(57)【要約】【課題】動力システムのトルク制御装置に関し、優先すべき性能に応じて各アクチュエータへの目標トルク信号の分配を変更できるようにする。【解決手段】外部からのトルク要求を集約し、集約したトルク要求の大きさに応じて目標トルクを決定する。また、集約したトルク要求の性質に応じてアクチュエータＡ，Ｂ間における目標トルクの分配優先順位を決定する。アクチュエータＡの分配優先順位がアクチュエータＢより高い場合、アクチュエータＡを担当するフィルタＡｉｒには目標トルク信号をそのまま入力し、アクチュエータＢを担当するフィルタＳＡには目標トルク信号とフィルタＡｉｒで抽出された信号との差分信号を入力する。逆にアクチュエータＢの方が分配優先順位が高い場合は、フィルタＳＡには目標トルク信号をそのまま入力し、フィルタＡｉｒには目標トルク信号とフィルタＳＡで抽出された信号との差分信号を入力する【選択図】図１
2009074368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力システムのトルク制御装置であって、
入力される指令信号に応じて動作し、その動作に応じたトルクを前記動力システムに実現させる複数のアクチュエータと、
アクチュエータ毎に設けられた信号処理フィルタであって、入力された信号のうち担当するアクチュエータで実現可能な信号を当該アクチュエータへの指令信号として抽出する複数の信号処理フィルタと、
前記動力システムに対する外部からのトルク要求を集約する手段と、
集約したトルク要求の大きさに応じて前記動力システムに実現させる目標トルクを決定する手段と、
集約したトルク要求の性質に応じて前記アクチュエータ間における目標トルクの分配優先順位を決定する手段と、
分配優先順位が一位のアクチュエータを担当する信号処理フィルタには目標トルクをそのまま入力し、分配優先順位が二位以下のアクチュエータを担当する信号処理フィルタには目標トルクと上位の信号処理フィルタで抽出された信号との差分信号を入力する信号分配構造と、
を備えることを特徴とする動力システムのトルク制御装置。
【請求項２】
前記信号処理フィルタはフィルタ定数が可変であり、担当するアクチュエータの分配優先順位に応じてフィルタ定数が設定されることを特徴とする請求項１記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項３】
前記動力システムは内燃機関を含み、前記複数のアクチュエータには前記内燃機関の吸入空気量を調整するためのアクチュエータと、前記内燃機関の点火時期を調整するためのアクチュエータとが含まれることを特徴とする請求項１又は２記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項４】
前記複数のアクチュエータには前記内燃機関の燃料噴射量を調整するためのアクチュエータが含まれることを特徴とする請求項３記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項５】
前記複数のアクチュエータには前記内燃機関によって駆動される補機が含まれることを特徴とする請求項３又は４記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項６】
前記の吸入空気量を調整するためのアクチュータとして、吸気管に配置されたスロットルと、吸気弁の作用角或いは最大リフト量を変更する可変動弁装置とを備えることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の動力システムのトルク制御装置であり、より詳しくは、複数のアクチュエータを協働させてトルクの制御を行うトルク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の動力システムとして内燃機関が用いられている。内燃機関は、スロットル、点火装置、燃料噴射装置等の複数のアクチュエータを有し、これらアクチュエータを協働させることで所望のトルクを実現することができる。内燃機関のトルクは各アクチュエータの動作によって決まるため、そのトルク制御においては各アクチュエータをどのように動作させるか決定する必要がある。
【０００３】
トルク制御の１つの方法として、目標トルクをそれぞれのアクチュエータに分配し、分配された分の目標トルクが内燃機関で実現されるように各アクチュエータを動作させる方法が考えられる。例えば、スロットルと点火装置とを用いてトルク制御を行う場合には、スロットル分の目標トルクに応じてスロットル開度を制御し、点火装置分の目標トルクに応じて点火時期を制御すればよい。目標トルクの各アクチュエータへの分配には、ローパスフィルタ等の信号処理フィルタを用いることができる。
【０００４】
複数のアクチュエータを協働させて目標トルクを実現するシステムとしては、例えば、特許文献１に記載のシステムが知られている。このシステムは、動力装置として内燃機関と電動機（モータ）とを備えるハイブリッド動力システムであり、ローパスフィルタを用いて目標トルクをクラッチとモータとに分配している。具体的には、クラッチ制御装置に供給される目標トルクから、クラッチ制御では対応できない高周波数の信号成分がローパスフィルタによって除去される。そして、高周波数の信号成分が除去された目標トルクを実現するようにクラッチ制御が行われるとともに、ローパスフィルタで除去した高周波数の信号成分を実現するようにモータ制御が行われる。
【特許文献１】特開平１１−１５９３６４号公報
【特許文献２】特開平１０−２３６０９号公報
【特許文献３】特開平５−１６３９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トルク制御にかかるアクチュエータを複数備えるシステムでは、実現可能な信号域がアクチュエータ間で重複している場合がある。例えば、特許文献１に記載のシステムでは、目標トルクの供給経路にローパスフィルタを配置し、ローパスフィルタのカットオフ周波数を超える信号成分をモータに実現させているが、モータによればカットオフ周波数以下の信号成分も実現することができる。つまり、カットオフ周波数以下の信号域はクラッチでもモータでも実現可能な信号域になっている。
【０００６】
実現可能な信号域が複数のアクチュエータ間で重複する場合、その重複信号域をどのアクチュエータに担当させるかによって、動力システム全体としての性能に違いが生じる場合がある。例えば、動力システムが内燃機関の場合には、内燃機関が出力するトルクは同じであっても、重複信号域をどのアクチュエータが担当するかによって燃費、排気ガス性能、応答性などの性能に差が生じる可能性がある。したがって、アクチュエータ間の信号域の分担は、優先すべき動力システムの性能を考慮して決定するのが望ましい。また、状況に応じて優先すべき性能が変わる場合には、それに応じてアクチュエータ間の信号域の分担も変更できることが望ましい。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載のシステムの構成では、各アクチュエータに分配される目標トルク信号の信号域は完全に固定されている。このため、実現可能な信号域がアクチュエータ間で重複していたとしても、その重複する信号域、すなわち、２つのアクチュエータのどちらでも実現可能な信号域は、常に一方のアクチュエータ（特許文献１に記載のシステムではクラッチ）のみが担当することになる。重複信号域を他方のアクチュエータに担当させたくても、特許文献１に記載のシステムにはそれを実現するための手段が設けられていない。
【０００８】
また、動力システムにおいては、トルク制御にかかるアクチュエータの追加や変更が容易であることも重要である。アクチュエータの追加や他のアクチュエータへの変更を可能にすることで、トルク制御の高精度化を図ることが容易になる。しかし、特許文献１に記載のシステムの構成では、アクチュエータの新規追加や変更は容易ではない。単純にアクチュエータを追加したとしても、追加したアクチュエータに目標トルク信号を分配する手段がないからである。また、アクチュエータを変更した場合には、それに追応じてフィルタの信号通過特性を見直す必要が生じるが、特許文献１にはその方法についての記載はない。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、優先すべき性能に応じて各アクチュエータへの目標トルク信号の分配を変更することができ、しかも、トルク制御にかかるアクチュエータの追加や変更を容易に行うことのできる動力システムのトルク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】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、動力システムのトルク制御装置であって、
入力される指令信号に応じて動作し、その動作に応じたトルクを前記動力システムに実現させる複数のアクチュエータと、
アクチュエータ毎に設けられた信号処理フィルタであって、入力された信号のうち担当するアクチュエータで実現可能な信号を当該アクチュエータへの指令信号として抽出する複数の信号処理フィルタと、
前記動力システムに対する外部からのトルク要求を集約する手段と、
集約したトルク要求の大きさに応じて前記動力システムに実現させる目標トルクを決定する手段と、
集約したトルク要求の性質に応じて前記アクチュエータ間における目標トルクの分配優先順位を決定する手段と、
分配優先順位が一位のアクチュエータを担当する信号処理フィルタには目標トルク信号をそのまま入力し、分配優先順位が二位以下のアクチュエータを担当する信号処理フィルタには目標トルク信号と上位の信号処理フィルタで抽出された信号との差分信号を入力する信号分配構造と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記信号処理フィルタはフィルタ定数が可変であり、担当するアクチュエータの分配優先順位に応じてフィルタ定数が設定されることを特徴としている。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記動力システムは内燃機関を含み、前記複数のアクチュエータには前記内燃機関の吸入空気量を調整するためのアクチュエータと、前記内燃機関の点火時期を調整するためのアクチュエータとが含まれることを特徴としている。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、
前記複数のアクチュエータには前記内燃機関の燃料噴射量を調整するためのアクチュエータが含まれることを特徴としている。
【００１４】
第５の発明は、第３又は第４の発明において、
前記複数のアクチュエータには前記内燃機関によって駆動される補機が含まれることを特徴としている。
【００１５】
第６の発明は、第３乃至第５の何れか１つの発明において、
前記の吸入空気量を調整するためのアクチュータとして、吸気管に配置されたスロットルと、吸気弁の作用角或いは最大リフト量を変更する可変動弁装置とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、まず、動力システムに対する外部からのトルク要求が集約される。個々のトルク要求が含む情報には、要求の大きさと性質（例えば、急激な変化か緩やかな変化か、増大か減少か、増減は過大か微少か等）とがある。要求の大きさによって動力システムに実現させるトルクが決まり、また、要求の性質によって動力システムにおいて優先すべき性能が決まる。そこで、集約したトルク要求の大きさに応じて動力システムに実現させる目標トルクを決定し、集約したトルク要求の性質に応じてアクチュエータ間における目標トルクの分配優先順位を決定する。
【００１７】
第１の発明によれば、実現可能な信号域が複数のアクチュエータ間で重複している場合、その信号域に含まれる信号は分配優先順位が上位のアクチュエータによって担当されることになる。このため、動力システムによって実現されるトルクの大きさは同一であったとしても、集約したトルク要求の性質が異なれば、つまり、動力システムにおいて優先すべき性能が異なれば、各アクチュエータへの目標トルク信号の分配も異なったものとなる。また、集約したトルク要求の性質に変化があった場合、つまり、動力システムにおいて優先すべき性能が変化した場合には、それに応じて各アクチュエータへの目標トルク信号の分配も変化することになる。したがって、第１の発明によれば、アクチュエータを協働させて所望の大きさのトルクを確実に実現させつつ、優先すべき性能の実現に最適な態様で各アクチュエータを動作させることができる。
【００１８】
また、第１の発明によれば、アクチュエータを新規に追加する場合は、そのアクチュエータが実現可能な信号を通過させる信号処理フィルタをセットにして信号分配構造に組み込めばよい。アクチュエータを変更する場合は、アクチュエータとそれを担当する信号処理フィルタとをセットにして交換すればよい。その際、他の信号処理フィルタの信号通過特性を見直す必要は無く、アクチュエータの追加や変更に伴う制御構造の変更の必要は無い。
【００１９】
第２の発明によれば、信号処理フィルタのフィルタ定数を担当するアクチュエータの分配優先順位に応じて変更することで、優先すべき性能を実現する上でより適切な目標トルク信号の分配が可能になる。
【００２０】
第３の発明によれば、内燃機関のトルク制御において、吸入空気量の制御で実現するトルクと、点火時期の制御で実現するトルクとに目標トルクを分けてトルク制御を行うことができる。また、吸入空気量の制御で実現可能な信号域と点火時期の制御で実現可能な信号域とが重複している場合には、内燃機関に要求される性能に応じて吸入空気量を優先するか、点火時期を優先するかを適宜に選択することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整するためのアクチュエータにも目標トルクを分担させることができる。また、燃料噴射量の制御で実現可能な信号域と、吸入空気量或いは点火時期の制御で実現可能な信号域とが重複している場合には、内燃機関に要求される性能に応じて燃料噴射量を優先するか、吸入空気量或いは点火時期を優先するかを適宜に選択することができる。
【００２２】
第５の発明によれば、内燃機関によって駆動される補機にも目標トルクを分担させることができる。また、補機の制御で実現可能な信号域と、吸入空気量、点火時期或いは燃料噴射量の制御で実現可能な信号域とが重複している場合には、内燃機関に要求される性能に応じて補機の制御を優先するか、吸入空気量、点火時期或いは燃料噴射量を優先するかを適宜に選択することができる。
【００２３】
第６の発明によれば、吸入空気量の制御で実現するトルクをスロットルと可変動弁装置とで分担することができる。また、スロットルで実現可能な信号域と可変動弁装置で実現可能な信号域とが重複している場合には、内燃機関に要求される性能に応じてスロットルを優先するか、可変動弁装置を優先するかを適宜に選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
本発明のトルク制御装置を自動車に搭載される内燃機関（以下、エンジンという）、特に、火花点火式のエンジンに適用した場合の実施の形態について説明する。ただし、本発明は、火花点火式エンジン以外のエンジン、例えば、ディーゼルエンジンにも適用可能であり、エンジンと電動機とからなるハイブリッドシステム等、エンジン以外の動力システムにも適用可能である。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態１としてのトルク制御装置によるエンジンの制御系統を示すブロック図である。以下、図１を参照して本実施の形態のトルク制御装置の構成について説明する。
【００２６】
本実施の形態のトルク制御装置は、エンジンを直接に制御するエンジンコントローラ４を含む。エンジンコントローラ４には、エンジンのトルク制御にかかる２つのアクチュエータＡ，Ｂが接続されている。これらアクチュエータＡ，Ｂは、入力される指令信号に応じて動作し、その動作に応じたトルクをエンジンに実現させるものである。本実施の形態では、アクチュエータＡをスロットル、アクチュエータＢを点火装置とする。スロットルは、その開度によって気筒内への吸入空気量を調整し、吸入空気量によってエンジンのトルクを制御することができる。点火装置は、その点火時期によってエンジンのトルクを制御することができる。
【００２７】
エンジンの制御系統において、エンジンコントローラ４の上位にはパワートレイン全体を総合的に制御するパワートレインマネージャ（ＰＴＭ）２が設けられている。パワートレインマネージャ２には、外部から各種のトルク要求が供給される。これらトルク要求には、ドライバからの要求の他、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control system）、ＴＲＣ（Traction Control System）、ＣＲＣ（Cruise Control System）、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、トランスミッション等の車両制御にかかる各種デバイスからの要求が含まれている。
【００２８】
外部からパワートレインマネージャ２に供給される個々のトルク要求には、トルク制御に関係する情報として、要求の大きさと要求の性質（例えば、急激な変化か緩やかな変化か、増大か減少か、増減は過大か微少か等）とが含まれている。パワートレインマネージャ２は、まず、外部から供給される各種のトルク要求を集約する。そして、集約したトルク要求の大きさに応じてエンジンの目標トルクを決定し、それをデジタル信号化した目標トルク信号をエンジンコントローラ４に供給する。
【００２９】
また、パワートレインマネージャ２は、集約したトルク要求の性質に応じて、エンジンにおいて優先すべき性能を決定する。エンジンに要求される性能は多種存在するが、本実施の形態では、燃費と応答性のいずれか一方を優先すべき性能として決定する。例えば、集約したトルク要求が、次の燃焼サイクルで実現させるような急激なトルクダウンを要求するようなものである場合には、燃費よりも応答性を優先する。これに対し、トルクを数サイクルかけて変化させることが許される場合には、応答性よりも燃費を優先する。パワートレインマネージャ２は、優先性能は応答性であると判断した場合、応答性優先フラグをオンにする。一方、燃費を優先性能とする場合には、燃費優先フラグをオンにする。各優先フラグのオン／オフはパワートレインマネージャ２に供給される信号に反映される。
【００３０】
エンジンコントローラ４は、パワートレインマネージャ２から目標トルク信号の入力を受けるための入力部ＩＮと、アクチュエータＡへ指令信号を出力するための出力部ＯＵＴ−Ａと、アクチュエータＢへ指令信号を出力するための出力部ＯＵＴ−Ｂとを備えている。入力部ＩＮに入力された目標トルク信号は、エンジンコントローラ４が有する２種類の信号処理フィルタを用いて各出力部ＯＵＴ−Ａ，ＯＵＴ−Ｂに分配される。
【００３１】
エンジンコントローラ４が有する２種類の信号処理フィルタのうち、一方のフィルタＡｉｒはアクチュエータＡ（スロットル）に組み合わせられ、出力部ＯＵＴ−ＡにはフィルタＡｉｒを通過した信号が分配される。もう一方のフィルタＳＡはアクチュエータＢ（点火装置）に組み合わせられ、出力部ＯＵＴ−ＢにはフィルタＳＡを通過した信号が分配される。フィルタＡｉｒは、アクチュエータＡで実現可能な範囲の信号を抽出する信号処理フィルタであり、フィルタＳＡは、アクチュエータＢで実現可能な範囲の信号を抽出する信号処理フィルタである。
【００３２】
フィルタＡｉｒには１又は複数のフィルタ定数が定義されており、各フィルタ定数の値によってフィルタＡｉｒの信号通過特性が決定される。本実施の形態ではフィルタＡｉｒとしてローパスフィルタが用いられ、そのフィルタ定数は固定にされている。同様に、フィルタＳＡにも１又は複数のフィルタ定数が定義されており、各フィルタ定数の値によってフィルタＳＡの信号通過特性が決定される。本実施の形態ではフィルタＳＡに係るフィルタ定数は可変にされ、後述の分配優先順位に応じて信号通過特性を変更できるようになっている。
【００３３】
エンジンコントローラ４内に構築された信号分配構造では、目標トルク信号を分配優先順位に従って各アクチュエータＡ，Ｂに分配する。分配優先順位はパワートレインマネージャ２から供給される優先フラグに従って決定される。応答性優先フラグがオンの場合、つまり、優先性能が応答性の場合には、アクチュエータＢ（点火装置）の方がアクチュエータＡ（スロットル）よりも分配優先順位を上に設定される。一方、燃費優先フラグがオンの場合、つまり、優先性能が燃費の場合には、アクチュエータＡ（スロットル）の方がアクチュエータＢ（点火装置）よりも分配優先順位を上に設定される。このような設定とするのは、点火時期の遅角によるトルク制御は応答性に優れる反面、燃費を悪化させるのに対し、吸入空気量の増減によるトルク制御は応答性は劣るものの燃費への影響は少ないからである。
【００３４】
図１において、エンジンコントローラ４を示すブロック内には、「燃費優先」の場合の信号分配構造と「応答性優先」の場合の信号分配構造とを並べて示している。以下では、図１に加えて図２及び図３も参照して各信号分配構造における信号処理の流れについて説明する。
【００３５】
「燃費優先」の信号分配構造では、分配優先順位は上からアクチュエータＡ、アクチュエータＢの順となる。この場合、上位のアクチュエータＡに対応するフィルタＡｉｒには、目標トルク信号がそのまま入力される。アクチュエータＡには、目標トルク信号のうちフィルタＡｉｒを通過した信号が指令信号として入力される。下位のアクチュエータＢに対応するフィルタＳＡには、上位のフィルタＡｉｒを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた差分信号が入力される。差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡでは実現できない、或いは実現されない信号である。差分信号がフィルタＳＡに入力され、フィルタＳＡを通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢに入力される。
【００３６】
「燃費優先」の信号分配構造によれば、フィルタＡｉｒの通過信号域とフィルタＳＡの通過信号域との間に重複した信号域がある場合、この重複信号域の信号はアクチュエータＡに供給されることになる。したがって、目標トルクのうちアクチュエータＡ、すなわち、スロットルで実現される信号域は全てスロットルに実現させることができる。そして、スロットルで実現されない信号域のみアクチュエータＢ、すなわち、点火装置で実現させることができる。
【００３７】
図２のタイムチャートは、「燃費優先」の信号分配構造による信号処理の具体例を示している。この具体例を通じて「燃費優先」の場合における各信号処理フィルタの信号通過特性の設定について説明する。なお、このタイムチャートでは、フィルタＡｉｒからの出力信号、フィルタＳＡへの入力信号、フィルタＳＡからの出力信号、そして、実際にエンジンにより実現されるトルクを目標トルク信号と同一の時間軸で示している。
【００３８】
図２に示す具体例では、目標トルク信号の値を５０、４０、５０とステップ状に変化させている。目標トルク信号の値をステップ状に変化させることで、目標トルク信号には高周波成分が含まれることになる。この高周波成分はローパスフィルタであるフィルタＡｉｒにて除去される。フィルタＡｉｒからは目標トルク信号の高周波成分を除去した信号が出力され、それがアクチュエータＡであるスロットルへの指令信号となる。そして、空気量の増減によって実現すべき目標トルクとなる。
【００３９】
フィルタＳＡには、目標トルク信号とフィルタＡｉｒ出力信号との差分信号、すなわち、目標トルク信号の高周波成分が入力される。「燃費優先」の場合、フィルタＳＡは信号の大きさを制限するガードとして機能する。目標トルク信号の高周波成分にはプラス信号（トルクアップ側の信号）とマイナス信号（トルクダウン側の信号）とが含まれるが、プラス信号はフィルタＳＡのガード機能により除去される。また、フィルタＳＡのガード機能には、点火装置の遅角限界（燃焼が不安定になる限界の点火時期）を超えるマイナス信号をカットする機能も含まれる。フィルタＳＡからは目標トルク信号の高周波成分のうちマイナス信号が出力され、それがアクチュエータＢである点火装置への指令信号となる。そして、点火時期の遅角によって実現すべき目標トルクとなる。空気量の増減によって実現されるトルクと点火時期の遅角によって実現されるトルクとの和が、実際にエンジンにより実現されるトルクとなる。
【００４０】
次に、「応答性優先」の信号分配構造における信号処理の流れについて説明する。「応答性優先」の信号分配構造では、分配優先順位は上からアクチュエータＢ、アクチュエータＡの順となる。この場合、上位のアクチュエータＢに対応するフィルタＳＡには、目標トルク信号がそのまま入力される。アクチュエータＢには、目標トルク信号のうちフィルタＳＡを通過した信号が指令信号として入力される。下位のアクチュエータＡに対応するフィルタＡｉｒには、上位のフィルタＳＡを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた差分信号が入力される。差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＢでは実現できない、或いは実現されない信号である。差分信号がフィルタＡｉｒに入力され、フィルタＡｉｒを通過した信号が指令信号としてアクチュエータＡに入力される。
【００４１】
「応答性優先」の信号分配構造によれば、フィルタＡｉｒの通過信号域とフィルタＳＡの通過信号域との間に重複した信号域がある場合、この重複信号域の信号はアクチュエータＢに供給されることになる。したがって、目標トルクのうちアクチュエータＢ、すなわち、点火装置で実現される信号域は全て点火装置に実現させ実現させることができる。そして、点火装置で実現されない信号域のみアクチュエータＡ、すなわち、スロットルで実現させることができる。
【００４２】
図３のタイムチャートは、「応答性優先」の信号分配構造による信号処理の具体例を示している。この具体例を通じて「応答性優先」の場合における各信号処理フィルタの信号通過特性の設定について説明する。なお、このタイムチャートでは、フィルタＳＡからの出力信号、フィルタＡｉｒへの入力信号、フィルタＡｉｒからの出力信号、そして、実際にエンジンにより実現されるトルクを目標トルク信号と同一の時間軸で示している。
【００４３】
図３に示す具体例では、図２と同様に目標トルク信号の値を５０、４０、５０とステップ状に変化させている。「応答性優先」の場合、フィルタＳＡは入力信号のマイナス側への変化量を抽出するようにその信号通過特性が設定される。図３に示す具体例で説明すれば、目標トルク信号の５０から４０への変化量である−１０を抽出する。フィルタＳＡからは０、−１０、０とステップ状に変化する信号が出力され、それがアクチュエータＢである点火装置への指令信号となる。そして、点火時期の遅角によって実現すべき目標トルクとなる。
【００４４】
なお、図３に示すようなフィルタＳＡの動作は、ハイパスフィルタと信号保持機能とガード機能とを組み合わせることで実現することができる。まず、ハイパスフィルタによって目標トルク信号の急減を検出する。そして、目標トルク信号の急減（図３では５０から４０への変化）を検出したら、急減前後での目標トルク信号の減少量（図では−１０）を算出し、その値を保持機能によって保持しておく。ただし、目標トルク信号の減少量が点火装置の遅角限界を超える場合には、ガード機能によって遅角限界を超える分はカットする。保持している値は、目標トルク信号の急増（図３では４０から５０への変化）を検出した時点でリセットする。なお、目標トルク信号が急増した場合には、ハイパスフィルタによって抽出される目標トルク信号の変化量はプラス値となるが、プラス値はフィルタＳＡのガード機能によってカットする。
【００４５】
フィルタＡｉｒには、目標トルク信号とフィルタＳＡ出力信号との差分信号、すなわち、目標トルク信号のベース信号が入力される。フィルタＡｉｒはローパスフィルタであるので、入力された信号はそのままフィルタＡｉｒから出力され、それがアクチュエータＡであるスロットルへの指令信号となる。そして、吸入空気量の増減によって実現すべき目標トルクとなる。空気量の増減によって実現されるトルクと点火時期の遅角によって実現されるトルクとの和が、実際にエンジンにより実現されるトルクとなる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態のトルク制御装置によれば、外部からのトルク要求を集約した結果、優先すべき性能が燃費であると判断される場合には、スロットルによる吸入空気量制御を主体としてトルク制御を行うことができる。一方、優先すべき性能が応答性であると判断される場合には、点火装置による点火時期制御を主体としてトルク制御を行うことができる。これによれば、スロットルと点火装置とを協働させて所望の大きさのトルクをエンジンに確実に実現させつつ、優先すべき性能の実現に最適な態様でスロットル及び点火装置を動作させることができる。
【００４７】
ところで、図１に示す構成によれば、トルク制御に使用するアクチュエータを容易に追加若しくは変更することができる。アクチュエータを新規に追加する場合は、そのアクチュエータが実現可能な信号を通過させる信号処理フィルタをセットにして信号分配構造に組み込めばよい。アクチュエータを変更する場合は、アクチュエータとそれを担当する信号処理フィルタとをセットにして交換すればよい。その際、他の信号処理フィルタの信号通過特性を見直す必要は無く、アクチュエータの追加や変更に伴う制御構造の変更の必要は無い。
【００４８】
また、図１に示す構成では採り得る信号分配構造のパターンは２つであるが、アクチュエータを新規に追加する場合には、採り得る信号分配構造のパターンも増えることになる。例えば、アクチュエータを３種類有する場合には、採り得る信号分配構造は最大で６パターンとなる。信号分配構造のパターン数に応じて優先すべき性能の選択数も増やすことができる。次に説明する実施の形態２では、３つのアクチュエータを有するシステムにおけるトルク制御の一例を紹介する。
【００４９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置によるエンジンの制御系統を示すブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置と同様に自動車に搭載されるエンジンのトルク制御装置として構成されている。以下、図４を参照して本実施の形態のトルク制御装置の構成について説明する。
【００５０】
本実施の形態のトルク制御装置は、エンジンを直接に制御するエンジンコントローラ４を含む。エンジンコントローラ４には、エンジンのトルク制御にかかる３つのアクチュエータＡ，Ｂ，Ｃが接続されている。アクチュエータＡ，Ｂ，Ｃの組み合わせとしては、例えば、スロットル、点火装置、燃料噴射装置が挙げられる。燃料噴射装置は、その燃料噴射量や燃料噴射時期によってエンジンのトルクを制御することができる。また、アクチュエータＡ，Ｂ，Ｃの組み合わせとして、スロットル、可変動弁装置、点火装置でもよい。可変動弁装置は、吸気弁の作用角或いは最大リフト量を変更する装置である。可変動弁装置によれば、吸気弁の作用角や最大リフト量を介して気筒内への吸入空気量を制御することができる。
【００５１】
エンジンの制御系統において、エンジンコントローラ４の上位にはパワートレインマネージャ２が設けられている。パワートレインマネージャ２は、外部から供給される各種のトルク要求を集約する。そして、集約したトルク要求の大きさに応じてエンジンの目標トルクを決定し、それをデジタル信号化した目標トルク信号をエンジンコントローラ４に供給する。
【００５２】
また、パワートレインマネージャ２は、集約したトルク要求の性質に応じてエンジンにおいて優先すべき性能を決定する。優先すべき性能として選択できる性能の種類は、エンジンコントローラ４にて採りえる信号分配構造のパターン数によって決まる。本実施の形態のように３つのアクチュエータＡ，Ｂ，Ｃを有するシステムでは、信号分配構造は最大６パターンであるため、優先すべき性能として最大６つまで選択することができる。ただし、実際に実現できる性能の種類は、各アクチュエータＡ，Ｂ，Ｃの動特性とその組み合わせによって決まる。本実施の形態では、優先すべき性能として性能Ｘ、性能Ｙ、性能Ｚの３種類が選択できるものとする。パワートレインマネージャ２は、これら３つの性能の中から優先すべき性能を決定し、優先性能に応じた優先フラグをオンにする。各優先フラグのオン／オフはパワートレインマネージャ２に供給される信号に反映される。
【００５３】
エンジンコントローラ４は、アクチュエータＡ，Ｂ，Ｃへ指令信号を出力するための出力部をアクチュエータ毎に備えている。入力部ＩＮに入力された目標トルク信号は、エンジンコントローラ４が有する３種類のフィルタＡ，Ｂ，Ｃを用いて各出力部ＯＵＴ−Ａ，ＯＵＴ−Ｂ，ＯＵＴ−Ｃに分配される。フィルタＡはアクチュエータＡに組み合わせられ、出力部ＯＵＴ−ＡにはフィルタＡを通過した信号が分配される。フィルタＢはアクチュエータＢに組み合わせられ、出力部ＯＵＴ−ＢにはフィルタＢを通過した信号が分配される。フィルタＣはアクチュエータＣに組み合わせられ、出力部ＯＵＴ−ＣにはフィルタＣを通過した信号が分配される。各フィルタＡ，Ｂ，Ｃは担当するアクチュエータＡ，Ｂ，Ｃで実現可能な範囲の信号を抽出する信号処理フィルタである。各フィルタＡ，Ｂ，Ｃのフィルタ定数は固定でもよいが、アクチュエータＡ，Ｂ，Ｃ間の分配優先順位に応じてフィルタ定数を変更することもできる。
【００５４】
エンジンコントローラ４内に構築された信号分配構造では、目標トルク信号を分配優先順位に従って各アクチュエータＡ，Ｂ，Ｃに分配する。分配優先順位はパワートレインマネージャ２から供給される優先フラグに従って決定される。エンジンコントローラ４を示すブロック内には、「性能Ｘ優先」の場合の信号分配構造と「性能Ｙ優先」の場合の信号分配構造と、「性能Ｚ優先」の場合の信号分配構造とを並べて示している。
【００５５】
「性能Ｘ優先」の信号分配構造では、分配優先順位は上からアクチュエータＡ、アクチュエータＢ、アクチュエータＣの順となる。この信号分配構造によれば、フィルタＡと他のフィルタＢ，Ｃとの間に重複した信号域がある場合、その重複信号域の信号はアクチュエータＡに供給される。また、フィルタＢとフィルタＣとの間に重複した信号域がある場合は、その重複信号域の信号はアクチュエータＢに供給される。
【００５６】
したがって、「性能Ｘ優先」の信号分配構を選択した場合には、目標トルクのうちアクチュエータＡで実現される信号域は全てアクチュエータＡに実現させることができる。そして、アクチュエータＡで実現されない信号域のうちアクチュエータＢで実現される信号域は全てアクチュエータＢに実現させ、アクチュエータＡでもアクチュエータＢでも実現されない信号域のみアクチュエータＣで実現させることができる。
【００５７】
「性能Ｙ優先」の信号分配構造では、分配優先順位は上からアクチュエータＢ、アクチュエータＡ、アクチュエータＣの順となる。この信号分配構を選択した場合には、目標トルクのうちアクチュエータＢで実現される信号域は全てアクチュエータＢに実現させることができる。そして、アクチュエータＢで実現されない信号域のうちアクチュエータＡで実現される信号域は全てアクチュエータＡに実現させ、アクチュエータＢでもアクチュエータＡでも実現されない信号域のみアクチュエータＣで実現させることができる。
【００５８】
「性能Ｚ優先」の信号分配構造では、分配優先順位は上からアクチュエータＣ、アクチュエータＡ、アクチュエータＢの順となる。この信号分配構を選択した場合には、目標トルクのうちアクチュエータＣで実現される信号域は全てアクチュエータＣに実現させることができる。そして、アクチュエータＣで実現されない信号域のうちアクチュエータＡで実現される信号域は全てアクチュエータＡに実現させ、アクチュエータＣでもアクチュエータＡでも実現されない信号域のみアクチュエータＢで実現させることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態のトルク制御装置によれば、優先すべき性能に応じてエンジンコントローラ４内の信号分配構造を変化させることで、優先性能の実現に最適な分配優先順位で３つのアクチュエータＡ，Ｂ，Ｃに目標トルク信号を分配することができる。また、信号分配構造の変更はフィルタＡ，Ｂ，Ｃの位置を入れ替えるだけでよいので、新た信号分配構造の構築も容易である。
【００６０】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、本発明をエンジンに適用する場合、トルク制御にかかるアクチュエータは、スロットル、点火装置、燃料噴射装置、可変動弁装置には限定されない。例えば、モータアシスト付きターボチャージャ（ＭＡＴ）を備えるエンジンでは、ＭＡＴをトルク制御にかかるアクチュエータとして用いることもできる。また、オルタネータ等のエンジンによって駆動される補機によってもその負荷を制御することで、間接的にエンジンのトルク（有効トルク）を制御することができる。したがって、これら補機をトルク制御にかかるアクチュエータとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１としてのトルク制御装置によるエンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図２】図１中に示す「燃費優先」の信号分配構造による信号処理の具体例を示すタイムチャートである。
【図３】図１中に示す「応答性優先」の信号分配構造による信号処理の具体例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置によるエンジンの制御系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６２】
２  パワートレインマネージャ
４  エンジンコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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