JP2004257353A

JP2004257353A - 自動車のエンジン出力制御装置

Info

Publication number: JP2004257353A
Application number: JP2003051282A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Iriyama; 正浩入山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】目標エンジントルク設定の自由度を確保しつつ、アクセル全閉時に目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルクになることを保証する。
【解決手段】アクセル開度に対してスロットル開度制御用の任意の第１目標エンジントルク（性能要求トルク）を算出すると共に、アクセル開度に比例してスロットル開度が変化するようにスロットル開度制御用の第２目標エンジントルク（エンジン特性トルク）を算出する。アクセル開度が所定のしきい値以上の領域では、前記第１目標エンジントルクを最終目標エンジントルクとする。アクセル開度が前記しきい値未満の領域では、前記しきい値に対するアクセル開度の割合により、前記第１目標エンジントルクと前記第２目標エンジントルクとを内分して、最終目標エンジントルクとする。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジン出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子制御スロットルや電子制御ディーゼル燃料噴射等のエンジンの出力トルクを自在に制御できる技術が広まってきており、これによりドライバーの要求操作（アクセル操作）に対して様々な方法で目標エンジントルク（エンジントルク指令値）を算出する技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、アクセル開度と車速とからマップ等で定義された目標駆動力を算出し、該目標駆動力から各時点での変速機のギヤ比とトルクコンバータのトルク増幅比とを用いて目標エンジントルクを算出する構成としている。
【０００４】
算出された目標エンジントルクは、エンジン自体の出力特性（スロットル開度とエンジントルクの関係）に基づいて目標スロットル開度に換算され、スロットル開度を制御することで目標エンジントルクが実現されることになる。
【０００５】
尚、電子制御スロットルの場合は、スロットル開度がエンジントルク制御パラメータとなるが、電子制御ディーゼル燃料噴射の場合は、燃料噴射量がエンジントルク制御パラメータとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２０４７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン自体の出力特性（スロットル開度とエンジントルクの関係）は、周知のようにエンジン回転数とスロットル開度に応じて出力トルクは略一意に定まる。すなわち、スロットルを全閉にした時の出力トルクは、エンジン回転数に応じて略一意に定まる特性がある。
【０００８】
一方で、前述のような目標エンジントルク算出方法は、動力性能や運転性の要求から所望の目標エンジントルクを求めることを目的としているため、エンジン自体の出力特性（スロットル開度とエンジントルクの関係）にとらわれずに構成されるため、算出された目標エンジントルクが、アクセルを全閉にしてもスロットル全閉相当のトルク値となる保証がなくなってしまうことが問題となる。
【０００９】
すなわち、アクセル全閉時の目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルク値より大きいと、アクセルを全閉にしてもスロットルは全閉にならずに開いた状態となり、アクセル全閉時に所望される減速感が得られなかったり、燃費のためのアクセルオフ時燃料カットやその後の燃料リカバーを実行すると、スロットルを閉じてなく空気を吸った状態での燃料カット、燃料リカバーとなるため、エンジントルクの段差が大きく、運転しずらくなる不具合となる。
【００１０】
逆に、アクセル全閉時の目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルク値より小さいと、アクセル全閉時にスロットルは全閉となるものの、アクセルを踏んでいっても目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルク値を上回るまでは、スロットルは開かず、エンジントルクも増えない不感帯を生ずることになり、これも運転性上の不具合となる。
【００１１】
要するに、任意の目標エンジントルクを算出するような構成でも、アクセル全閉時に目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルク値になることが重要である。
【００１２】
これを実現する簡単な方法としては、アクセル全閉の判定により目標エンジントルクをスロットル全閉相当のトルク値に切り替えることが考えられるが、元々のアクセル全閉時の目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルク値より大きい場合には、アクセルが全閉か否かで最終的な目標エンジントルクが段差的に変化するため、アクセルオフ状態からほんの僅か踏むだけでエンジントルクが急増して運転しづらさが残り、アクセル全閉時の目標エンジントルクがスロットル全閉相当のトルク値より小さい場合の不感帯は解消されないことになる。
【００１３】
また、目標エンジントルクを算出する部分をエンジン自体の出力特性を考慮した構成とすることも考えられるが、目標エンジントルクは所望の性能を得るためにエンジン自体の特性にとらわれずに自在な制御構成・チューニングとしたいところが、これを考慮することで複雑な制御構成となったり、性能に制約を与えてしまうことになる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、アクセル開度に対してエンジントルク制御パラメータ制御用の任意の第１目標エンジントルクを算出する手段と、アクセル開度に比例してエンジントルク制御パラメータが変化するようにエンジントルク制御パラメータ制御用の第２目標エンジントルクを算出する手段とを備える。そして、アクセル開度が所定のしきい値以上の領域では、前記第１目標エンジントルクを最終目標エンジントルクとするが、アクセル開度が前記しきい値未満の領域では、アクセル開度が小さくなるに従って、前記しきい値での前記第１目標エンジントルクから、前記第２目標エンジントルクを加味した値へ、最終目標エンジントルクを連続的に変化させる構成とする。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的平易な構成で、アクセル全閉に合わせてエンジントルク制御パラメータ（スロットル開度、燃料噴射量など）を確実に０（全閉相当）に制御でき、アクセル操作によるトルク段差やトルク不感帯等の運転性不具合を回避できる。
【００１６】
また、本来作り込みたい目標性能（第１目標エンジントルク）は、エンジン自体の出力特性を考慮しないで済むため、要求性能に応じた自在な制御構成やチューニングとすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、ここでは、電子制御スロットルのガソリンエンジンを前提とし、エンジントルク制御パラメータはスロットル開度とするが、電子制御燃料噴射装置付きのディーゼルエンジンでは、エンジントルク制御パラメータを燃料噴射量とすれば容易に転用できる。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態を示すエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成図である。
第１目標エンジントルク算出手段１は、アクセルペダルセンサ１０により検出されるアクセル開度と、他の走行情報（例えば車速、エンジン回転数、ギヤ位置等）を入力し、任意の第１目標エンジントルク（性能要求トルク）ｔＴＥ１を算出する。これは、少なくともアクセル開度を入力値の１つとし、アクセル開度に比例してスロットル開度が変化せず、任意の味付けをもってスロットル開度が変化するように、スロットル開度制御用の第１目標エンジントルクｔＴＥ１を算出するものである。具体的には、前記特許文献１に示されているような駆動力制御での目標エンジントルク算出方法を挙げることができるが、これに限るものではない。
【００１９】
第２目標エンジントルク算出手段２は、アクセルペダルセンサ１０により検出されるアクセル開度と、エンジン回転数とを入力し、トルクマップを参照するなどして、第２目標エンジントルク（エンジン特性トルク）ｔＴＥ２を算出する。これは、アクセル開度に比例してスロットル開度が変化するように、スロットル開度制御用の第２目標エンジントルクｔＴＥ２を算出するものである。言い換えれば、アクセル開度＝スロットル開度として、スロットル開度に対する実際のエンジン出力特性相当のトルク値を算出するものである。
【００２０】
最終目標エンジントルク算出手段３は、第１目標エンジントルクｔＴＥ１と、第２目標エンジントルクｔＴＥ２と、後述する内分率算出手段４からの第１内分率Ａ及び第２内分率Ｂ（＝１−Ａ）とに基づいて、最終目標エンジントルクｔＴＥを次式により算出する。
【００２１】
ｔＴＥ＝ｔＴＥ１×Ａ＋ｔＴＥ２×Ｂ
算出された最終目標エンジントルクｔＴＥは、エンジントルク制御に用いられる。例えば、このｔＴＥと、エンジン回転数とから、マップ参照などによって、目標スロットル開度に変換され、電子制御スロットルの制御に用いられる。
【００２２】
内分率算出手段４には、アクセルペダルセンサ１０により検出されるアクセル開度ＡＰＯが入力されると共に、所定のしきい値（車両を加速させる側と減速させる側とのしきい値）ＳＬが入力される。
【００２３】
第１実施形態（図１）では、このしきい値ＳＬを予め定めた固定値（５）とするが、第２実施形態（図２）では、エンジン回転数に応じたしきい値ＳＬを記憶させたテーブル６を用い、エンジン回転数に応じたテーブル値としている。また、第３実施形態（図３）では、車速に応じたしきい値ＳＬを記憶させたテーブル７を用い、車速に応じたテーブル値としている。
【００２４】
内分率算出手段４は、しきい値ＳＬに対するアクセル開度ＡＰＯの割合（ＡＰＯ／ＳＬ）を求め、これを１００％（実際には１）と比較して、小さい方（ｍｉｎ値）を第１内分率Ａとし、第２内分率Ｂは、１−Ａとする（次式参照）。
【００２５】
Ａ＝ｍｉｎ（１，ＡＰＯ／ＳＬ）
Ｂ＝１−Ａ
以上をフローチャートにより記載すれば、図４のごとくとなる。
【００２６】
Ｓ１で第１目標エンジントルクｔＴＥ１を算出し、Ｓ２で第２目標エンジントルクｔＴＥ２する。
Ｓ３でアクセル開度ＡＰＯに対するしきい値ＳＬを設定する。しきい値ＳＬは固定値、又はエンジン回転数や車速に応じたテーブル値とする。
【００２７】
Ｓ４で第１内分率Ａ＝ｍｉｎ（１，ＡＰＯ／ＳＬ）を算出し、Ｓ５で第２内分率Ｂ＝１−Ａを算出する。
Ｓ６で第１目標エンジントルクｔＴＥ１と第２目標エンジントルクｔＴＥ２とを第１内分率Ａ及び第２内分率Ｂで内分して、最終目標エンジントルクｔＴＥ＝ｔＴＥ１×Ａ＋ｔＴＥ２×Ｂを算出する。
【００２８】
尚、ここでは、アクセル開度ＡＰＯがしきい値ＳＬ以上であっても、内分しているが、この場合の第１目標エンジントルクｔＴＥ１の内分率（第１内分率Ａ）はｍｉｎ演算の結果１００％となるので、最終目標エンジントルクｔＴＥは、第１目標エンジントルクｔＴＥ１となる。従って、アクセル開度ＡＰＯがしきい値ＳＬ以上の領域では、第１目標エンジントルクｔＴＥ１を最終目標エンジントルクｔＴＥとし、アクセル開度ＡＰＯがしきい値ＳＬ未満の領域では、しきい値ＳＬに対するアクセル開度ＡＰＯの割合（ＡＰＯ／ＳＬ）により、第１目標エンジントルクｔＴＥ１と第２目標エンジントルクｔＴＥ２とを内分して、最終目標エンジントルクｔＴＥとしているのである。
【００２９】
次に図５を参照して作用を説明する。
第１実施形態（図１）の場合、アクセル開度に対するしきい値は固定値であるが、この場合のしきい値は、例えば１／８や１／１６等の低開度に設定する。
【００３０】
しきい値以上にアクセルを踏んだ場合は、第１内分率＝１００％、第２内分率＝０％となるため、最終目標エンジントルクは１００％第１目標エンジントルクとなり、第１目標エンジントルクの目的とする所望の性能が１００％得られることになる。
【００３１】
アクセル開度をしきい値以下にすると、アクセル開度＝しきい値では、第１内分率＝１００％、第２内分率＝０％、しきい値に対して半分のアクセル開度とすると、第１内分率＝５０％、第２内分率＝５０％、アクセル全閉とすると、第１内分率＝０％、第２内分率＝１００％となり、最終目標エンジントルクはアクセル開度＝しきい値を境に、アクセル戻し量に応じて徐々に第１目標エンジントルクから第２目標エンジントルクに移り替わることになり、アクセル全閉では１００％第２目標エンジントルクとなる。
【００３２】
アクセル全閉時の第２目標エンジントルクはスロットル全閉時のエンジン自体のトルクとなるため、これによって制御される電子制御スロットルは全閉に制御されることになる。
【００３３】
また、この全閉相当へはアクセル戻し量で徐々に切り替わり、かつアクセル全閉でちょうど全閉相当となるため、切り替え開始時の違和感や全閉付近でのトルク段差や不感帯などの違和感を生じることもない。
【００３４】
更に、所望の性能は、車両を加速させる側（＝アクセルを所定以上踏んでいる領域）で作り込む場合が多いが、これらの性能に対しては１００％達成することができる。また、アクセル全閉時には第２目標エンジントルクによりスロットル全閉相当に制御されることが保証されるため、第１目標エンジントルク算出手段はエンジン自体の出力特性（＝第２目標エンジントルク）を考慮する必要はなくなるため、所望の性能を達成する目的のみで自在にロジック構成したり、チューニングすることが可能となる。
【００３５】
尚、前記しきい値は、車両を加速させる側と減速させる側とのしきい値であり、第１実施形態（図１）ではアクセル開度固定点としており、これでもおよその特性は代表できるが、実際には車両の駆動輪での出力と走行抵抗とのバランスであったり、エンジンの出力自体もアクセル開度一定でもエンジン回転数で変わったりするため、アクセル開度固定点だと、あるエンジン回転数やある車速ではしきい値のアクセル開度でまだ加速側の領域である場合もあり、このような場合には加速側の領域でも少しながらエンジン自体の出力特性（＝第２目標エンジントルク）が反映されてしまうので、これを除くためには、第１実施形態（図２）や第３実施形態（図３）のように、アクセル開度しきい値をエンジン回転数や車速に応じたテーブル値設定とすれば、加速側の領域において第１目標エンジントルクをより活用することができる。
【００３６】
また、加速側の領域での第２目標エンジントルクの影響を除くために固定設定のアクセル開度しきい値を極めて小さく設定（１／３２等）することも考えられるが、こうすると切り替わりの領域が狭いため、第１目標エンジントルクと第２目標エンジントルクとの値が大きく異なると、全閉近傍でアクセル操作によるトルク変化率が急に変化したり、逆転したりの違和感を生じることになるので望ましくない。
【００３７】
また、以上では、しきい値の設定を加速させる側と減速させる側という要件で説明したが、車両の性格や商品性等で、他の要件でしきい値の定義を決めて、それに応じたしきい値算出方法を適用してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すＥＣＵの構成図
【図２】本発明の第２実施形態を示すＥＣＵの構成図
【図３】本発明の第３実施形態を示すＥＣＵの構成図
【図４】制御フローチャート
【図５】アクセル開度と最終目標エンジントルクとの関係を示す図
【符号の説明】
１第１目標エンジントルク算出手段
２第２目標エンジントルク算出手段
３最終目標エンジントルク算出手段
４内分率算出手段
５しきい値（固定値）
６しきい値テーブル
７しきい値テーブル

Claims

アクセル開度に対してエンジントルク制御パラメータ制御用の任意の第１目標エンジントルクを算出する手段と、
アクセル開度に比例してエンジントルク制御パラメータが変化するようにエンジントルク制御パラメータ制御用の第２目標エンジントルクを算出する手段と、
アクセル開度が所定のしきい値以上の領域では、前記第１目標エンジントルクを最終目標エンジントルクとし、アクセル開度が前記しきい値未満の領域では、アクセル開度が小さくなるに従って、前記しきい値での前記第１目標エンジントルクから、前記第２目標エンジントルクを加味した値へ、最終目標エンジントルクを連続的に変化させる最終目標エンジントルク算出手段と、
を含んで構成される自動車のエンジン出力制御装置。
前記最終目標エンジントルク算出手段は、アクセル開度が前記しきい値未満の領域では、前記しきい値に対するアクセル開度の割合により、前記第１目標エンジントルクと前記第２目標エンジントルクとを内分して、最終目標エンジントルクとすることを特徴とする請求項１記載の自動車のエンジン出力制御装置。
前記しきい値は固定値であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動車のエンジン出力制御装置。
前記しきい値はエンジン回転数に応じたテーブル値であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動車のエンジン出力制御装置。
前記しきい値は車速に応じたテーブル値であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動車のエンジン出力制御装置。