トルク（エンジントルク推定値）を演算する。具体的には、推定トルク演算部２１０は、スロットルとターボチャージャによる低応答トルク制御を実施したことを仮定した場合における実発生トルクを推定した推定トルクを演算する。本実施の形態において、推定トルク演算部（推定トルク演算部２１０）は、エンジン（エンジン１０）に吸入される空気の目標吸気量に対する実吸気量の変化に基づいて制御周期毎に演算した時定数（時定数τ）に等価な一次遅れ係数（後述する図８に示す一次遅れ係数３０４）を演算し、一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）に基づいて目標トルクに一次遅れ処理を行って推定トルクを演算する。
　点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２は、点火・燃料によるトルク操作の際の指標となる点火・燃料操作用トルク補正率を演算するものである。この時、点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２は、推定トルク演算部２１０によって演算された推定トルクと、目標トルク演算部２０３から入力した高応答目標トルク２１１との比を演算する。
　トルク操作方法選択部２１３は、入力した運転状態、及び点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２によって演算された点火・燃料操作用トルク補正率に基づいて、適当なトルク操作方法を選択する。トルク操作方法には、点火時期補正や燃料カットがあり、それぞれの補正方法が単独、あるいは組み合わせて選択される。
　トルク操作量振分け部２１４は、点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２によって演算された点火・燃料操作用トルク補正率と、トルク操作方法選択部２１３で選択されたトルク操作方法とに基づいて、点火時期補正量演算部２１５と燃料カット気筒数演算部２１６にトルク操作量を振り分ける。
　点火時期補正量演算部２１５は、振り分けられたトルク補正率に基づいて、点火時期補正量を演算する。このため、点火時期補正量演算部２１５は、推定トルクが高応答目標トルク２１１となるように、エンジン１０が有する気筒内に噴射された燃料を点火する点火時期を補正する点火時期補正部の一例として用いられる。
　燃料カット気筒数演算部２１６は、振分けられたトルク補正率に基づいて、燃料カット気筒数を演算する。このため、燃料カット気筒数演算部２１６は、推定トルクが高応答目標トルク２１１となるように、エンジン１０が有する気筒に対する燃料カットを行う燃料カット制御部の一例として用いられる。
　点火時期補正量演算部２１５が演算した点火時期補正量は、点火制御系の制御に反映され、燃料カット気筒数演算部２１６が演算した燃料カット気筒数は、燃料制御系の制御に反映される。このため、過渡時においても所望のエンジントルクを実現することが可能となる。
　次に、第１の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０の構成例及び動作例について、図８と図９を用いて説明する。
　図８は、推定トルク演算部２１０の構成例を示す機能ブロック図である。
　推定トルク演算部（推定トルク演算部２１０）は、目標吸気量演算部（目標吸気量演算部３００）と、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）と、一次遅れ処理部（一次遅れ処理部３０２）と、を有する。
　目標吸気量演算部３００は、目標トルク演算部２０３から入力する低応答目標トルク２０７と、エンジン回転数とを引数とする目標吸気量のデータテーブル（不図示）を有する。そして、目標吸気量演算部（目標吸気量演算部３００）は、目標吸気量のデータテーブルを参照して、目標トルク演算部（目標トルク演算部２０３）から入力する目標トルク（低応答目標トルク２０７）、及びエンジン（エンジン１０）の回転数に基づいて目標吸気量（目標吸気量３０３）を演算する。
　一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）は、目標吸気量（目標吸気量３０３）及び実吸気量に基づいて制御周期毎に演算した時定数（時定数τ）に等価な一次遅れ係数を演算する。演算された時定数τは、一次遅れ係数３０４として一次遅れ処理部３０２に出力される。ここで、一次遅れ係数演算部３０１は、目標トルクが設定時間内に設定値以上変化する過渡時に時定数τ及び一次遅れ係数３０４を演算する。つまり、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）は、実吸気量が設定時間内に設定値以上変化する過渡時に、一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を演算することができる。
　そして、一次遅れ処理部（一次遅れ処理部３０２）は、目標トルク（低応答目標トルク２０７）及び一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）に基づいて目標トルク（低応答目標トルク２０７）に一次遅れ処理を行って推定トルクを演算する。ここで、一次遅れ処理部（一次遅れ処理部３０２）は、目標トルク（低応答目標トルク２０７）が設定時間内に設定値以上変化する過渡時に演算した一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を用いて、目標トルク（低応答目標トルク２０７）に対し一次遅れ処理を行って推定トルクを演算する。また、一次遅れ処理部（一次遅れ処理部３０２）は、目標吸気量と実吸気量が一致する定常時に、目標トルク（低応答目標トルク２０７）を推定トルクとして演算することができる。
　ここで、一次遅れ係数演算部３０１の演算内容について説明する。
　図９は、一次遅れ係数演算部３０１の演算内容の例を示す説明図である。図９に示すチャートは、横軸を時間、縦軸を吸気量として表される。
　図９のチャート（１）は、目標吸気量Ｘ’（ｔ）と、実吸気量Ｙ’（ｔ）との関係を表す。図９のチャート（１）の下段には、目標吸気量Ｘ’（ｔ）に実吸気量Ｙ’（ｔ）が近づく過渡状態の様子が示され、チャート（１）の上段には、過渡状態における実吸気量Ｙ’（ｔ）の様子を表す、範囲３１０の拡大図が示される。目標吸気量Ｘ’（ｔ）は、目標吸気量演算部３００により演算された値であり、図８に示した目標吸気量３０３に相当する。実吸気量Ｙ’（ｔ）は、図６に示したエアフローセンサ１０８によって計測された値である。
　一次遅れ係数演算部３０１は、次式（１）に示すように、目標吸気量Ｘ’（ｔ）と、実吸気量Ｙ’（ｔ）とから、吸気量に関する一次遅れ係数αを制御周期毎に演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　以下の説明において、時間ｔの物理量を「今回値」、時間ｔ－１の物理量を「前回値」と呼ぶ。例えば、式（１）では、目標吸気量の今回値Ｘ’（ｔ）、実吸気量の今回値Ｙ’（ｔ）、実吸気量の前回値Ｙ’（ｔ－１）に基づいて、一次遅れ係数αが演算される。一次遅れ係数αは、図８に示した一次遅れ係数３０４に相当する。
　図９のチャート（２）は、低応答目標トルクＸ（ｔ）と、推定トルクＹ（ｔ）との関係を表す。図９のチャート（２）の下段には、低応答目標トルクＸ（ｔ）に推定トルクＹ（ｔ）が近づく過渡状態の様子が示され、チャート（２）の上段には、過渡状態における推定トルクＹ（ｔ）の様子を表す、範囲３１１の拡大図が示される。
　図９のチャート（１）を参照して説明したように一次遅れ係数演算部３０１により一次遅れ係数αが演算されると、この一次遅れ係数αを用いて、推定トルクＹ（ｔ）が演算される。このため、一次遅れ処理部３０２は、次式（２）に示すように、式（１）により演算された一次遅れ係数αと、低応答目標トルクＸ（ｔ）と、推定トルクの前回値Ｙ（ｔ－１）とに基づいて、推定トルクの今回値Ｙ（ｔ）を制御周期毎に演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上述したように、式（１）により演算され、式（２）で使用される一次遅れ係数αは、図８に示すように、一次遅れ係数演算部３０１が演算し、一次遅れ処理部３０２に出力される一次遅れ係数３０４として表される。一次遅れ係数３０４は、実吸気量の変化の様子を表現する値である。そして、一次遅れ係数αは、次式（３）に示すように、時定数τを制御周期ΔＴで離散化した値である。一次遅れ係数αを演算して推定トルクＹ（ｔ）の演算に使用することは、時定数τを演算して推定トルクＹ（ｔ）の演算に使用することと等価である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　本実施の形態に係るＥＣＵ１０２は、図７に示したように推定トルク演算部２１０を備える。この推定トルク演算部２１０は、一次遅れ係数演算部３０１において、エンジン１０に吸入される空気の実吸気量の変化に基づいて一次遅れ処理に用いる一次遅れ係数３０４を演算する。そして、推定トルク演算部２１０は、一次遅れ処理部３０２が、低応答目標トルク２０７と一次遅れ係数３０４とに基づいて一次遅れ処理を行うことにより推定トルクを演算することが可能となる。
　ここで、推定トルク演算部２１０は、図１に示したように、低応答目標トルク２０７が設定時間内に設定値以上変化する場合において、目標トルク演算部２０３により演算された低応答目標トルク２０７に対し、一次遅れ処理を実施することで推定トルクを演算することができる。ここで、低応答目標トルク２０７が設定時間内に設定値以上変化するとは、低応答目標トルク２０７が定常状態ではなくなることを表す。そして、推定トルク演算部２１０は、低応答目標トルク２０７が設定時間内に設定値以上変化する場合、又は過渡期において、エンジン１０に吸入される空気の実吸気量の変化に基づいて一次遅れ処理に用いる一次遅れ係数３０４を演算する。そして、一次遅れ処理部３０２は、一次遅れ係数３０４を用いて推定トルクを演算することが可能となる。
　点火時期補正部（点火時期補正量演算部２１５）は、推定トルクが目標トルク（高応答目標トルク２１１）となるように、エンジン（エンジン１０）が有する気筒内に噴射された燃料を点火する点火時期を補正する。点火時期を補正することで、推定トルクを増減することが可能となる。
　また、燃料カット制御部（燃料カット気筒数演算部２１６）は、推定トルクが目標トルク（高応答目標トルク２１１）となるように、エンジン（エンジン１０）が有する気筒に対する燃料カットを実施する。例えば、複数の気筒のうち、特定の気筒に対して燃料カットが実施されることで、トルクを減らすことができる。
　また、燃料噴射量制御部（ＥＣＵ１０２）は、推定トルクが目標トルク（高応答目標トルク２１１）となるように、エンジン（エンジン１０）が有する気筒に燃料を送る燃料噴射弁（インジェクタ１０３）の燃料噴射量を補正する。ＥＣＵ１０２が燃料噴射量を増減することで、推定トルクを増減し、推定トルクを目標トルクに近づける制御が可能となる。
　これらの点火時期の補正、燃料カット、又は燃料噴射量の補正は、例えば、ＥＣＵ１０２によって単独又は組み合わせて行われる。
　以上説明した第１の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０により、時定数の適合が不要なトルク推定ロジックを用いたエンジン制御装置（ＥＣＵ１０２）及び制御方法を提供することが可能となる。このとき、ＥＣＵ１０２は、実吸気量の変化に基づいてトルクの一次遅れ係数３０４を制御周期ごとに自動演算すると共に、目標トルクと一次遅れ係数３０４とに基づいて一次遅れ処理を行うことにより推定トルクを演算する。
　このため、例えば、ターボエンジンのように過渡時に複雑なトルク軌道を描く場合でも、ＥＣＵ１０２は、時定数の個数を増やして一次遅れ処理のパラメータ適合を行う必要がなくなる。また、定常時に目標トルクと推定トルクに偏差が生じることに起因する燃費悪化や排気温度上昇、トルク変動等の不具合が生じない。そして、ＥＣＵ１０２は、自動演算される一次遅れ係数３０４に基づいて、推定トルクを正確に演算できるため、適切なトルクベース型のトルク制御が可能になる。
［第２の実施の形態］
　次に、第２の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例及び動作例について、図１０～図１５を参照して説明する。
　始めに、実吸気量が小刻みに振動する様子について、図１３を参照して説明する。
　図１３は、目標吸気量３２０に対して実吸気量３２１が振動する様子を示す説明図である。
　実吸気量３２１が、目標吸気量３２０に向けて変化する過渡状態では、図１３に示すように実吸気量３２１が振動しやすい。しかし、一次遅れ係数αの演算に使用される実吸気量３２１が振動していると、一次遅れ係数αを適切に演算できない場合がある。
　また、第１の実施の形態に係る一次遅れ係数演算部３０１で演算された一次遅れ係数αは、上述した式（１）に示すように除算を含む。定常時には、目標吸気量Ｘ’（ｔ）と、実吸気量Ｙ’（ｔ）がほぼ同じ値（Ｘ’（ｔ）≒Ｙ’（ｔ－１））になることから、式（１）の分母がゼロになったり、極めて小さな値になったりして、数学的矛盾や一次遅れ係数αの発散が生じる場合がある。
　そこで、第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａ（図１０）では、第１の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０に対して、式（１）における数学的矛盾や発散を防止し、実吸気量の振動を低減するための処理を追加した構成とする。
　第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａの構成例について説明する。
　図１０は、推定トルク演算部２１０Ａの構成例を示す機能ブロック図である。
　推定トルク演算部（推定トルク演算部２１０Ａ）は、第１の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０に追加した、定数遅れ処理部（定数遅れ処理部４００）と、発散防止処理部（発散防止処理部４０１）と、一次遅れ係数制限処理部（一次遅れ係数制限処理部４０２）と、第２一次遅れ処理部（一次遅れ処理部４０４）とを備える。
　定数遅れ処理部（定数遅れ処理部４００）は、入力する実吸気量の振動を低減するための遅れ係数を定数としたフィルタ処理を行う。定数遅れ処理部４００は、振動を低減した実吸気量を、一次遅れ係数演算部３０１に出力する。
　一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）は、目標吸気量（目標吸気量３０３）、フィルタ処理が行われた実吸気量、及び第２一次遅れ処理部（一次遅れ処理部４０４）から入力した推定吸気量（推定吸気量４０３）に基づいて、一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を演算する。ここで、一次遅れ係数演算部３０１には、目標吸気量演算部３００から目標吸気量３０３が入力し、定数遅れ処理部４００からフィルタ処理が行われた実吸気量が入力し、一次遅れ処理部４０４から推定吸気量４０３の前回値が入力する。そして、一次遅れ係数演算部３０１は、一次遅れ係数３０４を発散防止処理部４０１に出力する。
　発散防止処理部（発散防止処理部４０１）は、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）により行われる一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）の演算において、一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）の発散が発生する場合に、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）から入力した一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を異なる値に切替えて、一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）の発散を防止する。この時、発散防止処理部４０１は、入力した一次遅れ係数３０４に対して、図１１に示す条件判定によって出力を切り替える。例えば、条件判定によって、発散防止処理部４０１から一次遅れ係数制限処理部４０２に対して、入力した一次遅れ係数３０４がそのまま出力されるか、「０」が出力されるかが選択される。
　一次遅れ係数制限処理部（一次遅れ係数制限処理部４０２）は、発散防止処理部（発散防止処理部４０１）から入力する一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を制限して一次遅れ処理部（一次遅れ処理部３０２）に出力する。この時、一次遅れ係数制限処理部４０２は、定常状態であるかの条件判定と、発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が０以上１以下であるかの条件判定によって出力を切り替えることで出力を制限する。例えば、条件判定によって、発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４がそのまま出力されるか、「０」又は「１」が出力されるかが選択される。また、発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が０未満の負の値であれば、「０」が出力として選択される。一次遅れ係数制限処理部４０２が制限した一次遅れ係数３０４の出力は、一次遅れ処理部３０２，４０４に入力される。
　第２一次遅れ処理部（一次遅れ処理部４０４）は、目標吸気量（目標吸気量３０３）と、一次遅れ係数制限処理部（一次遅れ係数制限処理部４０２）により制限された一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）とに基づいて、目標吸気量（目標吸気量３０３）の一次遅れ処理を行ってエンジン（エンジン１０）の推定吸気量を演算する。この時、一次遅れ処理部４０４は、目標吸気量３０３と、制限された一次遅れ係数３０４とを入力として、目標吸気量３０３（目標吸気量Ｘ’（ｔ））の一次遅れ処理を行い、推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’（ｔ－１）を生成する。そして、一次遅れ処理部４０４は、推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’（ｔ－１）を、一次遅れ係数演算部３０１に出力する。
　再び、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）は、一次遅れ係数３０４を演算する。この時、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）は、実吸気量の前回値の代わりに、推定吸気量の前回値（推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’（ｔ－１））を用いて一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を演算する。このため、一次遅れ係数演算部３０１は、入力した目標吸気量３０３（目標吸気量Ｘ’（ｔ））、定数遅れ処理部４００から出力される実吸気量の今回値、推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’（ｔ－１）に基づいて、一次遅れ係数３０４の自動演算を行う。
　一次遅れ処理部３０２は、一次遅れ係数制限処理部４０２により制限された一次遅れ係数３０４を入力として、低応答目標トルク２０７に一次遅れ処理を行い、演算した推定トルクを点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２に出力する。
　ここで、発散防止処理部４０１と一次遅れ係数制限処理部４０２の処理例について図１１と図１２を参照して説明した後、定数遅れ処理部４００と一次遅れ処理部４０４の処理例について説明する。
　図１１は、発散防止処理部４０１の処理の例を示すフローチャートである。
　発散防止処理部４０１は、「目標吸気量－実吸気量の前回値」の絶対値が、「目標吸気量－実吸気量の今回値」の絶対値未満であるかという条件、又は「実吸気量の今回値－実吸気量の前回値」が「１」未満であるかという条件のいずれかを満たすか判定する（Ｓ１）。ステップＳ１における各条件で絶対値を求めるのは、演算された各値が負の値となることを防ぐためである。ここで、「目標吸気量－実吸気量の前回値」の絶対値が、「目標吸気量－実吸気量の今回値」の絶対値未満であるかという条件は、例えば、実吸気量の急激な変動によって、一次遅れ係数３０４が下がり過ぎないように、一次遅れ係数３０４を制限するために用いられる。
　ステップＳ１における２つの条件のうち、いずれか１つでも条件を満たす場合（Ｓ１のＹＥＳ）、発散防止処理部４０１は一次遅れ係数３０４を「０」として一次遅れ係数制限処理部４０２に出力し（Ｓ２）、処理を終了する。いずれの条件も満たさない場合（Ｓ１のＮＯ）、発散防止処理部４０１は、一次遅れ係数演算部３０１から入力した一次遅れ係数３０４をそのまま一次遅れ係数制限処理部４０２に出力し（Ｓ３）、処理を終了する。
　図１２は、一次遅れ係数制限処理部４０２の処理の例を示すフローチャートである。
　一次遅れ係数制限処理部４０２は、定常状態であるか否かを判定する（Ｓ１１）。定常状態であれば（Ｓ１１のＹＥＳ）、一次遅れ係数制限処理部４０２は、一次遅れ処理部４０４に一次遅れ係数３０４として「１」を出力し（Ｓ１３）、本処理を終了する。定常状態でなければ（Ｓ１１のＮＯ）、発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「１」を超えるか否かを判定する（Ｓ１２）。発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「１」を超える場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、一次遅れ係数制限処理部４０２は、一次遅れ処理部４０４に「１」を出力し（Ｓ１３）、本処理を終了する。
　発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「１」以下である場合（Ｓ１２のＮＯ）、一次遅れ係数制限処理部４０２は、発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「０」未満であるか否かを判定する（Ｓ１４）。発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「０」未満であれば（Ｓ１４のＹＥＳ）、一次遅れ係数制限処理部４０２は、一次遅れ処理部４０４に「０」を出力し（Ｓ１５）、本処理を終了する。
　発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「０」以上であれば（Ｓ１４のＮＯ）、一次遅れ係数制限処理部４０２は、一次遅れ処理部３０２，４０４に入力した一次遅れ係数３０４をそのまま出力して（Ｓ１６）、本処理を終了する。すなわち、ステップＳ１６では、発散防止処理部４０１から入力した一次遅れ係数３０４が「０以上、１未満」であれば、そのままの入力が出力されることとなる。
　次に、定数遅れ処理部４００と、一次遅れ処理部４０４の処理について図１４と図１５を参照して説明する。
　図１４は、定数遅れ処理部４００が実吸気量の振動を低減する処理の様子を示す説明図である。
　上述したように定数遅れ処理部４００は、実吸気量の振動を低減するための遅れ係数を定数としたフィルタ処理を行う。このため、定数遅れ処理部４００は、例えば、次式（４）に示す、遅れ係数を定数としたフィルタ処理を、推定トルク演算部２１０Ａに入力する実吸気量に対して実施し、実吸気量の今回値を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図１４に示すように、定数遅れ処理部４００の左側から入力した振動を含む実吸気量３２１は、定数遅れ処理部４００のフィルタ処理によって振動が低減された実吸気量３２２として出力される。振動が低減された実吸気量３２２は、一次遅れ係数演算部３０１に入力する。
　なお、本実施形態では、定数遅れ処理部４００が、実吸気量にフィルタ処理を実施するが、実吸気量に基づいて演算される一次遅れ係数３０４に対して、フィルタ処理を実施してもよい。この場合、定数遅れ処理部４００は、一次遅れ係数演算部３０１と発散防止処理部４０１の間に設けられる。
　図１４に示したように、定数遅れ処理部４００が実施したフィルタ処理により、実吸気量の振動は低減するが、完全には振動が無くならない。また、一次遅れ係数演算部３０１が実施した式（１）の演算においては、実吸気量の今回値Ｙ’（ｔ）と前回値Ｙ’（ｔ－１）を用いたため、振動を含む項が２種類ある。このため、一次遅れ係数演算部３０１は、一次遅れ係数３０４を適切に演算できない場合がある。
　振動を含む項を減らすために、一次遅れ係数演算部３０１が実施する一次遅れ係数３０４の演算において、実吸気量の前回値Ｙ’（ｔ－１）の代わりに、図１５の式（５）に示す推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’（ｔ－１）を用いる。但し、式（５）は式（６）を満たすものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　図１５は、一次遅れ処理部４０４が目標吸気量に一次遅れ処理を実施することで推定吸気量を演算する様子を示す説明図である。
　一次遅れ処理部４０４は、入力した目標吸気量３０３（目標吸気量Ｘ’（ｔ））に対して、式（５）、式（６）を用いた一次遅れ処理を行う。そして、一次遅れ処理部４０４は、推定吸気量４０３の今回値Ｙ’’（ｔ）を出力する。推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’
（ｔ－１）は、一次遅れ係数演算部３０１に入力され、式（１）における実吸気量の前回値Ｙ’（ｔ－１）として用いられる。
一次遅れ係数演算部３０１が演算した一次遅れ係数３０４は、再び発散防止処理部４０１に出力される。
　その後、発散防止処理部４０１により発散防止処理が行われた一次遅れ係数３０４が、一次遅れ係数制限処理部４０２により制限された後、一次遅れ処理部３０２に一次遅れ係数３０４として出力される。そして、一次遅れ処理部３０２が、低応答目標トルク２０７と、出力が制限された一次遅れ係数３０４とに基づいて一次遅れ処理を行うことにより推定トルクを演算することが可能となる。
　以上説明した第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａは、定常時において、低応答目標トルク２０７を推定トルクとして演算する。このとき、推定トルク演算部２１０Ａは一次遅れ係数３０４を求めるための式（１）を用いた演算において数学的矛盾や発散が発生するような状態であれば、一次遅れ係数３０４を切り替える。これにより一次遅れ係数３０４の演算における数学的矛盾や発散を防ぐことが可能となる。
　また、推定トルク演算部２１０Ａが備える定数遅れ処理部４００は、実吸気量の振動低減のためのフィルタ処理を実施可能である。このため、入力した実吸気量に振動が含まれていても、この振動が低減される。また、一次遅れ係数演算部３０１は、一次遅れ係数３０４の演算において実吸気量の前回値Ｙ’（ｔ－１）の代わりに、推定吸気量４０３の前回値Ｙ’’（ｔ－１）を用いて一次遅れ係数３０４を演算する。これにより、推定トルク演算部２１０Ａが、一次遅れ係数３０４の演算に使用する実吸気量が振動することに起因する演算精度の悪化を低減することができる。
　このように第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａにより、定常時及び過渡時の一次遅れ係数３０４の演算値が急変したり、振動したりせず、演算の安定性が向上する。また、実吸気量が振動することに起因する演算精度の悪化を低減できる。
［第３の実施の形態］
　次に、第３の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例及び動作例について、図１６～図１９を参照して説明する。
　始めに、目標吸気量と実吸気量にオフセットが生じる点について、図１７を参照して説明する。
　図１７は、目標吸気量３３１と実吸気量３３２に生じたオフセット３３３により、低応答目標トルク３４１と推定トルク３４２にトルク推定誤差３４３が生じる例を示す説明図である。
　図１７のチャート（１）は、目標吸気量３３１と実吸気量３３２にオフセット３３３が生じる様子を表す。上述したように定常状態であれば、目標吸気量３３１と実吸気量３３２は一致するはずである。しかし、センサ誤差や環境変化等の影響により、定常時において目標吸気量３３１と実吸気量３３２とにオフセット３３３が生じることがある。この場合、実吸気量３３２は、破線３３４に示す値にならず、オフセット３３３分だけ低い値であるため、定常時における目標吸気量３３１と実吸気量３３２とが乖離する。
　図１７のチャート（２）は、実吸気量の変化により演算された推定トルク３４２にトルク推定誤差３４３が生じる様子を表す。チャート（１）に示したように、目標吸気量３３１と実吸気量３３２とに生じたオフセット３３３の影響により、低応答目標トルク３４１に達しない推定トルク３４２が求められる。そして、過渡状態における推定トルク３４２には、縦線で表すトルク推定誤差３４３が残る。このため、定常状態になった時には、推定トルク３４２を低応答目標トルク３４１に一致させるように、実発生トルクを急に変化させなければならない。このようにトルク推定誤差３４３があると、推定トルク３４２に対するトルク推定精度が悪化する。そこで、トルク推定精度の悪化を低減するためのオフセット処理を、第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａに追加する。
　そして、本実施の形態では、図１７のチャート（２）に示すように、オフセット３３３が生じることに起因して、過渡期間の終了時までに推定トルク３４２が低応答目標トルク３４１に収束しない事態を防止する。このため、条件判定によって一次遅れ係数３０４の下限値を切り替える処理を、第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａに追加する。
　図１６は、第３の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ｂの構成例を示す機能ブロック図である。
　推定トルク演算部（推定トルク演算部２１０Ｂ）は、第２の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ａに追加したオフセット処理部（オフセット処理部５００）と、さらに一次遅れ係数制限処理部４０２を置換した第２一次遅れ係数制限処理部（収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１）を備える。
　ここで、推定トルク演算部２１０Ｂが備える定数遅れ処理部（定数遅れ処理部４００）は、実吸気量の振動を低減するための遅れ係数を定数としたフィルタ処理を行う。その後、定数遅れ処理部４００は、振動を低減した実吸気量をオフセット処理部５００に出力する。
　オフセット処理部５００は、過渡期間の開始時から過渡期間中において、入力した実吸気量に対してオフセット値を加算又は減算するオフセット処理を行う。この時、オフセット処理部（オフセット処理部５００）は、目標吸気量と実吸気量が一致する定常時に求められたオフセット値を用いて、定数遅れ処理部（定数遅れ処理部４００）によりフィルタ処理が行われた実吸気量に対してオフセット処理を行う。そして、オフセット処理部５００は、オフセット処理が行われた、オフセット済みの実吸気量を一次遅れ係数演算部３０１に出力する。併せて、オフセット処理部５００は、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１に対して、オフセット処理に用いたオフセット値５０３を出力する。
　一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）は、目標吸気量、オフセット処理が行われた実吸気量、及びエンジン（エンジン１０）の推定吸気量に基づいて、一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を演算する。
　発散防止処理部４０１の処理は、図１０にて説明した処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
　第２一次遅れ係数制限処理部（収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１）は、発散防止処理部（発散防止処理部４０１）により発散が防止された一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）の下限値を異なる値に切替えて一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）を制限（収束）する収束保障機能を有する。一次遅れ係数３０４の収束時において、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、第２の実施の形態に係る一次遅れ係数制限処理部４０２が行っていた一次遅れ係数制限処理に加えて、入力したオフセット値５０３、目標吸気量３０３が増加するか否か、過渡期間の開始からの経過時間等の情報に応じて一次遅れ係数３０４の下限値を切り替える。そして、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１から一次遅れ処理部３０２，４０４に一次遅れ係数３０４が出力される。
　第２一次遅れ処理部（一次遅れ処理部４０４）は、目標吸気量と、第２一次遅れ係数制限処理部（収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１）により制限された一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）とに基づいて、目標吸気量の一次遅れ処理を行ってエンジン（エンジン１０）の推定吸気量（推定吸気量４０３）を演算する。そして、第２一次遅れ処理部（一次遅れ処理部４０４）は、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）に推定吸気量（推定吸気量４０３）を出力する。その後、一次遅れ係数演算部３０１は、一次遅れ処理部４０４から入力した推定吸気量４０３を用いて、一次遅れ係数３０４を演算する処理を行う。
　一次遅れ処理部３０２は、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１により制限され、かつ下限値が切替えられた一次遅れ係数３０４を入力として、低応答目標トルク２０７に一次遅れ処理を行う。そして、一次遅れ処理部３０２は、演算した推定トルクを点火・燃料操作用トルク補正率演算部２１２に出力する。
　ここで、オフセット処理部５００と収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１の処理例について、図１８と図１９を参照して説明する。
　図１８は、オフセット処理部５００の処理の例を示すフローチャートである。
　始めに、オフセット処理部５００は、目標吸気量３０３が変化したか否かを判定する（Ｓ２１）。目標吸気量３０３が変化していないと判定した場合（Ｓ２１のＮＯ）、オフセット処理部５００は、ステップＳ２１の処理を繰返し、目標吸気量３０３の監視を続ける。
　一方、目標吸気量３０３が変化したと判定した場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、オフセット処理部５００は、目標吸気量３０３が変化する直前、すなわち定常状態におけるオフセット値５０３を保持する（Ｓ２２）。次に、オフセット処理部５００は、低応答目標トルク３１が過渡状態になったか否かを判定する（Ｓ２３）。過渡状態になっていないと判定した場合（Ｓ２３のＮＯ）、オフセット処理部５００は、ステップＳ２３の処理を繰返し、状態監視を続ける。
　一方、過渡状態になったと判定した場合（Ｓ２３のＹＥＳ）、オフセット処理部５００は、オフセット済み吸気量５０２を演算する。ここで、オフセット済み吸気量５０２は、実吸気量にオフセット値５０３を加算又は減算することで求められる。このため、オフセット値５０３は、正又は負の値をとる。そして、オフセット処理部５００は、演算したオフセット済み吸気量５０２を一次遅れ係数演算部３０１に出力する。また、オフセット処理部５００は、オフセット処理の演算に用いたオフセット値５０３を収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１に出力し（Ｓ２４）、本処理を終了する。
　図１９は、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１の処理の例を示すフローチャートである。
　始めに、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、第２の実施の形態に係る一次遅れ係数制限処理部４０２が行っていた一次遅れ係数制限処理を行う（Ｓ３１）。次に、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、低応答目標トルク２０７の増減、かつ下限値等に基づく条件判定を行う（Ｓ３２）。本実施の形態では、４つの条件があり、いずれかの条件を満たす場合に、次処理が行われる。なお、ステップＳ３３，Ｓ３５，Ｓ３７，Ｓ３９に向かう矢印に付される数値は、条件毎に振られた条件番号を表す。いずれかの条件が満たされた場合に、その条件番号に合致する以降の処理が行われることとなる。
　条件に示される各値について説明する。
・下限値１は、オフセット値５０３の絶対値を入力とするデータテーブルからの出力値であり、０以上１以下の範囲にある０近傍の値である。
・下限値２は、過渡期間の開始からの経過時間についての二次関数の演算値であり、０から緩やかに増加するように動く値である。
・下限値３＝０である。
・下限値４＝下限値１である。
　ステップＳ３２の条件１に示すように、低応答目標トルク２０７が増加し、かつ下限値２が下限値１より大きい場合、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ係数制限処理が行われた一次遅れ係数３０４が、下限値１以上であるか否かを判定する（Ｓ３３）。この一次遅れ係数３０４が、下限値１以上であると判定すると（Ｓ３３のＹＥＳ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、入力をそのまま出力し（Ｓ４１）、本処理を終了する。ここで、ステップＳ４１における出力先は、図１６に示したように、一次遅れ処理部３０２，４０４である。
　一方、この一次遅れ係数３０４が、下限値１未満であると判定すると（Ｓ３３のＮＯ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ処理部３０２，４０４に下限値１を出力し（Ｓ３４）、本処理を終了する。
　ステップＳ３２の条件２に示すように、低応答目標トルク２０７が増加し、かつ下限値１≧下限値２を満たす場合、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ係数制限処理が行われた一次遅れ係数３０４が、下限値２以上であるか否かを判定する（Ｓ３５）。この一次遅れ係数３０４が、下限値２以上であると判定すると（Ｓ３５のＹＥＳ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、入力をそのまま出力し（Ｓ４１）、本処理を終了する。一方、この一次遅れ係数３０４が、下限値２未満であると判定すると（Ｓ３５のＮＯ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ処理部３０２，４０４に下限値２を出力し（Ｓ３６）、本処理を終了する。
　ステップＳ３２の条件３に示すように、低応答目標トルク２０７が減少し、かつ過渡期間の開始からの経過時間が閾値未満（過渡状態の始め）である場合、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ係数制限処理が行われた一次遅れ係数３０４が、下限値３以上であるか否かを判定する（Ｓ３７）。この一次遅れ係数３０４が、下限値３以上であると判定すると（Ｓ３７のＹＥＳ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、入力をそのまま出力し（Ｓ４１）、本処理を終了する。一方、この一次遅れ係数３０４が、下限値３未満であると判定すると（Ｓ３７のＮＯ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ処理部３０２，４０４に下限値３を出力し（Ｓ３８）、本処理を終了する。
　ステップＳ３２の条件４に示すように、低応答目標トルク２０７が減少し、かつ過渡期間の開始からの経過時間が閾値以上（過渡状態の中盤から終わり）である場合、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ係数制限処理が行われた一次遅れ係数３０４が、下限値４以上であるか否かを判定する（Ｓ３９）。この一次遅れ係数３０４が、下限値４以上であると判定すると（Ｓ３９のＹＥＳ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、入力をそのまま出力し（Ｓ４１）、本処理を終了する。一方、この一次遅れ係数３０４が、下限値４未満であると判定すると（Ｓ３９のＮＯ）、収束保障付一次遅れ係数制限処理部５０１は、一次遅れ処理部３０２，４０４に下限値１を出力し（Ｓ４０）、本処理を終了する。
　以上説明した第３の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ｂは、一次遅れ係数３０４の演算に使用する実吸気量にオフセットが生じることに起因する演算精度の悪化を低減するために実吸気量にオフセット処理を実施する。さらに、推定トルク演算部２１０Ｂは、一次遅れ係数３０４の演算に使用する実吸気量にオフセットが生じることに起因して演算結果である推定トルクが低応答目標トルク２０７に収束しないことを防止するために一次遅れ係数３０４の下限値を切り替える。
　このように第３の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ｂにより、実吸気量にオフセットが生じることに起因する、推定トルクの演算精度の悪化を低減することができる。また、推定トルク演算部２１０Ｂは、オフセット処理を行うことで、過渡期間において推定トルクを目標トルクに近づきやすくする。このため、実吸気量にオフセットが生じることに起因して、演算した推定トルクが目標トルクに収束しないことを防止することができる。
［第４の実施の形態］
　次に、第４の実施の形態に係る推定トルク演算部の構成例及び動作例について、図２０～図２２を参照して説明する。ここでは、本実施の形態に係る推定トルクの演算処理を、ハイブリッド車両に適用した例について説明する。
　図２０は、ハイブリッド車両６００の構成例を示す説明図である。
　ハイブリッド車両６００は、エンジン６０１、発電機６０２、制御装置６０３、モータ６０４、電力変換器６０５、バッテリ６０６、減速ギア６０７、車軸６０８、タイヤ６０９、及びこれらの装置が搭載されるボディ６１０を備える。
　エンジン６０１は駆動力を発電機６０２に伝達する。
　発電機６０２は、エンジン６０１から伝達された駆動力により発電し、交流電力を電力変換器６０５に出力する。
　制御装置６０３は、エンジン６０１、発電機６０２及びモータ６０４の各装置の動作を制御する。この制御装置６０３は、図７を参照して説明したＥＣＵ１０２と同様の機能ブロックにより構成され、エンジン制御装置の一例として用いられる。このため、制御装置６０３は、低応答目標トルク２０７及び高応答目標トルク２１１を演算して推定トルクを求める。また、制御装置６０３は、推定トルクを高応答目標トルク２１１に近づけるような点火時期補正量、燃料カット気筒数により、過渡時における所望のエンジントルクを実現することが可能である。
　電力変換器６０５は、発電機６０２から入力する交流電力を適正な電力に変換してモータ６０４に出力し、モータ６０４を駆動させる。また、電力変換器６０５は、発電機６０２から入力する交流電力をバッテリ６０６が蓄電可能に変換し、バッテリ６０６を充電する。
　モータ６０４の駆動軸は減速ギア６０７に接続され、モータ６０４の駆動力が減速ギア６０７に伝達される。
　減速ギア６０７は、左右のタイヤ６０９に接続される車軸６０８を回転駆動させる。このため、左右のタイヤ６０９が、ハイブリッド車両６００の走行方向に合わせて回転し、ハイブリッド車両６００が走行する。
　図２１は、第４の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ｃの構成例を示す機能ブロック図である。
　推定トルク演算部２１０Ｃは、図２０に示した制御装置６０３に構成される。推定トルク演算部（推定トルク演算部２１０Ｃ）は、第１の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０の一次遅れ係数演算部３０１を置換した記憶済一次遅れ係数演算部６２０を備える。
ただし、一次遅れ係数演算部３０１は、後述する図２２に示すように、記憶済一次遅れ係数演算部６２０に取り込まれた構成とされる。
　記憶済一次遅れ係数演算部６２０は、目標吸気量演算部３００により演算された目標吸気量３０３を入力として、一次遅れ係数３０４を自動演算する。この時、記憶済一次遅れ係数演算部６２０は、過去に演算し、記憶していた一次遅れ係数３０４（「記憶済一次遅れ係数」と呼ぶ）を一次遅れ処理部３０２に出力する。
　ここで、記憶済一次遅れ係数演算部６２０が、過去に演算し、マップとして記憶していた一次遅れ係数３０４を自動演算する理由について説明する。
　ハイブリッド車両６００が、エンジン６０１の駆動力を車軸６０８へ直接伝達しない場合には、エンジン６０１のエンジントルクの作動領域を限定することができる。この場合、エンジン６０１の過渡挙動が限定されるため、同様の過渡挙動が繰り返される場合がある。同様の過渡挙動が繰り返されるのであれば、推定トルク演算部２１０Ｃは、上述した第１～第３の実施の形態に示したような毎回の推定トルクの演算を実施する必要がなくなる。
　そこで、推定トルク演算部２１０Ｃは、例えば、過去に演算して得た演算結果である一次遅れ係数３０４を使用して、推定トルク演算部２１０Ｃの演算負荷を低減する。そこで、同様の過渡挙動を繰り返す場合に、過去に使用された一次遅れ係数を記憶したマップから選択した一次遅れ係数３０４を演算する処理を、第１の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０に追加する。
　図２２は、記憶済一次遅れ係数演算部６２０の構成例を示す機能ブロック図である。
　記憶済一次遅れ係数演算部６２０は、一次遅れ係数演算部３０１、過去一次遅れ係数記憶部（過去一次遅れ係数記憶部６２１）、過去一次遅れ係数使用判定部（過去一次遅れ係数使用判定部６２２）、及び一次遅れ係数切替部（一次遅れ係数切替部６２３）を備える。
　一次遅れ係数演算部３０１は、上述した第１の実施の形態と同様に入力する目標吸気量３０３と、実吸気量とに基づいて演算した時定数τに等価な一次遅れ係数を自動演算する。一次遅れ係数演算部３０１が演算した一次遅れ係数は、一次遅れ係数切替部６２３に出力される。
　過去一次遅れ係数記憶部６２１には、過去に使用された一次遅れ係数を記憶する。この一次遅れ係数は、ハイブリッド車両６００の運転シーン毎にマップとして記憶されている。例えば、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ、トルクが１００Ｎとした運転シーンで用いられた一次遅れ係数が過去一次遅れ係数記憶部６２１に記憶される。そして、ハイブリッド車両６００の運転シーンが過去一次遅れ係数記憶部６２１に入力されると、運転シーンに応じて過去一次遅れ係数記憶部６２１から読み出された一次遅れ係数が一次遅れ係数切替部６２３に出力される。
　過去一次遅れ係数使用判定部（過去一次遅れ係数使用判定部６２２）は、一次遅れ係数演算部３０１から出力される一次遅れ係数、又は過去一次遅れ係数記憶部６２１に記憶される、過去の特定の運転シーンで用いられた一次遅れ係数のいずれを使用するかを判定し、判定結果を出力する。例えば、過去一次遅れ係数使用判定部６２２は、同様の過渡挙動の繰り返しを検出した場合に、過去一次遅れ係数記憶部６２１から読み出された過去の演算結果である一次遅れ係数を使用する判定を行う。そして、過去一次遅れ係数使用判定部６２２は、判定結果を一次遅れ係数切替部６２３に出力する。
　一次遅れ係数切替部６２３は、実吸気量が変化する設定時間内に設定値以上変化する過渡時にエンジン（エンジン６０１）の挙動が限定される場合に、過去一次遅れ係数使用判定部（過去一次遅れ係数使用判定部６２２）の判定結果に基づいて、過去一次遅れ係数記憶部（過去一次遅れ係数記憶部６２１）から読み出された一次遅れ係数と、一次遅れ係数演算部（一次遅れ係数演算部３０１）により演算された一次遅れ係数のうち、いずれかに切替えて出力する。ここで、一次遅れ係数切替部６２３は、過去一次遅れ係数使用判定部６２２から入力した判定結果に基づいて一次遅れ係数の切替えを行う。そして、一次遅れ係数切替部６２３により切替えられた一次遅れ係数が一次遅れ係数３０４として出力される。
　上述したようにエンジン回転数が２０００ｒｐｍ、トルクが１００Ｎとした運転シーンが再び出現すると、過去一次遅れ係数記憶部６２１から読み出された一次遅れ係数が一次遅れ係数３０４として出力される。記憶済一次遅れ係数演算部６２０から出力される一次遅れ係数３０４は、図２１に示す一次遅れ処理部３０２に入力される。そして、一次遅れ処理部（一次遅れ処理部３０２）は、目標トルク、及び一次遅れ係数切替部（一次遅れ係数切替部６２３）により選択された一次遅れ係数（一次遅れ係数３０４）に基づいて一次遅れ処理を行い、過渡時におけるエンジン（エンジン６０１）の推定トルクを演算することができる。
　なお、過去一次遅れ係数使用判定部６２２は、過去一次遅れ係数記憶部６２１から読み出された一次遅れ係数を使用する判定を行った場合、一次遅れ係数演算部３０１に対して一次遅れ係数の演算処理を停止する指示を行う。この指示により一次遅れ係数演算部３０１は、入力した目標吸気量と実吸気量に対して一次遅れ係数を逐次演算する処理を停止することができる。
　以上説明した第４の実施の形態に係る推定トルク演算部２１０Ｃは、エンジン６０１の過渡挙動が限定される場合においては過去の演算結果を記憶したマップから一次遅れ係数３０４を演算し、低応答目標トルク２０７と一次遅れ係数３０４とに基づいて一次遅れ処理を行うことにより過渡時の推定トルクを演算する。このため、推定トルク演算部２１０Ｃは、同様の過渡挙動が繰り返される場合において同様の演算を毎回実施することがなくなるので、推定トルク演算部２１０Ｃの演算負荷を低減することができる。
［変形例］
　なお、上述した各実施の形態に係る推定トルク演算部で演算に使用される実吸気量は、エアフローセンサ１０８の計測値から演算される、気筒内の吸気流量を想定したものであった。しかし、推定トルク演算部の演算には、発生するエンジントルクとの相関が非常に高いエアフローセンサ１０８の計測値や吸気圧の値を用いてもよい。
　また、上述した各実施の形態に係る推定トルク演算部を用いた推定トルクの演算処理は、トラクションコントロールやオートクルーズ、オートマチックトランスミッション等におけるエンジントルク制御に適用できる。他にも、ストイキ燃焼とリーン燃焼を相互に切替える際の燃焼切替え制御（燃焼切替え時に発生するトルク段差を防止）等に応用してもよい。
　上述した各実施の形態に係る制御により、過渡時にエンジンから発生するトルクを車体の振動を低減するように精度良く操作することが可能となり、エンジンが搭載される車体への不規則な振動を抑えることができる。
　また、上述した各実施の形態に係る制御は、ターボエンジン以外のエンジンが発生するトルクを制御するために用いてもよい。
　また、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
　例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　１…ターボエンジン対応トルクベースエンジンシステム、１０…エンジン、１０２…ＥＣＵ、２０３…目標トルク演算部、２０７…低応答目標トルク、２１０…推定トルク演算部、２１１…高応答目標トルク、３００…目標吸気量演算部、３０１…一次遅れ係数演算部、３０２…一次遅れ処理部、３０３…目標吸気量、３０４…一次遅れ係数 

Claims (15)

  1. 　推定トルクを用いてトルクベース型エンジン制御が行われるエンジンの目標トルクを演算する目標トルク演算部と、
    　前記エンジンに吸入される空気の目標吸気量に対する実吸気量の変化に基づいて制御周期毎に演算した時定数に等価な一次遅れ係数を用いて前記目標トルクに一次遅れ処理を行って前記推定トルクを演算する推定トルク演算部と、を備える
    　エンジン制御装置。
  2. 　前記推定トルク演算部は、
    　前記目標トルク演算部から入力する前記目標トルク、及び前記エンジンの回転数に基づいて目標吸気量を演算する目標吸気量演算部と、
    　前記目標吸気量及び前記実吸気量に基づいて演算した前記時定数に等価な前記一次遅れ係数を演算する一次遅れ係数演算部と、
    　前記目標トルク及び前記一次遅れ係数に基づいて前記目標トルクに一次遅れ処理を行って前記推定トルクを演算する一次遅れ処理部と、を備える
    　請求項１に記載のエンジン制御装置。
  3. 　前記一次遅れ処理部は、前記目標トルクが設定時間内に設定値以上変化する過渡時に演算した前記一次遅れ係数を用いて、前記目標トルクに対し一次遅れ処理を行って前記推定トルクを演算する
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  4. 　前記一次遅れ係数演算部は、前記実吸気量が設定時間内に設定値以上変化する過渡時に、前記一次遅れ係数を演算する
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  5. 　前記一次遅れ処理部は、前記目標吸気量と前記実吸気量が一致する定常時に、前記目標トルクを前記推定トルクとして演算する
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  6. 　さらに、前記推定トルクが前記目標トルクとなるように、前記エンジンが有する気筒内に噴射された燃料を点火する点火時期を補正する点火時期補正部を備える
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  7. 　さらに、前記推定トルクが前記目標トルクとなるように、前記エンジンが有する気筒に対する燃料カットを行う燃料カット制御部を備える
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  8. 　さらに、前記推定トルクが前記目標トルクとなるように、前記エンジンが有する気筒に燃料を送る燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御部を備える
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  9. 　さらに、前記推定トルク演算部は、前記一次遅れ係数演算部により行われる前記一次遅れ係数の演算において発散が発生する場合に、前記一次遅れ係数演算部により演算された前記一次遅れ係数を異なる値に切替えて、前記一次遅れ係数の発散を防止する発散防止処理部を備える
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  10. 　さらに、前記推定トルク演算部は、
    　前記発散防止処理部から入力する前記一次遅れ係数を制限して前記一次遅れ処理部に出力する一次遅れ係数制限処理部と、
    　前記目標吸気量と、前記一次遅れ係数制限処理部により制限された前記一次遅れ係数とに基づいて、前記目標吸気量の一次遅れ処理を行い、前記エンジンの推定吸気量を演算する第２一次遅れ処理部を備え、
    　前記一次遅れ係数演算部は、前記実吸気量の前回値の代わりに、前記推定吸気量の前回値を用いて前記一次遅れ係数を演算する
    　請求項９に記載のエンジン制御装置。
  11. 　さらに、前記推定トルク演算部は、前記実吸気量の振動を低減するための遅れ係数を定数としたフィルタ処理を行う定数遅れ処理部を備え、
    　前記一次遅れ係数演算部は、前記目標吸気量、前記フィルタ処理が行われた前記実吸気量、及び第２一次遅れ処理部から入力した前記推定吸気量に基づいて、前記一次遅れ係数を演算する
    　請求項１０に記載のエンジン制御装置。
  12. 　さらに、前記推定トルク演算部は、
    　前記実吸気量の振動を低減するための遅れ係数を定数としたフィルタ処理を行う定数遅れ処理部と、
    　前記目標吸気量と前記実吸気量が一致する定常時に求められたオフセット値を用いて、前記定数遅れ処理部により前記フィルタ処理が行われた前記実吸気量に対してオフセット処理を行うオフセット処理部を備え、
    　前記一次遅れ係数演算部は、前記目標吸気量、前記オフセット処理が行われた前記実吸気量、及び前記エンジンの推定吸気量に基づいて、前記一次遅れ係数を演算する
    　請求項９に記載のエンジン制御装置。
  13. 　さらに、前記推定トルク演算部は、前記発散防止処理部により発散が防止された前記一次遅れ係数の下限値を異なる値に切替えて前記一次遅れ係数を制限する第２一次遅れ係数制限処理部と、
    　前記目標吸気量と、前記第２一次遅れ係数制限処理部により制限された前記一次遅れ係数とに基づいて、前記目標吸気量の一次遅れ処理を行って前記エンジンの推定吸気量を演算し、前記一次遅れ係数演算部に前記推定吸気量を出力する第２一次遅れ処理部を備える
    　請求項１２に記載のエンジン制御装置。
  14. 　前記推定トルク演算部は、
    　過去に使用された前記一次遅れ係数を記憶する過去一次遅れ係数記憶部と、
    　前記一次遅れ係数演算部から出力される前記一次遅れ係数、又は前記過去一次遅れ係数記憶部に記憶される、過去の特定の運転シーンで用いられた前記一次遅れ係数のいずれを使用するかを判定し、判定結果を出力する過去一次遅れ係数使用判定部と、
    　前記実吸気量が変化する設定時間内に設定値以上変化する過渡時に前記エンジンの挙動が限定される場合に、前記判定結果に基づいて、前記過去一次遅れ係数記憶部から読み出された前記一次遅れ係数と、前記一次遅れ係数演算部により演算された前記一次遅れ係数のうち、いずれかに切替えて出力する一次遅れ係数切替部と、を備え、
    　前記一次遅れ処理部は、前記目標トルク、及び前記一次遅れ係数切替部により選択された前記一次遅れ係数に基づいて一次遅れ処理を行い、過渡時における前記エンジンの前記推定トルクを演算する
    　請求項２に記載のエンジン制御装置。
  15. 　推定トルクを用いてトルクベース型エンジン制御が行われるエンジンの目標トルクを演算し、
    　前記エンジンに吸入される空気の目標吸気量に対する実吸気量の変化に基づいて制御周期毎に時定数を演算し、
    　前記時定数に等価な一次遅れ係数を演算し、
    　前記一次遅れ係数を用いて前記目標トルクに一次遅れ処理を行って前記推定トルクを演算する
    　エンジン制御方法。
     
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