JP2009191738A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンに対する要求を好適に実現する。
【解決手段】エンジン制御システム７０５は、変換部８００と、決定部８０４と、選択部８０６と、制御部８１０とを備える。変換部８００は、複数の制御システムＡ〜制御システムＤからエンジンに対して要求される要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値をパワーに変換する。決定部８０４は、エンジンの運転状態を表わす複数のパラメータのうち、制御の対象となるパラメータを複数の制御システムＡ〜制御システムＤ毎に決定する。選択部８０６は、複数の制御システムＡ〜制御システムＤのパワーの要求値の中から、制御システムＡ〜制御システムＤに応じて定められる優先順位に従って、パワーの要求値を選択する。制御部８１０は、優先順位に応じて選択されたパワーの要求値を実現するように、エンジンを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、車両に搭載された複数の制御システムからの要求値に応じてエンジンを制御する技術に関する。

車両には、自動変速機およびクルーズコントロールなどの制御システムが複数搭載されている。エンジンは、各制御システムから出力される要求値に応じて制御される。たとえば、アクセル開度に応じた駆動力を実現するために、エンジンはトルクの要求値を実現するように制御される。また、変速ショックなどを低減するために、自動変速機の変速中において、エンジンは点火時期の遅角量の要求値を実現するように制御される。さらに、車速を一定に保つために、エンジンはスロットル開度の要求値を実現するように制御される。エンジンの制御システムは、他の制御システムから要求された要求値を調停し、調停された結果選択された要求値に応じてエンジンを制御する。

しかしながら、各制御システムから要求される要求値の種類が統一されていないと、要求値を正しく調停することができない。たとえば、スロットル開度と点火時期とは次元が異なるため、どちらの要求値を優先して実現すべきかを判断することができない。そこで、各制御システムからの要求値をトルクに統一する技術が提案されている。

特開２００４−５２７６９号公報（特許文献１）は、発生源の数およびトルク要求のタイプとは無関係にトルク要求の調整を行なう制御ユニットを開示する。各トルク要求に優先順位が割り当てられ、目標トルクの形成においてトルク要求が優先順位の順序で考慮される。
特開２００４−５２７６９号公報

しかしながら、車両の走行状態を制御する際、トルクよりもエンジン回転数の精度が重要な場合がある。したがって、全ての制御システムの要求値をトルクの要求値に変換すると、エンジン回転数に対する要求が満たされない場合があり得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンに対する要求をより好適に実現することができるエンジンの制御装置を提供することである。

第１の発明に係るエンジンの制御装置は、複数の制御システムから要求される要求値に応じて制御されるエンジンの制御装置である。この制御装置は、複数の制御システムからエンジンに対して要求される要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値をパワーに変換するための手段と、エンジンの運転状態を表わす複数のパラメータのうち、制御の対象となるパラメータを複数の制御システム毎に決定するための決定手段と、複数の制御システムのパワーの要求値の中から、制御システムおよび制御の対象となるパラメータのうちの少なくともいずれか一方に応じて定められる優先順位に従ってパワーの要求値を選択するための選択手段と、選択されたパワーの要求値に応じてエンジンを制御するための手段とを備える。

この構成によると、複数の制御システムからエンジンに対して要求される要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値は、トルクと回転数の積であるパワー[Ｗ]に変換される。また、エンジンの運転状態を表わす複数のパラメータのうち、制御の対象となるパラメータが、複数の制御システム毎に決定される。複数の制御システムのパワーの要求値の中から、制御システムおよび制御の対象となるパラメータのうちの少なくともいずれか一方に応じて定められる優先順位に従ってパワーの要求値が選択される。選択されたパワーの要求値に応じてエンジンが制御される。これにより、たとえば、トルクを重視する場合にはトルクを優先的に制御して、エンジン回転数を重視する場合にはエンジン回転数を優先的に制御して、調停の結果選択されたパワーを実現することができる。トルクおよびエンジン回転数に対する厳格な要求はなく、パワーが一致していればよい場合には、実際のパワーがパワーの要求値に一致するようにエンジンを制御することができる。そのため、エンジンに対する要求をより好適に実現することができるエンジンの制御装置を提供することができる。

第２の発明に係るエンジンの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、複数のパラメータは、出力軸回転数、トルクおよびパワーである。

この構成によると、出力軸回転数、トルクおよびパワーのうち、制御の対象となるパラメータが複数の制御システム毎に決定される。これにより、トルクを重視する場合にはトルクを優先的に制御して、エンジン回転数を重視する場合にはエンジン回転数を優先的に制御して、調停の結果選択されたパワーを実現することができる。トルクおよびエンジン回転数に対する厳格な要求はなく、パワーが一致していればよい場合には、実際のパワーがパワーの要求値に一致するようにエンジンを制御することができる。これにより、制御システムからの種々の要求に好適に対応することができる。

第３の発明に係るエンジンの制御装置は、第２の発明の構成に加え、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、切換わる前のパワーの要求値から切換わった後のパワーの要求値まで予め定められた変化率で変化するようにパワーの要求値を設定するための手段をさらに備える。制御手段は、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、予め定められた変化率で変化するパワーの要求値に応じてエンジンを制御するための手段を含む。

この構成によると、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、予め定められた変化率で変化するパワーの要求値に応じてエンジンが制御される。これにより、実現すべきパワーの要求値が切換わる際、エンジンのパワーが徐変するように制御することができる。

第４の発明に係るエンジンの制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、エンジンには、作動量に応じてエンジンのパワーを調整する調整機器が複数設けられる。制御手段は、制御の対象となるパラメータに応じて調整機器を少なくとも一つ選択するための手段と、パワーの要求値に応じて、選択された調整機器の作動量を制御するための手段を含む。

この構成によると、作動量に応じてエンジンのパワーを調整する調整機器が、制御の対象となるパラメータに応じて選択される。パワーの要求値に応じて、選択された調整機器の作動量が制御される。これにより、優先的に制御すべきパラメータを制御するのに適した調整機器を用いることができる。

第５の発明に係るエンジンの制御装置においては、第４の発明の構成に加え、複数の調整機器は、スロットルバルブ、点火プラグおよびインジェクタである。

この構成によると、優先的に制御すべきパラメータを制御するのに適した調整機器を、スロットルバルブ、点火プラグおよびインジェクタの中から選択し、用いることができる。これにより、スロットル開度、点火時期および燃料噴射量の少なくともいずれか一つを制御して、制御システムからの種々の要求に好適に対応することができる。

第６の発明に係るエンジンの制御装置においては、第４または５の発明の構成に加え、決定手段は、優先順位に応じて選択される制御システムが切換わる際、制御の対象となるパラメータをパワーに決定するための手段を含む。

この構成によると、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、制御の対象となるパラメータがパワーに統一される。これにより、パワーの要求値を実現するために作動量が制御される調整機器を、選択されるパワーの要求値が切換わる前後で同じにすることができる。そのため、選択される制御システムが切換わる前後でパワーの変化特性が急変しないようにすることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、ＦＲ（Front engine Rear drive）車両である。なお、ＦＲ以外の車両であってもよい。

車両は、エンジン１００と、オートマチックトランスミッション２００と、トルクコンバータ３００と、プロペラシャフト４００と、デファレンシャルギヤ５００と、後輪６００とを備える。なお、エンジン１００の代わりにもしくは加えて、動力源にモータを用いるようにしてもよい。

エンジン１００は、インジェクタ１０２から噴射された燃料と空気との混合気に点火プラグ１０４で着火して、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。エンジン１００に吸入される空気量は、スロットルバルブ１０６により調整される。スロットルバルブ１０６は、モータにより作動する電子スロットルバルブである。

エンジン１００のパワーは、インジェクタ１０２からの燃料噴射量（燃料噴射を停止するフューエルカットＦ／Ｃを実行するか否か）、点火プラグ１０４による点火時期ＳＡおよびスロットル開度ＴＡにより制御される。

本実施の形態において、パワーとはトルクとエンジン回転数との積として算出される物理量である。パワーの単位は「Ｗ（ワット）」である。トルクの単位は「Ｎ・ｍ（ニュートン・メートル）」である。エンジン回転数の単位は「ｒｐｍ」である。なお、パワーの代わりに馬力［ｈｐ］を用いても良い。

オートマチックトランスミッション２００は、トルクコンバータ３００を介してエンジン１００に連結される。オートマチックトランスミッション２００は、所望のギヤ段を形成することにより、エンジン回転数（エンジン１００の出力軸回転数）を所望の回転数に変速する。

オートマチックトランスミッション２００から出力されたトルクは、プロペラシャフト４００およびデファレンシャルギヤ５００を介して、左右の後輪６００に伝達される。オートマチックトランスミッション２００は、プラネタリギヤユニットを有する。なお、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を用いるようにしてもよい。

車両には、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４およびエンジン制御システム７０５が実装されている。制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４は、例えば、オートマチックトランスミッション２００、クルーズコントロール、ＶＳＣ(Vehicle Stability Control)、ＴＲＣ(TRaction Control)などの制御システムである。

クルーズコントロールは、車速を一定に維持する制御である。ＶＳＣは、前後輪が横滑りしそうな状態をセンサが検出して場合において、各輪のブレーキ油圧および車両の目標駆動力などを自動的に設定し、車両の安定性を確保する制御である。ＴＲＣは、滑りやすい路面での発進時および加速時に、駆動輪の空転をセンサが感知すると、各輪のブレーキ油圧および車両の目標駆動力などを自動的に設定し、最適な駆動力を確保する制御である。

本実施の形態において、制御システムＡ７０１は、エンジン制御システム７０５に対してトルクの要求値を出力する。すなわち、制御システムＡ７０１は、エンジン１００に対してトルクを要求する。

制御システムＢ７０２は、エンジン制御システム７０５に対してスロットル開度ＴＡの要求値を出力する。すなわち、制御システムＢ７０２は、エンジン１００に対してスロットル開度ＴＡを要求する。

制御システムＣ７０３は、エンジン制御システム７０５に対して点火プラグ１０４の点火時期ＳＡの要求値を出力する。すなわち、制御システムＣ７０３は、エンジン１００に対して点火時期ＳＡを要求する。

制御システムＤ７０４は、エンジン制御システム７０５に対してパワーの要求値を出力する。すなわち、制御システムＤ７０４は、エンジン１００に対してパワーを要求する。なお、制御システムの数、種類および要求値の種類はこれらに限らない。

エンジン制御システム７０５は、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４から要求される要求値に応じて、エンジン１００のパワーを制御する。本実施の形態において、エンジン制御システム７０５は、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４から要求される要求値を調停し、調停した結果選択される要求値を実現するようにエンジン１００のパワーを制御する。

制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４およびエンジン制御システム７０５は、たとえばＥＣＵ（Electronic Control Unit）として実装される。

図２を参照して、エンジン制御システム７０５の機能について説明する。なお、以下に説明する機能は、ソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。

エンジン制御システム７０５は、変換部８００と、排除部８０２と、決定部８０４と、選択部８０６と、設定部８０８と、制御部８１０とを備える。

変換部８００は、複数の制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４からエンジン１００に対して要求される要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値をパワーに変換する。たとえば、予め定められたマップに従って、パワーと異なる種類の要求値がパワーに変換される。なお、各要求値には、出力元である制御システムを識別するデータが付与される。

排除部８０２は、予め定められた無効値と同じ値を示すパワーの要求値を排除する。本実施の形態においては、エンジン１００に対して要求する要求値が無い場合、各制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４は、要求値を無効値と同じ値に設定する。

決定部８０４は、エンジン１００の運転状態を表わす複数のパラメータのうち、制御の対象となるパラメータを複数の制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４毎に決定する。たとえば、予め定められたマップに従って、制御の対象となるパラメータが決定される。

制御の対象となるパラメータとは、各制御システムの要求値を実現するために優先的に制御されるパラメータを意味する。本実施の形態において、エンジン１００の運転状態を表わすパラメータには、エンジン回転数（エンジン１００の出力軸回転数）、トルクおよびパワーが用いられる。

図３に、制御システムＡ７０１〜制御システムＣ７０３のパワーの要求値を実現する際に制御の対象となるパラメータを示す。制御システムＡ７０１の要求値に対して、パワーが制御の対象のパラメータとして決定される。制御システムＢ７０２の要求値に対して、トルクおよびパワーが制御の対象のパラメータとして決定される。制御システムＣ７０３の要求値に対して、エンジン回転数が制御の対象のパラメータとして決定される。

なお、パラメータはこれらに限らない。また、制御の対象となるパラメータを指定するデータを、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４からの各要求値に付与するようにしてもよい。

決定部８０４は、さらに、後述する優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、制御の対象となるパラメータを全てパワーに決定する。

選択部８０６は、複数の制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４のパワーの要求値の中から、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４に応じて定められる優先順位に従って、パワーの要求値を選択（調停）する。たとえば、優先順位が最も高い制御システムのパワーの要求値が選択される。なお、優先順位が高い制御システムのパワーの要求値から順番に選択するようにしてもよい。

図４に、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４の優先順位の一例を示す。なお、優先順位は図４に示すものに限らない。制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４の組合せに応じて優先順位を定めるようにしてもよい。その他、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４の代わりにもしくは加えて、制御の対象となるパラメータに応じて優先順位を定めるようにしてもよい。

設定部８０８は、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、切換わる前のパワーの要求値から切換わった後のパワーの要求値まで予め定められた変化率で変化するようにパワーの要求値を設定する。

制御部８１０は、優先順位に応じて選択されたパワーの要求値を実現するように、エンジン１００を制御する。また、制御部８１０は、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、予め定められた変化率で変化するパワーの要求値に応じてエンジン１００を制御する。

エンジン１００を制御する際、制御の対象となるパラメータに応じて、インジェクタ１０２、点火プラグ１０４およびスロットルバルブ１０６の中から少なくとも一つのアクチュエータが選択される。さらに、パワーの要求値を実現し得る作動量、すなわち燃料噴射量（フューエルカットＦ／Ｃを実行するか否か）、点火時期ＳＡおよびスロットル開度ＴＡが設定される。たとえば、予め定められたマップに従って作動量が設定される。設定された作動量を実現するように、インジェクタ１０２、点火プラグ１０４およびスロットルバルブ１０６のうちの少なくとも一つが制御される。

図５に示すように、たとえば、制御システムＢ７０２のパワーの要求値を実現する場合には、スロットル開度ＴＡが２０［％］になるようにスロットルバルブ１０６が制御されるとともに、フューエルカットＦ／Ｃが停止される。制御システムＣ７０３のパワーの要求値を実現する場合には、スロットル開度ＴＡが９０［％］になるように制御されるとともに、点火時期ＳＡがＡＴＤＣ（After Top Dead of Center）１０度から２０度まで遅角され、かつフューエルカットＦ／Ｃが停止される。なお、図５に示すスロットル開度ＴＡ、点火時期ＳＡおよびフューエルカットＦ／Ｃの実行状態は一例であって、これらに限定されない。

以上のような構造に基づく、本実施の形態におけるエンジン制御システム７０５の動作について説明する。

制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４からの要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値はパワーに変換される。パワーの要求値は、変換されずに用いられる。無効値と同じ値を示すパワーの要求値は排除される。

パワーの要求値を実現するための制御の対象となるパラメータが、エンジン回転数、トルクおよびパワーの中から選択される。

複数のパワーの要求値を調停し、実現すべきパワーの要求値を選択するために、複数の制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４のパワーの要求値の中から、制御システムＡ７０１〜制御システムＤ７０４に応じて定められる優先順位に従って、実現すべきパワーの要求値が選択される。

優先順位に応じて選択されたパワーの要求値を実現するように、エンジン１００が制御される。本実施の形態においては、インジェクタ１０２、点火プラグ１０４およびスロットルバルブ１０６のうちの少なくとも一つのアクチュエータが制御の対象となるパラメータに応じて選択され、パワーの要求値を実現するように制御される。

これにより、トルクを重視する場合にはトルクを優先的に制御して、エンジン回転数を重視する場合にはエンジン回転数を優先的に制御して、調停の結果選択されたパワーを実現することができる。トルクおよびエンジン回転数に対する厳格な要求がない場合には、エンジン１００の実際のパワーが選択されたパワーと一致するようにエンジン１００を制御することができる。そのため、エンジン１００に対する種々の要求を好適に実現することができる。

また、インジェクタ１０２、点火プラグ１０４およびスロットルバルブ１０６のうち、優先的に制御すべきパラメータを制御するのに適したアクチュエータを用いることができる。これにより、たとえば、エンジン回転数を速やかに低減することが要求される場合には、点火時期を遅角してエンジン回転数を速やかに低減することができる。そのため、エンジン１００に対する種々の要求をさらに好適に実現することができる。

優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際には、制御の対象となるパラメータが全てパワーに決定される。これにより、制御の対象となるパラメータをパワーに統一することができる。そのため、パワーの要求値を実現するために作動量が制御されるアクチュエータを、選択されるパワーの要求値が切換わる前後で同じにすることができる。そのため、パワーの変化特性が急変しないようにすることができる。

さらに、優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、予め定められた変化率で変化するパワーの要求値を実現するようにエンジン１００が制御される。これにより、エンジン１００のパワーが徐変するように制御することができる。そのため、パワーの段差を小さくすることができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、制御システムＡ〜制御システムＤからの要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値はパワーに変換される。パワーの要求値を実現するための制御の対象となるパラメータが、エンジン回転数、トルクおよびパワーの中から選択される。複数の制御システムＡ〜制御システムＤのパワーの要求値の中から、制御システムＡ〜制御システムＤに応じて定められる優先順位に従って、実現すべきパワーの要求値が選択される。優先順位に応じて選択されたパワーの要求値を実現するように、エンジンが制御される。これにより、トルクを重視する場合にはトルクを優先的に制御して、エンジン回転数を重視する場合にはエンジン回転数を優先的に制御して、調停の結果選択されたパワーを実現することができる。トルクおよびエンジン回転数に対する厳格な要求はなく、パワーが一致していればよい場合には、実際のパワーがパワーの要求値に一致するようにエンジンを制御することができる。そのため、エンジンに対する種々の要求を好適に実現することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

車両を示す概略構成図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 制御の対象のパラメータを示す図である。 制御システムに応じて定められた優先順位を示す図である。 スロットル開度ＴＡ、点火時期ＳＡおよびフューエルカットＦ／Ｃを実行するか否かを示す図である。

符号の説明

１００ エンジン、１０２ インジェクタ、１０４ 点火プラグ、１０６ スロットルバルブ、２００ オートマチックトランスミッション、３００ トルクコンバータ、４００ プロペラシャフト、５００ デファレンシャルギヤ、６００ 後輪、７０１ 制御システムＡ、７０２ 制御システムＢ、７０３ 制御システムＣ、７０４ 制御システムＤ、７０５ エンジン制御システム、８００ 変換部、８０２ 排除部、８０４ 決定部、８０６ 選択部、８０８ 設定部、８１０ 制御部。

Claims (6)

1. 複数の制御システムから要求される要求値に応じて制御されるエンジンの制御装置であって、
   前記複数の制御システムから前記エンジンに対して要求される要求値のうち、パワーと異なる種類の要求値をパワーに変換するための手段と、
   前記エンジンの運転状態を表わす複数のパラメータのうち、制御の対象となるパラメータを前記複数の制御システム毎に決定するための決定手段と、
   前記複数の制御システムのパワーの要求値の中から、前記制御システムおよび前記制御の対象となるパラメータのうちの少なくともいずれか一方に応じて定められる優先順位に従ってパワーの要求値を選択するための選択手段と、
   前記選択されたパワーの要求値に応じて前記エンジンを制御するための手段とを備える、エンジンの制御装置。
2. 前記複数のパラメータは、出力軸回転数、トルクおよびパワーである、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、切換わる前のパワーの要求値から切換わった後のパワーの要求値まで予め定められた変化率で変化するようにパワーの要求値を設定するための手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、前記予め定められた変化率で変化するパワーの要求値に応じて前記エンジンを制御するための手段を含む、請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記エンジンには、作動量に応じて前記エンジンのパワーを調整する調整機器が複数設けられ、
   前記制御手段は、
   前記制御の対象となるパラメータに応じて前記調整機器を少なくとも一つ選択するための手段と、
   パワーの要求値に応じて、前記選択された調整機器の作動量を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記複数の調整機器は、スロットルバルブ、点火プラグおよびインジェクタである、請求項４に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記決定手段は、前記優先順位に応じて選択されるパワーの要求値が切換わる際、制御の対象となるパラメータをパワーに決定するための手段を含む、請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。

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