JP2015004348A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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中野 雅彦
Masahiko Nakano
雅彦 中野
尚秀 辻
Naohide Tsuji
尚秀 辻
一将 上原
Kazumasa Uehara
一将 上原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an occupant from feeling rapid acceleration at start while preventing engine stall at start.SOLUTION: A control device 10 for an internal combustion engine includes: maximum generating shaft torque calculation means (S10) for calculating maximum generating shaft torque that may be generated by increasing fuel injection amount without changing current engine speed and current intake air amount; surplus torque calculation means (S20) for calculating surplus torque that is a difference between the maximum generating shaft torque and torque necessary for maintaining idling; target torque range setting means (S30) for setting a target torque range within a torque range in which acceleration permitting starting of a vehicle and at start of the vehicle reaches acceleration allowable by an occupant; and torque control means (S40-S70) for controlling engine torque so that the surplus torque falls within the target torque range.

Description

本発明は、内燃機関のトルク制御に関する。   The present invention relates to torque control of an internal combustion engine.

内燃機関のアイドル運転状態における制御として、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に収束させるアイドルフィードバック制御が知られている。これによれば、運転環境や冷却水温等が変化した場合でもアイドル運転を維持できる。   As control in an idle operation state of an internal combustion engine, idle feedback control for converging the engine rotational speed to a target idle rotational speed is known. According to this, idle operation can be maintained even when the operating environment, cooling water temperature, or the like changes.

そして、車両停止時のアイドル運転状態で内燃機関の発生するトルクから、内燃機関のフリクショントルクを差し引いたトルクが、車両発進に用いられる。   A torque obtained by subtracting the friction torque of the internal combustion engine from the torque generated by the internal combustion engine in the idling operation state when the vehicle is stopped is used for starting the vehicle.

ところで、高地では空気密度が低下するため、同一体積の吸入空気量であっても実質的な吸入空気量が低下して、トルクが低下してしまう。また、パワートレインのフリクションは冷間時に大きく、暖機が進むに連れて小さくなっていく。このため、例えば高地での冷間始動直後のアイドル運転状態では車両発進に用いられるトルクが小さくなり、発進に必要な駆動トルクを確保できずにエンジンストールするおそれがある。   By the way, since the air density decreases at high altitudes, even if the intake air amount has the same volume, the substantial intake air amount decreases and the torque decreases. Also, powertrain friction is large during cold weather and decreases as warm-up progresses. For this reason, for example, in an idle operation state immediately after a cold start at high altitude, the torque used for vehicle start-up becomes small, and there is a possibility that the engine torque may be stalled without securing the drive torque necessary for start-up.

発進性を改善する制御としては、目標アイドル回転速度を高めて吸入空気量を増大させることが特許文献1に開示されている。   As control for improving the startability, Patent Document 1 discloses increasing the target idle rotation speed to increase the intake air amount.

特開平11−315740号公報JP 11-315740 A

しかしながら、上記文献には、目標アイドル回転速度をどの程度上昇させるのかについての具体的な記載がない。このため、発進時のエンジン回転速度が過剰に高くなり、乗員が急加速感を覚えることとなるおそれがある。   However, the above document does not specifically describe how much the target idle rotation speed is increased. For this reason, the engine rotational speed at the time of starting becomes excessively high, and there is a possibility that the occupant may feel a sudden acceleration.

そこで本発明は、上記問題に鑑みて、発進時のエンジンストールを防止しつつ、発進時に乗員に急加速感を与えることを防止し得る制御装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control device capable of preventing an occupant from suddenly accelerating while starting while preventing an engine stall at the time of starting.

本発明のある態様によれば、現在のエンジン回転速度及び現在の吸入空気量のまま燃料噴射量を増量することで発生し得る最大発生軸トルクを算出し、最大発生軸トルクとアイドル運転維持に必要なトルクとの差である余剰トルクを算出する内燃機関の制御装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, the maximum generated shaft torque that can be generated by increasing the fuel injection amount while maintaining the current engine speed and the current intake air amount is calculated, and the maximum generated shaft torque and the idling operation are maintained. There is provided a control device for an internal combustion engine that calculates a surplus torque that is a difference from a necessary torque.

内燃機関の制御装置は、車両発進可能かつ車両発進時の加速度が乗員の許容し得る加速度となるトルク範囲内で目標トルク範囲を設定し、余剰トルクが目標トルク範囲内に収まるように、エンジントルクを制御する。   The control device for the internal combustion engine sets the target torque range within a torque range in which the vehicle can start and the acceleration at the time of starting the vehicle is an acceleration that can be accepted by the occupant, and the engine torque is set so that the surplus torque falls within the target torque range. To control.

上記態様によれば、エンジントルクが車両発進可能かつ車両発進時の加速度が乗員の許容し得る加速度となるトルク範囲に制御されるので、発進時のエンジンストールを防止し、かつ乗員に急加速感を与えることを防止できる。   According to the above aspect, since the engine torque is controlled within a torque range in which the vehicle can start and the acceleration at the time of starting the vehicle is an acceleration that can be accepted by the occupant, the engine stall at the time of starting is prevented, and the occupant feels sudden acceleration. Can be prevented.

図1は、本発明の実施形態を適用する車両の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which an embodiment of the present invention is applied. 図2は、本実施形態のアイドル運転制御の概念を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of the idle operation control of the present embodiment. 図3は、本実施形態のトルク制御ルーチンを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a torque control routine of the present embodiment. 図4は、最大発生軸トルク算出のためのサブルーチンを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine for calculating the maximum generated shaft torque. 図5は、限界λ算出用マップである。FIG. 5 is a limit λ calculation map.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態を適用する車両の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which an embodiment of the present invention is applied.

車両は、内燃機関1と、トルクコンバータ2を備える自動変速機3と、駆動軸4と、差動装置5を介して駆動軸4の回転が伝達される車軸6と、車軸6に取り付けられた駆動輪7と、を備える。なお、本実施形態の内燃機関1はディーゼルエンジンとする。   The vehicle is attached to an internal combustion engine 1, an automatic transmission 3 having a torque converter 2, a drive shaft 4, an axle 6 to which rotation of the drive shaft 4 is transmitted via a differential device 5, and the axle 6. Drive wheels 7. Note that the internal combustion engine 1 of the present embodiment is a diesel engine.

また車両は、車両の傾斜角を検出する為の傾斜角センサ14と、車両重量を検出する為の重量センサ15と、大気圧センサ16と、アクセルペダル開度センサ17と、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出するブレーキスイッチ18と、車速センサ19と、を備える。そして、これら各センサの検出信号はコントローラ10に読み込まれる。   Further, the vehicle has an inclination angle sensor 14 for detecting the inclination angle of the vehicle, a weight sensor 15 for detecting the vehicle weight, an atmospheric pressure sensor 16, an accelerator pedal opening sensor 17, and a brake pedal. A brake switch 18 for detecting whether or not the vehicle is running and a vehicle speed sensor 19. The detection signals of these sensors are read into the controller 10.

なお、傾斜角センサ14には、いわゆる加速度センサを用いる。また、トーイング機構を備える車両の場合には、トーイング重量を検出するセンサを設けてもよい。   Note that a so-called acceleration sensor is used as the tilt angle sensor 14. In the case of a vehicle having a towing mechanism, a sensor for detecting a towing weight may be provided.

ここでいう車両重量は、車体重量と乗員の重量との合計である。車体重量は車両の仕様により既知なので、重量センサ15は、乗員の重量を検出する。具体的には、座席に乗員が座っているか否かを検出する座席スイッチを用いて、座席スイッチがONになっている数をコントローラ10に入力する。コントローラ10は、座席スイッチがONになっている数と乗員一人当たりの重量との積を演算して、これを車両重量とする。なお、乗員一人当たりの重量は、座席スイッチがON/OFFだけでなく当該座席に座っている乗員の重量を検出できるのであれば検出値を用いればよいが、重量を検出せずに適合値を用いてもよい。   The vehicle weight here is the sum of the weight of the vehicle body and the weight of the passenger. Since the vehicle weight is known from the vehicle specifications, the weight sensor 15 detects the weight of the passenger. Specifically, the number of seat switches that are turned on is input to the controller 10 using a seat switch that detects whether an occupant is sitting in the seat. The controller 10 calculates the product of the number of seat switches turned on and the weight per passenger, and sets this as the vehicle weight. As for the weight per passenger, the detected value may be used as long as the weight of the passenger sitting on the seat can be detected as well as the seat switch ON / OFF. It may be used.

内燃機関1は、吸入空気量を検出するエアフローメータ11と、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ13と、冷却水温を検出する水温センサ12と、を備え、これら各センサの検出信号はコントローラ10に読み込まれる。   The internal combustion engine 1 includes an air flow meter 11 that detects an intake air amount, a crank angle sensor 13 that detects an engine rotation speed, and a water temperature sensor 12 that detects a cooling water temperature. Is read.

なお、吸入空気量は、エアフローメータ11を用いずに、コレクタタンク8の温度及び圧力とエンジン回転速度とを用いて算出してもよいし、空気過剰率と燃料噴射量とを用いて算出してもよい。   The intake air amount may be calculated using the temperature and pressure of the collector tank 8 and the engine rotational speed without using the air flow meter 11, or may be calculated using the excess air ratio and the fuel injection amount. May be.

コントローラ10は、アクセルペダル開度センサ17からのアクセル踏み込み量、クランク角センサ13からのエンジン回転速度、エアフローメータ11からの吸入空気量、の各信号に基づいて内燃機関1への燃料噴射制御を行なう。そして、必要に応じて、水温センサ12からの冷却水温及び大気圧センサ16からの大気圧の各信号に基づいて、燃料噴射量や点火時期の補正を行なう。   The controller 10 performs fuel injection control to the internal combustion engine 1 based on signals of the accelerator depression amount from the accelerator pedal opening sensor 17, the engine rotation speed from the crank angle sensor 13, and the intake air amount from the air flow meter 11. Do. If necessary, the fuel injection amount and the ignition timing are corrected based on the signals of the cooling water temperature from the water temperature sensor 12 and the atmospheric pressure signal from the atmospheric pressure sensor 16.

なお、コントローラ10は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ10を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。   The controller 10 includes a microcomputer that includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). It is also possible to configure the controller 10 with a plurality of microcomputers.

また、アイドル運転時に、コントローラ10は基本となるアイドル回転速度(基本アイドル回転速度)を設定し、アイドル運転状態からの発進性を高めるために、以下に説明するアイドル運転制御を実行する。   Further, during idle operation, the controller 10 sets a basic idle rotation speed (basic idle rotation speed), and executes idle operation control described below in order to improve startability from the idle operation state.

図2は、本実施形態に係るアイドル運転制御の概念を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of idle operation control according to the present embodiment.

図中の最大発生軸トルクTmax1,Tmax2は、当該エンジン回転速度で吸入空気量一定のまま燃料噴射量を増量することで発生し得るクランク軸トルク(以下、単にトルクともいう)である。同じくフリクショントルクTf1,Tf2は内燃機関1が運転される際のフリクショントルクである。   The maximum generated shaft torques Tmax1 and Tmax2 in the figure are crankshaft torques (hereinafter also simply referred to as torque) that can be generated by increasing the fuel injection amount while keeping the intake air amount constant at the engine rotational speed. Similarly, the friction torques Tf1 and Tf2 are friction torques when the internal combustion engine 1 is operated.

図中に実線で示した最大発生軸トルクTmax1とフリクショントルクTf1は、いずれも海岸近くと同等の標高の土地(以下、低地という)における値である。また、図中破線で示した最大発生軸トルクTmax2及びフリクショントルクTf2はいずれも山間部のように標高の高い土地(以下、高地という)における値である。   The maximum generated shaft torque Tmax1 and the friction torque Tf1 indicated by the solid line in the figure are values on an altitude land (hereinafter referred to as a lowland) equivalent to that near the coast. Further, the maximum generated shaft torque Tmax2 and the friction torque Tf2 indicated by broken lines in the figure are values on a land with a high altitude (hereinafter referred to as a highland) such as a mountain area.

高地になると、大気圧の低下によって空気密度が低下するので、最大発生軸トルクはTmax1からTmax2へ低下する。また、冷間始動時のように冷却水温が低いと、潤滑油の粘度が高く、また、各部のクリアランスが小さくなるため、フリクショントルクはTf1からTf2へ増大する。   When the altitude is reached, the air density decreases due to a decrease in atmospheric pressure, so the maximum generated shaft torque decreases from Tmax1 to Tmax2. Further, when the cooling water temperature is low as in the cold start, the viscosity of the lubricating oil is high and the clearance of each part is small, so the friction torque increases from Tf1 to Tf2.

このため、低地における暖機状態では全回転速度域において最大発生軸トルクTmax1がフリクショントルクTf1より大きくても、高地における冷間始動直後には、低回転速度域において最大発生軸トルクTmax2よりもフリクショントルクTf2の方が大きくなる場合がある。車両発進には、少なくともフリクショントルクよりも大きなトルクが必要となるので、最大発生軸トルクよりもフリクショントルクの方が大きい場合には、車両発進ができないということになる。そこで、アイドル運転時には、内燃機関1がフリクショントルクよりも大きなトルクを発生するように制御する。   Therefore, even when the maximum generated shaft torque Tmax1 is larger than the friction torque Tf1 in the entire rotational speed region in the warm-up state in the lowland, immediately after the cold start in the highland, the friction is higher than the maximum generated shaft torque Tmax2 in the low rotational speed region. The torque Tf2 may be larger. Since starting the vehicle requires a torque that is at least larger than the friction torque, if the friction torque is larger than the maximum generated shaft torque, the vehicle cannot start. Therefore, during the idling operation, control is performed so that the internal combustion engine 1 generates a torque larger than the friction torque.

一方、最大発生軸トルクからフリクショントルクを差し引いたトルクが大きくなるほど車両発進時の加速度が増大し、加速度が増大し過ぎると、乗員に急加速感を与えることとなる。そこで、アイドル運転時における内燃機関1のトルクを、車両発進時に乗員に急加速感を与えない程度の加速度となるような大きさに制御する。   On the other hand, as the torque obtained by subtracting the friction torque from the maximum generated shaft torque increases, the acceleration at the start of the vehicle increases. If the acceleration increases excessively, a sense of rapid acceleration is given to the occupant. Therefore, the torque of the internal combustion engine 1 during idle operation is controlled to a magnitude that provides an acceleration that does not give the occupant a sudden acceleration feeling when the vehicle starts.

すなわち、アイドル運転時における内燃機関1のトルクを、車両発進に必要なトルクの下限値(発進限界)より大きく、乗員に急加速感を与えない加速度となるトルクの上限値(急加速限界)よりも小さくなるよう制御する。   That is, the torque of the internal combustion engine 1 during idle operation is larger than the lower limit value (start limit) of the torque required for vehicle start, and from the upper limit value (rapid acceleration limit) of the torque that gives an acceleration that does not give the passenger a feeling of rapid acceleration. Is also controlled to be smaller.

なお、同じ加速Gであっても、エンジン音を含む騒音や、加速に伴う姿勢変化や振動等といった車両の仕様によって、乗員に与える加速感は異なるので、急加速感を与える加速度については、官能評価等によって個別に設定する。   Even with the same acceleration G, the acceleration feeling given to the occupant differs depending on the vehicle specifications such as noise including engine sound, attitude change and vibration accompanying acceleration, etc. Set individually by evaluation.

図3は、上記制御の具体的な制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、アイドル運転中に、例えば数ミリ秒間隔で繰り返し実行される。すなわち、本ルーチンは、車速がゼロ、かつアクセルペダル開度がゼロの場合に実行される。なお、初回演算時は、エンジン回転速度が基本アイドル回転速度に設定されている。   FIG. 3 is a flowchart showing a specific control routine of the above control. This routine is repeatedly executed, for example, at intervals of several milliseconds during idle operation. That is, this routine is executed when the vehicle speed is zero and the accelerator pedal opening is zero. At the time of the first calculation, the engine speed is set to the basic idle speed.

ステップS10で、コントローラ10は最大発生軸トルクを後述するサブルーチンを実行することで算出する。   In step S10, the controller 10 calculates the maximum generated shaft torque by executing a subroutine described later.

図4はステップS10でコントローラ10が実行するサブルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine executed by the controller 10 in step S10.

ステップS100で、コントローラ10はエンジン回転速度、吸入空気量、及び冷却水温についての各検出信号を読み込む。   In step S100, the controller 10 reads detection signals for the engine speed, the intake air amount, and the coolant temperature.

ステップS102で、コントローラ10はエンジン回転速度及び吸入空気量に基づいて限界λを、図5に示すマップを検索することにより算出する。図5は限界λマップであり、縦軸がトルク、横軸が空気過剰率である。ストイキよりもリーンの状態で運転しているところから、吸入空気を一定に保ったまま燃料噴射量を増量すると、空気過剰率はリッチ側へシフトし、トルクは増大する。しかし、ある空気過剰率よりもリッチ側になると、燃料噴射量を増量してもトルクは一定のままとなる。この燃料噴射量を増量してもトルクが増大しなくなる空気過剰率のリーン側の限界が限界λである。そこで、コントローラ10は吸入空気量及び燃料噴射量増量前のエンジン回転速度毎に図5のマップを記憶しておき、これを参照することで限界λを算出する。   In step S102, the controller 10 calculates the limit λ by searching the map shown in FIG. 5 based on the engine speed and the intake air amount. FIG. 5 is a limit λ map, where the vertical axis represents torque and the horizontal axis represents excess air ratio. If the fuel injection amount is increased while the intake air is kept constant since the vehicle is operating leaner than the stoichiometric state, the excess air ratio shifts to the rich side and the torque increases. However, when it becomes richer than a certain excess air ratio, the torque remains constant even if the fuel injection amount is increased. The limit on the lean side of the excess air ratio at which the torque does not increase even when the fuel injection amount is increased is the limit λ. Therefore, the controller 10 stores the map of FIG. 5 for each engine speed before the intake air amount and the fuel injection amount increase, and calculates the limit λ by referring to this map.

コントローラ10は、ステップS102で限界λを算出したら、ステップS104で最大噴射量Qfmaxを算出する。最大噴射量Qfmaxは限界λ(λlim)と現在の吸入空気量Qairとから式(1)により算出する。   After calculating the limit λ in step S102, the controller 10 calculates the maximum injection amount Qfmax in step S104. The maximum injection amount Qfmax is calculated by the equation (1) from the limit λ (λlim) and the current intake air amount Qair.

Qfmax=Qair/λlim ・・・(1)     Qfmax = Qair / λlim (1)

ステップS106で、コントローラ10は燃料噴射タイミングを算出する。具体的には、燃料噴射タイミングを最大噴射量Qfmaxと冷却水温とに割り付けたマップを参照することにより算出する。   In step S106, the controller 10 calculates the fuel injection timing. Specifically, the fuel injection timing is calculated by referring to a map in which the maximum injection amount Qfmax and the coolant temperature are assigned.

ステップS108で、コントローラ10は、予め設定し記憶しているトルクマップを参照することで最大発生軸トルクを算出する。ここで用いるトルクマップは、エンジン回転速度毎の燃料噴射量に対するトルクをマップ化したものである。なお、トルクマップの燃料噴射量に対するトルク感度を、冷却水温及び燃料噴射タイミングを用いて補正してもよい。   In step S108, the controller 10 calculates the maximum generated shaft torque by referring to a torque map that is preset and stored. The torque map used here is a map of the torque with respect to the fuel injection amount for each engine speed. The torque sensitivity with respect to the fuel injection amount in the torque map may be corrected using the coolant temperature and the fuel injection timing.

上記のように最大発生軸トルクを算出したら、図3のフローチャートに戻る。   When the maximum generated shaft torque is calculated as described above, the flow returns to the flowchart of FIG.

ステップS20で、コントローラ10は余剰トルクTmrgを算出する。ここでいう余剰トルクTmrgとは、最大発生軸トルクTmaxから現在内燃機関1が発生しているトルク(以下、現在のトルクともいう)Tengを差し引いたものである。すなわち、エンジン回転速度毎の燃料噴射量に対するトルクマップを用いて現在のトルクTengを算出し、これを最大発生軸トルクTmaxから減算したものを余剰トルクTmrgとする。   In step S20, the controller 10 calculates surplus torque Tmrg. The surplus torque Tmrg here is a value obtained by subtracting a torque (hereinafter also referred to as a current torque) Teng currently generated by the internal combustion engine 1 from a maximum generated shaft torque Tmax. That is, the current torque Teng is calculated using the torque map for the fuel injection amount for each engine speed, and the value obtained by subtracting this from the maximum generated shaft torque Tmax is used as the surplus torque Tmrg.

ステップS30で、コントローラ10は目標トルク範囲を設定する。目標トルク範囲は、車両発進が可能で、かつ乗員に急加速感を与えないという条件を満たすトルクの範囲である。   In step S30, the controller 10 sets a target torque range. The target torque range is a range of torque that satisfies the condition that the vehicle can start and does not give the passenger a feeling of rapid acceleration.

ここで、目標トルク範囲の上限値における余剰トルク(以下、最大余剰トルクTmrgmax)と、同じく下限値における余剰トルク(以下、最小余剰トルクTmrgmin)の算出方法について説明する。   Here, a method for calculating the surplus torque at the upper limit value of the target torque range (hereinafter, the maximum surplus torque Tmrgmax) and the surplus torque at the lower limit value (hereinafter, the minimum surplus torque Tmrgmin) will be described.

(最大余剰トルク算出方法)
最大余剰トルクTmrgmaxは、走行抵抗が想定し得る範囲内で最小、かつ車両重量が想定し得る範囲内で最軽量であっても、車両発進時の加速度が、乗員に急加速感を与えない大きさとなるトルクの上限である。本実施形態では車両の発進時について考えているので、走行抵抗は空気抵抗を含まず、主に転がり抵抗と勾配抵抗とを含むものとする。
(Maximum surplus torque calculation method)
Even if the maximum surplus torque Tmrgmax is the smallest within the range where the running resistance can be assumed and the lightest within the range where the vehicle weight can be assumed, the acceleration at the start of the vehicle does not give the passenger a feeling of sudden acceleration. This is the upper limit of torque. In the present embodiment, since the vehicle is started, the running resistance does not include air resistance, but mainly includes rolling resistance and gradient resistance.

車両重量が想定し得る範囲内で最軽量の状態とは、乗員が運転者一人の状態である。この状態での車両重量をMminとする。ここで、乗員に急加速感を与えない加速度の上限値をGmaxとすると、車両を加速度Gmaxで加速させるのに必要な力はMmin・Gmaxで表される。   The lightest state within the range where the vehicle weight can be assumed is a state where the occupant is one driver. The vehicle weight in this state is Mmin. Here, if the upper limit value of acceleration that does not give the occupant a sudden acceleration feeling is Gmax, the force required to accelerate the vehicle at the acceleration Gmax is represented by Mmin · Gmax.

また、車両の傾斜角度θの最小値をθmin、駆動輪7の転がり抵抗μの最小値をμminとすると、勾配抵抗はMmin・gsinθmin、転がり抵抗はMmin・gcosθmin・μminと表される。ここで、傾斜角度は上りを正、下りを負とする。つまり、最小の傾斜角θminは、想定し得る範囲内で最も急勾配の下り坂の傾斜角度を設定する。   Further, when the minimum value of the vehicle inclination angle θ is θmin and the minimum value of the rolling resistance μ of the driving wheel 7 is μmin, the gradient resistance is expressed as Mmin · gsinθmin, and the rolling resistance is expressed as Mmin · gcosθmin · μmin. Here, the inclination angle is positive when going up and negative when going down. That is, the minimum inclination angle θmin sets the inclination angle of the steepest downhill within the range that can be assumed.

駆動輪7の転がり抵抗の最小値μminは、想定される範囲内で最小の値を設定する。例えば、当該車両が装着し得るサイズの中で最も細い駆動輪7を装着し、路面状態が舗装直後のように平滑な状態である場合の値を設定する。   The minimum value μmin of the rolling resistance of the drive wheel 7 is set to a minimum value within an assumed range. For example, a value is set when the thinnest driving wheel 7 among the sizes that the vehicle can be mounted is mounted and the road surface is in a smooth state just after paving.

上記のように算出したMmin・Gmaxと、Mmin・gsinθminと、Mmin・gcosθmin・μminとを合算し、自動変速機3のギヤ比、伝達効率、及びトルクコンバータ2のトルク比等を用いてトルクに換算したものが、最大余剰トルクTmrgmaxである。   The sum of Mmin · Gmax, Mmin · gsinθmin, and Mmin · gcosθmin · μmin calculated as described above is added to the torque using the gear ratio of the automatic transmission 3, the transmission efficiency, the torque ratio of the torque converter 2, etc. The converted value is the maximum surplus torque Tmrgmax.

(最小余剰トルク算出方法)
最小余剰トルクTmrgminは、走行抵抗が想定し得る範囲内で最大であり、車両重量が想定し得る範囲内で最重量であり、かつ、冷間始動直後であっても、車両発進が可能なトルクの下限である。最大余剰トルクTmrgmaxの場合と同様に、走行抵抗は空気抵抗を含まず、主に転がり抵抗と勾配抵抗とを含むものとする。
(Minimum surplus torque calculation method)
The minimum surplus torque Tmrgmin is the maximum within the range where the running resistance can be assumed, the maximum weight within the range where the vehicle weight can be assumed, and the torque that can start the vehicle even immediately after the cold start. Is the lower limit. As in the case of the maximum surplus torque Tmrgmax, the running resistance does not include air resistance, but mainly includes rolling resistance and gradient resistance.

車両重量が想定し得る範囲内で最重量の状態とは、乗員数が当該車両の最大搭乗人数であり、積載重量が当該車両の最大積載重量である状態である。また、牽引をする場合には、牽引する車両及び貨物の最大重量も加算する。この状態での車両重量をMmaxとし、車両発進に要求される最小の加速度をGminとすると、車両を加速度Gminで加速させるのに必要な力はMmax・Gminで表される。   The maximum weight state within the range where the vehicle weight can be assumed is a state in which the number of passengers is the maximum number of passengers of the vehicle and the loading weight is the maximum loading weight of the vehicle. When towing, the maximum weight of the towed vehicle and cargo is also added. If the vehicle weight in this state is Mmax and the minimum acceleration required for starting the vehicle is Gmin, the force required to accelerate the vehicle at the acceleration Gmin is expressed by Mmax · Gmin.

また、車両の傾斜角度θの最大値をθmax、駆動輪7の転がり抵抗μの最大値をμmaxとすると、勾配抵抗はMmax・gsinθmax、転がり抵抗はMmax・gcosθmax・μmaxとなる。ここで、傾斜角度は上りを正、下りを負とする。つまり、最大の傾斜角θmaxは、想定し得る範囲内で最も急勾配の上り坂の傾斜角度を設定する。   Further, when the maximum value of the vehicle inclination angle θ is θmax and the maximum value of the rolling resistance μ of the driving wheel 7 is μmax, the gradient resistance is Mmax · g sin θmax, and the rolling resistance is Mmax · gcos θmax · μmax. Here, the inclination angle is positive when going up and negative when going down. In other words, the maximum inclination angle θmax sets the inclination angle of the steepest uphill within an assumed range.

駆動輪7の転がり抵抗の最大値μmaxは、想定される範囲内で最大の値を設定する。例えば、当該車両が装着し得るサイズの中で最も太い駆動輪7を装着し、凸凹が散在するような、路面状態が悪い場合の値を設定する。また、自動変速機3を出てから駆動輪7までのフリクションをTflicとする。   The maximum value μmax of the rolling resistance of the drive wheel 7 is set to a maximum value within an assumed range. For example, a value is set when the road surface condition is bad such that the thickest driving wheel 7 among the sizes that can be mounted by the vehicle is mounted and unevenness is scattered. Further, the friction from the automatic transmission 3 to the drive wheels 7 is defined as Tflic.

上記のように算出したMmmax・Gminと、Mmax・gsinθmaxと、Mmax・gcosθmax・μmaxとTflicとを合算し、自動変速機3のギヤ比、伝達効率、及びトルクコンバータ2のトルク比等を用いてトルクに換算したものが、最小余剰トルクTmrgminである。   Mmmax · Gmin, Mmax · gsinθmax, Mmax · gcosθmax · μmax and Tflic calculated as described above are added together, and the gear ratio of the automatic transmission 3, the transmission efficiency, the torque ratio of the torque converter 2, etc. are used. The value converted into torque is the minimum surplus torque Tmrgmin.

なお、目標トルク範囲を設定する際に、傾斜角の最小値θmin、最大値θmaxの代わりに、傾斜角センサ14の検出値を用いてもよい。これによって、現在の状態により適した目標トルク範囲を設定することができる。なお、傾斜角センサ14に代えて、ナビ情報を用いて現在の傾斜角θを読み込んでもよい。   When setting the target torque range, the detected value of the tilt angle sensor 14 may be used instead of the minimum value θmin and the maximum value θmax of the tilt angle. Thereby, a target torque range more suitable for the current state can be set. Instead of the tilt angle sensor 14, the current tilt angle θ may be read using navigation information.

上記のように目標トルク範囲を設定したら、ステップS40以降の処理を実行する。   When the target torque range is set as described above, the processing after step S40 is executed.

ステップS40で、コントローラ10は、余剰トルクTmrgが最小余剰トルクTmrgmin以上であるか否かを判定し、余剰トルクTmrgが最小余剰トルクTrgmin以上であればステップS50の処理を実行し、そうでない場合はステップS60の処理を実行する。   In step S40, the controller 10 determines whether or not the surplus torque Tmrg is equal to or greater than the minimum surplus torque Tmrgmin. If the surplus torque Tmrg is equal to or greater than the minimum surplus torque Trgmin, the controller 10 executes the process of step S50. The process of step S60 is executed.

ステップS50で、コントローラ10は余剰トルクTmrgが最大余剰トルクTmrgmax以下であるか否かを判定し、余剰トルクTmrgが最大余剰トルクTrgmax以下であればそのまま今回のルーチンを終了し、そうでない場合はステップS70の処理を実行する。   In step S50, the controller 10 determines whether or not the surplus torque Tmrg is equal to or less than the maximum surplus torque Tmrgmax. If the surplus torque Tmrg is equal to or less than the maximum surplus torque Trgmax, the current routine is terminated. The process of S70 is executed.

ステップS60で、コントローラ10は、例えば燃料噴射量を増量する等して内燃機関1のトルクを増大させて今回のルーチンを終了する。一方、ステップS70で、コントローラ10は、例えば燃料噴射量を減量する等して内燃機関1のトルクを減少させて今回のルーチンを終了する。燃料噴射量の増減量は予め設定した一定量とすればよい。本ルーチンを繰り返すことで、いずれ目標トルク範囲に入るからである。   In step S60, the controller 10 increases the torque of the internal combustion engine 1 by increasing the fuel injection amount, for example, and ends the current routine. On the other hand, in step S70, the controller 10 decreases the torque of the internal combustion engine 1, for example, by decreasing the fuel injection amount, and ends the current routine. The increase / decrease amount of the fuel injection amount may be a predetermined constant amount. This is because by repeating this routine, the target torque range will be entered.

上記のように、コントローラ10は、現在の最大発生軸トルクTmaxと余剰トルクTmrgとを算出し(S10、S20)、さらに、車両が発進可能かつ乗員に急加速感を与えない目標トルク範囲を設定する(S30)。そして、余剰トルクTmrgが目標トルク範囲内となるように、内燃機関1のトルク制御を実行する(S40−S70)。   As described above, the controller 10 calculates the current maximum generated shaft torque Tmax and surplus torque Tmrg (S10, S20), and further sets a target torque range in which the vehicle can start and does not give the occupant a sudden acceleration feeling. (S30). Then, torque control of the internal combustion engine 1 is executed so that the surplus torque Tmrg is within the target torque range (S40-S70).

上述した本実施形態の作用効果についてまとめると、次のようになる。   It is as follows when the effect of this embodiment mentioned above is put together.

(1)コントローラ10は、最大発生軸トルクを算出する最大発生軸トルク算出手段(S10)と、余剰トルクを算出する余剰トルク算出手段(S20)と、目標トルク範囲を設定する目標トルク範囲設定手段(S30)と、を備える。さらに、コントローラ10は、余剰トルクが目標トルク範囲内に収まるように、エンジントルクを制御するトルク制御手段(S40−S70)を備える。 (1) The controller 10 includes a maximum generated shaft torque calculating means (S10) for calculating a maximum generated shaft torque, a surplus torque calculating means (S20) for calculating surplus torque, and a target torque range setting means for setting a target torque range. (S30). Furthermore, the controller 10 includes torque control means (S40-S70) for controlling the engine torque so that the surplus torque falls within the target torque range.

内燃機関1のトルクを現在のエンジン回転速度における最大発生軸トルクを超えて変化させる場合には、燃料噴射量だけでなく吸入空気量も変化させる必要がある。しかし、吸入空気量の変化は、燃料噴射量の変化と異なり応答遅れが生じる。このため、発進時にトルク不足を検知してからトルクを増大させようとしても、吸入空気量の応答遅れによってエンジンストールするおそれがある。   When the torque of the internal combustion engine 1 is changed beyond the maximum generated shaft torque at the current engine speed, it is necessary to change not only the fuel injection amount but also the intake air amount. However, the change in the intake air amount causes a response delay unlike the change in the fuel injection amount. For this reason, even if an attempt is made to increase the torque after detecting a lack of torque at the time of starting, there is a possibility that the engine will stall due to a response delay of the intake air amount.

この点、コントローラ10は、車両発進可能かつ車両発進時の加速度が乗員の許容し得る加速度となるトルク範囲内で目標トルク範囲を設定し、最大発生軸トルクとアイドル運転維持に必要なトルクとの差である余剰トルクが目標トルク範囲内に収まるようにエンジントルクを制御する。したがって、吸入空気量の応答遅れの影響を受けずに、確実に車両発進することができ、かつ乗員に急加速感を与えることを防止できる。   In this respect, the controller 10 sets a target torque range within a torque range in which the vehicle can start and the acceleration at the time of starting the vehicle is an acceleration that the occupant can tolerate, and the maximum generated shaft torque and the torque necessary for maintaining idle operation are set. The engine torque is controlled so that the surplus torque as the difference falls within the target torque range. Therefore, it is possible to reliably start the vehicle without being affected by the response delay of the intake air amount, and to prevent the passenger from feeling a sudden acceleration.

(2)コントローラ10は、現在のエンジン回転速度及び現在の吸入空気量で燃料噴射量を増量した場合に、燃料噴射量の増量に伴いトルクが増大する空気過剰率の限界値である限界λを算出し、限界λにおける燃料噴射量と現在のエンジン回転速度とに基づいて最大発生軸トルクを算出する。これにより、最大発生軸トルクを精度良く算出できる。 (2) When the fuel injection amount is increased at the current engine speed and the current intake air amount, the controller 10 sets a limit λ that is a limit value of the excess air ratio at which the torque increases with the increase in the fuel injection amount. The maximum generated shaft torque is calculated based on the fuel injection amount at the limit λ and the current engine speed. Thereby, the maximum generated shaft torque can be accurately calculated.

(3)コントローラ10は、アイドル状態維持に必要なトルクを、パワートレインのフリクションに基づいて推定するので、フリクションの温度に応じた変化を考慮することで、アイドル状態維持に必要なトルクの推定精度が向上する。 (3) Since the controller 10 estimates the torque necessary for maintaining the idle state based on the friction of the power train, the estimation accuracy of the torque necessary for maintaining the idle state is taken into consideration by considering the change according to the temperature of the friction. Will improve.

(4)コントローラ10は、目標トルク範囲の下限を発進限界、上限を急加速限界とし、余剰トルクが目標トルク範囲の下限以下になったらエンジントルクを増大させ、余剰トルクが目標トルク範囲の上限以上になったらエンジントルクを減少させる。また、コントローラ10は、目標トルク範囲を乗員人数、傾斜角、トーイングの有無等を含む車両状態に基づいて算出する。これにより、確実に車両発進でき、かつ乗員に急加速感を与えることを防止できる。 (4) The controller 10 sets the lower limit of the target torque range as the start limit and the upper limit as the rapid acceleration limit, and increases the engine torque when the surplus torque falls below the lower limit of the target torque range, and the surplus torque exceeds the upper limit of the target torque range. When it becomes, reduce the engine torque. Further, the controller 10 calculates the target torque range based on the vehicle state including the number of passengers, the inclination angle, the presence or absence of towing, and the like. As a result, it is possible to reliably start the vehicle and prevent the occupant from feeling a sudden acceleration.

(5)コントローラ10は、上記演算において吸入空気量として質量流量を用いるので、標高の変化に応じたトルクを算出することができる。 (5) Since the controller 10 uses the mass flow rate as the intake air amount in the above calculation, it can calculate the torque according to the change in altitude.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

1 内燃機関
2 トルクコンバータ
3 自動変速機
10 コントローラ
11 エアフローメータ
12 水温センサ
13 クランク角センサ
S10 最大発生軸トルク算出手段
S20 余剰トルク算出手段
S30 目標トルク範囲設定手段
S40−S70 トルク制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Torque converter 3 Automatic transmission 10 Controller 11 Air flow meter 12 Water temperature sensor 13 Crank angle sensor S10 Maximum generation shaft torque calculation means S20 Surplus torque calculation means S30 Target torque range setting means S40-S70 Torque control means

Claims (7)

現在のエンジン回転速度及び現在の吸入空気量のまま燃料噴射量を増量することで発生し得る最大発生軸トルクを算出する最大発生軸トルク算出手段と、
前記最大発生軸トルクとアイドル運転維持に必要なトルクとの差である余剰トルクを算出する余剰トルク算出手段と、
車両発進可能かつ車両発進時の加速度が乗員の許容し得る加速度となるトルク範囲内で目標トルク範囲を設定する目標トルク範囲設定手段と、
前記余剰トルクが前記目標トルク範囲内に収まるように、エンジントルクを制御するトルク制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Maximum generated shaft torque calculating means for calculating the maximum generated shaft torque that can be generated by increasing the fuel injection amount while maintaining the current engine speed and the current intake air amount;
Surplus torque calculating means for calculating a surplus torque that is a difference between the maximum generated shaft torque and a torque necessary for maintaining idle operation;
Target torque range setting means for setting a target torque range within a torque range in which the vehicle can start and the acceleration at the time of starting the vehicle is an acceleration that can be accepted by the occupant;
Torque control means for controlling engine torque so that the surplus torque falls within the target torque range;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記最大発生軸トルク算出手段は、現在のエンジン回転速度及び現在の吸入空気量で燃料噴射量を増量した場合に、燃料噴射量の増量に伴いトルクが増大する空気過剰率の限界値である限界λを算出し、前記限界λにおける燃料噴射量と現在のエンジン回転速度とに基づいて前記最大発生軸トルクを算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The maximum generated shaft torque calculation means is a limit that is a limit value of an excess air ratio at which the torque increases as the fuel injection amount increases when the fuel injection amount is increased at the current engine speed and the current intake air amount. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein λ is calculated, and the maximum generated shaft torque is calculated based on a fuel injection amount at the limit λ and a current engine speed.
請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記余剰トルク算出手段は、アイドル運転維持に必要なトルクを、パワートレインのフリクションに基づいて推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The control device for an internal combustion engine, wherein the surplus torque calculating means estimates a torque necessary for maintaining idle operation based on powertrain friction.
請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記トルク制御手段は、前記余剰トルクが前記目標トルク範囲の下限以下になったらエンジントルクを増大させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The control device for an internal combustion engine, wherein the torque control means increases the engine torque when the surplus torque becomes equal to or less than a lower limit of the target torque range.
請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記トルク制御手段は、前記余剰トルクが前記目標トルク範囲の上限以上になったらエンジントルクを減少させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The control device for an internal combustion engine, wherein the torque control means reduces the engine torque when the surplus torque becomes equal to or greater than an upper limit of the target torque range.
請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記目標トルク範囲設定手段は、前記目標トルク範囲の上限値及び下限値を、車両状態に基づいて推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the target torque range setting means estimates an upper limit value and a lower limit value of the target torque range based on a vehicle state.
請求項1から6のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記最大発生軸トルク算出手段は、前記現在の吸入空気量として吸入空気の質量流量を用いることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The control device for an internal combustion engine, wherein the maximum generated shaft torque calculation means uses a mass flow rate of intake air as the current intake air amount.
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