JP2005220775A - エンジン制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 車両諸元を変更した時でも、車両諸元である車両重量、タイヤ有効半径、最終変速比、空気抵抗係数または前面投影面積に基づく定数のうちのいずれか1つ以上を設定し直すだけで、車両諸元を変更した際の、走行抵抗の変化、ホイールトルクの変化、ドライバ要求トルクの変化に伴う、制御ロジックまたは制御プログラムの改修作業を容易に実施できるので、車両諸元等の物理現象と制御ロジックまたは制御プログラムとの対応を一対一に合わせることができる。これによって、適合対象のパラメータとドライバ要求トルクとの適合を容易に、しかも適切に行うことができる。
【選択図】 図3
Description
従来より、運転者(ドライバ)のアクセル操作量(アクセル開度)とエンジン回転速度とに基づき、ガバナパターンマップを用いてガバナパターン噴射量指令値を求め、このガバナパターン噴射量指令値に基づいて燃料噴射量を制御するエンジン制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、エンジンが加速状態にある場合には、前回算出された基本噴射量指令値に基づいて加速なまし噴射量指令値を算出し、この加速なまし噴射量指令値に基づいて燃料噴射量を制御することで、エンジン出力軸トルクの変動を防止している。
ところが、特許文献1に記載のガバナパターンは、エンジン回転速度とアクセル開度との静的なエンジン出力軸トルクの釣り合い特性を示しており、適合対象のパラメータ(目標速度または目標加速度)を直接的に適合できないため、例えばアクセル開度の変化に対するドライバビリティ(定速走行感または加減速走行感)の適合工数が多く、コストアップとなるという問題が生じている。
また、特許文献1及び2に記載のエンジン制御装置においては、車両諸元等の物理現象とガバナパターン等の記憶データまたは制御ロジックまたは制御プログラムとが一対一で無いため、車両諸元(車両重量、タイヤ有効半径、最終変速比、空気抵抗係数、前面投影面積、タイヤ転がり抵抗係数等)が変更された際の、走行抵抗の変化、ホイール(駆動輪)トルクの変化、エンジン出力軸トルクの変化に伴う、ガバナパターン等の記憶データまたは制御ロジックまたは制御プログラムの改修作業が困難であるという問題が生じている。
しかしながら、上述したように、ドライバのアクセル操作量に基づいてドライバが要求するエンジン出力軸トルク(=ドライバ要求トルク)を算出する場合には、自動車等の車両が走行する時に生じる走行抵抗、車両諸元を考慮に入れて算出することが望ましい。これは、自動車等の車両のうちで実際に路面に接触するのはタイヤホイール(駆動輪)であり、ドライバのアクセル操作量に対応したドライバ要求トルクおよびホイール(駆動輪)トルクを達成でき、違和感なく円滑に車両を目標速度で定常走行させたり、車両を目標加速度で加減速走行させたりするには、車両諸元の変更に伴って変化する走行抵抗、ホイール(駆動輪)トルクおよび最終変速比を考慮した補正量を加味してドライバ要求トルクを算出することが望ましい。
なお、同一の車種であっても、例えばエアロパーツ、エアコンシステム、電動式サンルーフ、ナビゲーションシステム、寒冷地仕様用の部品、ディーラーオプション等を車両に追加した場合には、車種毎に予め定められている車両諸元に基づく定数の1つである車両重量等が変更される。
上記のうち、空気抵抗は、車速センサによって検出された車速(V)、予め車両諸元によって一義的に決められている空気抵抗係数および前面投影面積を基に算出されており、また、加速抵抗は、車速センサによって検出された車速(V)を微分処理して求めた車体加速度(αV)、予め車両諸元によって一義的に決められている車両重量(W)を基に算出されている。
また、上記の従来のエンジン制御装置と同様に、車両諸元(車両重量、タイヤ有効半径、最終変速比、空気抵抗係数、前面投影面積、タイヤ転がり抵抗係数等)が変更された際の、走行抵抗の変化、ホイール(駆動輪)トルクの変化、エンジン出力軸トルクの変化に伴う、記憶データまたは制御ロジックまたは制御プログラムの改修作業が困難であるという問題が生じている。
図1ないし図4は本発明の実施例1を示したもので、図1はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
これは、例えば電動サンルーフ、エアコンシステム、エアロパーツ、フロントグリルガード、ヘッドライト等をディーラ等で車両に後付けする際、あるいは車両仕様をグレイドアップする際、あるいは車両を寒冷地仕様に変更する際、あるいはノーマルオプションバージョン車からオフロードオプションバージョン車またはアーバンオプションバージョン車に変更する際、あるいは標準仕様のタイヤを転がり抵抗の小さいタイヤに変更する際に、車両諸元に基づく定数を変更し、この変更した車両諸元に基づく定数に書き換えてEEPROMまたはスタンバイRAM等のメモリ(車両諸元記憶手段)に記憶することである。
次に、本実施例の燃料噴射量の制御方法を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。ここで、図2はインジェクタ噴射量の制御方法を示したフローチャートである。この図2のメインルーチンは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)された後、所定のタイミング毎に実行される。なお、エンジン6の各気筒の燃焼室内に噴射供給される燃料噴射量を、エンジン6の各気筒毎に個別に演算しても良い。
〔数1〕
FA={(W+ΔW)×α}/g
ここで、Wは車両重量(m)で、ΔWは回転部分相当重量で、αは目標加速度で、gは重力加速度である。
〔数2〕
FD=0.5×ρ×V2 ×S×Cd
〔数3〕
FR=μ×m×g
〔数4〕
FS=W×sinθ
ここで、Wは車両重量(m)で、θは路面勾配である。この路面勾配(θ)は、ナビゲーションシステム搭載車であれば、地図上の車両走行地点より読み取ることができる。また、路面勾配(θ)を検出または推定する装置を有している車両であれば、容易に路面勾配(θ)を検出または推定できる。
したがって、車両の走行状態がドライバの意志にかなった応答性や円滑性を得ることができ、ドライバが要求する通りの、つまりドライバのアクセル操作量に対応した一定の目標速度による定速走行または所定の目標加速度による加減速走行を実現できるので、ドライバビリティを向上できる。
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、車両の走行抵抗に増減に影響を及ぼす車両諸元を各種変更されて多種仕様の車両に仕立てられることがあっても、上述したように、EEPROMまたはスタンバイRAM等のメモリの記憶内容の書き換えを行って、車両諸元に基づく定数(例えば車両重量、空気密度、前面投影面積、走行抵抗係数、路面摩擦抵抗係数、変速比、タイヤ半径等)を設定し直すだけで、車両諸元を変更した際の、走行抵抗(RR=FD+FR,RR=FD+FR+FA)の変化、ホイールトルクの変化、ドライバが要求するエンジン出力軸トルク(=ドライバ要求トルク)の変化に伴う、制御プログラム(図2参照)および制御ロジック(図3、図4参照)の改修作業を容易に実施することができる。これによって、車両諸元等の物理現象と制御ロジックまたは制御プログラムとの対応を一対一に合わせることができるので、適合対象のパラメータ(ドライバのアクセル操作量、目標速度、目標加速度)とドライバ要求トルクとの適合を容易に、しかも適切に行うことができる。
また、ドライバがアクセル操作量を変化させた時、つまり車両を目標加速度で加減速走行させる際の、ドライバのアクセル操作量の変化に対するドライバビリティ(加減速走行感)の適合工数を減少させることができる。また、ドライバがアクセル操作量を変化させない時、つまり車両を一定の目標速度で定常走行させる際の、ドライバのアクセル操作量に対するドライバビリティ(定速走行感)の適合工数を減少させることができる。また、目標速度を所定のなまし率でなますことにより、現在の走行速度(車速)から次回までに追従することが可能な目標速度を設定できるので、車両を平坦路で過渡走行させる際の空気抵抗の算出精度を向上することができる。
本実施例では、本発明のエンジン制御装置を、コモンレール式燃料噴射システム(ディーゼルエンジン制御システム)に適用したが、本発明のエンジン制御装置を、コモンレール11を持たず、燃料供給ポンプから高圧供給配管を経て直接燃料噴射弁または燃料噴射ノズルに高圧燃料を圧送供給するタイプの内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。また、本発明を、車両に搭載されたエンジンの気筒内に向かう吸入空気量を、ドライバのアクセル操作量に対応して制御するエンジン制御装置(エンジン制御システム)に適用しても良い。
6 エンジン(内燃機関)
8 トランスミッション
11 コモンレール
12 インジェクタ(燃料噴射弁)
13 サプライポンプ(燃料供給ポンプ)
15 ECU(エンジン制御ユニット)
101 微分器(目標加速度算出手段)
102 1次遅れフィルタ(目標速度補正手段、目標速度なまし手段)
Claims (13)
- 車両に搭載されたエンジンの気筒に供給する燃料噴射量または吸入空気量を、ドライバのアクセル操作量に対応して制御するエンジン制御装置であって、
(a)前記車両の走行抵抗の増減に係る車両諸元を変更した際に、前記車両諸元である車両重量、タイヤ有効半径または最終変速比に基づく定数のいずれか1つ以上を設定し直すことが可能な車両諸元変更手段と、
(b)前記ドライバのアクセル操作量から目標加速度を求める目標加速度算出手段、および前記目標加速度と前記車両重量に基づく定数とを用いて加速抵抗を求める加速抵抗算出手段を有し、
前記加速抵抗に、少なくとも空気抵抗と転がり抵抗とを加算して、前記車両を前記目標加速度で加減速走行させる際の走行抵抗を求める走行抵抗算出手段と、
(c)前記走行抵抗と前記タイヤ有効半径に基づく定数とを用いて、駆動輪トルクを求める駆動輪トルク算出手段と、
(d)前記駆動輪トルクと前記最終変速比に基づく定数とを用いて、ドライバ要求トルクに相当するエンジン出力軸トルクを求める出力軸トルク算出手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1に記載のエンジン制御装置において、
前記目標加速度算出手段は、
前記ドライバのアクセル操作量から目標走行速度を求め、この求めた前記目標走行速度を時間微分して目標加速度を求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のエンジン制御装置において、
前記加速抵抗算出手段は、前記目標加速度に、前記車両重量に基づく定数を乗算して、加速抵抗を求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 車両に搭載されたエンジンの気筒に噴射供給する燃料噴射量、あるいはエンジンの気筒に吸入させる吸入空気量を、ドライバのアクセル操作量に対応して制御するエンジン制御装置であって、
(a)前記車両の走行抵抗の増減に係る車両諸元を変更した際に、前記車両諸元である前記車両の全形状から決まる空気抵抗係数、前記車両の前面投影面積、タイヤ有効半径または最終変速比に基づく定数のいずれか1つ以上を設定し直すことが可能な車両諸元変更手段と、
(b)前記ドライバのアクセル操作量から目標走行速度を求める目標速度算出手段、および前記目標走行速度と前記空気抵抗係数に基づく定数と前記前面投影面積に基づく定数とを用いて空気抵抗を求める空気抵抗算出手段を有し、
前記空気抵抗に、少なくとも転がり抵抗とを加算して、前記車両を前記目標走行速度で定常走行させる際の走行抵抗を求める走行抵抗算出手段と、
(c)前記走行抵抗と前記タイヤ有効半径に基づく定数とを用いて、駆動輪トルクを求める駆動輪トルク算出手段と、
(d)前記駆動輪トルクと前記最終変速比に基づく定数とを用いて、ドライバ要求トルクに相当するエンジン出力軸トルクを求める出力軸トルク算出手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項4に記載のエンジン制御装置において、
前記空気抵抗算出手段は、前記目標走行速度を2乗した値に、前記空気抵抗係数に基づく定数と前記前面投影面積に基づく定数と空気密度とを乗算して、空気抵抗を求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項4または請求項5に記載のエンジン制御装置において、
前記空気抵抗算出手段は、
前記目標走行速度を所定のなまし率でなます目標速度補正手段を有していることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載のエンジン制御装置において、
前記車両諸元変更手段は、前記車両の走行抵抗の増減に係る車両諸元を変更した際に、前記車両諸元である車両重量に基づく定数を設定し直すことが可能であり、
前記走行抵抗算出手段は、
前記車両重量に基づく定数を用いて転がり抵抗を求める転がり抵抗算出手段を有していることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項7に記載のエンジン制御装置において、
前記転がり抵抗算出手段は、前記車両重量に基づく定数に、路面摩擦係数と重力加速度とを乗算して、転がり抵抗を求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載のエンジン制御装置において、
前記駆動輪トルク算出手段は、
前記走行抵抗に、前記タイヤ有効半径に基づく定数を乗算して、前記駆動輪トルクを求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載のエンジン制御装置において、
前記駆動輪トルク算出手段は、
エンジン回転速度とアイドル運転時の目標回転速度との偏差に対応したフィードバック補正量を考慮して前記駆動輪トルクを求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1ないし請求項10のうちのいずれか1つに記載のエンジン制御装置において、 前記出力軸トルク算出手段は、
前記駆動輪トルクを、前記最終変速比に基づく定数で除算して、前記エンジン出力軸トルクを求めることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1ないし請求項11のうちのいずれか1つに記載のエンジン制御装置において、 前記エンジン制御装置は、
前記エンジン出力軸トルクと、前記エンジンの気筒に供給する燃料噴射量または吸入空気量との対応関係を、マップデータまたは計算式データに基づいて予め記憶する記憶手段を有し、
前記出力軸トルク算出手段により算出される前記エンジン出力軸トルクは、前記記憶手段に記憶された前記マップデータまたは前記計算式データに基づいて、燃料噴射量または吸入空気量に換算されることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項1ないし請求項12のうちのいずれか1つに記載のエンジン制御装置において、 前記ドライバ要求トルクに相当するエンジン出力軸トルクに基づいて、前記車両に搭載されたディーゼルエンジンの気筒に噴射供給する燃料噴射量または燃料噴射時期または燃料噴射圧力を制御するディーゼルエンジン制御システムを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
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