JP2011236762A - 車両の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、運転性を阻害することなく、要求トルクの切り替えを行うことのできる車両の出力制御装置を提供する。
【解決手段】トルク制限要求を行う外部システム要素からの外部要求が解除された場合には、アクセル要求Ｐiaに徐々に移行するように一次遅れ処理し目標Ｐiを算出し、更に、アクセル要求Ｐiaから目標Ｐiを減算した絶対値が所定偏差以下になると、アクセル要求Ｐiaを目標Ｐiとする(S16〜S20)。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の出力制御装置に係り、内燃機関において要求トルクに対し出力トルクの適正化を図る技術に関する。

例えば内燃機関（エンジン）の搭載された車両では、アクセルペダルの操作情報等に応じて電子コントロールユニット（ＥＣＵ）により電子制御スロットルバルブの開度を独立して制御し、運転者のアクセル操作によるトルク要求や無段変速機及び車両姿勢制御システム等の破損抑制や挙動制御のため外部システム要素からのトルク制限等のトルク要求により出力トルクを制御するトルクベース制御が知られている。

図１に示すように、トルクベース制御は、運転者のアクセル操作とエンジン回転速度Ｎeに基づき要求トルクの指標としてのアクセル要求Ｐi算出ブロックＢ１０において図示平均有効圧Ｐｉ（アクセル要求Ｐia）や無段変速機及び車両姿勢制御システム等からの要求トルクに基づき外部要求Ｐi算出ブロックＢ１２において図示平均有効圧Ｐi（外部要求Ｐio）を算出し、アクセル要求Ｐia及び外部要求Ｐioに基づき目標Ｐi算出ブロックＢ１４において目標トルクの指標としての図示平均有効圧Ｐiの目標値（目標Ｐi）を算出し、目標Ｐiに基づき目標Ｅc算出ブロックＢ１６において充填効率の目標値（目標Ｅc）を算出し、目標Ｅcに基づき目標吸気流量Ｑt算出ブロックＢ１８において電子制御スロットルバルブを通過する吸入空気流量の目標値（目標吸気流量Ｑt）を算出し、目標吸気流量Ｑtに基づき目標スロットルバルブ開度算出ブロックＢ２０において電子制御スロットルバルブの開度の目標値（目標スロットルバルブ開度）を算出し電子制御スロットルバルブに出力信号を供給し、電子制御スロットルバルブの開度情報に基づきスロットルバルブ開度調整ブロックＢ２２において電子制御スロットルバルブの開度を調整し、更にエアフローセンサからの情報に基づき実吸気流量Ｑr算出ブロックＢ２４において上記調整した電子制御スロットルバルブの開度での実際の吸入空気流量（実吸気流量Ｑr）を算出し、実吸気流量Ｑrに基づき実Ｅc算出ブロックＢ２６において実際の充填効率（実Ｅc）を算出し、実Ｅcに基づき実Ｐi算出ブロックＢ２８において実際の図示平均有効圧Ｐi（実Ｐi）を算出するものである。

そして、例えばアクセル開度（運転者のアクセル操作）、アイドル要求トルク及び外部要求トルク（外部システム要素からの要求トルク等）などの入力情報を基に、目標トルクを算出する技術が公知である（特許文献１参照）。

特開２００９−２２８４８１号公報

上述の如く、上記特許文献１のエンジンの制御装置では、アクセル開度、アイドル要求トルク及び外部要求トルクなどの入力情報を基に、目標トルクを算出するようにしている。
しかしながら、アイドル要求トルク或いは外部要求トルクが無く、アクセル開度に基づいて要求トルクを算出しているような場合には、外部要求トルクが発生すると外部要求トルクに基づいて要求トルクを算出することになる。また、外部要求トルクがなくなるとアクセル開度に基づいて要求トルクを算出することとなる。

よって、アクセル開度に基づく要求トルクと外部要求トルクの切り替わりによって要求トルクが急変することになり、運転性が阻害され、好ましいことでない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、運転性を阻害することなく、運転者のアクセル操作による要求トルクと外部からの要求トルクとの間で切り替えを滑らか、且つ速やかに行うことのできる車両の出力制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両の出力制御装置は、内燃機関に対し運転者側からの要求となる内部要求トルクと、車体側の外部システムからの要求となる外部要求トルクとを選択してスロットル制御用の目標トルクを算出する目標トルク算出手段を備え、該目標トルクに向けて該内燃機関で発生する出力トルクを制御する車両の出力制御装置において、前記目標トルク算出手段は、前記内部要求トルクから前記外部要求トルクに移行する場合には、該外部要求トルクに徐々に移行するようにフィルタ処理することにより目標トルクを算出し、前記外部要求トルクから前記内部要求トルクに移行する場合には、前記内部要求トルクに徐々に移行するようにフィルタ処理することにより目標トルクを算出し、該目標トルクと前記内部要求トルクとの偏差が所定偏差以内になると、該運転者の要求トルクを目標トルクとすることを特徴とする。

また、請求項２の車両の出力制御装置では、請求項１において、前記外部要求トルクは、前記内部要求トルクを制限する値であって、前記目標トルク算出手段は、前記内燃機関から前記外部システムに入力されるべき前記内部要求トルクに対し前記外部システムの保護或いは挙動制御が必要であるときに、前記外部要求トルクを選択することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、内部要求トルクから外部要求トルクに移行する場合には、外部要求トルクに徐々に移行するようにフィルタ処理することにより目標トルクを算出し、外部要求トルクから内部要求トルクに移行する場合には、内部要求トルクに徐々に移行するようにフィルタ処理することにより目標トルクを算出し、更に該目標トルクと内部要求トルクとの偏差が所定偏差以内になると、該運転者の要求トルクを目標トルクとしている。

このように内部要求トルクと外部要求トルクとの切り替え時にフィルタ処理を行うので、トルク変化が緩和され、また内部要求トルクに切り替わるときには速やかな切り替えが可能となる。
従って、運転性を損なうことなく滑らか、且つ速やかに要求トルクの切り替えを行うことができる。

また、請求項２の発明によれば、外部システムの保護或いは挙動制御が必要なときには、内部要求トルクを制限する外部要求トルクに切り替わるため、トルク変化を緩和しながら外部システムの保護或いは外部システムの挙動制御を行うことができる。

本発明に係る車両の出力制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。 本発明に係る車両の出力制御装置の外部要求Ｐi算出ブロックにおける要求Ｐiの切り替え処理のルーチンを示すフローチャートである。 要求Ｐiの切り替え処理を時系列で示す図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係る車両の出力制御装置は、エンジン（内燃機関）の搭載された車両の出力制御装置であって、エンジンとして例えばガソリンエンジンが採用され、出力制御装置として例えばドライブ・バイ・ワイヤと呼ばれる吸気システムを備えて構成されている。

このドライブ・バイ・ワイヤと呼ばれる吸気システムは、アクセルペダルの操作情報等に応じて電子コントロールユニットにより電子制御スロットルバルブの開度を独立して制御するように構成されている。
図１は、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（目標トルク算出手段）１０において周期的に実行される本発明に係る車両の出力制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。

同図に示すように、ＥＣＵ１０の入力側には車両のドライバによるアクセルペダルのアクセル操作度合を検出するアクセルポジションセンサ２０、電子制御スロットルバルブ７０の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０、吸入空気流量を検出するエアフローセンサ４０、エンジンのクランク角ひいてはエンジン回転速度Ｎeを検出するクランク角センサ５０等のセンサ類の他、例えばアクセル操作によって要求されるトルクがエンジン補機（エアコンプレッサ、オルタネータ等）を除く無段変速機や車両姿勢制御システム等に対し過剰トルクとなり、無段変速機の破損や車両姿勢制御システム等の望まない挙動となる場合、エンジンに対するトルク制限要求を行う各種の外部システム要素（外部システム）６０の信号線、さらには吸入空気圧を検出する吸気圧センサ（図示せず）が電気的に接続されており、出力側には電子制御スロットルバルブ７０が電気的に接続されている。

そして、同図に示すように、ＥＣＵ１０には、アクセルポジションセンサ２０からのアクセル要求信号やクランク角センサ５０により検出されたエンジン回転速度Ｎeに基づく要求トルクの指標としての図示平均有効圧Ｐiをアクセル要求Ｐi（アクセル要求Ｐia）（内部要求トルク）として算出するアクセル要求Ｐi算出ブロックＢ１０、外部システム要素６０からの外部システム要求に基づく図示平均有効圧Ｐiを外部要求Ｐi（外部要求Ｐio）（外部要求トルク）として算出する外部要求Ｐi算出ブロックＢ１２、アクセル要求Ｐiaと外部要求Ｐioとに基づき目標トルクの指標としての図示平均有効圧Ｐiの目標値（目標Ｐi）（目標トルク）を算出する目標Ｐi算出ブロックＢ１４、目標Ｐiに基づき充填効率の目標値（目標Ｅc）を算出する目標Ｅc算出ブロックＢ１６、目標Ｅcに基づき電子制御スロットルバルブ７０を通過する吸入空気流量の目標値（目標吸気流量Ｑt）を算出する目標吸気流量Ｑt算出ブロックＢ１８、目標吸気流量Ｑtに基づき電子制御スロットルバルブ７０の開度の目標値（目標スロットルバルブ開度）を算出し、電子制御スロットルバルブ７０に出力信号を供給する目標スロットルバルブ開度算出ブロックＢ２０、スロットルポジションセンサ３０からの電子制御スロットルバルブ７０の開度情報に基づき電子制御スロットルバルブ７０の開度を調整するスロットルバルブ開度調整ブロックＢ２２、エアフローセンサ４０からの情報に基づき上記調整した電子制御スロットルバルブ７０の開度での実際の吸入空気流量（実吸気流量Ｑr）を算出する実吸気流量Ｑr算出ブロックＢ２４、実吸気流量Ｑrに基づき実際の充填効率（実Ｅc）を算出する実Ｅc算出ブロックＢ２６、実Ｅcに基づき実際の図示平均有効圧Ｐi（実Ｐi）を算出する実Ｐi算出ブロックＢ２８、エンジンがアイドル運転状態にあるとき、実Ｐiに基づきクランク角センサ５０により検出されたエンジン回転速度Ｎeが目標アイドル回転速度となるようにエンジン回転速度フィードバック制御（Ｎe−Ｆ／Ｂ）を併せて行いながら電子制御スロットルバルブ７０のフィードバック制御を行うＦ／Ｂ制御ブロックＢ３０が含まれ、同制御ブロック図に従ってエンジンの運転パラメータを制御する制御プログラムが構成されている。

即ち、本発明に係る車両の出力制御装置では、ＥＣＵ１０は図１の制御ブロック図による制御を周期的に実施することでエンジンの出力トルクを基調とする所謂トルクベース制御を行うようにしており、要求トルクの指標から目標トルクの指標を求め、この目標トルクの指標に基づいて電子制御スロットルバルブ７０を適正な開度に調節し、エンジンにおいて所望の出力トルクを得るように図っている。これにより、電子制御スロットルバルブ７０を目標トルクの指標に基づいて的確に制御でき、エンジンにおいて所望の出力トルクを確実に得ることが可能である。

ところで、外部要求Ｐi算出ブロックＢ１２では、上記の如く外部システム要素６０からの要求信号に基づき外部要求Ｐioを算出するが、詳しくは、上述したように吸入空気流量は実際には一次遅れの挙動を示すことから、吸入空気流量に相関する外部要求Ｐioについて一次遅れ処理（フィルタ処理）を行う。
図２を参照すると本発明の車両の出力制御装置の外部要求Ｐi算出ブロックＢ１２における要求Ｐiの切り替え処理のルーチンを示すフローチャートが示されており、また、図３を参照すると要求Ｐiの切り替え処理が時系列で示されており、細実線はアクセルポジションセンサ２０からの入力信号であるアクセル要求信号、破線は、トルク制限要求を行う外部システム要素６０からの入力信号である外部要求信号、太実線は目標Ｐi、二点鎖線はアクセル要求Ｐi（アクセル要求Ｐia）、一点鎖線は一次遅れ処理をしたアクセル要求Ｐiを示しており、以下、同図に基づき本発明に係る外部要求への切り替え手順について詳細に説明する。

図２と図３に示すように、ステップＳ１０では、外部システム要素６０より、外部要求信号、即ち外部要求があるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で外部システム要素６０より外部要求がある場合にはステップＳ１２に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で外部システム要素６０より外部要求が無い場合にはステップＳ２２に進み、アクセルポジションセンサ２０からのアクセル要求信号に基づき算出されるアクセル要求Ｐiaを目標値として一次遅れ処理（フィルタ処理）し目標Ｐiを算出し、当該ルーチンを抜ける（図３ａ）。なお、アクセル要求Ｐiaにエンジン補機を駆動させるトルクを加えた値を目標値としてもよい。

ステップＳ１２では、外部要求信号ＯＮを受けて外部要求Ｐioを目標値として一次遅れ処理（フィルタ処理）し目標Ｐiを算出する（図３ｂ）。
ステップＳ１４では、外部システム要素６０からの外部要求が解除されたか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で外部システム要素６０からの外部要求が解除された場合にはステップＳ１６に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で外部システム要素６０からの外部要求が解除されていなければ、当該ルーチンを抜ける（図３ｂ）。

ステップＳ１６では、外部信号ＯＦＦを受けてアクセル要求Ｐiaを目標値として一次遅れ処理（フィルタ処理）し、目標Ｐiを算出する（図３ｃ）。
ステップＳ１８では、アクセル要求Ｐiaから目標Ｐiを減算した絶対値が所定偏差以下であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアクセル要求Ｐiaから目標Ｐiを減算した絶対値が所定偏差以下であればステップＳ２０に進み、アクセル要求Ｐiaを目標Ｐiとし当該ルーチンを抜け（図３ｄ）、判別結果が偽（Ｎｏ）でアクセル要求Ｐiaから目標Ｐiを減算した絶対値が所定偏差より大きければ、当該ルーチンを抜ける。

このように、本発明に係る車両の出力制御装置によれば、トルク制限要求を行う外部システム要素６０より外部要求が無い場合にはアクセル要求Ｐiaを目標値として一次遅れ処理し目標Ｐiを算出している。また、外部システム要素６０より外部要求がある場合には外部要求Ｐioを目標値として一次遅れ処理し目標Ｐiを算出し、更に、外部システム要素６０からの外部要求が解除された場合にはアクセル要求Ｐiaから外部要求Ｐioを目標値として一次遅れ処理して目標Ｐiを算出し、アクセル要求Ｐiaからこの目標Ｐiを減算した絶対値が所定偏差以下であれば、アクセル要求Ｐiaを目標Ｐiとしている。

従って、アクセル要求Ｐiaから外部要求Ｐioへの切り替え及び外部要求Ｐioからアクセル要求Ｐiaへの切り替えにおいて、トルクを徐々にして速やかに移行することができるので、運転性を損なうことなく速やかに要求トルクの切り替えを行うことができる。
更に、無段変速機或いは車両姿勢制御システムからの要求がある場合には、目標Ｐiをアクセル要求Ｐiaを制限する外部要求Ｐioに切り替えることができるので、無段変速機の保護や車両姿勢制御システムの挙動制御を行うことができる。

１０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（目標トルク算出手段）
２０ アクセルポジションセンサ
３０ スロットルポジションセンサ
４０ エアフローセンサ
５０ クランク角センサ
６０ 外部システム要素（外部システム）
７０ 電子制御スロットルバルブ
Ｂ１２ 外部要求Ｐi算出ブロック

Claims (2)

1. 内燃機関に対し運転者側からの要求となる内部要求トルクと、車体側の外部システムからの要求となる外部要求トルクとを選択してスロットル制御用の目標トルクを算出する目標トルク算出手段を備え、該目標トルクに向けて該内燃機関で発生する出力トルクを制御する車両の出力制御装置において、
   前記目標トルク算出手段は、
   前記内部要求トルクから前記外部要求トルクに移行する場合には、該外部要求トルクに徐々に移行するようにフィルタ処理することにより目標トルクを算出し、
   前記外部要求トルクから前記内部要求トルクに移行する場合には、前記内部要求トルクに徐々に移行するようにフィルタ処理することにより目標トルクを算出し、
   該目標トルクと前記内部要求トルクとの偏差が所定偏差以内になると、該内部要求トルクを目標トルクとすることを特徴とする、車両の出力制御装置。
2. 前記外部要求トルクは、前記内部要求トルクを制限する値であって、
   前記目標トルク算出手段は、前記内燃機関から前記外部システムに入力されるべき前記内部要求トルクに対し前記外部システムの保護或いは挙動制御が必要であるときに、前記外部要求トルクを選択することを特徴とする、請求項１に記載の車両の出力制御装置。

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