(57)【要約】【課題】変速機の減速比が変化するシフトチェンジ時においても動力伝達系の挙動を正確に推定し、それによって動力伝達系で生じるねじれ振動を抑制する。【解決手段】車両用制御装置は、ドライブシャフト３の車輪側推定速度ωe’とエンジン側推定速度ωb’とを含む各種状態量をオブザーバ方程式を用いて推定する挙動推定部２７と、これら両速度の差である推定速度差（ωb’−ωe’）に基づいて、ドライバーの操作に応じたエンジン１の要求トルクＴ0に対する補正量であるトルク補正量ＴQを算出するとともに、算出したトルク補正量ＴQをトルクコントロール部２３に出力するフィードバック部２２とを備える。トルクコントロール部２３は、フィードバック部２２から入力されたトルク補正量ＴQを要求トルクＴ0に付加した値である補正済目標トルクＴfbがエンジン１で発生するようにエンジン１の各部を制御する。【選択図】図３
2014070552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、エンジンの出力軸に変速機を介して連結されたドライブシャフトと、ドライブシャフトの端部に取り付けられた車輪とを備えた車両を制御する装置であって、
指定されたトルクが発生するようにエンジンの各部の制御目標値を設定するトルクコントロール部と、
上記ドライブシャフトを含む車両の動力伝達系をモデル化した制御対象モデルの挙動を記述したオブザーバ方程式を用いて、車両の挙動に関する既知の値から、ドライブシャフトの車輪側の回転速度の推定値である車輪側推定速度と、ドライブシャフトのエンジン側の回転速度の推定値であるエンジン側推定速度とを含む各種状態量を推定する挙動推定部と、
上記挙動推定部で求められたドライブシャフトの車輪側推定速度およびエンジン側推定速度の差である推定速度差に基づいて、ドライバーの操作に応じたエンジンの要求トルクに対する補正量であるトルク補正量を算出するとともに、算出したトルク補正量を上記トルクコントロール部に出力するフィードバック部とを備え、
上記トルクコントロール部は、上記フィードバック部から入力されたトルク補正量を上記要求トルクに付加した値である補正済目標トルクがエンジンで発生するようにエンジンの各部を制御する、ことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用制御装置において、
上記オブザーバ方程式には、推定された状態量の誤差の収束速度を左右する係数であるオブザーバゲインが含まれ、
上記挙動推定部は、上記オブザーバゲインの大きさを、エンジンの回転速度が遅いほど小さく設定する、ことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用制御装置において、
上記トルクコントロール部は、上記フィードバック部から入力されるトルク補正量の絶対値が所定の閾値を上回ったときにのみエンジントルクを補正する、ことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
上記フィードバック部は、上記ドライブシャフトの推定速度差から、ドライブシャフトの共振周波数を利用した所定の演算式により、点火間隔に基づくトルク発生の遅れ時間だけ経過した時点での推定速度差を求め、この遅れ時間経過後の推定速度差に基づいて上記トルク補正量を算出する、ことを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと、エンジンの出力軸に変速機を介して連結されたドライブシャフトと、ドライブシャフトの端部に取り付けられた車輪とを備えた車両を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の制御技術の分野においては、エンジン等の駆動源の出力トルクを車輪に伝達する動力伝達系の挙動に起因した車両の振動を抑制するための技術が研究されてきた。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、エンジンとモータジェネレータとを併用して車輪を駆動するハイブリッド車両において、エンジンとモータジェネレータとの間に存在するトーションダンパ（弾性干渉機構）のねじれ角をオブザーバ（観測器）を用いて推定し、その結果等に基づいてエンジンのクランク角の値を補正することが開示されている。なお、オブザーバとは、検出できるものを利用して状態変数の値を推定値として復元する機能のことをいう。
【０００４】
上記のように、トーションダンパのねじれも含めてエンジンのクランク角を正確に推定することができれば、その正確なクランク角を考慮してモータジェネレータやエンジンを制御することができるので、動力伝達系のねじれ振動等を抑制して車両の乗り心地を向上させることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０１７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両には、エンジンのクランク軸の回転を減速させつつ車輪側に伝達する変速機が搭載されており、この変速機の減速比は、車両の走行中、ドライバーの操作に応じて、あるいは車両の走行状態により自動的に変更される。このようなシフトチェンジの前後では、エンジンの回転速度（クランク軸の回転速度）が急変するので、オブザーバを用いた振動モデルの解に誤差が生じる。この誤差は、計算を繰り返すうちに収束するとはいえ、収束に時間がかかると、その期間については正確なクランク角が求められないので、ねじれ振動が抑えられず、乗り心地が悪化してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、変速機の減速比が変化するシフトチェンジ時においても動力伝達系の挙動を正確に推定することができ、それによって動力伝達系のねじれ振動を効果的に抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、エンジンと、エンジンの出力軸に変速機を介して連結されたドライブシャフトと、ドライブシャフトの端部に取り付けられた車輪とを備えた車両を制御する装置であって、指定されたトルクが発生するようにエンジンの各部の制御目標値を設定するトルクコントロール部と、上記ドライブシャフトを含む車両の動力伝達系をモデル化した制御対象モデルの挙動を記述したオブザーバ方程式を用いて、車両の挙動に関する既知の値から、ドライブシャフトの車輪側の回転速度の推定値である車輪側推定速度と、ドライブシャフトのエンジン側の回転速度の推定値であるエンジン側推定速度とを含む各種状態量を推定する挙動推定部と、上記挙動推定部で求められたドライブシャフトの車輪側推定速度およびエンジン側推定速度の差である推定速度差に基づいて、ドライバーの操作に応じたエンジンの要求トルクに対する補正量であるトルク補正量を算出するとともに、算出したトルク補正量を上記トルクコントロール部に出力するフィードバック部とを備え、上記トルクコントロール部は、上記フィードバック部から入力されたトルク補正量を上記要求トルクに付加した値である補正済目標トルクがエンジンで発生するようにエンジンの各部を制御する、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、オブザーバ方程式を用いた演算により、ドライブシャフトの車輪側およびエンジン側の回転速度がそれぞれ推定されるため、例えばエンジンの出力軸の回転速度を推定した場合と異なり、変速機のシフトチェンジ（減速比の変更）が行われたときでも、シフトチェンジ直後の推定値が現実の値から大きく乖離するようなことがない。このため、ドライブシャフトの車輪側およびエンジン側の回転速度を精度よく（現実の値によく追従するように）推定できるとともに、これらの推定速度の差（推定速度差）に基づいて適正にエンジントルクを補正することができる。これにより、特にシフトチェンジ時に生じるドライブシャフトのねじれ振動（シフトショック）を早期に収束させることが可能になるので、車室内に伝わる振動を効果的に低減して乗員の快適性をより向上させることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、上記オブザーバ方程式には、推定された状態量の誤差の収束速度を左右する係数であるオブザーバゲインが含まれ、上記挙動推定部は、上記オブザーバゲインの大きさを、エンジンの回転速度が遅いほど小さく設定する（請求項２）。
【００１１】
このように、オブザーバゲインの大きさをエンジン回転速度に応じて変えるようにした場合には、燃焼によるトルクの発生間隔（点火間隔）が長くなる低回転側ほどモデル外のノイズ成分の影響を弱めることができる。これにより、エンジンの低回転域で推定値が微視的に乱高下して制御が不安定化するような事態を確実に回避できるとともに、低回転域以外では、推定値の誤差の収束速度を高めて推定精度をより向上させることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、上記トルクコントロール部は、上記フィードバック部から入力されるトルク補正量の絶対値が所定の閾値を上回ったときにのみエンジントルクを補正する（請求項３）。
【００１３】
このように、トルク補正量の絶対値が大きいときにのみエンジントルクを補正するようにした場合には、ドライブシャフトのねじれ振動が小さいときにはトルク補正を行わずに済むので、乗員の快適性を必要充分なレベルで確保しながら、トルク補正のために必要な制御（例えば点火タイミングのリタード等）が頻繁に行われてエンジンの性能が低下すること等を効果的に防止することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、上記フィードバック部は、上記ドライブシャフトの推定速度差から、ドライブシャフトの共振周波数を利用した所定の演算式により、点火間隔に基づくトルク発生の遅れ時間だけ経過した時点での推定速度差を求め、この遅れ時間経過後の推定速度差に基づいて上記トルク補正量を算出する（請求項４）。
【００１５】
この構成によれば、実際にトルクが発生する時点での速度差に応じて適切な量だけエンジントルクを補正することができ、ドライブシャフトのねじれ振動をより確実に収束させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の車両用制御装置によれば、変速機の減速比が変化するシフトチェンジ時においても動力伝達系の挙動を正確に推定することができるので、動力伝達系のねじれ振動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の制御装置が適用される車両の一例を概略的に示す平面図である。
【図２】上記車両の制御系を示すブロック図である。
【図３】上記制御装置の各部が果たす役割を説明するための機能ブロック図である。
【図４】上記車両の動力伝達系をモデル化した制御対象モデルを示す図である。
【図５】オブザーバゲインの大きさとエンジン回転速度との関係を示す図である。
【図６】上記車両の走行中に行われる制御の具体的手順を示すフローチャートである。
【図７】上記車両の走行中におけるエンジンの制御状態を時系列で示すタイムチャートである。
【図８】本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示す図である。
【図９】本発明の比較例における図８相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（１）車両の構成
図１は、本発明の制御装置が適用される車両の一例を概略的に示す平面図である。本図に示される車両は、走行用の駆動源であるエンジン１と、エンジン１の出力軸であるクランク軸１０と変速機２を介して連結された一対のドライブシャフト３と、各ドライブシャフト３の車幅方向外側端部に取り付けられた一対の車輪４と、車両の走行状態等に応じてエンジン１の各部を制御するＰＣＭ２０とを備えている。
【００１９】
エンジン１は、内部で燃料を燃焼させて動力を得る内燃機関である。内燃機関の形式は特に問わないが、当実施形態では、４サイクルの多気筒ガソリンエンジンが上記エンジン１として用いられている。詳細な図示は省略するが、当実施形態のエンジン１は、ピストンが往復動可能に収容された複数の気筒１１と、各気筒１１に供給される空気の量を調節するために吸気通路に設けられたスロットル弁１２（図２）と、各気筒１１に燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１３（図２）と、インジェクタ１３から噴射された燃料と空気との混合気に火花を供給して混合気を着火させる点火プラグ１４（図２）とを備えている。
【００２０】
エンジン１には、クランク軸１０から動力を得て発電するオルタネータ１５が取り付けられている。オルタネータ１５で発電された電力は、図外のバッテリ等の蓄電手段に充電され、その電力は、車両に備わる各種電装品を作動させるのに利用される。
【００２１】
変速機２は、エンジン１のクランク軸１０の回転を減速しつつドライブシャフト３に伝達するものである。なお、当実施形態の車両は、いわゆるフロントエンジン・フロントドライブ式の車両であるため、変速機２としては、減速後のエンジン回転を左右の車輪４に分配する差動装置（ディファレンシャル）と一体化されたものが用いられている。
【００２２】
具体的に、変速機２は、複数の異なる減速比の中から任意の一つを選択することが可能な多段式の変速機であり、特に、当実施形態では、ドライバーの手動操作によって減速比が変更される手動変速機が、上記変速機２として用いられている。このため、変速機２の内部には、クラッチ１６が設けられている。クラッチ１６は、エンジン１のクランク軸１０から変速機２へのトルク入力を、ドライバーによるクラッチペダル１９の操作に応じて断続可能に伝達する。
【００２３】
図２は、当実施形態の車両の制御系を示すブロック図である。本図に示すように、エンジン１を制御するＰＣＭ２０には、車両に設けられた複数のセンサから種々の情報が入力される。具体的に、車両には、エンジン１のクランク軸１０の回転速度を検出するためのエンジン速度センサＳＷ１と、車輪４の回転速度（車輪速）もしくは車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサＳＷ２と、ドライバーにより操作されるアクセルペダル１７（図１）の操作量であるアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサＳＷ３と、ドライバーによるブレーキペダル１８（図１）の操作に応じて変化するブレーキフルードの圧力（ブレーキ圧）を検出するためのブレーキ圧センサＳＷ４とが設けられており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ４により検出された情報がＰＣＭ２０に逐次入力されるようになっている。ＰＣＭ２０は、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ４から入力された情報に基づいて種々の演算を実行しつつ、エンジン１で発生させるべきトルクを逐次決定し、その結果に応じた制御信号をスロットル弁１２、インジェクタ１３、および点火プラグ１４に出力する。
【００２４】
（２）車両走行中の制御
（２−１）制御の概要
次に、車両の走行中にＰＣＭ２０によって行われるエンジン１のトルク制御について具体的に説明する。図３は、車両の走行中にＰＣＭ２０が果たす役割を説明するための機能ブロック図である。本図に示すように、ＰＣＭ２０は、アクセル開度に基づいてエンジン１の要求トルクＴ0を算出するトルク変換部２１と、トルク変換部２１で算出された要求トルクＴ0に基づいてエンジン１の各部の制御目標値を設定するトルクコントロール部２３と、車両の各センサＳＷ１〜ＳＷ４から入力される情報を取得する実機計測部２４と、実機計測部２４が得た情報に基づいて車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定部２５と、トルクコントロール部２３が設定した制御目標値に基づいてエンジン１で発生するトルクを推定するトルク推定部２６と、実機計測部２４、走行抵抗推定部２５、およびトルク推定部２６が得た情報に基づいてドライブシャフト３の状態を含む車両の挙動を推定する挙動推定部２７と、挙動推定部２７が推定したドライブシャフト３の状態に基づいてエンジン１の要求トルクＴ0に対する補正量を算出するフィードバック部２２とを備えている。
【００２５】
上記ＰＣＭ２０の各部２１〜２７が果たすより具体的な機能について説明する。まず、トルク変換部２１は、アクセル開度センサＳＷ３から入力される情報（アクセル開度）に基づいて、エンジン１に要求されている要求トルクＴ0を算出するものである。なお、この段階での演算においては、ドライブシャフト３のねじれが考慮されることはなく、ドライブシャフト３が剛体であるという仮定の下で要求トルクＴ0が算出される。このため、要求トルクＴ0は、単純に、アクセル開度に比例するように（アクセル開度が大きいほど大きく）設定される。
【００２６】
トルクコントロール部２３は、トルク変換部２１が求めた要求トルクＴ0を発生させるのに必要なエンジン１の吸入空気量、燃料噴射量、点火タイミングを算出するとともに、それを実現するための制御目標値として、スロットル弁１２の目標開度やインジェクタ１３の目標開弁期間、点火プラグ１４への目標給電タイミング等を設定するものである。
【００２７】
実機計測部２４は、エンジン速度センサＳＷ１、車速センサＳＷ２、およびブレーキ圧センサＳＷ４からの入力信号に基づいて、例えばエンジン回転速度、車速、ブレーキ圧等の計測値を逐次取得するものである。
【００２８】
走行抵抗推定部２５は、実機計測部２４が得た車速およびブレーキ圧に基づいて、車両に加わると予想される走行抵抗（走行抵抗推定値）Ｔbを算出するものである。具体的に、走行抵抗推定値Ｔbの算出には、車速およびブレーキ圧を変数とした所定の演算式が用いられ、車速およびブレーキ圧が高いほど走行抵抗推定値Ｔbの値が大きく算出される。
【００２９】
トルク推定部２６は、トルクコントロール部２３が設定したスロットル弁１２、インジェクタ１３、および点火プラグ１４の制御目標値と、実機計測部２４が得たエンジン回転速度とに基づいて、エンジン１で実際に発生すると予想されるトルク（エンジントルク推定値）Ｔeを算出するものである。具体的に、エンジントルク推定値Ｔeの算出には、予め記憶されているエンジン１のトルク特性データが用いられる。すなわち、ＰＣＭ２０には、エンジン１を各種条件で運転したときのトルクの実測値に基づいたトルク特性データ、つまり、エンジン１の発生トルクが燃料噴射量、空燃比、点火タイミング、エンジン回転速度等の各種パラメータに応じてどのように変化するかを実験的に特定したデータが記憶されている。そして、このトルク特性データに基づいて、上述したスロットル弁１２、インジェクタ１３、点火プラグ１４の各制御目標値やエンジン回転速度に対応するエンジントルク推定値Ｔeが求められる。
【００３０】
挙動推定部２７は、実機計測部２４が得たエンジン回転速度と、トルク推定部２６が求めたエンジントルク推定値Ｔeと、走行抵抗推定部２５が求めた車両の走行抵抗推定値Ｔbとに基づいて、車両の各種状態量を推定するものである。具体的に、挙動推定部２７は、エンジン回転速度（より正確にはドライブシャフトの回転に換算した値）、エンジントルク推定値Ｔe、および走行抵抗推定値Ｔbといった既知の値から、後述する方程式（オブザーバ方程式（２））を利用して、ドライブシャフト３のねじれ等に関係する各種状態量を推定する。このように、既知の値を利用してオブザーバ方程式により状態量を推定することにより、センサ等を用いて直接的に状態量を測定した場合と異なり、ノイズ等の影響を受けにくい正確な状態量を知ることができる。
【００３１】
上記挙動推定部２７が推定する状態量には、ドライブシャフト３のエンジン側の回転速度と、ドライブシャフト３の車輪側の回転速度とが含まれる。ここで、「ドライブシャフト３のエンジン側の回転速度」とは、後述する図４の制御対象モデルにおいて、エンジン１（および変速機２）に近い側に位置するドライブシャフト３の一端部の回転速度ωeであり、「ドライブシャフト３の車輪側の回転速度」とは、車輪４に近い側に位置するドライブシャフト３の他端部の回転速度ωbである。以下では、これら両速度ωe，ωbのオブザーバ方程式による推定値を、それぞれ、ドライブシャフト３のエンジン側推定速度ωe’、ドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’と表記する。
【００３２】
フィードバック部２２は、挙動推定部２７が求めたドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’とエンジン側推定速度ωe’との差に基づいて、ドライブシャフト３のねじれ振動を収束させるためのトルク補正量ＴQを算出するものである。すなわち、上記両回転速度ωb’，ωe’の間に差が生じているということは、ドライブシャフト３のねじれ量が変化しつつあるということである。そこで、フィードバック部２２では、このようなねじれ量の変化を起こさないためにエンジントルクをどの程度補正すればよいかが演算され、その値がトルク補正量ＴQとして決定される。
【００３３】
例えば、ドライブシャフト３のエンジン側推定速度ωe’が車輪側推定速度ωb’よりも大きい場合には、ドライブシャフト３のねじれ量を変化させないためにエンジン側推定速度ωe’を減少させる必要があるので、エンジントルクも減少方向に補正される（トルク補正量ＴQがマイナスになる）。一方、エンジン側推定速度ωe’が車輪側推定速度ωb’よりも小さい場合には、ドライブシャフト３のねじれ量を変化させないためにエンジン側推定速度ωe’を増大させる必要があるので、エンジントルクも増大方向に補正される（トルク補正量ＴQがプラスになる）。
【００３４】
上記フィードバック部２２で演算されたトルク補正量ＴQは、トルクコントロール部２３に出力される。トルクコントロール部２３は、上述した要求トルクＴ0にこのトルク補正量ＴQを付加した値である補正済目標トルクＴfbを求めるとともに、この補正済目標トルクＴfb得られるように、吸入空気量、燃料噴射量、および点火タイミングの目標値を再設定し、これらの値に基づいて、スロットル弁１２、インジェクタ１３、および点火プラグ１４を制御する。
【００３５】
ここで、エンジン１の発生トルクをトルク補正量ＴQの分だけ補正するための方法は種々考えられるが、当実施形態では、次のようにしてトルクを調整するものとする。
【００３６】
まず、トルク補正量ＴQがマイナスの値であり、エンジン１の発生トルクを減少させる必要がある場合には、点火タイミング（点火プラグ１４から火花を供給するタイミング）をリタードする。すなわち、点火タイミングを本来のタイミング（ベストな燃焼が得られるように状況に応じて予め定められるタイミング）よりも遅らせることにより、気筒内で混合気が燃焼するタイミングを遅らせて、エンジン１の発生トルクを減少させる。
【００３７】
一方、トルク補正量ＴQがプラスの値であり、エンジン１の発生トルクを増大させる必要がある場合には、エンジン１から動力を得て発電するオルタネータ１５の発電量を減少させる。すなわち、オルタネータ１５の発電量を減少させることにより、オルタネータ１５からエンジン１に加わる抵抗力を小さくする。これにより、エンジン１の発生トルクが増大したのと実質的に同じ効果が得られる。
【００３８】
（２−２）状態量の推定方法
次に、挙動推定部２７による各種状態量の推定がどのような演算によって行われるのかを具体的に説明する。図４は、エンジン１の出力トルクを車輪に伝達する動力伝達系をモデル化した制御対象モデルを示す図である。既に図１を用いても説明したように、車両の動力伝達系には、エンジン１のクランク軸１０の回転を減速する変速機２と、変速機２の出力軸と車輪４とを連結するドライブシャフト３とが含まれる。なお、ドライブシャフト３は、トルクに比例してねじれ変形するバネとしての要素と、ねじれ変形の速度に比例した抵抗力を生むダンパーとしての要素とを有するので、図４の制御対象モデルでは、ドライブシャフト３をバネとダンパーとで表現している。
【００３９】
図４の制御対象モデルから導かれる車両の状態方程式は、次の式（１）のように記述される。
【００４０】
【数１】
2014070552.tif 000003
【００４１】
上記状態方程式（１）における各数値の意味は、次の表１のとおりである。
【００４２】
【表１】
2014070552.tif 000004
【００４３】
上記状態方程式（１）に基づいて、走行抵抗誤差をも含めた各種状態量を推定するように拡張した次のオブザーバ方程式（２）を導くことができる。
【００４４】
【数２】
2014070552.tif 000005
【００４５】
上記オブザーバ方程式（２）における各数値の意味は、次の表２のとおりである。
【００４６】
【表２】
2014070552.tif 000006
【００４７】
挙動推定部２７は、上記オブザーバ方程式（２）を用いて、既知の値Ｔe，Ｔb，ωeから、車両の各種状態量ωe’，ωb’，θ’，Ｔerr’を推定する。すなわち、挙動推定部２７は、トルク推定部２６から入力されるエンジントルク推定値Ｔeと、走行抵抗推定部２５から入力される車両の走行抵抗推定値Ｔbと、実機計測部２４から入力されるエンジン回転速度とを既知の値として、これらの値を上記オブザーバ方程式（２）に当てはめることにより、ドライブシャフト３のエンジン側推定速度ωe’、ドライブシャフト３の車輪側回転速度ωb’、ドライブシャフト３の推定ねじれ量θ’、車両の走行抵抗誤差の推定値Ｔerr’をそれぞれ求める。なお、実機計測部２４から入力されるエンジン回転速度については、ドライブシャフト３の回転速度に換算し（つまり変速機２の減速比ηで割った値を求め）、その値をωeとして、上記オブザーバ方程式（２）に適用する。
【００４８】
ここで、上記オブザーバ方程式（２）におけるオブザーバゲインＫは、例えばＭＡＴＬＡＢ等の制御設計ツールで用いられる最適ゲイン算出関数より算出することができる。ここで、オブザーバゲインＫの大きさを、その各成分Ｋ1〜Ｋ4を用いて（Ｋ12＋Ｋ22＋Ｋ32＋Ｋ42）1/2と定義すると、このオブザーバゲインＫの大きさは、上記最適ゲイン算出関数により、エンジン回転速度が遅いほど小さくなるように設定される（図５参照）。なお、オブザーバゲインＫの大きさが小さくなるということは、その成分Ｋ1〜Ｋ4のうち一つ以上が小さくなることを意味する。他の成分については、エンジン回転速度にかかわらず一定でもよいが、少なくとも増大することはないものとする。このように、オブザーバゲインＫの大きさをエンジン回転速度が遅いほど小さくする理由は、次のとおりである。
【００４９】
すなわち、オブザーバゲインＫの大きさが大きいということは、推定値の誤差の収束速度が速くなることを意味するが、これは同時に、周波数の高い計測ノイズやモデル外の非線形要素の影響が強く出ることを意味する。特に、エンジン回転速度が遅いときには、燃焼によるトルクの発生間隔が比較的長く、その間に外乱によるノイズ成分が発生し易い。そこで、当実施形態では、図５に示すように、エンジン回転速度が低いとき（特に１０００ｒｐｍ以下のとき）には、モデル外のノイズ成分の影響を受けにくくするために、オブザーバゲインＫの大きさが小さく設定される。なお、オブザーバゲインＫの大きさを、特定のエンジン回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）より低い領域でのみ変化させ、それよりも高い領域では一定の値に維持してもよい。
【００５０】
また、上記オブザーバ方程式（２）における減速比ηは、エンジン速度センサＳＷ１により検出されるエンジン回転速度と、車速センサＳＷ２により検出される車輪速（車輪４の回転速度）との比から特定される。より具体的には、変速機２の各変速段に対応して設定された複数の減速比の中から、上記エンジン回転速度と車輪速との比に一致または近いものが特定され、それが減速比ηとして用いられる。
【００５１】
以上のように、挙動推定部２７による状態量推定の基礎となる理論について説明したが、挙動推定部２７での実際の演算に用いられるのは、上記オブザーバ方程式（２）を離散化した次の式（３）である。
【００５２】
【数３】
2014070552.tif 000007
【００５３】
上記の離散式（３）におけるΔｔは、挙動推定部２７が状態量の推定値を求める時間間隔（サンプリングタイム）であり、例えば１ｍｓｅｃ程度に設定される。すなわち、挙動推定部２７は、過去に求められた推定値χext［ｉ］から、上記離散式（３）を用いてΔｔ後の推定値χext［ｉ＋１］を求め、そのような処理をΔｔごとに繰り返していく。なお、このような処理は、エンジン１が始動された直後から継続されるので、χextの初期値χext［０］としては、（０  ０  ０  ０）Tが選ばれる。
【００５４】
（２−３）車両走行中の制御の具体的手順
図６は、車両の走行中にＰＣＭ２０の各部（トルク変換部２１、トルクコントロール部２３、実機計測部２４、走行抵抗推定部２５、トルク推定部２６、挙動推定部２７）によって実行される制御の具体的手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、ドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’とエンジン側推定速度ωe’との差に基づき決定されるトルク補正量ＴQが負になる（つまりエンジン１の発生トルクが減少方向に補正される）ケースを前提に説明を進める。
【００５５】
図６に示すフローがスタートすると、ＰＣＭ２０は、アクセル開度センサＳＷ３から入力されるアクセル開度（アクセルペダル１７の操作量）の情報に基づいて、エンジン１に要求されている要求トルクＴ0を算出する処理を実行する（ステップＳ１）。この段階では、ドライブシャフト３のねじれが考慮されることはなく、アクセル開度に比例するように要求トルクＴ0が設定される。
【００５６】
次いで、ＰＣＭ２０は、上記ステップＳ１で求められたエンジンの要求トルクＴ0を実現するための吸入空気量、燃料噴射量、点火タイミングを算出する処理を実行する（ステップＳ２）。
【００５７】
次いで、ＰＣＭ２０は、車速センサＳＷ２およびブレーキ圧センサＳＷ４から入力される車速、ブレーキ圧の情報に基づいて、車両に加わる走行抵抗の推定値（走行抵抗推定値）Ｔbを算出する処理を実行する（ステップＳ３）。
【００５８】
次いで、ＰＣＭ２０は、エンジン速度センサＳＷ１から入力されるエンジン回転速度の情報と、上記ステップＳ２で求められた吸入空気量、燃料噴射量、点火タイミング（つまりスロットル弁１２、インジェクタ１３、点火プラグ１４の各制御目標値）とに基づいて、エンジン１で発生するトルクの推定値（エンジントルク推定値）Ｔeを算出する処理を実行する（ステップＳ４）。なお、上記スロットル弁１２の制御目標値を用いたトルクの推定処理に代えて、エアフローセンサ等による吸入空気量の計測値および吸気系の物理モデルから、次に（最も近い将来に）点火が行われる気筒の筒内空気量を推定し、その推定値に基づいてエンジントルク推定値Ｔeを算出するようにしてもよい。
【００５９】
次いで、ＰＣＭ２０は、エンジン速度センサＳＷ１から入力されるエンジン回転速度の情報と、上記ステップＳ３で求められた車両の走行抵抗推定値Ｔbと、上記ステップＳ４で求められたエンジントルク推定値Ｔeとを、上述したオブザーバ方程式（２）（より具体的にはそれを離散化した式（３））に当てはめることにより、ドライブシャフト３のエンジン側推定速度ωe’とドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’とを含む各種状態量を算出する処理を実行する（ステップＳ５）。このとき、オブザーバ方程式（２）において用いられるオブザーバゲインＫの大きさ、つまり、その成分Ｋ1〜Ｋ4の２乗和の平方根は、上述したように、エンジン回転速度が遅いほど小さい値に設定される（図５参照）。
【００６０】
次いで、ＰＣＭ２０は、上記ステップＳ５で求められたドライブシャフトの車輪側推定速度ωb’とエンジン側推定速度ωe’との差（ωb’−ωe’）に基づいて、ドライブシャフト３のねじれ振動を収束させるために付加すべきエンジン１のトルク補正量ＴQを算出する処理を実行する（ステップＳ６）。このトルク補正量ＴQの絶対値は、上述したドライブシャフト３の推定速度差の絶対値｜ωb’−ωe’｜に比例するように算出されるが、より具体的には、次のような演算を経てトルク補正量ＴQが算出される。
【００６１】
エンジン１のトルクは、各気筒１１での燃焼により発生するトルクであるから、トルク補正量ＴQを算出したとしても、そのトルク補正量ＴQを付加したトルクが実際に発生するのは、次に点火が行われるタイミングである。そこで、当実施形態では、現時点でのドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）から、上記のようなトルクの発生遅れを考慮して定められる遅れ時間ｄだけ進んだ時点での速度差を推定し、その値に基づいてトルク補正量ＴQが求められる。ここで、トルクの発生遅れ（つまり次の燃焼までの時間）は、各気筒１１の点火間隔に基づいて特定することができる。なお、点火間隔とは、ある気筒１１の点火タイミングとその次に点火が行われる気筒１１の点火タイミングとの時間差のことであり、例えば４気筒エンジンであれば１８０°のクランク角（１８０°ＣＡ）に相当する時間である。
【００６２】
現時点でのドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）をｆ（ｔ）、現時点から遅れ時間ｄが経過した後の推定速度差（ωb’−ωe’）をｆ（ｔ＋ｄ）とすると、この遅れ時間ｄ経過後のドライブシャフト３の推定速度差ｆ（ｔ＋ｄ）は、現時点での推定速度差ｆ（ｔ）から、次の式（４）を用いて求めることができる。
【００６３】
【数４】
2014070552.tif 000008
【００６４】
上記式（４）において、ａは変速機２の変速段ごとに予め設定しておいたドライブシャフト３の共振周波数（ａ／２π）に対応する値であり、ｆ’（ｔ）はｆ（ｔ）の時間微分である。
【００６５】
すなわち、実際の車両で発生する振動の多くは、ドライブシャフト３のねじれ共振であるから、このドライブシャフト３の推定速度差（ｆ＝ωb’−ωe’）は、共振周波数に依存して変化する値、つまりｆ（ｔ）＝ｓｉｎ（ａｔ）であると仮定することができるので、その仮定に基づいて、遅れ時間ｄだけ進んだ時点でのｆ（ｔ＋ｄ）を、上記式（４）のように表すことができる。
【００６６】
上記式（４）のようにして遅れ時間ｄ経過後のドライブシャフト３の推定速度差ｆ（ｔ＋ｄ）が求まると、次の式（５）に示すように、ｆ（ｔ＋ｄ）に、先に定めておいたフィードバックゲインｋを掛けた値、つまり、ｋ×ｆ（ｔ＋ｄ）を、トルク補正量ＴQとして算出することができる。
【００６７】
【数５】
2014070552.tif 000009
【００６８】
ここで、本フロー（図６）では、エンジン１のトルクを減少方向に補正するケースを前提としている。このため、以下では、特に断らない限り、ｆ（ｔ＋ｄ）＝ωb’−ωe’はマイナスであり（つまりドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’よりもエンジン側推定速度ωe’の方が大きいものとし）、よってトルク補正量ＴQもマイナスであるものとする。
【００６９】
すなわち、速度差（ωb’−ωe’）がマイナスのときには、その速度差を収束させるために、ドライブシャフト３のエンジン側回転速度を小さくする必要があるので、マイナスのトルク補正量ＴQが加えられる（つまりエンジントルクが減少方向に補正される）ことになる。
【００７０】
上記のようにしてトルク補正量ＴQが求められると、ＰＣＭ２０は、このトルク補正量ＴQの絶対値（｜ＴQ｜）が、予め定められた閾値ＸTよりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ７）。なお、この閾値ＸTは、トルクを補正しなかった場合にドライブシャフト３で生じるねじれ振動が乗員に感知されるか否かという観点から定められる。
【００７１】
上記ステップＳ７でＮＯと判定されて｜ＴQ｜≦ＸTであることが確認された場合、ＰＣＭ２０は、通常の点火タイミングでエンジン１を運転する処理を実行する（ステップＳ１２）。すなわち、ＰＣＭ２０は、点火プラグ１４が行う点火のタイミングを、アクセル開度に基づく要求トルクＴ0を実現するために上記ステップＳ２で設定されたタイミングに維持し、その状態でエンジン１を運転する。
【００７２】
一方、上記ステップＳ７でＹＥＳと判定されて｜ＴQ｜＞ＸTであることが確認された場合、ＰＣＭ２０は、トルク補正量ＴQの値に応じて、点火タイミングのリタード量、つまり、点火タイミングを通常のタイミング（ステップＳ２で設定されたタイミング）からどれだけ遅らせるかを決定する処理を実行する（ステップＳ８）。すなわち、本フローでは、トルク補正量ＴQがマイナスになることを前提としているので、このマイナスの分だけエンジン１の発生トルクを減少させるべく点火タイミングをリタードする必要があり、そのときのリタード量を上記ステップＳ８で決定している。
【００７３】
次いで、ＰＣＭ２０は、上記ステップＳ８で決定したリタード量だけ点火タイミングを遅らせた状態でエンジン１を運転する処理を開始する（ステップＳ９）。すなわち、アクセル開度に基づく要求トルクＴ0にトルク補正量ＴQ（ここではマイナス）を付加した値である補正済目標トルクＴfbがエンジンで発生するように、点火タイミングをリタードさせた状態でエンジン１を運転する。そして、このようなリタード条件下での運転を所定時間に亘って継続するとともに（ステップＳ１０）、その所定時間が経過した時点で、リタード条件下での運転を終了する（ステップＳ１１）。これ以降は、トルク補正量に関し｜ＴQ｜＞ＸTの条件（ステップＳ７）が成立しない限り、点火タイミングが通常のタイミング、つまりエンジン１の要求トルクＴ0に応じた点火タイミングに戻されることになる。
【００７４】
以上のように、図６のフローでは、ドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’とエンジン側推定速度ωe’との差に基づいてエンジン１のトルク補正量ＴQが求められ、このトルク補正量ＴQの絶対値が所定の閾値ＸTを上回る場合にのみ、所定時間に亘って点火タイミングがリタードされるようになっている。図７は、このような制御に基づく点火タイミング等の変化の一例を示すタイムチャートである。本図では、エンジン回転速度、トルク補正量ＴQ、タイマーのカウント値、リタード許可フラグのそれぞれの時間変化を上から順に示している。
【００７５】
図７の上から２段目のグラフに示すように、トルク補正量ＴQは、複数の時点でラインＸの下側まで低下している。このことは、トルク補正量ＴQの絶対値が上述した閾値ＸTを上回ったことを意味する。すると、これに応じて、リタード許可フラグが「１」になり（最下段のグラフ参照）、点火タイミングのリタードが開始される。そして、その状態が少なくとも時間Ｓ（上述したステップＳ１０の所定時間に対応）に亘って維持される。具体的には、トルク補正量ＴQの絶対値が閾値ＸTを上回った時点（ＴQがラインＸの下側まで低下した時点）で、タイマーのカウント値が初期値Ｃ（例えば１秒程度）にセットされるとともにカウントダウンが開始され（下から２段目のグラフ参照）、その値がゼロになると、リタード許可フラグが「０」になり、点火タイミングのリタードが禁止される。なお、場合によっては、タイマーのカウントダウンが終了する前に再びＴQの絶対値が閾値ＸTを上回ることもあるが、このような場合には、再びタイマーのカウント値が初期値Ｃにセットされてからカウントダウンが再開される。そして、カウント値がゼロになるまで点火タイミングのリタードが継続される。
【００７６】
なお、上述した図６のフローでは、ドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）に基づき算出されるトルク補正量ＴQがマイナスになることを前提に、点火タイミングをリタードさせてエンジントルクを減少方向に補正する例について説明したが、トルク補正量ＴQがプラスになる場合でも、基本的な考え方は同じである。つまり、トルク補正量ＴQが所定の閾値を超えるか否かを判定し、超える場合にのみ実際にトルク補正を行う。ただし、トルク補正量ＴQがプラスの場合は、エンジントルクを増大方向に補正する必要があるので、上記点火リタードの代わりに、オルタネータ１５の発電量を減少させ（つまりエンジン１に加わる抵抗トルクを減少させ）、それによってエンジントルクを実質的に増大させる。
【００７７】
（３）作用等
以上説明したように、上記実施形態では、ドライブシャフト３を含む車両の動力伝達系をモデル化した制御対象モデル（図４）の挙動を記述したオブザーバ方程式（２）を用いて、車両の挙動に関する既知の値（エンジン回転速度、エンジントルク推定値Ｔe、走行抵抗推定値Ｔb）から、ドライブシャフト３の車輪側の回転速度の推定値である車輪側推定速度ωb’と、ドライブシャフト３のエンジン側の回転速度の推定値であるエンジン側推定速度ωe’とを求めるとともに、ドライバーの操作（アクセル開度）に応じたエンジンの要求トルクＴ0に対する補正量であるトルク補正量ＴQを、上記両推定速度の差（ωb’−ωe’）に基づいて求めるようにしたため、仮に変速機２のシフトチェンジが行われて減速比が変化したとしても、精度よく（つまり現実の値によく追従するように）推定速度ωe’，ωb’を求めることができ、適正にエンジントルクを補正することができる。これにより、特にシフトチェンジ時に生じるドライブシャフト３のねじれ振動（シフトショック）を早期に収束させることが可能になるので、車室内に伝わる振動を効果的に低減して乗員の快適性をより向上させることができる。
【００７８】
例えば、ドライブシャフト３のエンジン側の回転速度を推定する上記実施形態と異なり、エンジン１のクランク軸１０の回転速度（エンジン回転速度）を推定するオブザーバ方程式を用いることも考えられる。しかしながら、このようにした場合には、シフトチェンジによって減速比が変化したときに、現実のエンジン回転速度は急激に変化するものの、エンジン回転速度の推定値としては、シフトチェンジ前と同じエンジン回転速度が継続しているものとして計算を続けるしかない。この場合でも、シフトチェンジ後の現実の状態量の変化に伴い、エンジン回転速度の推定値は徐々に現実の値に近づいていくが、このような誤差の収束にはどうしても時間がかかるので、結果的に、シフトチェンジ直後の挙動を正確に推定することができなくなってしまう。
【００７９】
これに対し、上記実施形態では、ドライブシャフト３のエンジン側回転速度を推定するようにしている。ドライブシャフト３の回転速度は、車輪４の回転速度と基本的に同じなので、たとえシフトチェンジが行われても急激には変化しない。このため、シフトチェンジ直後の推定値が現実の値と大きく乖離するといった上記のような問題が起きることがなく、シフトチェンジの直後であっても推定精度を良好に維持することができる。
【００８０】
図８および図９は、上記のような作用効果を確認するために行った実験の結果を示している。図８は、上記実施形態のようにドライブシャフト３の回転速度を推定の対象にした場合の結果であり、図９は、エンジン回転速度を推定の対象にした場合の結果である。これらの図において、上段のグラフの実線の波形は、現実のエンジン回転速度を表しており、１点鎖線の波形は、モデル上でのエンジン回転速度の推定値を表している。なお、図８（ドライブシャフト３の回転速度を推定の対象とした場合）におけるモデル上のエンジン回転速度とは、推定により求めたドライブシャフト３の回転速度から変速機２の減速比を用いてエンジンの回転速度に換算した値のことである。また、図８および図９の中段のグラフにおいて、実線の波形は、変速機２のシフトポジションに基づく減速比を表しており、２点鎖線の波形は、現実のエンジン回転速度と車輪速とに比に基づく計算上の減速比を表しており、１点鎖線の波形は、モデル上の減速比を表している。さらに、図８および図９の下段のグラフの波形は、クラッチのＯＮ／ＯＦＦを表している。
【００８１】
ここで、図８、図９の各中段のグラフでは、シフトポジションが変化しても、その時点ｔ０では計算上の減速比が変化していないが、これは、クラッチがＯＦＦのままで動力の伝達が切断されているからである。計算上の減速比は、クラッチがＯＦＦからＯＮに切り替わり始めた時点で初めて変化しており、モデル上では、この計算値の変化をきっかに、実質的にシフトチェンジが行われたと判断され、その時点ｔで、モデル上の減速比（オブザーバ方程式におけるηの値）が変化している。
【００８２】
図９に示すように、エンジン回転速度を推定の対象にした場合には、実質的にシフトチェンジが行われた時点ｔの直後から、モデル上の回転速度の推定値が現実の値から大きく乖離しており（上段のグラフ参照）、その誤差が収束するのにかなりの時間がかかっている。これに対し、図８に示すように、ドライブシャフト３の回転速度を推定の対象にした場合（つまり上記実施形態の方法を採用した場合）には、シフトチェンジの時点ｔの直後であっても、モデル上の推定値が現実の値によく追従している。
【００８３】
以上のとおり、上記実施形態では、ドライブシャフト３の回転速度を推定の対象とし、ドライブシャフト３の車輪側推定速度ωb’とエンジン側推定速度ωe’とを求めるようにしたため、シフトチェンジが行われても、その直後から精度よく推定速度ωb’，ωe’を求めることができる。そして、両推定速度ωb’，ωe’の差に基づき適切なトルク補正量ＴQを加えることにより、シフトチェンジに伴い生じるドライブシャフトのねじれ振動を効果的に抑制することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、ドライブシャフト３のエンジン側推定速度ωe’および車輪側推定速度ωb’を求めるためのオブザーバ方程式（２）において、推定値の誤差の収束速度を左右する係数として用いられるオブザーバゲインＫの大きさを、エンジン回転速度が遅いほど小さくなるように設定したため、燃焼によるトルクの発生間隔（点火間隔）が長くなる低回転側ほどモデル外のノイズ成分の影響を弱めることができる。これにより、エンジン１の低回転域で推定値が微視的に乱高下して制御が不安定化するような事態を確実に回避できるとともに、低回転域以外では、推定値の誤差の収束速度を高めて推定精度をより向上させることができる。
【００８５】
また、上記実施形態のように、ドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）に基づき求められたトルク補正量ＴQの絶対値が所定の閾値ＸTを上回ったときにのみエンジントルクを補正するようにした場合には、ドライブシャフト３のねじれ振動が小さいときにはトルク補正を行わずに済むので、乗員の快適性を必要充分なレベルで確保しながら、トルク補正のために必要な制御（例えば点火タイミングのリタード等）が頻繁に行われてエンジン１の性能が低下すること等を効果的に防止することができる。
【００８６】
すなわち、トルク補正量ＴQの絶対値が閾値ＸTを上回るということは、ドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）が大きいということであり、このことは、ドライブシャフト３から車室に伝達される振動が乗員に感知される程度に増大するおそれがあることを意味する。上記実施形態では、このような場合に点火タイミングのリタード等によってエンジントルクが補正されるので、ドライブシャフト３のねじれ振動が収束して乗員の快適性が確保される。
【００８７】
一方、トルク補正量ＴQの絶対値が閾値ＸT以下である場合には、ドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）も小さく、それを放置したとしても乗員には不快な振動が伝わることはないと考えられる。上記実施形態では、このような場合にトルク補正が禁止されるので、点火タイミングのリタード等の制御が無駄に行われることがなく、エンジン１の性能が充分に引き出される。
【００８８】
また、上記実施形態では、式（４）に示したように、現時点におけるドライブシャフト３の推定速度差：ｆ（ｔ）＝ωb’−ωe’から、ドライブシャフト３の共振周波数を利用した所定の演算式により、点火間隔に基づくトルク発生の遅れ時間ｄだけ経過した時点での推定速度差：ｆ（ｔ＋ｄ）を求め、この遅れ時間ｄ経過後の推定速度差に基づいて、上記トルク補正量ＴQを求めるようにしたため、実際にトルクが発生する時点での速度差に応じて適切な量だけエンジントルクを補正することができ、ドライブシャフト３のねじれ振動をより確実に収束させることができる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、ドライブシャフト３の推定速度差（ωb’−ωe’）に応じてマイナスのトルク補正量ＴQが算出されたときに、点火リタードによってエンジントルクを減少方向に補正する一方、プラスのトルク補正量ＴQが算出されたときには、オルタネータ１５の発電量を減少させることで、エンジントルクを実質的に増大方向に補正するものとしたが、エンジントルクを応答性よく補正できる方法であれば、これに限らず種々の方法を採用することが可能である。また、トルク補正量ＴQがマイナスで且つその絶対値が閾値ＸTを超えるときに最低限トルク補正を行うことができればよく、トルク補正量ＴQがプラスのときにはトルク補正を一律に取り止めてもよい。このようにした場合でも、ドライブシャフト３のねじれ振動をある程度効果的に収束させることができ、何より、トルク補正に要する制御を簡素化することができる。
【００９０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１  エンジン
２  変速機
３  ドライブシャフト
４  車輪
１０  クランク軸（エンジンの出力軸）
２２  フィードバック部
２３  トルクコントロール部
２７  挙動推定部
【図１】
2014070552.tif 000010
【図２】
2014070552.tif 000011
【図３】
2014070552.tif 000012
【図４】
2014070552.tif 000013
【図５】
2014070552.tif 000014
【図６】
2014070552.tif 000015
【図７】
2014070552.tif 000016
【図８】
2014070552.tif 000017
【図９】
2014070552.tif 000018