JP2000205008A - スロットル制御装置 - Google Patents

スロットル制御装置

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JP2000205008A
JP2000205008A JP872299A JP872299A JP2000205008A JP 2000205008 A JP2000205008 A JP 2000205008A JP 872299 A JP872299 A JP 872299A JP 872299 A JP872299 A JP 872299A JP 2000205008 A JP2000205008 A JP 2000205008A
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throttle
opening
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control
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Masashi Matsuyama
昌史 松山
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 アクセルペダル操作時の駆動系の振動を抑制
するためのインバースフィルター制御と他の振動抑制制
御との干渉を防止する。 【解決手段】 アクセル開度検出器1とスロットル開度
検出器3aと、自車両の固有振動数ωpおよび減衰係数
ζpを用いてモデル化したスロットル開度に対する駆動
軸トルクの伝達特性Gpの逆系と、目標車両の固有振動
数ωmおよび減衰係数ζmを用いてモデル化したアクセル
開度に対する駆動軸トルクの伝達特性Gmとの積からな
る位相補償器9Aと、それによりアクセル開度θaを処
理したθa’をスロットル開度指令値θt_comに設定し、
スロットル開度θtがその指令値に一致するように制御
するスロットル開度制御器9Cと、他の制御装置2によ
って駆動系のガクガクとする振動を抑制するための制御
が開始されたときに、処理後のアクセル開度θa’をア
クセル開度θaへ速やかに収束させるアクセル開度制限
器9Bとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクセル操作に対
し機械的なリンク機構を介さずにスロットルバルブの開
閉制御を行うスロットル制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アクセル操作に対する駆動軸トルクまた
は車両前後加速度の減衰性(収斂性)と応答性(速応
性)を両立させるようにしたスロットル制御装置が知ら
れている(例えば、特開平3−271537号公報参
照)。
【0003】この装置では、アクセルのオンオフ操作に
ともない、ドライブシャフトのねじれなどに起因して発
生する駆動系の”ガクガクとする振動”を抑制しつつ、
アクセル操作に対する駆動軸トルクの速応性を損なわな
いようにしている。まず、実験により求められたスロッ
トル開度指令値θtに対する駆動軸トルクTdの伝達特性
Gp(s)と、アクセル開度θaに対する駆動軸トルクTdの
所望の目標伝達特性Gm(s)を求める。
【数1】
【数2】 数式1、数式2において、sはラプラス演算子、Hは定
常特性、Lは無駄時間要素を表す。また、ωp、ζpはそ
れぞれ自車両の固有振動数と減衰係数を表し、ωm、ζm
(ただし、ζp<ζm)は目標車両の固有振動数と減衰係
数を表す。さらに、それらの伝達関数を用いて次式に示
す位相補償器W(s)を求める。
【数3】
【0004】この位相補償器W(s)をアクセル開度θaに
施してスロットル開度指令値θt_comを求め、実際のス
ロットル開度θtがこの指令値θt_comに一致するように
スロットルアクチュエーターを制御するものである。位
相補償器W(s)は、駆動系の振動特性Gp(s)を打ち消
し、その代わりに目標特性であるGm(s)を実現するよう
に働くので、減衰性(収斂性)と応答性(速応性)を両
立させることができる。この制御を、この明細書ではイ
ンバースフィルター制御と呼ぶ。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスロットル制御装置では、図3(a)に示すよ
うにアクセル開度θaに対してスロットル開度指令値θt
_comが漸近的に収束するので、スロットル開度やエンジ
ンの状態により点火時期を操作してエンジントルクを一
定期間絞る制御、いわゆる点火リタード式振動抑制制御
や、燃料カットによる振動抑制制御などと上述したイン
バースフィルター制御とが大きく干渉するおそれがあ
る。そのため、インバースフィルター制御が終了するま
で、あるいはインバースフィルター制御に影響のない状
態まで、点火リターダ式振動抑制制御や燃料カットによ
る振動抑制制御などを待たせることになり、それらの振
動抑制制御の開始時期が遅れて効果が十分に発揮され
ず、振動を悪化させる原因になっている。
【0006】本発明の目的は、アクセルペダル操作時の
駆動系のガクガク振動を抑制するためのインバースフィ
ルター制御と他の振動抑制制御との干渉を防止する。
【0007】
【課題を解決するための手段】一実施の形態の構成を示
す図1に対応づけて本発明を説明すると、 (1) 請求項1の発明は、アクセルペダルの開度θa
を検出するアクセル開度検出器1と、スロットルバルブ
の開度θtを検出するスロットル開度検出器3aと、自
車両の固有振動数ωpおよび減衰係数ζpを用いてモデル
化したスロットル開度に対する駆動軸トルク(または車
両前後加速度)の伝達特性Gpの逆系と、目標車両の固
有振動数ωmおよび減衰係数ζmを用いてモデル化したア
クセル開度に対する駆動軸トルク(または車両前後加速
度)の伝達特性Gmとの積からなる位相補償器9Aと、
位相補償器9Aによりアクセル開度θaを処理したアク
セル開度θa’をスロットル開度指令値θt_comに設定
し、スロットル開度θtがその指令値θt_comに一致する
ように制御するスロットル開度制御器9Cと、他の制御
装置2によってアクセルペダル操作時に駆動系のガクガ
クとする振動を抑制するための制御が開始されたとき
に、位相補償器9Aによる処理後のアクセル開度θa’
をアクセル開度θaへ速やかに収束させるアクセル開度
制限器9Bとを備える。 (2) 請求項2のスロットル制御装置は、アクセル開
度制限器9Bによって、アクセル開度θaが所定値以上
の場合に前記収束制御を実行するようにしたものであ
る。 (3) 請求項3のスロットル制御装置は、アクセル開
度制限器9Bによって、アクセル開度θaとスロットル
開度θtとの偏差|θa−θt|が所定値未満の場合に前
記収束制御を実行するようにしたものである。
【0008】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、インバースフィルター
制御によってスロットル開度指令値θt_comがアクセル
開度θaに漸近的に収束している状態において、インバ
ースフィルター制御以外の他のガクガク振動抑制制御が
開始されると、速やかにインバースフィルター処理後の
アクセル開度θa’をアクセル開度θaに収束させ、イン
バースフィルター制御を終了もしくは他の振動抑制制御
に影響を及ぼさない状態に移行させる。これにより、イ
ンバースフィルター制御と他のガクガク振動抑制制御と
の干渉が防止され、それぞれの振動抑制制御の効果を十
分に発揮させることができ、ガクガク振動を効果的に抑
制することができる。また、アクセル開度θaが所定値
以上の場合に上記収束制御を実行するようにしたので、
インバースフィルター制御と他のガクガク振動抑制制御
(例えば点火リターダ式振動抑制制御など)との”複合
制御”によって大きなガクガク振動抑制効果を得ること
ができる。さらに、アクセル開度θaとスロットル開度
θtとの偏差|θa−θt|が所定値未満の場合に上記収
束制御を実行するようにしたので、インバースフィルタ
ー制御のみの”単一制御”によって大きなガクガク振動
抑制効果を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に一実施の形態の構成を示
す。アクセル開度センサー1はアクセルペダルの開度θ
aを検出する。他制御装置2は、上述した点火リタード
式振動抑制制御や燃料カットによる振動抑制制御など、
インバースフィルター制御以外の振動抑制制御を行う装
置であり、それらの振動抑制制御の開始と解除の信号α
を出力する。スロットルアクチュエーター3は、モータ
ーによりエンジン4の吸入空気量を調節するためのスロ
ットルバルブを開閉駆動する。このスロットルアクチュ
エーター3はスロットルバルブの開度θtを検出するた
めのセンサー3aを備えている。エンジン4の駆動力は
ロックアップクラッチ付きトルクコンバーター5および
自動変速機6を介して駆動輪7へ伝達される。自動変速
機コントローラー8はトルクコンバーター5のロックア
ップクラッチと自動変速機6を制御するとともに、ロッ
クアップクラッチの締結と解除、変速機シフト位置など
の情報をスロットルコントローラー9へ送る。
【0011】スロットルコントローラー9はマイクロコ
ンピューターとその周辺部品から構成され、スロットル
アクチュエーター3を駆動制御する。スロットルコント
ローラー9は、マイクロコンピューターのソフトウエア
形態により構成される制御ブロック9A〜9Eを備えて
いる。
【0012】位相補償器(インバースフィルター)9A
は、トルクコンバーター5のロックアップクラッチ締結
時に発生する”ガクガク振動”を抑制するために、アク
セル開度センサー1により検出されたアクセル開度θa
を処理する。アクセル開度リミッター9Bは、他制御開
始信号α、アクセル開度θa(インバースフィルター処
理前)、θa’(インバースフィルター処理後)および
実スロットル開度θtに基づいてスロットル開度指令値
θt_comを決定する。スロットル開度制御部9Cは、モ
ーター駆動回路9Dによりスロットルアクチュエーター
3のモーター電流をPWM制御し、実スロットル開度θ
tがその指令値θt_comに一致するようにフィードバック
制御する。特性切り換え部9Eは自動変速機6のシフト
位置に応じて位相補償器9Aの特性を切り換える。
【0013】図2は、スロットルコントローラー9で実
行されるスロットル制御プログラムを示すフローチャー
トである。このフローチャートにより、一実施の形態の
動作を説明する。スロットルコントローラー9は所定時
間(この実施の形態では10ms)ごとにこのスロットル
制御プログラムを実行する。ステップ1において、アク
セル開度センサー1からアクセル開度θaを、スロット
ル開度センサー3aからスロットル開度θtを、他制御
装置2から振動抑制制御開始信号αをそれぞれ読み込
む。続くステップ2で、自動変速機コントローラー8か
ら変速機のシフト位置を読み込む。
【0014】ステップ3で自動変速機6のシフト位置を
確認する。シフト位置がオーバードライブ(OD)の場
合はステップ4へ進み、ODの位相補償器用定数を設定
する。一方、シフト位置が3速の場合はステップ5へ進
み、3速の位相補償器用定数を設定する。なお、ステッ
プ3〜5における処理は図1に示す特性切り換え部9E
で実行される。また、2速、1速に対してもそれらのシ
フト位置に最適な位相補償器用定数を設定するようにし
てもよい。
【0015】これらの位相補償器用定数の設定方法を説
明する。連続時間系で表した位相補償器W(s)は上記数
式3に示される。自車両の固有振動数ωpは自動変速機
6のシフト位置に応じて異なるので、シフト位置に応じ
て位相補償器W(s)の特性を切り換える必要がある。な
お、この自車両の固有振動数ωpは実験により求める。
連続時間系の位相補償器W(s)をコンピューターで実行
するために離散化する。
【数4】
【0016】この離散時間系で記述された位相補償器W
(z-1)(ディジタルフィルター)の定数群k1,k2,k3,
k4,k5をシフト位置に応じて設定し、位相補償器W(z
-1)の特性を切り換える。数式4をプログラミング可能
な漸化式に変形する。
【数5】APO1(k)=k1・APO1(k)+k2・APO1(k-
1)+k3・APO1(k-2)−k4・APO2(k-1)−k5・APO
2(k-2) 数式5において、APO1は位相補償器の入力、APO2
は位相補償器の出力である。また、(k)は現在値、(k-n)
はnサンプル前の値を示す。
【0017】ステップ6では、自動変速機6のシフト位
置に応じて設定された定数群k1〜k5を用いて位相補償器
のディジタルフィルター演算を行い、アクセル開度θ
a’を算出する。なお、このステップ6における処理は
図1に示す位相補償器9Aで実行される。
【0018】ステップ7〜9では、インバースフィルタ
ー制御以外の振動抑制制御開始信号α、アクセル開度θ
a、θa’および実スロットル開度θtに基づいて、イン
バースフィルター処理後(位相補償器9A通過後)のア
クセル開度θa’をインバースフィルター処理前(位相
補償器9A通過前)のアクセル開度θaへ収束させるた
めのスロットル開度指令値θt_comを設定する。なお、
ステップ7〜9における処理は図1に示すアクセル開度
リミッター9Bで実行される。
【0019】まず、ステップ7で、点火リタード式振動
抑制制御や燃料カットによる振動抑制制御など、インバ
ースフィルター制御以外の振動抑制制御が開始されてい
ないかどうかを確認する。他の振動抑制制御開始信号α
が0,つまり他の振動抑制制御が開始されていない場合
はステップ8へ進み、スロットル開度指令値θt_comに
インバースフィルター処理後(位相補償器通過後)のア
クセル開度θa’を設定する。
【数6】θt_com=θa’ 一方、他の振動抑制制御開始信号αが1,つまりインバ
ースフィルター制御以外の振動抑制制御が開始されてい
る場合はステップ9へ進み、アクセル開度θaが所定値
β以上であればスロットル開度指令値θt_comを次式に
より設定する。
【数7】θt_com=θa・k+θa’(1−k) 数式7において、kは補間係数であり、0<k<1とす
る。なお、アクセル開度θaが所定値β未満の場合は数
式6によりスロットル開度指令値θt_comを決定する。
【0020】ステップ10において、実スロットル開度
θtがスロットル開度指令値θt_comに一致するように
フィードバック制御を行う。このステップ10における
処理は図1に示すスロットル開度制御部9Cで実行され
る。
【0021】《アクセル開度リミッター9Bの制御の変
形例》上述したアクセル開度リミッター9Bの制御で
は、他の振動抑制制御開始信号αが1、すなわちインバ
ースフィルター制御以外の振動抑制制御が開始され、且
つアクセル開度指令値θaが所定値β以上の場合は、数
式7によりスロットル開度指令値θt_comを設定した
が、他の振動抑制制御開始信号αが1で、且つアクセル
開度θaとスロットル開度指令値θtとの偏差|θa−θt
|が所定値γより小さい場合に、数式7によりスロット
ル開度指令値θt_comを設定するようにしてもよい。な
お、偏差|θa−θt|が所定値γ以上の場合は数式6に
よりスロットル開度指令値θt_comを決定する。
【0022】図3および図4に、従来のスロットル制御
装置と上述した一実施の形態のシュミレーション結果を
示す。これらのシュミレーションは、自動変速機のシフ
ト位置がオーバードライブ(OD)位置にあってトルク
コンバーターがロックアップ状態のときに、エンジン回
転数1500rpmからアクセルペダルを40度(最大8
0度)/100msで急に踏み込んだ場合を共通条件とし
たものであり、(a)はアクセル開度θaとスロットル
開度指令値θt[deg]を示し、(b)は車両挙動すなわ
ち車両前後加速度G[g]を示し、(c)点火リタード
式振動抑制制御の制御開始/解除信号を示す。
【0023】図3は、従来のスロットル制御装置による
インバースフィルター制御のみの”単一制御”の場合
と、インバースフィルター制御と点火リターダ式振動抑
制制御の”複合制御”の場合のシュミレーション結果を
示す。複合制御において、車両前後Gの振動のピークは
減少しているが、両制御の干渉により持続振動が増長さ
れる結果となっている。
【0024】図4は、一実施の形態のスロットル制御装
置と従来のスロットル制御装置による”単一制御”と”
複合制御”の場合のシュミレーション結果を示す。本発
明の上記実施の形態によれば、(a)に示すように、従
来装置に比べてスロットル開度指令値θt_comを早くス
ロットル開度θaに収束させている。この結果、本来点
火リターダ式振動抑制制御に期待していた持続振動抑制
効果が発揮され、(b)に示すように持続振動の収束が
早くなっている。具体的には、”単一制御”に比べて”
複合制御”ではおよそ300ms程度、収束が早くなって
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図2】 一実施の形態のスロットル制御を示すフロー
チャートである。
【図3】 従来のスロットル制御装置によるシュミレー
ション結果を示す図である。
【図4】 従来のスロットル制御装置と一実施の形態の
スロットル制御装置によるシュミレーション結果を示す
図である。
【符号の説明】
1 アクセル開度センサー 2 他制御装置 3 スロットルアクチュエーター 3a スロットル開度センサー 4 エンジン 5 トルクコンバーター 6 自動変速機 7 駆動輪 8 自動変速機コントローラー 9 スロットルコントローラー 9A 位相補償器(インバースフィルター) 9B アクセル開度リミッター 9C スロットル開度制御部 9D モーター駆動回路 9E 特性切り換え部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 29/00 F02D 29/00 C 41/04 310 41/04 310G Fターム(参考) 3G065 CA14 CA21 DA05 FA00 FA11 GA31 GA41 GA46 3G093 AA05 BA02 BA14 BA33 DA06 DB11 EA05 EA09 EA13 FA00 FA04 3G301 HA01 JA03 JA37 LA00 LA03 MA24 ND00 ND01 ND45 PA11A PA11Z PF03Z PF08Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクセルペダルの開度θaを検出するアク
    セル開度検出器と、 スロットルバルブの開度θtを検出するスロットル開度
    検出器と、 自車両の固有振動数ωpおよび減衰係数ζpを用いてモデ
    ル化したスロットル開度に対する駆動軸トルク(または
    車両前後加速度)の伝達特性Gpの逆系と、目標車両の
    固有振動数ωmおよび減衰係数ζmを用いてモデル化した
    アクセル開度に対する駆動軸トルク(または車両前後加
    速度)の伝達特性Gmとの積からなる位相補償器と、 前記位相補償器によりアクセル開度θaを処理したアク
    セル開度θa’をスロットル開度指令値θt_comに設定
    し、スロットル開度θtがその指令値θt_comに一致する
    ように制御するスロットル開度制御器と、 他の制御装置によってアクセルペダル操作時に駆動系の
    ガクガクとする振動を抑制するための制御が開始された
    ときに、前記位相補償器による処理後のアクセル開度θ
    a’をアクセル開度θaへ速やかに収束させるアクセル開
    度制限器とを備えることを特徴とするスロットル制御装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のスロットル制御装置にお
    いて、 前記アクセル開度制限器は、アクセル開度θaが所定値
    以上の場合に前記収束制御を実行することを特徴とする
    スロットル制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のスロットル制御装置にお
    いて、 前記アクセル開度制限器は、アクセル開度θaとスロッ
    トル開度θtとの偏差|θa−θt|が所定値未満の場合
    に前記収束制御を実行することを特徴とするスロットル
    制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004509297A (ja) * 2000-09-15 2004-03-25 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング クラッチの動作のための方法及び装置
WO2008152867A1 (ja) 2007-05-18 2008-12-18 Honda Motor Co., Ltd. 内燃機関の制御装置
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