実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1としての車両� �動ユニットの制御装置の構成を示すブロッ� �図である。本実施の形態の制御装置は、火� �点火式の内燃機関(以下、エンジン)2を動力� �置とする車両駆動ユニットの制御装置とし� �構成されている。以下、図1を参照して本実� ��の形態の制御装置の構成について説明する� ��

 本実施の形態の制御装置は、エンジン2を 直接に制御するエンジンコントローラ10を含� ��。エンジンコントローラ10には、エンジン2� ��トルク制御にかかる2種類のアクチュエータ 4,6が接続されている。これらアクチュエータ 4,6は、入力される信号に応じて動作し、その 動作に応じたトルクをエンジン2に実現させ� �ものである。本実施の形態では、これらア� �チュエータ4,6を協働させることでエンジン2� ��トルク調整が行なわれる。ただし、トルク� ��整に関して2つのアクチュエータ4,6は同等で は無く、一方のアクチュエータ4が主として� �用する主アクチュエータとなり、もう一方� �アクチュエータ6は補助的に使用する副アク� ��ュエータとなる。

 本実施の形態では、主アクチュエータ4を スロットルとし、副アクチュエータ6を点火� �置とする。主アクチュエータ4であるスロッ� ��ルは、その開度によって気筒内への吸入空� ��量を調整し、吸入空気量によってエンジ2ン のトルクを制御することができるアクチュエ ータである。副アクチュエータ6である点火� �置は、その点火時期によってエンジン2のト� ��クを制御することができるアクチュエータ� ��あり、スロットルよりも動作に対するトル� ��の応答性が高いという特徴がある。以下で� ��、主アクチュエータ4をスロットル4と表記� �、副アクチュエータ6を点火装置6と表記する 場合がある。

 車両駆動ユニットの制御系統において、� ��ンジンコントローラ10の上位にはパワート� �インマネージャ12が設けられている。パワー トレインマネージャ12は、エンジンコントロ� ��ラ10を介してエンジン2が出力するトルクを� ��整することによって、車両の駆動状態を制� ��している。パワートレインマネージャ12に� �、ドライバのトルク要求を検出するアクセ� �センサ14の他、車両制御にかかる各種デバイ ス16,18,20,22,24が接続されている。パワートレ� ��ンマネージャ12は、これらデバイスからの� �報に基づいて現時点においてエンジン2に出� ��させるべきトルクを計算し、トルク要求と� ��てエンジンコントローラ10に出力している� �

 パワートレインマネージャ12は、現時点� �の車両制御に必要とするトルクだけでなく� �将来において車両制御に必要となるトルク(� ��来トルク)も計算している。そして、計算し た将来トルクを将来情報としてエンジンコン トローラ10に出力している。この動作はパワ� ��トレインマネージャ12からエンジン2へのト� ��ク調整の予約を意味している。エンジンコ� ��トローラ10が受け付けた将来情報が予約情� �となり、その内容に従ってエンジン2の制御� ��ケジュールが立てられることになる。

 パワートレインマネージャ12における将� �トルクの計算には、各種デバイス16,18,20,22,24 からの情報が用いられる。例えば、変速機コ ントローラ16からは変速機の変速に関する情� ��を前もって受け取ることができる。変速時� ��は変速機の下流においてトルク変動が生じ� ��が、その情報を事前に受け取ることで変速� ��のトルク変動の吸収に必要なトルクを事前� ��計算することができる。このトルクをエン� ��ン2の将来トルクとしてエンジンコントロー ラ10に対して予約することで、その後に変速� ��作が行なわれるときには適正なトルク調整� ��可能になる。

 また、車両駆動ユニットがエンジンとモ� ��タとからなるハイブリッドシステムの場合� ��、モータコントローラ16からモータの運転/� ��止に関する情報を前もって受け取ることが� ��きる。その情報からモータの運転/停止に伴 うトルク変動の吸収に必要なトルクを先行し て計算し、エンジンコントローラ10に対して� ��約することで、その後にモータが運転/停止 されるときの適正なトルク調整が可能になる 。

 また、ナビシステム20、VICS22或いは車車� �通信システム24のような情報通信システムを 備える場合には、それらの情報からこの先車 両が置かれる状況を予測することができる。 予測した状況に最適なトルクを先行して計算 し、エンジンコントローラ10に対して予約す� ��ことで、その後に車両が置かれる状況に応� ��た適正なトルク調整が可能になる。例えば� ��ナビシステム20の情報からは、この先の登� �角を予測することができる。予測した登坂� �から必要なトルクを計算し、エンジンコン� �ローラ10に対して予約しておけば、適正なタ イミングでのトルクアップによって登坂時の 減速を防止することができる。

 また、本実施の形態のようなドライブバ� ��ワイヤシステムの場合には、アクセルセン� ��14の信号、すなわち、ドライバからのトル� �要求を直接にエンジンコントローラ10に出力 するのではなく、遅延処理を施してから出力 することもできる。この場合は、アクセルセ ンサ14の信号が将来トルクを表すことになる� ��

 図2はエンジンコントローラ10の構成を示� ��ブロック図である。この図に示すように、� ��ンジンコントローラ10は複数の計算要素102,1 04,106,108,110,112,114を備えている。また、スロ� �トルの動作を制御するスロットルドライバ11 6と点火装置の動作を制御する点火装置ドラ� �バ118とを備えている。エンジンコントロー� �10には、パワートレインマネージャ12から供� ��されるトルク要求と将来情報のほか、エン� ��ン2の運転状態に関する情報も入力されてい る。運転状態情報にはエンジン回転数、エア フローメータの出力値、現時点の実点火時期 、冷却水温度、バルブタイミング等が含まれ る。

 パワートレインマネージャ12から供給さ� �るトルク要求は、目標トルク計算部102に入� �される。目標トルク計算部102は、入力され� �トルク要求をベースにしてエンジン2の目標� ��ルクを計算している。目標トルクの計算で� ��、トルク要求値に制振トルクを加算する等� ��処理が行なわれている。計算された目標ト� ��クは後述する目標トルク補正部108とトルク� ��率計算部110とに出力される。

 パワートレインマネージャ12から供給さ� �る将来情報は、運転状態情報とともに目標� �率計算部104に入力される。目標効率計算部10 4は、入力された将来情報に基づいて目標効� �を計算する。また、将来情報と運転状態情� �とに基づいて目標効率の出力タイミング(変� ��タイミング)を計算する。計算された目標効 率は後述する目標トルク補正部108に出力され る。目標効率は通常は1に設定されている。� �標効率とその出力タイミングの計算は本実� �の形態における1つの要部であるので、その� ��細については追って説明する。

 推定トルク計算部106は、運転状態情報か� ��エンジン2のトルクを推定計算する。より詳 しくは、点火時期をMBTに仮設定し、様々な運 転状態情報から計算できる見込み空気量に基 づいてトルク(MBTでの推定トルク)を計算する� ��計算された推定トルクは後述するトルク効� ��計算部110に出力される。

 目標トルク補正部108には、目標トルクと� ��標効率とが入力される。目標トルク補正部1 08は目標トルクを目標効率で除算して補正し� ��その補正目標トルクをスロットル開度計算� ��112に出力する。目標効率が通常値である1の 場合には、目標トルク計算部102で計算された 目標トルクがそのままスロットル開度計算部 112に出力される。一方、目標効率が1よりも� �さい値の場合には、目標効率による除算に� �って目標トルクは嵩上げされ、嵩上げされ� �目標トルクがスロットル開度計算部112に出� �される。

 スロットル開度計算部112は、目標トルク� ��正部108から供給される補正目標トルクを空� ��量に変換し、その空気量を実現するための� ��ロットル4の開度を計算する。スロットル開 度計算部112で計算された開度は、スロットル 4の目標開度としてスロットルドライバ116に� �ットされる。スロットルドライバ116は、こ� �目標開度を実現するようにスロットル4を制� ��する。

 トルク効率計算部110には、目標トルクと� ��定トルクとが入力される。トルク効率計算� ��110は目標トルクと推定トルクとの比を計算� ��る。本明細書では、この比をトルク効率と� ��義する。空気量が変化している過渡状態で� ��、空気量に応じて推定トルクが変化するこ� ��で、トルク効率もそれに応じて変化する。� ��かし、空気量が一定となった定常状態では� ��推定トルクは補正目標トルクに一致する結� ��、トルク効率は前述の目標効率に一致する� ��うになる。トルク効率計算部110は、計算し� ��トルク効率を点火時期計算部114に出力する� ��

 点火時期計算部114は、まず、トルク効率� ��らMBTに対する遅角量を計算する。遅角量の� ��算には、少なくともトルク効率を軸の1つと するマップが用いられる。この計算では、ト ルク効率が小さいほど遅角量は大きい値に設 定される。そして、トルク効率から決定され た遅角量と、エンジン2の運転状態から決ま� �基本点火時期とから最終点火時期を算出す� �。計算された最終点火時期は、点火時期計� �部114から点火装置ドライバ118にセットされ� �。点火装置ライバ118は、最終点火時期に従� �て点火装置6を制御する。

 以上のようなエンジンコントローラ10の� �成によれば、目標効率を設定することで、� �標トルクを実現するためのスロットル開度� �点火時期とを一意に決定することができる� �例えば目標トルクが100Nmの場合、目標効率を 1に設定すると、スロットル開度計算部112に� �力される補正目標トルクは100Nmとなる。スロ ットル開度計算部112では、この補正目標トル ク(100Nm)をMBTで発生させることができるスロ� �トル開度を計算し、それをスロットル4の目� ��開度として設定する。スロットル開度の変� ��後、空気量が一定となったときには、推定� ��ルク計算部106で計算される推定トルクも凡� ��100Nmとなり、目標トルクと推定トルクとの� �であるトルク効率は1となる。トルク効率が1 のときには点火時期計算部114で計算される遅 角量はゼロであり、最終点火時期はMBTに設定 される。

 同じ目標トルクにおいて目標効率を0.8に� ��更したときには、補正目標トルクは125Nmと� �る。これによりスロットル4の目標開度は、1 25NmのトルクをMBTで発生させることができる� �度まで増大される。また、推定トルクも補� �目標トルクに追従して変化し、凡そ125Nmとな る。その結果、目標トルクと推定トルクとの 比であるトルク効率は0.8となる。つまり、ト ルク効率も目標効率に追従して変化する。ト ルク効率が1よりも小さい0.8になることで最� �点火時期はMBTよりも遅角されたタイミング� �設定される。

 目標効率を0.8に変更したときにはスロッ� ��ル開度の増大によるトルクアップ効果が生� ��る。しかし、それと同時に点火時期が遅角� ��れるので、そのトルクダウン効果によって� ��記のトルクアップ効果は相殺され、結果、� ��ンジン2が出力するトルクは目標トルクに維 持される。副アクチュエータである点火装置 6はその動作に対するトルクの応答性が高い� �で、スロットル開度の増大に伴うトルク増� �確実に相殺することができる。

 エンジンコントローラ10は、パワートレ� �ンマネージャ12から供給される将来情報を予 約情報として受け付け、その内容に従ってエ ンジン2の制御スケジュールを立てる。図3は� ��その一例を示した図である。図3に示すタイ ムチャート(A)は、現時刻を基準にした将来の トルク変化を示す図である。以下、パワート レインマネージャ12からエンジン2に対して、 トルクの増加調整が予約された場合の処理に ついて説明する。

 タイムチャート(A)に示すトルク変化をエ� ��ジン2の制御によって実現する場合、採り得 る各アクチュエータ4,6の動作パターンは複数 存在している。しかし、燃費を考慮する場合 には、好ましい動作パターンは1つに絞られ� �。それは、副アクチュエータである点火装� �6の介在を可能な限り抑えるようにした動作� ��ターンであり、より具体的には、点火遅角� ��行なう時間を可能な限り短くした動作パタ� ��ンである。そのような動作パターンでスロ� ��トル4と点火装置6とを適切に協働させるこ� �ができれば、燃費性能を高く維持しつつ所� �のトルクを実現することが可能になる。

 図3に示すタイムチャート(B)は、タイムチ ャート(A)に示すトルク変化を実現するための スロッル4の動作パターンを示す図である。� �イムチャート(C)は、タイムチャート(A)に示� �トルク変化を実現するための点火装置6の動� ��パターンを示す図である。各タイムチャー� ��について具体的に説明すると、タイムチャ� ��ト(A)において破線で示すトルク変化は、点� ��時期はMBTに設定したままで、タイムチャー� ��(B)に示すタイミングでスロットル開度を増� ��させたときに推定されるトルク変化を示し� ��いる。増大させる前のスロットル開度は現� ��刻の目標トルクに対応した開度であり、増� ��させた後のスロットル開度は、将来の目標� ��ルク(これをトルクの将来目標値という)に� �応した開度である。なお、ここではステッ� �状にスロットル開度を増大させているが、� �旦最大開度まで開いた後(すなわち、スロッ� ��ル開度をオーバーシュートさせた後)、将来 目標値に対応したスロットル開度まで戻すよ うにしてもよい。

 タイムチャート(A)に破線で示す推定トル� ��と実線で示す目標トルクとの差は、点火時� ��をMBTよりも遅角することで解消することが� ��きる。具体的には、タイムチャート(C)に示� ��ように、スロットル4を開くと同時に点火時 期も遅角し、予約された将来目標値の実現タ イミングにて再びMBTまで進角する。このよう に点火時期の遅角を行なうことで、予約され た実現タイミング前の不要なトルク変化を抑 制することができる。なお、タイムチャート (C)では遅角前と遅角からの復帰後とで点火時 期(MBT)に差が生じているが、これは目標トル� ��に応じてMBTも変化するためである。

 タイムチャート(B)に示すタイミングでス� ��ットル開度を増大させれば、タイムチャー� ��(A)に破線で示すように、所望のタイミング� ��トルクを将来目標値に到達させることがで� ��る。仮にタイムチャート(B)に示すタイミン� ��よりも遅くにスロットル開度を増大させた� ��合には、所望のタイミングでトルクを将来� ��標値に到達させることができない。一方、� ��イムチャート(B)に示すタイミングよりも早� ��にスロットル開度を増大させた場合には、� ��火時期を遅角させている期間が無駄に長く� ��り、その分燃費の悪化を招いてしまう。し� ��がって、燃費性能を高く維持しつつ予約さ� ��た将来目標値を確実に実現するためには、� ��イムチャート(B)に示すタイミングを正確に� ��算することが重要である。

 本実施の形態においては、スロットル開� ��を増大させるタイミング(図3のタイムチャ� �ト(B)に示すタイミング)は、目標効率の出力� ��イミングによって決まる。前述のエンジン� ��ントローラ10の構成によれば、目標効率計� �部104が目標効率を計算して出力したタイミ� �グでスロットル4が開かれることになる。ま� ��、目標効率の設定値によって、スロットル� ��度や点火時期の遅角量が決定される。以下� ��本実施の形態の要部である目標効率とその� ��力タイミングの計算について、図4乃至図8� �用いて説明する。

 目標効率計算部104で実施される一連の処� ��をフローチャートで示したものが図4である 。図4のフローチャートに示すように、最初� �ステップS102では、目標効率計算部104に将来� ��報が入力される。将来情報は、現時刻を基� ��にした時間毎の将来のトルク値という形式� ��入力される。将来情報の一例をタイムチャ� ��トで示したものが図5である。図5に示すよ� �に、将来情報からはトルクの将来目標値、� �在の目標トルクに対する将来目標値のトル� �偏差δTrq、将来目標値に向けたトルクの調整 開始タイミングTs、将来目標値に至るトルク� ��時間変化率Dt、将来目標値の実現タイミン� �(調整完了タイミング)Teを読み取ることがで� ��る。次のステップS104では、現時刻からトル ク実現タイミングTeまでの時間が、将来目標� ��の実現までの余裕時間δTとして計算される� ��

 次のステップS106では、主アクチュエータ であるスロットル4を動作させてエンジン2の� ��ルク調整を行なった場合において、将来目� ��値の実現に要する所要時間が計算される。� ��の所要時間の計算には目標効率計算部104に� ��装されているエンジンモデルが使用される� ��エンジンモデルはエンジン2の機能を各種パ ラメータと各種演算式とによってモデル化し たものである。スロットル開度、点火時期、 エンジン回転数、バルブタイミング等のエン ジン2の運転条件をエンジンモデルに入力す� �と、それらの入力条件に応じたトルクが計� �されて出力される。

 図6のタイムチャートは、エンジンモデル によるトルクの計算結果の一例を示している 。この計算では、点火時期はMBTに設定され、 エンジン回転数やバルブタイミング等の他の 運転条件には実際値が用いられる。タイムチ ャート(A)はスロットル開度の変化を示し、タ イムチャート(B)はそれに応じたトルクの変化 を示している。ステップS106では、スロット� �開度を増大させてからトルクの増加量がδTrq に達するまでの時間δtが前記の所要時間とし て計算される。

 次のステップS108では、ステップS104で計� �された余裕時間δTとステップS106で計算され� ��所要時間δtとが比較される。余裕時間δTが� ��要時間δtに対して足りていれば、先行して� ��ロットル開度を増大させることで、所望の� ��イミングでトルクを将来目標値に到達させ� ��ことができる。ステップS108の比較の結果、 余裕時間δTが所要時間δtに対して足りている 場合にはステップS110以降の処理が行なわれ� �。

 一方、余裕時間δTが所要時間δtに対して� ��足している場合には、先行してスロットル� ��度を増大させたとしても所望のタイミング� ��でにトルクを将来目標値に到達させること� ��できない。そこで、ステップS108の比較の結 果、余裕時間δTが所要時間δtに対して不足し ている場合には後述するステップS122の処理� �行なわれる。

 ステップS110では、ステップS102で入力さ� �た将来情報に基づいて、将来目標値に至る� �ルクの時間変化率Dtが計算される(図5参照)。 また、ステップS112では、前述のエンジンモ� �ルによる計算結果を用いて、トルクの増加� �がδTrqに達するまでの間の最大時間変化率Dtm が計算される(図6参照)。この最大時間変化率 Dtmは、スロットル4の動作のみで実現できる� �ルクの最大時間変化率であり、これ以上の� �間変化率を求める場合には他のアクチュエ� �タによるトルク調整を併用する必要がある� �

 次のステップS114では、ステップS110で計� �された将来トルクの時間変化率Dtとステップ S112で計算された最大時間変化率Dtmとが比較� �れる。将来トルクの時間変化率Dtがスロット ル4で実現できる最大時間変化率Dtmよりも小� �い場合には、先行してスロットル4を開く必� ��は無く、通常と同じくトルクの立ち上がり� ��合わせてスロットル開度を増大させること� ��足りる。

 ステップS114の判定の結果、時間変化率Dt� ��最大時間変化率Dtmよりも小さい場合、以降� ��ステップはスキップされて本ルーチンは終� ��する。これにより、目標効率計算部104では� ��標効率の更新は行なわれず、出力される目� ��効率は通常値の1のままとなる。目標効率が 1であれば、目標トルク補正部10での目標トル クの嵩上げ補正は行なわれない。また、目標 効率が1であれば、トルク効率計算部110から� �力されるトルク効率も1となることから、点� ��時期計算部114で計算される遅角量はゼロと� ��り、最終点火時期はMBTに維持される。した� ��って、ステップS114の判定結果としてNoが選� ��された場合には、目標トルクに従ってスロ� ��トル4のみでトルク調整が行なわれることに なる。

 これに対し、将来トルクの時間変化率Dt� �スロットル4で実現できる最大時間変化率Dtm� ��りも大きい場合は、ステップS116,118及び120� �処理が行なわれる。まず、ステップS116では� ��トルクの実現タイミングTeから前記の所要� �間δtだけ先行したタイミングが目標効率の� �力タイミングTtとして算出される。繰り返し の説明になるが、本実施の形態のエンジンコ ントローラ10の構成によれば、目標効率の出� ��タイミングTtがスロットル開度の増大タイ� �ングとなる。目標効率の出力タイミングTtを トルクの実現タイミングTeよりも前出しにす� ��ことで、トルクの立ち上がりに先行してス� ��ットル4を開くことができる。また、先行さ せる時間を前記の所要時間δtとすることで、 所望のタイミングにてトルクを将来目標値に 到達させることができる。

 ステップS118では、現時刻が目標効率の出 力タイミングTtに達したか否か判定される。� ��の判定は現時刻が目標効率の出力タイミン� ��Ttになるまで繰り返し実施される。そして� �目標効率の出力タイミングTtが到来した時点 でステップS120の処理が実施される。

 ステップS120では、目標効率が計算される 。そして、計算された目標効率が目標トルク 補正部108に出力される。ここでは、現在の目 標トルクの将来目標値に対する比が目標効率 として算出される。ステップS116乃至S120の処� ��が選択された場合の制御結果をタイムチャ� ��トで示したものが図7である。図7のタイム� �ャート(A)には、予約されたトルクの将来目� �値と、目標トルク計算部102で計算される目� �トルクとを併せて示している。タイムチャ� �ト(B)には目標効率の計算結果を示している� �目標効率の出力タイミングTt以前では、目標 効率はその通常値である1に設定されている� �そして、目標効率の出力タイミングTt以降で は、目標トルクの将来目標値に対する比が目 標効率として設定されることで、目標トルク が将来目標値に一致するまでの間は、目標効 率は1よりも小さい値に設定される。

 図7のタイムチャート(C)には、スロットル 開度計算部112による目標開度の計算結果を示 している。目標トルクと将来目標値との比が 目標効率として出力されることで、目標トル ク補正部108で計算される補正目標トルクの値 は将来目標値に一致する。その結果、スロッ トル4の目標開度は、目標効率が出力された� �イミングTtにて将来目標値に見合った開度ま で増大される。

 また、図7のタイムチャート(D)には、点火 時期計算部114による最終点火時期の計算結果 を示している。タイムチャート(C)に示すよう にスロットル4が開かれる結果、吸入空気量� �急増していき、それに伴い推定トルク計算� �106で計算される推定トルクも増大していく� �点火遅角量の計算の基礎となるトルク効率� �目標トルクと推定トルクとの比であるので� �吸入空気量の増大に応じてトルク効率は減� �していき、トルク効率の減少に伴って点火� �期は遅角されていく。スロットル4の目標開� ��が増大されるタイミングTtが点火時期の遅� �開始タイミングとなる。やがて目標トルク� �増加して目標トルクと将来目標値との差が� �小方向に転ずると、点火時期は進角側に戻� �れていき、目標トルクが将来目標値に一致� �たタイミングTeにてMBTに戻される。

 次に、ステップS108の判定の結果、余裕時 間δTが所要時間δtよりも小さかった場合の処 理について説明する。この場合には、ステッ プS110乃至S120の処理の代わりにステップS122の 処理が行なわれる。

 ステップS122では、現在の目標トルクの将 来目標値に対する比が目標効率として計算さ れる。そして、計算された目標効率が目標ト ルク補正部108に出力される。つまり、出力タ イミングTtを計ることなく、速やかに目標効� ��の出力が行なわれる。ステップ122の処理が� ��択された場合の制御結果をタイムチャート� ��示したものが図8である。図8のタイムチャ� �ト(A)には、予約されたトルクの将来目標値� �、目標トルク計算部102で計算される目標ト� �クと、後述するようにスロットル4と点火装� ��6とを制御した場合の実際のエンジントルク とを示している。タイムチャート(B)には目標 効率の計算結果を示している。

 目標効率が出力されることで、スロット� ��開度は将来目標値に見合った開度まで速や� ��に増大される。図8のタイムチャート(C)には 、スロットル開度計算部112による目標開度の 計算結果を示している。

 スロットル4が開かれる結果、吸入空気量 の増大に応じてトルク効率は減少していく。 点火時期計算部114ではトルク効率を点火遅角 量の計算の基礎としているが、ステップS122� �処理が選択された場合は、点火遅角量にガ� �ドがかけられるようになっている。より詳� �くは、トルク効率の値の如何によらず点火� �角量はゼロに設定される。図8のタイムチャ� ��ト(D)には、点火時期計算部114による最終点� ��時期の計算結果を示している。この図に示� ��ように、余裕時間δTが所要時間δtに対して� ��足している場合には、点火時期は遅角され� ��ことなく目標トルクに応じたMBTに維持され� ��。

 以上説明したとおり、本実施の形態の制� ��装置は、エンジンコントローラ10の構成と� �御の内容に種々の特徴を有している。以下� �は、エンジンコントローラ10が有する特徴的 な動作とその効果についてまとめて説明する 。

 エンジンコントローラ10は、パワートレ� �ンマネージャ12からエンジンのトルク調整の 予約を将来情報の形で受け付けると、その将 来情報からトルクの将来目標値を読み取り、 将来目標値の実現に要する所要時間δtをエン ジン2の運転状態から計算する。そして、予� �された実現タイミングTeよりも所要時間δtだ け先行したタイミングTtで、将来目標値の実� ��に向けて主アクチュエータであるスロット� ��4の動作を開始する。このようにスロットル 4を先行して動作させることで、予約どおり� �実現タイミングTeにて予約どおりの将来トル ク(将来目標値)を実現することができる。

 さらに、エンジンコントローラ10は、ス� �ットル4を開くと同時に、スロットル開度を� ��大させてから予約された実現タイミングTe� �での間、スロットル開度の増大に伴い生じ� �トルク変化を相殺するように副アクチュエ� �タである点火装置6を動作させる。点火装置6 によって点火時期の遅角が行なわれることで 、予約された実現タイミングTe以前の不要な� ��ルク変化を抑制することができる。また、� ��要時間δtは予約された実現タイミングTeで� �将来目標値の実現に過不足がない時間であ� �、点火装置6はこの所要時間δt内で点火時期� ��遅角を行なうので、点火時期の遅角時間を� ��要最小限に抑えることができる。

 また、エンジンコントローラ10は、将来� �ルクの時間変化率Dtがスロットル4で実現で� �る最大時間変化率Dtmよりも小さい場合には� �ロットル4の制御のみでトルク調整を行なう� ��そして、この時間変化率Dtをスロットル4の� ��御では実現できない場合に限り、点火装置6 による点火時期の遅角も利用してトルク調整 を行なう。このように、将来トルクの時間変 化率Dtに基づいてスロットル4と点火装置6と� �協調制御することで、点火時期の遅角は必� �最小限に抑えつつ、所望の時間変化率Dtでト ルクを増大させることができる。

 また、エンジンコントローラ10は、将来� �標値の実現までの余裕時間δTが所要時間δt� �対して不足している場合には、スロットル� �度を速やかに増大させてトルクの上昇を図� �一方、点火時期の遅角は禁止する。このよ� �に余裕時間δTが短い状況では、点火時期の� �角によるトルク変化の抑制効果は大きくな� �。したがって、余裕時間δTが所要時間δtに� �して足りていることを点火時期の遅角の条� �とすることで、点火時期が無駄に遅角され� �のを防止することができる。

 なお、本実施の形態では、パワートレイ� ��マネージャ12が第1の発明の「車両制御手段� ��に相当している。また、エンジンコントロ� ��ラ10が第1の発明の「予約情報取得手段」に� ��当し、目標効率計算部104が第1の発明の「所 要時間計算手段」に相当している。また、目 標効率計算部104、目標トルク補正部108、スロ ットル開度計算部112及びスロットルドライバ 116によって第1の発明の「主アクチュエータ� �御手段」が構成され、目標効率計算部104、� �ルク効率計算部110、点火時期計算部114及び� �火装置ドライバ118によって第1の発明の「副� ��クチュエータ制御手段」が構成されている� ��

実施の形態2.
 本発明の実施の形態2としての制御装置は、 実施の形態1の制御装置とは、パワートレイ� �マネージャ12からエンジンコントローラ10に� ��給される将来情報(予約情報)の内容に違い� �ある。なお、制御装置の構成については実� �の形態1と共通であり、全体の構成は図1によ って示され、エンジンコントローラ10の詳細� ��成は図2に示される。

 本実施の形態では、将来目標値とその実� ��タイミングのみが将来情報としてエンジン� ��ントローラ10に供給される。将来情報の一� �をタイムチャートで示したものが図9である� ��図9に示すように、将来情報から読み取るこ とができるのは、トルクの将来目標値とその 実現タイミング(調整完了タイミング)Teのみ� �あり、将来目標値に向けたトルクの調整開� �タイミングや将来目標値に至るトルクの時� �変化率は将来情報に含まれていない。将来� �報は目標効率計算部104において目標効率の� �算に使用される。このため、実施の形態1と� ��、目標効率計算部104における処理の内容に� ��相違がある。

 図10は、本実施の形態において目標効率� �算部104で実施される一連の処理を示したフ� �ーチャートである。このフローチャートに� �いて、図4に示すフローチャートと同一のス� ��ップ番号を付した処理は、その処理内容が� ��通していることを意味している。以下、目� ��効率計算部104における処理についてフロー� ��ャートに沿って説明する。

 最初のステップS102では、目標効率計算部 104に将来情報が入力される。将来情報の形式 は図9のタイムチャートに示したとおりであ� �。次のステップS104では、現時刻から実現タ� ��ミングTeまでの時間が、将来目標値の実現� �での余裕時間δTとして計算される。また、� �テップS106では、スロットル4を動作させてエ ンジン2のトルク調整を行なった場合におい� �、将来目標値の実現に要する所要時間δtが� �ンジンモデルを用いて計算される。

 次のステップS108では、ステップS104で計� �された余裕時間δTとステップS106で計算され� ��所要時間δtとが比較される。余裕時間δTが� ��要時間δtに対して不足している場合にはス� ��ップS122の処理が行なわれる。すなわち、出 力タイミングを計ることなく速やかに目標効 率の出力が行なわれ、スロットル開度は将来 目標値に見合った開度まで速やかに増大され る。一方、点火時期は遅角されることなく目 標トルクに応じたMBTに維持される。

 一方、余裕時間δTが所要時間δtに対して� ��りている場合にはステップS116の処理が行な われる。本実施の形態における目標効率計算 部104の処理フローは、実施の形態1における� �標効率計算部104の処理フローからステップS1 10,S112及びS114の処理を取り除いたものに相当� ��ている。図9のタイムチャートに示すように 、本実施の形態で用いられる将来情報には将 来目標値に至るトルクの時間変化率が含まれ ていないため、ステップS110,S112,S114の処理は� ��をなさないからである。

 ステップS116では、将来目標値の実現タイ ミングTeから前記の所要時間δtだけ先行した� ��イミングが目標効率の出力タイミングTtと� �て算出される。次のステップS118では、現時� ��が目標効率の出力タイミングTtに達したか� �か判定される。そして、目標効率の出力タ� �ミングTtが到来した時点でステップS120の処� �が実施される。

 ステップS120では、現在の目標トルクの将 来目標値に対する比が目標効率として算出さ れ、その算出値が目標トルク補正部108に出力 される。これにより、スロットル開度は将来 目標値に見合った開度まで増大される。また 、点火時期はスロットル開度が増大されると 同時に遅角され、将来目標値の実現タイミン グTeにてMBTに戻される。

 以上説明したように、本実施の形態で用� ��られる将来情報は実施の形態1で用いられる 将来情報よりも情報量が少ない。しかし、少 なくとも将来目標値とその実現タイミングと が将来情報に含まれているならば、実施の形 態1と同様、点火時期の遅角時間を必要最小� �に抑えながら、予約どおりの実現タイミン� �Teにて予約どおりの将来トルク(将来目標値)� ��実現することができる。

実施の形態3.
 図11は、本発明の実施の形態3としての車両� ��動ユニットの制御装置の構成を示すブロッ� ��図である。図11において実施の形態1の制御� ��置と共通する要素については同一の符号を� ��している。本実施の形態の制御装置は、実� ��の形態1の制御装置とはエンジンコントロー ラ30の構成にのみ相違があり、他の要素は実� ��の形態1のものと共通している。

 エンジンコントローラ30には、その上位� �パワートレインマネージャ12からトルク要求 と将来情報とが供給される。将来情報の供給 はパワートレインマネージャ12からエンジン2 へのトルク調整の予約を意味している。エン ジンコントローラ30が受け付けた将来情報が� ��約情報となり、その内容に従ってエンジン2 の制御スケジュールが立てられる。なお、本 実施の形態で用いられる将来情報は、図5の� �イムチャートに示すような情報を含んでい� �ものとする。すなわち、トルクの将来目標� �、現在の目標トルクに対する将来目標値の� �ルク偏差δTrq、将来目標値に向けたトルクの 調整開始タイミングTs、将来目標値に至るト� ��クの時間変化率Dt、将来目標値の実現タイ� �ングTeが情報として含まれている。

 図12はエンジンコントローラ30の構成を示 すブロック図である。この図に示すように、 エンジンコントローラ30は複数の計算要素302, 304,306,308,310を備えている。また、スロットル の動作を制御するスロットルドライバ312と点 火装置の動作を制御する点火装置ドライバ314 とを備えている。エンジンコントローラ30に� ��、パワートレインマネージャ12から供給さ� �るトルク要求と将来情報のほか、エンジン� �転数、エアフローメータの出力値、現時点� �実点火時期、冷却水温度、バルブタイミン� �等のエンジン2の運転状態に関する情報も入� ��されている。

 パワートレインマネージャ12から供給さ� �るトルク要求は、目標トルク計算部302に入� �される。目標トルク計算部302は、入力され� �トルク要求をベースにしてエンジン2の目標� ��ルクを計算している。目標トルクの計算で� ��、トルク要求値に制振トルクを加算する等� ��処理が行なわれている。計算された目標ト� ��クは後述する目標トルク分割部306に出力さ� ��る。

 パワートレインマネージャ12から供給さ� �る将来情報は、運転状態情報とともにタイ� �ング計算部304に入力される。タイミング計� �部304は、入力された将来情報に基づいて、� �来目標値の実現タイミングに対してスロッ� �ル4と点火装置6とを先行して動作させるタイ ミングを計算する。計算された先行動作開始 タイミングは後述する目標トルク分割部306に 出力される。

 目標トルク分割部306は、目標トルク計算� ��302から供給される目標トルクを、スロット� ��4により実現させるトルク(スロットル用ト� �ク)と、点火装置6により実現させるトルク(� �火装置用トルク)とに分割する。分割された� ��ルクのうちスロットル用トルクはスロット� ��開度計算部308に出力され、点火装置用トル� ��は点火時期計算部310に出力される。

 目標トルク分割部306には、目標トルクの� ��、先行動作開始タイミングと将来情報とが� ��力されている。先行動作開始タイミングが� ��来していないとき、つまり、通常時には、� ��標トルク分割部306は目標トルクをそのまま� ��ロットル用トルクとし、点火装置用トルク� ��ゼロに設定する。先行動作開始タイミング� ��到来後は、将来情報に含まれる将来目標値� ��スロットル用トルクとし、目標トルクと将� ��目標値との差分のマイナストルクを点火装� ��用トルクとして算出する。そして、将来目� ��値の実現タイミングの到来後は、再び目標� ��ルクをそのままスロットル用トルクとし、� ��火装置用トルクはゼロに設定する。

 スロットル開度計算部308は、目標トルク� ��割部306から供給されるスロットル用トルク� ��空気量に変換し、その空気量を実現するた� ��のスロットル4の開度を計算する。スロット ル開度計算部308で計算された開度は、スロッ トル4の目標開度としてスロットルドライバ31 2にセットされる。スロットルドライバ312は� �この目標開度を実現するようにスロットル4� ��制御する。

 点火時期計算部310は、まず、目標トルク� ��割部306から供給される点火装置用トルクか� ��MBTに対する遅角量を計算する。遅角量の計� ��には、少なくともトルクを軸の1つとするマ ップが用いられる。この計算では、トルクの 絶対値が大きいほど遅角量は大きい値に設定 される。そして、点火装置用トルクから決定 された遅角量と、エンジン2の運転状態から� �まる基本点火時期とから最終点火時期を算� �する。計算された最終点火時期は、点火時� �計算部310から点火装置ドライバ314にセット� �れる。点火装置ドライバ314は、最終点火時� �に従って点火装置6を制御する。

 以上のようなエンジンコントローラ30の� �成によれば、実施の形態1と同様、図3のタイ ムチャートに示すような動作パターンでスロ ットル4と点火装置6とを動作させることがで� ��る。以下、パワートレインマネージャ12か� �将来情報が供給されたときのエンジンコン� �ローラ30の計算動作について詳細に説明する 。

 図13は、エンジンコントローラ30で実施さ れる一連の処理を示したフローチャートであ る。図13のフローチャートに示すように、最� ��のステップS202では、タイミング計算部304と 目標トルク分割部306とに将来情報が入力され る。将来情報の形式は図5のタイムチャート� �示したとおりである。

 次のステップS204からステップS216までは� �タイミング計算部304において実施される処� �である。まず、ステップS204では、現時刻か� ��実現タイミングTeまでの時間が、将来目標� �の実現までの余裕時間δTとして計算される� �また、ステップS206では、スロットル4を動作 させてエンジン2のトルク調整を行なったと� �の、将来目標値の実現に要する所要時間δt� �エンジンモデルを用いて計算される。所要� �間δtの計算方法は実施の形態1と同様である� ��で、その詳細は省略する。

 次のステップS208では、ステップS204で計� �された余裕時間δTとステップS206で計算され� ��所要時間δtとが比較される。余裕時間δTが� ��要時間δtに対して足りている場合にはステ� ��プS210以降の処理が行なわれる。一方、余裕 時間δTが所要時間δtに対して不足している場 合には後述するステップS228の処理が行なわ� �る。

 ステップS210では、ステップS202で入力さ� �た将来情報に基づいて、将来目標値に至る� �ルクの時間変化率Dtが計算される。また、ス テップS212では、前述のエンジンモデルによ� �計算結果を用いて、トルクの増加量がδTrqに 達するまでの間の最大時間変化率Dtmが計算さ れる。

 次のステップS214では、ステップS210で計� �された将来トルクの時間変化率Dtとステップ S212で計算された最大時間変化率Dtmとが比較� �れる。将来トルクの時間変化率Dtがスロット ル4で実現できる最大時間変化率Dtmよりも大� �い場合は、次のステップS216の処理が行なわ� ��る。一方、将来トルクの時間変化率Dtがス� �ットル4で実現できる最大時間変化率Dtmより� ��小さい場合には後述するステップS226の処理 が行なわれる。

 ステップS216では、将来トルクの実現タイ ミングTeから前記の所要時間δtだけ先行した� ��イミングが先行動作開始タイミングTtとし� �算出される。計算された先行動作開始タイ� �ングTtは目標トルク分割部306に出力される。

 次のステップS218からステップS224までは� �目標トルク分割部306において実施される処� �である。ステップS218では、現時刻が先行動� ��開始タイミングTtに達したか否か判定され� �。この判定は現時刻が先行動作開始タイミ� �グTtになるまで繰り返し実施される。そして 、先行動作開始タイミングTtが到来した時点� ��ステップS220の処理が実施される。

 ステップS220では、スロットル用トルクが 目標トルクから将来情報に含まれる将来目標 値に変更され、同時に、点火装置用トルクが 通常値のゼロから目標トルクと将来目標値と の差分のマイナストルクに変更される。この 変更を受けて、スロットル開度計算部308で計 算されるスロットル4の目標開度は将来目標� �に見合った開度まで増大され、点火時期計� �部310で計算される最終点火時期はMBTよりも� �角される。

 次のステップS222では、現時刻が将来トル ク実現タイミングTeに達したか否か判定され� ��。この判定は現時刻が将来トルク実現タイ� ��ングTeになるまで繰り返し実施される。そ� �て、将来トルク実現タイミングTeが到来した 時点でステップS224の処理が実施される。

 ステップS224では、スロットル用トルクが 将来目標値から目標トルクに戻され、同時に 、点火装置用トルクが通常値のゼロに戻され る。この時点では目標トルクは将来目標値に 一致している。したがって、スロットル開度 計算部308で計算されるスロットル4の目標開� �は現在の開度のまま維持される。点火時期� �算部310で計算される最終点火時期はMBTまで� �角される。

 ステップS220乃至S224の処理によれば、ス� �ットル4を先行して動作させることで、予約� ��おりに将来トルク実現タイミングTeにて将� �トルク(将来目標値)を実現することができる 。さらに、スロットル開度を増大させてから 将来トルク実現タイミングTeまでの間、スロ� ��トル開度の増大に伴い生じるトルク変化を� ��殺するように点火時期の遅角が行なわれる� ��とで、将来トルク実現タイミングTe以前の� �要なトルク変化を抑制することができる。� �た、所要時間δtは将来トルク実現タイミン� �Teでの将来目標値の実現に過不足がない時間 であり、点火装置6はこの所要時間δt内で点� �時期の遅角を行なうので、点火時期の遅角� �間を必要最小限に抑えることもできる。

 次に、ステップS214の判定の結果、将来ト ルクの時間変化率Dtがスロットル4で実現でき る最大時間変化率Dtmよりも小さかった場合の 処理について説明する。この場合には、ステ ップS216乃至S224の処理の代わりにステップS226 の処理が行なわれる。

 ステップS226は、目標トルク分割部306にお いて実施される処理である。ステップS226で� �、スロットル用トルクは目標トルクのまま� �され、点火装置用トルクも変更されること� �く通常値のゼロのままとされる。これによ� �、スロットル4の目標開度は目標トルクに従� ��て変化し、最終点火時期はMBTに維持される� ��したがって、この場合には目標トルクに従� ��てスロットル4のみでトルク調整が行なわれ ることになる。このように、将来トルクの時 間変化率Dtに基づいてスロットル4と点火装置 6とを協調制御することで、点火時期の遅角� �必要最小限に抑えつつ、所望の時間変化率Dt でトルクを増大させることができる。

 次に、ステップS208の判定の結果、余裕時 間δTが所要時間δtよりも小さかった場合の処 理について説明する。この場合には、ステッ プS210乃至S224の処理の代わりにステップS228の 処理が行なわれる。

 ステップS228は、目標トルク分割部306にお いて実施される処理である。ステップS228で� �、スロットル用トルクは目標トルクから将� �情報に含まれる将来目標値に変更される。� �の変更を受けてスロットル4の目標開度は将� ��目標値に見合った開度まで速やかに増大さ� ��る。ただし、点火装置用トルクは変更され� ��ことなく通常値のゼロのままとされる。つ� ��り、スロットル開度のみ速やかに増大され� ��が、点火時期は遅角されることなく目標ト� ��クに応じたMBTに維持される。このように余� ��時間δTが短い状況では、点火時期の遅角に� ��るトルク変化の抑制効果は大きくない。し� ��がって、余裕時間δTが所要時間δtに対して� ��りていることを点火時期の遅角の条件とす� ��ことで、点火時期が無駄に遅角されるのを� ��止することができる。

 以上説明したとおり、本実施の形態のエ� ��ジンコントローラ30は、実施の形態1のエン� ��ンコントローラ10とはその構成においても� �御の内容においても大きく異なっている。� �かし、得られる効果に関しては実施の形態1� ��ものと同等であり、点火時期の遅角時間を� ��要最小限に抑えながら、予約どおりの実現� ��イミングTeにて予約どおりの将来トルク(将� ��目標値)を実現することができる。

 なお、本実施の形態では、将来情報には� ��5のタイムチャートに示すような情報が含ま れていることを前提としているが、必ずしも これら全ての情報が含まれていなくてもよい 。少なくとも将来目標値とその実現タイミン グとが将来情報に含まれているならば、点火 時期の遅角時間を必要最小限に抑えながら、 予約どおりの実現タイミングにて予約どおり の将来トルクを実現することができる。した がって、図9のタイムチャートに示すように� �将来目標値に至るトルクの時間変化率が将� �情報に含まれていなくてもよい。この場合� �は、図13に示す処理フローからステップS210,S 212及びS214の処理を省略することで対応する� �とができる。

 本実施の形態では、パワートレインマネ� ��ジャ12が第1の発明の「車両制御手段」に相� ��している。また、エンジンコントローラ30� �第1の発明の「予約情報取得手段」に相当し� ��タイミング計算部304が第1の発明の「所要時 間計算手段」に相当している。また、目標ト ルク分割部306、スロットル開度計算部308及び スロットルドライバ312によって第1の発明の� �主アクチュエータ制御手段」が構成され、� �標トルク分割部306、点火時期計算部310及び� �火装置ドライバ312によって第1の発明の「副� ��クチュエータ制御手段」が構成されている� ��

実施の形態4.
 図14は、本発明の実施の形態4としての車両� ��動ユニットの制御装置の構成を示すブロッ� ��図である。図14において実施の形態1の制御� ��置と共通する要素については同一の符号を� ��している。この制御装置はエンジンコント� ��ーラ10を含むが、その構成は実施の形態1と� ��じく図2のブロック図にて示される。以下、 図14及び図2を参照して本実施の形態の制御装 置の構成について説明する。

 本実施の形態の制御装置は、補機26を制� �する補機コントローラ28を含む。補機コント ローラ28は、エンジンコントローラ10ととも� �パワートレインマネージャ12に接続されてい る。エンジンコントローラ10には、エンジン2 のトルク調整に用いるアクチュエータとして 、主アクチュエータとしてのスロットル4と� �副アクチュエータとしての点火装置6とが接� ��されている。

 本実施の形態における補機26とは、オル� �ネータやエアコンコンプレッサのようにエ� �ジン2によって駆動される機器を指す。これ� ��の補機26は、エンジン2が出力するトルクを� ��費して動作する。このため、突然に補機26� �駆動を開始すると、エンジン2が出力するト� ��クの一部が補機26によって突然に消費され� �こととなり、車両駆動ユニット全体として� �急激なトルクの低下を招いてしまう。

 このような問題は、補機26の駆動開始に� �わせてエンジン2のトルクを増大させること� ��解決可能である。つまり、補機26の駆動に� �するトルク(補機駆動トルク)分だけエンジン 2の出力トルクも増大させればよい。ただし� �エンジン2にとっては突然にトルクを増大さ� ��ることは困難なため、補機26の駆動開始が� �め分かっている場合には、それに備えてエ� �ジン2のトルク調整に係るアクチュエータ4,6� ��先行して動作させておく必要がある。

 そこで、補機26を制御する補機コントロ� �ラ28は、補機26を駆動する必要が生じた場合� ��まず、パワートレインマネージャ12に対し� �補機26の駆動許可を要求する。そして、パワ ートレインマネージャ12からの駆動許可が下� ��てから補機26の駆動を開始する。

 一方、パワートレインマネージャ12は、� �機コントローラ28からの駆動許可要求を受け 付けたら、エンジンコントローラ10に対して� ��クチュエータ4,6の先行動作の開始を指示す� ��。そして、適切なタイミングにて補機コン� ��ローラ28に対し補機26の駆動を許可する。

 以上の処理において最も重要なのは、各� ��クチュエータ4,6の先行動作を開始してから� ��機26の駆動を許可するまでの時間である。� �下、この点について図15のタイムチャートを 用いて説明する。

 図15に示すタイムチャート(A)には、補機26 の駆動が開始される前後での補機駆動トルク の変化が示されている。この図に示すように 、補機26の駆動開始と同時に補機駆動トルク� ��略ステップ状に速やかに立ち上がる。この� ��うな補機駆動トルクの変化をエンジン2で吸 収するためには、エンジン2のトルクも補機� �動トルクに合わせてタイムチャート(B)に示� �ように変化させる必要が有る。

 タイムチャート(B)に示すトルク変化をエ� ��ジン2の制御によって実現する場合、採り得 る各アクチュエータ4,6の動作パターンは複数 存在している。しかし、燃費を考慮する場合 には、好ましい動作パターンは1つに絞られ� �。それは、副アクチュエータである点火装� �6の介在を可能な限り抑えるようにした動作� ��ターンであり、より具体的には、点火遅角� ��行なう時間を可能な限り短くした動作パタ� ��ンである。そのような動作パターンでスロ� ��トル4と点火装置6とを適切に協働させるこ� �ができれば、燃費性能を高く維持しつつ所� �のトルクを実現することが可能になる。

 図15に示すタイムチャート(C)は、タイム� �ャート(B)に示すトルク変化を実現するため� �スロッル4の動作パターンを示す図である。� ��イムチャート(D)は、タイムチャート(B)に示� ��トルク変化を実現するための点火装置6の動 作パターンを示す図である。各タイムチャー トについて具体的に説明すると、タイムチャ ート(B)において破線で示すトルク変化は、点 火時期はMBTに設定したままで、タイムチャー ト(C)に示すタイミングでスロットル開度を増 大させたときに推定されるトルク変化を示し ている。増大させる前のスロットル開度は現 時刻の目標トルクに対応した開度であり、増 大させた後のスロットル開度は、補機駆動ト ルクを加えた将来の目標トルク(これをトル� �の将来目標値という)に対応した開度である� ��なお、ここではステップ状にスロットル開� ��を増大させているが、一旦最大開度まで開� ��た後(すなわち、スロットル開度をオーバー シュートさせた後)、将来目標値に対応した� �ロットル開度まで戻すようにしてもよい。

 タイムチャート(B)に破線で示す推定トル� ��と実線で示す目標トルクとの差は、点火時� ��をMBTよりも遅角することで解消することが� ��きる。具体的には、タイムチャート(D)に示� ��ように、スロットル4を開くと同時に点火時 期も遅角し、補機26の駆動を開始するタイミ� ��グにて再びMBTまで進角する。このように点� ��時期の遅角を行なうことで、補機26の駆動� �始前の不要なトルク変化を抑制することが� �きる。なお、タイムチャート(D)では遅角前� �遅角からの復帰後とで点火時期(MBT)に差が生 じているが、これは目標トルクに応じてMBTも 変化するためである。

 各アクチュエータ4,6の先行動作を開始す� ��タイミングと、補機26の駆動を開始するタ� �ミングとの関係が適切であれば、タイムチ� �ート(B)に示すように、所望のタイミングで� �ルクを将来目標値に到達させることができ� �。しかし、各アクチュエータ4,6の先行動作� �開始してから補機26の駆動開始までの時間が 短すぎる場合には、所望のタイミングまでに 十分にトルクを上昇させることができない。 一方、各アクチュエータ4,6の先行動作を開始 してから補機26の駆動開始までの時間が長す� ��る場合には、点火時期を遅角させている期� ��が無駄に長くなり、その分燃費の悪化を招� ��てしまう。したがって、燃費性能を高く維� ��しつつ、補機26の駆動前後でのトルク変動� �確実に抑えるためには、各アクチュエータ4, 6の先行動作を開始してから補機26の駆動開始 までの適正時間を正確に計算することが重要 である。

 以下、本実施の形態の要部である補機26� �駆動許可タイミングの計算について、図16乃 至図18を用いて説明する。なお、各アクチュ� ��ータ4,6の先行動作を開始するタイミングは� ��エンジンコントローラ10内での目標効率の� �力タイミングによって任意に決定すること� �できる。実施の形態1にて既述したとおり、� ��2に示すエンジンコントローラ10の構成によ� ��ば、目標効率計算部104が目標効率を計算し� ��出力したタイミングでスロットル4が開かれ 、点火時期が遅角されることになる。また、 目標効率の設定値によって、スロットル開度 や点火時期の遅角量が決定される。

 本実施の形態においてパワートレインマ� ��ージャ12で実施される一連の処理をフロー� �ャートで示したものが図16である。また、図 16のフローチャートによる制御結果をタイム� ��ャートで示したものが図17である。以下で� �、図17のタイムチャートを適宜に参照しなが ら、図16のフローチャートに沿ってパワート� ��インマネージャ12による処理の内容を説明� �ていく。

 最初のステップS302では、補機26の駆動許� ��要求が入力されているか否か判定される。� ��機コントローラ28からパワートレインマネ� �ジャ12には、補機駆動許可要求フラグが提示 されている。図17のタイムチャート(A)に示す� ��うに、この補機駆動許可要求フラグがオン� ��されたとき、駆動許可要求が入力されたこ� ��になる。駆動許可要求が入力された場合に� ��、次のステップS304以降の処理が実施される 。

 ステップS304では、補機26の駆動に要する� ��ルク(補機駆動トルク)の見積もりが行なわ� �る。補機駆動トルクの大きさは、補機26の目 標動作状態(例えば、補機26がオルタネータで あれば目標発電量)から計算で求めることが� �きる。

 次のステップS306では、ステップS304で計� �した補機駆動トルクが将来情報としてエン� �ンコントローラ10に出力される。図17のタイ� ��チャート(B)には、エンジンコントローラ10� �出力される将来情報(補機駆動トルク)を示し ている。

 次のステップS308では、主アクチュエータ であるスロットル4を動作させてトルクアッ� �を図る場合のトルク勾配が予測される。こ� �トルク変化の予測にはエンジンモデルが使� �される。エンジンモデルによれば、スロッ� �ル開度、点火時期、エンジン回転数、バル� �タイミング等のエンジン2の運転条件からエ� ��ジン2が出力するトルクの勾配を予測するこ とができる。図18のタイムチャートは、エン� ��ンモデルによるトルク勾配の予測結果を示� ��ている。この計算では、点火時期はMBTに設� ��され、エンジン回転数やバルブタイミング� ��の他の運転条件には実際値が用いられる。

 次のステップS310では、ステップS308の予� �結果を用い、補機26の駆動を開始するまでの 待機時間δtが計算される。図18のタイムチャ� ��トには待機時間δtの計算方法が示されてい� ��。これによれば、まず、スロットル開度を� ��大させてから補機駆動トルク分だけトルク� ��増加するまでの所要時間δt2が計算される。 また、補機コントローラ28に対して補機26の� �動を許可した後、実際に補機26の駆動に要す るトルクが見積もり値に達するまでの遅れ時 間δt1が計算される。そして、所要時間δt2か� ��遅れ時間δt1を差し引いた時間が前記の待機 時間δtとして算出される。

 次のステップS312では、ステップS304で計� �した補機駆動トルクが待機時間δtだけ遅延� �理される。そして、遅延処理した補機駆動� �ルクを他の要求トルク(ドライバ要求トルク� ��含む)に加算したものが最終的なトルク要求 値としてエンジンコントローラ10に出力され� ��。図17のタイムチャート(C)には、エンジン� �ントローラ10に出力されるトルク要求値を示 している。

 次のステップS314では、前記の待機時間δt が経過したか否か判定される。この判定は待 機時間δtが経過するまで繰り返し実施される 。そして、補機26の駆動許可要求が入力され� ��から待機時間δtが経過した時点で次のステ� ��プS316の処理が実施される。

 ステップS316では、補機コントローラ28に� ��して補機26の駆動が許可される。パワート� �インマネージャ12から補機コントローラ28に� ��、補機駆動許可フラグが提示されている。� ��17のタイムチャート(G)に示すように、この� �機駆動許可フラグがオンとされたとき、補� �26の駆動許可が下りたことになる。パワート レインマネージャ12からの駆動許可を受けて� ��補機コントローラ28は補機26の駆動を開始す る。

 以上説明した処理とは並行して、エンジ� ��コントローラ10においても独自の処理が行� �われている。まず、上述のステップS312で出� ��されたトルク要求は、エンジンコントロー� ��10の目標トルク計算部102に入力される。目� �トルク計算部102は入力されたトルク要求を� �ースにしてエンジン2の目標トルクを計算し� ��いる。計算された目標トルクは目標トルク� ��正部108に出力される。

 また、上述のステップS306で出力された将 来情報としての補機駆動トルクは、エンジン コントローラ10の目標効率計算部104に入力さ� ��る。目標効率計算部104は入力された補機駆� ��トルクを用いて目標効率を計算している。� ��体的には補機駆動トルクを将来目標値とし� ��現在の目標トルクの将来目標値に対する比� ��目標効率として計算している。図17のタイ� �チャート(D)には目標効率の計算結果を示し� �いる。計算された目標効率は目標トルク補� �部108に出力される。

 図17のタイムチャート(E)には、スロット� �開度計算部112による目標開度の計算結果を� �している。目標トルクと将来目標値(補機駆� ��トルクに対応)との比が目標効率として出力 されることで、目標トルク補正部108で計算さ れる補正目標トルクの値は将来目標値に一致 する。その結果、スロットル4の目標開度は� �速やかに将来目標値に見合った開度まで増� �される。

 また、図17のタイムチャート(F)には、点� �時期計算部114による最終点火時期の計算結� �を示している。タイムチャート(E)に示すよ� �にスロットル4が開かれる結果、吸入空気量� ��急増していき、それに伴い推定トルク計算� ��106で計算される推定トルクも増大していく� ��点火遅角量の計算の基礎となるトルク効率� ��目標トルクと推定トルクとの比であるので� ��吸入空気量の増大に応じてトルク効率は減� ��していき、トルク効率の減少に伴って点火� ��期は遅角されていく。やがて目標トルクが� ��来目標値に一致したタイミングにて点火時� ��はMBTに戻される。

 以上説明したとおり、本実施の形態の制� ��装置は、補機26の駆動に係る制御に特徴を� �している。以下では、その制御の結果生じ� �効果についてまとめて説明する。

 パワートレインマネージャ12は補機コン� �ローラ28から補機26の駆動許可の要求を受け� ��と、補機26の駆動に要するトルク(補機駆動� ��ルク)からトルクの将来目標値を計算し、将 来目標値の実現に要する所要時間δt2をエン� �ン2の運転状態から計算する。そして、所要� ��間δt2に基づいて設定される待機時間δtの経 過後、補機コントローラ28に対して補機26の� �動を許可する。この処理と並行してパワー� �レインマネージャ12は、エンジンコントロー ラ10に対して指示(将来情報)を出し、将来目� �値の実現に向けて主アクチュエータである� �ロットル4を先行して動作させる。このよう� ��補機26の駆動を許可する前にスロットル4を� ��行して動作させることで、補機26の駆動に� �するトルクを短い時間で確実に実現するこ� �ができる。

 さらに、パワートレインマネージャ12は� �エンジンコントローラ10に対して指示(将来� �報)を出し、スロットル開度を増大させてか� ��補機26の駆動許可が下りるまでの間、スロ� �トル開度の増大に伴い生じるトルク変化を� �殺するように副アクチュエータである点火� �置6を動作させる。点火装置6によって点火時 期の遅角が行なわれることで、補機26の駆動� ��開始される以前の不要なトルク変化を抑制� ��ることができる。また、待機時間δtは補機� ��動トルクに見合った目標トルクの実現に過� ��足がない時間であり、点火装置6はこの待機 時間δt内で点火時期の遅角を行なうので、点 火時期の遅角時間を必要最小限に抑えること ができる。

 さらに、パワートレインマネージャ12は� �補機26の動作特性から生じる遅れ時間δt1を� �慮して前記の待機時間δtを設定するので、� �ンジン2の出力トルクと補機26の駆動による� �ルク消費量とのバランスの崩れを抑えるこ� �ができ、車両駆動ユニット全体としては所� �のトルクに維持することができる。また、� �機時間δtが最適化されることで、点火時期� �遅角時間も必要最小限に抑えることができ� �。

 本実施の形態では、補機26と補機コント� �ーラ28とにより第6の発明の「トルク消費要� �」が構成されている。また、パワートレイ� �マネージャ12によるステップS302,S304及びS306� �処理の実施は第6の発明の「将来目標値設定� ��段」に相当し、ステップS308及びS310の処理� �実施は第6の発明の「所要時間計算手段」に� ��当している。また、エンジンコントローラ1 0の目標効率計算部104、目標トルク補正部108� �スロットル開度計算部112及びスロットルド� �イバ116によって第6の発明の「主アクチュエ� ��タ制御手段」が構成され、目標効率計算部1 04、トルク効率計算部110、点火時期計算部114� ��び点火装置ドライバ118によって第6の発明の 「副アクチュエータ制御手段」が構成されて いる。

その他.
 以上、本発明の実施の形態について説明し� ��が、本発明は上述の実施の形態に限定され� ��ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない� ��囲で種々変形して実施することができる。� ��えば、次のように変形して実施してもよい� ��

 実施の形態1では、パワートレインマネー ジャ12がエンジン2に対して予約するトルク調 整はトルクの増加調整となっているが、実施 の形態1の制御装置の構成によれば、トルク� �減少調整にも対応することができる。この� �合は、トルクダウンの実現タイミングより� �先行してスロットル4が閉じられ、スロット� ��開度の減少に伴い生じるトルク変化を相殺� ��るように点火時期が進角されることになる� ��実施の形態2及び3に関しても同様である。

 実施の形態4では、補機コントローラ28か� ��パワートレインマネージャ12に補機26の駆動 許可を要求しているが、実施の形態4の制御� �置の構成によれば、補機26の停止にも対応す ることができる。この場合は、補機コントロ ーラ28から補機26の停止許可の要求があると� �補機26の停止が許可されるに先立ってスロッ トル4が閉じられ、スロットル開度の減少に� �い生じるトルク変化を相殺するように点火� �期が進角されることになる。

 また、実施の形態4の制御装置の構成によ れば、補機26の駆動/停止だけでなく、補機26� ��駆動量、すなわち、トルク消費量の段階的� ��変更或いは連続的な変更にも対応すること� ��できる。例えば、補機26がオルタネータで� �れば、補機コントローラ28からオルタネータ の発電量の変更要求があると、発電量の変更 が許可されるに先立ってスロットル4の開度� �変更され、スロットル開度の変化に伴い生� �るトルク変化を相殺するように点火時期が� �更されることになる。この場合、発電量の� �更要求が増量要求であるならば、要求され� �いる増量の程度に応じてスロットル開度が� �大され、それに応じて点火時期が遅角され� �ことになる。

 実施の形態4において、制御装置を構成し ているエンジンコントローラ10を図12に示す� �成のエンジンコントローラ30に置き換えても よい。何れのエンジンコントローラ10,30もパ� ��ートレインマネージャ12から供給されるト� �ク要求と将来情報とを用いて演算を行なう� �では共通している。また、実施の形態1で得� ��れる作用及び効果と、実施の形態3で得られ る作用及び効果とを比較して分かるように、 どちらのエンジンコントローラ10,30を用いて� ��同じ制御結果を得ることができる。

 実施の形態1において、エンジンコントロ ーラ10をパワートレインマネージャ12と一体� �して1つの装置として構成してもよい。実施� ��形態1と同じ制御結果、つまり、主アクチュ エータと副アクチュエータの動作を実現でき るならば、制御装置を構成する個々の計算要 素の機能には限定はない。実施の形態2乃至4� ��関しても同様である。

 実施の形態1において、主アクチュエータ 4としてスロットルの代わりに吸気バルブの� �大リフト量を変更するバルブリフト量可変� �置を用いてもよい。この場合、エンジンコ� �トローラ10内の構成を変更する必要があるが 、スロットル開度計算部112の代わりに、補正 目標トルクから吸気バルブの最大リフト量を 計算する計算要素を配置すればよい。実施の 形態2乃至4に関しても同様である。

 また、実施の形態1において、副アクチュ エータ6として点火装置の代わりに吸気バル� �の最大リフト量を変更するバルブリフト量� �変装置を用いてもよい。主アクチュエータ4� ��あるスロットルとバルブリフト量可変装置� ��を比較すれば、バルブリフト量可変装置の� ��うが動作に対するトルクの応答性が高いの� ��、副アクチュエータとして使用することが� ��きる。この場合も、エンジンコントローラ1 0内の構成を変更する必要があるが、点火時� �計算部114の代わりに、トルク効率から吸気� �ルブの最大リフト量を計算する計算要素を� �置すればよい。実施の形態2乃至4に関しても 同様である。

 その他、主アクチュエータ或いは副アク� ��ュエータとして、燃料噴射装置、EGR装置或� ��は可変圧縮比装置を用いることもできる。� ��た、モータアシスト付きターボチャージャ( MAT)を備えるエンジンでは、MATを副アクチュ� �ータとして用いることもできる。また、実� �の形態1乃至3に関しては、オルタネータ等の エンジンによって駆動される補機を副アクチ ュエータとして用いることもできる。補機の トルク消費量を制御することで、間接的にエ ンジン2のトルク(有効トルク)を調整すること ができる。