JP2005083373A - 内燃機関のトルク制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１次要求トルクから２次要求トルクを算出する場合に運転者の意図を正確に反映すると同時に高段での加速能力が悪化しない、内燃機関のトルク制御方法を提供する。
【解決手段】車両に具備された複数のセンサーから伝送される情報に基づいて算出した要求トルクに基いてスロットルモータを制御するエンジントルク制御方法において、ギヤ段数、加速ペダルの操作量、及びエンジン回転速度に基き１次要求トルクを算出する段階、及び傾斜制限関数の出力値に時間遅延関数の出力値を乗じて２次要求トルクを算出する段階を含み、前記傾斜制限関数の出力値は前記１次要求トルク、エンジン回転速度、ギヤ段数、及び加速ペダル操作量に基き算出され、前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に基き算出されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関のトルク制御方法に係り、詳しくはＥＴＣ（電気的スロットル制御）を利用して加速ペダルの操作量（踏む込みの程度）に基づいてスロットルバルブの開放を調節する場合に、運転者の意志を正確に反映してトルクを制御する内燃機関のトルク制御方法に関するものである。

一般に、ＥＴＣを利用してエンジントルクを制御する内燃機関においては、エンジンの要求トルクは、車両に備えられた検出器から伝えられるデータに基づいてエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）で決定し、エンジン制御ユニットは、決定された要求トルクに基づいて燃料量及び空気量を計算し、これに基づいてスロットルバルブの開度量及び燃料噴射バルブの燃料噴射量を制御する。

エンジンに対する要求トルクとしては、原始要求である１次要求トルクと、これを補正した２次要求トルクがある。

１次要求トルクは、現在のギヤ位置、加速ペダルの操作量、エンジン回転速度に基づき、保存されたマップを用いて決定され、運転者の意図を正確に反映する。しかし、急激なスロットルバルブの開放による衝撃を減少させ、スムーズな加速感を実現するためには１次要求トルクを補正する過程を経ることが必要である。
ここで用いるマップ演算法としては、多元数値表と各入力種別毎の数値対アドレス変換機構を用いて、入力数値群に対応する出力数値群を読み出す方法がある。また、マップのメモリ規模を小さくするには、読み出した出力数値に内挿・外挿による補間法を適用するとよい。

図８には、従来技術によって補正する前の１次要求トルク曲線及びこれを補正した後のトルク曲線、つまり、２次要求トルク曲線が示されている。

１次要求トルクを補正する場合、１次要求トルクの傾斜制限及びトルクフィルターを用いて１次要求トルクを補正する。具体的には、図８において、１次要求トルクを表示する破線の傾斜が設定値を超える場合には、その傾斜を設定された値に補正し、トルクフィルターによって時間が遅延される。これで、補正された２次要求トルクは１次要求トルクに比べて緩慢に上昇し、運転者はスロットルバルブの急激な開放による衝撃なく、スムーズな加速感を感じることができる。

しかし、このような方法で１次要求トルクを補正する場合には、次のような問題を生じることがある。

まず、トルク曲線の傾斜制限によって運転者の意志が反映されない場合がある。つまり、１次要求トルクの時間に対する変化量が設定値を超えるだけで、設定値である一定の傾斜に補正されるため、運転者の意図がトルク制御過程に正確に反映できなくなるという問題がある。また、トルクフィルターをギヤ位置に関係なく使用するため、低段に比べて高段で加速能力が悪くなるという問題がある。
特開２００２−５３０６０７号公報

本発明は前記問題を解決するためのもので、１次要求トルクから２次要求トルクを算出する場合に運転者の意図を正確に反映すると同時に高段での加速能力が悪化しない、内燃機関のトルク制御方法を提供する。

上記のような目的を達成するためになされた本発明による内燃機関のトルク制御方法は、車両に具備された複数のセンサーから伝送される情報に基づいてエンジンの要求トルクを算出し、算出された要求トルクに基づいてスロットルモータを制御するエンジントルク制御方法で、ギヤ段数、加速ペダルの操作量、及びエンジン回転速度に基づいて１次要求トルクを算出する段階、及び傾斜制限関数の出力値に時間遅延関数の出力値を乗じて２次要求トルクを算出する段階を含み、前記傾斜制限関数の出力値は前記１次要求トルク、エンジン回転速度、ギヤ段数、及び加速ペダル操作量に基づいて算出され、前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に基づいて算出されることを特徴とする。

好ましくは、前記傾斜制限関数は、前記１次要求トルク、エンジン回転速度、及びギヤ段数に基づいて出力値が決定される傾斜制限基本関数と、前記ギヤ段数及び加速ペダル操作量を変数として含む加重値関数の積で表されることを特徴とする。

好ましくは、前記加重値関数により算出される加重値は加速ペダル操作量に比例することを特徴とする。
好ましくは、前記時間遅延関数は１次遅延関数で示され、前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に基づいて決定されることを特徴とする。
好ましくは、前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に比例することを特徴とする。
好ましくは、前記傾斜制限基本関数の出力値及び前記加重値関数の出力値は、複数の所定のマップから決定されることを特徴とする。
好ましくは、前記時間遅延関数は複数の所定のマップにより実現されることを特徴とする。

本発明による内燃機関のトルク制御方法によれば、加速ペダルの操作量とエンジン回転速度に基づいて算出された１次要求トルクを補正して２次要求トルクを算出する場合に、運転者の意図を正確に反映できると同時に高段で充分な加速能力を確保できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。

図１には、本発明による内燃機関のトルク制御システムのブロック図を示す。

本発明による内燃機関のトルク制御システムは複数の検出器とエンジン制御ユニットを含む。

クランク位置センサー３０は、クランクシャフトに連結されたシグナルローターに形成された歯車の回転に対応してパルス信号を出力し、パルス信号に基づいてエンジン回転速度を算出できる。

加速ペダル５０は運転席に位置しており、加速ペダルの操作量は加速ペダル位置センサー１０により検出される。

スロットルバルブ１００は吸気通路の上流部に位置する。スロットルバルブ１００はスロットルモータ７０と連結され、スロットルモータ７０の作動によりその開度量が調節され、スロットルバルブ１００の開度量によってエンジンの吸気量が調節される。

スロットルポジションセンサー４０はスロットルバルブ１００の開度量を検出する。

燃料噴射装置８０は燃料をそれぞれの燃焼室に供給し、点火装置９０は点火プラグ１１０の点火時期を調節する。点火プラグは空気−燃料混合物に点火する。

変速機制御ユニット（ＴＣＵ）２０は車両の変速機を制御し、変速段に関する信号をエンジン制御ユニット６０に伝送する。

図２を参照して、エンジン制御ユニット６０の具体的構成を説明する。
エンジン制御ユニット６０は、加速ペダル位置センサー１０、変速機制御ユニット２０、クランク位置センサー３０、スロットルポジションセンサー４０から入力されるデータに基づいてスロットルモータ７０、点火装置９０、燃料噴射装置８０を制御する。
エンジン制御ユニット６０はＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、中央処理ユニット（ＣＰＵ）６４を含む論理回路である。

ＲＯＭ６３は、複数の制御プログラムとこのプログラムに用いられるマップ（数表）を保存している。
中央処理ユニット６４は、ＲＯＭ６３に保存された制御プログラムと前記マップを用いてエンジン制御に必要な各種の計算を実行する。
ＲＡＭ６２は、中央処理ユニット６４で計算されたデータと複数個のセンサーから伝えられたデータを一時的に保存する。
ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、中央処理ユニット６４はＢＵＳ６５を通じて互いに連結され、ＢＵＳはＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、及びＣＰＵ６４を入出力回路６１に連結する。

入出力回路６１は複数のセンサー１０、３０、４０、変速機制御ユニット２０、スロットルモータ７０、燃料噴射装置８０、及び点火装置９０と連結される。

図３に、本発明の一実施例によるトルク制御方法のフローチャートを示す。

エンジン制御ユニット６０は、各種入力情報、即ち、変速機制御ユニット２０からの現在ギヤ段数、加速ペダル位置センサー１０からの加速ペダルの操作量、クランク位置センサー３０からのエンジン回転速度に基づき、保存されているマップを用いて１次要求トルク、即ち、図８の破線、を算出する（Ｓ３１０）。
算出された１次要求トルクは傾斜制限関数計算プログラムに入力され補正されたデータを出力する（Ｓ３２０）。
傾斜制限関数は、入力された１次要求トルク、エンジン回転速度及びギヤ段数に基づいて算出される傾斜制限基本関数の出力値に、加速ペダル操作量及びギヤ段数に基づいて決定される加重値を乗じた積として定義されるデータを出力する。

詳しくは、１次要求トルクの傾斜（トルクの時間的変化）が設定値を超える場合には、傾斜制限基本関数を表すマップによって補正され、補正１次要求トルクが算出される。
この補正１次要求トルクに、加重値関数を表すマップを用いて算出される加重値をかけて、暫定２次要求トルクが算出される（Ｓ３２０）。

２次要求トルクを求めるには、暫定２次要求トルクを、１次遅延関数として定義されるトルクフィルターに入力して補正するために、トルクフィルターを表すマップに入力して２次要求トルクを読み出す（Ｓ３３０）。

エンジン制御ユニット６０は２次要求トルクに基づいて吸気量及び燃料量を算出し（Ｓ３４０）、これに基づいてスロットルモータ７０及び燃料噴射装置８０を調節し、エンジンのトルクを制御する（Ｓ３５０）。

以下、上記トルク制御方法をさらに詳細に説明する。図４は、本発明の一実施例による１次要求トルクを算出するために用いられる第１マップを示すグラフである。
図４において、５枚あるマップは、それぞれギヤ段数に対応する。

ギヤ段数、加速ペダルの操作量、及びエンジン回転速度は第１マップに入力され、１次要求トルクが決定される。
１次要求トルクを算出するための第１マップ４１０は、エンジン制御ユニット６０のＲＯＭ６３に保存される。例えば、検出されたギヤ段数が５段であれば５枚目の２次元マップを利用し、エンジン回転速度がＭ（横軸）、加速ペダルの操作量がＮ（縦軸）である場合、１次要求トルクＰが読み出される。

図５は、本発明の一実施例による補正１次要求トルクＲを算出するために用いられる第２マップを示すグラフである。

ギヤ段数、１次要求トルク、及びエンジンスピードが１次要求トルクの時間に対する傾斜を制限するための第２マップに入力され、補正１次要求トルクＲが算出される。例えば、検出されたギヤ段数が５段であり、１次要求トルクがＰ、検出されたエンジン回転速度がＭである場合、１次要求トルクＰは図５を用いて補正１次要求トルクＲとして算出される。

第２マップ５１０により表される傾斜制限基本関数は、１次要求トルクの急激な増加で誘発される急激な変速及び変速衝撃を防止する。

１次要求トルクの傾斜が設定値を超える場合に、第２マップ５１０は１次要求トルクの急峻な傾斜が一定の緩やかさを持つ傾斜を有するように補正して補正１次要求トルクとするので、この時には運転者が操作する加速ペダルの操作量が要求トルクに反映できなくなる。

したがって、加速ペダルの操作量を補正１次要求トルクに反映するために、図６の第３マップ５２０を用いてギヤ段数毎の加速ペダルの操作量による加重値Ｗを算出し、算出された加重値Ｗを補正１次要求トルクに乗じて暫定２次要求トルクＲＷを算出する。例えば図６に示されるように、検出されたギヤ段数が５段であり、加速ペダルの操作量がＮである場合には加重値Ｗが算出され、算出された加重値Ｗを補正１次要求トルクＲに乗じて暫定２次要求トルクＲＷが算出される。

各ギヤ段数に応じて区分される第３マップ５２０において、一般に加速ペダルの操作量の大きさが増加するほど加重値は増加し、よって加速ペダルの操作量が大きいほど２次補正要求トルクの大きさも増加する。

図７は、本発明の一実施例による２次要求トルクを算出するために用いられる第４マップ６１０を示すグラフである。

ギヤ段数、及び暫定２次要求トルクＲＷが第４マップに入力され、１次要求トルクが決定される。

２次要求トルクを算出するための第４マップ６１０もエンジン制御ユニット６０のＲＯＭ６３に保存される。例えば、検出されたギヤ段数が５段であり、暫定２次要求トルクがＲＷである場合には２次要求トルクＴが算出される。

第４マップ６１０は、トルクフィルターとして作用し、例えば１次の時間遅延関数として表され、時間遅延の量はギヤ段数別に算出され、さらに詳しくはギヤ段数に反比例する。したがって、低段では第４マップは強いトルクフィルターとして作用して変速衝撃を防止し、高段では第４マップが弱いトルクフィルターとして作用して加速性能の悪化を防止する。

本発明による内燃機関のトルク制御システムの全体構成を示す図である。 図１におけるエンジン制御ユニットの電気的構成を示すブロック図である。 本発明による内燃機関のトルク制御方法のフローチャートを示す図である。 複数の所定のマップを用いて１次要求トルクを算出する過程を示す図である。 複数の所定のマップを用いて補正１次要求トルクを算出する過程を示す図である。 複数の所定のマップを用いて加重値を算出する過程を示す図である。 複数の所定のマップを用いて２次要求トルクを算出する過程を示す図である。 従来技術による、１次要求トルク曲線及びこれを補正した２次要求トルク曲線を示す図である。

符号の説明

１０ 加速ペダル位置センサー
３０ クランク位置センサー
４０ スロットルポジションセンサー
５０ 加速ペダル
２０ 変速機制御ユニット（ＴＣＵ）
６０ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
６１ 入出力回路
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６４ 中央処理ユニット（ＣＰＵ）
６５ ＢＵＳ
７０ スロットルモータ
８０ 燃料噴射装置
９０ 点火装置
１００ スロットルバルブ
４１０ 第１マップ
５１０ 第２マップ
５２０ 第３マップ
６１０ 第４マップ

Claims (7)

1. 車両に具備された複数のセンサーから伝送される情報に基づいてエンジンの要求トルクを算出し、算出された要求トルクに基づいてスロットルモータを制御するエンジントルク制御方法で、
   ギヤ段数、加速ペダルの操作量、及びエンジン回転速度に基づいて１次要求トルクを算出する段階、及び
   傾斜制限関数の出力値に時間遅延関数の出力値を掛け合わせて２次要求トルクを算出する段階を含み、
   前記傾斜制限関数の出力値は前記１次要求トルク、エンジン回転速度、ギヤ段数、及び加速ペダル操作量に基づいて算出され、
   前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に基づいて算出されることを特徴とする内燃機関のトルク制御方法。
2. 前記傾斜制限関数は、前記１次要求トルク、エンジン回転速度、及びギヤ段数に基づいて出力値が決定される傾斜制限基本関数と、前記ギヤ段数及び加速ペダル操作量を変数として含む加重値関数の積で表されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のトルク制御方法。
3. 前記加重値関数により算出される加重値は加速ペダル操作量に比例することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のトルク制御方法。
4. 前記時間遅延関数は１次遅延関数で示され、前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のトルク制御方法。
5. 前記時間遅延関数の出力値はギヤ段数に比例することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のトルク制御方法。
6. 前記傾斜制限基本関数の出力値及び前記加重値関数の出力値は、複数の所定のマップから決定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のトルク制御方法。
7. 前記時間遅延関数は複数の所定のマップにより実現されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のトルク制御方法。

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