JP2007198159A - エンジンの制御装置 - Google Patents

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茂己 小林
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Abstract

【課題】リンプホーム作動時に生じるエンジンの出力トルクに過不足を抑制するエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】アクセル開度に応じてスロットルアクチュエータ16を作動させてスロットルバルブ3のスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段31と、スロットルバルブ3の作動に異常があるリンプホーム作動時を判定するリンプホーム作動時判定手段32と、このリンプホーム作動時にリンプホームアクチュエータ19を作動させてスロットルバルブ3をリンプホーム開度に切換えるリンプホーム開度切換手段32と、同じくリンプホーム作動時にトランスミッションのレンジ信号とブレーキ信号に応じてISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比をそれぞれを制御するリンプホーム作動時制御手段34とを備えた。
【選択図】図1

Description

本発明は、アクチュエータを介してスロットル開度を制御するエンジンにおいて、スロットル開度に異常が発生した場合にスロットル開度をリンプホーム開度に切換えるフェイルセーフ制御に関するものである。
従来、この種のエンジンの制御装置として、特許文献1に開示されたものは、スロットル開度に異常が発生した場合にスロットル開度をリンプホーム開度に切換えるとともに、この切換時にスロットル開度が変化する過程にて燃料噴射量と点火タイミングを制御して、エンジンの出力トルクの変動を抑制するようになっている。
また、特許文献2に開示されたものは、スロットル開度の異常時にスロットル開度を所定のリンプホーム開度に保持するリンプホーム作動時に、エンジン回転速度が既定値を下回ると、ISCバルブの開度を大きくする制御を行い、車両の待避走行中におけるエンジンのトルクを確保するようになっている。
特開平8−270488号公報 特開2005−1290900号公報
しかしながら、このような従来のエンジンの制御装置にあっては、スロットル開度の異常時にスロットル開度をリンプホーム開度に保持するリンプホーム作動時に、トランスミッションのギア位置、ブレーキの作動状況等に応じてエンジンの出力トルクに過不足が生じる可能性があった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、リンプホーム作動時に生じるエンジンの出力トルクに過不足を抑制するエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
本発明では、エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブと、このスロットルバルブを開閉作動させるスロットルアクチュエータと、スロットルバルブをリンプホーム開度に保持するリンプホームアクチュエータと、スロットルバルブを迂回して導かれるエンジンの補助吸入空気量を調節する補助吸入空気量調節弁と、アクセル開度に応じてスロットルアクチュエータを作動させてスロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、スロットルバルブの作動に異常があるリンプホーム作動時を判定するリンプホーム作動時判定手段と、このリンプホーム作動時にリンプホームアクチュエータを作動させてスロットルバルブをリンプホーム開度に切換えるリンプホーム開度切換手段と、エンジンの動力伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段と、エンジンの動力伝達時に動力遮断時よりISC開度を大きくして補助吸入空気量を増やすリンプホーム作動時制御手段とを備える。
本発明によると、リンプホーム作動時にスロットルバルブがリンプホーム開度に保持されても、エンジンの動力伝達状態に応じてエンジンの出力トルクが増減し、エンジンの出力トルクに過不足が生じることを抑制する。
これにより、例えば、トランスミッションがNレンジにある動力遮断時にエンジンの出力トルクが抑えられ、エンジン回転数が過度に上昇することが回避され、トルクコンバータの油温を適正範囲に保つことができる。
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、エンジン1は各シリンダ11の吸気弁12が開かれるのに伴って吸気通路2から各シリンダ12に混合気を吸入し、この混合気をピストン7で圧縮して、点火プラグ6で着火燃焼させ、排気弁13が開かれるのに伴って排気が排気通路9に排出され、これらの各行程を連続して繰り返す。
コントロールユニット30は点火装置15の作動を制御し、運転条件に応じて点火プラグ6の点火タイミングを制御する。
燃料ボンベに貯蔵されるCNG、LPG等のガス燃料は、燃料供給通路21を通って燃料噴射ノズル22から吸気通路2に供給される。
コントロールユニット30は混合気が運転条件に応じた目標空燃比となるようにガス制御バルブ23を駆動して燃料噴射ノズル22から噴射される燃料量をフィードバック制御する。
吸気通路2の途中には吸入空気量を調節するスロットルバルブ3が介装される。スロットルバルブ3の弁軸4にスロットルアクチュエータ16が連結され、スロットルバルブ3を所定の閉位置へ付勢するスプリング(図示せず)が設けられる。
コントロールユニット30は運転条件に応じてスロットルアクチュエータ16を作動させてスロットルバルブ3のスロットル開度を制御する。
吸気通路2にはスロットルバルブ3を迂回して吸気を導くバイパス通路8を備える。補助吸入空気量調節弁として、このバイパス通路8にISCバルブ5を介装する。
コントロールユニット30は、ISCバルブ5の開度を調節してエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に近づけるようにフィードバック制御する。
エンジン1の動力は図示しないオートマチックトランスミッション等を介して車輪に伝えられる。オートマチックトランスミッションはギア位置としてP、N、D、Rレンジを有し、このギア位置が運転者によって切換えられる。ギア位置がDレンジにあるとエンジン1の出力を車輪に前進方向の駆動力として伝える。ギア位置がRレンジにあるとエンジン1の出力を車輪に後進方向の駆動力として伝える。ギア位置がP、Nレンジにあるとエンジン1の動力伝達が遮断され、車輪に駆動力が伝えられない。なお、ギア位置がPレンジにあるとエンジン1の動力伝達が遮断されるとともに、図示しないパーキングブレーキが作動する。
図1において、41はアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ、42はクランク角を検出するクランク角センサ、43はスロットルバルブ3の開度を検出するスロットル開度センサ、44はブレーキペダルの踏み込み動作を検出するブレーキセンサ(ブレーキSW)、45はオートマチックトランスミッションのP、N、D、Rレンジを検出するレンジセンサである。コントロールユニット30はこれら各センサ41〜45を入力し、前述したようにエンジン1の運転を制御する。
エンジン1の動力伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段として、オートマチックトランスミッションのレンジセンサが設けられる。なお、車両にマニュアルトランスミッションを備える場合、動力伝達状態検出手段として、クラッチペダルの踏み込み量を検出するクラッチペダルセンサが設けられる。
車両のブレーキ作動状態を検出するブレーキ作動状態検出手段として、ブレーキセンサ(ブレーキSW)44が設けられる。
スロットルバルブ3の正常な制御が効かない異常時を判定し、スロットルバルブ3を所定のリンプホーム開度に駆動して保持するリンプホームアクチュエータ19を備える。スロットルバルブ3の弁軸4にはレバー17が連結され、リンプホームアクチュエータ19が収縮作動していると、スロットルアクチュエータ16によるスロットルバルブ3の回動に干渉しないが、リンプホームアクチュエータ19が伸張作動すると、レバー17を介してスロットルバルブ3を図1に2点鎖線で示すリンプホーム開度へと回動させる。
図2はコントロールユニット30においてスロットルアクチュエータ16とリンプホームアクチュエータ19とISCバルブ14の作動を互いに連係して制御する構成を示す。
この制御系はアクセル開度に応じてスロットルアクチュエータ16を作動させてスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段31と、このスロットル開度の指令値とスロットル開度の検出値を基にスロットルバルブ3の作動に異常があるリンプホーム作動時を判定するリンプホーム作動時判定手段32と、このリンプホーム作動時にリンプホームアクチュエータ19を作動させてスロットル開度をリンプホーム開度に切換えるリンプホーム開度切換手段33と、同じくリンプホーム作動時にP、N、D、Rレンジ信号とブレーキ信号に応じてISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比をそれぞれ制御するリンプホーム作動時制御手段34とを備える。
リンプホーム作動時制御手段34は、リンプホーム作動時にISC開度をP、N、D、Rレンジ信号とブレーキ信号に応じて、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比をそれぞれ設定した第1〜5リンプホーム作動モードに切換える制御を行う。
図3のフローチャートはリンプホーム作動時に第1〜5リンプホーム作動モードに切換えるルーチンを示しており、コントロールユニット30において一定周期毎に実行される。
これについて説明すると、ステップ1にてリンプホーム作動時であることを判定し、ステップ2に進んでP、N、D、Rレンジのいずれにあるかを判定する。
P、Nレンジにあると判定された場合、ステップ3に進んで第3リンプホーム作動モードに切換える。
Dレンジにあると判定された場合、ステップ4にてブレーキペダルの踏み込み動作の有無を判定し、ブレーキペダルが踏み込まれないブレーキOFF時はステップ5に進んで第1リンプホーム作動モードに切換える一方、ブレーキペダルが踏み込まれるブレーキON時はステップ6に進んで第2リンプホーム作動モードに切換える。
Rレンジにあると判定された場合、ステップ7にてブレーキペダルの踏み込み動作の有無を判定し、ブレーキペダルが踏み込まれれないブレーキOFF時はステップ8に進んで第4リンプホーム作動モードに切換える一方、ブレーキペダルが踏み込まれるブレーキON時はステップ9に進んで第5リンプホーム作動モードに切換える。
図4に示すように、第1〜5リンプホーム作動モードではISC開度をV1〜V5とし、点火タイミングをS1〜S2とし、燃料噴射補正量をC1〜C5とし、目標空燃比をR1〜R5とする。
ISC開度V1〜V5は、以下の関係を満たすように設定する。
V1>V2>V3
V4>V5>V3
V1>V4
これにより、予想されるエンジン負荷が高まるのに伴ってISC開度が高まり、エンジン出力が高まる。
点火タイミングS1〜S5は、以下の関係を満たすように設定する。
S1>S2>S3
S4>S5>S3
S1>S4
これにより、予想されるエンジン負荷が高まるのに伴って点火タイミングが進角し、エンジン出力が高まる。
燃料噴射補正量C1〜C5は、以下の関係を満たすように設定する。
C1>C2>C3
C4>C5>C3
C1>C4
これにより、予想されるエンジン負荷が高まるのに伴って燃料噴射補正量が増加し、エンジン出力が高まる。
目標空燃比R1〜R5は、以下の関係を満たすように設定する。
R1>R2>R3
R4>R5>R3
R1>R4
これにより、予想されるエンジン負荷が高まるのに伴って目標空燃比がリーンからストイキに近づき、エンジン出力が高まる。
図5はリンプホーム作動時にて第1〜3リンプホーム作動モードが切換えられる制御例を示す。これについて説明すると、横軸のパラメータを経過時間として、縦軸のパラメータをP、N、D、Rレンジ信号、ブレーキ信号、スロットル開度、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量(KKI)、目標空燃比(λ)としている。
図5において左側の領域に示すように、DレンジかつブレーキOFFの運転時では、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比がそれぞれ高出力側の第1リンプホーム作動モードに制御される。これにより、例えば登坂走行等、負荷の高い走行状況に対応してエンジン出力が十分に高められ、エンストを防止できる。
図5において中央の領域に示すように、P、Nレンジの運転時では、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比がそれぞれ低出力側の第3リンプホーム作動モードに制御される。これにより、エンジン回転数が抑えられ、トランスミッションのシフトチェンジを円滑に行うことができる。オートマチックトランスミッションの場合、エンジン回転数が所定値以上に高い場合、P、NレンジからDレンジへのシフトチェンジを規制する制御が行われている。本制御によってP、Nレンジの運転時にエンジン回転数が抑えられることにより、このシフトチェンジを規制する制御によってDレンジへのシフトチェンジが不能になることを回避できる。
図5において右側の領域に示すように、DレンジかつブレーキONの運転時では、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比がそれぞれ中間出力の第2リンプホーム作動モードに制御される。こうして、エンジン出力が第1リンプホーム作動モードに比べて抑えられることにより、車両停止時にエンジン回転数が抑えられ、トルクコンバータ内の作動油が高温になることを防止できる。また、車両減速走行時にエンジンの発生トルクが抑えられ、エンジンブレーキの効きを高められる。
また、図5には示さないが、RレンジかつブレーキOFFの運転時では、第4リンプホーム作動モードに制御され、RレンジかつブレーキONの運転時では、第5リンプホーム作動モードに制御される。こうして、第4、5リンプホーム作動モードではエンジン出力が第1、2リンプホーム作動モードに比べて抑えられることにより、減速比が低くなるRレンジにて急発進することを抑えられる。
コントロールユニット30はリンプホーム作動時にて第1〜5リンプホーム作動モードが切換えられる際に、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比をそれぞれ変化させるディレイ処理と積分増減量補正処理を連続して行う。
ディレイ処理はリンプホーム作動モードが切換えられる条件が成立した際に予め設定された所定のディレイ時間だけ各制御パラメータを変化させることなく一定値に保つ制御である。
積分増減量補正処理は、各制御パラメータを予め設定された所定の積分増減時間に渡って漸次増減する制御である。
このディレイ時間と積分増減時間は、図示しないテーブルに切換えられるリンプホーム作動モードの相互関係に応じて任意に設定される。
図6のタイミングチャートはリンプホーム作動時にて第1〜3リンプホーム作動モードが切換えられる際に、ディレイ処理と積分増減量補正処理が行われる制御動作を示す。
図6に示すように、NレンジからDレンジかつブレーキOFFの運転状態に切換わると、ISCバルブ開度はV3に一定時間保たれた後にV1へと漸次変化するとともに、点火タイミングはS3に一定時間保たれた後にS1へと漸次変化する。
また、DレンジかつブレーキOFFの運転状態からNレンジの運転状態に切換わると、ISCバルブ開度はV1に一定時間保たれた後にV3へと漸次変化するとともに、点火タイミングはS1に一定時間保たれた後にS3へと漸次変化する。
こうしてリンプホーム作動モードが切換えられる際に、ディレイ処理と積分増減量補正処理が行われることにより、エンジン出力変化によって車両に与えるショックを緩和できる。
コントロールユニット30は、スロットル正常時からリンプホーム作動時に切換わり、リンプホームアクチュエータ19を作動させてスロットルバルブ3をリンプホーム開度へと回動させるリンプホーム開度切換時に、ISC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比をそれぞれ変化させるディレイ処理と積分増減量補正処理を連続して行う。
このディレイ時間と積分増減時間は図示しないテーブルにリンプホーム開度切換時に切換えられるリンプホーム作動モードに応じて任意に設定される。
図7のタイミングチャートはリンプホーム作動時に第1リンプホーム作動モードが切換えられる際に、ディレイ処理と積分増減量補正処理が行われる制御動作を示す。
図7に示すように、正常時からリンプホーム作動時に切換わると、ISCバルブ開度はV3に一定時間保たれた後にV1へと漸次変化するとともに、点火タイミングはS3に一定時間保たれた後にS1へと漸次変化する。
図8のタイミングチャートはリンプホーム作動時に第2リンプホーム作動モードが切換えられる際に、ディレイ処理と積分増減量補正処理が行われる制御動作を示す。
図8に示すように、正常時からリンプホーム作動時に切換わると、ISCバルブ開度はV3に一定時間保たれた後にV2へと漸次変化するとともに、点火タイミングはS3に一定時間保たれた後にS2へと漸次変化する。
図9のタイミングチャートはリンプホーム作動時に第3リンプホーム作動モードが切換えられる際の制御動作を示す。
図9に示すように、正常時からリンプホーム作動時に切換わると、ISCバルブ開度はV3に保たれるとともに、点火タイミングはS3に保たれる。
このように、リンプホーム作動モードが切換えられる際に、スロットルバルブ3がリンプホーム開度に切換えられると略同時にSC開度、点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比が低出力側の制御値V3、S3、C3、R3に切換えられ、リンプホーム作動モードに応じた所定のディレイ時間だけ保持された後、リンプホーム作動モードに応じた所定の積分増減時間に渡って漸次変化することにより、エンジン出力変化を抑え、車両に与えるショックを緩和できる。
次に本発明の効果について説明する。
エンジン1の吸入空気量を調節するスロットルバルブ3と、スロットルバルブ3を開閉作動させるスロットルアクチュエータ16と、スロットルバルブ3をリンプホーム開度に保持するリンプホームアクチュエータ19と、スロットルバルブ3を迂回して導かれるエンジン1の補助吸入空気量を調節するISCバルブ(補助吸入空気量調節弁)5と、アクセル開度に応じてスロットルアクチュエータ16を作動させてスロットルバルブ3のスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段31と、スロットルバルブ3の作動に異常があるリンプホーム作動時を判定するリンプホーム作動時判定手段32と、このリンプホーム作動時にリンプホームアクチュエータ19を作動させてスロットルバルブ3をリンプホーム開度に切換えるリンプホーム開度切換手段32と、エンジン1の動力伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段と、エンジン1の動力伝達時(Dレンジ)に動力遮断時(Nレンジ)よりISC開度を大きくして補助吸入空気量を増やすリンプホーム作動時制御手段34とを備えたため、リンプホーム作動時にスロットルバルブ3がリンプホーム開度に保持されても、エンジン1の動力伝達状態(レンジ信号)に応じてエンジンの出力トルクが増減し、エンジンの出力トルクに過不足が生じることを抑制する。これにより、例えば、トランスミッションがNレンジにある動力遮断時にエンジンの出力トルクが抑えられ、エンジン回転数が過度に上昇することが回避され、トルクコンバータの油温を適正範囲に保つことができる。
車両のブレーキ作動状態を検出するブレーキ作動状態検出手段を備え、リンプホーム作動時制御手段34はエンジン1の動力伝達時にてブレーキ作動時にブレーキ解除時よりISC開度を大きくして補助吸入空気量を増やすため、車両のブレーキ作動状態(ブレーキ信号)に応じてエンジンの出力トルクが増減し、エンジンの出力トルクに過不足が生じることを抑制する。これにより、例えば、車両のブレーキが作動する減速走行時にエンジンの出力トルクが抑えられ、エンジンブレーキの効きを高められる。
リンプホーム作動時制御手段34はISC開度(補助吸入空気量)を切換える際にISC開度(補助吸入空気量)を所定のディレイ時間だけ一定値に保つディレイ処理を行うため、リンプホーム開度が切換えられる際に、エンジン出力変化によって車両に与えるショックを緩和できる。
リンプホーム作動時制御手段34はISC開度(補助吸入空気量)を切換える際にISC開度(補助吸入空気量)を所定の積分増減時間に渡って漸次増減する積分増減量補正処理を行うため、リンプホーム開度が切換えられる際に、エンジン出力変化によって車両に与えるショックを緩和できる。
リンプホーム作動時制御手段34はエンジン1の動力伝達時にてスロットルバルブ3を通常開度からリンプホーム開度に切換える際にISC開度(補助吸入空気量)を所定のディレイ時間だけ一定値に保つディレイ処理を行うため、スロットルバルブ3がリンプホーム開度に切換えられる際に、エンジン出力変化によって車両に与えるショックを緩和できる。
リンプホーム作動時制御手段34はエンジン1の動力伝達時にてスロットルバルブ3を通常開度からリンプホーム開度に切換える際にISC開度(補助吸入空気量)を所定の積分増減時間に渡って漸次増減する積分増減量補正処理を行うため、スロットルバルブ3がリンプホーム開度に切換えられる際に、エンジン出力変化によって車両に与えるショックを緩和できる。
リンプホーム作動時制御手段34は点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比の少なくとも一つを補助吸入空気量と共に制御するため、エンジンの出力トルクに過不足が生じることを抑制する。
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
本発明の実施形態を示すエンジンのシステム図。 同じく制御系の構成を示すブロック図。 同じくリンプホーム作動時の制御ルーチンを示すフローチャート。 同じく各リンプホーム作動モードの制御パラメータを設定したテーブル。 同じくリンプホーム作動モードが切換えられる制御例を示すタイミングチャート。 同じくリンプホーム作動時にてリンプホーム作動モードが切換えられる制御動作を示すタイミングチャート。 同じくリンプホーム作動開始時にてリンプホーム作動モードに切換えられる制御動作を示すタイミングチャート。 同じくリンプホーム作動開始時にてリンプホーム作動モードに切換えられる制御動作を示すタイミングチャート。 同じくリンプホーム作動開始時にてリンプホーム作動モードに切換えられる制御動作を示すタイミングチャート。
符号の説明
1 エンジン
2 吸気通路
3 スロットルバルブ
5 ISCバルブ(補助吸入空気量調節弁)
16 スロットルアクチュエータ
19 リンプホームアクチュエータ
30 コントロールユニット
31 スロットル開度制御手段
32 リンプホーム作動時判定手段
33 リンプホーム開度切換手段
34 リンプホーム作動時制御手段

Claims (7)

  1. エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブと、
    このスロットルバルブを開閉作動させるスロットルアクチュエータと、
    前記スロットルバルブをリンプホーム開度に保持するリンプホームアクチュエータと、
    前記スロットルバルブを迂回して導かれるエンジンの補助吸入空気量を調節する補助吸入空気量調節弁と、
    アクセル開度に応じて前記スロットルアクチュエータを作動させてスロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、
    前記スロットルバルブの作動に異常があるリンプホーム作動時を判定するリンプホーム作動時判定手段と、
    このリンプホーム作動時に前記リンプホームアクチュエータを作動させてスロットルバルブをリンプホーム開度に切換えるリンプホーム開度切換手段と、
    エンジンの動力伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段と、
    エンジンの動力伝達時に動力遮断時より補助吸入空気量を増やすリンプホーム作動時制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 車両のブレーキ作動状態を検出するブレーキ作動状態検出手段を備え、
    前記リンプホーム作動時制御手段はエンジンの動力伝達時にてブレーキ作動時にブレーキ解除時より補助吸入空気量を増やすことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
  3. 前記リンプホーム作動時制御手段は補助吸入空気量を切換える際に補助吸入空気量を所定のディレイ時間だけ一定値に保つディレイ処理を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの制御装置。
  4. 前記リンプホーム作動時制御手段は補助吸入空気量を切換える際に補助吸入空気量を所定の積分増減時間に渡って漸次増減する積分増減量補正処理を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
  5. 前記リンプホーム作動時制御手段はエンジンの動力伝達時にて前記スロットルバルブを通常開度からリンプホーム開度に切換える際に補助吸入空気量を所定のディレイ時間だけ一定値に保つディレイ処理を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
  6. 前記リンプホーム作動時制御手段はエンジンの動力伝達時にて前記スロットルバルブを通常開度からリンプホーム開度に切換える際に補助吸入空気量を所定の積分増減時間に渡って漸次増減する積分増減量補正処理を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
  7. 前記リンプホーム作動時制御手段は点火タイミング、燃料噴射補正量、目標空燃比の少なくとも一つを補助吸入空気量と共に制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
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