JP2005155410A - エンジントルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発進時などエンジンのトルクをトルクコンバータを介して変速機に伝達する場合に、所望の加速度を過不足なく実現する。
【解決手段】 アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰとから目標エンジン回転速度ｔＮｅを算出する（１０３）。目標エンジン回転速度ｔＮｅの絶対値に基づいて静的目標エンジントルクｓｔＴｅを算出する（１２２）。目標エンジン回転速度ｔＮｅの時間変化率に基づいて静的目標エンジントルクｄｔＴｅを算出する（１２３、１２４）。ｓｔＴｅとｄｔＴｅとの和により、最終的な目標エンジントルクｔＴｅを算出し（１２５）、これに基づいて目標スロットル開度ｔＴＶＯを算出・制御する（１２７、１２８）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンのトルクをトルクコンバータを介して変速機に伝達する車両のエンジントルク制御装置に関する。

特許文献１には、アクセルペダルの操作量と独立でスロットル弁の開度を制御可能な機構を備えた車両において、車両発進時や車両加速時に所望の駆動トルクを得ることができるようにするため、アクセルペダルが非操作状態から操作状態に移行したときに、所定期間、スロットル弁の目標開度を所定開度大きくするようにすることが開示されている。
特開２０００−１２０４６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、アクセルペダルが非操作状態から操作状態に移行したときに限定して、目標スロットル開度を所定期間、所定開度だけ補正するものであり、実際には小さな操作状態から大きな操作状態に移行する場合もあり、限定的な作動になるため、レスポンスが良いアクセル操作パターンと、レスポンスの悪いアクセル操作パターンとが生まれ、ドライバに違和感が生じるという問題点がある。

また、アクセルペダルの踏込み速度が速い場合はより素早い駆動力の応答が求められ、遅い場合はより遅い応答が求められるが、所定期間、所定開度の補正ではアクセル踏込み速度に応じた設定ができない。このため、素早くアクセルペダルを踏込んだ場合は、踏込み終了後も補正が続くので、Ｇピークが高くなりすぎてしまう。一方、ゆっくり踏込んだ場合は、それ程補正しなくてもよい代わりに、踏込み終了までは補正を継続したいが、これができない。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、所望の加速度を過不足なく実現できるようにすることを目的とする。

このため、本発明は、アクセル操作量又はアクセル操作量に応じて変化する制御量の絶対値に依存する静的目標エンジントルクと、アクセル操作量又はアクセル操作量に応じて変化する制御量の時間変化率に依存する動的目標エンジントルクとをそれぞれ算出し、これら静的目標エンジントルクと動的目標エンジントルクとの和により、最終的な目標エンジントルクを定めて、エンジンのトルクを制御する構成とする。

本発明によれば、静的目標エンジントルクと動的目標エンジントルクとの和により、最終的な目標エンジントルクを定めて、エンジンのトルクを制御することにより、発進時などにドライバのアクセル操作に対応した所望の加速度を過渡遅れなく追従して実現することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す車両用エンジントルク制御装置のシステム図である。
エンジン１は、その吸気系に電制スロットル弁８を備え、この電制スロットル弁８はモータ８ａにより駆動される。
エンジン１の出力軸は、トルクコンバータ２を介して、無段変速機３の入力軸に接続されている。

トルクコンバータ２は、インペラ２ａ、タービン２ｂ、ステータ２ｃ、ロックアップクラッチ２ｄを含んで構成されている。
無段変速機３は、プライマリプーリ３ａ、セカンダリプーリ３ｂ、油圧ピストン３ｃ、ベルト３ｄを含んで構成されており、油圧ピストン３ｃの制御によりプーリ比を変化させて変速比を無段階に制御可能である。

無段変速機３の出力軸の回転は、ファイナルギア４を介してタイヤ５に伝達される。
エンジン制御ユニット６には、アクセル開度センサ９からのアクセル開度信号ＡＰＯ、スロットル開度センサ８ｂからのスロットル開度信号ＴＶＯ、エンジン回転速度センサ１０からのエンジン回転速度信号Ｎｅ、タービン回転速度センサ１１からのタービン回転速度信号Ｎｔ、車速センサ１２からの車速信号ＶＳＰなどが入力されており、電制スロットル弁８のモータ８ａに対し、スロットル制御信号を出力する。

変速機制御ユニット７には、アクセル開度センサ９からのアクセル開度信号ＡＰＯ、車速センサ１２からの車速信号ＶＳＰなどが入力されており、無段変速機３の油圧ピストン３ｃに対し、変速比制御信号を出力する。
また、エンジン制御ユニット６と変速機制御ユニット７とは、互いに通信線により接続されており、互いの情報を交換することができる。

図２は第１実施例の制御ブロック図、図３はそのフローチャートである。
１０２（目標タービン回転速度ｔＮｔ算出部）では、図６に示すようなマップを参照し、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰとから、目標タービン回転速度ｔＮｔを算出する（フローのＳ１０１、Ｓ１０２）。尚、１０２は通常変速機制御ユニットにあり、結果をエンジン制御ユニットに送信するが、エンジン制御ユニットに独自に持っていてもよい。

１０３（目標エンジン回転速度ｔＮｅ算出部）では、図７に示すようなマップを参照し、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰとから、目標エンジン回転速度ｔＮｅを算出する（フローのＳ１０３）。目標エンジン回転速度ｔＮｅは、アクセル操作量（アクセル開度ＡＰＯ）に応じて変化する制御量、特に、アクセル操作量（アクセル開度ＡＰＯ）に対し単調増加となる制御量である。

１０４（除算器）では、目標タービン回転速度ｔＮｔを目標エンジン回転速度ｔＮｅで割って、速度比Ｒｔｃ＝ｔＮｔ／ｔＮｅを算出する（フローのＳ１０４）。
１２１（トルコン容量係数算出部）では、図８に示すようなテーブルを参照し、速度比Ｒｔｃから、トルコン容量係数τを算出する（フローのＳ１２１）。
１２２（乗算器）では、トルコン容量係数τに、目標エンジン回転速度ｔＮｅの二乗を掛けて、静的目標エンジントルクｓｔＴｅ＝τ×ｔＮｅ² を算出する（フローのＳ１２２）。

１２３（時間微分演算子）では、目標エンジン回転速度ｔＮｅの時間変化率ΔｔＮｅ＝ｄｔＮｅ／ｄｔを算出する（フローのＳ１２３）。
１２４（ゲイン）では、目標エンジン回転速度の時間変化率ΔｔＮｅに、定数として、エンジンの回転慣性質量Ｉｐ（回転速度の単位がｒｐｍの場合は、詳しくは、Ｉｐ[kgm2]×２π／60）を掛けて、動的目標エンジントルクｄｔＴｅ＝ΔｔＮｅ×Ｉｐを算出する（フローのＳ１２４）。

１２５（加算器）では、静的目標エンジントルクｓｔＴｅに動的目標エンジントルクｄｔＴｅを加算して、目標エンジントルクｔＴｅ＝ｓｔＴｅ＋ｄｔＴｅを算出する（フローのＳ１２５）。
１２７（目標スロットル開度ｔＴＶＯ算出部）では、図９に示すようなマップを参照し、目標エンジントルクｔＴｅと実際のエンジン回転速度Ｎｅとから、目標スロットル開度ｔＴＶＯを算出する（フローのＳ１２６、Ｓ１２７）。

１２８（スロットルフィードバック制御部）では、目標スロットル開度ｔＴＶＯに基づき、実際のスロットル開度ＴＶＯを考慮して、スロットル制御信号を出力し、電制スロットル弁のモータを駆動する（フローでは省略）。
図４は第２実施例の制御ブロック図、図５はそのフローチャートである。
１１２（目標駆動力ｔＦｄ算出部）では、図１０に示すようなマップを参照し、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰとから、目標駆動力ｔＦｄを算出する（フローのＳ１１１、Ｓ１１２）。

１１５（変速比Ｒ算出部）では、実際のタービン回転速度Ｎｔと車速ＶＳＰ（詳しくは１１４で車速ＶＳＰにゲインを掛けたもの）との比をとって、変速比Ｒを算出する（フローのＳ１１３、Ｓ１１５）。
１１６（除算器）では、目標駆動力ｔＦｄを変速比Ｒｔｍで割って、目標タービントルクｔＴｔ＝ｔＦｄ／Ｒを算出する（フローのＳ１１６）。

１１７（目標エンジン回転速度ｔＮｅ算出部）では、図１１に示すようなマップを参照し、目標タービントルクｔＴｔと実際のタービン回転速度Ｎｔとから、目標エンジン回転速度ｔＮｅを算出する（フローのＳ１１７）。
ここで、タービントルク＝トルコントルク比（速度比の関数）×トルク容量係数（速度比の関数）×エンジン回転速度² であり、速度比＝タービン回転速度／エンジン回転速度であるので、タービントルクは、タービン回転速度とエンジン回転速度の関数となる。逆に、この式を満たすエンジン回転速度は、タービントルクとタービン回転速度の関数となり、これをマップにて表したのが図１１のマップである。

１１８（除算器）では、実際のタービン回転速度Ｎｔを目標エンジン回転速度ｔＮｅで割って、速度比Ｒｔｃ＝Ｎｔ／ｔＮｅを算出する（フローのＳ１１８）。
以降の１２１〜１２８（フローのＳ１２１〜Ｓ１２７）での処理は、第１実施例と同じである。
次に図１２のタイムチャートについて説明する。

このタイムチャートは、「実施例」、「従来例１」、「従来例２」のそれぞれについて、発進時のアクセル開度変化に対するスロットル開度変化（スロットル弁の動かし方）、及び、その結果の車両Ｇを示している。
「実施例」は、前述の第１実施例又は第２実施例に従って、静的目標エンジントルクと動的目標エンジントルクとの和により、最終的な目標エンジントルクを定めて、スロットル開度を制御した場合であり、第１実施例と第２実施例とで結果に差はほとんど見られなかったので１つで表している。

「従来例１」は、静的目標エンジントルクのみを用い、これをそのまま最終的な目標エンジントルクとして、スロットル開度を制御した場合である。
「従来例２」は、「従来例１」の目標スロットル開度に対し、特許文献１のように、アクセルが全閉から開いた瞬間より一定時間だけ一定開度を加算する補正を施したものである。

これらを比較すると、次のようになる。「実施例」では、アクセル開度変化に応じて目標エンジン回転速度変化を生じるので、アクセル開度が変化している間の一瞬だけ動的目標エンジントルクが立上がり、結果一瞬だけスロットル開度が立上がっている。
これに対して、「従来例２」では、アクセルを開き終わった後もスロットルを開くことがあり得るので、Ｇのピークまでの時間は「従来例１」と比べ「実施例」と同様に短縮されているが、Ｇのピーク高さも高くなっている。Ｇの高さは高い方が良いとは限らず、アクセル開度を全開の１／４程度しか開いていない時に大きすぎると、かえってドライバのコントロール性が悪くなるという問題が生じる。

本発明は、このように、単純に発進時にトルクを加算するのではなく、エンジン回転を上昇させるのに必要な期間だけ必要なトルク（動的目標エンジントルク）を加算することにより、Ｇのピーク値は変えずに、ピークまでの時間を短縮することができることに価値がある。
本実施形態によれば、アクセル操作量（アクセル開度ＡＰＯ）又はアクセル操作量に対し単調増加となる制御量（目標エンジン回転速度ｔＮｅ）の絶対値に依存する静的目標エンジントルクｓｔＴｅと、アクセル操作量（アクセル開度ＡＰＯ）又はアクセル操作量に対し単調増加となる制御量（目標エンジン回転速度ｔＮｅ）の時間変化率（ΔｔＮｅ）に依存する動的目標エンジントルクｄｔＴｅとをそれぞれ算出し、これら静的目標エンジントルクｓｔＴｅと動的目標エンジントルクｄｔＴｅとの和により、最終的な目標エンジントルクｔＴｅを定めて、エンジンのトルク（スロットル開度）を制御することにより、発進時などにドライバのアクセル操作に対応した所望の加速度を過渡遅れなく追従して実現することができる。

特に、目標加速度を実現するエンジン回転速度を求め、その目標エンジン回転速度を実現する静的・動的なトルクを求めて足したものを目標エンジントルクとしているため、補正開始トリガーが必要ない。従って、補正が入る場合と入らない場合とが起きることがないので、ドライバの違和感を抑制することが可能となる。
また、目標加速度を実現するエンジン回転速度を求め、その目標エンジン回転速度を実現する静的・動的なトルクを求めて足したものを目標エンジントルクとしているため、目標駆動力の絶対値及び変化率に応じた最適な目標エンジントルクが得られる。従って、ドライバの踏み方によって駆動力のオーバーシュートや過不足を生じることがない。

また、本実施形態によれば、目標エンジン回転速度の絶対値に依存して静的目標エンジントルクを算出することにより、その算出精度を高めることができる。すなわち、トルクコンバータのインペラトルクは、速度比に依存したトルク容量係数と入力回転（エンジン回転速度）の二乗の積となり、タービントルクは速度比に依存したトルク比をインペラトルクに掛けたものとなることから、先ず目標エンジン回転速度を設定し、それを実現するように静的目標エンジントルクを算出することにより、静的な駆動力を所望の駆動力と正確に一致させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、目標エンジン回転速度の時間変化率に依存して動的目標エンジントルクを算出することにより、その算出精度を高めることができる。すなわち、エンジン回転速度を上昇させるためには、エンジンの回転系（クランク・ピストン・ドライブプレート等）とトルコンのインペラ側回転体の慣性重量の合計とエンジン回転上昇速度に比例したトルクが必要であり、それを実現するトルクを算出することにより、正確に動的な目標エンジントルクが得られる。

尚、本制御は、主に発進時に有効であることから、発進時に限定して制御するようにしてもよい。すなわち、低車速（例えば２０km/h以下）で、非ロックアップ状態であることを条件として、図３又は図５のフローを実行するようにしてもよい。これ以外の時は、動的目標エンジントルクｄｔＴｅ＝０として、最終的な目標エンジントルクｔＴｅ＝ｓｔＴｅとするのである。

本発明の一実施形態を示す車両用エンジントルク制御装置のシステム図 第１実施例の制御ブロック図 第１実施例のフローチャート 第２実施例の制御ブロック図 第２実施例のフローチャート 目標タービン回転速度ｔＮｔ算出用マップを示す図 目標エンジン回転速度ｔＮｅ算出用マップを示す図 速度比Ｒｔｃ算出用テーブルを示す図 目標スロットル開度ｔＴＶＯ算出用マップを示す図 目標駆動力ｔＦｄ算出用マップを示す図 目標タービントルクｔＴｔ算出用マップを示す図 タイムチャート

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ 無段変速機
４ ファイナルギア
５ タイヤ
６ エンジン制御ユニット
７ 変速機制御ユニット
８ 電制スロットル弁

Claims (7)

1. エンジンのトルクをトルクコンバータを介して変速機に伝達する車両のエンジントルク制御装置において、
   アクセル操作量又はアクセル操作量に応じて変化する制御量の絶対値に依存する静的目標エンジントルクと、アクセル操作量又はアクセル操作量に応じて変化する制御量の時間変化率に依存する動的目標エンジントルクとをそれぞれ算出し、
   これら静的目標エンジントルクと動的目標エンジントルクとの和により、最終的な目標エンジントルクを定めて、エンジンのトルクを制御することを特徴とするエンジントルク制御装置。
2. アクセル操作量に応じて変化する制御量は、目標エンジン回転速度であり、目標エンジン回転速度の絶対値に依存して静的目標エンジントルクを算出することを特徴とする請求項１記載のエンジントルク制御装置。
3. 静的目標エンジントルクは、トルクコンバータの速度比より求められるトルコン容量係数と、目標エンジン回転速度の二乗との積として算出することを特徴とする請求項２記載のエンジントルク制御装置。
4. アクセル操作量に応じて変化する制御量は、目標エンジン回転速度であり、目標エンジン回転速度の時間変化率に依存して動的目標エンジントルクを算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジントルク制御装置。
5. 動的目標エンジントルクは、エンジンの回転慣性重量と目標エンジン回転速度の時間変化率との積として算出することを特徴とする請求項４記載のエンジントルク制御装置。
6. 目標エンジン回転速度は、アクセル操作量と車速とに基づいて算出することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載のエンジントルク制御装置。
7. エンジントルクを制御する手段は、電制スロットル弁であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のエンジントルク制御装置。

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