(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御パラメータに基づいて車両パワートレインを制御する方法であって、
車両運転条件に応じて車両パワートレインからの目標出力を演算する目標設定工程と、
前記目標出力に基づいて、第１モデルと第２モデルからなる車両パワートレインモデルを用いて仮想出力パラメータを演算する目標制御工程と、
前記仮想出力パラメータに基づいて、車両パワートレインを制御するための制御パラメータを演算する制御パラメータ演算工程と、を備え、
前記目標制御工程は、前記車両パワートレインモデルを用いて算出した仮想出力を、前記目標出力に対してフィードバックし、前記目標出力をフィードバック制御するものであって、
前記仮想出力と前記目標出力との偏差に基づいて、前記第１モデルへ入力する仮想制御パラメータを演算する工程と、
前記仮想制御パラメータに基づいて、前記第１モデルを用いて前記仮想出力パラメータを演算する工程と、
前記仮想出力パラメータに基づいて、前記第２モデルを用いて前記仮想出力を演算する工程と、を備えたことを特徴とする車両パワートレイン制御方法。
【請求項２】
前記制御パラメータ演算工程では、前記仮想出力パラメータに基づいて車両パワートレイン逆モデルを用いて前記制御パラメータを演算することを特徴とする請求項１に記載の車両パワートレイン制御方法。
【請求項３】
前記車両パワートレイン逆モデルが、エンジン逆モデルを有し、
前記仮想制御パラメータが、エンジンに関する仮想制御パラメータを有し、
前記制御パラメータ演算工程では、前記エンジンに関する前記仮想出力パラメータに基づいて前記エンジン逆モデルを用いて、前記エンジンに関する前記仮想制御パラメータと同一種の制御パラメータを演算することを特徴とする請求項２に記載の車両パワートレイン制御方法。
【請求項４】
車両パワートレインを制御する制御器で実行されることによって、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両パワートレイン制御方法を実現するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両パワートレイン制御方法及び該方法を実行するプログラムに係り、特に車両運転条件に応じて所望の目標出力を達成するように車両パワートレインを制御する方法及び該方法を実行するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両運転条件に応じて車両の目標加速度を設定し、その目標加速度を車両が発生するように、車両のパワートレイン（例えばエンジン）をフィードバック制御する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、これにより、車両運転条件に応じた適切な加速度を車両に発生させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、実加速度を用いてフィードバック制御を行っているため、外乱の影響を受ける。また、車両パワートレインの動力系には応答遅れ（無駄時間）が存在するため、これによって行われる加速度の補償にも遅れを生じてしまう。このため、上記加速度のフィードバック制御では、外乱や応答遅れ等により加速度が目標値に収束せず振動してしまうおそれがあった。そして、このような振動による実加速度と所望の目標加速度とのずれにより、乗員が体感する加速感を心地よいものとすることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、目標出力に対する実出力を、車両パワートレインの応答遅れや外乱等に起因して振動させることなく、収束させることができる車両パワートレイン制御方法及び該方法を実行するプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、制御パラメータ（ＴＶＯD等）に基づいて車両パワートレインを制御する方法であって、車両運転条件に応じて車両パワートレインからの目標出力（ＧD）を演算する目標設定工程と、目標出力（ＧD）に基づいて、第１モデルと第２モデルからなる車両パワートレインモデルを用いて仮想出力パラメータ（ＴＱD）を演算する目標制御工程と、仮想出力パラメータ（ＴＱD）に基づいて、車両パワートレインを制御するための制御パラメータ（ＴＶＯD等）を演算する制御パラメータ演算工程と、を備え、目標制御工程は、車両パワートレインモデルを用いて算出した仮想出力（ＧS）を、目標出力（ＧD）に対してフィードバックし、目標出力（ＧD）をフィードバック制御するものであって、仮想出力（ＧS）と目標出力（ＧD）との偏差に基づいて、第１モデルへ入力する仮想制御パラメータ（ＴＶＯ等）を演算する工程と、仮想制御パラメータ（ＴＶＯ等）に基づいて、第１モデルを用いて仮想出力パラメータ（ＴＱD）を演算する工程と、仮想出力パラメータ（ＴＱD）に基づいて、第２モデルを用いて仮想出力（ＧS）を演算する工程と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明によれば、例えば車両加速度を目標出力として、第１モデル及び第２モデルからなる車両パワートレインモデル上で、車両加速度をフィードバック制御する。そして、この車両加速度のフィードバック偏差に基づいて第１モデルの操作量である仮想制御パラメータを調整し、これにより第１モデルから仮想出力パラメータを演算している。さらに、この仮想出力パラメータに基づいて、実機の車両パワートレインを制御するための制御パラメータを演算している。したがって、本発明では、仮想出力パラメータ及び仮想出力を、仮想モデルを用いて車両の実加速度から切り離して求めるので、実加速度に含まれる振動要因を排除することができ、また、応答遅れの影響を低減することができる。これにより、実機での実加速度の振動を抑制しながら、目標出力である車両加速度を実現することができる。
【０００８】
また、本発明において好ましくは、制御パラメータ演算工程では、仮想出力パラメータ（ＴＱD）に基づいて車両パワートレイン逆モデルを用いて制御パラメータ（ＴＶＯD等）を演算する。このように構成された本発明によれば、仮想出力パラメータを車両パワートレイン逆モデルによりフィードフォワード制御することにより、制御パラメータを算出しているので、実機での出力である実加速度の振動をより抑制することができる。
【０００９】
また、本発明において好ましくは、車両パワートレイン逆モデルが、エンジン逆モデルを有し、仮想制御パラメータが、エンジンに関する仮想制御パラメータ（ＴＶＯ等）を有し、制御パラメータ演算工程では、エンジンに関する仮想出力パラメータ（ＴＶＯ等）に基づいてエンジン逆モデルを用いて、エンジンに関する仮想制御パラメータと同一種の制御パラメータ（ＴＶＯD等）を演算する。このように構成された本発明によれば、車両パワートレインの中で制御要素の多いエンジンについて、エンジンモデル及びエンジンに関する仮想制御パラメータを設定することで、演算を簡素化して制御の応答性を高めることができる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明のプログラムは、車両パワートレインを制御する制御器で実行されることによって、上記車両パワートレイン制御方法を実現することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両パワートレイン制御方法及び該方法を実行するプログラムによれば、目標出力に対する実出力を、車両パワートレインの応答遅れや外乱等に起因して振動させることなく、収束させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面図１乃至図６を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は車両パワートレインの説明図、図２はエンジンシステムの概略構成図、図３は通常運転状態におけるエンジン制御フローチャート、図４はエンジン制御器の機能ブロック図、図５は加速度波形の概念図、図６はシミュレーションモデルの説明図である。
【００１３】
本実施形態では、本発明のパワートレイン制御方法をＦＲ車両のパワートレインに適用した例を示す。
図１に示すように、本実施形態の車両１は、左右の後輪２ａ，２ｂが駆動輪，左右の前輪が従動輪であるＦＲ車両であり、この車両１のパワートレイン３は、エンジン４と、このエンジンに接続された自動変速機５等を備えて構成されている。
【００１４】
自動変速機５は、ロックアップクラッチ５ｂを有するトルクコンバータ（流体継手）５ａと変速歯車機構５ｃとからなり、エンジン４からの駆動力はドライブシャフト６，差動装置７，左右の車軸８ａ，８ｂを介して左右の後輪２ａ，２ｂに伝達される。
【００１５】
エンジンシステムは、エンジン４と、エンジン４を制御するエンジン制御器１００とを備えている。また、エンジン４には、オルタネータやエアコン等のエンジン補機９が設けられている。
エンジン制御器１００は、種々のセンサからの信号に基づき、エンジン４に付随するアクチュエータに制御信号を出力してエンジン４を制御する。また、エンジン制御器１００は、自動変速機５の変速段を変速マップに基づいて自動制御する変速制御や、ロックアップクラッチ５ｂに対する締結制御等を行う。
【００１６】
図２に示すように、エンジン４は、火花点火式内燃機関であって、第１〜第４の４つのシリンダ１１を有する。ただし、エンジン４は、いかなる数のシリンダを有するものであってもよい。エンジン４は、図示しない出力軸が自動変速機５を介して駆動輪２ａ，２ｂに連結されている。エンジン４の出力が駆動輪２ａ，２ｂに伝達されることによって車両が推進する。
【００１７】
エンジン４は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、ブロック１２の内部にシリンダ１１が形成されている。シリンダブロック１２には、ジャーナル、ベアリング等によりクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、このクランクシャフト１４が、コネクティングロッド１６を介してピストン１５に連結されている。
【００１８】
ピストン１５は、各シリンダ１１内に摺動自在に嵌挿されており、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。図には１つのみ示すが、各シリンダ１１に対して２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。同様に、各シリンダ１１に対して２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。
【００１９】
図２に示すように、吸気弁２１及び排気弁２２は、それぞれ吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。
【００２０】
吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、それぞれ吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１，４１は、カムシャフト／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１４に連結されている。動力伝達機構は、クランクシャフト１４が二回転する間に、カムシャフト３１，４１を一回転させる。
【００２１】
吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）３２を含んで構成されている。ＶＶＴ３２は、動力伝達機構と吸気カムシャフト３１との間に設けられている。このＶＶＴ３２は、クランクシャフト１４により直接駆動され且つ吸気カムシャフト３１と同軸に配置された被駆動軸（図示省略）と吸気カムシャフト３１との間に、エンジン制御器１００からの制御信号（バルブ位相角）θVVT_Dに応じた位相差を設けるように構成されている。これにより、空気量（有効圧縮比）の調整が行われる。
【００２２】
ＶＶＴ３２は、例えば液圧式や電磁式等の位相可変機構とすることができる。液圧式の場合、被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間に周方向に並ぶ複数の液室を設け、それらの液室間に圧力差を設けることによって、前記位相差を作り出すことができる。電磁式の場合、被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間に電磁石と一方向に位相差を設けるような付勢力を生じるスプリングとを有する構成とし、その電磁石に電力を付与することによって前記位相差を作り出すことができる。
吸気カムシャフト３１の位相角は、カム位相センサ３５により検出され、その出力信号θVVT_Aがエンジン制御器１００に入力される。
【００２３】
点火プラグ５１は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火システム５２は、エンジン制御器１００からの制御信号（点火時期）ＳＡDを受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。これにより、点火時期の調整が行われる。
【００２４】
燃料噴射弁５３は、例えばブラケットを使用する等、周知の構造でシリンダヘッド１３の一側（図例では吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向については２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。
【００２５】
燃料供給システム５４は、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプ（図示せず）と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路と、を備えている。この電気回路は、エンジン制御器１００からの制御パルス信号（燃料噴射量）ＦＰDを受けて燃料噴射弁５３のソレノイドを作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室１７内に噴射させる。これにより、燃料供給量の調整が行われる。
【００２６】
吸気ポート１８は、吸気マニホルド５５内の吸気通路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、このスロットル弁５７は、サージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエータ５８が、エンジン制御器１００からの制御信号（スロットル開度）ＴＶＯDを受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。これにより、空気量（吸気管圧力）の調整が行われる。
【００２７】
排気ポート１９は、排気マニホルド６０内の排気通路を介して排気管内の通路に連通している。排気マニホルド６０内よりも下流の排気通路には、１つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置されている。触媒コンバータ６１は、三元触媒、リーンＮＯX触媒、酸化触媒等とすることができ、それ以外にも、特定の燃料制御手法による排気ガス浄化の目的にかなうものであれば、いかなるタイプの触媒としてもよい。
【００２８】
また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲともいう）ために、吸気マニホルド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホルド６０との間がＥＧＲパイプ６２によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド５５に流れ込むようになり（ＥＧＲガスと呼ぶ）、この吸気マニホルド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲバルブ６３が配設され、このバルブ６３によってＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲバルブ・アクチュエータ６４は、エンジン制御器１００からの制御信号ＥＧＲOPENを受けて、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整する。
【００２９】
エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、車両パワートレインの制御方法を記憶したプログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００３０】
エンジン制御器１００は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号α，自動変速機５の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰ，勾配センサ７７からの路面勾配（車両傾斜）θ，大気圧センサ７８からの大気圧Ｐ，温度センサ７９からのエンジンルーム温度ＴE，空調機８０からの操作信号ＡＣ，エアフローセンサ７１からの吸気流量ＡＦ，吸気圧センサ７２からの吸気マニホルド圧ＭＡＰ，クランク角センサ７３からのクランク角パルス信号，酸素濃度センサ７４からの排気ガスの酸素濃度ＥＧＯ等の種々の入力を受ける。エンジン制御器１００は、クランク角パルス信号に基づいて、エンジン回転数ＮENGを計算する。
【００３１】
また、エンジン制御器１００は、上述の種々の入力に基づいて、例えば、所望のスロットル開度ＴＶＯD、燃料噴射量ＦＰD、点火時期ＳＡD、バルブ位相角θVVT_D等のエンジン４の制御パラメータを計算し、それらの信号を、スロットル・アクチュエータ５８，燃料供給システム５４，点火システム５２，ＶＶＴ３２等に出力する。
【００３２】
図３は、エンジン制御器１００が実行する制御フローの概略を示している。この制御フローは、エンジン４の始動後の通常（定常）運転状態において、エンジン制御器１００が実行するフローである。
【００３３】
この処理フローでは、エンジン制御器１００は、まず各種信号を読み込み（ステップＳ１）、引き続いてアクセル開度α，エンジン回転数ＮENG，車速ＶＳＰに基づいて、予め設定されたマップ（図示省略）に従い、目標トルクＴＱDを算出する（ステップＳ２）。
【００３４】
次いで、エンジン制御器１００は、算出した目標トルクＴＱD，エンジン回転数ＮENGに基づいて、予め設定されたマップ（図示省略）に従い、燃料噴射量ＦＰD，要求気筒空気充填量ＣＥD，点火時期ＳＡDを算出する（ステップＳ３）。
【００３５】
そして、エンジン制御器１００は、要求気筒空気充填量ＣＥD，エンジン回転数ＮENGに基づいて、予め設定されたマップ（図示省略）に従い、目標バルブ位相角θVVT_Dを算出する（ステップＳ４）。このマップは、要求気筒空気充填量ＣＥDとエンジン回転数ＮENGの組合せに対して、目標バルブ位相角θVVT_Dが対応付けられたものである。
【００３６】
次いで、エンジン制御器１００は、要求気筒空気充填量ＣＥD，エンジン回転数ＮENGに基づいて、予め設定されたマップ（図示省略）に従い、目標スロットル開度ＴＶＯDを算出する（ステップＳ５）。このマップは、要求気筒空気充填量ＣＥDとエンジン回転数ＮENGの組合せに対して、目標スロットル開度ＴＶＯDが対応付けられたものである。
【００３７】
そして、エンジン制御器１００は、算出したスロットル開度ＴＶＯD，点火時期ＳＡD，バルブ位相角θVVT_D，燃料噴射量ＦＰDに基づいて、それぞれスロットル・アクチュエータ５８，点火システム５２，ＶＶＴ３２，燃料供給システム５４を制御する（ステップＳ６）。
【００３８】
次に、エンジン制御器１００が実行する駆動力制御について説明する。この制御は、車両加減速時，駆動負荷の変化時等に行われる制御である。
図４は、この駆動力制御を行うためのエンジン制御器１００の機能ブロック図である。本実施形態では、駆動力制御を行うために、エンジン制御器１００は、加速度目標設定部１１０と、加速度目標制御部１２０と、トルク目標制御部１３０とを備えている。
【００３９】
加速度目標設定部１１０は、規範加速度モデル１１１と限界加速度予測モデル１１２を用いて、現在の車両運転条件に応じて、ドライバからの加速要求等に基づいて目標出力である目標加速度ＧDを算出し、目標加速度ＧD（目標出力）を加速度目標制御部１２０に出力するように構成されている。
この目標加速度ＧDは、図５に示すような加速度波形（加速度特性）で与えられる。この目標加速度波形は、乗員が体感したときに心地よい加速感を感じる理想形状として与えられている。
【００４０】
図５に示す加速度波形は、定常走行状態からアクセルを所定量だけ踏み込んだ状態を示しており、アクセル踏み込みから所定の遅れ時間ＴL経過後に立ち上がり始め、所定の時定数で最大加速度ＧMAXまで立ち上がった後、この最大加速度ＧMAXから急激に落ち込むことなく持続するように、徐々に且つ一様な滑らかさで減少する形状に設定されている。
【００４１】
規範加速度モデル１１１は、理想的な加速度波形をあらわすマップデータを記憶しており、ドライバからの運転操作信号やセンサ出力等（アクセル開度α，エンジン回転数ＮENG，車速ＶＳＰ，ブレーキスイッチ信号，変速段状態等の信号）を受け取り、マップデータに基づいて最適な基準加速度波形を出力するように構成されている。
【００４２】
限界加速度予測モデル１１２は、車両運転条件に基づいて、理想的な加速度波形を達成するのに障害となる外的負荷（車両傾斜（路面勾配θ），空気密度，補機負荷状態等）を推定し、加速度波形を補正するための信号を出力するように構成されている。具体的には、限界加速度予測モデル１１２は、これらの外的負荷を考慮したときに現在の車両運転条件で達成可能な最大加速度を最大加速度ＧMAXに補正するための補正信号（比例係数）を演算し、これを出力している。
【００４３】
加速度目標設定部１１０は、規範加速度モデル１１１から基準加速度波形を受け取り、限界加速度予測モデル１１２から補正信号を受け取り、基準加速度波形の最大値が最大加速度ＧMAXとなるように、基準加速度波形に補正係数を乗じることにより振幅を縮小して、補正した加速度波形を形成する。そして、加速度目標設定部１１０は、この補正波形に基づいて目標加速度ＧDを出力する。
【００４４】
ドライバは、加速度の変位（波形）に対する感度が高く、最大加速度が大きいことよりも、加速度波形が理想形状（振幅を縮小したものを含む）に近い方が、より心地よい加速感を得ることができる。このため、加速度目標設定部１１０は、最大加速度を高く維持することよりも、上述のように加速度波形の理想形状を保持することを優先させて、目標加速度ＧDを演算している。
【００４５】
加速度目標制御部１２０は、目標加速度ＧDに基づいて車両パワートレインモデルからなる仮想空間でシミュレートされた予測加速度ＧS（仮想出力）を、目標加速度ＧD（目標出力）に対してフィードバックして、予測加速度ＧSをフィードバック制御すると共に、予測加速度ＧSを算出するまでの途中の工程で算出される目標トルクＴＱD（仮想出力パラメータ）をトルク目標制御部１３０に出力するように構成されている。したがって、加速度目標制御部１２０は、予測加速度ＧSを目標加速度ＧDに追従させるようにフィードバック制御を行う。
【００４６】
加速度目標制御部１２０は、具体的には、フィードバック制御部１２１と、エンジンモデル（第１モデル）１２２と、車両構造に関する駆動系の伝達モデルである車両モデル（第２モデル）１２３を備えている。エンジンモデル１２２と車両モデル１２３により、車両パワートレインモデルが構成されている。
フィードバック制御部１２１は、制御要素であり、比較器から受け取った目標加速度ＧDと予測加速度ＧSとの偏差ｅ（＝ＧD−ＧS）である動作信号により、エンジンの仮想の操作量（仮想制御パラメータ）であるスロットル開度ＴＶＯ，点火時期ＳＡ，バルブ位相角θVVT，燃料噴射量ＦＰをフィードバック制御により調整し、エンジンモデル１２２に出力する。
このフィードバック制御部１２１は、例えばＰＩ制御器で構成することができる。この場合、偏差ｅを入力としたときの出力は以下の式で表される。
【００４７】
ＴＶＯ_n＝ＴＶＯ_n-1＋ｅn・ＫI1＋（ｅn−ｅn-1）・ＫP1
ＳＡ_n＝ＳＡ_n-1＋ｅn・ＫI2＋（ｅn−ｅn-1）・ＫP2
θVVT_n＝θVVT_n-1＋ｅn・ＫI3＋（ｅn−ｅn-1）・ＫP3
ＦＰ_n＝ＦＰ_n-1＋ｅn・ＫI4＋（ｅn−ｅn-1）・ＫP4
上式中、変数をＸとしたとき、Ｘ_n，Ｘ_n-1は、それぞれ今回の処理値，前回（単位ステップ時間前）の処理値を表している。また、ＫI，ＫPは、それぞれ積分係数，比例係数である。
【００４８】
なお、本実施形態では、フィードバック制御部１２１でエンジンの操作量として、吸入空気量（吸気管圧力，有効圧縮比），点火時期，燃料供給量に関連する上記４つの操作量を用いているが、これらから選択した１以上の操作量のみを用いてもよい。例えば、エンジン出力に最も支配的であるスロットル開度ＴＶＯのみを操作量としてもよい。また、他のパワートレイン負荷に関する制御操作量を用いてもよい。さらに、フィードバック制御として、ＰＩ制御以外にもＰＩＤ制御や他の制御方法を採用してもよい。
【００４９】
エンジンモデル１２２及び車両モデル１２３は制御対象であり、最終段の車両モデル１２３からは制御量として予測加速度ＧS（仮想出力）が出力される。また、上述のように、最終段の前段のエンジンモデル１２２からは目標トルクＴＱD（仮想出力パラメータ）が出力される。
エンジンモデル１２２，車両モデル１２３は、それぞれエンジン４，車両の駆動系の計算モデルである。エンジン４及び車両の駆動系は、機械系のガタ，すべり，弾性等に起因する応答遅れ時間（無駄時間）を有している。図６にこれら計算機シミュレーションモデルの基本構成を示す。
【００５０】
図６に示すように、これらの計算モデルは、定常モデルと、過渡応答モデルからなる。定常モデルは、入力Ｘ（ＴＶＯ，ＳＡ，θVVT，ＦＰ又はＴＱD）に対する定常状態での出力Ｙ（ＴＱD´又はＧS´）の関係が与えられている。また、過渡応答モデルは、遅れ時間及び所定の時定数を加味したものであり、出力Ｙに対する過渡応答出力ｆ（Ｙ）´（ＴＱD又はＧS）の関係が与えられている。
【００５１】
エンジンモデル１２２は、車両運転条件に応じて、フィードバック制御部１２１から受け取った操作量に基づいて、エンジン４から出力されるトルクの予測値を出力する。この予測値は、目標トルクＴＱDとされ、車両モデル１２３及びトルク目標制御部１３０に出力される。
車両モデル１２３は、目標トルクＴＱDを受け取り、車両運転条件に応じて、車両に発生する加速度の予測値（予測加速度ＧS）を出力し、これを比較器に戻している。
【００５２】
このように、本実施形態では、加速度目標制御部１２０において、目標加速度ＧDに基づいて、実機の仮想モデルであるエンジンモデル１２２及び車両モデル１２３を介して、予測加速度ＧSをシミュレーションにより算出し、これをフィードバック制御している。すなわち、本実施形態の加速度目標制御では、実際に出力された実加速度を用いてフィードバック制御するのではなく、仮想空間内で予測した予測加速度ＧSを用いてフィードバック制御している。
【００５３】
したがって、予測加速度ＧSには、実加速度のように理想的な制御値への収束を乱す外乱要素が含まれていない。すなわち、本実施形態の加速度目標制御部１２０では、外乱要素を排除することができる。また、エンジンモデル１２２及び車両モデル１２３では、遅れ時間を実際のエンジン及び駆動系の遅れ時間よりも小さい値に設定してもよく、又は遅れ時間をなくしてもよい。
これにより、加速度目標制御部１２０では、制御量である予測加速度ＧSを理想的な加速度波形に収束させ、これらの偏差を極めて小さくすることができる。
【００５４】
また、これに伴って、予測加速度ＧSと同様に、エンジンモデル１２２の出力値である目標トルクＴＱDも外乱要素等の影響を排除することができる。したがって、出力される目標トルクＴＱDも理想的な目標トルク値に収束させることができる。
【００５５】
トルク目標制御部１３０は、車両運転条件に応じ、このようにして得られた目標トルクＴＱDに基づいて、エンジン逆モデル１３１を用いて操作量（制御パラメータ）であるスロットル開度ＴＶＯD，点火時期ＳＡD，バルブ位相角θVVT_D，燃料噴射量ＦＰDを算出する。エンジン逆モデル１３１は、エンジンモデル１２２と入出力が逆となる計算モデルであり、目標トルクＴＱDから、上記４つの制御パラメータを算出可能となっている。
トルク目標制御部１３０には過渡トルクが入力するので、トルク目標制御部１３０は、要求スピードと要求トルク変化量等から、マップデータ等に基づいて上記操作量の最適な出力値の組合せを算出するように構成されている。
【００５６】
このように、トルク目標制御部１３０は、目標加速度ＧDに対してフィードバック系を振動させる要因である外乱等の影響を受けないように実加速度を用いずに算出された目標トルクＴＱDを用いて、エンジン逆モデル１３１から操作量（制御パラメータ：ＴＶＯD，ＳＡD，θVVT_D，ＦＰD）を逆算して求めている。
【００５７】
エンジン制御器１００は、トルク目標制御部１３０で算出された上記操作量（ＴＶＯD，ＳＡD，θVVT_D，ＦＰD）により、それぞれスロットル・アクチュエータ５８，点火システム５２，ＶＶＴ３２，燃料供給システム５４を制御する。
このようにトルク目標制御部１３０から出力される操作量によってエンジン４を制御することにより、車両パワートレイン３は、目標加速度ＧDに近似した滑らかな加速度波形を形成する実加速度を発生させることができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態の車両パワートレイン制御方法では、目標加速度ＧDを、実機を介すことなく、シミュレーションモデル（エンジンモデル１２２，車両モデル１２３）を用いた仮想空間内のみでフィードバック制御している。したがって、目標加速度ＧDは外乱の影響を受けず、目標加速度ＧDの安定した挙動を確保することができる。また、これに伴い、エンジンモデル１２２からの出力である目標トルクＴＱDを安定させることができる。
【００５９】
そして、本実施形態では、この安定し実質的に偏差が極めて小さい目標トルクＴＱDに基づいて、エンジン逆モデル１３１を介してフィードフォワード制御により制御量を演算し、この制御量によりエンジン４を制御するように構成されている。
このように、本実施形態では、実機との間にフィードバック系をもたないので、実機との間のフィードバック系に起因して生じる実加速度の振動を回避することができ、目標加速度ＧDに近い実加速度を実現して、ドライバに心地よい加速感を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態による車両パワートレインの説明図である。
【図２】本発明の実施形態によるエンジンシステムの概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態による通常運転状態におけるエンジン制御フローチャートである。
【図４】本発明の実施形態によるエンジン制御器の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態による加速度波形の概念図である。
【図６】本発明の実施形態によるシミュレーションモデルの説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  車両
３  車両パワートレイン
４  エンジン
５  自動変速機
１１  シリンダ
１８  吸気ポート
１９  排気ポート
３０  吸気弁駆動機構
３２  ＶＶＴ
５１  点火プラグ
５２  点火システム
５３  燃料噴射弁
５４  燃料供給システム
５６  スロットルボデー
５７  スロットル弁
５８  スロットル・アクチュエータ
７５  アクセル開度センサ
７６  車速センサ
１００  エンジン制御器
１１０  加速度目標設定部
１２０  加速度目標制御部
１２１  フィードバック制御部
１２２  エンジンモデル
１２３  車両モデル
１３０  トルク目標制御部
１３１  エンジン逆モデル
【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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