(57)【要約】【課題】学習によらずより高い精度で損失トルク（内部損失及び外部損失の総和）を得ることのできるトルク制御装置を提供する。【解決手段】動力源（内燃機関）の制御を行うトルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）として、内部損失と外部損失との総和を示す損失トルクのその時の値（現在損失トルク）を推定するプログラム（第１の損失トルク推定部Ｂ３）と、その現在損失トルクと該現在損失トルク取得時に出力軸へ生成される図示トルク（現在図示トルク）とに基づいて、同現在損失トルク取得時において出力軸の回転速度上昇に寄与するトルク（現在回転寄与トルク）を求めるプログラム（回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａ）と、その現在回転寄与トルクに応じた出力軸の回転速度（推定値）とその実測値との偏差に基づいて、現在損失トルクの誤差（現在損失トルク誤差）を求めるプログラム（カルマンフィルタＢ１０２）と、を備える構成とする。【選択図】図６
2008215320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸にトルクを生成して前記出力軸を回転させる動力源に適用され、
前記動力源の内部での損失である内部損失と前記動力源の外側から前記出力軸に加わる負荷に起因して消費される外部損失との総和を示す損失トルクのその時の値である現在損失トルクを推定又は実測する現在損失トルク取得手段と、
前記現在損失トルク取得手段により取得された現在損失トルクと該現在損失トルク取得時に前記出力軸へ生成される図示トルクである現在図示トルクとに基づいて、同現在損失トルク取得時において前記出力軸の回転速度上昇に寄与するトルクである現在回転寄与トルクを求める回転寄与トルク取得手段と、
前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクに基づいて推定された前記出力軸の回転速度とその実測値とのずれ度合に基づいて、前記現在損失トルクの誤差である現在損失トルク誤差を求める現在誤差導出手段と、
を備えることを特徴とするトルク制御装置。
【請求項２】
前記現在誤差導出手段は、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクに基づいて、前記現在損失トルク取得時から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの前記出力軸の回転速度を推定するとともに、この推定された前記出力軸の推定回転速度と前記比較タイミングにおける前記出力軸の回転速度の実測値とを比較して両者のずれ度合に基づき前記現在損失トルク誤差を求めるものである請求項１に記載のトルク制御装置。
【請求項３】
前記現在誤差導出手段は、「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式の、Ｔｑに前記現在回転寄与トルクを、Ｉに所定値をそれぞれ代入することにより、前記推定回転速度をＮＥとして算出するものである請求項２に記載のトルク制御装置。
【請求項４】
前記現在誤差導出手段は、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクを「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式のＴｑへ代入する処理、及び、そのＴｑの代入から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの前記出力軸の回転速度をＴｑに基づきＮＥとして推定する処理、及び、その推定した回転速度とその実測値とのずれ度合に基づいて前記現在損失トルク誤差を求める処理、といった一連の処理を、所定条件が成立している間は繰り返し行うものである請求項１〜３のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項５】
前記現在損失トルク取得手段により取得された現在損失トルクを、前記現在誤差導出手段により導出された現在損失トルク誤差に基づいて補正する現在補正手段を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項６】
前記回転寄与トルク取得手段は、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクと前記現在図示トルクとに基づいて、前記現在回転寄与トルクを求めるものである請求項５に記載のトルク制御装置。
【請求項７】
前記現在損失トルク取得時の制御目標値である目標回転速度へ前記出力軸の回転速度を制御するために必要になる図示トルクの大きさを示す要求図示トルクを、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクに基づいて求める要求図示トルク取得手段を備える請求項５又は６に記載のトルク制御装置。
【請求項８】
前記目標回転速度における前記損失トルクの大きさを示す目標損失トルクを推定する目標損失トルク取得手段と、
前記目標損失トルク取得手段により取得された目標損失トルクと前記現在損失トルク取得手段により取得された現在損失トルクとの差をとって、目標損失トルクを基準にした現在損失トルクの損失トルク偏差を算出する損失トルク偏差算出手段と、
を備え、前記要求図示トルク取得手段は、前記動力源に対する外部からの要求に応じた可変値である要求トルクと、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクと、前記損失トルク偏差算出手段により算出された損失トルク偏差と、を全て加算することによって、前記要求図示トルクを算出するものである請求項７に記載のトルク制御装置。
【請求項９】
前記目標損失トルクの補正値を、所定条件が成立したことを実行条件にして、又は、所定の実行間隔で逐次、前記現在回転寄与トルクに応じた前記出力軸の回転速度と前記目標回転速度とのずれ度合に基づいて求める目標補正値導出手段と、
前記目標補正値導出手段により求められた目標損失トルク補正値を用いて前記目標損失トルクを補正する目標補正手段と、
を備え、前記損失トルク偏差算出手段は、前記目標補正手段により補正された補正後の目標損失トルクを基準にして、前記損失トルク偏差を算出するものである請求項８に記載のトルク制御装置。
【請求項１０】
前記目標補正値導出手段は、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクを「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式のＴｑへ代入する処理、及び、そのＴｑの代入から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの前記出力軸の回転速度をＴｑに基づきＮＥとして推定する処理、及び、その推定した回転速度と前記目標回転速度とのずれ度合に基づいて前記目標損失トルクの補正値を求める処理、といった一連の処理を、所定条件が成立している間は繰り返し行うものである請求項９に記載のトルク制御装置。
【請求項１１】
前記損失トルク偏差算出手段は、少なくとも前記現在損失トルク取得時の前記出力軸の回転速度である現在回転速度を含む第１の入力、及び、少なくとも前記目標回転速度を含む第２の入力に対して、それぞれ共通の変換部分により所定の出力変換を行うことで、各入力をそれぞれ前記現在損失トルク及び前記目標損失トルクへ変換するとともに、それら変換された現在損失トルクと目標損失トルクとの差をとって前記損失トルク偏差を求めるものである請求項８〜１０のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項１２】
前記動力源が、シリンダ内において所定の点火方式で燃料を着火してその燃料燃焼により前記出力軸にトルクを生成する火花点火式エンジンであり、
該動力源を対象として、同動力源の点火時期のトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を補う分だけ余分に前記動力源の所定シリンダに対して吸入空気を供給した状態で、同シリンダに係る点火時期を制御して同動力源の図示トルクを前記要求図示トルクへ制御する際には、前記吸入空気量の制御目標値を、前記目標補正手段により補正された補正後の目標損失トルクによらず前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクに基づいて決定するとともに、前記点火時期の制御目標値を、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクと前記目標補正手段により補正された補正後の目標損失トルクとに基づいて決定するトルクリザーブ制御手段を備える請求項９〜１１のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項１３】
前記動力源が所定の運転モードで運転されているか否かを判定する運転モード判定手段と、
前記運転モード判定手段により所定の運転モードで運転されている旨判定されている間に限定して前記現在補正手段に前記現在損失トルクの補正を行わせる補正実行手段と、
を備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項１４】
前記所定の運転モードは、前記出力軸の回転速度を制御する運転モードである請求項１３に記載のトルク制御装置。
【請求項１５】
前記出力軸に生成する図示トルクの大きさを制御する際に、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクを加味して、該図示トルクの制御目標値を決定するトルク制御手段を備える請求項１〜１４のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項１６】
前記動力源は、燃焼によるエネルギーを利用して前記出力軸に図示トルクを生成する燃焼機関、及び、電気エネルギーを利用して前記出力軸に図示トルクを生成する電動モータ、のいずれか１つ又は両者の組み合わせによって構成されるものである請求項１〜１５のいずれか一項に記載のトルク制御装置。
【請求項１７】
出力軸にトルクを生成して前記出力軸を回転させる動力源に適用され、
図示トルクの制御目標値となる要求図示トルクを設定する際に、前記出力軸の回転速度上昇に寄与するトルクである現在回転寄与トルクと前記出力軸の時々の回転速度とを入力として、前記要求図示トルクの誤差である要求図示トルク誤差を出力するカルマンフィルタを備えることを特徴とするトルク制御装置。
【請求項１８】
前記要求図示トルクは、前記出力軸の回転速度を制御目標値に制御するために必要になるトルクである請求項１７に記載のトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車や車載装置等の動力源（例えばエンジンやモータ、あるいは両者を組み合わせたハイブリッドエンジン等）に適用されるトルク制御装置に係り、詳しくは同動力源の出力軸回転速度を制御するために用いて好適なトルク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力源を対象にしてその出力軸の回転速度（出力軸回転速度）を制御するトルク制御装置としては従来、例えば特許文献１に記載される装置がある。この装置は、自動車に搭載され、対象動力源であるエンジン（レシプロ式内燃機関）について、その出力軸回転速度（クランク軸の回転速度）の現在値と制御目標値（目標回転速度）との偏差を逐次算出しつつ、その時の出力軸回転速度（現在回転速度）を目標回転速度へフィードバック制御（帰還制御）する（収束させる）ものである。そして、この出力軸回転速度の制御に際しては、いわゆるトルクベース制御を行っている。具体的には、運転者の運転操作（アクセルペダル操作量）及びその時のエンジン運転状態に基づいてドライバ要求トルクを算出するとともに、このドライバ要求トルクに対して、トルク生成に伴う内部損失とエンジンの外側から出力軸に加わる負荷に起因して消費される外部損失（外部負荷）との総和を加算する。そして、この加算値（ドライバ要求トルク＋内部損失＋外部損失）を、上記目標回転速度へ制御するために必要になる要求図示トルクとして、出力軸回転速度の制御を行うようにする。これにより、車両は、所望の出力軸回転速度、ひいては所望の車両速度に制御されることになる。
【０００３】
なお、この装置においては、上記損失トルクを、エンジン運転状態（例えば吸入空気量）ごとに損失トルクを定めたマップを用いて、その時々のエンジン運転状態から一意的に推定している。また、上記要求図示トルクを求める際には、必ずしも損失トルク（内部損失及び外部損失の総和）の推定値が正確であるとは限らないため、エンジン運転状態ごとに誤差を学習する（過去の傾向から誤差を補償する）ようにしている。
【０００４】
ちなみにここで、図示トルクは、エンジンシリンダ内での燃焼により生成されるトルク（生成トルク）であり、軸トルクは、図示トルクからトルク生成に伴う内部損失を差し引いた値、すなわち「軸トルク＝図示トルク−内部損失」として表されるトルク（出力トルク）である。また、内部損失は、例えば機械摩擦損失（フリクションロス）やポンピングロス等であり、外部損失は、外部負荷による損失、例えば出力トルクにより駆動される各種車載装置（例えば補機類や、ポンプ、コンプレッサ、トランスミッション（ＡＴ）等）の駆動等に起因した損失である。
【特許文献１】特開２００６−２９１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような装置では、その時のエンジン運転状態（例えば吸入空気量）に応じた学習値がなければ、すなわちそのエンジン運転状態についてまだ学習が行われていないような場合には、出力軸回転速度の制御に際して上述のような制御誤差が生じていても学習値を用いてその誤差の補償を行うことができない。したがって、全てのエンジン運転状態について学習が行われるまで、すなわち各エンジン運転状態についての学習値を得るまでは、その時々のエンジン運転状態により制御性にばらつきが生じ、その時のエンジン運転状態によっては所望とされる制御性（収束性）が得られないことも懸念されるようになる。
【０００６】
また、さらに制御性を高めるための構成として、エンジン運転状態（例えばエンジン本体の温度や吸入空気量）ごとにゲインを最適化する構成なども考えられる。しかしこの場合、エンジン運転状態ごとにゲインを最適化するために長い時間がかかり、高い応答性（制御目標値の変化に対する速い応答速度）が得られなくなる。また、前述の学習値と共にゲインも切り替えることになるため、制御が複雑化することにもなる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、学習によらずより高い精度で損失トルク（内部損失及び外部損失の総和）を得ることのできるトルク制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、出力軸に図示トルクを生成してその図示トルクからトルク生成に伴う内部損失を差し引いた軸トルクを使って前記出力軸を回転させる動力源に適用され、前記動力源の内部での損失である内部損失と前記動力源の外側から前記出力軸に加わる負荷に起因して消費される外部損失との総和を示す損失トルクのその時の値である現在損失トルクを推定又は実測する現在損失トルク取得手段と、前記現在損失トルク取得手段により取得された現在損失トルクと該現在損失トルク取得時に前記出力軸へ生成される図示トルクである現在図示トルクとに基づいて、同現在損失トルク取得時において前記出力軸の回転速度上昇に寄与するトルクである現在回転寄与トルクを求める回転寄与トルク取得手段と、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクに応じた前記出力軸の回転速度とその実測値とのずれ度合に基づいて、前記現在損失トルクの誤差である現在損失トルク誤差を求める現在誤差導出手段（例えばカルマンフィルタ）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
対象動力源の出力軸に生成された図示トルクは、同出力軸の回転速度の維持や上昇に使用される。ここで回転速度の維持に必要になるトルクの大きさは、基本的には、損失トルク（内部損失及び外部損失の総和）の大きさに等しいと考えられる。したがって、回転速度上昇に寄与するトルクは、図示トルクと損失トルクとの差分（図示トルク−損失トルク）として表すことができる。発明者は、この点に着眼し、上記装置を発明した。すなわち上記装置であれば、現在回転寄与トルク（回転速度上昇に寄与するトルク）に基づいて、回転速度の変化量（瞬時変化量）、すなわち少し後の回転速度を推定（予測）することが可能になる。そして、その推定値（予測値）の、実測値からのずれ度合（差や比率など）に基づき、現在回転寄与トルクの誤差、ひいては損失トルクの誤差（現在損失トルク誤差）を求めることが可能になる。このため、上記構成によれば、前述した学習によらずとも、上記各手段を通じて、高い精度で損失トルクの誤差（現在損失トルク誤差）を求めることが可能になる。そして、その取得した損失トルクの誤差により、損失トルクの正確な大きさを把握することが可能になる。また、その損失トルクの誤差を補償（補正）することにより、その補正後の値（補正後の現在損失トルク）を用いて、高い精度での図示トルクの制御、ひいては高い精度での回転制御を行うことなども可能になる。
【００１１】
なお、上記現在図示トルクを高い精度で得る構成としては、現在損失トルクの取得後又は取得前１燃焼周期内のタイミングでこれを取得する手段を備える構成が有効である。ただし、現在図示トルクの値が比較的安定する期間内であれば、現在損失トルクの取得からより離れたタイミングでこれを取得した場合にあっても、比較的高い精度で現在図示トルクを得ることができる。また用途等によっては、誤差の大きさを推定することのできるタイミングでこれを取得して適宜の補正を行うようにしてもよい。
【００１２】
例えば前記動力源が内燃エンジン（内燃機関）である場合、上記現在損失トルク取得手段としては、前記出力軸の回転速度、及び、吸気圧力、及び、吸入空気量、及び、エンジン本体の温度（エンジン本体の冷却温度として検出可能）、及び、エンジンで駆動される装置の状態（外部損失に影響する各種パラメータ）のいずれか１つ又は任意の組み合わせに基づいて、上記現在損失トルクを推定するもの、あるいは例えば前記出力軸の回転機構に対して同出力軸のトルクを検出するトルクセンサ（トルク計）を設け、同センサのセンサ出力等に基づいて、上記現在損失トルクを実測するもの、などを採用することが有効である。
【００１３】
また、上記図示トルク（生成トルク）を高い精度で得る構成としては、例えば前記出力軸の回転速度、及び、空燃比、及び、吸入空気量（燃料噴射量でも代替可能）、及び、点火時期（例えばアクチュエータに対する指令値から推定可能）のいずれか１つ又は任意の組み合わせに基づいて、これを取得する手段を備える構成が有効である。
【００１４】
また、上記出力軸の回転速度の実測値を高い精度で得る構成としては、例えば前記出力軸の回転機構に対して同出力軸の回転動作を直接的に検出するセンサを設け、同センサのセンサ出力等に基づいて前記出力軸の回転速度を実測する手段、特に所定時間間隔でその時々の前記出力軸の回転速度の大きさを実測する手段を備える構成がより有効である。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の発明において、前記現在誤差導出手段が、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクに基づいて、前記現在損失トルク取得時から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの前記出力軸の回転速度を推定するとともに、この推定された前記出力軸の推定回転速度と前記比較タイミングにおける前記出力軸の回転速度の実測値とを比較して両者のずれ度合（差や比率など）に基づき前記現在損失トルク誤差を求めるものであることを特徴とする。このような構成であれば、すなわち上記のような原理（プロセス）を、例えばプログラム化あるいは回路化等するようにすれば、上記請求項１に記載の構成を容易且つ的確に実現することが可能になる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、この請求項２に記載の装置において、前記現在誤差導出手段が、「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式の、Ｔｑに前記現在回転寄与トルクを、Ｉに所定値をそれぞれ代入することにより、前記推定回転速度をＮＥとして算出するものであることを特徴とする。
【００１７】
発明者は、前記出力軸の回転速度上昇に寄与するトルクをＴｑ、前記出力軸についてトルクＴｑに対する回転速度の変動しにくさを示すイナーシャをＩ、前記出力軸の単位時間あたりの回転速度変化を「ｄＮＥ／ｄｔ」とした場合に、「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式が成立することに着眼し、上記構成を発明した。このような構成であれば、前記現在損失トルク誤差を容易且つ的確に得ることができる。なお、こうした手段は、公知のカルマンフィルタ（図７参照）により実現することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、上記請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記現在誤差導出手段が、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクを「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式のＴｑへ代入する処理、及び、そのＴｑの代入から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの前記出力軸の回転速度をＴｑに基づきＮＥとして推定する処理、及び、その推定した回転速度とその実測値とのずれ度合（差や比率など）に基づいて前記現在損失トルク誤差を求める処理、といった一連の処理を、所定条件が成立している間は繰り返し行うものであることを特徴とする。
【００１９】
上記構成のように、「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式に基づき、前記現在回転寄与トルクによるＴｑ代入、出力軸回転速度の推定、推定回転速度とその実測値とのずれ度合（差や比率など）に基づいて前記現在損失トルク誤差を求める処理、といった一連の処理を繰り返し行うことで、前記現在損失トルク誤差が、より正確な値として得られる（正確な値に収束していく）ようになる。なお、基本的には、この繰り返し処理の周期がより短い周期であるほど前記現在損失トルク誤差としてより正確な値が得られるようになる。また、現在誤差導出手段による誤差導出の条件（所定条件）としては、例えばアイドリング制御等の回転速度制御が実行されていることを成立要件の１つとするものなどを採用することが有効である。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記現在損失トルク取得手段により取得された現在損失トルクを、前記現在誤差導出手段により導出された現在損失トルク誤差に基づいて補正する現在補正手段を備えることを特徴とする。このような構成であれば、前記現在誤差導出手段により取得された損失トルクの誤差を上記現在補正手段で補償（補正）してより正確な損失トルクを得ることができる。そしてこれにより、その補正後の値（補正後の現在損失トルク）を用いて、高い精度での図示トルクの制御、ひいては高い精度での回転制御を行うことなども可能になる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、上記請求項５に記載の発明において、前記回転寄与トルク取得手段は、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクと前記現在図示トルクとに基づいて、前記現在回転寄与トルクを求めるものであることを特徴とする。このように、前記現在回転寄与トルクの導出に補正後の現在損失トルクを用いることで、前記現在回転寄与トルクを高い精度で求めることができるようになる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、上記請求項５又は６に記載の発明において、前記現在損失トルク取得時の制御目標値である目標回転速度へ前記出力軸の回転速度を制御するために必要になる図示トルクの大きさを示す要求図示トルクを、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクに基づいて求める要求図示トルク取得手段を備えることを特徴とする。このような構成であれば、前記出力軸の回転速度を容易且つ的確に制御することができる。
【００２３】
そしてこの場合において、さらに実用的な構成としては、請求項８に記載の発明のように、前記目標回転速度における前記損失トルクの大きさを示す目標損失トルクを推定する目標損失トルク取得手段と、該目標損失トルク取得手段により取得された目標損失トルクと前記現在損失トルク取得手段により取得された現在損失トルクとの差をとって、目標損失トルクを基準にした現在損失トルクの損失トルク偏差を算出する損失トルク偏差算出手段と、を備え、前記要求図示トルク取得手段が、前記動力源に対する外部からの要求（例えばユーザからの要求や、前記動力源で駆動される装置からの要求など）に応じた可変値である要求トルクと、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクと、前記損失トルク偏差算出手段により算出された損失トルク偏差と、を全て加算することによって、前記要求図示トルクを算出するものである構成が有効である。こうした構成であれば、目標損失トルクと現在損失トルクとの差を的確に補償しつつ、前記出力軸の回転速度制御においてより正確に前記要求図示トルクを算出することができるようになる。
【００２４】
また請求項９に記載の発明では、上記請求項８に記載の装置において、前記目標損失トルクの補正値を、所定条件が成立したことを実行条件にして、又は、所定の実行間隔（固定値でも所定パラメータに応じた可変値でも可）で逐次、前記現在回転寄与トルクに応じた前記出力軸の回転速度と前記目標回転速度とのずれ度合（差や比率など）に基づいて求める目標補正値導出手段と、該目標補正値導出手段により求められた目標損失トルク補正値を用いて前記目標損失トルクを補正する目標補正手段と、を備え、前記損失トルク偏差算出手段が、前記目標補正手段により補正された補正後の目標損失トルクを基準にして、前記損失トルク偏差を算出するものであることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、目標回転速度を基準にした現在回転速度の回転速度偏差を補償するような目標損失トルクの補正値（目標損失トルク補正値）により上記目標損失トルクが補正されるようになる。このため、定常運転時において実際の出力軸回転速度と目標値との間に誤差が生じていたとしても、これが的確に補償されることになる。そしてこれにより、出力軸回転速度が目標値に対してより正確に制御されるようになる。
【００２６】
なお、上記目標補正値導出手段による補正値導出の条件（所定条件）としては、例えばアイドリング制御等の回転速度制御が実行されていることを成立要件の１つとするものなどを採用することが有効である。
【００２７】
そして、この装置における前記目標補正値導出手段も、請求項１０に記載の発明のように、前記回転寄与トルク取得手段により取得された現在回転寄与トルクを「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式のＴｑへ代入する処理、及び、そのＴｑの代入から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの前記出力軸の回転速度をＴｑに基づきＮＥとして推定する処理、及び、その推定した回転速度と前記目標回転速度とのずれ度合（差や比率など）に基づいて前記目標損失トルクの補正値を求める処理、といった一連の処理を、所定条件が成立している間は繰り返し行うものとすることが有効である。このような構成であれば、前記目標損失トルク補正値を容易且つ的確に得ることができる。なお、こうした手段も、公知のカルマンフィルタ（図７参照）により実現することができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明では、上記請求項８〜１０のいずれか一項に記載の装置において、前記損失トルク偏差算出手段が、少なくとも前記現在損失トルク取得時の前記出力軸の回転速度である現在回転速度を含む第１の入力、及び、少なくとも前記目標回転速度を含む第２の入力に対して、それぞれ共通の変換部分により所定の出力変換を行うことで、各入力をそれぞれ前記現在損失トルク及び前記目標損失トルクへ変換するとともに、それら変換された現在損失トルクと目標損失トルクとの差をとって前記損失トルク偏差を求めるものであることを特徴とする。
【００２９】
前記現在損失トルク及び前記目標損失トルクを別々に取得した場合、それら取得された各値には、異なる取得誤差（例えばマップや数式による変換誤差）が含まれることになる。この点、上記構成では、共通の変換部分により前記現在損失トルク及び前記目標損失トルクを取得することで、それら両値の偏差を算出する際に取得誤差を相殺（キャンセル）することができるようになる。したがって、このような構成とすることで、より正確な偏差の取得、ひいてはより高い精度での回転制御を行うことが可能になる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明では、上記請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置において、前記動力源が、シリンダ内において所定の点火方式で燃料を着火してその燃料燃焼により前記出力軸にトルクを生成する火花点火式エンジンであり、該動力源を対象として、同動力源の点火時期のトルク増大側に所定トルク余裕分だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、前記トルク余裕分による不足分を補う分だけ余分に前記動力源の所定シリンダに対して吸入空気を供給した状態で、同シリンダに係る点火時期を制御して同動力源の図示トルクを前記要求図示トルクへ制御する際には、前記吸入空気量の制御目標値を、前記目標補正手段により補正された補正後の目標損失トルクによらず前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクに（例えばこの補正後の現在損失トルクに所望のオフセット値を持たせた値に）基づいて決定するとともに、前記点火時期の制御目標値を、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクと前記目標補正手段により補正された補正後の目標損失トルクとに基づいて決定するトルクリザーブ制御手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
上記のようなトルクリザーブ制御では、点火時期のトルク増大側（進角側）に設けた所定トルク余裕分（リザーブトルク）を、必要に応じて放出しつつ、最終的には点火時期を通じて対象エンジンの図示トルクが目標値（要求図示トルク）に制御されることになる。発明者は、こうしたトルクリザーブ制御の特徴に鑑みて、上記構成を発明した。すなわちこの構成では、最終的な図示トルクを決める点火時期の目標値算出に際しては補正後の目標損失トルクを用いて正確なトルクを算出する一方、前記吸入空気量の目標値算出に際しては、補正後の目標損失トルクを用いることなくこれを算出する。このため、前記吸入空気量の目標値がより簡素な算出態様で求められることになる。そしてこれにより、同吸入空気量の目標値算出処理に際して、処理負荷（例えば演算負荷）の軽減、ひいては処理の短縮化が図られるようになる。
【００３２】
なお、トルク余裕分（リザーブトルク）は、例えば１燃料サイクル中で最も大きなエンジントルクの得られる点火時期に相当する最適点火時期（ＭＢＴ）からの遅角量として定められる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明では、上記請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置において、前記動力源が所定の運転モード（複数設定も可）で運転されているか否かを判定する運転モード判定手段と、前記運転モード判定手段により所定の運転モードで運転されている旨判定されている間に限定して前記現在補正手段に前記現在損失トルクの補正を行わせる補正実行手段と、を備えることを特徴とする。
【００３４】
上述のような現在損失トルクの補正処理は、常時行うことも可能である。しかしながら、運転モードによっては、その補正処理による処理負荷（例えば演算負荷）の増大により制御性がかえって悪化してしまうことが懸念されるようになる。この点、上記構成であれば、このような補正処理が所定の運転モード（特に補正処理が必要とされる運転モード）に限定して行われるようになり、上記運転モードを適宜に設定することによって、補正処理を必要としない他の運転モードでは補正処理が行われなくなる。すなわち、こうした構成によれば、現在損失トルクの補正処理に伴い懸念される上記処理負荷の増大等の影響にまで配慮の行き届いたより好適な制御が実現可能になる。
【００３５】
また前述したように、こうした現在損失トルクの補正処理は、前記出力軸の回転速度制御に際して行って特に有益である。したがって、上記請求項１３に記載の装置は、請求項１４に記載の発明のように、前記所定の運転モードが、前記出力軸の回転速度を制御する運転モードである構成として特に有効である。そして、現状において実用性を考慮した場合には、この所定の運転モードがアイドリング運転を示す運転モードである構成が、特に有益である。アイドリング運転時は出力トルクが小さいため、上記損失トルクの影響が特に大きくなる。
【００３６】
ただし上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置の用途は出力軸の回転速度制御に限定されるわけではない。同出力軸の回転速度制御以外の制御も含め、広く図示トルクの制御に用いて有効である。そしてこの場合には、請求項１５に記載の発明のように、上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置において、前記出力軸に生成する図示トルクの大きさを制御する際に、前記現在補正手段により補正された補正後の現在損失トルクを加味して、該図示トルクの制御目標値を決定するトルク制御手段を備える構成とすることが有効である。
【００３７】
また上記請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置について、現在実用に供されている自動車システムの一般的な構成への適用を考えた場合には、前記動力源を、請求項１６に記載の発明のように、燃焼によるエネルギーを利用して前記出力軸に図示トルクを生成する燃焼機関（内燃機関又は外燃機関）、及び、電気エネルギーを利用して前記出力軸に図示トルクを生成する電動モータ、のいずれか１つ又は両者の組み合わせによって構成されるものとして有効である。
【００３８】
また発明者は、前述した原理を公知のカルマンフィルタ（図７参照）に適用した装置として、次の請求項１７及び１８に記載の装置を発明した。
【００３９】
請求項１７に記載の発明では、出力軸にトルクを生成して前記出力軸を回転させる動力源に適用され、図示トルクの制御目標値となる要求図示トルクを設定する際に、前記出力軸の回転速度上昇に寄与するトルクである現在回転寄与トルクと前記出力軸の時々の回転速度とを入力として、前記要求図示トルクの誤差である要求図示トルク誤差を出力するカルマンフィルタを備えることを特徴とする。
【００４０】
カルマンフィルタの入力と出力とに対して上記のようなパラメータを割り当てることによっても、上記請求項１に記載の装置と同様、高い精度で損失トルクの誤差（現在損失トルク誤差）を求めることが可能になる。そして、その取得した損失トルクの誤差により、損失トルクの正確な大きさを把握することが可能になる。また、その損失トルクの誤差を補償（補正）することにより、その補正後の値（補正後の現在損失トルク）を用いて、高い精度での図示トルクの制御、ひいては高い精度での回転制御を行うことなども可能になる。
【００４１】
請求項１８に記載の発明では、上記請求項１７に記載の装置において、前記要求図示トルクが、前記出力軸の回転速度を制御目標値に制御するために必要になるトルクであることを特徴とする。このような構成であれば、前記出力軸の回転速度を容易且つ的確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係るトルク制御装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、ここで対象とする動力源（エンジン）も、出力軸に図示トルクを生成してその図示トルクからトルク生成に伴う内部損失を差し引いた軸トルクを使って出力軸を回転させるものであり、本実施形態の装置も、前述した特許文献１に記載の装置と同様、その出力軸（クランク軸）の回転制御に際してはトルクベース制御を行っている。
【００４３】
はじめに、図１を参照して、本実施形態に係るトルク制御装置が搭載された４輪自動車用エンジン制御システムの概略構成について説明する。なお、本実施形態の制御対象となる動力源としては、多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。しかしこの図１においては説明の便宜上、１つのシリンダ（気筒）のみを図示している。
【００４４】
同図１に示されるように、このエンジン制御システムは、シリンダ２０内での燃焼を通じて生成したトルクにより出力軸（クランク軸）を回転させるエンジン１０（内燃機関）を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。
【００４５】
ここで制御対象とされるエンジン１０は、火花点火式レシプロエンジン（内燃機関）であり、基本的には、シリンダブロック１０ａによりシリンダ（気筒）２０が形成されて構成されている。シリンダブロック１０ａには、冷却水がエンジン１０内を循環するための冷却水路１０ｂと、その冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ１０ｃとが設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダ２０内には、ピストン２０ａが収容され、そのピストン２０ａの往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。このクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ１０ｄが配設され、そのクランク軸の回転角度や回転速度が検出可能とされている。また、シリンダブロック１０ａの上端面にはシリンダヘッドが固定されており、そのシリンダヘッドとピストン２０ａ上面との間には燃焼室２０ｂが形成されている。
【００４６】
シリンダヘッドには、燃焼室２０ｂに開口する吸気ポートと排気ポートとが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸に連動するカム軸に取り付けられたカム（図示略）によって駆動される吸気弁２１と排気弁２２とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、エンジン１０の各シリンダに外気（新気）を吸入するための吸気管３０（吸気マニホールド）が接続され、排気ポートには、エンジン１０の各シリンダからの燃焼ガス（排気）を排出するための排気管４０（排気マニホールド）が接続されている。そして、吸気管３０の中途には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で通路面積の拡大（拡径）されたサージタンク３０ａが設けられ、このサージタンク３０ａには吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ３０ｂが設けられている。
【００４７】
エンジン１０の吸気系を構成する吸気管３０には、吸気管３０最上流部のエアクリーナ３１を通じて吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ３２（例えばホットワイヤ式エアフロメータ）が設けられている。さらに、このエアフロメータ３２の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３３（吸気絞り弁）と、このスロットル弁３３の開度（スロットル弁開度）や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３３ａとが設けられており、その下流側に設けられた上記サージタンク３０ａへ送る空気量を調節することができるようになっている。
【００４８】
また吸気管３０は、サージタンク３０ａの下流側で、エンジン１０の各シリンダへ空気を導入するように分岐している。そして、この吸気管３０の分岐路には、各シリンダの吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式（その他、ピエゾ駆動式等でも可）のインジェクタ３５（燃料噴射弁）がそれぞれ取り付けられている。こうして、このインジェクタ３５により、吸気通路、特に各シリンダの吸気ポートに対して、燃料（ガソリン）が噴射供給（ポート噴射）されるようになっている。
【００４９】
エンジン１０では、上記インジェクタ３５により噴射された燃料（厳密には吸入空気との混合気）に対して点火を行うことでその燃料を燃焼させるようにしている。このため、エンジン１０のシリンダヘッドには、点火コイル等からなる点火装置１５ａ等を備えた点火プラグ１５が、シリンダごとに取り付けられている。すなわち、このエンジン１０において点火を行う際には、ＥＣＵ５０により、上記点火プラグ１５に対して、所望の点火時期で高電圧が印加される。そして、この高電圧の印加により、各点火プラグ１５の対向電極間に火花放電が発生し、この発生した火花放電によって、燃焼室２０ｂ内に導入された混合気が着火、燃焼する。なお、このエンジン１０は、４ストロークエンジンである。すなわち、このエンジン１０では、吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で逐次実行される。
【００５０】
一方、エンジン１０の排気系を構成する排気管４０には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒４１が設けられ、この触媒４１の上流側及び下流側には、それぞれ触媒上流側及び触媒下流側の排気を対象にして、その酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサ４１ａ（例えばリニア検出式のＡ／Ｆセンサ）及び下流側酸素濃度センサ４１ｂ（例えば２値検出式のＯ2センサ）が設けられている。なお本実施形態の制御システムでも、周知の三元触媒用システムと同様、定常運転時には、これら酸素濃度センサの出力により空燃比フィードバック制御を行うことで、排気における空燃比が理論空燃比になるように、吸入空気量及び燃料噴射量が制御される。
【００５１】
そして、こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０、すなわち当該トルク制御装置である。このＥＣＵ５０（エンジン制御用ＥＣＵ）には、上記各種センサの他、運転者（ドライバ）によるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ５０ａ等の各種センサからの検出信号が逐次入力される。このＥＣＵ５０は、それら各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記インジェクタ３５や点火装置１５ａ等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行うものである。
【００５２】
より詳しくは、このＥＣＵ５０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成されている。そして、このマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているＲＡＭ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、及び通信装置等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該トルク制御に係るプログラムをはじめとするエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００５３】
さらに、当該エンジン制御システムは、このＥＣＵ５０を介して、他のシステムと通信可能に接続されている。すなわち、同システムの搭載された車両には、さらに自動変速機（ＡＴ）やエアコン（空調装置）に係る制御システムも搭載されている。図２に、本実施形態の車両のパワトレイン（動力伝達系とも呼ばれる、エンジン出力を車両の駆動輪へ伝えるシステム）の一部を模式的に示す。
【００５４】
同図２に示されるように、エンジン１０の出力軸（クランク軸６０ａ）は、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）６１を介して、従動軸６０ｂに接続されている。そして、その従動軸６０ｂの回転が、自動変速機（ＡＴ）６２を介して、駆動輪側の回転軸６０ｃへ出力されるようになっている。ここで、トルクコンバータ６１は、クランク軸６０ａと従動軸６０ｂとの間の係合度合（連結の度合）を可変とするものであり、図示しないロックアップクラッチを備えることで、例えば車両速度等に応じてそれら両軸６０ａ，６０ｂを機械的に直結することもできるようになっている。また、自動変速機（ＡＴ）６２では、上記従動軸６０ｂと回転軸６０ｃとについて、両者の連結や切り離し、さらには変速比の変更等が行われ、従動軸６０ｂの回転が、車両の状況又はユーザの要求に応じて適宜に変速されるようになっている。そしてその際、上記トルクコンバータ６１及び自動変速機６２を制御するものが、ＡＴ制御システムである。
【００５５】
本実施形態の車両には、こうしたＡＴ制御システムと共に、車内の空調を行うエアコン制御システムが搭載されている。そして、これらＡＴ制御システムやエアコン制御システムの中で電子制御ユニットとして主体的に自動変速機やエアコンの制御を行う部分が、図１に示すＡＴ＿ＥＣＵ５１及びエアコンＥＣＵ５２である。ＥＣＵ５０も含め、これらＥＣＵ５０〜５２は互いに通信可能に接続されている。そして本実施形態では、これらＥＣＵ５０〜５２の協調制御によりトルク制御が行われることになる。次に、このトルク制御について詳述する。
【００５６】
本実施形態のトルク制御装置は、いわゆるトルクリザーブ制御を行うものである。すなわち、この装置では、トルク変化に対する応答速度の遅い吸入空気量（吸気量）と応答速度の速い点火時期とを協調制御して、所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ、点火時期の進角側に余裕をもたせるとともに、そのリザーブトルクによる不足分を吸気量の制御で補うようにしている。このように、本実施形態では、これらトルクパラメータによるトルク制御のもと、点火時期により十分なリザーブトルクが確保されるとともに、吸気量によりそのリザーブトルクによる最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）からのトルク低下分がキャンセルされ、総合的には、出力トルク（実際に出力されるトルク）が要求トルク（制御目標値）に制御されることになる。
【００５７】
図３に、これら吸入空気量（吸気量）及び点火時期によるトルク制御の様子をグラフとして示す。ここでは、このトルク制御の制御目標値Ｌ１１が、図３中のタイミングｔ１１で変更された場合について言及する。
【００５８】
同図３に示されるように、制御に用いるトルクパラメータによってトルク制御態様が異なる。すなわち、点火時期の変更を通じてトルクを制御した場合には一点鎖線Ｌ１２のように、また吸気量の変更を通じてトルクを制御した場合には二点鎖線Ｌ１３のように、出力トルクは制御目標値Ｌ１１の変化に追従していく。このように、同じトルク制御であっても、変更されるトルクパラメータに応じて目標値の変更に対する応答性が異なる。そして本実施形態の装置では、要求トルクを満足しながら、車両の状況（例えば損失トルク等）に応じて点火時期を進角側に制御して上記リザーブトルクを適宜に放出することが可能である。すなわちこれにより、エンジン出力により駆動される車載装置、例えばエンジン１０を作動するためのオルタネータ等の補機類をはじめ、パワーステアリングのポンプや、エアコンのコンプレッサ等々の、車載装置の作動やクラッチの状態等によるトルク変動についてもこれを、高い応答性で補償することができるようになる。
【００５９】
また、本実施形態では、スロットル弁３３の遅延制御が行われる。すなわち通常、シリンダ２０内に吸入される空気量（吸気量）は、吸気弁２１の閉弁タイミング（吸気弁閉タイミング）において確定する。このため、空燃比、ひいてはシリンダ２０内での燃焼による生成トルク等を正確に制御する上では、吸気弁閉タイミング以降に吸気量を算出して、その算出された吸気量に基づいて燃料噴射量の目標値（目標噴射量）を算出、設定することが好ましい。しかしながら、上記車両（４輪自動車）に搭載されるような吸気ポート（吸気通路）噴射エンジン１０では、目標噴射量を算出するタイミング（目標噴射量算出タイミング）が、吸気弁閉タイミングよりも早い時期にある。したがって、空燃比やトルク等を正確に制御するためには、目標噴射量算出時点（目標噴射量算出タイミング）で、将来の吸気弁閉タイミングにおける吸気量を正確に予測することが重要になる。そこで本実施形態では、目標噴射量算出タイミングまでのスロットル弁開度に基づいて吸気量を予測するようにしている。ただし、スロットル弁３３は動作遅れ（動作指令からの指令位置を満足するまでの遅れ）を伴うため、目標値に追従して正確に実際のスロットル弁開度を予測することは難しい。このため本実施形態では、あえてスロットル弁３３の動作を遅らせることで、ドライバビリティ（運転性）に影響が無い程度の応答性を犠牲にしながら、吸気量の測定精度（予測精度）を高めるような手法を採用している。したがって本実施形態では、スロットル弁３３の開度についての目標値（目標スロットル弁開度）が算出されたタイミング（目標開度算出タイミング）から所定の遅延時間（スロットル弁遅延時間）経過後に、その目標値に対して上記スロットル弁３３が駆動されることになる。ちなみに、このスロットル弁３３の遅延に起因したトルク誤差についても、上述のリザーブトルクを放出することで、適正なトルクに制御（補償）されることになる。
【００６０】
本実施形態では、上記のような、スロットル弁３３の遅延制御、吸入空気量（吸気量）の予測、ひいては目標噴射量算出等に係る処理が行われつつ、アイドリング運転時には、上記ＥＣＵ５０（トルク制御装置）によりトルクリザーブ制御が行われる。以下、図４〜図１０を参照して、そのトルクリザーブ制御を含めたアイドリング制御の実行態様について詳述する。
【００６１】
さて、このアイドリング制御の実行に際しては、実行条件（アイドリング実行条件）の成否、すなわち車両がアイドリング運転状態か否かが判定され、その実行条件が成立する場合にのみ、トルクリザーブ制御による出力軸回転速度の制御が実行されることになる。そこで、はじめに図４を参照して、当該アイドリング制御の実行条件、換言すればトルクリザーブ制御の実行条件について主に説明する。なお、この図４の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、それぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。
【００６２】
同図４に示すように、この一連の処理では、まずステップＳ１１で、当該アイドリング制御に係る所定の実行条件の成否を判定する。この実行条件としては、例えばアクセルペダルが略全閉（アクセル操作量≒「０」）であることや、出力軸回転速度が所定範囲（例えば所定値以下）にあること等を成立条件とすることが有効である。このステップＳ１１で、こうした条件の成否に基づき、上記アイドリング実行条件が成立しているか否かを判断する。そして、このステップＳ１１において上記実行条件が成立していない旨判断されている間は、同ステップＳ１１に続き、この図４の一連の処理がそのまま終了する。他方、同ステップＳ１１において実行条件が成立している旨判断された場合には、ステップＳ１２へ進むようになる。
【００６３】
ステップＳ１２では、トルクリザーブ制御を実行する。このトルクリザーブ制御は、上記ステップＳ１１において実行条件が成立している旨判断されている間は継続的に実行される。他方、同ステップＳ１１において実行条件が成立していない旨判断された場合にはその実行が停止することになる。
【００６４】
次に、このトルクリザーブ制御について詳述する。
【００６５】
このトルクリザーブ制御においては、点火時期の進角側（トルク増大側）に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態で出力トルク（実際のトルク）を目標トルクに制御すべく、そのリザーブトルクによる不足分を補うだけのトルクを生成する吸入空気量（吸気量）が、目標吸気量（吸入空気量の目標値）として算出されることになる。以下、図５〜図８を参照して、目標吸気量の算出処理の概要、及び、本実施形態における要求図示トルク算出態様の詳細について説明する。なお、図５は、目標吸気量算出処理の処理手順を示すフローチャート、図６〜図８は、上記ＥＣＵ５０の、特にこの目標吸気量の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。また、図５の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。例えば関連アクチュエータに対する指令から所望の状態が得られるまでの応答性が「３００msec」程度であれば、これに対して十分短い周期、例えば「８msec」程度で逐次実行される。そして、その一連の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００６６】
同図５に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ２１にて、エンジン１０の出力軸（クランク軸）へ出力すべきトルクとして、ユーザやシステム等からの要求量を示す要求トルクを取得する。上述のようにこの一連の処理は、アイドリング運転時に行われる。このため通常、運転者（ユーザ）からのトルク要求量を示すアクセル操作量が略「０」になることに応じて、運転者の運転操作に基づき要求されるトルク（主に車両の走行に使われるトルク）の大きさ、すなわちドライバ要求トルク取得部Ｂ１（図６）により取得されるドライバ要求トルクが「０」になる。ただしこの際、エンジン制御システム以外のシステム、例えば上述のＡＴ制御システムやエアコン制御システム等から、エンジン１０の出力軸にて所望の回転速度を維持するために必要になるトルクを満足させるべく、それら各システムにおけるその時の目標回転速度や外部損失（外部負荷）に応じたトルク値への変更、すなわちトルク不足分の加算やトルク余剰分の減算が要求されることがある。こうした場合、本実施形態では、図６に示すように、この要求分も上記要求トルクへ加算するようにしている。ちなみに、他のシステムからの要求としては、例えばオルタネータからの発電に適したトルクを求める要求や、エアコン制御装置（エアコンＥＣＵ５２）からのエアコン駆動に適したトルクを求める要求などがある。また、トランスミッション（本実施形態ではＡＴ＿ＥＣＵ５１）からは、シフトチェンジ時におけるクラッチ連結を円滑に行うため、自動変速機６２で切り離された従動軸６０ｂと回転軸６０ｃとの回転速度を一致させるようなトルクが要求されることがある。
【００６７】
次に、ステップＳ２２にて、先のステップＳ２１で取得した要求トルクに基づいて、その時にエンジン１０で生成（シリンダ２０内での燃焼にて生成）すべきトルクである要求図示トルクを算出（取得）する。すなわち、エンジン１０の燃焼によりトルクを生成して上記要求トルクを実際に出力軸（クランク軸）へ出力するためには、その燃焼により損失分（内部損失及び外部損失）だけ余計にトルクを生成しなければならない。そこで、このステップＳ２２では、その損失分を推定して上記要求トルクを正確にエンジン出力軸へ出力するための図示トルクを算出するようにしている。しかも、この損失の大きさは、出力軸回転速度に依存する（通常、回転速度が大きくなるほど損失も大きくなる）ため、出力軸回転速度の変化に応じてその都度の損失分を推定することで、その時々の出力軸回転速度に応じた図示トルクを正確に算出するようにしている。この要求図示トルクの算出態様について以下に詳述する。
【００６８】
この要求図示トルクの算出に際しては、第１の損失トルク推定部Ｂ３（図６）にて、その時の出力軸回転速度（現在ＮＥ）における損失トルク（現在損失トルク）を取得する。具体的には、この現在損失トルクを、クランク角センサ１０ｄにより検出されるその時のエンジン出力軸（クランク軸）の回転速度（現在回転速度）と、エアフロメータ３２により検出されるその時のクランク軸１回転あたりの吸入空気量（現在吸気量、g/rev）との各実測値に基づいて推定する。より詳しくは、例えば予め実験等により現在回転速度ごと及び現在吸気量ごとに現在損失トルクの推定値の書き込まれた所定のマップ（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて推定する。なお、ここで取得する現在損失トルクは、前述した内部損失及び外部損失（外部負荷）の両方を含むものであり、ここでは詳しい説明を割愛するが、損失の種類（例えばフリクションロスやポンピングロス、エアコン負荷、ＡＴ負荷等）ごとに損失トルクマップが用意されている。ちなみに、この現在損失トルクの推定精度を上げるためには、損失の種類に応じて現在吸気量以外のパラメータ、例えばエンジン１０本体の温度（エンジン本体の冷却水温として検出可能）や、吸気圧力、大気圧等のエンジン状態、及び、エンジン１０で駆動される装置（エアコンやＡＴ等）の状態（外部損失に影響する各種パラメータ）に対しても損失トルクを関連付けてマップ化しておくことが有効である。
【００６９】
一方、第２の損失トルク推定部Ｂ４（図６）では、制御目標値となる目標回転速度（目標ＮＥ）における損失トルク（目標損失トルク）を取得する。この際、目標回転速度は、運転者の要求に応じたドライバ要求トルクを算出する上記ドライバ要求トルク取得部Ｂ１とは別に用意された所定のマップを参照して、例えばエンジン冷却水温（水温センサ１０ｃにて検出）に基づいて取得する。詳しくは、例えば予め実験等によりエンジン冷却水温ごとに目標回転速度の書き込まれた所定のマップ（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。そして、上記目標回転速度と、その目標回転速度におけるクランク軸１回転あたりの吸入空気量（目標吸気量、g/rev）との各値に基づいて上記目標損失トルクを推定する。そしてこの場合も、例えば予め実験等により目標回転速度ごと及び目標吸気量ごとに目標損失トルクの推定値の書き込まれた所定のマップ（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて推定する。なお、ここで取得する目標損失トルクも、前述した内部損失及び外部損失の両方を含むものであり、損失の種類ごとに損失トルクマップが用意されている。そして、この目標損失トルクについても、その推定精度を上げるためには、損失の種類に応じて吸気量以外のパラメータに対しても損失トルクを関連付けてマップ化しておくことが有効である。
【００７０】
また、損失トルク偏差算出部Ｂ５（損失トルク偏差算出手段、図６）では、上記現在損失トルクと目標損失トルクとの差分（目標損失トルク−現在損失トルク）として、損失トルク偏差を算出する。
【００７１】
要求図示トルクは、これら要求トルク、現在損失トルク、目標損失トルク、及び損失トルク偏差に基づき、図６に示されるように、要求トルク（ステップＳ２１にて取得）と、現在損失トルク（第１の損失トルク推定部Ｂ３にて取得、ただし別途補正を行う）と、その現在損失トルクと目標損失トルク（第２の損失トルク推定部Ｂ４にて取得）との差分（損失トルク偏差）と、を全て加算した値（＝要求トルク＋現在損失トルク＋損失トルク偏差）として算出される。ただし本実施形態では、補正値算出部Ｂ１００（補正部１）により、上記現在損失トルクの補正値を求めるとともに、第１の補正部Ｂ１００ａにより、その補正値を用いて現在損失トルクを補正するようにしている。すなわちこれにより、上記要求図示トルクの算出、さらには上記損失トルク偏差の算出に際しては、補正後の現在損失トルクが用いられることになる。以下、この補正処理についてさらに詳しく説明する。
【００７２】
図６中に一点鎖線にて示されるように、本実施形態の装置には、図示トルク推定部Ｂ１０１と、回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａと、カルマンフィルタＢ１０２とを含んで構成される補正値算出部Ｂ１００が搭載（例えばプログラムとしてＲＯＭに記憶）されている。ここで、図示トルク推定部Ｂ１０１は、上記現在損失トルク取得時（同時又は１燃焼周期内）における各種パラメータ、例えば出力軸回転速度、及び、空燃比（酸素濃度センサ４１ａ，４１ｂにて検出）、及び、吸入空気量（g/rev）、及び、点火時期（点火プラグ１５に対する指令値から推定）等に基づいて、上記現在損失トルク取得時に出力軸へ生成される図示トルク（生成トルク）を推定（取得）する部分である。また、回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａ（回転寄与トルク取得手段）は、同現在損失トルク取得時において出力軸の回転速度上昇に寄与するトルクである現在回転寄与トルクを求める部分である。また、カルマンフィルタＢ１０２は、上記現在回転寄与トルクと出力軸の時々の回転速度（クランク角センサ１０ｄによる実測値）とを入力として、要求図示トルクの誤差（要求図示トルク誤差）を出力する部分である。上記現在損失トルクの補正処理は、基本的には、これら各部を含んだ補正値算出部Ｂ１００により行われる。
【００７３】
すなわち、この補正処理に際しては、図示トルク推定部Ｂ１０１にて、例えば所定マップ等を用いて、上記現在損失トルク取得時の各種パラメータ（出力軸回転速度、空燃比、点火時期等）に基づき、上記現在損失トルク取得時に出力軸へ生成される図示トルク（シリンダ２０内での燃焼により生成されるトルク）を推定する。また、回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａでは、図示トルク推定部Ｂ１０１により推定された推定図示トルク（現在図示トルク）、及び、上記第１の損失トルク推定部Ｂ３により取得され、第１の補正部Ｂ１００ａで補正された補正後の現在損失トルクに基づいて、上記現在回転寄与トルクを求める。詳しくは、推定図示トルクから補正後の現在損失トルクを減算して、上記現在回転寄与トルクを算出するようにする。
【００７４】
この回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａにより算出された現在回転寄与トルクは、カルマンフィルタＢ１０２へ入力される。そして、このカルマンフィルタＢ１０２によって、現在損失トルクの誤差、ひいては要求図示トルクの誤差を補償するためのトルク補正値（符号を逆にするとトルク誤差に相当）が出力されることになる。図７に、このカルマンフィルタＢ１０２の詳細な構成を示す。以下、同図７を参照しつつ、そのカルマンフィルタＢ１０２の構成及び動作について説明する。
【００７５】
同図７に示されるように、このカルマンフィルタＢ１０２は、エンジン出力軸（クランク軸）についてトルク変動に対する回転速度の変動しにくさを示すイナーシャ（慣性特性）を算出するイナーシャ算出部Ｆ１と、各々入力に対して所定の演算を行う演算部Ｆ２〜Ｆ５，Ｆ７、及び積分部Ｆ６とを含んで構成されている。
【００７６】
ここで、イナーシャ算出部Ｆ１は、エンジン１０の設計値（例えばＥＥＰＲＯＭに記憶されたフライホイール等の設計データ）に基づいてイナーシャＩ（慣性特性）を算出する。そして、このイナーシャＩが、演算部Ｆ５へ入力される。また一方、上記回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａにより算出された現在回転寄与トルクも、演算部Ｆ４を介して演算部Ｆ５へ入力される。この際、現在回転寄与トルクは、演算部Ｆ４にて補正（トルク誤差の前回値により減算）され、補正後のトルクＴｑが演算部Ｆ５へ入力されることになる。
【００７７】
次いで、演算部Ｆ５では、トルクＴｑをイナーシャＩで除算する（Ｔｑ／Ｉ）。そして、この除算値（＝Ｔｑ／Ｉ）が、積分部Ｆ６にて、積分されることになる。また、その積分部Ｆ６では、加算部Ｆ６ａ及び保持部Ｆ６ｂを通じて、前回値の保持、加算を繰り返しつつ、その時（現在損失トルク取得時）から所定時間後の出力軸回転速度を推定する。そして、この積分部Ｆ６により推定された推定回転速度（推定ＮＥ）は、次に演算部Ｆ７へ入力される。また、その演算部Ｆ７では、上記推定回転速度（現在回転寄与トルクに応じた所定時間後の出力軸回転速度）と、クランク角センサ１０ｄにより実測されるその時の出力軸回転速度（例えば要求図示トルクの算出周期に同期した「８msec」周期で逐次取得される実測値）との差分「推定ＮＥ−現在ＮＥ」（推定回転速度の実測値との偏差）を算出する。そして、この回転速度の差分「推定ＮＥ−現在ＮＥ」は、次に演算部Ｆ３へ入力される。
【００７８】
そうして、演算部Ｆ３では、上記差分「推定ＮＥ−現在ＮＥ」を、演算部Ｆ２の出力信号に基づく倍率、すなわち「ゲイン（所定値）×イナーシャＩ」で乗算する。そして、この乗算値（回転速度の差分「推定ＮＥ−現在ＮＥ」に応じたトルク推定誤差に相当）が、上記演算部Ｆ４へ入力されるとともに、トルク補正値へ変換されて第１の補正部Ｂ１００ａ（図６）へ出力されることになる。
【００７９】
このカルマンフィルタＢ１０２は、入力となる現在回転寄与トルクに対して、上記のようなフィルタリング処理を施すことにより、
ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ
Ｔｑ＝現在回転寄与トルク−トルク誤差
なる関係式を満足するトルク誤差、ひいてはトルク補正値を導き出すものである。そして、上述のような処理が所定間隔（例えば要求図示トルクの算出周期に同期した「８msec」周期）で繰り返し行われることで、上記トルク補正値が、より正確な値へ収束されつつ、上記現在損失トルクの補正値として第１の補正部Ｂ１００ａへ繰り返し出力され、その補正値で上記現在損失トルクが繰り返し補正されることになる。
【００８０】
図５に示す先の一連の処理の説明に戻る。同図５に示すように、先のステップＳ２２に続くステップＳ２３では、所定のリザーブトルク、すなわち点火時期の進角側に設けられる所定トルク余裕分を取得する。なお、このリザーブトルクは、ＭＢＴからの遅角量として設定される。
【００８１】
続くステップＳ２４では、要求図示トルク補正部Ｂ１１（図８）により、先のステップＳ２３で算出されたリザーブトルクに基づいて所定の補正演算（リザーブトルクの設定）を行う。具体的には、例えばリザーブトルクの分だけ要求図示トルクを加算（増大）する。これにより、先のステップＳ２２で取得した要求図示トルクが補正（変更）されることになる。
【００８２】
続くステップＳ２５では、目標吸気量取得部Ｂ１２（図８）により、上記ステップＳ２４で補正された要求図示トルクに基づいて、目標吸気量（吸入空気量の目標値）を取得する。詳しくは、例えば予め実験等により要求図示トルクごとに目標吸気量の適合値（最適値）の書き込まれた所定のマップ等（数式でも可）を用いて取得する。そして、その取得された目標吸気量は、所定の記憶装置（例えばＲＡＭ）へ逐次格納される。すなわち本実施形態では、こうして取得された目標吸気量に基づいて前述したスロットル弁３３の遅延制御が実行され、同スロットル弁３３に対して目標スロットル弁開度（指令値）が逐次設定されることになる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態では、図５に示した態様で目標吸気量が算出される。また、本実施形態では、こうしてリザーブトルクの設定（付加）された吸入空気量をもって、リザーブトルク付加前の真の要求図示トルクを満足するように点火時期を合わせこむようにする。これにより、点火時期の進角側（トルク増大側）に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態でトルクが要求図示トルクに制御されることになる。すなわち本実施形態では、目標点火時期（点火時期の目標値）が、最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）に対してではなく、このＭＢＴよりもリザーブトルク（図５のステップＳ２４）だけ遅角側（トルク減少側）へ設定されることになる。なお前述のように、このリザーブトルクよるトルク不足分は上記吸入空気量（吸気量）により補償される。
【００８４】
以下、図９及び図１０を参照して、目標点火時期の算出態様について説明する。なお、図９は、同処理の処理手順を示すフローチャート、図１０は、上記ＥＣＵ５０の、特にこの目標点火時期の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図である。また、図９の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについて、それぞれ燃焼サイクル周期で（目標点火時期算出タイミングごとに）逐次実行される。そして、この一連の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００８５】
同図９に示すように、この一連の処理では、まずステップＳ３１で、先の図５のステップＳ２２と同様の処理により、要求図示トルク（図６の構成による出力）を取得する。次いで、ステップＳ３２で、現在トルク推定部Ｂ３１（図１０）により、その時のエンジン運転状態（例えば各種センサにより検出される出力軸回転速度、吸入空気量、及び空燃比等）に基づいて、その時の図示トルク（推定トルク）を推定する。
【００８６】
続くステップＳ３３では、トルク比較部Ｂ３２及び点火遅角量取得部Ｂ３３（図１０）により、それら各ステップにおいて取得された要求図示トルクと推定トルクとを比較して、それら推定トルクと要求図示トルクとが一致するような点火遅角量Ｒを算出する。詳しくは、トルク比較部Ｂ３２により、推定トルクと要求図示トルクとの比率であるトルク効率（例えば「要求図示トルク／推定トルク」）を求める。そして、このトルク効率に基づいて、点火遅角量取得部Ｂ３３により、推定トルクと要求図示トルクとが一致するような点火遅角量Ｒを算出する。なおここで、上記点火遅角量取得部Ｂ３３は、例えば図１０中に示すようなテーブル（一次元マップ）を有して構成されるものである。すなわち同１０中にグラフとして示されるように、この点火遅角量取得部Ｂ３３は、上記トルク効率が小さいほど、換言すれば目標トルクに対して推定トルクが大きいほど、上記点火遅角量Ｒをより大きな値として算出する。
【００８７】
そして、こうして取得された点火遅角量Ｒに基づき、続くステップＳ３４では、目標点火時期取得部Ｂ３４（図１０）により、目標点火時期を算出する。詳しくは、例えば予め実験等により点火遅角量Ｒごとに目標点火時期の適合値（最適値）の書き込まれた所定のマップ等（数式でも可）を用いてＭＢＴを取得するとともに、このＭＢＴよりも点火遅角量Ｒだけ遅角側の時期として、上記目標点火時期を算出する。そして、その算出値を対象シリンダの目標点火時期として設定する。
【００８８】
本実施形態では、上記各処理が実行されつつ、各シリンダで燃焼が行われる。これにより、アイドリング運転時には、上述のトルクリザーブ制御が行われることになり、前述した車載装置の駆動等によりトルク変動が生じても、適宜にリザーブトルクを放出することが可能になる。そしてこれにより、急なトルク変動についてもこれを高い応答性で補償することができるようになる。
【００８９】
次に、先の図６に図１１を併せ参照して、上記ＥＣＵ５０（トルク制御装置）による出力軸回転速度の制御態様について簡単に説明する。ここでは一例として、出力軸回転速度の制御目標値を、図１１中に示す所定の出力軸回転速度である目標ＮＥ１（現在のＮＥ）からこの目標ＮＥ１よりも高速度側の出力軸回転速度である目標ＮＥ２（目標ＮＥ）へ変更する場合について説明する。
【００９０】
同図１１に示されるように、この回転速度の変更に際しては、シリンダ２０内での燃焼を通じて生成される図示トルクが、目標ＮＥ１の定常状態から過渡状態（過渡期）を経て目標ＮＥ２の定常状態へと各状態に応じた態様で制御される。詳しくは、定常状態では、エンジン１０が目標ＮＥ１又は目標ＮＥ２により一定速度で運転されており、図示トルクが一定値に制御されている。すなわち、この定常状態では、その時の出力軸回転速度の維持に必要な分だけ図示トルクが生成されている。他方、過渡期では、加速性や収束性が考慮され、図示トルクが時々のエンジン運転状態に応じた大きさに制御される。ちなみに、この図１１中の過渡期におけるトルク変化は、図６には図示しない別の構成により適宜に制御されている（公知技術であるため説明は割愛）。
【００９１】
本実施形態の装置により図１１中の目標ＮＥ１から目標ＮＥ２へ制御する場合、図６の構成を通じて算出される要求図示トルクは、目標ＮＥ２の定常状態におけるトルクの大きさを示すことになる。具体的には、時々の出力軸回転速度における補正後の現在損失トルク（第１の補正部Ｂ１００ａにより補正）と、出力軸回転速度が目標回転速度（ここでは目標ＮＥ２）になった時に生じる損失トルク（目標損失トルク）から現在損失トルクを差し引いた残りのトルク（損失トルク偏差算出部Ｂ５により算出）と、が別々に加算され、全体として目標ＮＥ２における損失トルク（目標損失トルク）が出力されるようになっている。すなわちこれにより、出力軸回転速度が目標回転速度に高い精度で制御されることになる。具体的には、出力軸回転速度は、図１１に示すトルクの変化に対応して変化する。すなわち、定常状態では基本的に目標値と一致（概ね一致）しており、過渡期では目標値へ向けて変化している。そしてその後、出力軸回転速度は、徐々に目標値（目標ＮＥ２）へ近づいていき、やがて目標値と一致することになる。
【００９２】
次に、図１２を参照して、上記ＥＣＵ５０（トルク制御装置）によるトルクリザーブ制御の一態様について簡単に説明する。なお、この図１２中に実線Ｌ２１にて示されるグラフは、吸入空気量に応じた図示トルク、いわば点火時期がＭＢＴ（最大トルク）である時の図示トルクであり、同図１２中に実線Ｌ２２にて示されるグラフは、図６の構成を通じて算出される要求図示トルクである。
【００９３】
同図１２に示されるように、本実施形態では、点火時期の進角側（トルク増大側）に貯蓄（ＭＢＴから遠ざける点火時期遅角制御にて貯蓄）したリザーブトルクを適宜に放出（ＭＢＴへ近づける点火時期進角制御にて放出）しながら要求図示トルクを満足している。特に図３に示したように、点火時期によるトルク制御は応答性が高いため、急なトルク変動（例えば車載装置の作動による損失トルクの増大）にはリザーブトルクを放出して対応するようにしている。
【００９４】
次に、図１３及び図１４を参照して、本実施形態に係るトルク制御装置（ＥＣＵ５０）の動作態様について説明する。ここでは、上記図６に示した補正値算出部Ｂ１００をもたない装置、すなわち上述した損失トルクの補正を行わない装置を比較例に用い、この比較例の動作態様を図１３に、本実施形態の動作態様を図１４にそれぞれ示して、両者を対比しつつ説明を行う。なお、図１３及び図１４は、クラッチの状態が、ニュートラル状態（自動変速機６２で従動軸６０ｂと回転軸６０ｃとが切断された状態）から、ドライブ状態（それら従動軸６０ｂと回転軸６０ｃとが連結された状態）へ変更され、そしてまたニュートラル状態へ戻った場合（各軸は図２参照）について、エンジン１０の各パラメータの推移を示すタイミングチャートである。そして、これら各図において、（ａ）は回転速度の推移を示すものであり、特に図中の実線Ｌ５１ａ，Ｌ５２ａは、クランク軸６０ａ（エンジン出力軸）の回転速度の推移を、また一点鎖線Ｌ５１ｂ，Ｌ５２ｂは、回転軸６０ｃ（クラッチ従動軸）の回転速度の推移をそれぞれ示している。また（ｂ）は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸６０ａ（図２）の回転速度制御誤差（ＮＥ誤差）の推移を示すものである。また（ｃ）は、トルク補正量の推移を示すものであり、特に図中の実線Ｌ５３ａは、クランク軸６０ａ（図２）のトルク補正量の推移を、また一点鎖線Ｌ５３ｂは、回転軸６０ｃ（図２）のトルク補正量の推移をそれぞれ示している。もっとも、比較例においては、補正自体が行われないため、トルク補正量は「０」である。
【００９５】
これら図１３及び図１４に示されるように、クラッチの状態変化に伴いエンジン出力軸（クランク軸）の損失トルクに大きな変化が生じると、その回転速度制御の精度に大きな誤差（ＮＥ誤差）が生じるようになる。ただしこの際、本実施形態では、トルク補正（詳しくは図６に示す第１の補正部Ｂ１００ａによる現在損失トルクの補正）が行われることで、比較例よりもＮＥ誤差が抑制され、より高い精度で回転速度制御が行われるようになる。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態に係るトルク制御装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【００９７】
（１）動力源（エンジン１０）に適用されるトルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ５０）として、エンジン１０の内部での損失である内部損失とエンジン１０の外側から出力軸（クランク軸）に加わる負荷に起因して消費される外部損失との総和を示す損失トルクのその時の値（現在損失トルク）を推定するプログラム（現在損失トルク取得手段、第１の損失トルク推定部Ｂ３）と、その現在損失トルクと該現在損失トルク取得時に出力軸へ生成される図示トルク（現在図示トルク）とに基づいて、同現在損失トルク取得時において出力軸の回転速度上昇に寄与するトルク（現在回転寄与トルク）を求めるプログラム（回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａ）と、その現在回転寄与トルクに応じた出力軸の回転速度（推定値）とその実測値との偏差（ずれ度合）に基づいて、現在損失トルクの誤差（現在損失トルク誤差）を求めるプログラム（現在誤差導出手段、カルマンフィルタＢ１０２）と、を備える構成とした。さらにカルマンフィルタＢ１０２を、具体的には、要求図示トルク取得時に出力軸の回転速度上昇に寄与するトルク（現在回転寄与トルク）と出力軸の時々の回転速度とを入力として、要求図示トルクの誤差（要求図示トルク誤差）を出力するものとした。こうした構成によれば、前述した学習によらずとも、高い精度で損失トルクの誤差（現在損失トルク誤差）を求めることが可能になる。そして、その取得した損失トルクの誤差により、損失トルクの正確な大きさを把握することが可能になる。また、その損失トルクの誤差を補償（補正）することにより、その補正後の値（補正後の現在損失トルク）を用いて、高い精度での図示トルクの制御、ひいては高い精度での回転制御を行うことなども可能になる。
【００９８】
（２）出力軸の回転機構（クランク角センサ１０ｄに装着されたパルサ）に対して同出力軸の回転動作を直接的に検出するセンサ（クランク角センサ１０ｄ）を設け、同センサのセンサ出力に基づいて出力軸の回転速度を実測するプログラム、特に所定時間間隔（例えば要求図示トルクの算出周期に同期した「８msec」周期）でその時々の出力軸の回転速度の大きさを実測するプログラム（演算部Ｆ７）を備える構成とした。こうすることで、上記出力軸の回転速度の実測値を高い精度で得ることが可能になる。
【００９９】
（３）現在損失トルクの取得に同期して（同取得の取得後又は取得前１燃焼周期内のタイミングで）現在図示トルクを取得するプログラム（図示トルク推定部Ｂ１０１）を備える構成とした。こうすることで、上記現在図示トルクを高い精度で得ることが可能になる。
【０１００】
（４）上記第１の損失トルク推定部Ｂ３として、出力軸回転速度、及び、吸気圧力、及び、吸入空気量、及び、エンジン１０本体の温度（エンジン本体の冷却温度として検出可能）、及び、エンジン１０で駆動される装置の状態（外部損失に影響する各種パラメータ）に基づいて、上記現在損失トルクを推定するものを採用するようにした。
【０１０１】
（５）出力軸の回転速度、及び、空燃比、及び、吸入空気量、及び、点火時期（点火プラグ１５に対する指令値から推定）に基づいて、図示トルク（生成トルク）を取得するプログラムを備える構成とした。こうすることで、上記現在図示トルクを高い精度で得ることが可能になる。
【０１０２】
（６）カルマンフィルタＢ１０２においては、回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａにより取得された現在回転寄与トルクを「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式のＴｑへ代入する処理、及び、そのＴｑの代入から所定時間後のタイミング（比較タイミング）での出力軸回転速度をＴｑに基づきＮＥとして推定する処理、及び、その推定した回転速度（推定ＮＥ）とその実測値との偏差に基づいて上記現在損失トルク誤差を求める処理、といった一連の処理を、アイドリング制御中において基本的には常時、繰り返し行うようにした。こうすることで、上記現在損失トルク誤差が、より正確な値として得られる（正確な値に収束していく）ようになる。しかも上記繰り返し処理をアイドリング制御中に常時行うようにしたことで、その期間は常に上記現在損失トルク誤差が正確な値へと収束される（すなわち、不測の誤差が生じた場合にも正確な値へ近づけるような補正が行われる）ようになる。
【０１０３】
（７）上記第１の損失トルク推定部Ｂ３により取得された現在損失トルクを、カルマンフィルタＢ１０２により導出された現在損失トルク誤差（ひいてはその誤差を補償する補正値）に基づいて補正するプログラム（現在補正手段、第１の補正部Ｂ１００ａ）を備える構成とした。このような構成であれば、カルマンフィルタＢ１０２により取得された損失トルクの誤差を補償（補正）して、より正確な損失トルクを得ることができる。そしてこれにより、その補正後の値（補正後の現在損失トルク）を用いて、高い精度での図示トルクの制御、ひいては高い精度での回転制御を行うことなども可能になる。
【０１０４】
（８）上記回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａにおいては、上記第１の補正部Ｂ１００ａにより補正された補正後の現在損失トルクと上記現在図示トルクとに基づいて、現在回転寄与トルクを求めるようにした。このように、上記現在回転寄与トルクの導出に補正後の現在損失トルクを用いることで、上記現在回転寄与トルクを高い精度で求めることができるようになる。
【０１０５】
（９）現在損失トルク取得時の制御目標値である目標回転速度（目標ＮＥ）へ出力軸回転速度を制御するために必要になる図示トルクの大きさを示す要求図示トルクを、上記第１の補正部Ｂ１００ａにより補正された補正後の現在損失トルクに基づいて求めるプログラム（要求図示トルク取得手段、図５のステップＳ２２）を備える構成とした。このような構成であれば、出力軸回転速度を容易且つ的確に制御することができる。
【０１０６】
（１０）要求図示トルクが、出力軸回転速度を制御目標値に制御するために必要になるトルクであり、図５のステップＳ２２においては、出力軸回転速度が制御目標値になった時の損失トルクの大きさを示す目標損失トルクを基準にした現在損失トルクの偏差（損失トルク偏差）に基づいて、上記要求図示トルクを求めるようにした。このような構成であれば、出力軸回転速度を容易且つ的確に制御することができるようになる。
【０１０７】
（１１）目標回転速度における損失トルクの大きさを示す目標損失トルクを推定するプログラム（目標損失トルク取得手段、第２の損失トルク推定部Ｂ４）と、その目標損失トルクと上記現在損失トルクとの差をとって、目標損失トルクを基準にした現在損失トルクの損失トルク偏差を算出するプログラム（損失トルク偏差算出部Ｂ５）と、を備える構成とした。そして、上記図５のステップＳ２２においては、動力源としてのエンジン１０に対する外部からの要求（例えばユーザからの要求や、エンジン１０で駆動される装置からの要求など）に応じた可変値である要求トルクと、上記第１の補正部Ｂ１００ａにより補正された補正後の現在損失トルクと、上記損失トルク偏差算出部Ｂ５により算出された損失トルク偏差と、を全て加算することによって、上記要求図示トルクを算出するようにした。このような構成とすることで、高精度な回転速度制御の実現が容易となる。このため、出力軸の回転制御を行う上では、このような構成の実用性が高い。
【０１０８】
（１２）点火時期のトルク増大側に所定トルク余裕分（リザーブトルク）だけ余裕をもたせた状態を維持又は形成すべく、そのリザーブトルクによる不足分を補う分だけ余分にシリンダ２０に対して吸入空気を供給した状態で同シリンダ２０に係る点火時期を制御することにより同エンジン１０の図示トルクを要求図示トルクへ制御するようにした。このような制御（トルクリザーブ制御）を行うことで、車載装置の駆動等によりトルク変動が生じても、適宜にリザーブトルクを放出することが可能になる。そしてこれにより、急なトルク変動についてもこれを高い応答性（速い応答速度）で補償することができるようになる。
【０１０９】
（１３）エンジン１０が所定の運転モード（本実施形態ではアイドリング運転を示す運転モード）で運転されているか否かを判定するプログラム（運転モード判定手段、図４のステップＳ１１）と、同ステップＳ１１にて所定運転モードで運転されている旨判定されている間に限定して図５の処理を通じて現在損失トルクの補正を行わせるプログラム（補正実行手段、図４のステップＳ１２）と、を備える構成とした。こうすることで、補正処理を必要としない他の運転モード（本実施形態ではアイドリング運転時以外）では補正処理が行われなくなる。現在損失トルクの補正処理に伴い懸念される処理負荷の増大等の影響にまで配慮の行き届いたより好適な制御が実現可能になる。
【０１１０】
（１４）またこうした構成によれば、出力トルクの小さいアイドリング運転時にあっても、エンジンがより正確なトルクで運転されるようになる。
【０１１１】
（１５）対象動力源を、シリンダ２０内で燃料を燃焼させることにより出力軸にトルクを生成してその出力軸を回転させる内燃機関（エンジン１０）とした。こうすることで、エンジン１０の出力管理（トルク管理）、ひいてはそのエンジン１０を搭載した自動車における出力管理が容易となる。
【０１１２】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１１３】
・上記実施形態では、現在損失トルクを推定するようにしたが、現在損失トルクの取得方法は任意である。例えば出力軸の回転機構に対して同出力軸のトルクを検出するトルクセンサ（トルク計）を設け、同センサのセンサ出力等に基づいて、上記現在損失トルクを実測する構成なども有効である。
【０１１４】
・上記実施形態では、現在損失トルクの取得前後１燃焼周期内のタイミングで、現在図示トルクを取得するようにした。しかし、現在図示トルクの値が比較的安定する期間内であれば、現在損失トルクの取得からより離れたタイミングでこれを取得した場合にあっても、比較的高い精度で現在図示トルクを得ることができる。また用途等によっては、誤差の大きさを推定することのできるタイミングでこれを取得して適宜の補正を行うようにしてもよい。
【０１１５】
・図１５に示すように、先の図６に示した要求図示トルクの算出に係るプログラム構成に対して、目標損失トルクを補正するプログラム（補正値算出部Ｂ２００及び第２の補正部Ｂ２００ａ）をさらに設けるようにしてもよい。
【０１１６】
すなわち同図１５に示されるように、この例におけるトルク制御装置（ＥＣＵ５０）は、目標損失トルクの補正値を、所定の実行間隔で逐次、現在回転寄与トルクに応じた出力軸回転速度と目標回転速度との偏差に基づいて求めるプログラム（目標補正値導出手段、補正値算出部Ｂ２００）と、その目標損失トルクの補正値を用いて目標損失トルクを補正するプログラム（目標補正手段、第２の補正部Ｂ２００ａ）と、を備える。そして、上記損失トルク偏差算出部Ｂ５においては、上記第２の補正部Ｂ２００ａにより補正された補正後の目標損失トルクを基準にして、上記損失トルク偏差を算出するようにしている。より詳しくは、上記補正値算出部Ｂ２００（補正部２）も、先のカルマンフィルタＢ１０２と同様、図７に示したような構成を有するカルマンフィルタＢ２０２を備えて構成されている。ただし、このカルマンフィルタＢ２０２は、回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａによる現在回転寄与トルクと、その時の目標回転速度と、をその入力とする。すなわち、このカルマンフィルタＢ２０２では、上記回転寄与トルク取得部Ｂ１０１ａにより取得された現在回転寄与トルクを「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式のＴｑへ代入する処理、及び、そのＴｑの代入から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの出力軸回転速度をＴｑに基づきＮＥとして推定する処理、及び、その推定した回転速度（推定ＮＥ）と目標回転速度との偏差に基づいて目標損失トルクの補正値を求める処理、といった一連の処理を、アイドリング制御中において基本的には常時、繰り返し行うようにする。
【０１１７】
上記構成によれば、目標回転速度を基準にした現在回転速度の回転速度偏差を補償するような目標損失トルクの補正値（目標損失トルク補正値）により上記目標損失トルクが補正されるようになる。このため、定常運転時（例えば図１１に示した目標ＮＥ１及び目標ＮＥ２の定常状態）において実際の出力軸回転速度と目標値との間に誤差が生じていたとしても、これが的確に補償されることになる。そしてこれにより、出力軸回転速度が目標値に対してより正確に制御されるようになる。
【０１１８】
・また、上述のトルクリザーブ制御を実行する場合においては、上記吸入空気量の制御目標値（目標吸気量）を、図６の構成により算出された要求図示トルクに基づいて決定する（例えば図５の処理を通じて取得する）とともに、点火時期の制御目標値（目標点火時期）を、図１５の構成により算出された要求図示トルクに基づいて決定する（例えば図９の処理を通じて取得する）プログラム（トルクリザーブ制御手段）を備える構成なども有効である。ちなみに、このような構成は、例えば図１５の構成において、上記補正値算出部Ｂ２００又は第２の補正部Ｂ２００ａに対して、補正処理の実行許可／実行禁止を適宜に切り替える手段（例えばフラグやスイッチ等）を設けることで容易に実現可能である。
【０１１９】
このような構成によれば、最終的な図示トルクを決める点火時期の制御目標値の算出に際しては補正値算出部Ｂ２００や第２の補正部Ｂ２００ａにより補正が施され、正確なトルクが算出される一方、目標吸気量の算出処理に際しては、それら補正値算出部Ｂ２００や第２の補正部Ｂ２００ａによる補正処理が行われなくなる。このため、目標吸気量がより簡素な算出態様で求められることになり、同吸入空気量の目標値算出処理に際して、処理負荷（演算負荷）の軽減、ひいては処理の短縮化が図られるようになる。
【０１２０】
・また、図６の構成における上記損失トルク偏差算出部Ｂ５の入力側の構成を、図１６に示すような構成とすることも有効である。すなわちこの例では、同図１６に示されるように、例えば先の図６に示した第２の損失トルク推定部Ｂ４に代えて、第３の損失トルク推定部Ｂ４１を採用する。以下、図１７を参照して、この第３の損失トルク推定部Ｂ４１の構成の詳細について説明する。
【０１２１】
同図１７に示されるように、この第３の損失トルク推定部Ｂ４１は、基本的には、出力軸回転速度に基づいて吸気量を推定する吸気量推定部Ｂ４１ａと、出力軸回転速度及び吸気量に基づいて損失トルクを推定する損失トルク推定部Ｂ４１ｂとから構成されている。より詳しくは、上記吸気量推定部Ｂ４１ａとしては、例えば予め実験等により出力軸回転速度ごとに損失トルクの推定値の書き込まれた所定のマップ（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いることができる。この吸気量推定部Ｂ４１ａに対してその時の出力軸回転速度（現在回転速度）が入力されればその回転速度（現在ＮＥ）における吸気量（現在吸気量、g/rev）が、また一方、その時の制御目標値である目標回転速度が入力されれば目標回転速度における吸気量（目標吸気量、g/rev）が、それぞれ出力されることになる。
【０１２２】
ここでは、共通の変換部分（吸気量推定部Ｂ４１ａ）を通じて現在吸気量及び目標吸気量を取得（出力変換）し、現在回転速度に係る入力、すなわち現在回転速度及び上記現在吸気量を第１の信号（Ａ）とするとともに、目標回転速度に係る入力、すなわち目標回転速度及び上記目標吸気量を第２の信号（Ｂ）とする。そして、吸気量推定部Ｂ４１ａの出力（第１及び第２の信号）が入力される上記損失トルク推定部Ｂ４１ｂ（例えばマップや数式等）により、それら各入力、すなわち第１の入力（Ａ）及び第２の入力（Ｂ）についてそれぞれ現在損失トルク（Ａ）及び目標損失トルク（Ｂ）が得られるようになっている。したがって、損失トルク偏差算出部Ｂ５では、それら現在損失トルク及び目標損失トルクの差分が、上述の損失トルク偏差として算出されることになる。
【０１２３】
このような構成によれば、同損失トルク偏差算出部Ｂ５にて両値の偏差を算出する際に取得誤差を相殺（キャンセル）することができるようになる。そしてこれにより、より正確な偏差の取得、ひいてはより高い精度での回転制御を行うことが可能になる。
【０１２４】
・上記実施形態では、スロットル弁３３の駆動について遅延制御を行うようにした。しかし、こうした遅延制御を実行することは必須の構成ではなく、遅延時間を設けずにその時々の目標スロットル弁開度に基づいてスロットル弁３３の開度を制御するようにしてもよい。こうした構成によっても、基本的には同様に上述のトルクリザーブ制御を行うことが可能である。
【０１２５】
・上記実施形態では、アイドリング運転モードにおける出力軸の回転速度制御について言及した。しかしアイドリング運転モードに限られず、他の運転モードにおいて上述の損失トルク補正（少なくとも現在損失トルクの補正処理）を行うように構成してもよい。出力軸回転速度を制御する運転モードであれば、基本的には上述と同様に損失トルク補正を行うことができ、ひいては出力軸回転速度の制御精度を高めることが可能になる。もっとも、特定の運転モードに限定せずに上記損失トルク補正を常時行うように構成することも可能である。
【０１２６】
・本発明の用途は出力軸の回転速度制御に限定されるわけではない。同出力軸の回転速度制御以外の制御も含め、広く図示トルクの制御に用いて有効である。そしてこの場合には、上記実施形態における図５のステップＳ２２のように、出力軸に生成する図示トルクの大きさを制御する際に、上記第１の補正部Ｂ１００ａにより補正された補正後の現在損失トルクを加味して、該図示トルクの制御目標値を決定するプログラム（トルク制御手段）を備える構成とすることが有効である。
【０１２７】
・上記実施形態では、第１の損失トルク推定部Ｂ３の出力値である現在損失トルクに基づいて現在回転寄与トルクを算出するとともに、その値（現在回転寄与トルク）を、上記カルマンフィルタＢ１０２やカルマンフィルタＢ２０２の入力として用いるようにした。しかしこれに限られず、例えば第１の損失トルク推定部Ｂ３の出力線を分岐せずに、第１の損失トルク推定部Ｂ３の複製物（模擬手段）を別途設けて、その複製物の出力値である現在損失トルクに基づいて上記現在回転寄与トルクを算出するように構成してもよい。
【０１２８】
・上記実施形態では、前述した損失トルクの推定誤差についての学習処理は行わない場合を想定して当該トルク制御装置（ＥＣＵ５０）の構成や動作の説明を行った。しかし、上述の損失トルク補正と共に、こうした学習処理（学習値は例えばＥＥＰＲＯＭに記憶）も実行するように構成してもよい。
【０１２９】
・トルクリザーブ制御を行うことを条件とせずとも、本発明は適用可能である。トルクリザーブ制御を実行しない場合も、本発明を適用することで、出力軸回転速度の制御精度を高めることができる。
【０１３０】
・上記実施形態では、実現容易性を重視して公知のカルマンフィルタを用いるようにしたが、他の方式で現在損失トルク誤差を算出するようにしてもよい。すなわち一般にカルマンフィルタと称呼されるものを用いずとも、現在回転寄与トルクに基づいて、現在損失トルク取得時から所定時間後のタイミングである比較タイミングでの出力軸の回転速度を推定するとともに、この推定された出力軸の推定回転速度と上記比較タイミングにおける出力軸の回転速度の実測値とを比較して両者のずれ度合（差や比率など）に基づき上記現在損失トルク誤差を求める、といった原理（プロセス）を、適宜にプログラム化あるいは回路化等することで、前記（１）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果を得ることはできる。そしてこの場合、特に「ｄＮＥ／ｄｔ＝Ｔｑ／Ｉ」なる関係式の、Ｔｑに上記現在回転寄与トルクを、Ｉに所定値（例えば設計値）をそれぞれ代入することにより、上記推定回転速度をＮＥとして算出するものとすれば、主に数式をプログラム化あるいは回路化等することで足りるため、実現はより容易となる。
【０１３１】
・適用対象とする動力源の種類は任意である。ただし現在実用に供されている自動車システムの一般的な構成への適用を考えた場合には、対象動力源を、燃焼によるエネルギーを利用して出力軸に図示トルクを生成する燃焼機関（内燃機関又は外燃機関）、及び、電気エネルギーを利用して出力軸に図示トルクを生成する電動モータ、のいずれか１つ又は両者の組み合わせ（いわゆるハイブリッドエンジン）によって構成されるものとして特に有効である。ちなみに内燃機関としては、上記吸気通路（吸気ポート）噴射式のガソリンエンジンの他、筒内噴射式のガソリンエンジンや圧縮着火式のディーゼルエンジン等にも適用可能である。
【０１３２】
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明に係るトルク制御装置の一実施形態について、該装置の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】本実施形態の車両のパワトレインの一部を模式的に示す図。
【図３】吸入空気量及び点火時期によるトルク制御の様子を示すグラフ。
【図４】同実施形態に係るトルク制御について、その実行条件の成否判定の処理手順を示すフローチャート。
【図５】目標吸気量算出の処理手順を示すフローチャート。
【図６】本実施形態に係るトルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）の、特に要求図示トルクの算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図。
【図７】カルマンフィルタの詳細な構成を示すブロック図。
【図８】本実施形態に係るトルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）の、特に目標吸気量の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図。
【図９】目標点火時期算出の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】本実施形態に係るトルク制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）の、特に目標点火時期の算出に係る部分を機能別にブロック化して示したブロック図。
【図１１】出力軸回転速度の制御態様を示すタイミングチャート。
【図１２】トルクリザーブ制御の一態様を示すタイミングチャート。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ比較例の動作態様を示すタイミングチャート。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本実施形態に係る装置の動作態様を示すタイミングチャート。
【図１５】要求図示トルクの算出に係る部分の変形例を示すブロック図。
【図１６】要求図示トルクの算出に係る部分の別の変形例を示すブロック図。
【図１７】同変形例に係る装置の詳細構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…エンジン、１５…点火プラグ、２０…シリンダ、３３…スロットル弁、３５…インジェクタ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、６０ａ…クランク軸、６０ｂ…従動軸、６１…トルクコンバータ、６２…自動変速機（ＡＴ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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