動力システムのトルク制御装置
【課題】動力システムのトルク制御装置に関し、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加を容易にする。
【解決手段】動力システムの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータ２、４、１２へ分配する。各アクチュエータ２、４、１２の信号の入力部には、分配される信号のうち当該アクチュエータ２、４、１２の動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータ２、４、１２の指令信号として通過させる信号処理フィルタ６、８、１４を設ける。
【解決手段】動力システムの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータ２、４、１２へ分配する。各アクチュエータ２、４、１２の信号の入力部には、分配される信号のうち当該アクチュエータ２、４、１２の動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータ２、４、１２の指令信号として通過させる信号処理フィルタ６、８、１４を設ける。
【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】
特許文献１には、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が記載されている。このシステムでは、目標伝達トルクをクラッチとモータとに分配する手段としてローパスフィルタが用いられている。具体的には、クラッチ制御装置に供給される目標伝達トルクから、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伝達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２つ備えるシステムでは、特許文献１に記載のシステムのように目標トルクの供給経路にローパスフィルタを配置することで、ローパスフィルタのカットオフ周波数を基準として目標トルクを２つのアクチュエータに分配することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のシステム構成は、トルク制御にかかるアクチュエータが新規に追加される可能性のあるシステムには、そのまま適用することはできない。特許文献１に記載のシステム構成に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を分配する手段がないからである。特許文献１に記載のシステム構成においてトルク制御にかかるアクチュエータを新規に追加する場合には、フィルタの追加や既存フィルタの信号通過特性の見直しが必用になると考えられる。しかし、特許文献１には、その方法についての記載はない。
【０００７】
動力システムにおいてトルク制御の高精度化を実現するためには、トルク制御にかかるアクチュエータの数を増やすことが有効である。また、既存のシステムであっても、トルク制御にかかるアクチュエータを後から追加することができれば、トルク制御の高精度化を図ることができる。その場合、制御構造の変更の必用が無いこと、或いは、制御構造の変更が最小限であることが、アクチュエータの追加の容易性、すなわち、システムの拡張性を確保する上で重要となる。
【０００８】
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、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加が容易な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】
【０００９】
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、
前記動力システムの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータへ分配する信号分配構造と、
各アクチュエータの信号の入力部に設けられて、前記信号分配構造から供給される信号のうち当該アクチュエータの動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータの指令信号として通過させる信号処理フィルタと、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度の低い順に前記分配優先順位が設定されていることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記信号分配構造は、前記信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記信号分配構造は、前記アクチュエータが動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させる第２信号処理フィルタを含み、前記第２信号処理フィルタを通過後の信号を前記アクチュエータへ供給し、前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であることを特徴としている。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、
前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から、前記第２信号処理フィルタ並びに前記信号処理フィルタを通過後の信号と、次位のアクチュエータへ供給される信号とを差し引いた信号に基づき、前記第２信号処理フィルタの信号通過特性を補正する信号通過特性補正手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１４】
第６の発明は、第４の発明において、
前記第２信号処理フィルタとして信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意され、
前記複数のフィルタの中から前記動力システムの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択するフィルタ選択手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、
前記フィルタ選択手段は、指令信号によって前記アクチュエータを動作させたときに予想されるトルクの応答感度の良否に応じて、前記第２信号処理フィルタとして使用するフィルタを決定することを特徴としている。
【００１６】
第８の発明は、第３の発明において、
前記信号処理フィルタの最大通過周波数は、対応するアクチュエータで実現可能と予想される最大応答周波数よりも低く設定されていることを特徴としている。
【００１７】
第９の発明は、第３の発明において、
最下位のアクチュエータにかかる信号処理フィルタを通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１８】
第１０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のそれぞれに信号通過特性の異なる複数の信号処理フィルタが設定され、
前記動力システムの目標トルクの変化を予測する予測手段と、
予測される目標トルクの変化に基づき、前記複数のアクチュエータ間における前記信号処理フィルタの組み合わせを決定する組み合わせ決定手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１９】
第１１の発明は、第３の発明において、
前記信号処理フィルタは指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２０】
第１２の発明は、第１１の発明において、
前記差分信号が目標トルク信号の生成に反映されてから所定時間が経過した後も前記差分が無くならない場合には、目標トルク信号の生成に異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２１】
第１３の発明は、第３の発明において、
前記信号処理フィルタは前記アクチュエータの動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る状態が所定時間継続する場合には、前記アクチュエータに異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２２】
第１４の発明は、第３の発明において、
前記アクチュエータの動作目標値と実際値との間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２３】
第１５の発明は、第３の発明において、
前記アクチュエータに入力された指令信号のトルク換算値と前記アクチュエータの動作によって実現されたトルクとの間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２４】
第１６の発明は、第１乃至第１５の何れか１つの発明において、
前記の複数のアクチュエータ、信号処理フィルタ及び信号分配構造からなる複数の制御グループと、
前記複数の制御グループの中から前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択するグループ選択手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００２５】
第１７の発明は、第１６の発明において、
前記グループ選択手段は、前記動力システムの目標トルクに基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴としている。
【００２６】
第１８の発明は、第１６の発明において、
前記グループ選択手段は、各アクチュエータの状態に基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴としている。
【００２７】
第１９の発明は、第１乃至第１５の何れか１つの発明において、
前記複数のアクチュエータに優先されて指令信号が決定される優先アクチュエータと、
前記信号分配構造によって前記複数のアクチュエータに分配される目標トルク信号から前記優先アクチュエータに入力される指令信号を差し引く目標トルク信号補正手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００２８】
第２０の発明は、第１乃至第１９の何れか１つの発明において、
前記動力システムは自動車に搭載される内燃機関であることを特徴としている。
【００２９】
第２１の発明は、第２０の発明において、
前記アクチュエータとして、吸入空気量を調整するスロットルと、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴としている。
【００３０】
第２２の発明は、第２０の発明において、
前記アクチュエータとして、吸気バルブのリフト量を変更する可変リフト機構と、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴としている。
【００３１】
第２３の発明は、第２１又は第２２の発明において、
前記アクチュエータとして、燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整する燃料噴射装置をさらに含むことを特徴としている。
【００３２】
第２４の発明は、第２１乃至第２３の何れか１つの発明において、
前記アクチュエータとして、前記内燃機関によって駆動される補機をさらに含むことを特徴としている。
【００３３】
第２５の発明は、第１乃至第１９の何れか１つの発明において、
前記動力システムは内燃機関と電動機とからなるハイブリッド動力システムであり、前記アクチュエータとして前記電動機を含むことを特徴としている。
【００３４】
第２６の発明は、第２０乃至第２５の何れか１つの発明において、
前記信号分配構造に供給される目標トルク信号から、特定周波数域の信号成分を取り除く特定信号除去フィルタをさらに備えることを特徴としている。
【００３５】
第２７の発明は、第２６の発明において、
前記特定信号除去フィルタは、車両の固有周波数と同じ周波数の信号成分を目標トルク信号から取り除くことを特徴としている。
【００３６】
第２８の発明は、第２０乃至第２５の何れか１つの発明において、
前記内燃機関の回転速度に応じて前記信号処理フィルタの信号通過特性を変更する信号通過特性変更手段をさらに備えることを特徴としている。
【００３７】
第２９の発明は、第２０乃至第２５の何れか１つの発明において、
前記動力システムは前記内燃機関の回転を変速して駆動輪に伝達する変速機を含み、
現在の機関回転速度において前記の各アクチュエータを動作させることで実現可能なトルクの可変範囲を予測するトルク可変範囲予測手段と、
現在の運転条件のもとでの目標トルクの変化範囲を予測する目標トルク変化範囲予測手段と、
実現可能なトルク可変範囲が目標トルクの変化範囲に対して不足する場合に、前記変速機の変速比を調整してトルク可変範囲が拡大する方向に機関回転速度を変化させる変速比制御手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３８】
第１の発明によれば、目標トルク信号が各アクチュエータに分配されることで、目標トルクの実現のために複数のアクチュエータが重複して動作してしまうことはない。また、各アクチュエータには、そのアクチュエータの動作特性に合った信号のみを通過させる信号処理フィルタが組み合わせられているので、アクチュエータの動作能力を超える指令信号が入力されることは防止される。アクチュエータを新規に追加する場合は、アクチュエータと、そのアクチュエータの動作特性に合った信号のみを通過させる信号処理フィルタとを１セットとして信号分配構造に組み込めばよい。その際、既存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に伴う制御構造の変更の必用は無いか、変更の必用が有ったとしても最小限に止めることができる。
【００３９】
第２の発明によれば、動作に対するトルクの応答感度の低いアクチュエータから優先的に目標トルク信号が分配される。これによれば、トルク制御のための負担が１つのアクチュエータに偏ることはなく、応答感度の低いアクチュエータから応答感度の高いアクチュエータまで、全てのアクチュエータを有効に活用することができる。
【００４０】
第３の発明によれば、アクチュエータを新規に追加する場合に既存の制御構造を変更する必要は無い。また、信号分配構造に追加する信号処理フィルタの位置によって、新規追加するアクチュエータへの目標トルク信号の分配優先順位を決定することができる。さらに、信号分配構造内の各信号処理フィルタの位置を組替えるだけで、各アクチュエータの分配優先順位を容易に変更することができる。
【００４１】
第４の発明によれば、複数のアクチュエータ間で動作可能な信号域が重複している場合に、その重複信号域で動作させるアクチュエータを任意に選定することができる。具体的には、重複信号域で動作させたいアクチュエータ以外については、重複信号域に対応する信号が通過しないように、つまり、重複信号域を特定信号域に含まないように第２信号処理フィルタの信号通過特性を設定すればよい。また、各第２信号処理フィルタにおける特定信号域の設定を変更することで、上記の重複信号域で動作させるアクチュエータを他のアクチュエータに変更することもできる。
【００４２】
第２信号処理フィルタを通過前の信号から、第２信号処理フィルタ並びに信号処理フィルタを通過後の信号と、次位のアクチュエータへ供給される信号とを差し引いた信号は、当該アクチュエータでも次位のアクチュエータでも動作が実現されない誤差信号となる。第５の発明によれば、この誤差信号に基づいて第２信号処理フィルタの信号通過特性を補正することで、何れのアクチュエータでも実現されない信号域を無くすことができる。
【００４３】
第６の発明によれば、複数のアクチュエータ間で動作可能な信号域が重複している場合に、その重複信号域で動作させるアクチュエータを動力システムの運転状態に応じて切り替えることができ、動力システムの運転状態に合った最適なトルク制御を実現することができる。
【００４４】
第７の発明によれば、第２信号処理フィルタとして使用するフィルタを動力システムの運転状態に応じて決定する際、アクチュエータを動作させたときに予想されるトルクの応答感度の良否を考慮することで、精度の高いトルク制御を実現できる最適なアクチュエータを選定することが可能になる。
【００４５】
第８の発明によれば、アクチュエータの実際の最大応答周波数は機差バラツキや経年変化のために設計値よりも低い場合があるが、そのような場合において信号処理フィルタを通過する信号がアクチュエータの最大応答周波数を超えることを防止できる。
【００４６】
最下位のアクチュエータにかかる信号処理フィルタを通過前の信号と通過後の信号との差分信号は、目標トルク信号のうち何れのアクチュエータでも対応できない信号域を示している。第９の発明によれば、この差分信号を目標トルク信号の生成に反映することで、目標トルク信号を実現可能な信号域内で生成することが可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００４７】
第１０の発明によれば、目標トルクの変化を予測し、その予測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るので、各アクチュエータの動作の最適化によって目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００４８】
飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との差分信号は、当該アクチュエータの動作によっては実現できない大きさのトルクを示している。第１１の発明によれば、この差分信号を目標トルク信号の生成に反映することで、実現可能な大きさの範囲内に目標トルク信号を制限することが可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００４９】
第１２の発明によれば、飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との差分信号を利用して、目標トルク信号が正常に生成されているか否か診断することできる。
【００５０】
第１３の発明によれば、飽和要素の最大値及び最小値はアクチュエータの動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて制限されるので、飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分がある場合は、アクチュエータは所望の動作を実現してないことになる。したがって、飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との差分を見ることで、アクチュエータが正常に動作しているか否か診断することできる。
【００５１】
アクチュエータの動作能力の限界を超える指令信号がアクチュエータに入力されたとき、アクチュエータの動作目標値と実際値との間には差分が生じる。第１４の発明によれば、その差分信号を当該アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映することで、アクチュエータに入力される指令信号がその能力限界内に収まるような目標トルクの分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００５２】
アクチュエータの動作能力の限界を超える指令信号がアクチュエータに入力されたとき、アクチュエータに入力された指令信号のトルク換算値とアクチュエータの動作によって実現されたトルクとの間には差分が生じる。第１５の発明によれば、その差分信号を当該アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映することで、アクチュエータに入力される指令信号がその能力限界内に収まるような目標トルクの分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００５３】
第１６の発明によれば、複数の制御グループの中から動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択可能とすることで、ダイナミックレンジの大きなトルク制御の実現が可能になる。また、システム設計の自由度が向上するという利点もある。
【００５４】
第１７の発明によれば、目標トルクに応じて制御グループを切り替えることで、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００５５】
第１８の発明によれば、各アクチュエータの状態に基づいて制御グループを切り替えることで、個々のアクチュエータの状態がトルク制御に与える影響を緩和することが可能になる。
【００５６】
第１９の発明によれば、特定のアクチュエータの動作を他のアクチュエータの動作に優先したい要求がある場合に、その特定のアクチュエータ（優先アクチュエータ）を含むアクチュエータ全体の動作によって目標トルクを実現しつつ、前記要求も実現することができる。
【００５７】
第２０の発明によれば、自動車に搭載される内燃機関のトルク制御において、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加を容易にすることができる。
【００５８】
第２１の発明によれば、スロットル開度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配してトルク制御を行うことができる。
【００５９】
第２２の発明によれば、吸気バルブのリフト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配してトルク制御を行うことができる。
【００６０】
第２３の発明によれば、燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御で実現可能なトルクにも目標トルクを分配してトルク制御を行うことができる。
【００６１】
第２４の発明によれば、補機による負荷の制御で実現可能なトルクにも目標トルクを分配してトルク制御を行うことができる。
【００６２】
第２５の発明によれば、内燃機関と電動機とからなるハイブリッド動力システムにおいて、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加を容易にすることができる。
【００６３】
第２６の発明によれば、目標トルク信号から特定周波数域の信号成分が取り除かれることで、内燃機関から特定周波数域の振動が発生することを防止することができる。
【００６４】
第２７の発明によれば、目標トルク信号から車両の固有周波数と同じ周波数の信号成分が取り除かれることで、車両の振動を抑制することができる。
【００６５】
内燃機関では、各アクチュエータによって実現可能な目標トルク信号の信号域は機関回転速度に依存する。第２８の発明によれば、機関回転速度に応じて信号処理フィルタの信号通過特性を変更することで、各アクチュエータの動作能力に応じた目標トルク信号の分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００６６】
また、内燃機関では、アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度は機関回転速度に依存する。第２９の発明によれば、変速機の変速比を制御して機関回転速度を変化させることで、アクチュエータによるトルク可変範囲が目標トルクの変化範囲をカバーするようにアクチュエータを動作させることが可能であり、高い精度で目標トルクを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下では、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。
【００６８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４、１２を備えている。これらアクチュエータ２、４、１２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。ここでは、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＣ１２を燃料噴射装置とする。スロットルは、その開度によってエンジンのトルクを制御することができ、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。また、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。
【００６９】
本実施の形態のトルク制御装置は、トルク制御に使用するアクチュエータを容易に追加できるという特徴を有している。まず、アクチュエータＡ２とアクチュエータＢ４とを用いたトルク制御の方法について説明し、次に、トルク制御に使用するアクチュエータとしてアクチュエータＣ１２を新たに追加する方法について説明する。
【００７０】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。
【００７１】
トルク制御装置は、目標トルク信号を２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。目標トルク信号の分配には、フィルタ６、８が用いられる。フィルタ６、８は、各アクチュエータ２、４の信号の入力部に設けられ、対応するアクチュエータ２、４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させる。アクチュエータＡ２に組み合わせられるフィルタＡ６は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタ（ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等の狭義のフィルタ）と、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード（飽和要素）等から構成されている。同様に、アクチュエータＢ４に組み合わせられるフィルタＢ８は、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタと、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード等から構成されている。これらフィルタ６、８は、第１の発明にかかる「信号処理フィルタ」に相当する。
【００７２】
トルク制御装置の信号分配構造では、目標トルク信号を各アクチュエータ２、４に分配する上での優先順位が予め設定されている。分配優先順位は任意に設定することができるが、図１に示す構成では、アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度の低い順に分配優先順位が設定されている。すなわち、トルク応答感度の低いスロットル（アクチュエータＡ）２の方が、トルク応答感度の高い点火装置（アクチュエータＢ）４よりも分配優先順位を上に設定されている。このように分配優先順位を設定すれば、トルク制御のための負担が１つのアクチュエータに偏ることはなく、応答感度の低いアクチュエータから応答感度の高いアクチュエータまで、全てのアクチュエータを有効に活用することが可能になる。なお、各アクチュエータ２、４の分配優先順位は、具体的には、対応するフィルタ６、８の信号分配構造内の位置によって決まる。
【００７３】
図１に示す構成では、上位のアクチュエータＡ２に対応するフィルタＡ６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Ａ２には、フィルタＡ６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Ｂ４に対応するフィルタＢ８には、上位のフィルタＡ６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。この差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２では実現できない、或いは実現されない信号である。この差分信号がフィルタＢ８に入力され、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢ４に入力される。これにより、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＡ２に実現させ、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲のみアクチュエータＢ４に実現させることができる。
【００７４】
なお、場合よっては、アクチュエータＢ４の方を優先してトルク制御に使用したいという要望もありうる。その場合には、フィルタＡ６の位置とフィルタＢ８の位置とを入れ替えるだけでよい。ただし、当然のことながら、その場合にもフィルタＡ６にはアクチュエータＡ２が接続され、フィルタＢ８にはアクチュエータＢ４が接続されている。このように信号分配構造内のフィルタ６、８の位置を入れ替えることで、目標トルクのうちアクチュエータＢ４で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＢ４に実現させ、アクチュエータＢ４で実現されないトルク範囲のみアクチュエータＡ２に実現させることが可能になる。
【００７５】
アクチュエータＣ１２を追加する場合には、アクチュエータＣ１２の動作特性に合った信号のみを通過させるフィルタＣ１４を信号の入力部に設け、このフィルタＣ１４を上記の信号分配構造に組み込む。具体的には、図１中に破線で示すように、フィルタＢ８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フィルタＣ１４に入力されるようにすればよい。この差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現できない、或いは実現されない信号である。この差分信号がフィルタＣ１４に入力され、フィルタＣ１４を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＣ１２に入力される。これにより、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＡ２に実現させ、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲のうちアクチュエータＢ４で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＢ４に実現させ、アクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されないトルク範囲のみアクチュエータＣ１２に実現させることができるようになる。
【００７６】
なお、上記のようにアクチュエータＣ１２を追加する場合、アクチュエータＣ１２の分配優先順位は最下位となる。しかし、前述のように、各アクチュエータ２、４、１２の分配優先順位は、対応するフィルタ６、８、１４の位置によって自由に変更することができる。例えば、フィルタＡ６とフィルタＢ８との間にフィルタＣ１４を差し込めば、アクチュエータＣ１２の分配優先順位をアクチュエータＡ２の次位とすることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、アクチュエータＣ１２を新規に追加する場合、既存の制御構造を変更する必要は無い。具体的には、既存アクチュエータ２、４への新たなフィルタの追加や、既存フィルタ６、８の信号通過特性の見直しは必要はない。また、信号分配構造に追加するフィルタＣ１４の位置によって、新規追加するアクチュエータＣ１２への目標トルク信号の分配優先順位を決定することができる。さらに、信号分配構造内の各フィルタ６、８、１４の位置を組替えるだけで、各アクチュエータ２、４、１２の分配優先順位を容易に変更することができる。
【００７８】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４を備えている。これらアクチュエータ２、４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。
【００７９】
本実施の形態のトルク制御装置は、複数のアクチュエータ間で動作可能な信号域が重複している場合に、その重複信号域で動作させるアクチュエータを任意に選定することができるという特徴を有している。以下、本実施の形態にかかるトルク制御の方法について説明する。
【００８０】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。
【００８１】
トルク制御装置は、目標トルク信号を２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。各アクチュエータ２、４の信号の入力部には、アクチュエータ２、４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタ６、８がそれぞれ設けられている。アクチュエータＡ２に組み合わせられるフィルタＡ６は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタ（ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等の狭義のフィルタ）と、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード（飽和要素）等から構成されている。同様に、アクチュエータＢ４に組み合わせられるフィルタＢ８は、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタと、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード等から構成されている。これらフィルタ６、８は、第１の発明にかかる「信号処理フィルタ」に相当する。
【００８２】
目標トルク信号の各アクチュエータ２、４への分配には、調停フィルタ１８が用いられる。調停フィルタ１８はフィルタＡ６の上流に配置されている。上位のアクチュエータＡ２に対応するフィルタＡ６には、調停フィルタ１８を通過した目標トルク信号が入力される。アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６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Ｂ４に対応するフィルタＢ８には、調停フィルタ１８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。この差分信号がフィルタＢ８に入力され、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢ４に入力される。
【００８３】
調停フィルタ１８は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させるフィルタである。図３は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域と、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域と、調停フィルタ１８の通過信号域（特定信号域）との関係を示す図である。図３においてアクチュエータＡ２が動作可能な信号域は、フィルタＡ６の通過信号域に対応している。また、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域は、フィルタＢ８の通過信号域に対応している。本実施の形態では、調停フィルタ１８の通過信号域は、アクチュエータ２、４の両方が動作可能な信号域（重複信号域）内に設定されている。調停フィルタ１８は、第４の発明にかかる「第２信号処理フィルタ」に相当する。
【００８４】
図２に示す構成では、図３中に曲線で示すような目標トルク信号の入力があった場合、目標トルク信号を示す曲線のうち細線で示す部分のみ調停フィルタ１８を通過する。調停フィルタ１８を通過した信号はフィルタＡ６を通ってアクチュエータＡ２に入力される。アクチュエータＡ２が動作可能な信号域内であっても、調停フィルタ１８の通過信号域から外れている信号は、アクチュエータＡ２ではなくアクチュエータＢ４に入力される。目標トルク信号を示す曲線のうち太線で示す部分がアクチュエータＢ４に入力される信号である。これにより、分配優先順位が上位のアクチュエータＡ２で実現可能な目標トルク信号の一部を下位のアクチュエータＢ４に実現させることができる。
【００８５】
本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、２つのアクチュエータ２、４間で動作可能な信号域が重複している場合、その重複信号域で動作させるアクチュエータを任意に選定することができる。具体的には、分配優先順位が上位のアクチュエータＡ２に実現させたい信号域に合わせて調停フィルタ１８の通過信号域を設定すればよい。そうすることで、調停フィルタ１８の通過信号域以外の重複信号域は、下位のアクチュエータＢ４に実現させることができる。
【００８６】
また、本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、調停フィルタ１８の通過信号域の設定を変更することで、各アクチュエータ２、４に実現させる信号域を変更することが可能である。アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置とすれば、エンジンの運転モードや制約等に基づいて調停フィルタ１８の通過信号域の設定を変更することで、スロットル開度でエンジントルクを制御する信号域と、点火時期でエンジントルクを制御する信号域とを容易に調停することができる。
【００８７】
なお、本実施の形態のトルク制御装置においても、アクチュエータを新規に追加することができる。その場合には、新規追加するアクチュエータの動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータの指令信号として通過させるフィルタ（信号処理フィルタ）と、アクチュエータＢ４でトルク制御を行う信号域と新規追加するアクチュエータでトルク制御を行う信号域とを調停するための調停フィルタ（第２信号処理フィルタ）とを、図２に示す構成に追加すればよい。
【００８８】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図４に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【００８９】
本実施の形態のトルク制御装置は、調停フィルタ１８の信号通過特性を補正するための構成を有している。以下、調停フィルタ１８の信号通過特性の補正を行う利点と、その方法について図５及び図６を用いて説明する。
【００９０】
図５は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域と、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域と、補正前の調停フィルタ１８の通過信号域との関係を示す図である。ここでは、調停フィルタ１８の通過信号域が、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域、つまり、フィルタＡ６の通過信号域を大きく超えている場合を例にとっている。図５中に曲線で示すような目標トルク信号の入力があった場合、目標トルク信号を示す曲線のうち細線で示す部分と点線で示す部分とが調停フィルタ１８を通過する。しかし、細線で示す部分の信号はフィルタＡ６を通過するが、点線で示す部分の信号はフィルタＡ６で取り除かれてしまう。一方、フィルタＢ８を通過する信号は、調停フィルタ１８の通過信号域から外れている信号、つまり、目標トルク信号を示す曲線のうち太線で示す部分となる。この結果、点線で示す部分の信号はアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号となってしまう。
【００９１】
調停フィルタ１８の信号通過特性の補正は、上記のようなアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号域を無くすために行われる。具体的には、新たに設けられた判定部２２に、目標トルク信号から各フィルタ６、８を通過した信号を差し引いた信号が入力される。この信号は、上位のアクチュエータＡ２でも下位のアクチュエータＢ４でも動作が実現されない誤差信号である。判定部２２は、誤差信号が事前に予測されていた許容誤差範囲内か否か判定する。判定の結果、誤差信号が許容誤差範囲を超える場合には、その判定結果が調停フィルタ１８の通過信号域の設定に反映される。判定部２２は、第５の発明にかかる「信号通過特性補正手段」に相当する。
【００９２】
図６は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域と、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域と、補正後の調停フィルタ１８の通過信号域との関係を示す図である。前記の判定結果が反映されることで、調停フィルタ１８の通過信号域はフィルタＡ６の通過信号域からのはみ出しが小さくなる方向に補正される。その結果、図５と図６とを比較して分かるように、目標トルク信号を示す曲線のうち点線で示す部分、すなわち、アクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号域を縮減することができる。各アクチュエータ２、４には、通過信号域を補正後の調停フィルタ１８によって分配された信号が入力される。
【００９３】
本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、調停フィルタ１８の信号通過特性の設定にずれがある場合、アクチュエータ２、４を動作させる前にそのずれを補正することができる。これにより、アクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号域を縮減することができ、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００９４】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４としてのトルク制御装置は、実施の形態１の構成を基本としつつ、各フィルタ（信号処理フィルタ）の信号通過特性を次のように設定したことに特徴がある。図７は本実施の形態にかかるフィルタの信号通過特性の設定を説明するための図である。
【００９５】
図１に示す構成において、各フィルタは、対応するアクチュエータが動作可能な、或いは動作させたい信号域に合わせてその信号通過域が設定されている。しかし、アクチュエータには機差バラツキや経年変化があり、その影響でフィルタの信号通過域がアクチュエータが動作可能な信号域よりも広くなってしまう場合がある。その場合、一部の信号は、フィルタを通過したにもかかわらずアクチュエータでは実現不可能になってしまう。
【００９６】
そこで、本実施の形態のトルク制御装置では、各アクチュエータの機差バラツキや経年変化、特に、最大応答周波数の機差バラツキや経年変化を考慮し、予想される最も遅い最大応答周波数にフィルタの最大通過周波数を合わせている。図７に示す信号通過特性の設定では、予想される最も遅いアクチュエータＡの最大応答周波数にフィルタＡの最大通過周波数が合わせられている。そして、フィルタＡの最大通過周波数にフィルタＢの最小通過周波数が合わせられている。
【００９７】
図７に示す設定によれば、フィルタＡを通過する信号がアクチュエータＡの最大応答周波数を超えることを防止することができ、フィルタＡを通過した信号は全てアクチュエータＡによって実現することができる。また、アクチュエータＡで実現可能ではあるがフィルタＡで取り除かれる信号は、アクチュエータＡよりも応答が速いアクチュエータＢにて実現させることができる。これにより、何れのアクチュエータでも実現されない信号を無くすことができ、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００９８】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図８に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【００９９】
本実施の形態では、実施の形態１と同様、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＣ１２を燃料噴射装置とする。トルクの応答性を重視した場合、目標トルクの分配優先順位は、上位からスロットル、点火装置、そして、燃料噴射装置の順となる。しかし、エンジンにはトルクの応答性だけでなく、触媒暖機、ノック回避、エンジン保護等、種々の機能の実現が求められる。求められる機能によっては、特定のアクチュエータの動作を常に他のアクチュエータの動作に優先させることが必要になる場合もある。
【０１００】
本実施の形態のトルク制御装置は、特定のアクチュエータの動作を他のアクチュエータの動作に優先させるための構成を有している。図８に示す構成では、アクチュエータＣ１２が他に優先させる優先アクチュエータとなっている。この優先アクチュエータＣ１２には、図示しない指示値決定部において他のアクチュエータＡ２やアクチュエータＢ４に優先されて指示値が決定される。ここでいう指示値とは、優先アクチュエータが燃料噴射装置である場合には燃料噴射量及び燃料噴射時期である。また、優先アクチュエータが点火装置である場合には点火時期であり、優先アクチュエータがスロットルである場合にはスロットル開度である。指示値はエンジンに要求されるトルク応答性以外の要件や機能から決定される。
【０１０１】
また、優先アクチュエータＣ１２の指示値は、トルク変換部３０においてトルク信号に変換され、目標トルク信号から差し引かれる。そして、指示値の分のトルク信号を差し引かれた目標トルク信号が、優先アクチュエータＣ１２以外のアクチュエータ２、４に分配優先順位に従って分配される。これにより、優先アクチュエータＣ１２を他に優先して動作させつつ、優先アクチュエータＣ１２を含むアクチュエータ２、４、１２全体の動作によって目標トルクを実現することができる。
【０１０２】
なお、図８に示す構成において、目標トルク信号から指示値の分のトルク信号を差し引く構成は、第１９の発明にかかる「目標トルク信号補正手段」に相当している。
【０１０３】
また、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、実施の形態２のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１０４】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図９に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１０５】
図９に示す構成によれば、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲はアクチュエータＡ２にて実現され、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲はアクチュエータＢ４にて実現される。しかし、フィルタＡ６の通過信号域からもフィルタＢ８の通過信号域からも外れている信号が目標トルク信号に含まれる場合、その信号に対応する目標トルクはアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現することができない。
【０１０６】
そこで、図９に示す構成では、フィルタＢ８を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号が目標トルク信号の生成部３６にフィードバックされるようになっている。最下位のアクチュエータＢ４にかかるフィルタＢ８を通過前の信号と通過後の信号との差分信号は、目標トルク信号のうち何れのアクチュエータ２、４でも対応できない信号域を示している。この差分信号が目標トルク信号生成部３６にフィードバックされることで、実現可能な信号域内での目標トルク信号の生成が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１０７】
なお、図９に示す構成において、フィルタＢ８を通過前の信号と通過後の信号との差分信号を目標トルク信号生成部３６にフィードバックする構成は、第９の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。
【０１０８】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図１０に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１０９】
図１０に示す構成では、フィルタＡ６として、信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意されている。また、フィルタＢ８として、信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意されている。さらに、フィルタＣ１４として、信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意されている。複数のフィルタの中からフィルタＡ６として使用するフィルタを選択し、また、複数のフィルタの中からフィルタＢ８として使用するフィルタを選択し、さらに、複数のフィルタの中からフィルタＣ１４として使用するフィルタを選択して組み合わせることで、その組み合わせ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る。
【０１１０】
本実施の形態のトルク制御装置は、以下に説明するように、エンジンの目標トルクの変化を予測し、予測される目標トルクの変化に基づいてフィルタ６、８、１４の組み合わせを決定することにしている。なお、そのようにトルク制御装置が機能することで、第１０の発明にかかる「予測手段」及び「組み合わせ決定手段」が実現される。
【０１１１】
図１１は目標トルクの変化の一例を示す図である。目標トルクは、ドライバからのトルク要求や、ＶＳＣ、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからのトルク要求を総合して決定される。図中に示すように、目標トルクはステップ的（図中では、減少後、増加）に変化する場合がある。トルク制御装置には、この目標トルクを信号化した目標トルク信号が供給される。
【０１１２】
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、アクチュエータＣを燃料噴射装置とすると（何れも図示略）、目標トルク信号は分配優先順位が高いスロットルに優先的に分配される。しかし、スロットルの動作に対するトルクの応答感度は低いため、目標トルクのステップ的な減少に合わせてスロットルを積極的に閉じ側に動かした場合、次に目標トルクがステップ的に増加したときに必要な開度まで速やかに開くことができない。したがって、この場合は、余りスロットルを動かさず、点火時期によってステップ的な減少分を補償することが目標トルクの実現には有効と考えられる。
【０１１３】
そこで、前述のように目標トルクの変化を予測し、予測される目標トルクの変化に基づいてフィルタ６、８、１４の組み合わせを決定する。目標トルクの決定から目標トルク信号の供給までの間に一定の時間遅れを設けることで、前記一定時間内における目標トルクの変化を予測することができる。図１１において時点p1、p2、p3を起点とする点線円で示す範囲の時間が前記一定時間に相当する。
【０１１４】
フィルタ６、８、１４の組み合わせを決定する上では、分配優先順位が上位のフィルタＡ６から選定していくことが好ましい。ここでは、フィルタＡ６を選定する上での指針について、図１１中に示す時点p1、p2、p3でのフィルタＡ６の選定を例にとって説明する。まず、時点p1では、目標トルクは一旦ステップ的に減少するが、その後直ぐにステップ的に増加することが予測される。このような場合には、スロットルは余り動かさないほうが良いので、フィルタＡ６としては、カットオフ周波数が低周波側に設定されたフィルタ（図１１中で一点鎖線で示す遅いフィルタ）を選定する。時点p2では、今後目標トルクが増加することが予測されるので、目標トルクの増加に素早く対応すべく、カットオフ周波数が高周波側に設定されたフィルタ（図１１中で破線で示す速いフィルタ）を選定する。また、時点p3では、目標トルクは暫く下がり続けることが予測されるので、カットオフ周波数が高周波側に設定されたフィルタを選定する。他のフィルタ６、８の選定も同様にして行う。
【０１１５】
各フィルタ６、８、１４について選定を行った後は、その組み合わせが最適か否か評価することが好ましい。図１０に示す構成では、フィルタ６、８、１４の組み合わせについての評価を行う評価部３８が設けられている。評価部３８には、各フィルタ６、８、１４を通過した指令信号が入力される。評価部３８は、これら指令信号に基づいた各アクチュエータの動作によって実現されるトルクを計算する。そして、計算されたトルクと目標トルクとの差に基づき、選定したフィルタ６、８、１４の組み合わせが最適か否か評価する。評価部３８による評価結果が各フィルタ６、８、１４にフィードバックされることで、最終的に最適な組み合わせが決定される。
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、予測される目標トルクの変化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るので、各アクチュエータの動作を最適化して目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１１７】
実施の形態８．
図１２は本発明の実施の形態８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図１２に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１１８】
図１２に示す構成では、調停フィルタ１８として信号通過特性の異なる２つのフィルタ１８ａ、１８ｂが用意されている。本実施の形態のトルク制御装置は、２つのフィルタ１８ａ、１８ｂの中からエンジンの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択して使用する機能を有している。なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置とする。
【０１１９】
２つのフィルタ１８ａ、１８ｂのうち、一方のフィルタはノーマルフィルタ１８ａといい、もう一方のフィルタはエミッションフィルタ１８ｂという。ノーマルフィルタ１８ａは、目標トルク信号をスロットル（アクチュエータＡ）２に優先的に分配するような信号通過特性を有するフィルタである。スロットルによるトルク制御は、ノック、排気温度、燃費等への悪影響が少ないため、通常はこのノーマルフィルタ１８ａが使用されるようになっている。
【０１２０】
エミッションフィルタ１８ｂは、触媒温度が低いときのようにエミッションの向上を狙いたい場合に使用するフィルタである。エミッションフィルタ１８ｂは、点火時期の遅角によって排気温度の上昇を図れるように、目標トルク信号を点火装置（アクチュエータＢ）４に優先的に分配するような信号通過特性を有している。図１３には、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域と、エミッションフィルタ１８ｂの信号通過特性との関係を示している。なお、図１３に示すグラフの縦軸はトルク変化量（Δトルク）であり、横軸は周波数である。エミッションフィルタ１８ｂは、スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域であってトルク変化量がマイナスの信号域における信号を点火装置に供給するように、その信号通過特性を設定されている。
【０１２１】
本実施の形態のトルク制御装置は、図１４のフローチャートに示すルーチンに従って調停フィルタ１８を選択する。最初のステップＳ１０では、排気通路に配置される触媒の温度が所定の基準温度α未満か否か判定する。触媒温度は、触媒に配置した温度センサによって直接測定してもよく、排気温度から予測してもよい。判定の結果、触媒温度が基準温度α以上であるならばステップＳ１２に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。判定の結果、触媒温度が基準温度α未満であるならばステップＳ１４に進み、エミッションフィルタ１８ｂを選択する。なお、トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１２２】
従来は、触媒暖機を実行する場合、点火時期の遅角量に応じた吸入空気の増量制御と、目標遅角量までの点火時期の遅角制御と、エンジン回転数の安定化制御とを同時に実施する必要があった。しかし、本実施の形態のトルク制御装置によれば、従来のような複雑なロジックを必要とすることなく、目標トルクを実現しながら点火時期の遅角による触媒暖機を行うことができる。
【０１２３】
実施の形態９．
図１５は本発明の実施の形態９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図１５に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１２４】
図１５に示す構成では、調停フィルタ１８として信号通過特性の異なる２つのフィルタ１８ａ、１８ｃが用意されている。本実施の形態のトルク制御装置は、２つのフィルタ１８ａ、１８ｃの中からエンジンの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択して使用する機能を有している。なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置とする。
【０１２５】
２つのフィルタ１８ａ、１８ｃのうち、一方のフィルタはノーマルフィルタ１８ａであり、もう一方のフィルタは燃焼向上フィルタ１８ｃという。ノーマルフィルタ１８ａは、目標トルク信号をスロットル（アクチュエータＡ）２に優先的に分配するような信号通過特性を有するフィルタである。
【０１２６】
燃焼向上フィルタ１８ｃは、燃料性状が悪い場合のように燃焼の悪化を改善したい場合に使用するフィルタである。燃焼向上フィルタ１８ｃは、点火時期の進角によって燃焼の向上を図れるように、目標トルク信号を点火装置（アクチュエータＢ）４に優先的に分配するような信号通過特性を有している。図１６には、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域と、燃焼向上フィルタ１８ｃの信号通過特性との関係を示している。なお、図１６に示すグラフの縦軸はトルク変化量（Δトルク）であり、横軸は周波数である。燃焼向上フィルタ１８ｃは、スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域であってトルク変化量がプラスの信号域における信号を点火装置に供給するように、その信号通過特性を設定されている。
【０１２７】
本実施の形態のトルク制御装置は、図１７のフローチャートに示すルーチンに従って調停フィルタ１８を選択する。最初のステップＳ２０では、燃焼の悪化が検出されたか否か判定する。燃焼の悪化は、エンジン回転数の変動やトルクの変動から間接的に検出することができる。判定の結果、燃焼の悪化が検出されていないときにはステップＳ２２に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。判定の結果、燃焼の悪化が検出されたときにはステップＳ２４に進み、燃焼向上フィルタ１８ｃを選択する。なお、トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１２８】
燃焼向上フィルタ１８ｃが無い場合には、燃焼の悪化の有無に関係なく、目標トルクが増大したときにはスロットルが大きく開かれることになる。しかし、燃焼が悪化しているときにスロットル開度を大きくすると、吸気管負圧の低下によって燃料の霧化が悪化し、燃焼の悪化を助長してしまうことになる。この点に関し、本実施の形態のトルク制御装置によれば、燃焼の悪化が検出されたときには、燃焼向上フィルタ１８ｃを用いて目標トルク信号が分配されるので、目標トルクを実現しながら点火時期の進角による燃焼の向上を図ることができる。
【０１２９】
実施の形態１０．
本発明の実施の形態１０としてのトルク制御装置は、実施の形態８の構成（図１２に示す構成）と実施の形態９の構成（図１５に示す構成）とを併せ持っていることに特徴がある。つまり、調停フィルタ１８として、信号通過特性の異なる３つのフィルタ、すなわち、ノーマルフィルタ１８ａ、エミッションフィルタ１８ｂ及び燃焼向上フィルタ１８ｃを有している。各フィルタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの特徴は前述の通りである。
【０１３０】
本実施の形態のトルク制御装置は、図１８のフローチャートに示すルーチンに従って調停フィルタ１８を選択する。最初のステップＳ３０では、燃焼の悪化が検出されたか否か判定する。判定の結果、燃焼の悪化が検出されたときにはステップＳ３８に進み、燃焼向上フィルタ１８ｃを選択する。燃焼の悪化が検出されていないときにはステップＳ３２に進み、排気通路に配置される触媒の温度が所定の基準温度α未満か否か判定する。判定の結果、触媒温度が基準温度α未満であるならばステップＳ３６に進み、エミッションフィルタ１８ｂを選択する。そして、触媒温度が基準温度α以上であるならばステップＳ３４に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。なお、トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１３１】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、目標トルクを実現しながら点火時期の遅角による触媒暖機を行うことができ、また、目標トルクを実現しながら点火時期の進角による燃焼の向上を図ることもできる。
【０１３２】
実施の形態１１．
本発明の実施の形態１０としてのトルク制御装置は、実施の形態８の構成（図１２に示す構成）を基本としつつ、調停フィルタ１８の選択を図２２のフローチャートに示すルーチンに従って行うことに特徴がある。本実施の形態では、触媒温度に加えて予想されるトルクの応答感度の良否にも基づいて調停フィルタ１８の選択を行う。
【０１３３】
図１９は、スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域とトルクの応答感度との関係について示す図である。スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域は、トルクの応答感度の良否によって高感度域と低感度域とに分けられる。ここでいうトルクの応答感度とは、点火装置の動作量、すなわち、点火時期の変化量に対するトルクの応答感度を意味している。高感度域では、図２０に示すように、点火時期の変化量に対するトルクの変化量が大きい。これに対し、低感度域では、図２１に示すように、点火時期の変化量に対するトルクの変化量が小さい。本実施の形態では、目標トルク信号が高感度域に属する場合にのみ、エミッションフィルタ１８ｂを使用することにしている。
【０１３４】
図２２に示すルーチンの最初のステップＳ４０では、排気通路に配置される触媒の温度が所定の基準温度α未満か否か判定する。判定の結果、触媒温度が基準温度α以上であるならばステップＳ４４に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。判定の結果、触媒温度が基準温度α未満であるならばステップＳ４２に進み、目標トルク信号が低感度域の信号か否か判定する。低感度域の信号であるならばステップＳ４４に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。高感度域の信号であるならばステップＳ４６に進み、エミッションフィルタ１８ｂを選択する。トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明及び第７の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１３５】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、調停フィルタ１８として使用するフィルタを触媒暖機の必要性に応じて選択する際、点火時期を変化させたときに予想されるトルクの応答感度の良否を考慮することで、点火時期が極端に遅角されることを防止してエンジン制御のロバスト性を高く保つことができる。また、トルクの応答感度の低い点火装置を使用せずにスロットルによるトルク制御を行うことで、精度の高いトルク制御を実現することができる。
【０１３６】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態８のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能、すなわち、トルクの応答感度の良否に基づいて調停フィルタ１８の選択を行う機能は、実施の形態９、１０のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１３７】
実施の形態１２．
図２３は本発明の実施の形態１２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図２３に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１３８】
図２３に示す構成では、アクチュエータＡ２とアクチュエータＢ４とを用いてトルク制御を行う制御グループＡと、アクチュエータＡ２とアクチュエータＣ１２とを用いてトルク制御を行う制御グループＢとが設定されている。また、図２３に示す構成では、制御グループＡと制御グループＢの何れか一方を選択し、選択した制御グループに目標トルク信号を供給する選択部４４が設けられている。
【０１３９】
制御グループＡには、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６と、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８と、目標トルク信号を各アクチュエータ２、４へ分配するための調停フィルタ１８とが設けられている。選択部４４によって制御グループＡが選択されたとき、フィルタＡ６には、調停フィルタ１８を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＢ８には、調停フィルタ１８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供給され、アクチュエータＢ４には、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４０】
制御グループＢには、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６と、アクチュエータＣ１２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＣ１４と、目標トルク信号を各アクチュエータ２、１２へ分配するための調停フィルタ４０とが設けられている。調停フィルタ４０は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させるフィルタである。選択部４４によって制御グループＢが選択されたとき、フィルタＡ６には、調停フィルタ４０を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＣ１４には、調停フィルタ４０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供給され、アクチュエータＣ１２には、フィルタＣ１４を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４１】
本実施の形態では、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＣ１２を燃料噴射装置とする。燃料噴射装置によれば、燃料カットによって大幅なトルクダウンが可能となる。図２４には、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域と、燃料カット及びスロットルで実現可能な信号域との関係を示している。なお、図２４に示すグラフの縦軸はトルク変化量（Δトルク）であり、横軸は周波数である。
【０１４２】
図２４において、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域とは、制御グループＡを選択することで実現可能な信号域である。一方、燃料カット及びスロットルで実現可能な信号域は、制御グループＢを選択することで実現可能な信号域である。図２４から分かるように、トルク制御に使用する制御グループを適宜に切り替えることで、ダイナミックレンジの大きなトルク制御を実現することができ、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１４３】
本実施の形態のトルク制御装置は、図２５のフローチャートに示すルーチンに従って制御グループを選択する。最初のステップＳ５０では、目標トルクの変化量（Δトルク要求）が所定の基準値βよりも小さいか否か判定する。基準値βはマイナスの値である。判定の結果、Δトルク要求が基準値βより小さい場合、すなわち、トルクダウンの要求が大きい場合にはステップＳ５４に進み、制御グループＢを選択する。これにより、燃料カットとスロットル制御との組み合わせによって大幅なトルクダウンが可能となる。一方、Δトルク要求が基準値β以上の場合、すなわち、トルクダウンの要求が小さいか或いは無い場合にはステップＳ５２に進み、制御グループＡを選択する。トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第１６及び第１７の発明にかかる「グループ選択手段」が実現される。
【０１４４】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、実施の形態１のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１４５】
実施の形態１３．
図２６は本発明の実施の形態１３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図２６に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１４６】
図２６に示す構成では、アクチュエータＤ５０とアクチュエータＢ４とを用いてトルク制御を行う制御グループＣと、アクチュエータＡ２とアクチュエータＢ４とを用いてトルク制御を行う制御グループＤとが設定されている。また、図２６に示す構成では、制御グループＣと制御グループＤの何れか一方を選択し、選択した制御グループに目標トルク信号を供給する選択部５８が設けられている。
【０１４７】
制御グループＣには、アクチュエータＤ５０の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＤ５２と、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８と、目標トルク信号を各アクチュエータ５０、４へ分配するための調停フィルタ５４とが設けられている。調停フィルタ５４は、アクチュエータＤ５０が動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させるフィルタである。選択部５８によって制御グループＣが選択されたとき、フィルタＤ５２には、調停フィルタ５４を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＤ５０には、フィルタＤ５２を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＢ８には、調停フィルタ５４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供給され、アクチュエータＢ４には、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４８】
制御グループＤには、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６と、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８と、目標トルク信号を各アクチュエータ２、４へ分配するための調停フィルタ１８とが設けられている。選択部４４によって制御グループＤが選択されたとき、フィルタＡ６には、調停フィルタ１８を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＢ８には、調停フィルタ１８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供給され、アクチュエータＢ４には、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４９】
本実施の形態では、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＤ５０を可変リフト機構とする。可変リフト機構は、吸気バルブのリフト量を可変にすることができる装置である。可変リフト機構によれば、スロットルを用いることなく、吸気バルブのリフト量を介して筒内への吸入空気量を制御することができる。可変リフト機構により吸入空気量を制御する場合、スロットルは吸気管圧力の制御等、他の用途に用いることができる。本実施の形態のトルク制御装置は、可変リフト機構を用いたトルク制御を基本とし、可変リフト機構が作動できない場合（例えば、フェール時や、油圧駆動式の可変リフト機構における冷間時）に限り、スロットルを用いたトルク制御に切り替えることにしている。
【０１５０】
本実施の形態のトルク制御装置は、図２７のフローチャートに示すルーチンに従って制御グループを選択する。最初のステップＳ６０では、可変リフト機構（ＶＬ）が正常に作動可能か否か判定する。判定の結果、可変リフト機構が正常に作動できる場合にはステップＳ６２に進み、制御グループＣを選択する。一方、可変リフト機構が正常に作動できない場合にはステップＳ６４に進み、制御グループＤを選択する。トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第１６及び第１８の発明にかかる「グループ選択手段」が実現される。
【０１５１】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、実施の形態１のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１５２】
実施の形態１４．
図２８は本発明の実施の形態１４としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４を備えている。これらアクチュエータ２、４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。
【０１５３】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。図２８に示す構成では、目標トルク信号は目標トルク信号生成部７４で生成される。
【０１５４】
トルク制御装置は、目標トルク信号を２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。目標トルク信号の分配には、ローパスフィルタ６０と飽和要素６２、６４とが用いられる。ローパスフィルタ６０と飽和要素６２とは、アクチュエータＡ２の信号の入力部に設けられている。ローパスフィルタ６０は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させ、飽和要素６２は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限する。飽和要素６４は、アクチュエータＢ４の信号の入力部に設けられ、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限する。ローパスフィルタ６０と飽和要素６２とにより、アクチュエータＡ２にかかる「信号処理フィルタ」が構成されている。また、飽和要素６４は、アクチュエータＢ４にかかる「信号処理フィルタ」に相当する。
【０１５５】
図２８に示す構成では、ローパスフィルタ６０には、目標トルク信号がそのまま入力される。ローパスフィルタ６０で周波数域を制限された信号は、飽和要素６２にて大きさを制限される。アクチュエータＡ２には、飽和要素６２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Ｂ４に対応する飽和要素６４には、ローパスフィルタ６０を通過前の信号から飽和要素６２を通過後の信号を差し引いた差分信号が入力される。この差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２では実現できない、或いは実現されない信号である。この差分信号が飽和要素６４に入力され、飽和要素６４を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢ４に入力される。
【０１５６】
図２８に示す構成によれば、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲はアクチュエータＡ２にて実現され、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲はアクチュエータＢ４にて実現される。しかし、飽和要素６２や飽和要素６４でカットされる信号が目標トルク信号に含まれる場合、それらの信号に対応する目標トルクはアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現することができない。それらの信号はアクチュエータＡ２やアクチュエータＢ４の動作域を超えているためである。
【０１５７】
そこで、図２８に示す構成では、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間に差分が有る場合には、その差分信号ｗ1が異常診断部７２に入力される。また、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間に差分が有る場合には、その差分信号ｗ2が異常診断部７２に入力される。差分信号ｗ1は目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２の動作域を越えている信号を示し、差分信号ｗ2は目標トルク信号のうちアクチュエータＢ４の動作域を越えている信号を示している。
【０１５８】
異常診断部７２は、これら差分信号ｗ1、ｗ2を目標トルク信号生成部７４にフィードバックするようになっている。目標トルク信号生成部７４は、フィードバックされた差分信号ｗ1、ｗ2に基づいて目標トルク信号を制限するか、若しくは、ＶＳＣ、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスにトルク要求の低減を求める。これにより、実現可能な大きさの範囲内に目標トルク信号を制限することが可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１５９】
目標トルク信号の大きさが制限されることで、やがては、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間の差分は無くなり、また、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間の差分も無くなる。しかし、目標トルク信号生成部７４において目標トルク信号を生成する機能に異常が生じている場合、これらの差分は何時までたっても無くならない。
【０１６０】
異常診断部７２は、入力される差分信号ｗ1、ｗ2に基づいて目標トルク信号生成部７４に生じている異常を診断する。具体的には、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間に差分が生じてからの時間を計測し、一定時間経過しても差分信号ｗ1がゼロにならない場合は、目標トルク信号生成部７４に異常が生じていると判定するようになっている。また、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間に差分が生じてからの時間を計測し、一定時間経過しても差分信号ｗ2がゼロにならない場合は、目標トルク信号生成部７４に異常が生じていると判定するようになっている。
【０１６１】
なお、図２８に示す構成において、差分信号ｗ1、ｗ2を目標トルク信号生成部７４にフィードバックする構成は、第１１の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。また、異常診断部７２は、第１２の発明にかかる「異常判定手段」に相当している。
【０１６２】
また、本実施の形態のトルク制御装置は、次のように変形して実施することもできる。以下に説明する変形例においては、異常診断部７２は、第１３の発明にかかる「異常判定手段」に相当する。
【０１６３】
実施の形態１４の変形例では、図２８に示す構成において、飽和要素６２の最大値及び最小値をアクチュエータＡ２の動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて制限する。これによれば、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間に差分がある場合は、アクチュエータＡ２は所望の動作を実現してないことになる。異常診断部７２では、差分信号ｗ1が０か否かによって、アクチュエータＡ２が正常に動作しているか否か診断することできる。
【０１６４】
また、実施の形態１４の変形例では、飽和要素６４の最大値及び最小値をアクチュエータＢ４の動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて制限するようにしてもよい。これによれば、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間に差分がある場合は、アクチュエータＢ４は所望の動作を実現してないことになる。異常診断部７２では、差分信号ｗ2が０か否かによって、アクチュエータＢ４が正常に動作しているか否か診断することできる。
【０１６５】
実施の形態１５．
図２９は本発明の実施の形態１５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータを備えている。トルク制御装置は、エンジンの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従い、各アクチュエータへの指令信号として分配している。図２９に示す構成は、分配後の目標トルク信号の処理にかかる構成である。ここでは、１つのアクチュエータ８０を例にとって説明するが、他のアクチュエータにも同様の構成が設けられている。
【０１６６】
図２９に示すように、分配後の目標トルク信号（指令信号）は、動作目標値設定部８２に入力される。動作目標値設定部８２では、アクチュエータ８０の動作の目標値が指令信号に応じて設定される。動作目標値とは、アクチュエータ８０がスロットルであればその開度であり、アクチュエータ８０が点火装置であれば点火時期である。設定された動作目標値は、飽和要素８４にてアクチュエータ８０が動作可能な範囲にその大きさを制限される。アクチュエータ８０には、飽和要素８４を通過した動作目標値が入力される。
【０１６７】
図２９に示す構成では、飽和要素８４を通過前の動作目標値と通過後の動作目標値との間に差分が有る場合には、その差分値が異常診断部８８に入力される。この差分値は動作目標値のうちアクチュエータ８０の動作範囲を越えている分を示している。異常診断部８８は、この差分値を動作目標値設定部８２にフィードバックするようになっている。動作目標値設定部８２は、フィードバックされた差分値に基づいて動作目標値を制限する。これにより、アクチュエータ８０で実現可能な大きさの範囲内に動作目標値を制限することが可能になる。
【０１６８】
動作目標値設定部８２で動作目標値の大きさが制限されることで、やがては、飽和要素８４を通過前の動作目標値と通過後の動作目標値との間の差分は無くなる。しかし、動作目標値設定部８２の機能に異常が生じている場合、差分は何時までたっても無くならない。異常診断部８８は、入力される差分値に基づいて動作目標値設定部８２に生じている異常を診断する。具体的には、飽和要素８４を通過前の動作目標値と通過後の動作目標値との間に差分が生じてからの時間を計測し、一定時間経過しても差分値がゼロにならない場合は、動作目標値設定部８２に異常が生じていると判定するようになっている。
【０１６９】
本実施の形態のトルク制御装置の構成は、前述の実施の形態１乃至実施の形態１４の何れの構成にも組み合わせることができる。
【０１７０】
実施の形態１６．
図３０は本発明の実施の形態１６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４を備えている。これらアクチュエータ２、４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。
【０１７１】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号ｒをトルク制御装置に供給する。
【０１７２】
トルク制御装置は、目標トルク信号ｒを２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。目標トルク信号ｒの分配には、ローパスフィルタ９６が用いられる。ローパスフィルタ９６の信号通過特性は、次の（１）式及び（２）式に示す伝達関数で表される。なお、(１)式におけるＡ、Ｂ0、Ｂ1及びＢ2、(２)式におけるＣ、Ｄ0、Ｄ1及びＤ2は何れも定数である。
【０１７３】
ｄｘ/ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂ0ｒ＋Ｂ1ｗ1＋Ｂ2ｗ2 ・・・（１）
【０１７４】
ｒ1＝Ｃｘ＋Ｄ0ｒ＋Ｄ1ｗ1＋Ｄ2ｗ2 ・・・（２）
【０１７５】
図３０に示す構成では、目標トルク信号ｒはローパスフィルタ９６に入力され、ローパスフィルタ９６で周波数域を制限される。ローパスフィルタ９６を通過した信号ｒ1は、アクチュエータＡ２への指令信号として動作目標値設定部Ａ９２に入力される。動作目標値設定部Ａ９２では、アクチュエータＡ２の動作の目標値ｚ1が指令信号ｒ1に応じて設定される。この動作目標値ｚ1は、アクチュエータＡ２がスロットルであればその開度である。動作目標値ｚ1はアクチュエータ制御部Ａ９４に入力され、アクチュエータ制御部Ａ９４は動作目標値ｚ1を実現するようにアクチュエータＡ２の動作を制御する。
【０１７６】
目標トルク信号ｒからアクチュエータＡ２への指令信号ｒ1を差し引いた信号ｒ2が、アクチュエータＢ４への指令信号として動作目標値設定部Ｂ１００に入力される。動作目標値設定部Ｂ１００では、アクチュエータＢ４の動作の目標値ｚ2が指令信号ｒ2に応じて設定される。この動作目標値ｚ2は、アクチュエータＢ４が点火装置であれば点火時期である。動作目標値ｚ2はアクチュエータ制御部Ｂ１０２に入力され、アクチュエータ制御部Ｂ１０２は動作目標値ｚ2を実現するようにアクチュエータＢ４の動作を制御する。
【０１７７】
図３０に示す構成によれば、目標トルク信号ｒの低周波数成分はアクチュエータＡ２にて実現され、高周波数成分はアクチュエータＢ４にて実現される。しかし、ローパスフィルタ９６の信号通過特性の設定が適切でない場合、アクチュエータＡ２の動作域を超える指令信号ｒ1がアクチュエータＡ２に分配される可能性がある。その場合、アクチュエータＡ２の動作目標値ｚ1と実際値ｙ1との間には差分信号ｗ1が生じる。また、アクチュエータＢ４の動作域を超える指令信号ｒ2がアクチュエータＢ４に分配される可能性もある。その場合は、アクチュエータＢ４の動作目標値ｚ2と実際値ｙ2との間には差分信号ｗ2が生じる。
【０１７８】
図３０に示す構成では、上記の差分信号ｗ1、ｗ2がローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックされ、信号通過特性が修正されるようになっている。ローパスフィルタ９６の信号通過特性が修正されることで、アクチュエータ２、４の動作域を超えないような目標トルク信号ｒの分配が可能となり、目標トルクの実現精度は高められる。アクチュエータＡ２の動作目標値ｚ1に実際値ｙ1が一致し、且つ、アクチュエータＢ４の動作目標値ｚ2に実際値ｙ2が一致したときにはフィードバックループは切れ、ローパスフィルタ９６の信号通過特性はそのまま維持される。
【０１７９】
なお、図３０に示す構成において、差分信号ｗ1、ｗ2をローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックする構成は、第１４の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。
【０１８０】
実施の形態１７．
図３１は本発明の実施の形態１７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１６のトルク制御装置の変形例である。図３１に示す構成において実施の形態１６と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１８１】
図３１に示す構成では、アクチュエータＡの動作によって実現された実トルクｐ1を推定するトルク推定部Ａ１１０が設けられている。トルク推定部Ａ１１０は、アクチュエータＡの動作の実際値ｙ1から実トルクｐ1を推定する。また、アクチュエータＢの動作によって実現された実トルクｐ2を推定するトルク推定部Ｂ１１２も設けられている。トルク推定部Ａ１１０は、アクチュエータＢの動作の実際値ｙ2から実トルクｐ2を推定する。
【０１８２】
図３１に示す構成によれば、目標トルク信号ｒの低周波数成分はアクチュエータＡにて実現され、高周波数成分はアクチュエータＢにて実現される。しかし、ローパスフィルタ９６の信号通過特性の設定が適切でない場合、アクチュエータＡの動作域を超える指令信号ｒ1がアクチュエータＡに分配される可能性がある。その場合、指令信号（アクチュエータＡにて実現させたい目標トルク）ｒ1と実トルクｐ1との間には差分信号ｗ1が生じる。また、アクチュエータＢの動作域を超える指令信号ｒ2がアクチュエータＢに分配される可能性もある。その場合は、指令信号（アクチュエータＢにて実現させたい目標トルク）ｒ2と実トルクｐ2との間に差分信号ｗ2が生じる。
【０１８３】
図３１に示す構成では、上記の差分信号ｗ1、ｗ2がローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックされ、信号通過特性が修正されるようになっている。ローパスフィルタ９６の信号通過特性が修正されることで、各アクチュエータの動作域を超えないような目標トルク信号ｒの分配が可能となり、目標トルクの実現精度は高められる。アクチュエータＡの指令信号ｒ1に実トルクｐ1が一致し、且つ、アクチュエータＢの指令信号ｒ2に実トルクｐ2が一致したときにはフィードバックループは切れ、ローパスフィルタ９６の信号通過特性はそのまま維持される。
【０１８４】
なお、図３１に示す構成において、差分信号ｗ1、ｗ2をローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックする構成は、第１５の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。
【０１８５】
実施の形態１８．
図３２は本発明の実施の形態１８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図３２に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１８６】
加減速時、エンジンの振動が車両の固有周波数と共振することにより、車両はそのピッチング方向に振動する。このような振動を抑制する方法として、従来は、車両の各運転パターンに対してエンジンのトルク制御にかかる各アクチュエータの操作値を詳細に決定する（適合する）方法が採られていた。しかし、従来方法には、適合のための工数を多く必要とするという課題があった。
【０１８７】
本実施の形態のトルク制御装置は、多くの適合工数を必要とすることなく車両の振動を抑制できるようにしたことに特徴がある。具体的には、図３２に示すように、フィルタ６、８からなる信号分配構造の上流部に制振フィルタ１２０を配置したことが構造上の特徴である。図３３は制振フィルタ１２０の信号通過特性を示す図である。制振フィルタ１２０は、車両の固有周波数域と乗員が不快に感じる周波数域の信号のみを通過させるように構成されている。
【０１８８】
図３２に示す構成では、制振フィルタ１２０に目標トルク信号Ｔreqが入力される。制振フィルタ１２０は上記のような信号通過特性を有するため、目標トルク信号Ｔreqが制振フィルタ１２０を通過することで特定周波数域の信号Ｔvが抽出される。そして、各アクチュエータ２、４には、制振フィルタ１２０を通過した信号Ｔvを目標トルク信号Ｔreqから取り除いた信号Ｔvreqが分配される。例えば、図３４（ａ）に示すような目標トルク信号Ｔreqが入力されたとき、制振フィルタ１２０からは図３４（ｂ）に示すような信号Ｔvが出力され、各アクチュエータ２、４には図３４（ｃ）に示すような信号Ｔvreqが分配される。制振フィルタ１２０は、第２６及び第２７の発明にかかる「特定信号除去フィルタ」に相当している。
【０１８９】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、車両の固有周波数域と乗員が不快に感じる周波数域の信号が予め目標トルク信号から取り除かれるので、各運転パターンに対する各アクチュエータ２、４の操作値を詳細に決定せずとも車両の振動を効果的に抑制することができる。
【０１９０】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、その他の実施の形態のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１９１】
実施の形態１９．
図３５は本発明の実施の形態１９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図３５に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１９２】
図３６は、スロットルを開いたときに実現されるトルク応答とエンジン回転速度との関係を示している。この図に示すように、エンジン回転速度が高いほど、スロットルの動作に対するトルク応答感度は高くなる。トルク制御にかかるアクチュエータとしてスロットルと点火装置とを比較した場合、トルク制御に使用可能な周波数域はスロットルの方が低い。しかし、図３６に示すような特性を考慮すると、低回転速度では点火装置によらなければ実現不可能な高周波数域でも、高回転速度ではスロットルを用いて実現することが可能となる。図３７は、スロットルで実現可能な信号域とエンジン回転速度との関係を示している。
【０１９３】
本実施の形態では、実施の形態１と同様にアクチュエータＡ２はスロットル、アクチュエータＢ４は点火装置とする。アクチュエータＡ２の信号の入力部には、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６が設けられている。また、アクチュエータＢ４の信号の入力部には、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８が設けられている。目標トルク信号の分配優先順位は、上位からアクチュエータＡ２、アクチュエータＢ４となっている。
【０１９４】
図３５に示す構成では、各フィルタ６、８の通過周波数域をエンジン回転速度に応じて変更する通過周波数域変更部１２６が設けられている。図３７に示すように、エンジン回転速度が高くなるほど、より高い周波数域までスロットルで実現可能となることから、通過周波数域変更部１２６は、エンジン回転速度が高くなるほどフィルタＡ６の通過周波数域を高周波数域側に変更するようになっている。フィルタＢ８に関しても同様である。通過周波数域変更部１２６は、点火時期の遅角量（或いは進角量）に対するトルク応答感度とエンジン回転速度との関係に応じてフィルタＢ８の通過周波数域を変更するようになっている。通過周波数域変更部１２６は、第２８の発明にかかる「信号通過特性変更手段」に相当している。
【０１９５】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、スロットルで実現できる周波数域を最大限に利用できるため、点火時期の遅角をトルク制御に用いる回数を低減でき、エンジンの機関効率を高めることができる。また、加速時にスロットルで実現できる周波数域を最大限に利用することが可能となり、加速時のトルクの応答性を向上させることができる。
【０１９６】
なお、アクチュエータＡ２はスロットルには限定されず、アクチュエータＢ４は点火装置には限定されない。エンジンでは、アクチュエータ２、４の種類によらず、各アクチュエータ２、４によって実現可能な目標トルク信号の信号域はエンジン回転速度に依存する。したがって、エンジン回転速度に応じて各フィルタ６、８の信号通過特性を変更することで、各アクチュエータ２、４の動作能力に応じた目標トルク信号の分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１９７】
また、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、その他の実施の形態のトルク制御装置にも追加することが可能である。実施の形態２のトルク制御装置に本実施の形態にかかる新機能を追加する場合には、調停フィルタ１８の通過信号域もエンジン回転速度に応じて変更するのが好ましい。
【０１９８】
実施の形態２０．
図３８は本発明の実施の形態２０としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図３８に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１９９】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。目標トルク信号は各アクチュエータに分配され、各アクチュエータの動作によって目標トルクが実現される。
【０２００】
ところが、エンジンでは、アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度はエンジン回転速度に依存する。図３９及び図４０は、アクチュエータの動作値とトルクとの関係を示す図である。図３９はエンジン回転速度がＮ１のときのトルクの変化を示し、図４０はエンジン回転速度がＮ２（Ｎ２≠Ｎ１）のときのトルクの変化を示している。各図中に示すように、アクチュエータの動作値の変化に対するトルクの可変範囲は、エンジン回転速度によって異なったものになる。このため、エンジン回転速度によっては、各アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度が低いために、前述のトルク要求を満たすことができないおそれがある。
【０２０１】
そこで、本実施の形態のトルク制御装置は、車両やエンジンの運転モードごとに必要とされるトルク可変範囲を判断することにしている。例えば、危険回避や制振制御などの場面では、高いトルク応答が求められ、必要とされるトルク可変範囲も広くなる。また、現在のエンジン回転速度において実現可能なトルクの可変範囲をアクチュエータ毎に予測することにしている。そして、予測されるトルク可変範囲が必要なトルク可変範囲に対して不足している場合には、ミッション制御によってエンジン回転速度を変化させることでトルク可変範囲を拡大することにしている。
【０２０２】
図３８に示す構成では、アクチュエータＡ２によって実現可能なトルク可変範囲は、トルク可変範囲予測部１３４において予測される。トルク可変範囲予測部１３４は、アクチュエータＡ２に入力される指令信号とエンジン回転速度とを条件としてマップを検索し、条件に合ったデータ（トルク可変範囲）をマップから取得する。また、アクチュエータＢ４によって実現可能なトルク可変範囲は、トルク可変範囲予測部１３６において予測される。トルク可変範囲予測部１３６は、アクチュエータＢ４に入力される指令信号とエンジン回転速度とを条件としてマップを検索し、条件に合ったデータ（トルク可変範囲）をマップから取得する。
【０２０３】
予測された各アクチュエータ２、４によるトルク可変範囲は、トルク可変範囲不足判定部１４０に入力される。トルク可変範囲不足判定部１４０は、現在の運転モードのもとで必要とされるトルク可変範囲、言い換えれば、現在の運転モードのもとでの目標トルクの変化範囲を予測する。そして、予測される必要トルク可変範囲と、各アクチュエータ２、４によって実現可能なトルク可変範囲とを比較し、トルク可変範囲が不足している場合にはミッション制御部１３２にエンジン回転速度の変更を要求する。
【０２０４】
ミッション制御部１３２は、エンジン回転速度の変更要求に応じてトランスミッション（有段変速機でも無段変速機でもよい）の変速比を調整し、トルク可変範囲が拡大する方向にエンジン回転速度を変化させる。ミッション制御部１３２によるトランスミッションの制御結果は、エンジン制御部１３０に反映される。エンジン制御部１３０は、反映されたトランスミッションの制御結果を踏まえて目標トルクを再計算する。
【０２０５】
なお、図３８に示す構成において、トルク可変範囲予測部１３４、１３６は、第２９の発明にかかる「トルク可変範囲予測手段」に相当している。また、トルク可変範囲不足判定部１４０は、第２９の発明にかかる「目標トルク変化範囲予測手段」に相当している。そして、ミッション制御部１３２は、第２９の発明にかかる「変速比制御手段」に相当している。
【０２０６】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、エンジン制御とミッション制御との連携により、トランスミッションの変速比を制御してエンジン回転速度を変化させることができる。これにより、現在の運転モードにおいて必要とされるトルク可変範囲をカバーするようにアクチュエータ２、４によるトルク可変範囲を拡大することが可能であり、高い精度で目標トルクを実現することができる。
【０２０７】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、その他の実施の形態のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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る。また、本発明は、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。
【０２１０】
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、可変リフト機構には限定されない。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】
【０２１１】
【図１】本発明の実施の形態１としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態４にかかるフィルタの信号通過特性の設定を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態７としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態８おいて実現されるトルク域とエミッションフィルタの信号通過特性との関係について説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態８において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態９おいて実現されるトルク域と燃焼向上フィルタの信号通過特性との関係について説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態９において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態１０において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態１１おいて実現されるトルク域とトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【図２０】図１９のグラフの高感度域におけるトルク変化と点火時期の変化との関係を示す図である。
【図２１】図１９のグラフの低感度域におけるトルク変化と点火時期の変化との関係を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態１１において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態１２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態１２おいて実現されるトルク域について説明するための図である。
【図２５】本発明の実施の形態１２において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図２６】本発明の実施の形態１３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２７】本発明の実施の形態１３において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図２８】本発明の実施の形態１４としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２９】本発明の実施の形態１５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３０】本発明の実施の形態１６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３１】本発明の実施の形態１７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３２】本発明の実施の形態１８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３３】本発明の実施の形態１８にかかる制振フィルタの信号通過特性について説明するための図である。
【図３４】本発明の実施の形態１８としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図３５】本発明の実施の形態１９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３６】エンジン回転速度とスロットルに対するトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【図３７】本発明の実施の形態１９にかかるフィルタの信号通過特性について説明するための図である。
【図３８】本発明の実施の形態２０としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３９】エンジン回転速度とトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【図４０】エンジン回転速度とトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【符号の説明】
【０２１２】
２、４、１２、５０、８０ アクチュエータ
６、８、１４、５２ フィルタ
１８、４０、５４ 調停フィルタ
１８ａ ノーマルフィルタ
１８ｂ エミッションフィルタ
１８ｃ 燃焼向上フィルタ
２２ 信号通過特性判定部
３０ トルク変換部
３６、７４ 目標トルク信号生成部
３８ フィルタ評価部
４４、５８ 制御グループ選択部
６０、９６ ローパスフィルタ、
６２、６４、８４ 飽和要素
７２、８８ 異常診断部
８２、９２、１００ 動作目標値設定部
９４、１０２ アクチュエータ制御部
１１０、１１２ トルク推定部
１２０ 制振フィルタ
１２６ 通過周波数域変更部
１３０ エンジン制御部
１３２ ミッション制御部
１３４、１３６ トルク可変範囲予測部
１４０ トルク可変範囲不足判定部
【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】
特許文献１には、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が記載されている。このシステムでは、目標伝達トルクをクラッチとモータとに分配する手段としてローパスフィルタが用いられている。具体的には、クラッチ制御装置に供給される目標伝達トルクから、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伝達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２つ備えるシステムでは、特許文献１に記載のシステムのように目標トルクの供給経路にローパスフィルタを配置することで、ローパスフィルタのカットオフ周波数を基準として目標トルクを２つのアクチュエータに分配することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のシステム構成は、トルク制御にかかるアクチュエータが新規に追加される可能性のあるシステムには、そのまま適用することはできない。特許文献１に記載のシステム構成に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を分配する手段がないからである。特許文献１に記載のシステム構成においてトルク制御にかかるアクチュエータを新規に追加する場合には、フィルタの追加や既存フィルタの信号通過特性の見直しが必用になると考えられる。しかし、特許文献１には、その方法についての記載はない。
【０００７】
動力システムにおいてトルク制御の高精度化を実現するためには、トルク制御にかかるアクチュエータの数を増やすことが有効である。また、既存のシステムであっても、トルク制御にかかるアクチュエータを後から追加することができれば、トルク制御の高精度化を図ることができる。その場合、制御構造の変更の必用が無いこと、或いは、制御構造の変更が最小限であることが、アクチュエータの追加の容易性、すなわち、システムの拡張性を確保する上で重要となる。
【０００８】
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、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加が容易な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】
【０００９】
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、
前記動力システムの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータへ分配する信号分配構造と、
各アクチュエータの信号の入力部に設けられて、前記信号分配構造から供給される信号のうち当該アクチュエータの動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータの指令信号として通過させる信号処理フィルタと、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度の低い順に前記分配優先順位が設定されていることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記信号分配構造は、前記信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記信号分配構造は、前記アクチュエータが動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させる第２信号処理フィルタを含み、前記第２信号処理フィルタを通過後の信号を前記アクチュエータへ供給し、前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であることを特徴としている。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、
前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から、前記第２信号処理フィルタ並びに前記信号処理フィルタを通過後の信号と、次位のアクチュエータへ供給される信号とを差し引いた信号に基づき、前記第２信号処理フィルタの信号通過特性を補正する信号通過特性補正手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１４】
第６の発明は、第４の発明において、
前記第２信号処理フィルタとして信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意され、
前記複数のフィルタの中から前記動力システムの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択するフィルタ選択手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、
前記フィルタ選択手段は、指令信号によって前記アクチュエータを動作させたときに予想されるトルクの応答感度の良否に応じて、前記第２信号処理フィルタとして使用するフィルタを決定することを特徴としている。
【００１６】
第８の発明は、第３の発明において、
前記信号処理フィルタの最大通過周波数は、対応するアクチュエータで実現可能と予想される最大応答周波数よりも低く設定されていることを特徴としている。
【００１７】
第９の発明は、第３の発明において、
最下位のアクチュエータにかかる信号処理フィルタを通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１８】
第１０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のそれぞれに信号通過特性の異なる複数の信号処理フィルタが設定され、
前記動力システムの目標トルクの変化を予測する予測手段と、
予測される目標トルクの変化に基づき、前記複数のアクチュエータ間における前記信号処理フィルタの組み合わせを決定する組み合わせ決定手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１９】
第１１の発明は、第３の発明において、
前記信号処理フィルタは指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２０】
第１２の発明は、第１１の発明において、
前記差分信号が目標トルク信号の生成に反映されてから所定時間が経過した後も前記差分が無くならない場合には、目標トルク信号の生成に異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２１】
第１３の発明は、第３の発明において、
前記信号処理フィルタは前記アクチュエータの動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る状態が所定時間継続する場合には、前記アクチュエータに異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２２】
第１４の発明は、第３の発明において、
前記アクチュエータの動作目標値と実際値との間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２３】
第１５の発明は、第３の発明において、
前記アクチュエータに入力された指令信号のトルク換算値と前記アクチュエータの動作によって実現されたトルクとの間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２４】
第１６の発明は、第１乃至第１５の何れか１つの発明において、
前記の複数のアクチュエータ、信号処理フィルタ及び信号分配構造からなる複数の制御グループと、
前記複数の制御グループの中から前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択するグループ選択手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００２５】
第１７の発明は、第１６の発明において、
前記グループ選択手段は、前記動力システムの目標トルクに基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴としている。
【００２６】
第１８の発明は、第１６の発明において、
前記グループ選択手段は、各アクチュエータの状態に基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴としている。
【００２７】
第１９の発明は、第１乃至第１５の何れか１つの発明において、
前記複数のアクチュエータに優先されて指令信号が決定される優先アクチュエータと、
前記信号分配構造によって前記複数のアクチュエータに分配される目標トルク信号から前記優先アクチュエータに入力される指令信号を差し引く目標トルク信号補正手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００２８】
第２０の発明は、第１乃至第１９の何れか１つの発明において、
前記動力システムは自動車に搭載される内燃機関であることを特徴としている。
【００２９】
第２１の発明は、第２０の発明において、
前記アクチュエータとして、吸入空気量を調整するスロットルと、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴としている。
【００３０】
第２２の発明は、第２０の発明において、
前記アクチュエータとして、吸気バルブのリフト量を変更する可変リフト機構と、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴としている。
【００３１】
第２３の発明は、第２１又は第２２の発明において、
前記アクチュエータとして、燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整する燃料噴射装置をさらに含むことを特徴としている。
【００３２】
第２４の発明は、第２１乃至第２３の何れか１つの発明において、
前記アクチュエータとして、前記内燃機関によって駆動される補機をさらに含むことを特徴としている。
【００３３】
第２５の発明は、第１乃至第１９の何れか１つの発明において、
前記動力システムは内燃機関と電動機とからなるハイブリッド動力システムであり、前記アクチュエータとして前記電動機を含むことを特徴としている。
【００３４】
第２６の発明は、第２０乃至第２５の何れか１つの発明において、
前記信号分配構造に供給される目標トルク信号から、特定周波数域の信号成分を取り除く特定信号除去フィルタをさらに備えることを特徴としている。
【００３５】
第２７の発明は、第２６の発明において、
前記特定信号除去フィルタは、車両の固有周波数と同じ周波数の信号成分を目標トルク信号から取り除くことを特徴としている。
【００３６】
第２８の発明は、第２０乃至第２５の何れか１つの発明において、
前記内燃機関の回転速度に応じて前記信号処理フィルタの信号通過特性を変更する信号通過特性変更手段をさらに備えることを特徴としている。
【００３７】
第２９の発明は、第２０乃至第２５の何れか１つの発明において、
前記動力システムは前記内燃機関の回転を変速して駆動輪に伝達する変速機を含み、
現在の機関回転速度において前記の各アクチュエータを動作させることで実現可能なトルクの可変範囲を予測するトルク可変範囲予測手段と、
現在の運転条件のもとでの目標トルクの変化範囲を予測する目標トルク変化範囲予測手段と、
実現可能なトルク可変範囲が目標トルクの変化範囲に対して不足する場合に、前記変速機の変速比を調整してトルク可変範囲が拡大する方向に機関回転速度を変化させる変速比制御手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３８】
第１の発明によれば、目標トルク信号が各アクチュエータに分配されることで、目標トルクの実現のために複数のアクチュエータが重複して動作してしまうことはない。また、各アクチュエータには、そのアクチュエータの動作特性に合った信号のみを通過させる信号処理フィルタが組み合わせられているので、アクチュエータの動作能力を超える指令信号が入力されることは防止される。アクチュエータを新規に追加する場合は、アクチュエータと、そのアクチュエータの動作特性に合った信号のみを通過させる信号処理フィルタとを１セットとして信号分配構造に組み込めばよい。その際、既存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に伴う制御構造の変更の必用は無いか、変更の必用が有ったとしても最小限に止めることができる。
【００３９】
第２の発明によれば、動作に対するトルクの応答感度の低いアクチュエータから優先的に目標トルク信号が分配される。これによれば、トルク制御のための負担が１つのアクチュエータに偏ることはなく、応答感度の低いアクチュエータから応答感度の高いアクチュエータまで、全てのアクチュエータを有効に活用することができる。
【００４０】
第３の発明によれば、アクチュエータを新規に追加する場合に既存の制御構造を変更する必要は無い。また、信号分配構造に追加する信号処理フィルタの位置によって、新規追加するアクチュエータへの目標トルク信号の分配優先順位を決定することができる。さらに、信号分配構造内の各信号処理フィルタの位置を組替えるだけで、各アクチュエータの分配優先順位を容易に変更することができる。
【００４１】
第４の発明によれば、複数のアクチュエータ間で動作可能な信号域が重複している場合に、その重複信号域で動作させるアクチュエータを任意に選定することができる。具体的には、重複信号域で動作させたいアクチュエータ以外については、重複信号域に対応する信号が通過しないように、つまり、重複信号域を特定信号域に含まないように第２信号処理フィルタの信号通過特性を設定すればよい。また、各第２信号処理フィルタにおける特定信号域の設定を変更することで、上記の重複信号域で動作させるアクチュエータを他のアクチュエータに変更することもできる。
【００４２】
第２信号処理フィルタを通過前の信号から、第２信号処理フィルタ並びに信号処理フィルタを通過後の信号と、次位のアクチュエータへ供給される信号とを差し引いた信号は、当該アクチュエータでも次位のアクチュエータでも動作が実現されない誤差信号となる。第５の発明によれば、この誤差信号に基づいて第２信号処理フィルタの信号通過特性を補正することで、何れのアクチュエータでも実現されない信号域を無くすことができる。
【００４３】
第６の発明によれば、複数のアクチュエータ間で動作可能な信号域が重複している場合に、その重複信号域で動作させるアクチュエータを動力システムの運転状態に応じて切り替えることができ、動力システムの運転状態に合った最適なトルク制御を実現することができる。
【００４４】
第７の発明によれば、第２信号処理フィルタとして使用するフィルタを動力システムの運転状態に応じて決定する際、アクチュエータを動作させたときに予想されるトルクの応答感度の良否を考慮することで、精度の高いトルク制御を実現できる最適なアクチュエータを選定することが可能になる。
【００４５】
第８の発明によれば、アクチュエータの実際の最大応答周波数は機差バラツキや経年変化のために設計値よりも低い場合があるが、そのような場合において信号処理フィルタを通過する信号がアクチュエータの最大応答周波数を超えることを防止できる。
【００４６】
最下位のアクチュエータにかかる信号処理フィルタを通過前の信号と通過後の信号との差分信号は、目標トルク信号のうち何れのアクチュエータでも対応できない信号域を示している。第９の発明によれば、この差分信号を目標トルク信号の生成に反映することで、目標トルク信号を実現可能な信号域内で生成することが可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００４７】
第１０の発明によれば、目標トルクの変化を予測し、その予測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るので、各アクチュエータの動作の最適化によって目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００４８】
飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との差分信号は、当該アクチュエータの動作によっては実現できない大きさのトルクを示している。第１１の発明によれば、この差分信号を目標トルク信号の生成に反映することで、実現可能な大きさの範囲内に目標トルク信号を制限することが可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００４９】
第１２の発明によれば、飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との差分信号を利用して、目標トルク信号が正常に生成されているか否か診断することできる。
【００５０】
第１３の発明によれば、飽和要素の最大値及び最小値はアクチュエータの動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて制限されるので、飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分がある場合は、アクチュエータは所望の動作を実現してないことになる。したがって、飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との差分を見ることで、アクチュエータが正常に動作しているか否か診断することできる。
【００５１】
アクチュエータの動作能力の限界を超える指令信号がアクチュエータに入力されたとき、アクチュエータの動作目標値と実際値との間には差分が生じる。第１４の発明によれば、その差分信号を当該アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映することで、アクチュエータに入力される指令信号がその能力限界内に収まるような目標トルクの分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００５２】
アクチュエータの動作能力の限界を超える指令信号がアクチュエータに入力されたとき、アクチュエータに入力された指令信号のトルク換算値とアクチュエータの動作によって実現されたトルクとの間には差分が生じる。第１５の発明によれば、その差分信号を当該アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映することで、アクチュエータに入力される指令信号がその能力限界内に収まるような目標トルクの分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００５３】
第１６の発明によれば、複数の制御グループの中から動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択可能とすることで、ダイナミックレンジの大きなトルク制御の実現が可能になる。また、システム設計の自由度が向上するという利点もある。
【００５４】
第１７の発明によれば、目標トルクに応じて制御グループを切り替えることで、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００５５】
第１８の発明によれば、各アクチュエータの状態に基づいて制御グループを切り替えることで、個々のアクチュエータの状態がトルク制御に与える影響を緩和することが可能になる。
【００５６】
第１９の発明によれば、特定のアクチュエータの動作を他のアクチュエータの動作に優先したい要求がある場合に、その特定のアクチュエータ（優先アクチュエータ）を含むアクチュエータ全体の動作によって目標トルクを実現しつつ、前記要求も実現することができる。
【００５７】
第２０の発明によれば、自動車に搭載される内燃機関のトルク制御において、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加を容易にすることができる。
【００５８】
第２１の発明によれば、スロットル開度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配してトルク制御を行うことができる。
【００５９】
第２２の発明によれば、吸気バルブのリフト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配してトルク制御を行うことができる。
【００６０】
第２３の発明によれば、燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御で実現可能なトルクにも目標トルクを分配してトルク制御を行うことができる。
【００６１】
第２４の発明によれば、補機による負荷の制御で実現可能なトルクにも目標トルクを分配してトルク制御を行うことができる。
【００６２】
第２５の発明によれば、内燃機関と電動機とからなるハイブリッド動力システムにおいて、トルク制御にかかるアクチュエータの新規の追加を容易にすることができる。
【００６３】
第２６の発明によれば、目標トルク信号から特定周波数域の信号成分が取り除かれることで、内燃機関から特定周波数域の振動が発生することを防止することができる。
【００６４】
第２７の発明によれば、目標トルク信号から車両の固有周波数と同じ周波数の信号成分が取り除かれることで、車両の振動を抑制することができる。
【００６５】
内燃機関では、各アクチュエータによって実現可能な目標トルク信号の信号域は機関回転速度に依存する。第２８の発明によれば、機関回転速度に応じて信号処理フィルタの信号通過特性を変更することで、各アクチュエータの動作能力に応じた目標トルク信号の分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００６６】
また、内燃機関では、アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度は機関回転速度に依存する。第２９の発明によれば、変速機の変速比を制御して機関回転速度を変化させることで、アクチュエータによるトルク可変範囲が目標トルクの変化範囲をカバーするようにアクチュエータを動作させることが可能であり、高い精度で目標トルクを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下では、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。
【００６８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４、１２を備えている。これらアクチュエータ２、４、１２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。ここでは、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＣ１２を燃料噴射装置とする。スロットルは、その開度によってエンジンのトルクを制御することができ、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。また、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。
【００６９】
本実施の形態のトルク制御装置は、トルク制御に使用するアクチュエータを容易に追加できるという特徴を有している。まず、アクチュエータＡ２とアクチュエータＢ４とを用いたトルク制御の方法について説明し、次に、トルク制御に使用するアクチュエータとしてアクチュエータＣ１２を新たに追加する方法について説明する。
【００７０】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。
【００７１】
トルク制御装置は、目標トルク信号を２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。目標トルク信号の分配には、フィルタ６、８が用いられる。フィルタ６、８は、各アクチュエータ２、４の信号の入力部に設けられ、対応するアクチュエータ２、４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させる。アクチュエータＡ２に組み合わせられるフィルタＡ６は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタ（ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等の狭義のフィルタ）と、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード（飽和要素）等から構成されている。同様に、アクチュエータＢ４に組み合わせられるフィルタＢ８は、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタと、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード等から構成されている。これらフィルタ６、８は、第１の発明にかかる「信号処理フィルタ」に相当する。
【００７２】
トルク制御装置の信号分配構造では、目標トルク信号を各アクチュエータ２、４に分配する上での優先順位が予め設定されている。分配優先順位は任意に設定することができるが、図１に示す構成では、アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度の低い順に分配優先順位が設定されている。すなわち、トルク応答感度の低いスロットル（アクチュエータＡ）２の方が、トルク応答感度の高い点火装置（アクチュエータＢ）４よりも分配優先順位を上に設定されている。このように分配優先順位を設定すれば、トルク制御のための負担が１つのアクチュエータに偏ることはなく、応答感度の低いアクチュエータから応答感度の高いアクチュエータまで、全てのアクチュエータを有効に活用することが可能になる。なお、各アクチュエータ２、４の分配優先順位は、具体的には、対応するフィルタ６、８の信号分配構造内の位置によって決まる。
【００７３】
図１に示す構成では、上位のアクチュエータＡ２に対応するフィルタＡ６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Ａ２には、フィルタＡ６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Ｂ４に対応するフィルタＢ８には、上位のフィルタＡ６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。この差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２では実現できない、或いは実現されない信号である。この差分信号がフィルタＢ８に入力され、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢ４に入力される。これにより、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＡ２に実現させ、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲のみアクチュエータＢ４に実現させることができる。
【００７４】
なお、場合よっては、アクチュエータＢ４の方を優先してトルク制御に使用したいという要望もありうる。その場合には、フィルタＡ６の位置とフィルタＢ８の位置とを入れ替えるだけでよい。ただし、当然のことながら、その場合にもフィルタＡ６にはアクチュエータＡ２が接続され、フィルタＢ８にはアクチュエータＢ４が接続されている。このように信号分配構造内のフィルタ６、８の位置を入れ替えることで、目標トルクのうちアクチュエータＢ４で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＢ４に実現させ、アクチュエータＢ４で実現されないトルク範囲のみアクチュエータＡ２に実現させることが可能になる。
【００７５】
アクチュエータＣ１２を追加する場合には、アクチュエータＣ１２の動作特性に合った信号のみを通過させるフィルタＣ１４を信号の入力部に設け、このフィルタＣ１４を上記の信号分配構造に組み込む。具体的には、図１中に破線で示すように、フィルタＢ８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フィルタＣ１４に入力されるようにすればよい。この差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現できない、或いは実現されない信号である。この差分信号がフィルタＣ１４に入力され、フィルタＣ１４を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＣ１２に入力される。これにより、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＡ２に実現させ、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲のうちアクチュエータＢ４で実現されるトルク範囲は全てアクチュエータＢ４に実現させ、アクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されないトルク範囲のみアクチュエータＣ１２に実現させることができるようになる。
【００７６】
なお、上記のようにアクチュエータＣ１２を追加する場合、アクチュエータＣ１２の分配優先順位は最下位となる。しかし、前述のように、各アクチュエータ２、４、１２の分配優先順位は、対応するフィルタ６、８、１４の位置によって自由に変更することができる。例えば、フィルタＡ６とフィルタＢ８との間にフィルタＣ１４を差し込めば、アクチュエータＣ１２の分配優先順位をアクチュエータＡ２の次位とすることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、アクチュエータＣ１２を新規に追加する場合、既存の制御構造を変更する必要は無い。具体的には、既存アクチュエータ２、４への新たなフィルタの追加や、既存フィルタ６、８の信号通過特性の見直しは必要はない。また、信号分配構造に追加するフィルタＣ１４の位置によって、新規追加するアクチュエータＣ１２への目標トルク信号の分配優先順位を決定することができる。さらに、信号分配構造内の各フィルタ６、８、１４の位置を組替えるだけで、各アクチュエータ２、４、１２の分配優先順位を容易に変更することができる。
【００７８】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４を備えている。これらアクチュエータ２、４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。
【００７９】
本実施の形態のトルク制御装置は、複数のアクチュエータ間で動作可能な信号域が重複している場合に、その重複信号域で動作させるアクチュエータを任意に選定することができるという特徴を有している。以下、本実施の形態にかかるトルク制御の方法について説明する。
【００８０】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。
【００８１】
トルク制御装置は、目標トルク信号を２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。各アクチュエータ２、４の信号の入力部には、アクチュエータ２、４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタ６、８がそれぞれ設けられている。アクチュエータＡ２に組み合わせられるフィルタＡ６は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタ（ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等の狭義のフィルタ）と、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード（飽和要素）等から構成されている。同様に、アクチュエータＢ４に組み合わせられるフィルタＢ８は、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させるフィルタと、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限するガード等から構成されている。これらフィルタ６、８は、第１の発明にかかる「信号処理フィルタ」に相当する。
【００８２】
目標トルク信号の各アクチュエータ２、４への分配には、調停フィルタ１８が用いられる。調停フィルタ１８はフィルタＡ６の上流に配置されている。上位のアクチュエータＡ２に対応するフィルタＡ６には、調停フィルタ１８を通過した目標トルク信号が入力される。アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６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Ｂ４に対応するフィルタＢ８には、調停フィルタ１８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。この差分信号がフィルタＢ８に入力され、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢ４に入力される。
【００８３】
調停フィルタ１８は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させるフィルタである。図３は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域と、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域と、調停フィルタ１８の通過信号域（特定信号域）との関係を示す図である。図３においてアクチュエータＡ２が動作可能な信号域は、フィルタＡ６の通過信号域に対応している。また、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域は、フィルタＢ８の通過信号域に対応している。本実施の形態では、調停フィルタ１８の通過信号域は、アクチュエータ２、４の両方が動作可能な信号域（重複信号域）内に設定されている。調停フィルタ１８は、第４の発明にかかる「第２信号処理フィルタ」に相当する。
【００８４】
図２に示す構成では、図３中に曲線で示すような目標トルク信号の入力があった場合、目標トルク信号を示す曲線のうち細線で示す部分のみ調停フィルタ１８を通過する。調停フィルタ１８を通過した信号はフィルタＡ６を通ってアクチュエータＡ２に入力される。アクチュエータＡ２が動作可能な信号域内であっても、調停フィルタ１８の通過信号域から外れている信号は、アクチュエータＡ２ではなくアクチュエータＢ４に入力される。目標トルク信号を示す曲線のうち太線で示す部分がアクチュエータＢ４に入力される信号である。これにより、分配優先順位が上位のアクチュエータＡ２で実現可能な目標トルク信号の一部を下位のアクチュエータＢ４に実現させることができる。
【００８５】
本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、２つのアクチュエータ２、４間で動作可能な信号域が重複している場合、その重複信号域で動作させるアクチュエータを任意に選定することができる。具体的には、分配優先順位が上位のアクチュエータＡ２に実現させたい信号域に合わせて調停フィルタ１８の通過信号域を設定すればよい。そうすることで、調停フィルタ１８の通過信号域以外の重複信号域は、下位のアクチュエータＢ４に実現させることができる。
【００８６】
また、本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、調停フィルタ１８の通過信号域の設定を変更することで、各アクチュエータ２、４に実現させる信号域を変更することが可能である。アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置とすれば、エンジンの運転モードや制約等に基づいて調停フィルタ１８の通過信号域の設定を変更することで、スロットル開度でエンジントルクを制御する信号域と、点火時期でエンジントルクを制御する信号域とを容易に調停することができる。
【００８７】
なお、本実施の形態のトルク制御装置においても、アクチュエータを新規に追加することができる。その場合には、新規追加するアクチュエータの動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータの指令信号として通過させるフィルタ（信号処理フィルタ）と、アクチュエータＢ４でトルク制御を行う信号域と新規追加するアクチュエータでトルク制御を行う信号域とを調停するための調停フィルタ（第２信号処理フィルタ）とを、図２に示す構成に追加すればよい。
【００８８】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図４に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【００８９】
本実施の形態のトルク制御装置は、調停フィルタ１８の信号通過特性を補正するための構成を有している。以下、調停フィルタ１８の信号通過特性の補正を行う利点と、その方法について図５及び図６を用いて説明する。
【００９０】
図５は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域と、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域と、補正前の調停フィルタ１８の通過信号域との関係を示す図である。ここでは、調停フィルタ１８の通過信号域が、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域、つまり、フィルタＡ６の通過信号域を大きく超えている場合を例にとっている。図５中に曲線で示すような目標トルク信号の入力があった場合、目標トルク信号を示す曲線のうち細線で示す部分と点線で示す部分とが調停フィルタ１８を通過する。しかし、細線で示す部分の信号はフィルタＡ６を通過するが、点線で示す部分の信号はフィルタＡ６で取り除かれてしまう。一方、フィルタＢ８を通過する信号は、調停フィルタ１８の通過信号域から外れている信号、つまり、目標トルク信号を示す曲線のうち太線で示す部分となる。この結果、点線で示す部分の信号はアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号となってしまう。
【００９１】
調停フィルタ１８の信号通過特性の補正は、上記のようなアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号域を無くすために行われる。具体的には、新たに設けられた判定部２２に、目標トルク信号から各フィルタ６、８を通過した信号を差し引いた信号が入力される。この信号は、上位のアクチュエータＡ２でも下位のアクチュエータＢ４でも動作が実現されない誤差信号である。判定部２２は、誤差信号が事前に予測されていた許容誤差範囲内か否か判定する。判定の結果、誤差信号が許容誤差範囲を超える場合には、その判定結果が調停フィルタ１８の通過信号域の設定に反映される。判定部２２は、第５の発明にかかる「信号通過特性補正手段」に相当する。
【００９２】
図６は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域と、アクチュエータＢ４が動作可能な信号域と、補正後の調停フィルタ１８の通過信号域との関係を示す図である。前記の判定結果が反映されることで、調停フィルタ１８の通過信号域はフィルタＡ６の通過信号域からのはみ出しが小さくなる方向に補正される。その結果、図５と図６とを比較して分かるように、目標トルク信号を示す曲線のうち点線で示す部分、すなわち、アクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号域を縮減することができる。各アクチュエータ２、４には、通過信号域を補正後の調停フィルタ１８によって分配された信号が入力される。
【００９３】
本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、調停フィルタ１８の信号通過特性の設定にずれがある場合、アクチュエータ２、４を動作させる前にそのずれを補正することができる。これにより、アクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現されない信号域を縮減することができ、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００９４】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４としてのトルク制御装置は、実施の形態１の構成を基本としつつ、各フィルタ（信号処理フィルタ）の信号通過特性を次のように設定したことに特徴がある。図７は本実施の形態にかかるフィルタの信号通過特性の設定を説明するための図である。
【００９５】
図１に示す構成において、各フィルタは、対応するアクチュエータが動作可能な、或いは動作させたい信号域に合わせてその信号通過域が設定されている。しかし、アクチュエータには機差バラツキや経年変化があり、その影響でフィルタの信号通過域がアクチュエータが動作可能な信号域よりも広くなってしまう場合がある。その場合、一部の信号は、フィルタを通過したにもかかわらずアクチュエータでは実現不可能になってしまう。
【００９６】
そこで、本実施の形態のトルク制御装置では、各アクチュエータの機差バラツキや経年変化、特に、最大応答周波数の機差バラツキや経年変化を考慮し、予想される最も遅い最大応答周波数にフィルタの最大通過周波数を合わせている。図７に示す信号通過特性の設定では、予想される最も遅いアクチュエータＡの最大応答周波数にフィルタＡの最大通過周波数が合わせられている。そして、フィルタＡの最大通過周波数にフィルタＢの最小通過周波数が合わせられている。
【００９７】
図７に示す設定によれば、フィルタＡを通過する信号がアクチュエータＡの最大応答周波数を超えることを防止することができ、フィルタＡを通過した信号は全てアクチュエータＡによって実現することができる。また、アクチュエータＡで実現可能ではあるがフィルタＡで取り除かれる信号は、アクチュエータＡよりも応答が速いアクチュエータＢにて実現させることができる。これにより、何れのアクチュエータでも実現されない信号を無くすことができ、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【００９８】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図８に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【００９９】
本実施の形態では、実施の形態１と同様、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＣ１２を燃料噴射装置とする。トルクの応答性を重視した場合、目標トルクの分配優先順位は、上位からスロットル、点火装置、そして、燃料噴射装置の順となる。しかし、エンジンにはトルクの応答性だけでなく、触媒暖機、ノック回避、エンジン保護等、種々の機能の実現が求められる。求められる機能によっては、特定のアクチュエータの動作を常に他のアクチュエータの動作に優先させることが必要になる場合もある。
【０１００】
本実施の形態のトルク制御装置は、特定のアクチュエータの動作を他のアクチュエータの動作に優先させるための構成を有している。図８に示す構成では、アクチュエータＣ１２が他に優先させる優先アクチュエータとなっている。この優先アクチュエータＣ１２には、図示しない指示値決定部において他のアクチュエータＡ２やアクチュエータＢ４に優先されて指示値が決定される。ここでいう指示値とは、優先アクチュエータが燃料噴射装置である場合には燃料噴射量及び燃料噴射時期である。また、優先アクチュエータが点火装置である場合には点火時期であり、優先アクチュエータがスロットルである場合にはスロットル開度である。指示値はエンジンに要求されるトルク応答性以外の要件や機能から決定される。
【０１０１】
また、優先アクチュエータＣ１２の指示値は、トルク変換部３０においてトルク信号に変換され、目標トルク信号から差し引かれる。そして、指示値の分のトルク信号を差し引かれた目標トルク信号が、優先アクチュエータＣ１２以外のアクチュエータ２、４に分配優先順位に従って分配される。これにより、優先アクチュエータＣ１２を他に優先して動作させつつ、優先アクチュエータＣ１２を含むアクチュエータ２、４、１２全体の動作によって目標トルクを実現することができる。
【０１０２】
なお、図８に示す構成において、目標トルク信号から指示値の分のトルク信号を差し引く構成は、第１９の発明にかかる「目標トルク信号補正手段」に相当している。
【０１０３】
また、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、実施の形態２のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１０４】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図９に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１０５】
図９に示す構成によれば、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲はアクチュエータＡ２にて実現され、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲はアクチュエータＢ４にて実現される。しかし、フィルタＡ６の通過信号域からもフィルタＢ８の通過信号域からも外れている信号が目標トルク信号に含まれる場合、その信号に対応する目標トルクはアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現することができない。
【０１０６】
そこで、図９に示す構成では、フィルタＢ８を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号が目標トルク信号の生成部３６にフィードバックされるようになっている。最下位のアクチュエータＢ４にかかるフィルタＢ８を通過前の信号と通過後の信号との差分信号は、目標トルク信号のうち何れのアクチュエータ２、４でも対応できない信号域を示している。この差分信号が目標トルク信号生成部３６にフィードバックされることで、実現可能な信号域内での目標トルク信号の生成が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１０７】
なお、図９に示す構成において、フィルタＢ８を通過前の信号と通過後の信号との差分信号を目標トルク信号生成部３６にフィードバックする構成は、第９の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。
【０１０８】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図１０に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１０９】
図１０に示す構成では、フィルタＡ６として、信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意されている。また、フィルタＢ８として、信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意されている。さらに、フィルタＣ１４として、信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意されている。複数のフィルタの中からフィルタＡ６として使用するフィルタを選択し、また、複数のフィルタの中からフィルタＢ８として使用するフィルタを選択し、さらに、複数のフィルタの中からフィルタＣ１４として使用するフィルタを選択して組み合わせることで、その組み合わせ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る。
【０１１０】
本実施の形態のトルク制御装置は、以下に説明するように、エンジンの目標トルクの変化を予測し、予測される目標トルクの変化に基づいてフィルタ６、８、１４の組み合わせを決定することにしている。なお、そのようにトルク制御装置が機能することで、第１０の発明にかかる「予測手段」及び「組み合わせ決定手段」が実現される。
【０１１１】
図１１は目標トルクの変化の一例を示す図である。目標トルクは、ドライバからのトルク要求や、ＶＳＣ、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからのトルク要求を総合して決定される。図中に示すように、目標トルクはステップ的（図中では、減少後、増加）に変化する場合がある。トルク制御装置には、この目標トルクを信号化した目標トルク信号が供給される。
【０１１２】
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、アクチュエータＣを燃料噴射装置とすると（何れも図示略）、目標トルク信号は分配優先順位が高いスロットルに優先的に分配される。しかし、スロットルの動作に対するトルクの応答感度は低いため、目標トルクのステップ的な減少に合わせてスロットルを積極的に閉じ側に動かした場合、次に目標トルクがステップ的に増加したときに必要な開度まで速やかに開くことができない。したがって、この場合は、余りスロットルを動かさず、点火時期によってステップ的な減少分を補償することが目標トルクの実現には有効と考えられる。
【０１１３】
そこで、前述のように目標トルクの変化を予測し、予測される目標トルクの変化に基づいてフィルタ６、８、１４の組み合わせを決定する。目標トルクの決定から目標トルク信号の供給までの間に一定の時間遅れを設けることで、前記一定時間内における目標トルクの変化を予測することができる。図１１において時点p1、p2、p3を起点とする点線円で示す範囲の時間が前記一定時間に相当する。
【０１１４】
フィルタ６、８、１４の組み合わせを決定する上では、分配優先順位が上位のフィルタＡ６から選定していくことが好ましい。ここでは、フィルタＡ６を選定する上での指針について、図１１中に示す時点p1、p2、p3でのフィルタＡ６の選定を例にとって説明する。まず、時点p1では、目標トルクは一旦ステップ的に減少するが、その後直ぐにステップ的に増加することが予測される。このような場合には、スロットルは余り動かさないほうが良いので、フィルタＡ６としては、カットオフ周波数が低周波側に設定されたフィルタ（図１１中で一点鎖線で示す遅いフィルタ）を選定する。時点p2では、今後目標トルクが増加することが予測されるので、目標トルクの増加に素早く対応すべく、カットオフ周波数が高周波側に設定されたフィルタ（図１１中で破線で示す速いフィルタ）を選定する。また、時点p3では、目標トルクは暫く下がり続けることが予測されるので、カットオフ周波数が高周波側に設定されたフィルタを選定する。他のフィルタ６、８の選定も同様にして行う。
【０１１５】
各フィルタ６、８、１４について選定を行った後は、その組み合わせが最適か否か評価することが好ましい。図１０に示す構成では、フィルタ６、８、１４の組み合わせについての評価を行う評価部３８が設けられている。評価部３８には、各フィルタ６、８、１４を通過した指令信号が入力される。評価部３８は、これら指令信号に基づいた各アクチュエータの動作によって実現されるトルクを計算する。そして、計算されたトルクと目標トルクとの差に基づき、選定したフィルタ６、８、１４の組み合わせが最適か否か評価する。評価部３８による評価結果が各フィルタ６、８、１４にフィードバックされることで、最終的に最適な組み合わせが決定される。
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態のトルク制御装置の構成によれば、予測される目標トルクの変化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るので、各アクチュエータの動作を最適化して目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１１７】
実施の形態８．
図１２は本発明の実施の形態８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図１２に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１１８】
図１２に示す構成では、調停フィルタ１８として信号通過特性の異なる２つのフィルタ１８ａ、１８ｂが用意されている。本実施の形態のトルク制御装置は、２つのフィルタ１８ａ、１８ｂの中からエンジンの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択して使用する機能を有している。なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置とする。
【０１１９】
２つのフィルタ１８ａ、１８ｂのうち、一方のフィルタはノーマルフィルタ１８ａといい、もう一方のフィルタはエミッションフィルタ１８ｂという。ノーマルフィルタ１８ａは、目標トルク信号をスロットル（アクチュエータＡ）２に優先的に分配するような信号通過特性を有するフィルタである。スロットルによるトルク制御は、ノック、排気温度、燃費等への悪影響が少ないため、通常はこのノーマルフィルタ１８ａが使用されるようになっている。
【０１２０】
エミッションフィルタ１８ｂは、触媒温度が低いときのようにエミッションの向上を狙いたい場合に使用するフィルタである。エミッションフィルタ１８ｂは、点火時期の遅角によって排気温度の上昇を図れるように、目標トルク信号を点火装置（アクチュエータＢ）４に優先的に分配するような信号通過特性を有している。図１３には、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域と、エミッションフィルタ１８ｂの信号通過特性との関係を示している。なお、図１３に示すグラフの縦軸はトルク変化量（Δトルク）であり、横軸は周波数である。エミッションフィルタ１８ｂは、スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域であってトルク変化量がマイナスの信号域における信号を点火装置に供給するように、その信号通過特性を設定されている。
【０１２１】
本実施の形態のトルク制御装置は、図１４のフローチャートに示すルーチンに従って調停フィルタ１８を選択する。最初のステップＳ１０では、排気通路に配置される触媒の温度が所定の基準温度α未満か否か判定する。触媒温度は、触媒に配置した温度センサによって直接測定してもよく、排気温度から予測してもよい。判定の結果、触媒温度が基準温度α以上であるならばステップＳ１２に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。判定の結果、触媒温度が基準温度α未満であるならばステップＳ１４に進み、エミッションフィルタ１８ｂを選択する。なお、トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１２２】
従来は、触媒暖機を実行する場合、点火時期の遅角量に応じた吸入空気の増量制御と、目標遅角量までの点火時期の遅角制御と、エンジン回転数の安定化制御とを同時に実施する必要があった。しかし、本実施の形態のトルク制御装置によれば、従来のような複雑なロジックを必要とすることなく、目標トルクを実現しながら点火時期の遅角による触媒暖機を行うことができる。
【０１２３】
実施の形態９．
図１５は本発明の実施の形態９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図１５に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１２４】
図１５に示す構成では、調停フィルタ１８として信号通過特性の異なる２つのフィルタ１８ａ、１８ｃが用意されている。本実施の形態のトルク制御装置は、２つのフィルタ１８ａ、１８ｃの中からエンジンの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択して使用する機能を有している。なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置とする。
【０１２５】
２つのフィルタ１８ａ、１８ｃのうち、一方のフィルタはノーマルフィルタ１８ａであり、もう一方のフィルタは燃焼向上フィルタ１８ｃという。ノーマルフィルタ１８ａは、目標トルク信号をスロットル（アクチュエータＡ）２に優先的に分配するような信号通過特性を有するフィルタである。
【０１２６】
燃焼向上フィルタ１８ｃは、燃料性状が悪い場合のように燃焼の悪化を改善したい場合に使用するフィルタである。燃焼向上フィルタ１８ｃは、点火時期の進角によって燃焼の向上を図れるように、目標トルク信号を点火装置（アクチュエータＢ）４に優先的に分配するような信号通過特性を有している。図１６には、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域と、燃焼向上フィルタ１８ｃの信号通過特性との関係を示している。なお、図１６に示すグラフの縦軸はトルク変化量（Δトルク）であり、横軸は周波数である。燃焼向上フィルタ１８ｃは、スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域であってトルク変化量がプラスの信号域における信号を点火装置に供給するように、その信号通過特性を設定されている。
【０１２７】
本実施の形態のトルク制御装置は、図１７のフローチャートに示すルーチンに従って調停フィルタ１８を選択する。最初のステップＳ２０では、燃焼の悪化が検出されたか否か判定する。燃焼の悪化は、エンジン回転数の変動やトルクの変動から間接的に検出することができる。判定の結果、燃焼の悪化が検出されていないときにはステップＳ２２に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。判定の結果、燃焼の悪化が検出されたときにはステップＳ２４に進み、燃焼向上フィルタ１８ｃを選択する。なお、トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１２８】
燃焼向上フィルタ１８ｃが無い場合には、燃焼の悪化の有無に関係なく、目標トルクが増大したときにはスロットルが大きく開かれることになる。しかし、燃焼が悪化しているときにスロットル開度を大きくすると、吸気管負圧の低下によって燃料の霧化が悪化し、燃焼の悪化を助長してしまうことになる。この点に関し、本実施の形態のトルク制御装置によれば、燃焼の悪化が検出されたときには、燃焼向上フィルタ１８ｃを用いて目標トルク信号が分配されるので、目標トルクを実現しながら点火時期の進角による燃焼の向上を図ることができる。
【０１２９】
実施の形態１０．
本発明の実施の形態１０としてのトルク制御装置は、実施の形態８の構成（図１２に示す構成）と実施の形態９の構成（図１５に示す構成）とを併せ持っていることに特徴がある。つまり、調停フィルタ１８として、信号通過特性の異なる３つのフィルタ、すなわち、ノーマルフィルタ１８ａ、エミッションフィルタ１８ｂ及び燃焼向上フィルタ１８ｃを有している。各フィルタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの特徴は前述の通りである。
【０１３０】
本実施の形態のトルク制御装置は、図１８のフローチャートに示すルーチンに従って調停フィルタ１８を選択する。最初のステップＳ３０では、燃焼の悪化が検出されたか否か判定する。判定の結果、燃焼の悪化が検出されたときにはステップＳ３８に進み、燃焼向上フィルタ１８ｃを選択する。燃焼の悪化が検出されていないときにはステップＳ３２に進み、排気通路に配置される触媒の温度が所定の基準温度α未満か否か判定する。判定の結果、触媒温度が基準温度α未満であるならばステップＳ３６に進み、エミッションフィルタ１８ｂを選択する。そして、触媒温度が基準温度α以上であるならばステップＳ３４に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。なお、トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１３１】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、目標トルクを実現しながら点火時期の遅角による触媒暖機を行うことができ、また、目標トルクを実現しながら点火時期の進角による燃焼の向上を図ることもできる。
【０１３２】
実施の形態１１．
本発明の実施の形態１０としてのトルク制御装置は、実施の形態８の構成（図１２に示す構成）を基本としつつ、調停フィルタ１８の選択を図２２のフローチャートに示すルーチンに従って行うことに特徴がある。本実施の形態では、触媒温度に加えて予想されるトルクの応答感度の良否にも基づいて調停フィルタ１８の選択を行う。
【０１３３】
図１９は、スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域とトルクの応答感度との関係について示す図である。スロットルと点火装置の両方で実現可能な信号域は、トルクの応答感度の良否によって高感度域と低感度域とに分けられる。ここでいうトルクの応答感度とは、点火装置の動作量、すなわち、点火時期の変化量に対するトルクの応答感度を意味している。高感度域では、図２０に示すように、点火時期の変化量に対するトルクの変化量が大きい。これに対し、低感度域では、図２１に示すように、点火時期の変化量に対するトルクの変化量が小さい。本実施の形態では、目標トルク信号が高感度域に属する場合にのみ、エミッションフィルタ１８ｂを使用することにしている。
【０１３４】
図２２に示すルーチンの最初のステップＳ４０では、排気通路に配置される触媒の温度が所定の基準温度α未満か否か判定する。判定の結果、触媒温度が基準温度α以上であるならばステップＳ４４に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。判定の結果、触媒温度が基準温度α未満であるならばステップＳ４２に進み、目標トルク信号が低感度域の信号か否か判定する。低感度域の信号であるならばステップＳ４４に進み、ノーマルフィルタ１８ａを選択する。高感度域の信号であるならばステップＳ４６に進み、エミッションフィルタ１８ｂを選択する。トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第６の発明及び第７の発明にかかる「フィルタ選択手段」が実現される。
【０１３５】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、調停フィルタ１８として使用するフィルタを触媒暖機の必要性に応じて選択する際、点火時期を変化させたときに予想されるトルクの応答感度の良否を考慮することで、点火時期が極端に遅角されることを防止してエンジン制御のロバスト性を高く保つことができる。また、トルクの応答感度の低い点火装置を使用せずにスロットルによるトルク制御を行うことで、精度の高いトルク制御を実現することができる。
【０１３６】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態８のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能、すなわち、トルクの応答感度の良否に基づいて調停フィルタ１８の選択を行う機能は、実施の形態９、１０のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１３７】
実施の形態１２．
図２３は本発明の実施の形態１２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図２３に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１３８】
図２３に示す構成では、アクチュエータＡ２とアクチュエータＢ４とを用いてトルク制御を行う制御グループＡと、アクチュエータＡ２とアクチュエータＣ１２とを用いてトルク制御を行う制御グループＢとが設定されている。また、図２３に示す構成では、制御グループＡと制御グループＢの何れか一方を選択し、選択した制御グループに目標トルク信号を供給する選択部４４が設けられている。
【０１３９】
制御グループＡには、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６と、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８と、目標トルク信号を各アクチュエータ２、４へ分配するための調停フィルタ１８とが設けられている。選択部４４によって制御グループＡが選択されたとき、フィルタＡ６には、調停フィルタ１８を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＢ８には、調停フィルタ１８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供給され、アクチュエータＢ４には、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４０】
制御グループＢには、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６と、アクチュエータＣ１２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＣ１４と、目標トルク信号を各アクチュエータ２、１２へ分配するための調停フィルタ４０とが設けられている。調停フィルタ４０は、アクチュエータＡ２が動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させるフィルタである。選択部４４によって制御グループＢが選択されたとき、フィルタＡ６には、調停フィルタ４０を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＣ１４には、調停フィルタ４０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供給され、アクチュエータＣ１２には、フィルタＣ１４を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４１】
本実施の形態では、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＣ１２を燃料噴射装置とする。燃料噴射装置によれば、燃料カットによって大幅なトルクダウンが可能となる。図２４には、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域と、燃料カット及びスロットルで実現可能な信号域との関係を示している。なお、図２４に示すグラフの縦軸はトルク変化量（Δトルク）であり、横軸は周波数である。
【０１４２】
図２４において、スロットルで実現可能な信号域と、点火装置で実現可能な信号域とは、制御グループＡを選択することで実現可能な信号域である。一方、燃料カット及びスロットルで実現可能な信号域は、制御グループＢを選択することで実現可能な信号域である。図２４から分かるように、トルク制御に使用する制御グループを適宜に切り替えることで、ダイナミックレンジの大きなトルク制御を実現することができ、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１４３】
本実施の形態のトルク制御装置は、図２５のフローチャートに示すルーチンに従って制御グループを選択する。最初のステップＳ５０では、目標トルクの変化量（Δトルク要求）が所定の基準値βよりも小さいか否か判定する。基準値βはマイナスの値である。判定の結果、Δトルク要求が基準値βより小さい場合、すなわち、トルクダウンの要求が大きい場合にはステップＳ５４に進み、制御グループＢを選択する。これにより、燃料カットとスロットル制御との組み合わせによって大幅なトルクダウンが可能となる。一方、Δトルク要求が基準値β以上の場合、すなわち、トルクダウンの要求が小さいか或いは無い場合にはステップＳ５２に進み、制御グループＡを選択する。トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第１６及び第１７の発明にかかる「グループ選択手段」が実現される。
【０１４４】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、実施の形態１のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１４５】
実施の形態１３．
図２６は本発明の実施の形態１３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図２６に示す構成において実施の形態２と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１４６】
図２６に示す構成では、アクチュエータＤ５０とアクチュエータＢ４とを用いてトルク制御を行う制御グループＣと、アクチュエータＡ２とアクチュエータＢ４とを用いてトルク制御を行う制御グループＤとが設定されている。また、図２６に示す構成では、制御グループＣと制御グループＤの何れか一方を選択し、選択した制御グループに目標トルク信号を供給する選択部５８が設けられている。
【０１４７】
制御グループＣには、アクチュエータＤ５０の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＤ５２と、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８と、目標トルク信号を各アクチュエータ５０、４へ分配するための調停フィルタ５４とが設けられている。調停フィルタ５４は、アクチュエータＤ５０が動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させるフィルタである。選択部５８によって制御グループＣが選択されたとき、フィルタＤ５２には、調停フィルタ５４を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＤ５０には、フィルタＤ５２を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＢ８には、調停フィルタ５４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供給され、アクチュエータＢ４には、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４８】
制御グループＤには、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６と、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８と、目標トルク信号を各アクチュエータ２、４へ分配するための調停フィルタ１８とが設けられている。選択部４４によって制御グループＤが選択されたとき、フィルタＡ６には、調停フィルタ１８を通過した目標トルク信号が供給され、アクチュエータＡ２には、フィルタＡ６を通過した信号が指令信号として入力される。フィルタＢ８には、調停フィルタ１８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供給され、アクチュエータＢ４には、フィルタＢ８を通過した信号が指令信号として入力される。
【０１４９】
本実施の形態では、アクチュエータＡ２をスロットル、アクチュエータＢ４を点火装置、アクチュエータＤ５０を可変リフト機構とする。可変リフト機構は、吸気バルブのリフト量を可変にすることができる装置である。可変リフト機構によれば、スロットルを用いることなく、吸気バルブのリフト量を介して筒内への吸入空気量を制御することができる。可変リフト機構により吸入空気量を制御する場合、スロットルは吸気管圧力の制御等、他の用途に用いることができる。本実施の形態のトルク制御装置は、可変リフト機構を用いたトルク制御を基本とし、可変リフト機構が作動できない場合（例えば、フェール時や、油圧駆動式の可変リフト機構における冷間時）に限り、スロットルを用いたトルク制御に切り替えることにしている。
【０１５０】
本実施の形態のトルク制御装置は、図２７のフローチャートに示すルーチンに従って制御グループを選択する。最初のステップＳ６０では、可変リフト機構（ＶＬ）が正常に作動可能か否か判定する。判定の結果、可変リフト機構が正常に作動できる場合にはステップＳ６２に進み、制御グループＣを選択する。一方、可変リフト機構が正常に作動できない場合にはステップＳ６４に進み、制御グループＤを選択する。トルク制御装置により本ルーチンが実行されることで、第１６及び第１８の発明にかかる「グループ選択手段」が実現される。
【０１５１】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態２のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、実施の形態１のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１５２】
実施の形態１４．
図２８は本発明の実施の形態１４としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４を備えている。これらアクチュエータ２、４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。
【０１５３】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。図２８に示す構成では、目標トルク信号は目標トルク信号生成部７４で生成される。
【０１５４】
トルク制御装置は、目標トルク信号を２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。目標トルク信号の分配には、ローパスフィルタ６０と飽和要素６２、６４とが用いられる。ローパスフィルタ６０と飽和要素６２とは、アクチュエータＡ２の信号の入力部に設けられている。ローパスフィルタ６０は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい周波数域の信号を通過させ、飽和要素６２は、アクチュエータＡ２が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限する。飽和要素６４は、アクチュエータＢ４の信号の入力部に設けられ、アクチュエータＢ４が動作可能な、或いは動作させたい振幅域に信号を制限する。ローパスフィルタ６０と飽和要素６２とにより、アクチュエータＡ２にかかる「信号処理フィルタ」が構成されている。また、飽和要素６４は、アクチュエータＢ４にかかる「信号処理フィルタ」に相当する。
【０１５５】
図２８に示す構成では、ローパスフィルタ６０には、目標トルク信号がそのまま入力される。ローパスフィルタ６０で周波数域を制限された信号は、飽和要素６２にて大きさを制限される。アクチュエータＡ２には、飽和要素６２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Ｂ４に対応する飽和要素６４には、ローパスフィルタ６０を通過前の信号から飽和要素６２を通過後の信号を差し引いた差分信号が入力される。この差分信号は、目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２では実現できない、或いは実現されない信号である。この差分信号が飽和要素６４に入力され、飽和要素６４を通過した信号が指令信号としてアクチュエータＢ４に入力される。
【０１５６】
図２８に示す構成によれば、目標トルクのうちアクチュエータＡ２で実現されるトルク範囲はアクチュエータＡ２にて実現され、アクチュエータＡ２で実現されないトルク範囲はアクチュエータＢ４にて実現される。しかし、飽和要素６２や飽和要素６４でカットされる信号が目標トルク信号に含まれる場合、それらの信号に対応する目標トルクはアクチュエータＡ２でもアクチュエータＢ４でも実現することができない。それらの信号はアクチュエータＡ２やアクチュエータＢ４の動作域を超えているためである。
【０１５７】
そこで、図２８に示す構成では、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間に差分が有る場合には、その差分信号ｗ1が異常診断部７２に入力される。また、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間に差分が有る場合には、その差分信号ｗ2が異常診断部７２に入力される。差分信号ｗ1は目標トルク信号のうちアクチュエータＡ２の動作域を越えている信号を示し、差分信号ｗ2は目標トルク信号のうちアクチュエータＢ４の動作域を越えている信号を示している。
【０１５８】
異常診断部７２は、これら差分信号ｗ1、ｗ2を目標トルク信号生成部７４にフィードバックするようになっている。目標トルク信号生成部７４は、フィードバックされた差分信号ｗ1、ｗ2に基づいて目標トルク信号を制限するか、若しくは、ＶＳＣ、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスにトルク要求の低減を求める。これにより、実現可能な大きさの範囲内に目標トルク信号を制限することが可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１５９】
目標トルク信号の大きさが制限されることで、やがては、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間の差分は無くなり、また、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間の差分も無くなる。しかし、目標トルク信号生成部７４において目標トルク信号を生成する機能に異常が生じている場合、これらの差分は何時までたっても無くならない。
【０１６０】
異常診断部７２は、入力される差分信号ｗ1、ｗ2に基づいて目標トルク信号生成部７４に生じている異常を診断する。具体的には、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間に差分が生じてからの時間を計測し、一定時間経過しても差分信号ｗ1がゼロにならない場合は、目標トルク信号生成部７４に異常が生じていると判定するようになっている。また、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間に差分が生じてからの時間を計測し、一定時間経過しても差分信号ｗ2がゼロにならない場合は、目標トルク信号生成部７４に異常が生じていると判定するようになっている。
【０１６１】
なお、図２８に示す構成において、差分信号ｗ1、ｗ2を目標トルク信号生成部７４にフィードバックする構成は、第１１の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。また、異常診断部７２は、第１２の発明にかかる「異常判定手段」に相当している。
【０１６２】
また、本実施の形態のトルク制御装置は、次のように変形して実施することもできる。以下に説明する変形例においては、異常診断部７２は、第１３の発明にかかる「異常判定手段」に相当する。
【０１６３】
実施の形態１４の変形例では、図２８に示す構成において、飽和要素６２の最大値及び最小値をアクチュエータＡ２の動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて制限する。これによれば、飽和要素６２を通過前の信号ｚ1と通過後の信号ｕ1との間に差分がある場合は、アクチュエータＡ２は所望の動作を実現してないことになる。異常診断部７２では、差分信号ｗ1が０か否かによって、アクチュエータＡ２が正常に動作しているか否か診断することできる。
【０１６４】
また、実施の形態１４の変形例では、飽和要素６４の最大値及び最小値をアクチュエータＢ４の動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて制限するようにしてもよい。これによれば、飽和要素６４を通過前の信号ｚ2と通過後の信号ｕ2との間に差分がある場合は、アクチュエータＢ４は所望の動作を実現してないことになる。異常診断部７２では、差分信号ｗ2が０か否かによって、アクチュエータＢ４が正常に動作しているか否か診断することできる。
【０１６５】
実施の形態１５．
図２９は本発明の実施の形態１５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータを備えている。トルク制御装置は、エンジンの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従い、各アクチュエータへの指令信号として分配している。図２９に示す構成は、分配後の目標トルク信号の処理にかかる構成である。ここでは、１つのアクチュエータ８０を例にとって説明するが、他のアクチュエータにも同様の構成が設けられている。
【０１６６】
図２９に示すように、分配後の目標トルク信号（指令信号）は、動作目標値設定部８２に入力される。動作目標値設定部８２では、アクチュエータ８０の動作の目標値が指令信号に応じて設定される。動作目標値とは、アクチュエータ８０がスロットルであればその開度であり、アクチュエータ８０が点火装置であれば点火時期である。設定された動作目標値は、飽和要素８４にてアクチュエータ８０が動作可能な範囲にその大きさを制限される。アクチュエータ８０には、飽和要素８４を通過した動作目標値が入力される。
【０１６７】
図２９に示す構成では、飽和要素８４を通過前の動作目標値と通過後の動作目標値との間に差分が有る場合には、その差分値が異常診断部８８に入力される。この差分値は動作目標値のうちアクチュエータ８０の動作範囲を越えている分を示している。異常診断部８８は、この差分値を動作目標値設定部８２にフィードバックするようになっている。動作目標値設定部８２は、フィードバックされた差分値に基づいて動作目標値を制限する。これにより、アクチュエータ８０で実現可能な大きさの範囲内に動作目標値を制限することが可能になる。
【０１６８】
動作目標値設定部８２で動作目標値の大きさが制限されることで、やがては、飽和要素８４を通過前の動作目標値と通過後の動作目標値との間の差分は無くなる。しかし、動作目標値設定部８２の機能に異常が生じている場合、差分は何時までたっても無くならない。異常診断部８８は、入力される差分値に基づいて動作目標値設定部８２に生じている異常を診断する。具体的には、飽和要素８４を通過前の動作目標値と通過後の動作目標値との間に差分が生じてからの時間を計測し、一定時間経過しても差分値がゼロにならない場合は、動作目標値設定部８２に異常が生じていると判定するようになっている。
【０１６９】
本実施の形態のトルク制御装置の構成は、前述の実施の形態１乃至実施の形態１４の何れの構成にも組み合わせることができる。
【０１７０】
実施の形態１６．
図３０は本発明の実施の形態１６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。エンジンは、そのトルク制御にかかる複数のアクチュエータ２、４を備えている。これらアクチュエータ２、４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。
【０１７１】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号ｒをトルク制御装置に供給する。
【０１７２】
トルク制御装置は、目標トルク信号ｒを２つのアクチュエータ２、４に指令信号として分配する。目標トルク信号ｒの分配には、ローパスフィルタ９６が用いられる。ローパスフィルタ９６の信号通過特性は、次の（１）式及び（２）式に示す伝達関数で表される。なお、(１)式におけるＡ、Ｂ0、Ｂ1及びＢ2、(２)式におけるＣ、Ｄ0、Ｄ1及びＤ2は何れも定数である。
【０１７３】
ｄｘ/ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂ0ｒ＋Ｂ1ｗ1＋Ｂ2ｗ2 ・・・（１）
【０１７４】
ｒ1＝Ｃｘ＋Ｄ0ｒ＋Ｄ1ｗ1＋Ｄ2ｗ2 ・・・（２）
【０１７５】
図３０に示す構成では、目標トルク信号ｒはローパスフィルタ９６に入力され、ローパスフィルタ９６で周波数域を制限される。ローパスフィルタ９６を通過した信号ｒ1は、アクチュエータＡ２への指令信号として動作目標値設定部Ａ９２に入力される。動作目標値設定部Ａ９２では、アクチュエータＡ２の動作の目標値ｚ1が指令信号ｒ1に応じて設定される。この動作目標値ｚ1は、アクチュエータＡ２がスロットルであればその開度である。動作目標値ｚ1はアクチュエータ制御部Ａ９４に入力され、アクチュエータ制御部Ａ９４は動作目標値ｚ1を実現するようにアクチュエータＡ２の動作を制御する。
【０１７６】
目標トルク信号ｒからアクチュエータＡ２への指令信号ｒ1を差し引いた信号ｒ2が、アクチュエータＢ４への指令信号として動作目標値設定部Ｂ１００に入力される。動作目標値設定部Ｂ１００では、アクチュエータＢ４の動作の目標値ｚ2が指令信号ｒ2に応じて設定される。この動作目標値ｚ2は、アクチュエータＢ４が点火装置であれば点火時期である。動作目標値ｚ2はアクチュエータ制御部Ｂ１０２に入力され、アクチュエータ制御部Ｂ１０２は動作目標値ｚ2を実現するようにアクチュエータＢ４の動作を制御する。
【０１７７】
図３０に示す構成によれば、目標トルク信号ｒの低周波数成分はアクチュエータＡ２にて実現され、高周波数成分はアクチュエータＢ４にて実現される。しかし、ローパスフィルタ９６の信号通過特性の設定が適切でない場合、アクチュエータＡ２の動作域を超える指令信号ｒ1がアクチュエータＡ２に分配される可能性がある。その場合、アクチュエータＡ２の動作目標値ｚ1と実際値ｙ1との間には差分信号ｗ1が生じる。また、アクチュエータＢ４の動作域を超える指令信号ｒ2がアクチュエータＢ４に分配される可能性もある。その場合は、アクチュエータＢ４の動作目標値ｚ2と実際値ｙ2との間には差分信号ｗ2が生じる。
【０１７８】
図３０に示す構成では、上記の差分信号ｗ1、ｗ2がローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックされ、信号通過特性が修正されるようになっている。ローパスフィルタ９６の信号通過特性が修正されることで、アクチュエータ２、４の動作域を超えないような目標トルク信号ｒの分配が可能となり、目標トルクの実現精度は高められる。アクチュエータＡ２の動作目標値ｚ1に実際値ｙ1が一致し、且つ、アクチュエータＢ４の動作目標値ｚ2に実際値ｙ2が一致したときにはフィードバックループは切れ、ローパスフィルタ９６の信号通過特性はそのまま維持される。
【０１７９】
なお、図３０に示す構成において、差分信号ｗ1、ｗ2をローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックする構成は、第１４の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。
【０１８０】
実施の形態１７．
図３１は本発明の実施の形態１７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１６のトルク制御装置の変形例である。図３１に示す構成において実施の形態１６と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１８１】
図３１に示す構成では、アクチュエータＡの動作によって実現された実トルクｐ1を推定するトルク推定部Ａ１１０が設けられている。トルク推定部Ａ１１０は、アクチュエータＡの動作の実際値ｙ1から実トルクｐ1を推定する。また、アクチュエータＢの動作によって実現された実トルクｐ2を推定するトルク推定部Ｂ１１２も設けられている。トルク推定部Ａ１１０は、アクチュエータＢの動作の実際値ｙ2から実トルクｐ2を推定する。
【０１８２】
図３１に示す構成によれば、目標トルク信号ｒの低周波数成分はアクチュエータＡにて実現され、高周波数成分はアクチュエータＢにて実現される。しかし、ローパスフィルタ９６の信号通過特性の設定が適切でない場合、アクチュエータＡの動作域を超える指令信号ｒ1がアクチュエータＡに分配される可能性がある。その場合、指令信号（アクチュエータＡにて実現させたい目標トルク）ｒ1と実トルクｐ1との間には差分信号ｗ1が生じる。また、アクチュエータＢの動作域を超える指令信号ｒ2がアクチュエータＢに分配される可能性もある。その場合は、指令信号（アクチュエータＢにて実現させたい目標トルク）ｒ2と実トルクｐ2との間に差分信号ｗ2が生じる。
【０１８３】
図３１に示す構成では、上記の差分信号ｗ1、ｗ2がローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックされ、信号通過特性が修正されるようになっている。ローパスフィルタ９６の信号通過特性が修正されることで、各アクチュエータの動作域を超えないような目標トルク信号ｒの分配が可能となり、目標トルクの実現精度は高められる。アクチュエータＡの指令信号ｒ1に実トルクｐ1が一致し、且つ、アクチュエータＢの指令信号ｒ2に実トルクｐ2が一致したときにはフィードバックループは切れ、ローパスフィルタ９６の信号通過特性はそのまま維持される。
【０１８４】
なお、図３１に示す構成において、差分信号ｗ1、ｗ2をローパスフィルタ９６の伝達関数にフィードバックする構成は、第１５の発明にかかる「フィードバック手段」に相当している。
【０１８５】
実施の形態１８．
図３２は本発明の実施の形態１８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図３２に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１８６】
加減速時、エンジンの振動が車両の固有周波数と共振することにより、車両はそのピッチング方向に振動する。このような振動を抑制する方法として、従来は、車両の各運転パターンに対してエンジンのトルク制御にかかる各アクチュエータの操作値を詳細に決定する（適合する）方法が採られていた。しかし、従来方法には、適合のための工数を多く必要とするという課題があった。
【０１８７】
本実施の形態のトルク制御装置は、多くの適合工数を必要とすることなく車両の振動を抑制できるようにしたことに特徴がある。具体的には、図３２に示すように、フィルタ６、８からなる信号分配構造の上流部に制振フィルタ１２０を配置したことが構造上の特徴である。図３３は制振フィルタ１２０の信号通過特性を示す図である。制振フィルタ１２０は、車両の固有周波数域と乗員が不快に感じる周波数域の信号のみを通過させるように構成されている。
【０１８８】
図３２に示す構成では、制振フィルタ１２０に目標トルク信号Ｔreqが入力される。制振フィルタ１２０は上記のような信号通過特性を有するため、目標トルク信号Ｔreqが制振フィルタ１２０を通過することで特定周波数域の信号Ｔvが抽出される。そして、各アクチュエータ２、４には、制振フィルタ１２０を通過した信号Ｔvを目標トルク信号Ｔreqから取り除いた信号Ｔvreqが分配される。例えば、図３４（ａ）に示すような目標トルク信号Ｔreqが入力されたとき、制振フィルタ１２０からは図３４（ｂ）に示すような信号Ｔvが出力され、各アクチュエータ２、４には図３４（ｃ）に示すような信号Ｔvreqが分配される。制振フィルタ１２０は、第２６及び第２７の発明にかかる「特定信号除去フィルタ」に相当している。
【０１８９】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、車両の固有周波数域と乗員が不快に感じる周波数域の信号が予め目標トルク信号から取り除かれるので、各運転パターンに対する各アクチュエータ２、４の操作値を詳細に決定せずとも車両の振動を効果的に抑制することができる。
【０１９０】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、その他の実施の形態のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０１９１】
実施の形態１９．
図３５は本発明の実施の形態１９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図３５に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１９２】
図３６は、スロットルを開いたときに実現されるトルク応答とエンジン回転速度との関係を示している。この図に示すように、エンジン回転速度が高いほど、スロットルの動作に対するトルク応答感度は高くなる。トルク制御にかかるアクチュエータとしてスロットルと点火装置とを比較した場合、トルク制御に使用可能な周波数域はスロットルの方が低い。しかし、図３６に示すような特性を考慮すると、低回転速度では点火装置によらなければ実現不可能な高周波数域でも、高回転速度ではスロットルを用いて実現することが可能となる。図３７は、スロットルで実現可能な信号域とエンジン回転速度との関係を示している。
【０１９３】
本実施の形態では、実施の形態１と同様にアクチュエータＡ２はスロットル、アクチュエータＢ４は点火装置とする。アクチュエータＡ２の信号の入力部には、アクチュエータＡ２の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＡ６が設けられている。また、アクチュエータＢ４の信号の入力部には、アクチュエータＢ４の動作特性に合った信号のみを指令信号として通過させるフィルタＢ８が設けられている。目標トルク信号の分配優先順位は、上位からアクチュエータＡ２、アクチュエータＢ４となっている。
【０１９４】
図３５に示す構成では、各フィルタ６、８の通過周波数域をエンジン回転速度に応じて変更する通過周波数域変更部１２６が設けられている。図３７に示すように、エンジン回転速度が高くなるほど、より高い周波数域までスロットルで実現可能となることから、通過周波数域変更部１２６は、エンジン回転速度が高くなるほどフィルタＡ６の通過周波数域を高周波数域側に変更するようになっている。フィルタＢ８に関しても同様である。通過周波数域変更部１２６は、点火時期の遅角量（或いは進角量）に対するトルク応答感度とエンジン回転速度との関係に応じてフィルタＢ８の通過周波数域を変更するようになっている。通過周波数域変更部１２６は、第２８の発明にかかる「信号通過特性変更手段」に相当している。
【０１９５】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、スロットルで実現できる周波数域を最大限に利用できるため、点火時期の遅角をトルク制御に用いる回数を低減でき、エンジンの機関効率を高めることができる。また、加速時にスロットルで実現できる周波数域を最大限に利用することが可能となり、加速時のトルクの応答性を向上させることができる。
【０１９６】
なお、アクチュエータＡ２はスロットルには限定されず、アクチュエータＢ４は点火装置には限定されない。エンジンでは、アクチュエータ２、４の種類によらず、各アクチュエータ２、４によって実現可能な目標トルク信号の信号域はエンジン回転速度に依存する。したがって、エンジン回転速度に応じて各フィルタ６、８の信号通過特性を変更することで、各アクチュエータ２、４の動作能力に応じた目標トルク信号の分配が可能になり、目標トルクの実現精度を高めることができる。
【０１９７】
また、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、その他の実施の形態のトルク制御装置にも追加することが可能である。実施の形態２のトルク制御装置に本実施の形態にかかる新機能を追加する場合には、調停フィルタ１８の通過信号域もエンジン回転速度に応じて変更するのが好ましい。
【０１９８】
実施の形態２０．
図３８は本発明の実施の形態２０としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成になっている。図３８に示す構成において実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付している。
【０１９９】
エンジンの制御装置（トルク制御装置よりも上位の制御装置）には、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、ＴＲＣ、トランスミッション等の各種デバイスからの要求も含まれている。エンジンの制御装置は、これら各種のトルク要求をまとめたものをエンジンの目標トルクとし、それをデジタル信号化した目標トルク信号をトルク制御装置に供給する。目標トルク信号は各アクチュエータに分配され、各アクチュエータの動作によって目標トルクが実現される。
【０２００】
ところが、エンジンでは、アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度はエンジン回転速度に依存する。図３９及び図４０は、アクチュエータの動作値とトルクとの関係を示す図である。図３９はエンジン回転速度がＮ１のときのトルクの変化を示し、図４０はエンジン回転速度がＮ２（Ｎ２≠Ｎ１）のときのトルクの変化を示している。各図中に示すように、アクチュエータの動作値の変化に対するトルクの可変範囲は、エンジン回転速度によって異なったものになる。このため、エンジン回転速度によっては、各アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度が低いために、前述のトルク要求を満たすことができないおそれがある。
【０２０１】
そこで、本実施の形態のトルク制御装置は、車両やエンジンの運転モードごとに必要とされるトルク可変範囲を判断することにしている。例えば、危険回避や制振制御などの場面では、高いトルク応答が求められ、必要とされるトルク可変範囲も広くなる。また、現在のエンジン回転速度において実現可能なトルクの可変範囲をアクチュエータ毎に予測することにしている。そして、予測されるトルク可変範囲が必要なトルク可変範囲に対して不足している場合には、ミッション制御によってエンジン回転速度を変化させることでトルク可変範囲を拡大することにしている。
【０２０２】
図３８に示す構成では、アクチュエータＡ２によって実現可能なトルク可変範囲は、トルク可変範囲予測部１３４において予測される。トルク可変範囲予測部１３４は、アクチュエータＡ２に入力される指令信号とエンジン回転速度とを条件としてマップを検索し、条件に合ったデータ（トルク可変範囲）をマップから取得する。また、アクチュエータＢ４によって実現可能なトルク可変範囲は、トルク可変範囲予測部１３６において予測される。トルク可変範囲予測部１３６は、アクチュエータＢ４に入力される指令信号とエンジン回転速度とを条件としてマップを検索し、条件に合ったデータ（トルク可変範囲）をマップから取得する。
【０２０３】
予測された各アクチュエータ２、４によるトルク可変範囲は、トルク可変範囲不足判定部１４０に入力される。トルク可変範囲不足判定部１４０は、現在の運転モードのもとで必要とされるトルク可変範囲、言い換えれば、現在の運転モードのもとでの目標トルクの変化範囲を予測する。そして、予測される必要トルク可変範囲と、各アクチュエータ２、４によって実現可能なトルク可変範囲とを比較し、トルク可変範囲が不足している場合にはミッション制御部１３２にエンジン回転速度の変更を要求する。
【０２０４】
ミッション制御部１３２は、エンジン回転速度の変更要求に応じてトランスミッション（有段変速機でも無段変速機でもよい）の変速比を調整し、トルク可変範囲が拡大する方向にエンジン回転速度を変化させる。ミッション制御部１３２によるトランスミッションの制御結果は、エンジン制御部１３０に反映される。エンジン制御部１３０は、反映されたトランスミッションの制御結果を踏まえて目標トルクを再計算する。
【０２０５】
なお、図３８に示す構成において、トルク可変範囲予測部１３４、１３６は、第２９の発明にかかる「トルク可変範囲予測手段」に相当している。また、トルク可変範囲不足判定部１４０は、第２９の発明にかかる「目標トルク変化範囲予測手段」に相当している。そして、ミッション制御部１３２は、第２９の発明にかかる「変速比制御手段」に相当している。
【０２０６】
本実施の形態のトルク制御装置によれば、エンジン制御とミッション制御との連携により、トランスミッションの変速比を制御してエンジン回転速度を変化させることができる。これにより、現在の運転モードにおいて必要とされるトルク可変範囲をカバーするようにアクチュエータ２、４によるトルク可変範囲を拡大することが可能であり、高い精度で目標トルクを実現することができる。
【０２０７】
なお、本実施の形態のトルク制御装置は、実施の形態１のトルク制御装置に新たな機能を追加した構成を有しているが、本実施の形態で新たに追加された機能は、その他の実施の形態のトルク制御装置にも追加することが可能である。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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る。また、本発明は、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。
【０２１０】
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、可変リフト機構には限定されない。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】
【０２１１】
【図１】本発明の実施の形態１としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態３としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態４にかかるフィルタの信号通過特性の設定を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態７としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態８おいて実現されるトルク域とエミッションフィルタの信号通過特性との関係について説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態８において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態９おいて実現されるトルク域と燃焼向上フィルタの信号通過特性との関係について説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態９において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態１０において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態１１おいて実現されるトルク域とトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【図２０】図１９のグラフの高感度域におけるトルク変化と点火時期の変化との関係を示す図である。
【図２１】図１９のグラフの低感度域におけるトルク変化と点火時期の変化との関係を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態１１において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態１２としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態１２おいて実現されるトルク域について説明するための図である。
【図２５】本発明の実施の形態１２において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図２６】本発明の実施の形態１３としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２７】本発明の実施の形態１３において実行されるフィルタ選択ルーチンのフローチャートである。
【図２８】本発明の実施の形態１４としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図２９】本発明の実施の形態１５としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３０】本発明の実施の形態１６としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３１】本発明の実施の形態１７としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３２】本発明の実施の形態１８としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３３】本発明の実施の形態１８にかかる制振フィルタの信号通過特性について説明するための図である。
【図３４】本発明の実施の形態１８としてのトルク制御装置の作用を説明するための図である。
【図３５】本発明の実施の形態１９としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３６】エンジン回転速度とスロットルに対するトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【図３７】本発明の実施の形態１９にかかるフィルタの信号通過特性について説明するための図である。
【図３８】本発明の実施の形態２０としてのトルク制御装置の制御ブロック図である。
【図３９】エンジン回転速度とトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【図４０】エンジン回転速度とトルクの応答感度との関係について説明するための図である。
【符号の説明】
【０２１２】
２、４、１２、５０、８０ アクチュエータ
６、８、１４、５２ フィルタ
１８、４０、５４ 調停フィルタ
１８ａ ノーマルフィルタ
１８ｂ エミッションフィルタ
１８ｃ 燃焼向上フィルタ
２２ 信号通過特性判定部
３０ トルク変換部
３６、７４ 目標トルク信号生成部
３８ フィルタ評価部
４４、５８ 制御グループ選択部
６０、９６ ローパスフィルタ、
６２、６４、８４ 飽和要素
７２、８８ 異常診断部
８２、９２、１００ 動作目標値設定部
９４、１０２ アクチュエータ制御部
１１０、１１２ トルク推定部
１２０ 制振フィルタ
１２６ 通過周波数域変更部
１３０ エンジン制御部
１３２ ミッション制御部
１３４、１３６ トルク可変範囲予測部
１４０ トルク可変範囲不足判定部
【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、
前記動力システムの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータへ分配する信号分配構造と、
各アクチュエータの信号の入力部に設けられて、前記信号分配構造から供給される信号のうち当該アクチュエータの動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータの指令信号として通過させる信号処理フィルタと、
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】
前記アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度の低い順に前記分配優先順位が設定されてい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】
前記信号分配構造は、前記信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であ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】
前記信号分配構造は、前記アクチュエータが動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させる第２信号処理フィルタを含み、前記第２信号処理フィルタを通過後の信号を前記アクチュエータへ供給し、前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であ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５】
前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から、前記第２信号処理フィルタ並びに前記信号処理フィルタを通過後の信号と、次位のアクチュエータへ供給される信号とを差し引いた信号に基づき、前記第２信号処理フィルタの信号通過特性を補正する信号通過特性補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項６】
前記第２信号処理フィルタとして信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意され、
前記複数のフィルタの中から前記動力システムの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択するフィルタ選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項７】
前記フィルタ選択手段は、指令信号によって前記アクチュエータを動作させたときに予想されるトルクの応答感度の良否に応じて、前記第２信号処理フィルタとして使用するフィルタを決定することを特徴とする請求項６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項８】
前記信号処理フィルタの最大通過周波数は、対応するアクチュエータで実現可能と予想される最大応答周波数よりも低く設定されてい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９】
最下位のアクチュエータにかかる信号処理フィルタを通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１０】
前記複数のアクチュエータのそれぞれに信号通過特性の異なる複数の信号処理フィルタが設定され、
前記動力システムの目標トルクの変化を予測する予測手段と、
予測される目標トルクの変化に基づき、前記複数のアクチュエータ間における前記信号処理フィルタの組み合わせを決定する組み合わせ決定手段と、
をさらに備え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１１】
前記信号処理フィルタは指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１２】
前記差分信号が目標トルク信号の生成に反映されてから所定時間が経過した後も前記差分が無くならない場合には、目標トルク信号の生成に異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１３】
前記信号処理フィルタは前記アクチュエータの動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る状態が所定時間継続する場合には、前記アクチュエータに異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備え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１４】
前記アクチュエータの動作目標値と実際値との間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１５】
前記アクチュエータに入力された指令信号のトルク換算値と前記アクチュエータの動作によって実現されたトルクとの間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１６】
前記の複数のアクチュエータ、信号処理フィルタ及び信号分配構造からなる複数の制御グループと、
前記複数の制御グループの中から前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択するグループ選択手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１７】
前記グループ選択手段は、前記動力システムの目標トルクに基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴とする請求項１６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１８】
前記グループ選択手段は、各アクチュエータの状態に基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴とする請求項１６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１９】
前記複数のアクチュエータに優先されて指令信号が決定される優先アクチュエータと、
前記信号分配構造によって前記複数のアクチュエータに分配される目標トルク信号から前記優先アクチュエータに入力される指令信号を差し引く目標トルク信号補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２０】
前記動力システムは自動車に搭載される内燃機関であることを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２１】
前記アクチュエータとして、吸入空気量を調整するスロットルと、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴とする請求項２０記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２２】
前記アクチュエータとして、吸気バルブのリフト量を変更する可変リフト機構と、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴とする請求項２０記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２３】
前記アクチュエータとして、燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整する燃料噴射装置をさらに含むことを特徴とする請求項２１又は２２記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２４】
前記アクチュエータとして、前記内燃機関によって駆動される補機をさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至２３の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２５】
前記動力システムは内燃機関と電動機とからなるハイブリッド動力システムであり、前記アクチュエータとして前記電動機を含むことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２６】
前記信号分配構造に供給される目標トルク信号から、特定周波数域の信号成分を取り除く特定信号除去フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２７】
前記特定信号除去フィルタは、車両の固有周波数と同じ周波数の信号成分を目標トルク信号から取り除くことを特徴とする請求項２６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２８】
前記内燃機関の回転速度に応じて前記信号処理フィルタの信号通過特性を変更する信号通過特性変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２９】
前記動力システムは前記内燃機関の回転を変速して駆動輪に伝達する変速機を含み、
現在の機関回転速度において前記の各アクチュエータを動作させることで実現可能なトルクの可変範囲を予測するトルク可変範囲予測手段と、
現在の運転条件のもとでの目標トルクの変化範囲を予測する目標トルク変化範囲予測手段と、
実現可能なトルク可変範囲が目標トルクの変化範囲に対して不足する場合に、前記変速機の変速比を調整してトルク可変範囲が拡大する方向に機関回転速度を変化させる変速比制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【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、
前記動力システムの目標トルクに応じた目標トルク信号を、予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータへ分配する信号分配構造と、
各アクチュエータの信号の入力部に設けられて、前記信号分配構造から供給される信号のうち当該アクチュエータの動作特性に合った信号のみを当該アクチュエータの指令信号として通過させる信号処理フィルタと、
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】
前記アクチュエータの動作に対するトルクの応答感度の低い順に前記分配優先順位が設定されてい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】
前記信号分配構造は、前記信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であ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】
前記信号分配構造は、前記アクチュエータが動作可能な信号域のうち特定信号域に対応する信号のみを通過させる第２信号処理フィルタを含み、前記第２信号処理フィルタを通過後の信号を前記アクチュエータへ供給し、前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から通過後の信号を差し引いた信号を次位のアクチュエータへ供給する構造であ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５】
前記第２信号処理フィルタを通過前の信号から、前記第２信号処理フィルタ並びに前記信号処理フィルタを通過後の信号と、次位のアクチュエータへ供給される信号とを差し引いた信号に基づき、前記第２信号処理フィルタの信号通過特性を補正する信号通過特性補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項６】
前記第２信号処理フィルタとして信号通過特性の異なる複数のフィルタが用意され、
前記複数のフィルタの中から前記動力システムの運転状態に応じた適宜のフィルタを選択するフィルタ選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項７】
前記フィルタ選択手段は、指令信号によって前記アクチュエータを動作させたときに予想されるトルクの応答感度の良否に応じて、前記第２信号処理フィルタとして使用するフィルタを決定することを特徴とする請求項６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項８】
前記信号処理フィルタの最大通過周波数は、対応するアクチュエータで実現可能と予想される最大応答周波数よりも低く設定されてい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９】
最下位のアクチュエータにかかる信号処理フィルタを通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１０】
前記複数のアクチュエータのそれぞれに信号通過特性の異なる複数の信号処理フィルタが設定され、
前記動力システムの目標トルクの変化を予測する予測手段と、
予測される目標トルクの変化に基づき、前記複数のアクチュエータ間における前記信号処理フィルタの組み合わせを決定する組み合わせ決定手段と、
をさらに備え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１１】
前記信号処理フィルタは指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る場合に、その差分信号を目標トルク信号の生成に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１２】
前記差分信号が目標トルク信号の生成に反映されてから所定時間が経過した後も前記差分が無くならない場合には、目標トルク信号の生成に異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１３】
前記信号処理フィルタは前記アクチュエータの動作によって実現されるトルクの可変範囲に応じて指令信号の最大値及び最小値を制限する飽和要素を含み、
前記飽和要素を通過前の信号と通過後の信号との間に差分が有る状態が所定時間継続する場合には、前記アクチュエータに異常が生じていると判定する異常判定手段をさらに備え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１４】
前記アクチュエータの動作目標値と実際値との間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１５】
前記アクチュエータに入力された指令信号のトルク換算値と前記アクチュエータの動作によって実現されたトルクとの間に差分が有る場合に、その差分信号を前記アクチュエータの上流に配置された各信号処理フィルタの信号通過特性の設定に反映させるフィードバック手段をさらに備え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１６】
前記の複数のアクチュエータ、信号処理フィルタ及び信号分配構造からなる複数の制御グループと、
前記複数の制御グループの中から前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択するグループ選択手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１７】
前記グループ選択手段は、前記動力システムの目標トルクに基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴とする請求項１６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１８】
前記グループ選択手段は、各アクチュエータの状態に基づいて前記動力システムのトルク制御に使用する制御グループを選択することを特徴とする請求項１６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項１９】
前記複数のアクチュエータに優先されて指令信号が決定される優先アクチュエータと、
前記信号分配構造によって前記複数のアクチュエータに分配される目標トルク信号から前記優先アクチュエータに入力される指令信号を差し引く目標トルク信号補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２０】
前記動力システムは自動車に搭載される内燃機関であることを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２１】
前記アクチュエータとして、吸入空気量を調整するスロットルと、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴とする請求項２０記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２２】
前記アクチュエータとして、吸気バルブのリフト量を変更する可変リフト機構と、点火時期を調整する点火装置とを含むことを特徴とする請求項２０記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２３】
前記アクチュエータとして、燃料噴射時期及び燃料噴射量を調整する燃料噴射装置をさらに含むことを特徴とする請求項２１又は２２記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２４】
前記アクチュエータとして、前記内燃機関によって駆動される補機をさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至２３の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２５】
前記動力システムは内燃機関と電動機とからなるハイブリッド動力システムであり、前記アクチュエータとして前記電動機を含むことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２６】
前記信号分配構造に供給される目標トルク信号から、特定周波数域の信号成分を取り除く特定信号除去フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２７】
前記特定信号除去フィルタは、車両の固有周波数と同じ周波数の信号成分を目標トルク信号から取り除くことを特徴とする請求項２６記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２８】
前記内燃機関の回転速度に応じて前記信号処理フィルタの信号通過特性を変更する信号通過特性変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【請求項２９】
前記動力システムは前記内燃機関の回転を変速して駆動輪に伝達する変速機を含み、
現在の機関回転速度において前記の各アクチュエータを動作させることで実現可能なトルクの可変範囲を予測するトルク可変範囲予測手段と、
現在の運転条件のもとでの目標トルクの変化範囲を予測する目標トルク変化範囲予測手段と、
実現可能なトルク可変範囲が目標トルクの変化範囲に対して不足する場合に、前記変速機の変速比を調整してトルク可変範囲が拡大する方向に機関回転速度を変化させる変速比制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の動力システムのトルク制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【公開番号】特開２００８−６４００１（Ｐ２００８−６４００１Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４１７６８（Ｐ２００６−２４１７６８）
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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