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JP3533991B2 - 車載用内燃機関の制御装置 - Google Patents

車載用内燃機関の制御装置

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JP3533991B2
JP3533991B2 JP16851999A JP16851999A JP3533991B2 JP 3533991 B2 JP3533991 B2 JP 3533991B2 JP 16851999 A JP16851999 A JP 16851999A JP 16851999 A JP16851999 A JP 16851999A JP 3533991 B2 JP3533991 B2 JP 3533991B2
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torque
internal combustion
combustion engine
vehicle
acceleration
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晴文 武藤
真人 藤田
直人 櫛
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載用内燃機関の
制御装置に関し、特に車両の加速時における車両前後方
向の振動を低減すべく点火時期を制御する車載用内燃機
関の制御装置に適用して好適なスロットルバルブの制御
構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車載用内燃機関では、アクセルペダルの
踏み込みなどに応じてスロットルバルブが大きく開か
れ、その発生トルクが急増されると、内燃機関の出力を
駆動輪へと伝達する駆動伝達系にねじり歪みが生じ、そ
の復元力によって駆動伝達系にねじり振動が発生する。
このため、スロットルバルブの開度変化に伴い内燃機関
が加速状態へ移行した直後には、このねじり振動によっ
て車両にその前後方向の加速度変動が生じるようにな
る。こうした加速時の加速度変動は、俗に「しゃくり」
と呼ばれる車両前後方向の振動（加速時振動）を発生さ
せ、ドライバビリティを大きく低下させる要因となる。
【０００３】そこで従来より、こうした加速時振動を低
減させるため、特開平５−３２１８０３号公報に見られ
るように、車両加速時の加速度変動に応じて内燃機関の
発生トルクを適宜に変動させるように点火時期を制御す
ることが知られている。
【０００４】図９は、こうした点火時期の制御が行われ
る車載用内燃機関の制御態様を示している。図９（ａ）
に示すスロットルバルブの開度（スロットル開度）が大
きく開かれるのに伴い、当該機関に導入される吸入空気
量が増量されて、内燃機関が加速状態へと移行すると、
駆動伝達系には当該機関の発生トルクの急増に伴うねじ
り歪みが生じる。そしてこの結果、図９（ｂ）に破線に
て示すように、車両にはその前後方向の加速度変動が生
じ、加速時振動が発生するようになる。
【０００５】そこで、この制御装置では、加速状態への
移行に伴い、内燃機関の発生トルクが振動の位相に対し
て逆位相となるように点火時期を制御している。すなわ
ちこの内燃機関では、図９（ｃ）に示すように、車両前
方向へと加速度が変動する時期には点火効率を低減すべ
く点火時期を遅角させ、車両後方向へと加速度が変動す
る時期には低減された点火効率を回復させるべく点火時
期を進角させるようにしている。
【０００６】こうして点火時期を制御することによっ
て、内燃機関の発生トルクは、図９（ｄ）に示すよう
に、車両前方向の加速度変動が生じる時期には低減さ
れ、車両後方向の加速度変動が生じる時期には本来の大
きさに戻されるようになる。そしてこの結果、図９
（ｂ）に実線で示すように、車両の加速度変動が抑制さ
れ、加速時振動も低減されるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように車両の加速
時に点火時期の制御に基づいて内燃機関の発生トルクを
可変制御することで、加速時振動をある程度は抑制する
ことはできる。しかしながら、以下に述べるように、こ
うした点火時期の制御だけでは、加速時振動の低減効果
には自ずと限界があった。
【０００８】上記の方法では、点火時期の制御のみによ
ってもある程度自由に内燃機関の発生トルクを低減する
ことができるため、車両前方向への加速度変動は効果的
に抑制することができる。しかしながら、内燃機関の発
生トルクの上限は、そのとき同機関に導入される吸入空
気量によって制限されるため、車両後方向の加速度変動
を低減するときの発生トルクの増大量には自ずと限界が
ある。しかも通常、内燃機関の運転中の点火時期は、当
該機関の出力効率を確保すべく、その点火効率が最も高
くなる位相に設定されており、先の図９（ｄ）に示すよ
うに、発生トルクを増大しようにも、本来の、すなわち
こうしたトルク可変制御を行わないときの発生トルクの
大きさ以上には増大できないようになっている。したが
って、上記方法では、車両後方向への加速度変動に対し
ては、あまり高い抑制効果を発揮することができないお
それがある。
【０００９】しかも、点火時期の制御のみによって発生
トルクを調整する上記方法では、上記トルク可変制御中
の発生トルクの平均値は、こうした制御を行わない場合
よりも低下してしまう。したがって上記方法では、上記
トルク可変制御中における車両の加速性能の低下は避け
がたいものとなる。
【００１０】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、内燃機関が加速状態にある
ときの発生トルクの増大に起因して発生する車両の加速
時振動を効果的に抑制することのできる車載用内燃機関
の制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に記載の発明は、内燃機関が加速状態にあるときの
発生トルクの増大に起因して発生する車両前後方向の振
動を低減すべく点火時期を制御する車載用内燃機関の制
御装置において、前記加速状態を検知する加速状態検知
手段と、この加速状態の検知に応じて、前記車両前後方
向の振動が発生する所定期間にわたり、スロットルバル
ブの開度をそのときの当該機関の運転状態に対応する開
度よりも開き側に制御するスロットル制御手段とを備え
るようにしたものである。
【００１２】例えばアクセルペダルが踏み込まれるなど
して内燃機関が加速状態へと移行すると、同機関の発生
トルクの増大に伴う車両の駆動伝達系のねじり振動など
に起因して車両前後方向の振動（加速時振動）が発生す
る。この請求項１に記載の発明では、内燃機関がこうし
た加速状態へと移行したことを加速状態検知手段が検知
すると、スロットル開度制御手段は、加速時振動が発生
する所定期間に亘り、スロットルバルブの開度をそのと
きの当該機関の運転状態に対応する本来の開度よりも開
き側となるように制御する。この結果、上記加速時振動
が発生している間、内燃機関に導入される吸入空気量
は、そのときの運転状態に応じた本来の吸入空気量より
も増量されるようになり、同運転状態に応じた本来のト
ルク以上の発生トルクの増大が許容されるようになる。
【００１３】こうして更なる発生トルクの増大を許容し
た状態で制御装置は、加速時振動を低減すべく点火時期
の制御に基づく発生トルクの可変制御を行う。こうした
発生トルクの可変制御は、例えば加速時振動の位相に対
して逆位相のトルクを発生させるように点火時期を調整
することで行われる。
【００１４】このとき、請求項１に記載の構成では、上
述のように本来以上の更なる発生トルクの増大が許容さ
れているため、車両後方向への加速度変動も効果的に抑
制することができるようになる。したがって、上記加速
時振動に対応した発生トルクの可変制御をより適切且つ
柔軟に行うことができ、こうした加速時振動をより効果
的に抑制することができるようになる。
【００１５】しかも、こうして本来以上の更なる発生ト
ルクの増大が許容されているため、トルク可変制御中の
平均発生トルクを高く保持することができ、車両の加速
性能を高く維持することができるようにもなる。
【００１６】したがって、この請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関が加速状態にあるときの発生トルクの
増大に起因して発生する車両の加速時振動を効果的に抑
制することができるようになる。
【００１７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の車載用内燃機関の制御装置において、前記スロ
ットル制御手段は、前記加速状態の検知に応じて前記ス
ロットルバルブの開度を最初に所定の割合だけ開き側に
制御した後、時間の経過とともに前記割合を徐々に低減
するよう制御するようにしたものである。
【００１８】この請求項２に記載の構成では、加速状態
が検知されて上記発生トルクの可変制御が開始される
と、スロットルバルブの開度は、最初に所定の割合だけ
開き側に制御された後、時間の経過とともにその開き側
に制御する割合が徐々に低減されるように制御される。
【００１９】このため、上記加速時振動の収束に応じ
て、上記点火時期の制御による発生トルクの増大率が低
減されるようになり、こうした発生トルクの可変制御を
円滑且つ適切な時期に収束させることができるようにな
る。したがって、内燃機関の加速状態への移行に伴い実
施される発生トルクの可変制御から通常の制御への移行
が円滑に行われるようになる。
【００２０】したがって、この請求項２に記載の発明に
よれば、加速時振動を低減すべく点火時期を制御するこ
とで行われる内燃機関の発生トルクの可変制御から通常
の制御への移行を円滑且つ適切に行うことができるよう
になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる車載用内燃
機関の制御装置を具体化した一実施の形態について説明
する。
【００２２】図１は、本実施の形態の車載用内燃機関の
制御装置についてその全体構成及びその適用対象となる
車載用内燃機関の構成を模式的に示す略図である。ま
ず、この図１に基づいて、本実施の形態の制御装置の構
成を説明する。
【００２３】本実施の形態の制御装置が適用される車載
用内燃機関１０は、同図１に示すように、放電により燃
料を点火させる点火プラグ１１、同点火プラグ１１の放
電に必要な高圧電流を発生するための点火コイル１２を
備える火花点火式の内燃機関である。点火コイル１２
は、電子制御装置２０によって作動制御されるイグナイ
タ１３による一次電流のオン／オフに応じて上記高圧電
流を発生させている。こうした点火プラグ１１からの放
電によって、インジェクタ１６から噴射された燃料が点
火されて爆発することで、内燃機関１０はトルクを発生
させている。
【００２４】一方、この内燃機関１０の吸気通路１７に
は、その開口面積を可変として同内燃機関１０に導入さ
れる吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１４
と、吸気通路１７を流過する空気量を検知するためのエ
アフロメータ２３が設けられている。また、スロットル
バルブ１４には、その開度（スロットル開度）を検知す
るスロットル開度センサ２１が設けられている。
【００２５】更に、この制御装置には、内燃機関１０の
運転状態を検知するセンサとして、上記のエアフロメー
タ２３及びスロットル開度センサ２１に加え、同内燃機
関１０の回転数（機関回転数）を検知する回転数センサ
２２、アクセルペダル１５の踏み込み量（アクセル開度
ｐｄｌａ）を検知するためのアクセル開度センサ２４を
備えている。
【００２６】また、この実施の形態では、内燃機関１０
の出力を駆動輪へと伝達する駆動系に自動変速機（オー
トマティック・トランスミッション）が設けられてお
り、この自動変速機の変速操作用のシフトレバーのポジ
ション（シフト位置）を検知するためのシフト位置セン
サ２５が設けられている。電子制御装置２０は、このシ
フト位置センサ２５の検知結果から、自動変速機の内燃
機関１０側と駆動輪側との駆動連結の有無を検知してい
る。すなわち、電子制御装置２０は、シフト位置センサ
２５の検知結果から、シフトレバーがニュートラルまた
はパーキングレンジにあって上記駆動連結が禁止された
状態にあるのか、それ以外のレンジにあって同駆動連結
が許容された状態にあるのかを検知している。
【００２７】そして電子制御装置２０は、これらセンサ
の検知結果に基づき内燃機関１０の運転状態を把握し、
これに応じて上記イグナイタ１３やスロットルバルブ１
４などに対して制御信号を出力する。こうして、電子制
御装置２０は、点火時期制御やスロットルバルブ１４の
開度調整に基づく吸入空気量の制御を行っている。
【００２８】この制御装置では、前述のスロットルバル
ブ１４が開かれて内燃機関１０が加速状態へと移行した
ときの発生トルクの急増に伴う車両前後方向の振動（加
速時振動）を低減すべく、点火時期の制御に基づき発生
トルクを可変制御している。更に、この制御装置では、
こうしたトルク可変制御時のスロットルバルブ１４の開
度を内燃機関１０の運転状態に対応した開度よりも開き
側となるように制御している。
【００２９】図２は、上記トルク可変制御にかかる電子
制御装置２０の処理手順を示すフローチャートである。
電子制御装置２０は、内燃機関１０の運転中、この図２
に示す一連の処理を周期的に繰り返し実行して、スロッ
トルバルブ１４の開度の目標値（最終目標スロットル開
度ｔａｎｇｌｅ）及び点火時期ａｏｐの算出を行ってい
る。以下、この図２に基づいて、この実施の形態の制御
装置におけるトルク可変制御について詳細に説明する。
【００３０】この処理が実行されると、電子制御装置２
０は、まず図２のステップＳ１００において、そのとき
の内燃機関１０の運転状態に応じたスロットル開度の目
標値であるベース目標スロットル開度ｔａｎｇｌｂを算
出する。すなわち、このベース目標スロットル開度ｔａ
ｎｇｌｂは、上記トルク可変制御に拘わらず、そのとき
の内燃機関１０の運転状態から一義的に求められるスロ
ットル開度の目標値である。ここでは、このベース目標
スロットル開度ｔａｎｇｌｂを、上記のアクセル開度セ
ンサ２４によって検知されるアクセル開度ｐｄｌａや回
転数センサ２２によって検知される機関回転数ｎｅ、シ
フト位置センサ２５によって検知されるシフト位置ｓｈ
ｆｔに基づいて算出している。
【００３１】こうしてベース目標スロットル開度ｔａｎ
ｇｌｂを算出した後、電子制御装置２０は、続くステッ
プＳ２００において、上記トルク可変制御の開始条件が
成立しているか否かを判断している。ここでは、次の２
つの条件、 （Ａ）そのときの内燃機関１０の発生トルクが、ある程
度よりも増大されていること。 （Ｂ）そのときスロットル開度がある程度急激に増大し
ていることが検知されること。 が共に満たされている場合に、トルク可変制御の開始条
件が成立するものと判断している。
【００３２】ちなみに、ここでは上記条件（Ａ）が成立
していることを、上記エアフロメータ２３によって検知
される吸入空気量の徐変値ｋｌｓｍが所定値αよりも大
きいことによって判断している。
【００３３】また、この実施の形態では、上記条件
（Ｂ）が成立していることを、スロットル開度の変化に
対する内燃機関１０に導入される吸入空気量の応答遅れ
量に基づき判断している。ここでは、この吸入空気量の
応答遅れ量を次のようにして求めている。
【００３４】この実施の形態では、そのときのスロット
ル開度から、次の２つの吸入空気量の推定値、すなわち
定常空気量ｋｌｔａ及び過渡空気量ｋｌｃｒｔを算出し
ている。このうち、定常空気量ｋｌｔａは、そのときの
スロットル開度のまま、内燃機関１０が定常状態に保持
されているときの吸入空気量の推定値である。この定常
空気量ｋｌｔａは、そのときのスロットル開度及び機関
回転数ｎｅから一義的に求められている。
【００３５】一方、過渡空気量ｋｌｃｒｔは、スロット
ル開度の変化に対する応答遅れの影響を加味して算出し
た吸入空気量の推定値である。実際、内燃機関では、ス
ロットルバルブから燃焼室までの空気の流動時間などの
ため、スロットル開度を変化させても燃焼室に導入され
る吸入空気量は、直ちにそのときのスロットル開度に見
合った量とはならない。そこでこの制御装置では、その
とき実際に内燃機関１０に導入される空気量を、スロッ
トル開度の推移や機関回転数などから推定し、上記の過
渡空気量ｋｌｃｒｔとして算出している。ここでは、こ
の過渡空気量ｋｌｃｒｔを次式（１）に基づき求めてい
る。
【００３６】 ｋｌｃｒｔ(i)＝（ｋｌｔａ(i)−ｋｌｃｒｔ(i-1)）＊［時定数］ ＋ｋｌｃｒｔ(i-1) …（１） ここで、ｋｌｃｒｔ(i)は今回算出する過渡空気量、ｋ
ｌｔａ(i)は今回算出された定常空気量、ｋｌｃｒｔ(i-
1)は前回算出された過渡空気量である。また、時定数
は、適切な過渡空気量ｋｌｃｒｔが得られるように内燃
機関１０の運転状態に応じて設定される定数であり、こ
こではこの時定数をそのときの定常空気量ｋｌｔａ及び
機関回転数ｎｅに基づき設定するようにしている。
【００３７】図３（ａ）にアクセル開度ｐｄｌａの推移
を、また図３（ｂ）にこのアクセル開度ｐｄｌａの推移
に応じた上記定常空気量ｋｌｔａ及び過渡空気量ｋｌｃ
ｒｔの推移をそれぞれ示す。これら図３（ａ）及び
（ｂ）に示すように、定常空気量ｋｌｔａは、アクセル
開度ｐｄｌａにほぼ同期して増大する。これに対して過
渡空気量ｋｌｃｒｔは、アクセル開度ｐｄｌａに直ちに
は追従せず、やや遅れて増大するようになる。したがっ
て、そのときの定常空気量ｋｌｔａと過渡空気量ｋｌｃ
ｒｔとの比較から、内燃機関１０が定常に運転されてい
るか、例えば加速状態に移行した場合のように過渡状態
となっているかを判断することができる。
【００３８】そこで、この実施の形態では、上記条件
（Ｂ）、すなわち「そのとき内燃機関１０が加速状態に
移行したこと」の判断基準として、これら定常空気量ｋ
ｌｔａに対する過渡空気量ｋｌｃｒｔの差を用いるよう
にしている。そしてここでは、この差（ｋｌｔａ−ｋｌ
ｃｒｔ）が所定値βよりも大きな場合に、加速状態に移
行したものと判断するようにしている。
【００３９】このようにスロットル開度に対する吸入空
気量の応答遅れに基づき判断するようにすることで、内
燃機関１０の加速状態への移行をより的確且つ迅速に判
断することができるようになる。また、この応答遅れの
度合いをそのときのスロットル開度と機関回転数とに基
づき算出される吸入空気量の推定値を用いて求めること
で、エアフロメータ２３の応答遅れの影響等に拘わら
ず、上記加速状態への移行を更に的確且つ迅速に判断す
ることができるようになる。
【００４０】以上のようにして、この実施の形態では、
トルク可変制御の開始条件成立の有無を判断している。
さて、ここで上記トルク可変制御の開始条件が成立して
いると判断された場合（ステップＳ２００において「Ｙ
ＥＳ」）、電子制御装置２０は、ステップＳ２１０にお
いて、カウンタｃａａｃｃ３及び収束係数ｄｌｎｅｄｃ
の値を「０」に設定する。このカウンタｃａａｃｃ３
は、トルク可変制御の開始時からの経過期間を示すカウ
ンタであり、後述するようにこの処理が実行される毎に
「１」ずつ加算される。また、収束係数ｄｌｎｅｄｃ
は、このトルク可変制御が開始からある程度の期間が経
過した時点で円滑に終了するように、同制御にかかる内
燃機関１０の発生トルクの可変量を収束させるため用い
られる変数である。上記開始条件が成立している場合、
電子制御装置２０は、このステップＳ２１０の処理を行
った後、ステップＳ３００の処理に移行する。
【００４１】一方、この開始条件が成立していない場合
（ステップＳ２００において「ＮＯ」）、すなわちトル
ク可変制御が未だ開始されていない場合や、既に開始さ
れている場合、電子制御装置２０は、ステップＳ２２０
の処理を実行する。このステップＳ２２０において、電
子制御装置２０は、上記カウンタｃａａｃｃ３の値に
「１」を加算する。
【００４２】そして電子制御装置２０は、続くステップ
Ｓ２３０において、上記カウンタｃａａｃｃ３に基づい
てトルク可変制御にかかる内燃機関１０の発生トルクの
可変量を収束させる時期となっているか否か、すなわち
現在、トルク可変制御における収束期間中であるか否か
を判断する。ここで、電子制御装置２０は、カウンタｃ
ａａｃｃ３の値が所定値γよりも大きくなっていること
を条件に、上記収束期間中であることを判断している。
【００４３】ここでそのとき、収束期間中でなければ
（ステップＳ２３０において「ＮＯ」）、電子制御装置
２０は、トルク可変制御の開始にあたりその値を「０」
とした収束係数ｄｌｎｅｄｃの値を「０」に保持したま
ま、ステップＳ３００の処理に移行する。一方そのとき
収束期間中であれば（ステップＳ２３０において「ＹＥ
Ｓ」）、電子制御装置２０は、ステップＳ２３０におい
て、収束係数ｄｌｎｅｄｃの値に「１．５」を加算した
後、やはりステップＳ３００の処理に移行する。
【００４４】以上のステップＳ２００〜ステップＳ２４
０の処理の結果、上記カウンタｃａａｃｃ３及び収束係
数ｄｌｎｅｄｃは、それらの推移を示す図４（ｂ）及び
（ｃ）のように設定される。
【００４５】すなわち、図４（ｂ）にその推移を示す上
記カウンタｃａａｃｃ３は、図４（ａ）に示すベース目
標スロットル開度ｔａｎｇｌｂが急激に増大し、トルク
可変制御の開始条件が成立した時点でその値が「０」に
設定される。そしてその後、カウンタｃａａｃｃ３は、
このトルク可変制御にかかる一連の処理が実行される毎
にその値は「１」ずつ加算されるようになる。
【００４６】一方、上記収束係数ｄｌｎｅｄｃは、図４
（ｃ）に示すように、カウンタｃａａｃｃ３と同様にト
ルク可変制御の開始時にその値が「０」に設定され、そ
の後、カウンタｃａａｃｃ３が所定値「γ」となるまで
の期間、その値は「０」のまま保持される。そして、カ
ウンタｃａａｃｃ３が所定値「γ」よりも大きくなった
後は、この処理が実行される毎にその値が「１．５」ず
つ加算されるようになる。
【００４７】こうして電子制御装置２０は、ステップＳ
２００〜ステップＳ２４０において、カウンタｃａａｃ
ｃ３及び収束係数ｄｌｎｅｄｃを設定した後、図２のフ
ローチャートにおけるステップＳ３００の処理を実行す
る。
【００４８】このステップＳ３００において、電子制御
装置２０は、上述のように設定されたカウンタｃａａｃ
ｃ３の値に応じてベース目標トルク倍率ｔｒｔａを算出
する。このベース目標トルク倍率ｔｒｔａは、トルク可
変制御における発生トルクの可変率の上限値であり、内
燃機関１０の運転状態に応じて設定されるベース目標ス
ロットル開度ｔａｎｇｌｂでの最大発生トルクに対する
上記上限値の倍率として設定されている。
【００４９】ここでは、このベース目標トルク倍率ｔｒ
ｔａを、図４（ｄ）にその推移を示すように、トルク可
変制御の開始条件が成立すると共にその値が「１．１」
となるよう設定されている。そして、カウンタｃａａｃ
ｃ３によって表されるトルク可変制御開始からの経過期
間が所定値となるまでの間（ここではカウンタｃａａｃ
ｃ３が「２０」となるまでの間）、その値は「１．１」
に保持されている。更にその後、このベース目標トルク
倍率ｔｒｔａの値は徐々に「１．０」に近づくよう低減
され、更に所定期間が経過した後（ここではカウンタｃ
ａａｃｃ３が「５０」以上となると）、その値は「１．
０」に保持されるようになる。
【００５０】すなわち、この制御装置ではトルク可変制
御に際し、制御開始から所定期間は、内燃機関１０の運
転状態に応じた本来の発生トルクに対して「１．１」倍
までの発生トルクの増大を許容し、その後、更に所定期
間が経過するまでの間、発生トルクの増大を徐々に制限
するようにベース目標トルク倍率ｔｒｔａを設定するよ
うにしている。
【００５１】こうしてベース目標トルク倍率ｔｒｔａを
設定した後、電子制御装置２０は、続くステップＳ４０
０において、このベース目標トルク倍率ｔｒｔａに基づ
きスロットル開度を設定している。ここでは、先に設定
されたベース目標トルク倍率ｔｒｔａに応じた発生トル
クの増大を許容するようにスロットル開度を設定するよ
うにしている。
【００５２】図５は、こうしたスロットル開度の設定に
かかる電子制御装置２０の詳細な処理手順を示してい
る。以下、この図５に基づき、ここでのスロットル開度
の設定方法について詳細に説明する。
【００５３】このスロットル開度の設定に際して、電子
制御装置２０は、まずステップＳ４１０において、先の
ステップＳ１００（図２）において設定したベース目標
スロットル開度ｔａｎｇｌｂ及び機関回転数ｎｅに基づ
き、そのときの内燃機関１０の運転状態に応じた、すな
わちトルク可変制御を実施しないとした場合の空気量で
あるベース目標空気量ｋｌｔａｎｇｌｂを算出する。こ
のベース目標空気量ｋｌｔａｎｇｌｂは、いわばそのと
きの内燃機関１０の運転状態に応じた発生トルクの大き
さを示している。
【００５４】そして、電子制御装置２０は、続くステッ
プＳ４２０において、このベース目標空気量ｋｌｔａｎ
ｇｌｂに上記ベース目標トルク倍率ｔｒｔａを乗ずるこ
とで最終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌを算出する。この最
終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌは、トルク可変制御に際し
て、先に設定したベース目標トルク倍率ｔｒｔａに応じ
た発生トルクの増大を許容するだけの吸入空気量であ
る。
【００５５】ただし、たとえスロットル開度を全開とし
ても、内燃機関１０に導入可能な吸入空気量には自ずと
限界があるため、この最終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌ
を、例えば機関回転数ｎｅなどに基づき算出される上限
ガード空気量ｋｌｍａｘによって制限するようにしてい
る。
【００５６】こうして最終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌを
算出した後、電子制御装置２０は、続くステップＳ４３
０において、上記ベース目標空気量ｋｌｔａｎｇｌｂに
対する最終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌの比をとり、これ
を最終目標トルク倍率ｒｔａとして設定する。すなわ
ち、この最終目標トルク倍率ｒｔａは、そのとき実際に
増大可能な発生トルクの倍率を示している。
【００５７】そして電子制御装置２０は、ステップＳ４
４０において、上記最終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌ及び
機関回転数ｎｅに基づいて最終目標スロットル開度ｔａ
ｎｇｌｅを算出する。この最終目標スロットル開度ｔａ
ｎｇｌｅは、先のステップＳ４２０において算出した最
終目標空気量ｋｌｔａｎｇｌに応じた吸入空気量を確保
することのできるスロットル開度として求められる。電
子制御装置２０は、こうして求められた最終目標スロッ
トル開度ｔａｎｇｌｅに基づき前記スロットルバルブ１
４を駆動制御している。
【００５８】図４（ｅ）に、こうして設定されるトルク
可変制御中のスロットル開度の推移を示す。ここで、こ
の実施の形態でのスロットルバルブ１４の駆動制御態様
について、図４（ａ）〜（ｅ）に基づき説明する。
【００５９】アクセルペダル１５が踏み込まれ、上記ト
クル可変制御の開始条件が満たされると、図４（ｂ）に
示すカウンタｃａａｃｃ３がクリアされるのに併せ、図
４（ｄ）に示すベース目標トルク倍率ｔｒｔａの値が
「１．１」に設定される。このとき、実際のスロットル
開度にほぼ相当する最終目標スロットル開度ｔａｎｇｌ
ｅは、図４（ｅ）に示すように、上限ガード空気量ｋｌ
ｍａｘによって制限されない限り、ベース目標トルク倍
率ｔｒｔａに応じた発生トルクの増大を許容するべく、
同図４（ｅ）に破線にて示すベース目標スロットル開度
ｔａｎｇｌｂに対して増大されるようになる。
【００６０】その後、最終目標スロットル開度ｔａｎｇ
ｌｅは、カウンタｃａａｃｃ３の値が「２０」となるま
での期間、やはり上限ガード空気量ｋｌｍａｘによって
制限されない限り、増大の割合を保持したまま、上記ベ
ース目標スロットル開度ｔａｎｇｌｂに対して増大され
続ける。そして、カウンタｃａａｃｃ３の値が「２０」
となると、その後その値が「５０」となるまでの期間、
上記増大の割合は徐々に低減されるようになり、やがて
その値が「５０」となってからは、こうしたベース目標
スロットル開度ｔａｎｇｌｂに対する最終目標スロット
ル開度ｔａｎｇｌｅの増大は行われないようになる。
【００６１】すなわち、この制御装置では、上記トルク
可変制御の開始と共に、スロットルバルブ１４の開度を
内燃機関１０の運転状態に対応した開度（ベース目標ス
ロットル開度ｔａｎｇｌｂ）よりも開き側に制御するよ
うにしている。そして、増大の割合をそのまま所定期間
保持した後、徐々に本来の運転状態に対応した開度に近
づけるようにスロットル開度を制御している。
【００６２】このようにスロットル開度を本来の運転状
態に対応した開度よりも開き側に制御することで、内燃
機関１０の加速状態への移行に際して実行されるトルク
可変制御にあたり、同機関１０の運転状態に対応した本
来の発生トルク以上の発生トルクの増大が許容されるよ
うになる。
【００６３】また、上記トルク可変制御の開始から所定
期間、スロットル開度を本来の開度よりも開き側に制御
した後、徐々に本来の開度に近づけるよう制御している
ため、こうしたトルク可変制御から通常の制御への移行
を円滑に行うことができるようにもなる。
【００６４】さて、こうしてスロットル開度を設定した
後（ステップＳ４００）、電子制御装置２０は、図２の
ステップＳ５００において、点火時期の設定を行う。こ
こでは、車両の加速時振動を低減すべく内燃機関１０の
発生トルクを可変制御するように点火時期が設定され
る。
【００６５】図６は、こうした点火時期の設定にかかる
電子制御装置２０の詳細な処理手順を示している。以
下、この図６に基づき、この実施の形態での点火時期の
設定方法について詳細に説明する。
【００６６】この点火時期の設定に際して、電子制御装
置２０は、まずステップＳ５１０において、機関回転数
ｎｅの変動量ｄｌｎｅを算出している。ここでは、この
変動量ｄｌｎｅを、そのときの機関回転数ｎｅと前回こ
のトルク可変制御にかかる処理が実行されたときの機関
回転数、すなわち前回機関回転数ｎｅｏｌｄとの差をと
ることで算出している。
【００６７】この制御装置では、基本的にこの機関回転
数の変動量ｄｌｎｅに基づき加速時振動による車両の加
速度変動の方向やその大きさを判断し、これに応じて発
生トルクを適宜に可変とすべく点火時期の設定を行って
いる。ただし、この制御装置では、こうした可変制御に
かかる内燃機関１０の発生トルクの変動が適切な時期に
収束するように、続くステップＳ５２０〜Ｓ５４０にお
いて算出される修正回転数変動量ｄｌｎｅａを発生トル
クの可変率を算出するための基準として用いるようにし
ている。
【００６８】このステップＳ５２０〜Ｓ５４０におい
て、電子制御装置２０は、実際の変動量ｄｌｎｅの値か
ら収束係数ｄｌｎｅｄｃ（図２のステップＳ２４０にお
いて算出）分だけその絶対値を小さくした値を、上記修
正回転数変動量ｄｌｎｅａとしている。詳しくは、電子
制御装置２０は、ステップＳ５２０において、実際の変
動量ｄｌｎｅの値の正負、すなわちそのとき機関回転数
ｎｅが上昇しているか下降しているかを判断し、上昇し
ているとき（ｄｌｎｅ＞＝「０」）には変動量ｄｌｎｅ
から収束係数ｄｌｎｅｄｃを減算した値（下限値
「０」）を（ステップＳ５３０）、下降しているとき
（ｄｌｎｅ＜「０」）には変動量ｄｌｎｅに収束係数ｄ
ｌｎｅｄｃを加算した値（上限値「０」）を（ステップ
Ｓ５３０）、それぞれ上記修正回転数変動量ｄｌｎｅａ
として設定するようにしている。
【００６９】そして、電子制御装置２０は、続くステッ
プＳ５５０において、こうして算出した修正回転数変動
量ｄｌｎｅａに基づき、発生トルクの可変率の目標値で
ある目標トルク可変率ｒｔｑを算出する。ここで云う発
生トルクの可変率とは、内燃機関１０の運転状態に応じ
た本来の発生トルクに対するここでのトルク可変制御に
より可変とされる発生トルクの割合のことである。
【００７０】ここでは、この目標トルク可変率ｒｔｑ
は、図７に示すマップから求めている。この図７に示す
ように、修正回転数変動量ｄｌｎｅａの値が「０」のと
きに目標トルク可変率ｒｔｑの値は「１．０」に設定さ
れる。そして、修正回転数変動量ｄｌｎｅａの値が
「０」よりも大きなときには、その絶対値の増大に応じ
て目標トルク可変率ｒｔｑの値が低減されるように設定
される。また、修正回転数変動量ｄｌｎｅａの値が
「０」よりも小さなときには、その絶対値の増大に応じ
て目標トルク可変率ｒｔｑの値が増大されるように設定
される。
【００７１】ただし、内燃機関１０の発生トルクを可変
幅を制限するため、修正回転数変動量ｄｌｎｅａの値が
「２５」以上のとき、あるいは「−２５」以下のときに
は、目標トルク可変率ｒｔｑの値はそれぞれ「０．９」
あるいは「１．１」とされる。またこの目標トルク可変
率ｒｔｑは、更に先のステップＳ４３０（図５）にて求
めた最終目標トルク倍率ｒｔａによっても制限される。
この最終目標トルク倍率ｒｔａは、先述したように、上
記設定したスロットル開度（ステップＳ４００）におけ
る増大可能な発生トルクの最大可変率を示している。
【００７２】その後、電子制御装置２０は、続くステッ
プＳ５６０において、ここで算出した目標トルク可変率
ｒｔｑに応じた点火効率ｒａｏｐを算出する。この点火
効率ｒａｏｐは、最終目標トルク倍率ｒｔａに対する目
標トルク可変率ｒｔｑの割合として求められる。
【００７３】こうして点火効率ｒａｏｐを求めた後、電
子制御装置２０は、ステップＳ５７０において、この点
火効率ｒａｏｐや機関回転数ｎｅ、エアフロメータ２３
によって検知される吸入空気量の徐変値ｋｌｓｍに基づ
き点火時期の位相補正量ａａｃｃ３を算出する。そして
電子制御装置２０は、ステップＳ５８０において、その
ときの内燃機関１０の運転状態において点火効率が最大
（ｒａｏｐ＝「１．０」）となる点火時期であるベース
点火時期ａｃａｌより上記位相補正量ａａｃｃ３分だけ
遅角させた位相を実際の内燃機関１０の運転において使
用する点火時期である最終点火時期ａｏｐとして設定す
る。
【００７４】以上のようにしてこの制御装置では、機関
回転数の変動量ｄｌｎｅに応じて発生トルクが適宜に調
整されるように点火時期が設定されている。こうして点
火時期を設定した後、電子制御装置２０は、図２のステ
ップＳ６００において、先のステップＳ５１０において
機関回転数の変動量ｄｌｎｅの算出に用いた前回機関回
転数ｎｅｏｌｄを更新して、今回の処理を終了する。
【００７５】図８は、以上説明したような手順で行われ
るこの制御装置の可変トルク制御にかかる制御態様を示
すタイムチャートである。以下、この図８に基づきこの
制御装置の制御態様について説明する。
【００７６】この制御装置では、先述したように、アク
セルペダル１５が踏み込まれて可変トルク制御の開始条
件が成立すると、図８（ａ）に示すように、そのときの
内燃機関１０の運転状態に応じたスロットル開度である
ベース目標スロットル開度ｔａｎｇｌｂよりも開き側と
なるよう最終目標スロットル開度ｔａｎｇｌｅが設定さ
れる。この結果、内燃機関１０に導入される吸入空気量
が増量され、運転状態に応じた本来の発生トルク以上の
トルク増量が許容されるようになる。
【００７７】また、上記開始条件の成立に併せ、図８
（ｂ）に示す収束係数ｄｌｎｅｄｃの値は「０」に設定
される。そして、収束係数ｄｌｎｅｄｃは所定期間その
値が「０」に保持された後、徐々に増大されるようにな
る。
【００７８】一方、上記アクセルペダル１５の踏み込み
に応じて内燃機関１０が加速状態に移行すると、駆動系
のねじり振動などに起因して車両の加速度変動が発生す
る。そしてこの加速度変動に伴い機関回転数は、車両の
前方向への加速度変動が生じるときには増大され、後方
向への加速度変動が生じるときには低減されるように変
動する。こうした加速状態移行後の機関回転数の変動量
ｄｌｎｅの推移を、図８（ｃ）に破線にて示す。
【００７９】この制御装置では、この機関回転数の変動
量ｄｌｎｅから上記図８（ｂ）に示す収束係数ｄｌｎｅ
ｄｃを減算して修正回転数変動量ｄｌｎｅａを求めてい
る。図８（ｃ）には、この修正回転数変動量ｄｌｎｅａ
の推移も実線にて併せ示されている。そして、この制御
装置では、この修正回転数変動量ｄｌｎｅａに基づき、
上記トルク可変制御にかかる内燃機関１０の目標トルク
可変率ｒｔｑを設定し、これに応じて点火効率ｒａｏｐ
が算出される。
【００８０】図８（ｄ）は、こうして修正回転数変動量
ｄｌｎｅａに応じて算出される点火効率ｒａｏｐの推移
が示されている。この図８（ｄ）に示すように、点火効
率ｒａｏｐは、上記修正回転数変動量ｄｌｎｅａが負の
値にあるとき、すなわち機関回転数が下降傾向にあると
きには、発生トルクを増大させるべく大きな値が設定さ
れる。また、修正回転数変動量ｄｌｎｅａが正の値にあ
って機関回転数が上昇傾向にあるときには、発生トルク
を低減させるべく小さな値が設定される。
【００８１】この結果、図８（ｅ）に実線にて示すよう
に、内燃機関１０の発生トルクは、機関回転数の上昇時
には低減され、下降時には増大されるようになる。しか
もこのときスロットル開度は、図８（ａ）に示すよう
に、内燃機関１０の運転状態に応じた本来の開度よりも
開き側に制御されており、発生トルクは、図８（ｅ）に
破線にて示す運転状態に応じた本来の発生トルク以上の
増大が許容されている。このため、この制御装置では、
上記機関回転数の下降時には、上記本来の発生トルク以
上に発生トルクが増大可能となり、こうした機関回転数
の下降も効果的に抑制することができる。この結果、内
燃機関の加速状態への移行に伴い発生する加速時振動
は、効果的に抑制されるようになる。
【００８２】しかも、この制御装置では、こうしたトル
ク可変制御時に発生トルクは、上記本来の発生トルクに
対して、低減されるばかりでなく増大もされているた
め、同制御中の平均発生トルクの低下を好適に抑制ある
いは回避することができる。このため、こうしたトルク
可変制御中にあっても、内燃機関の平均発生トルクを高
く維持することができ、車両の加速性能を高く保持する
ことができるようにもなる。
【００８３】なお、収束係数ｄｌｎｅｄｃは時間の経過
とともに増大するため、修正回転数変動量ｄｌｎｅａの
値は次第に「０」に収束されるようになり、機関回転数
の変動が生じても点火時期は変更されなくなる。この結
果、制御の開始からある程度の期間が経過すると、点火
時期の制御にトルク可変制御は円滑に収束されるように
なる。
【００８４】以上説明したように、本実施の形態の車載
用内燃機関の制御装置によれば、以下に記載する効果を
得ることができるようになる。 （１）内燃機関１０の加速状態への移行に伴い発生する
加速時振動を低減すべく行われるトルク可変制御中のス
ロットルバルブ１４の開度が、そのときの当該機関の運
転状態に応じた本来の開度よりも開き側となるよう制御
されているため、上記トルク可変制御に際して当該機関
１０の運転状態に応じた本来の発生トルク以上に発生ト
ルクを増大することができるようになる。この結果、車
両の後方向への加速度変動も効果的に低減することがで
きるようになり、加速時振動を更に効果的に抑制するこ
とができるようになる。
【００８５】（２）更に、トルク可変制御中に上記本来
のトルク以上にも発生トルクを増大させることで、同制
御中の内燃機関１０の平均発生トルクの低下を好適に抑
制または回避することができ、こうしたトルク可変制御
中においても車両の加速性能の高く保持することができ
るようになる。
【００８６】（３）また、トルク可変制御の開始に伴
い、当該機関１０の運転状態に応じた本来の開度よりも
開き側に制御したスロットル開度の増大率を、上記トル
ク可変制御の開始から所定期間保持した後、徐々に本来
の開度とするよう低減させることで、通常の制御への移
行を円滑に行うことができるようになる。
【００８７】（４）更に、トルク可変制御の開始から所
定期間経過後、機関回転数の変動量に対する発生トルク
の可変率を縮小するようにすることで、こうしたトルク
可変制御を円滑に収束し、適宜な時期に終了させること
ができるようになる。
【００８８】（５）また、スロットル開度の変化に対す
る吸入空気量の応答遅れ量に相当する定常空気量ｋｌｔ
ａと過渡空気量ｋｌｃｒｔとの差分に基づき内燃機関１
０が加速状態となったことを検知しているため、より迅
速且つ適切な時期に上記トルク可変制御を開始すること
ができるようになる。
【００８９】なお、以上説明した実施の形態の車載用内
燃機関の制御装置は、以下のように変更することもでき
る。 ・上記実施の形態では、内燃機関１０が加速状態へと移
行したことを、そのときのスロットル開度における定常
状態での吸入空気量（定常空気量ｋｌｔａ）と、そのス
ロットル開度の変化に対する吸入空気量の変化の応答遅
れを見込んで、同スロットル開度の推移に基づき算出さ
れる実際に燃焼室内に導入される吸入空気量の推定値
（過渡空気量ｋｌｃｒｔ）との差を用いて判断するよう
にしている。こうした加速状態の判断方法は任意であ
り、当該機関１０の加速状態を検知可能な他のパラメー
タを用いるようにしてもよい。例えば、スロットル開度
やアクセル開度の推移やエアフロメータ２３にて検知さ
れる吸入空気量の測定値の推移などによっても、内燃機
関１０の加速状態を検知することはできる。ただし、上
記実施の形態のように、スロットル開度の変化に対する
吸入空気量の応答遅れ量を用いる場合には、より迅速且
つ適切に加速状態を検知することができる。
【００９０】・また、上記のようなスロットル開度の変
化に対する応答遅れ量は、上記実施の形態にて使用した
定常空気量ｋｌｔａと過渡空気量ｋｌｃｒｔとの差分以
外から求めるようにしてもよい。例えば、エアフロメー
タ２３にて検知される吸入空気量にも、実際の吸入空気
量に対してある程度の応答遅れが生じる。そこで、こう
したエアフロメータ２３での吸入空気量の測定値または
スロットル開度などに基づき算出する同測定値相当の推
定値等を用いて、上記加速状態を判断するようにしても
よい。こうした場合にも、より迅速且つ適切な加速状態
の検知が可能となる。
【００９１】・また、上記実施の形態では、トルク可変
制御の開始から所定期間が経過すると、機関回転数の変
動量ｄｌｎｅに対する発生トルクの可変率（目標トルク
可変率ｒｔｑ）を徐々に低減するよう制御を行ってい
る。更に、上記実施の形態では、スロットル開度（最終
目標スロットル開度ｔａｎｇｌｅ）についても、制御開
始からある程度の期間が経過した後は、その増量率を低
減するように制御を行っている。これらの制御を行うか
否かは任意であり、こうした制御を行わずとも、トルク
可変制御における内燃機関１０の運転状態に応じた本来
のトルク以上の発生トルクの増大が可能となり、車両の
加速時振動を効果的に抑制することはできる。
【００９２】・また、上記実施の形態では、内燃機関１
０が加速状態となってからの機関回転数の変動量ｄｌｎ
ｅに基づき加速時の車両の加速変動の状態を把握してい
るが、こうした加速変動を他の方法、例えば車両の加速
度を検知する加速度センサの検知結果や車速の推移など
に基づいて把握するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車載用内燃機関の制御装置の一
実施形態についてその全体構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態におけるトルク可変制御にかかる制
御手順を示すフローチャート。
【図３】アクセル開度及び吸入空気量の推定値の推移を
示すタイムチャート。
【図４】本発明の一実施形態についてその制御態様を示
すタイムチャート。
【図５】トルク可変制御におけるスロットル開度の設定
手順を示すフローチャート。
【図６】トルク可変制御における点火時期の設定手順を
示すフローチャート。
【図７】修正回転数変動量と目標トルク可変率との対応
関係をマップデータとして示すグラフ。
【図８】同じく制御態様を示すタイムチャート。
【図９】従来の車載用内燃機関の制御装置についてその
制御態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０…車載用内燃機関、１１…点火プラグ、１２…点火
コイル、１３…イグナイタ、１４…スロットルバルブ、
１５…アクセルペダル、１６…インジェクタ、１７…吸
気通路、２０…電子制御装置、２１…スロットル開度セ
ンサ、２２…回転数センサ、２３…エアフロメータ、２
４…アクセル開度センサ、２５…シフト位置センサ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−321803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239371（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83104（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−29750（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101456（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−88784（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/10 310 F02P 5/15

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関が加速状態にあるときの発生トル
    クの増大に起因して発生する車両前後方向の振動を低減
    すべく点火時期を制御する車載用内燃機関の制御装置に
    おいて、 前記加速状態を検知する加速状態検知手段と、 この加速状態の検知に応じて、前記車両前後方向の振動
    が発生する所定期間にわたり、スロットルバルブの開度
    をそのときの当該機関の運転状態に対応する開度よりも
    開き側に制御するスロットル制御手段とを備えることを
    特徴とする車載用内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】前記スロットル制御手段は、前記加速状態
    の検知に応じて前記スロットルバルブの開度を最初に所
    定の割合だけ開き側に制御した後、時間の経過とともに
    前記割合を徐々に低減するよう制御するものである請求
    項１に記載の車載用内燃機関の制御装置。
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