JP2005030333A

JP2005030333A - 車両用内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2005030333A
Application number: JP2003272100A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Oba; 充大葉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】アイドル状態からの車両発進時において内燃機関の出力を必要十分に増大させる車両用内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】予め定められた関係から車速ｖに基づいてエンジン１２の出力増大量を決定するアイドル発進制御手段８２（Ｓ２乃至Ｓ９）を含むことから、車両発進直後に旋回する場合等においても車速ｖが高くなりすぎることなく、アイドル発進時における発進性及び走行性を両立させられる。すなわち、アイドル状態からの車両発進時においてエンジン１２の出力を必要十分に増大させる車両用内燃機関の制御装置を提供することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用内燃機関の制御装置に関し、特に、アイドル状態からの車両発進時における出力制御に関する。

燃料の燃焼により駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関と、シフトレバーの操作位置に応じた変速段を成立させる手動変速機と、前記内燃機関と手動変速機との間に備えられて接続、スリップ、或いは遮断させられることによりその内燃機関により発生させられた駆動力の伝達を加減するクラッチ装置とを、備えた車両において、アイドル状態からの車両発進時にストールを防止するために前記内燃機関の出力を増大させる制御装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された内燃機関の制御装置がそれである。この制御装置によれば、アイドル状態からの車両発進時において前記内燃機関の回転速度及びアクセル開度に応じて発進アシスト量を算出する発進アシスト量算出手段と、その発進アシスト量を加味した前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段とを、含むものであることから、アイドル状態からの車両発進時における前記内燃機関の目標トルクを適切な値に設定することにより、その内燃機関のストールを確実に防止できる。

特開２００１−７３８４２号公報

しかし、前記従来の技術では、前記内燃機関の出力を増大させることで車速が高くなりすぎることが考えられ、とりわけ車両発進直後に旋回する場合等においては車速を抑えるためにブレーキ操作やクラッチ断接操作等の必要が生じる可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、アイドル状態からの車両発進時において内燃機関の出力を必要十分に増大させる車両用内燃機関の制御装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、アイドル状態からの車両発進時において内燃機関の出力を増大させる車両用内燃機関の制御装置であって、予め定められた関係から車速に基づいて前記内燃機関の出力増大量を決定するアイドル発進制御手段を含むことを特徴とするものである。

このようにすれば、予め定められた関係から車速に基づいて前記内燃機関の出力増大量を決定するアイドル発進制御手段を含むことから、車両発進直後に旋回する場合等においても車速が高くなりすぎることなく、アイドル発進時における発進性及び走行性を両立させられる。すなわち、アイドル状態からの車両発進時において内燃機関の出力を必要十分に増大させる車両用内燃機関の制御装置を提供することができる。

ここで、好適には、前記アイドル発進制御手段は、車速の上昇に応じて前記内燃機関の出力増大量を低下させるものである。このようにすれば、アイドル発進時における前記内燃機関の出力を削減することができ、発進性及び走行性に加え低燃費性が実現されるという利点がある。

また、好適には、前記アイドル発進制御手段は、予め定められた関係から車速に基づいて前記内燃機関の目標アイドル回転速度を算出する目標アイドル回転速度算出手段と、その目標アイドル回転速度算出手段により算出される目標アイドル回転速度と前記内燃機関の実際の出力回転速度との回転速度偏差を算出する回転速度偏差算出手段とを、含むものであり、その回転速度偏差算出手段により算出される回転速度偏差が零となるように前記内燃機関の出力回転速度をフィードバック制御するものである。このようにすれば、実用的な態様にて前記内燃機関の出力を必要十分に増大させられるという利点がある。

また、好適には、前記目標アイドル回転速度算出手段は、車両減速時において車両加速時よりも低い目標アイドル回転速度を算出するものである。このようにすれば、前記内燃機関の出力を可及的に削減することができるという利点がある。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の車両用内燃機関の制御装置が適用される駆動力発生装置１０の構成を説明する図である。この駆動力発生装置１０は、燃料の燃焼により駆動力を発生させる内燃機関であるエンジン１２と、そのエンジン１２への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置１４と、それらエンジン１２及び燃料噴射制御装置１４の駆動を制御する電子制御装置１６とを、備えて構成されている。

上記エンジン１２は、上記燃料噴射制御装置１４により気筒１８に連通した渦流室（副室）２０内に噴射される軽油等の燃料を圧縮点火することにより駆動力を発生させる渦流室式のディーゼルエンジンであり、その渦流室２０内に燃料を噴射するためのインジェクションノズル２２と、吸入空気の質量流量を増加させるために吸入側に設置された過給器であるターボチャージャ２４と、そのターボチャージャ２４により過給された吸入空気を冷却するためのインタークーラ２６と、アクセルペダル２８の操作量であるアクセル開度ａｃに応じた開き角とされるメインバルブ３０及び上記電子制御装置１６からの指令に応じた開き角とされるサブバルブ３２を備えた２バルブ式ベンチュリ３４と、車両の走行状態に応じて排気ガスを上記気筒１８内へ再循環させるためのＥＧＲバルブ３６と、そのＥＧＲバルブ３６の開閉を制御するためのＶＲバルブ３８とを、備えている。

前記燃料噴射制御装置１４は、前記エンジン１２へ燃料を供給するためのボッシュ式の分配型噴射ポンプであり、ポンプ室４０内へ燃料を圧送するフィードポンプ４２と、ハウジング４４と一体的に形成されたシリンダ内に設けられたタイマーピストン４６の位置に応じて軸心まわりに回転させられるローラリング４８と、上記ハウジング４４と一体的に形成されたシリンダ内に挿入されるプランジャ５０と、そのプランジャ５０とハウジング４４との間に形成されるプレッシャチャンバ５２と、上記ローラリング４８とプランジャ５０との間に配設されたカムプレート５４と、上記タイマーピストン４６の位置を制御するタイマーコントロールバルブ５６と、上記プレッシャチャンバ５２内の燃料圧力を制御する電磁スピル弁５８とを、備えている。上記カムプレート５４における上記ローラリング４８側の表面にはなだらかな凹凸が形成されている。また、上記ローラリング４８は、その径方向にそれぞれ軸心を有する図示しない複数のローラを備えており、その複数のローラをもって上記カムプレート５４に当接させられている。また、上記プレッシャチャンバ５２は、上記プランジャ５０の位置に応じて上記インジェクションノズル２２と連通させられるようになっている。

前記燃料噴射制御装置１４による燃料噴射では、先ず、上記カムプレート５４が軸心まわりに回転させられて、上記ローラリング４８に備えられたローラがそのカムプレート５４の表面に形成された凹部に落ち込むのに従い、上記プランジャ５０がそのローラリング４８側すなわち図面向かって左側に相対移動させられて上記プレッシャチャンバ５２内に燃料が吸入される。この行程において、上記電磁スピル弁５８は閉状態とされている。次に、上記タイマーピストン４６の位置変化に従い上記ローラリング４８が軸心まわりに回転させられて、そのローラリング４８に備えられたローラがそのカムプレート５４の表面に形成された凸部に乗り上げるのに従い、上記プランジャ５０が上記プレッシャチャンバ５２側すなわち図面向かって右側に相対移動させられてそのプレッシャチャンバ５２内の燃料が上記インジェクションノズル２２へ圧送される。この行程において、上記電磁スピル弁５８は閉状態とされている。次に、上記電磁スピル弁５８が開状態とされると、上記プレッシャチャンバ５２内の高圧燃料が上記ポンプ室４０内へ押し戻され、そのプレッシャチャンバ５２内の圧力が低下して前記インジェクションノズル２２への燃料の圧送が終了させられる。すなわち、前記燃料噴射制御装置１４による燃料噴射においては、前記エンジン１２の各気筒１８におけるインジェクションノズル２２毎に燃料が分配されると共に、上記タイマーコントロールバルブ５６により燃料の噴射タイミングがそれぞれ制御され、上記電磁スピル弁５８により燃料噴射量ｒｅｆｔｅが制御される。

前記電子制御装置１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記ベンチュリ３４のサブバルブ３２、ＶＲバルブ３８、タイマーコントロールバルブ５６、及び電磁スピル弁５８等の制御を実行する。前記エンジン１２には、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサ６０、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ６２、冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ６４、及びクランクポジションを検出するためのクランクポジションセンサ６６が設けられており、それらのセンサから吸入空気圧ａｐ、吸入空気温ａｔ、冷却水温ｗｔ、及びクランクポジションｃｐを表す信号が前記電子制御装置１６へ供給される。また、前記燃料噴射制御装置１４には、燃料の温度を検出するための燃料温度センサ６８及びエンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ７０が設けられており、それらのセンサから燃料温度ｆｔ及びエンジン回転速度ｎｅを表す信号が前記電子制御装置１６へ供給される。また、前記ベンチュリ３４のメインバルブ３０からアクセル開度ａｃを表す信号が、車速センサ７２から車速ｖを表す信号が前記電子制御装置１６へ供給される。

図２は、前記電子制御装置１６の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図であり、この図２に示すように、前記エンジン１２は、クラッチペダル７４の操作量（踏込量）に応じて接続、スリップ、或いは遮断させられることにより駆動力の伝達を加減するクラッチ装置７６を介して、シフトレバー７８の操作位置に応じた変速段を成立させる手動変速機（マニュアルトランスミッション）８０に連結されている。

アイドル発進制御手段８２は、例えば、アクセルオフにて前記クラッチペダル７４の操作により発進する場合等、アイドル状態からの車両発進時において前記エンジン１２の出力を増大させるアイドル発進制御を実行する。例えば、図３に示すように、上記クラッチペダル７４を比較的ラフに操作してもエンジンストールが発生しないようなエンジントルクｔａに対応するエンジン回転速度よりも所定値だけ高いエンジン回転速度を発進性確保に必要な第１アイドル回転速度ｎｅａとして設定すると共に、エンジンストールが発生しない最低限のエンジントルクｔｂに対応する第２アイドル回転速度ｎｅｂを設定し、それらの設定に基づいて前記エンジン１２の出力制御を実行する。このアイドル発進制御手段８２は、好適には、目標アイドル回転速度算出手段８４、回転速度偏差算出手段８６、及び燃料噴射量算出手段８８を含むものである。

目標アイドル回転速度算出手段８４は、予め定められた関係から前記車速センサ７２により検出される車速ｖに基づいて前記エンジン１２の目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆを算出する。図４は、この目標アイドル回転速度算出手段８４による算出に用いられる車速ｖと目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆとの関係の一例を示す図である。この図４に示すように、車両加速時において車速ｖが所定値未満である場合には、上記第１アイドル回転速度ｎｅａが目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆとされ、その所定値以上である場合には、上記第２アイドル回転速度ｎｅｂ又はそれよりも所定速度だけ高いアイドル回転速度を下限値として車速ｖの上昇に応じて目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆが低下させられる。一方、車両減速時には基本的に上記第２アイドル回転速度ｎｅｂが目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆとされ、車両停止に際して上記第１アイドル回転速度ｎｅａを上限値として車速ｖの低下に応じて目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆが上昇させられる。すなわち、車両減速時における目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆは、車両加速時における値よりもおしなべて低い値とされる。

回転速度偏差算出手段８６は、上記目標アイドル回転速度算出手段８４により算出される目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆと前記エンジン回転速度センサ７０により検出される実際のエンジン回転速度ｎｅとの回転速度偏差ｅｎｅを算出する。好適には、更にその回転速度偏差ｅｎｅの微分ｄｅｎｅ及び積分ｉｅｎｅを算出する。

燃料噴射量算出手段８８は、予め定められた関係から上記回転速度偏差算出手段８６により算出される回転速度偏差ｅｎｅ、偏差微分ｄｅｎｅ、及び偏差積分ｉｅｎｅに基づいて前記エンジン１２へ供給される燃料噴射量ｒｅｆｔｅを算出する。例えば、次の（１）式に従ってその燃料噴射量ｒｅｆｔｅを導出する。この（１）式におけるＫＰは比例操作量を得るための比例定数、ＫＤは微分操作量を得るための微分定数、ＫＩは積分操作量を得るための積分定数である。

ｒｅｆｔｅ＝ＫＰ×ｅｎｅ＋ＫＤ×ｄｅｎｅ＋ＫＩ×ｉｅｎｅ・・・（１）

前記アイドル発進制御手段８２は、上記（１）式に従って上記回転速度偏差算出手段８６により算出される回転速度偏差ｅｎｅが零となるように前記エンジン１２の出力回転速度をフィードバック制御する。具体的には、前記燃料噴射量算出手段８８により算出された燃料噴射量ｒｅｆｔｅの燃料が前記インジェクションノズル２２から渦流室２０内に射出されるように前記電磁スピル弁５８の駆動を制御する。

図５は、前記電子制御装置１６によるアイドル発進制御作動の要部を説明するフローチャートであり、数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、アイドル状態からの車両発進時であるか否かが判断される。このＳ１の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、Ｓ１の判断が肯定される場合には、Ｓ２において、前記車速センサ７２により車速ｖが検出される。次に、前記目標アイドル回転速度算出手段８４に対応するＳ３において、予め定められた関係からＳ２にて検出された車速ｖに基づいて前記エンジン１２の目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆが算出される。次に、Ｓ４において、前記エンジン回転速度センサ７０により実際のエンジン回転速度ｎｅが検出される。次に、Ｓ５において、Ｓ３にて算出された目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆとＳ４にて検出された実際のエンジン回転速度ｎｅとの回転速度偏差ｅｎｅが算出される。次に、Ｓ６において、Ｓ５にて算出された回転速度偏差ｅｎｅの微分ｄｅｎｅが算出される。次に、Ｓ７において、Ｓ５にて算出された回転速度偏差ｅｎｅの積分ｉｅｎｅが算出される。次に、前記燃料噴射量算出手段８８に対応するＳ８において、予め定められた関係からＳ５にて算出された回転速度偏差ｅｎｅ、Ｓ６にて算出された偏差微分ｄｅｎｅ、及びＳ７にて算出された偏差積分ｉｅｎｅに基づいて前記エンジン１２へ供給される燃料噴射量ｒｅｆｔｅが算出される。そして、Ｓ９において、Ｓ８にて算出された燃料噴射量ｒｅｆｔｅの燃料を射出させるための駆動電流が前記電磁スピル弁５８へ印加された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ５乃至Ｓ７が前記回転速度偏差算出手段８６に、Ｓ２乃至Ｓ９が前記アイドル発進制御手段８２にそれぞれ対応する。

このように、本実施例によれば、予め定められた関係から車速ｖに基づいて内燃機関であるエンジン１２の出力増大量を決定するアイドル発進制御手段８２（Ｓ２乃至Ｓ９）を含むことから、車両発進直後に旋回する場合等においても車速ｖが高くなりすぎることなく、アイドル発進時における発進性及び走行性を両立させられる。すなわち、アイドル状態からの車両発進時において前記エンジン１２の出力を必要十分に増大させる車両用内燃機関の制御装置を提供することができる。

また、前記アイドル発進制御手段８２は、車速ｖの上昇に応じて前記エンジン１２の出力増大量を低下させるものであるため、アイドル発進時におけるそのエンジン１２の出力を削減することができ、発進性及び走行性に加え低燃費性が実現されるという利点がある。

また、前記アイドル発進制御手段８２は、予め定められた関係から車速ｖに基づいて前記エンジン１２の目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆを算出する目標アイドル回転速度算出手段８４（Ｓ３）と、その目標アイドル回転速度算出手段８４により算出される目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆと実際のエンジン回転速度ｎｅとの回転速度偏差ｅｎｅを算出する回転速度偏差算出手段８６（Ｓ５乃至Ｓ７）とを、含むものであり、その回転速度偏差算出手段８６により算出される回転速度偏差ｅｎｅが零となるように前記エンジン回転速度ｎｅをフィードバック制御するものであるため、実用的な態様にて前記エンジン１２の出力を必要十分に増大させられるという利点がある。

また、前記目標アイドル回転速度算出手段８４は、車両減速時において車両加速時よりも低い目標アイドル回転速度ｎｅｒｅｆを算出するものであるため、前記エンジン１２の出力を可及的に削減することができるという利点がある。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例では、内燃機関としてディーゼルエンジン１２を備えた車両について説明したが、ガソリンと空気の混合気を気筒内で圧縮し、電気火花で点火燃焼させることにより駆動力を発生させるガソリンエンジンを備えた車両に本発明が適用されても構わない。この場合、前記アイドル発進制御手段８２は、好適には、スロットルアクチュエータを介して電子スロットル弁のスロットル開度を制御すること等により上記ガソリンエンジンの出力を制御する。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の車両用内燃機関の制御装置が適用される駆動力発生装置の構成を説明する図である。図１の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図２のアイドル発進制御手段による設定に用いられるエンジン回転速度とエンジントルクとの関係を示す図である。図２の目標アイドル回転速度算出手段による算出に用いられる車速とアイドル回転速度との関係の一例を示す図である。図２の電子制御装置によるアイドル発進制御作動の要部を説明するフローチャートである。

符号の説明

１２：エンジン（内燃機関）
８２：アイドル発進制御手段
８４：目標アイドル回転速度算出手段
８６：回転速度偏差算出手段

Claims

アイドル状態からの車両発進時において内燃機関の出力を増大させる車両用内燃機関の制御装置であって、
予め定められた関係から車速に基づいて前記内燃機関の出力増大量を決定するアイドル発進制御手段を含むことを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
前記アイドル発進制御手段は、車速の上昇に応じて前記内燃機関の出力増大量を低下させるものである請求項１の車両用内燃機関の制御装置。
前記アイドル発進制御手段は、予め定められた関係から車速に基づいて前記内燃機関の目標アイドル回転速度を算出する目標アイドル回転速度算出手段と、該目標アイドル回転速度算出手段により算出される目標アイドル回転速度と前記内燃機関の実際の出力回転速度との回転速度偏差を算出する回転速度偏差算出手段とを、含むものであり、該回転速度偏差算出手段により算出される回転速度偏差が零となるように前記内燃機関の出力回転速度をフィードバック制御するものである請求項１又は２の車両用内燃機関の制御装置。
前記目標アイドル回転速度算出手段は、車両減速時において車両加速時よりも低い目標アイドル回転速度を算出するものである請求項３の車両用内燃機関の制御装置。