(57)【要約】【課題】フライホイールの慣性モーメント変更中における軸トルクの変動を抑制するエンジンの軸トルク制御方法及びフライホイールの慣性モーメント変更中におけるエンジン回転数の変動を抑制するエンジン回転数の制御方法を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、フライホイールの慣性モーメントが変更中であるか否かの判定を行い（ステップＳ２）、慣性モーメントの変更中であると判定された場合には、フライホイールの慣性モーメントの変更により、フライホイールに吸収され又はフライホイールから放出される慣性トルクＴαを導出し（ステップＳ３）、この慣性トルクＴαの増減補正を行う（ステップＳ４）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性モーメントが変更可能に構成されたフライホイールを備えるエンジンに対して、該エンジンの軸トルクを制御する軸トルク制御方法において、
前記軸トルクの基本目標トルクを導出する第１ステップと、
前記フライホイールの慣性モーメントの変更により、該フライホイールに吸収又は該フライホイールから放出される慣性トルクを導出する第２ステップと、
前記基本目標トルクに対して、第２ステップで導出された慣性トルクを増減補正した目標トルクを導出する第３ステップと、
前記フライホイールの慣性モーメントが変更されている間は、第３ステップで導出された目標トルクとなるように前記軸トルクを制御する第４ステップと、を備えることを特徴とするエンジンの軸トルク制御方法。
【請求項２】
前記フライホイールの慣性モーメントが変更されていない間は、前記第１ステップで導出された基本目標トルクとなるように前記軸トルクを制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの軸トルク制御方法。
【請求項３】
前記フライホイールが、主フライホイールと、該主フライホイールに対して結合及び切り離し可能に構成された副フライホイールとを備えており、該副フライホイールの結合又は切り離しによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記副フライホイールが主フライホイールに結合される際における、該副フライホイールの角運動量の変化量又は該副フライホイールの角加速度から、前記慣性トルクを推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの軸トルク制御方法。
【請求項４】
前記フライホイールが、フライホイール本体と、該フライホイール本体に対して可動に構成された可動部材とを備えており、フライホイールの回転中心に対して該可動部材の重心の位置が移動することによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記可動部材の移動により、その重心位置が移動することで変化する慣性モーメントの変化量から、前記慣性トルクを推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの軸トルク制御方法。
【請求項５】
慣性モーメントが変更可能に構成されたフライホイールを備えるエンジンに対して、前記慣性モーメントが変更されている間における、エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御方法において、
エンジン回転数を検出する検出センサによって検出されたエンジン回転数と目標エンジン回転数との誤差を導出する第１ステップと、
前記フライホイールの慣性モーメントの変更により、該フライホイールに吸収又は該フライホイールから放出される慣性トルクを推定する第２ステップと、
第１ステップで導出されたエンジン回転数の誤差分を補正すると共に、第２ステップで推定された慣性トルクに相当するエンジン回転数の変動分を予め補正するように、エンジン回転数を制御する第３ステップと、を備えることを特徴とするエンジン回転数の制御方法。
【請求項６】
前記フライホイールが、主フライホイールと、該主フライホイールに対して結合及び切り離し可能に構成された副フライホイールとを備えており、該副フライホイールの結合又は切り離しによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記副フライホイールが主フライホイールに結合される際における、該副フライホイールの角運動量の変化量又は該副フライホイールの角加速度から、前記慣性トルクを推定することを特徴とする請求項５に記載のエンジン回転数の制御方法。
【請求項７】
前記フライホイールが、フライホイール本体と、該フライホイール本体に対して可動に構成された可動部材とを備えており、フライホイールの回転中心に対して該可動部材の重心の位置が移動することによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記可動部材の移動により、その重心位置が移動することで変化する慣性モーメントの変化量から、前記慣性トルクを推定することを特徴とする請求項５に記載のエンジン回転数の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、慣性モーメントを変更可能なフライホイールを備えたエンジンの軸トルク制御方法及びエンジン回転数の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、内燃機関にはフライホイールが設けられている。フライホイールは、回転慣性質量によって、クランク軸の回転変動を少なくするための装置である。また、クランク軸の回転変動の抑制と、機関回転速度を変化させる際の応答性を両立するために、慣性モーメントを変更可能とするフライホイールが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５９９０４号公開公報
【特許文献２】
特開平１１−３０２９３号公開公報
【特許文献３】
特開平１１−４４２３１号公開公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フライホイールの慣性モーメントの変更中は、フライホイールに慣性トルクが吸収され、又はフライホイールから慣性トルクが放出される。従って、この慣性トルクの吸収又は放出の影響を受けて、エンジンの軸トルクは変動してしまう。同様に、エンジン回転数も変動してしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、フライホイールの慣性モーメント変更中における軸トルクの変動あるいはエンジン回転数の変動を抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００７】
本発明は、フライホイールの慣性モーメントの変更に起因する軸トルクの変動あるいはエンジン回転数の変動を解消する制御を行うようにした。すなわち、フライホイールの慣性モーメントが変更されると、その変更によって、フライホイールに慣性トルクが吸収され、又はフライホイールから慣性トルクが放出される。これにより、エンジンの軸トルクは変動する。同様に、エンジン回転数も変動する。そこで、本発明は、まず、この吸収又は放出される慣性トルクを導出する。そして、本発明は、導出した慣性トルク分を相殺するように、軸トルクを増減させる制御を行うようにした。あるいは、導出した慣性トルク分を相殺するように、軸トルクを増減して、エンジン回転数を増減させる制御を行うようにした。なお、慣性トルクとは、回転運動系における並進運動の「慣性力」に相当する量である。
【０００８】
本発明により、フライホイールの慣性モーメントの変更に起因する軸トルク変動を抑制することができる。あるいは、フライホイールの慣性モーメントの変更に起因するエンジン回転数を抑制することができる。
【０００９】
より具体的な、本発明のエンジンの軸トルク制御方法としては、
慣性モーメントが変更可能に構成されたフライホイールを備えるエンジンに対して、該エンジンの軸トルクを制御する軸トルク制御方法において、
前記軸トルクの基本目標トルクを導出する第１ステップと、
前記フライホイールの慣性モーメントの変更により、該フライホイールに吸収又は該フライホイールから放出される慣性トルクを導出する第２ステップと、
前記基本目標トルクに対して、第２ステップで導出された慣性トルクを増減補正した目標トルクを導出する第３ステップと、
前記フライホイールの慣性モーメントが変更されている間は、第３ステップで導出された目標トルクとなるように前記軸トルクを制御する第４ステップと、を備えることを特徴とするものが挙げられる。
【００１０】
本発明の構成によれば、フライホイールの慣性モーメント変更中においては、軸トルクについては、フライホイールに吸収又はフライホイールから放出される慣性トルクの増減補正が行われる。従って、フライホイールの慣性モーメント変更中におけるトルク変動が抑制される。
【００１１】
そして、前記フライホイールの慣性モーメントが変更されていない間は、前記第１ステップで導出された基本目標トルクとなるように前記軸トルクを制御するとよい。
【００１２】
ここで、前記フライホイールが、主フライホイールと、該主フライホイールに対して結合及び切り離し可能に構成された副フライホイールとを備えており、該副フライホイールの結合又は切り離しによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記副フライホイールが主フライホイールに結合される際における、該副フライホイールの角運動量の変化量又は該副フライホイールの角加速度から、前記慣性トルクを推定することができる。
【００１３】
また、前記フライホイールが、フライホイール本体と、該フライホイール本体に対して可動に構成された可動部材とを備えており、フライホイールの回転中心に対して該可動部材の重心の位置が移動することによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記可動部材の移動により、その重心位置が移動することで変化する慣性モーメントの変化量から、前記慣性トルクを推定することができる。
【００１４】
また、より具体的な、本発明のエンジン回転数の制御方法としては、
慣性モーメントが変更可能に構成されたフライホイールを備えるエンジンに対して、前記慣性モーメントが変更されている間における、エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御方法において、
エンジン回転数を検出する検出センサによって検出されたエンジン回転数と目標エンジン回転数との誤差を導出する第１ステップと、
前記フライホイールの慣性モーメントの変更により、該フライホイールに吸収又は該フライホイールから放出される慣性トルクを推定する第２ステップと、
第１ステップで導出されたエンジン回転数の誤差分を補正すると共に、第２ステップで推定された慣性トルクに相当するエンジン回転数の変動分を予め補正するように、エンジン回転数を制御する第３ステップと、を備えることを特徴とするものが挙げられる。
【００１５】
ここで、本発明における第１ステップと第２ステップの順序は、どちらが先でも構わない。また、第３ステップにおけるエンジン回転数の誤差分を補正動作は、第１ステップよりも後であれば、第２ステップの先でも後でも構わない。更に、第３ステップにおけるエンジン回転数の変動分の補正動作は、第２ステップよりも後であれば、第１ステップの先でも後でも構わない。また、第３ステップにおけるエンジン回転数の誤差分を補正とエンジン回転数の変動分の補正は、それぞれ個別に行っても良いし、まとめて行っても良い。
【００１６】
本発明によれば、検出されたエンジン回転数と目標回転数の誤差分を補正するフィードバック制御と、フライホイールの慣性モーメントの変更に起因するエンジン回転数の変動分を予め補正するフィードフォワード制御によって、エンジン回転数が制御される。
【００１７】
ここで、前記フライホイールが、主フライホイールと、該主フライホイールに対して結合及び切り離し可能に構成された副フライホイールとを備えており、該副フライホイールの結合又は切り離しによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記副フライホイールが主フライホイールに結合される際における、該副フライホイールの角運動量の変化量又は該副フライホイールの角加速度から、前記慣性トルクを推定することができる。
【００１８】
また、前記フライホイールが、フライホイール本体と、該フライホイール本体に対して可動に構成された可動部材とを備えており、フライホイールの回転中心に対して該可動部材の重心の位置が移動することによって慣性モーメントが変更されるように構成される場合には、
前記第２ステップにおいては、前記可動部材の移動により、その重心位置が移動することで変化する慣性モーメントの変化量から、前記慣性トルクを推定することができる。
【００１９】
ここで、上記各発明の構成において、軸トルクを制御する方法としては、軸トルクを直接的に制御する方法を採用することもできるし、軸トルクを間接的に制御する方法を採用することもできる。また、エンジン回転数を制御する方法についても同様である。例えば、燃料噴射量や吸入空気量を増減させることで、軸トルク及びエンジン回転数を直接的に制御することができる。また、補機を制御することで、軸トルク及びエンジン回転数を間接的に制御することができる。補機の具体例としては、ゼネレータ，オルタネータ，モータゼネレータ、あるいはエアコンコンプレッサーなどがある。
【００２０】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御方法について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御手順を示すフローチャートである。図２は本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムを示すブロック図である。図３は本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御方法を採用した場合の一例を示すタイムチャートである。
【００２３】
＜エンジンの軸トルク制御システム＞
図２に示すように、本実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムは、エンジン１００と、エンジンの軸トルク制御を含む各種制御を行うＥＣＵ２００と、エンジンの軸トルクを調整するアクチュエータ３００と、入力データをＥＣＵ２００に送り込むためのセンサＳとを備えている。なお、センサＳは図では１つのみ示しているが、実際は検出対象に対して個別に複数備えられている。そして、エンジン１００には、エンジン１００に備えられるクランク軸１０１の回転変動を少なくするフライホイール１０２が設けられている。また、センサＳの一つには、このフライホイール１０２の慣性モーメントに関連する情報を検出し、検出したデータをＥＣＵ２００に送り込むものがある。
【００２４】
また、ＥＣＵ２００は、センサＳによって検出された検出データ（フライホイールの慣性モーメントに関連する情報を含む）の入力処理を行う入力処理機能と、入力データからエンジントルクの目標値やエンジン回転数の目標値を導出する演算処理を行う演算処理機能と、演算処理された出力データによりアクチュエータ３００に対する出力処理を行う出力処理機能を備えている。
【００２５】
＜フライホイールの概要＞
上記の通り、エンジン１００にはフライホイール１０２が設けられている。フライホイールとは、回転慣性質量によってクランク軸の回転エネルギーを吸収して放出し、回転変動を少なくするための装置である。ここで、フライホイールの慣性モーメントが大きいほど、回転変動を少なくすることができる。しかし、フライホイールの慣性モーメントが大きいほど、機関回転速度を変更する際の応答性は低くなる。そこで、本実施の形態に係るフライホイール１０２は、慣性モーメントを変更可能に構成されている。これにより、クランク軸の回転変動の抑制と、機関回転速度を変更する際の応答性を両立させている。
【００２６】
例えば、エンジン１００を搭載した車両において、一定の速度で走行している場合には、上記回転変動が少ないことが要求される。一方、加速走行時や減速走行時には、その応答性が要求される。従って、一定の速度で走行している間は、フライホイール１０２の慣性モーメントを大きくすることで、上記回転変動を抑制できる。そして、加速走行時や減速走行時には、フライホイール１０２の慣性モーメントを小さくすることで、機関回転速度を変更する際の応答性を高めて、加速応答性あるいは減速応答性を高めることができる。
【００２７】
＜フライホイールの慣性モーメントの変更によって生じるトルク変動＞
上述したフライホイール１０２の慣性モーメントを変更すると、その変更中に、フライホイール１０２に慣性トルクが吸収され、又はフライホイール１０２から慣性トルクが放出される。従って、エンジン１００のクランク軸はその影響を受ける。そして、この慣性トルクの変化に対して対策を行わない場合には、上記慣性モーメントが変更している間、エンジン１００の軸トルクは変動してしまう。この軸トルクの変動は、例えば、エンジン１００が搭載された車両の運転者に違和感を抱かせる要因となる。つまり、車両走行時に軸トルクが変動すると、運転者が意図せずに加速や減速が行われてしまう。また、アイドリング時に軸トルクが変動すると、運転者がアクセルを踏込んでいないにもかかわらず、エンジン回転数が一時的に増減する変動が生じてしまう。そこで、本実施の形態においては、このような軸トルク変動を抑制するために、フライホイール１０２の慣性モーメントを変更する際に、フライホイール１０２に吸収され又はフライホイール１０２から放出される慣性トルクを相殺するように軸トルクの増減補正を行うようにした。
【００２８】
＜エンジンの軸トルク制御手順＞
次に、エンジンの軸トルク制御手順について、特に、図１を参照して説明する。この図１に示すエンジンの軸トルクを制御する処理ルーチンは、図２に示すＥＣＵ２００によって、適宜繰り返し行われる。例えば、エンジンの運転中、常に周期的に繰り返し行うようにしても良いし、所定間隔をおいて定期的に繰り返し行うようにしても良い。
【００２９】
まず、ＥＣＵ２００は、基本目標トルクＴ０の導出を行う（ステップＳ１）。この基本目標トルクＴ０は、例えば、アクセル開度（又はアクセル踏込み量）に基づいて導出することができる。この場合、アクセル開度等と基本目標トルクＴ０との相関関係を予め定めておく。そして、この相関関係を用いて、アクセル開度センサ等によって検出されたアクセル開度等に対応した基本目標トルクＴ０を導出することができる。具体的には、相関関係をマップにより又は演算式により定めることで、上記導出を行うことができる。前者の場合には、相関関係を定めたマップをＥＣＵ２００に備えられた記憶装置に記憶させておく。そして、ＥＣＵ２００は、適時、このマップを読み込み、アクセル開度等の検出データから基本目標トルクＴ０を導出することができる。後者の場合には、相関関係を定めた演算式をＥＣＵ２００に備えられた記憶装置に記憶させておく。そして、ＥＣＵ２００は、適時、この演算式を用いて、アクセル開度等の検出データから基本目標トルクＴ０を導出することができる。
【００３０】
次に、ＥＣＵ２００は、フライホイール１０２の慣性モーメントが変更中であるか否かの判定を行う（ステップＳ２）。ここで、フライホイール１０２の慣性モーメントを変更するか否かの判断は、ＥＣＵ２００が行っている。従って、フライホイール１０２の慣性モーメントが変更中であるか否かについては、ＥＣＵ２００は認識している。
【００３１】
なお、フライホイール１０２の慣性モーメントを変更するか否かの判断は、エンジン回転数の変化率やアクセル開度（アクセル踏込み量）の変化率に基づいて行うことができる。つまり、上述の通り加速走行時や減速走行時には、その応答性が要求されるため、フライホイール１０２の慣性モーメントは小さいほうが良い。すなわち、エンジン回転数の変化率やアクセル開度の変化率が大きいほど、フライホイール１０２の慣性モーメントは小さいほうが良い。従って、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数の変化率やアクセル開度の変化率に基づいて、フライホイール１０２の慣性モーメントを変更するか否かを判断することができる。なお、エンジン回転数の変化率は、エンジン回転数検出センサの検出データを逐次検出することで求めることができ、アクセル開度の変化率は、アクセル開度センサの検出データを逐次検出することで求めることができる。
【００３２】
そして、ステップＳ２で、慣性モーメントの変更中であると判定された場合には、フライホイール１０２の慣性モーメントの変更により、フライホイール１０２に吸収され又はフライホイール１０２から放出される慣性トルクＴαを導出する（ステップＳ３）。この慣性トルクＴαは、例えば、フライホイール１０２の角運動量の変化から導出できる。すなわち、角運動量の変化を時間で微分したものが、この慣性トルクＴαに相当する。ただし、慣性モーメントの経時時間に対する変化率が一定の場合や、演算周期が短い場合には、［慣性トルクＴα＝一定時間の間に変化した角運動量／一定時間］から慣性トルクＴαを導出しても差し支えない。例えば、一定時間として演算周期１００ｍｓを用いて、この間に変化した角運動量から慣性トルクＴαを導出できる。なお、角運動量は、慣性モーメントと角速度の積である。角運動量の変化量を求める方法は、フライホイールの構成によって異なり、様々な方法がある。ここでは、その説明は省略する。なお、後述の実施の形態において、角運動量の変化量を求める方法の一例を示す。
【００３３】
次に、ステップＳ３で導出された慣性トルクＴαの増減補正を行う。すなわち、エンジン１００の目標トルクＴを、Ｔ＝Ｔ０±Ｔαとする（ステップＳ４）。つまり、フライホイール１０２に慣性トルクがＴαだけ吸収される場合には、Ｔ＝Ｔ０＋Ｔαとする。一方、フライホイール１０２から慣性トルクがＴαだけ放出される場合には、Ｔ＝Ｔ０−Ｔαとする。また、ステップＳ２でフライホイール１０２の慣性モーメントが変更中ではないと判定された場合には、エンジン１００の目標トルクＴを、Ｔ＝Ｔ０とする（ステップＳ５）。
【００３４】
このように、ＥＣＵ２００においては、逐次、目標の軸トルクを導出している。そして、ＥＣＵ２００は、導出された軸トルクとなるように、逐次、アクチュエータ３００に対して命令信号を発信している。
【００３５】
そして、フライホイール１０２の慣性モーメントが変更されている間、軸トルクは、フライホイール１０２の慣性モーメント変更によって、フライホイール１０２に吸収又はフライホイール１０２から放出される慣性トルクの増減補正が行われる。従って、フライホイール１０２の慣性モーメント変更中における、エンジン１００の軸トルク変動を抑制することができる。
【００３６】
＜エンジンの軸トルク制御の具体例＞
アクチュエータを用いて、エンジンの軸トルクを制御する方法に関しては、公知技術であり、かつ、様々な構成及び方法がある。そして、アクチュエータの具体的な構成及びその機能は、軸トルクの制御方法に応じてそれぞれ異なる。また、エンジンの軸トルクを制御する方法としては、軸トルクを直接的に制御する方法を採用することもできるし、軸トルクを間接的に制御する方法を採用することもできる。
【００３７】
例えば、燃料噴射量や吸入空気量を増減させることで、軸トルクを直接的に制御することができる。つまり、電子スロットル付きエンジンの場合には、スロットルバルブの駆動制御により吸入空気量の制御を行うことによって、エンジンの軸トルクを制御することができる。従って、この場合には、アクチュエータ３００はスロットルバルブに相当する。また、アイドル回転速度コントロール機能付きエンジンの場合には、アイドルスピードコントロールバルブの駆動制御により吸入空気量の制御を行うことによって、エンジンの軸トルクを制御することができる。従って、この場合には、アクチュエータ３００はアイドルスピードコントロールバルブに相当する。また、ディーゼルエンジンの場合には、燃料噴射量を制御することで、エンジンの軸トルクを制御することができる。従って、この場合には、アクチュエータ３００は燃料噴射弁に相当する。
【００３８】
また、補機を制御することで、軸トルクを間接的に制御することができる。この場合、補機がアクチュエータ３００に相当する。補機の具体例としては、ゼネレータ，オルタネータ，モータゼネレータ、あるいはエアコンコンプレッサーなどがある。
【００３９】
＜本実施の形態における制御が行われる一例＞
次に、上述した本実施の形態における制御を行う場合の一例を、図３のタイムチャートを参照して説明する。図３中、Ｌ１はフライホイール１０２の慣性モーメントの経時変化を示し、Ｌ２はフライホイール１０２に吸収され、又はフライホイール１０２から放出される慣性トルクの経時変化を示し、Ｌ３はエンジン１００の目標トルクＴの経時変化を示し、Ｌ４はエンジン１００の軸トルクの経時変化を示している。なお、Ｌ２においては、慣性トルクが放出される場合を正としている。
【００４０】
この例では、フライホイール１０２の慣性モーメントは、時間Ｔ１まで一定である。そして、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて慣性モーメントは小さくなるように変更される。そして、時間Ｔ２以降、慣性モーメントは再び一定となる（Ｌ１）。この場合、フライホイール１０２は、その慣性モーメントが変化している時間Ｔ１から時間Ｔ２に至る間、慣性トルクを放出する（Ｌ２）。従って、エンジン１００の目標トルクは、この間、軸トルクを、その慣性トルク分だけ減少させる補正が行われる（Ｌ３）。これにより、エンジン１００の軸トルクは、フライホイール１０２の慣性モーメントの変更による影響を受けず、一定となる（Ｌ４）。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、上記第１の実施の形態において、フライホイールの構成を、より具体化した一例を説明する。制御システムの基本的な構成、及びエンジンの基本的な軸トルク制御方法については、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【００４２】
上述した図１に示すステップ３における慣性トルクＴαの導出は、フライホイールの構成によって異なる。そこで、本実施の形態では、具体的なフライホイールの一例に基づいて、慣性トルクＴαの導出をどのように行うかを説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムを示すブロック図である。
【００４３】
＜フライホイールの概要＞
本実施の形態に係るエンジン１００に備えられたフライホイール１１０は、主フライホイール１１１と、副フライホイール１１２と、これらのフライホイールの結合と切り離しを切替える機能を有する電磁クラッチ１１３とを備える。また、主フライホイール１１１の角速度を検出する第１回転センサＳ１と、副フライホイール１１２の角速度を検出する第２回転センサＳ２が備えられている。
【００４４】
そして、電磁クラッチ１１３をＯＮにすると、副フライホイール１１２が主フライホイール１１１に結合する。この場合、フライホイール１１０の慣性モーメントは、両者のフライホイールにおける慣性モーメントの合計値となる。従って、フライホイール１１０の慣性モーメントは大きなものとなる。また、電磁クラッチ１１３をＯＦＦにすると、副フライホイール１１２は主フライホイール１１１から切り離される。この場合、フライホイール１１０の慣性モーメントは、主フライホイール１１１の慣性モーメントのみとなる。従って、フライホイール１１０の慣性モーメントは小さなものとなる。なお、副フライホイール１１２を主フライホイール１１１に結合する場合、副フライホイール１１２が主フライホイール１１１の角速度と等しくなるまでには、ある程度時間がかかる。従って、この間、フライホイール１１０の慣性モーメントは徐々に変化する。
【００４５】
このように構成されたフライホイール１１０においては、主フライホイール１１１に対して副フライホイール１１２を結合する際に、フライホイール１１０に吸収される慣性トルクが、エンジン１００の軸トルクに影響を与える。一方、主フライホイール１１１から副フライホイール１１２を切り離す場合には、慣性トルクの吸収や放出はなく、エンジン１００の軸トルクに影響を与えない。従って、本実施の形態に係るフライホイール１１０の場合には、図１のフローチャートのステップ３は、次のようになる。すなわち、フライホイール１１０の慣性モーメントを大きくさせる変更を行う場合には、これにより吸収される慣性トルクＴαを導出し、フライホイール１１０の慣性モーメントを小さくさせる変更を行う場合には、慣性トルクＴαは０とする。
【００４６】
＜慣性トルクＴαの導出方法＞
上述のように、慣性トルクＴαは、角運動量の変化を時間で微分したものである。従って、フライホイールの角運動量を逐次検出して、角運動量の変化量を求めれば、慣性トルクＴαを求めることができる。ここで、主フライホイール１１１に対して副フライホイール１１２を結合する場合、フライホイール１１０の角運動量の変化量は、副フライホイール１１２の角運動量の変化量に等しいと考えることができる。従って、副フライホイール１１２の角運動量の変化量を求めれば、上記慣性トルクＴαを求めることができる。ここで、角運動量は慣性モーメントと角速度の積である。そして、副フライホイール１１２の慣性モーメントは副フライホイール１１２の固有の値である。よって、副フライホイール１１２の角速度を、逐次、第２回転センサＳ２で検出すれば、副フライホイール１１２の角運動量の変化量を求めることができる。そして、この角運動量の変化量を時間で微分すれば、慣性トルクＴαを求めることができる。ただし、演算周期は短いので、［慣性トルクＴα＝一定時間の間に変化した角運動量／一定時間］から慣性トルクＴαを求めることができる。
【００４７】
以上整理すると、時間ｔ１における副フライホイール１１２の角速度をω１，時間ｔ２における副フライホイール１１２の角速度をω２，副フライホイールの慣性モーメントをＩとした場合、フライホイール１１０に吸収される慣性トルクＴαは、
Ｔα＝（Ｉ×ω２−Ｉ×ω１）／（ｔ２−ｔ１）
から求められる。
【００４８】
以上より、主フライホイール１１１に対して副フライホイール１１２を結合させた場合に、フライホイール１１０の慣性モーメントが変化している間、逐次Ｔαを求め、その分だけ軸トルクを逐次増量補正する制御を行うことで、軸トルク変動を抑制することができる。なお、副フライホイール１１２の角速度の変化は、前もって予測することができる。従って、角運動量の変化を推定しておき、予め軸トルクを増量補正するフィードフォワード制御を行うことが可能である。
【００４９】
なお、上述のように、慣性トルクＴαは、角運動量の変化を時間で微分したものである。つまり、慣性トルクＴαは、慣性モーメントと角加速度の積に等しい。従って、［Ｔα＝副フライホイールの慣性モーメント×副フライホイール１１２の角加速度］からＴαを求めることもできる。この場合、副フライホイール１１２の角加速度は、第２回転センサＳ２によって測定された角速度を時間で微分して求めることができる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、フライホイールの構成が、上記第２の実施の形態と異なる場合を説明する。制御システムの基本的な構成、及びエンジンの基本的な軸トルク制御方法については、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。図５は本発明の第３の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムを示すブロック図である。
【００５１】
＜フライホイールの概要＞
本実施の形態に係るエンジン１００に備えられたフライホイール１２０は、フライホイール本体１２１と、該フライホイール本体１２１に対して回動自在に設けられた一対の可動部材１２２と、可動部材１２２を回転させるための油圧アクチュエータ１２３とを備える。また、可動部材１２２の回転角を検出する回転角センサＳ３が備えられている。更に、フライホイール１２０の角速度を検出する回転センサＳ４が備えられている。一対の可動部材１２２は、いずれも、その一端がフライホイール本体１２１に対してピンＰ１により結合され、フライホイール本体１２１に対して回動自在となっている。また、一対の可動部材１２２は、いずれも、その他端が油圧アクチュエータ１２３に対してピンＰ２により結合され、油圧アクチュエータ１２３に対して回動自在となっている。そして、油圧アクチュエータ１２３は、その内部に密封された油の油圧が制御されることで、自身が伸縮されるように構成されている。
【００５２】
そして、油圧アクチュエータ１２３に対する油圧制御によって、油圧アクチュエータ１２３の伸縮を制御することができる。これにより、油圧アクチュエータ１２３の両端にそれぞれ結合された一対の可動部材１２２を、フライホイール本体１２１に対して回転制御することができる。これにより、それぞれの可動部材１２２における重心の位置は、フライホイール１２０の回転中心に対して移動する。これにより、フライホイール１２０の慣性モーメントは変化する。このように、油圧アクチュエータ１２３への油圧制御によって、可動部材１２２を回転させることで、フライホイール１２０の慣性モーメントを変更制御することができる。
【００５３】
このように構成されたフライホイール１２０においては、可動部材１２２を、その重心がフライホイール１２０の回転中心に近付くように回転させると、フライホイール１２０の慣性モーメントが小さくなる。従って、可動部材１２２をこのように回転している間、フライホイール１２０から放出される慣性トルクが、エンジン１００の軸トルクに影響を与える。また、可動部材１２２を、その重心がフライホイール１２０の回転中心から遠ざけるように回転させると、フライホイール１２０の慣性モーメントが大きくなる。従って、可動部材１２２をこのように回転している間、フライホイール１２０に吸収される慣性トルクが、エンジン１００の軸トルクに影響を与える。従って、本実施の形態に係るフライホイール１２０の場合には、図１のフローチャートのステップ３は、次ぎのようになる。すなわち、フライホイール１２０の慣性モーメントを小さくさせる変更を行う場合には、これにより放出される慣性トルクＴαを導出する。また、フライホイール１２０の慣性モーメントを大きくさせる変更を行う場合には、これにより吸収される慣性トルクＴαを導出する。
【００５４】
＜慣性トルクＴαの導出方法＞
上述のように、慣性トルクＴαは、角運動量の変化を時間で微分したものである。従って、フライホイールの角運動量を逐次検出して、角運動量の変化量を求めれば、慣性トルクＴαを求めることができる。ここで、本実施の形態に係るフライホイール１２０の場合には、フライホイール本体１２１の慣性モーメントをＩ，可動部材１２２の質量をＭｎ，可動部材１２２の重心とフライホイール１２０の回転中心までの距離Ｘｎ，フライホイール１２０の角速度ωとすると、フライホイール１２０の角運動量Ｌは、
Ｌ＝（Ｉ＋Σ（Ｍｎ×Ｘｎ２））×ω
から求められる。なお、図５に示すように、一対の可動部材１２２が同一の部材であり、フライホイール１２０の回転中心に対して対称に回転する場合には、
Ｌ＝（Ｉ＋２×Ｍ×Ｘ２）×ω
から求められる。ここに、一対の可動部材１２２の質量はいずれもＭであり、可動部材１２２の重心とフライホイール１２０の回転中心までの距離はいずれもＸである。以上は、可動部材の大きさが無視できる場合であり、より厳密には、可動部材に分布している質量に対して前述の式を用いることになる。その場合は、いちいち計算するのではなく、可動部材の位置を代表して示す距離（１つ）と慣性モーメントの関係をマップ化しておき用いると良い。
【００５５】
ここで、フライホイール本体１２１の慣性モーメントＩと、可動部材１２２の質量Ｍｎ，Ｍはいずれも固有の値である。そして、可動部材１２２の重心とフライホイール１２０の回転中心までの距離Ｘｎ，Ｘは、回転角センサＳ３によって検出される可動部材１２２の回転角から幾何的に求めることができる。また、フライホイール１２０の角速度ωは回転センサＳ４から検出できる。以上のことから、可動部材１２２の回転角とフライホイール１２０の角速度を、逐次、それぞれ回転角センサＳ３，回転センサＳ４で検出すれば、フライホイール１２０の角運動量の変化量を求めることができる。そして、この角運動量の変化量を時間で微分すれば、慣性トルクＴαを求めることができる。ただし、演算周期は短いので、［慣性トルクＴα＝一定時間の間に変化した角運動量／一定時間］から慣性トルクＴαを求めることができる。
【００５６】
以上より、フライホイール１２０の慣性モーメントが変化している間、逐次Ｔαを求め、その分だけ軸トルクを逐次増減補正する制御を行うことで、軸トルク変動を抑制することができる。なお、可動部材１２２の回転角及びフライホイール１２０の角速度の変化は、前もって予測することができる。従って、角運動量の変化を推定しておき、予め軸トルクを増量補正するフィードフォワード制御を行うことが可能である。
【００５７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、エンジンの動力の伝達を断続させるクラッチを切った状態において、フライホイールの慣性モーメントを変更する場合におけるエンジン回転数の制御方法を説明する。制御システムの基本的な構成については、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。なお、クラッチを切った状態でフライホイールの慣性モーメントを変更する場合としては、例えば、ギアを変更する場合を例に挙げることができる。
【００５８】
図６は本発明の第４の実施の形態に係るエンジン回転数の制御方法の制御手順を示すフローチャートである。この図６に示すエンジンの回転数を制御する処理ルーチンは、ＥＣＵ２００によって、適宜繰り返し行われる。例えば、エンジン１００の運転中、常に周期的に繰り返し行うようにしても良いし、所定間隔をおいて定期的に繰り返し行うようにしても良い。
【００５９】
まず、ＥＣＵ２００は、検出されたエンジン回転数と目標回転数との誤差を導出する（ステップＳ１）。ここで、検出されたエンジン回転数とは、回転センサ等によって検出されたエンジン回転数である。また、目標回転数とは、アクセル開度等によって定まる目標のエンジン回転数である。次に、ＥＣＵ２００は、燃焼噴射量ｘを、
燃料噴射量ｘ＝（基本燃料噴射量）±（上記誤差分に相当する補正量）
から算出する（ステップＳ２）。ここで、基本燃料噴射量とは、外乱がないとした場合の、目標回転数を実現する燃料噴射量である。
【００６０】
このように、ステップＳ１，Ｓ２では、目標回転数に対する検出された回転数との誤差を解消すべくフィードバック制御を行っている。
【００６１】
次に、ＥＣＵ２００は、フライホイール１０２の慣性モーメントの変更により、フライホイール１０２に吸収され又はフライホイール１０２から放出される慣性トルクＴαを推定する（ステップＳ３）。この点については、上記第１〜第３の実施の形態で説明した通りであるので、その詳細説明は省略する。そして、ＥＣＵ２００は、指示燃料噴射量Ｘを、
指示燃料噴射量Ｘ＝（燃料噴射量ｘ）±（推定された慣性トルクＴαに相当するエンジン回転数の変動分の補正量）
から算出する（ステップＳ４）。
【００６２】
このように、本実施の形態では、ステップＳ３，４において、慣性トルクに相当するエンジン回転数の変動分を予め補正しておくフィードフォワード制御を行うようにした。すなわち、上記第１〜第３の実施の形態で説明した通り、フライホイールの慣性モーメントの変更により、慣性トルクＴαがフライホイールに吸収又はフライホイールから放出される。すると、エンジンの軸トルクはその影響を受けて変動するため、エンジン回転数も変動する。そして、上記実施の形態でも説明したように、慣性トルクＴαは推定できる。従って、これに起因するエンジン回転数も推定できる。そこで、上記の通り、フィードフォワード制御を行うようにした。
【００６３】
このように、ＥＣＵ２００においては、逐次、指示燃料噴射量Ｘを導出している。そして、ＥＣＵ２００は、導出された指示燃料噴射量Ｘとなるように、逐次、不図示の燃料噴射弁等に対して命令信号を発信している。従って、フライホイール１０２の慣性モーメントの変更中においても、エンジン回転数の変動を抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、フィードバック制御による補正を行った燃料噴射量ｘを求めた後に、この燃料噴射量ｘに対してフィードフォワード制御による補正を行って、指示燃料噴射量Ｘを求めるようにした場合を説明した。しかし、指示燃料噴射量がフィードバック制御による補正とフィードフォワード制御による補正の両者が反映されていれば、その算出順序は問わない。例えば、フィードフォワード制御による補正を行った燃料噴射量を求め、この燃料噴射量に対して、フィードバック制御による補正を行って指示燃料噴射量を求めることもできる。また、フィードバック制御による補正量とフィードフォワード制御による補正量の合計値を求めて、これを基本燃料噴射量に対して補正して、指示燃料噴射量を求めることもできる。また、本実施の形態では、エンジン回転数の制御を燃料噴射量によって行う場合を説明したが、上述したエンジンの軸トルクを制御する場合と同様に、他の方法を用いても良いことは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フライホイールの慣性モーメント変更中における軸トルクの変動あるいはエンジン回転数の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御方法を採用した場合の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムを示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るエンジンの軸トルク制御システムを示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るエンジン回転数の制御方法の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  エンジン
１０１  クランク軸
１０２，１１０，１２０  フライホイール
１１１  主フライホイール
１１２  副フライホイール
１１３  電磁クラッチ
１２１  フライホイール本体
１２２  可動部材
１２３  油圧アクチュエータ
２００  ＥＣＵ
３００  アクチュエータ
【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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