JP2015224543A

JP2015224543A - エンジン回転数制御装置

Info

Publication number: JP2015224543A
Application number: JP2014107783A
Authority: JP
Inventors: 太郎岡田; Taro Okada
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: CN106460716A; EP3150834A4; EP3150834A1; JP6252356B2; WO2015182112A1

Abstract

【課題】アクセル開度毎に目標エンジン回転数を任意に設定することができ、目標エンジン回転数への収束性を向上することのできるエンジン回転数制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン回転数制御装置１２は、目標エンジン回転数を車両のアクセル開度に応じて算出する目標エンジン回転数算出部２４と、実エンジン回転数の変化量と目標エンジン回転数に対する実エンジン回転数の到達率とに基づいてトルクゲインを算出するトルクゲイン算出部２９と、ドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算した値に基づいてシステム要求トルクを算出するシステム要求トルク算出部３１を備える。このようにして算出されたシステム要求トルクが、車両のエンジンに対して出力要求されて、エンジン回転数の制御が行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のエンジン回転数を制御するためのエンジン回転数制御装置に関し、特に、アクセル踏み込み（ドライバ操作）に応じてエンジン回転数を適切に制御する技術に関する。

一般に、手動変速機を備えた車両では、発進時に、まずドライバーがクラッチペダルを踏み込んでクラッチを伝達状態から断状態にした後、シフトレバーを操作して変速機構を１速段にいれる。そして、アクセルペダルを踏み込んでエンジン回転数を上昇させながら、クラッチペダルを徐々に戻してクラッチを断状態から伝達状態に徐々に移行させる。このとき、ドライバーがクラッチペダルの操作とアクセルペダルの操作を調和させる必要があるが、この調和させる操作は、すべての運転者にとって容易に行うことができるものではない。例えば、発進時に、クラッチが伝達状態に移行完了する前にアクセルペダルを強く踏み込むと、エンジンの回転数が必要以上に上昇し（吹け上がり）、燃費が悪化したり、変速機やクラッチに大きな負荷がかかるおそれがある。

そのため、車両が発進を開始した際にエンジン回転数の上限を設定する制御装置が提案されている。しかし、例えば、車両が前進を開始したことを条件としてエンジン回転数を制限すると、車両の前進開始前（アクセルペダルが踏み込まれてからクラッチが伝達状態に移行するまでに間）にアクセルペダルが必要以上に踏み込まれると、エンジンの回転数が必要以上に上昇し（吹け上がり）、燃費が悪化する場合があった。また、登坂道における発進時や急発進時など、ドライバーが通常より高いエンジントルクを要求した場合にも、エンジン回転数が制限されてしまい、ドライバビリティが低下してしまう場合があった。

そこで従来、車両の発進時においてドライバビリティを低下することなく、燃費を向上させる制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この従来の制御装置では、車速ゼロかつクラッチペダルが最大限に踏み込まれていることを条件に、初期のエンジン回転数上限値が決定されている。そして、アクセル開度の変化量に応じてエンジン回転数の補正量を決定し、この補正量で初期のエンジン回転数上限値を補正して、実エンジン回転数が補正後のエンジン回転数上限値を上回った場合に、スロットル開度を漸減させる。

特開２０１１−１６３２３３号公報

しかしながら、従来の制御装置においては、アクセル開度の変化量に応じてエンジン回転数上限値が変化してしまうため、アクセル開度毎に安定したエンジン回転数を保持することができない。例えば、アクセル開度が同じ場合であっても、アクセル開度の変化量が異なる場合（例えば、アクセルペダルをゆっくり踏み込む場合、急に踏み込む場合など）には、異なるエンジン回転数になるように制御されてしまう。また、従来の制御装置においては、実エンジン回転数が上限値（エンジン回転数上限値）を上回った場合にのみスロットル開度の制御が行われるため、上限値の付近でエンジン回転数のハンチングやオーバーシュートが発生してしまうおそれがあり、目標のエンジン回転数への収束性に課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、アクセル開度毎に目標エンジン回転数を任意に設定することができ、目標エンジン回転数への収束性を向上することのできるエンジン回転数制御装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジン回転数制御装置は、車両のエンジン回転数を制御するためのエンジン回転数制御装置であって、目標として設定されるエンジン回転数である目標エンジン回転数を、車両のアクセル開度に応じて算出する目標エンジン回転数算出部と、車両の実際のエンジン回転数である実エンジン回転数の変化量と、目標エンジン回転数に対する実エンジン回転数の到達率とに基づいて、トルクゲインを算出するトルクゲイン算出部と、アクセル開度に応じたトルクであるドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算した値に基づいて、車両のエンジンに対して出力要求するトルクであるシステム要求トルクを算出するシステム要求トルク算出部と、を備えている。

この構成によれば、アクセル開度に応じて目標エンジン回転数が設定される。そして、その目標エンジン回転数に対する実エンジン回転数の到達率と実エンジン回転数の変化量（エンジン回転数変化量）とに基づいて算出したトルクゲインをドライバー要求トルクに乗算した値に基づいて、システム要求トルクが算出される。このようにして算出されたシステム要求トルクがエンジンに対して出力されるので、実エンジン回転数が目標エンジン回転数に近づくにつれてトルクゲインが漸減し、目標エンジン回転数への収束性が向上する。この場合、アクセル開度毎に目標エンジン回転数を任意に設定することができる。また、アクセル開度毎に目標エンジン回転数が設定されるので、アクセル開度の変化にともなって目標エンジン回転数が変化し、アクセル踏み込み（ドライバー操作）による回転上昇要求を阻害しないようにすることができる。このようにして、アクセル踏み込み（ドライバー操作）に応じてエンジン回転数を適切に制御することができる。したがって、エンジン回転数の過度な吹け上がりを防止することができ、アクセル踏み込み時のドライバビリティを向上することができる。また、アクセル踏み込み時に適切なエンジン回転数に制御することができるため、変速機やクラッチを保護することができ、燃費を向上させることができる。

また、本発明のエンジン回転数制御装置は、実エンジン回転数と目標エンジン回転数を比較して、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きいか否かを判定するエンジン回転数比較部と、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きい場合に、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に応じてトルク補正値を算出するトルク補正値算出部と、を備え、システム要求トルク算出部は、ドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算した値からトルク補正値を減算することによって、システム要求トルクを算出してもよい。

この構成によれば、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きい場合に、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に基づいてトルク補正値が算出され、ドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算した値からこのトルク補正値を減算することによってシステム要求トルクが算出される。したがって、実エンジン回転数が目標エンジン回転数を超過した場合に、システム要求トルクを小さくする（例えば負トルクにする）ことにより、速やかに目標エンジン回転数へ収束させることができる。

本発明のエンジン回転数制御装置は、車両が発進しているか否かを検知する発進検知部を備え、システム要求トルク算出部は、車両が発進していると検知されたときにシステム要求トルクの算出を行ってもよい。

この構成によれば、発進時に、システム要求トルクが算出され、エンジン回転数の制御が行われる。これにより、発進時におけるエンジン回転数の過度な吹け上がりを防止することができ、発進時のドライバビリティを向上することができる。また、高回転数での不意な発進を防止することができ、変速機やクラッチを保護することができる。また、適切なエンジン回転数で発進することにより、燃費を向上させることができる。

本発明によれば、アクセル開度毎に目標エンジン回転数を任意に設定することができ、目標エンジン回転数への収束性を向上することができる。

本発明の実施の形態におけるエンジン回転巣制御装置を搭載した車両の概要を説明する図である。本発明の実施の形態におけるエンジン回転巣制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態における目標エンジン回転数ＭＡＰ値の説明図である。本発明の実施の形態におけるトルクゲインＭＡＰ値の説明図である。本発明の実施の形態におけるトルク補正値ＭＡＰ値の説明図である。本発明の実施の形態におけるエンジン回転数制御装置の動作を説明するためのフロー図である。本発明の実施の形態におけるエンジン回転数制御（通常時）の説明図である。本発明の実施の形態におけるエンジン回転数制御（オーバーシュート時）の説明図である。

以下、本発明の実施の形態のエンジン回転数制御装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、手動変速機を搭載した車両等に用いられるエンジン回転数制御装置の場合を例示する。

本発明の実施の形態のエンジン回転数制御装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のエンジン回転数制御装置を搭載した車両の概要を説明する図である。図１に示すように、車両は、エンジン１と、クラッチ２と、変速機３を備えている。エンジン１は、周知の内燃機関の１つであり、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジン、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンである。変速機３は、例えば、前進用の複数（例えば、５つ）の変速段、後進用の１つの変速段、及びニュートラル段を有する手動変速機である。変速機３の出力軸は、ディファレンシャル（図示せず）を介して車両の駆動輪４と接続されている。変速機３の変速段の切り替えは、ドライバーがシフトレバー５を操作することにより実行される。このとき、ドライバーはクラッチペダル６の操作とアクセルペダル７の操作も行う。

変速機３には、変速機３から駆動輪４に入力される回転数（インプット回転数）を検出するインプット回転センサ８が接続されている。また、クラッチペダル６には、クラッチペダル６の操作量（クラッチストローク量）を検知するクラッチストロークセンサ９が接続されている。また、アクセルペダル７には、アクセルペダル７の操作量（アクセル開度）を検知するアクセル開度センサ１０が接続されている。

エンジン１は、エンジン動作を電子制御するためのエンジンＥＣＵ１１を備えている。エンジンＥＣＵ１１には、エンジン回転数を制御するためのエンジン回転数制御装置１２が接続されている。インプット回転センサ８が検出したインプット回転数、クラッチストロークセンサ９が検出したクラッチストローク量などの情報は、エンジン回転数制御装置１２に入力される。アクセル開度センサ１０が検出したアクセル開度の情報は、エンジンＥＣＵ１１に入力される。エンジンＥＣＵ１１は、エンジン１に、ドライバ要求トルクなどの情報を出力する。エンジンＥＣＵ１１には、エンジン１から、実出力トルクなどの情報が入力される。エンジン回転数制御装置１２には、エンジンＥＣＵ１１から、エンジン回転数（実エンジン回転数ともいう）、アクセル開度、ドライバー要求トルク、実出力トルクなどの情報が入力される。また、エンジン回転数制御装置１２からは、エンジンＥＣＵ１１に、システム要求トルクなどの情報が出力される。

実エンジン回転数とは、車両のエンジン１の実際の回転数（実際のエンジン回転数）である。これに対し、目標エンジン回転数とは、目標として設定されるエンジン回転数である。また、ドライバー要求トルクとは、アクセル開度に応じてエンジン１から出力されるトルクである。一方、システム要求トルクとは、エンジン１（エンジンＥＣＵ１１）へ出力要求するトルクである。

つぎに、エンジン回転数制御装置１２の構成を詳しく説明する。図２は、エンジン回転数制御装置１２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、エンジン回転数制御装置１２は、アクセル開度入力部２０と、実エンジン回転数入力部２１と、ドライバー要求トルク入力部２２と、発進検知部２３を備えている。アクセル開度入力部２０には、アクセル開度センサ１０からアクセル開度（％）が入力される。実エンジン回転数入力部２１には、エンジンＥＣＵ１１から実エンジン回転数（ｒｐｍ）が入力される。ドライバー要求トルク入力部２２には、エンジンＥＣＵ１１からドライバー要求トルク（Ｎｍ）が入力される。発進検知部２３には、インプット回転数センサからインプット回転数が入力される。発進検知部２３は、インプット回転数とクラッチ操作に基づいて車両が発進しているか否かを検知する。なお、この発進検知部２３は、車速（例えば、車両センサから入力される）に基づいて車両が発進しているか否かを検知してもよい。

また、エンジン回転数制御装置１２は、目標エンジン回転数算出部２４と、エンジン回転数比較部２５と、エンジン回転数変化量算出部２６と、到達率算出部２７を備えている。目標エンジン回転数算出部２４は、車両のアクセル開度に応じて目標エンジン回転数を算出する。例えば、図３に示すような目標エンジン回転数ＭＡＰ値２８を参照して、アクセル開度に対応する目標エンジン回転数が求められる。エンジン回転数比較部２５は、実エンジン回転数と目標エンジン回転数を比較して、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きいか否かを判定する。エンジン回転数変化量算出部２６は、実エンジン回転数の変化量（ｒｐｍ／ｓｅｃ）を算出する。到達率算出部２７は、例えば、下記の式１を用いて、目標エンジン回転数に対する実エンジン回転数の到達率（％）を算出する。
到達率＝（実エンジン回転数／目標エンジン回転数）×１００（式１）

さらに、エンジン回転数制御装置１２は、トルクゲイン算出部２９と、トルク補正値算出部３０と、システム要求トルク算出部３１を備えている。トルクゲイン算出部２９は、実エンジン回転数の変化量（エンジン回転数変化量）と到達率とに基づいてトルクゲインを算出する。例えば、図４に示すようなトルクゲインＭＡＰ値３２を参照して、エンジン回転数変化量と到達率からトルクゲインが求められる。図４に示すように、エンジン回転数変化量Δによって、到達率に対するトルクゲインの特性が変化する。トルク補正値算出部３０は、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きい場合に、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に応じてトルク補正値を算出する。例えば、図５に示すようなトルク補正値ＭＡＰ値３３を参照して、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に応じたトルク補正値が求められる。なお、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きくない場合には、トルク補正値はゼロである。システム要求トルク算出部３１は、例えば、下記の式２を用いて（すなわち、ドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算した値からトルク補正値を減算することによって）、システム要求トルク（Ｎｍ）を算出する。
システム要求トルク＝ドライバー要求トルク×トルクゲイン−トルク補正値（式２）

このようにして算出されたシステム要求トルクがエンジン１へ出力要求され、エンジン回転数の制御に用いられる。このシステム要求トルクによるエンジン回転数の制御は、特に車両の発進時（車両の発進が検知された時）に行われることが望ましい。

以上のように構成されたエンジン回転数制御装置１２について、図６のフロー図を参照してその動作を説明する。

図６に示すように、本実施の形態のエンジン回転数制御装置１２では、まず、発進検知部２３で車両の発進が検知されると（Ｓ１）、アクセル開度センサ１０からのアクセル開度を取得し（Ｓ２）、目標エンジン回転数算出部２４でアクセル開度に応じた目標エンジン回転数を設定する（Ｓ３）。この場合、例えば、図３に示すような目標エンジン回転数ＭＡＰを参照することによって、アクセル開度に応じた目標エンジン回転数が求められる。そして、エンジン回転数比較部２５で目標エンジン回転数と実エンジン回転数を比較して（Ｓ４）、目標エンジン回転数より実エンジン回転数が大きくない場合には、トルク補正値算出部３０で、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に応じてトルク補正値を算出する（Ｓ５）。この場合、例えば、図５に示すようなトルク補正値ＭＡＰ値３３を参照して、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に応じたトルク補正値が求められる。なお、目標エンジン回転数より実エンジン回転数が大きい場合には、トルク補正値はゼロである。

エンジン回転数変化量算出部２６では、実エンジン回転数の変化量（エンジン回転数変化量）が算出される（Ｓ６）。また、到達率算出部２７では、目標エンジン回転数に対する実エンジン回転数の到達率が算出される（Ｓ７）。そして、トルクゲイン算出部２９で、到達率とエンジン回転数変化量に応じたトルクゲインが算出される（Ｓ８）。この場合、例えば、図４に示すようなトルクゲインＭＡＰ値３２を参照して、到達率とエンジン回転数変化量に応じたトルクゲインが求められる。最後に、システム要求トルク算出部３１で、ドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算し（Ｓ９）、その乗算した値からトルク補正値を減算して（Ｓ１０）、システム要求トルクが算出される（Ｓ１１）。

このような本実施の形態のエンジン回転数制御装置１２によれば、アクセル開度に応じて目標エンジン回転数が設定される。そして、その目標エンジン回転数に対する実エンジン回転数の到達率と実エンジン回転数の変化量（エンジン回転数変化量）とに基づいて算出したトルクゲインをドライバー要求トルクに乗算した値に基づいて、システム要求トルクが算出される。このようにして算出されたシステム要求トルクがエンジン１に対して出力されるので、図７に示すように、実エンジン回転数が目標エンジン回転数に近づくにつれてトルクゲインが漸減し、目標エンジン回転数への収束性が向上する。

この場合、アクセル開度毎に目標エンジン回転数を任意に設定することができる。また、アクセル開度毎に目標エンジン回転数が設定されるので、アクセル開度の変化にともなって目標エンジン回転数が変化し、アクセル踏み込み（ドライバー操作）による回転上昇要求を阻害しないようにすることができる。このようにして、アクセル踏み込み（ドライバー操作）に応じてエンジン回転数を適切に制御することができる。したがって、エンジン回転数の過度な吹け上がりを防止することができ、アクセル踏み込み時のドライバビリティを向上することができる。また、アクセル踏み込み時に適切なエンジン回転数に制御することができるため、クラッチ２や変速機３を保護することができ、燃費を向上させることができる。

また、本実施の形態では、実エンジン回転数が目標エンジン回転数より大きい場合に、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の差に基づいてトルク補正値が算出され、ドライバー要求トルクにトルクゲインを乗算した値からこのトルク補正値を減算することによってシステム要求トルクが算出される。したがって、図８に示すように、実エンジン回転数が目標エンジン回転数を超過した場合（オーバーシュートした場合）に、システム要求トルクを小さくする（例えば負トルクにする）ことにより、速やかに目標エンジン回転数へ収束させることができる。

また、本実施の形態では、発進時に、システム要求トルクが算出され、エンジン回転数の制御が行われる。これにより、発進時におけるエンジン回転数の過度な吹け上がりを防止することができ、発進時のドライバビリティを向上することができる。また、高回転数での不意な発進を防止することができ、クラッチ２や変速機３を保護することができる。また、適切なエンジン回転数で発進することにより、燃費を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

例えば、以上の説明では、エンジンＥＣＵとエンジン回転数制御装置が別体（別々のＥＣＵ）として構成した例について説明したが、エンジンＥＣＵとエンジン回転数制御装置は一体（一つのＥＣＵ）として構成してもよい。

以上のように、本発明にかかるエンジン回転数制御装置は、アクセル開度毎に目標エンジン回転数を任意に設定することができ、目標エンジン回転数への収束性を向上することができるという効果を有し、手動変速機を搭載した車両等に適用され、有用である。

１エンジン
２クラッチ
３変速機
４駆動輪
５シフトレバー
６クラッチペダル
７アクセルペダル
８インプット回転センサ
９クラッチストロークセンサ
１０アクセル開度センサ
１１エンジンＥＣＵ
１２エンジン回転数制御装置
２０アクセル開度入力部
２１実エンジン回転数入力部
２２ドライバー要求トルク入力部
２３発進検知部
２４目標エンジン回転数算出部
２５エンジン回転数比較部
２６エンジン回転数変化量算出部
２７到達率算出部
２８目標エンジン回転数ＭＡＰ値
２９トルクゲイン算出部
３０トルク補正値算出部
３１システム要求トルク算出部
３２トルクゲインＭＡＰ値
３３トルク補正値ＭＡＰ値

Claims

車両のエンジン回転数を制御するためのエンジン回転数制御装置であって、
目標として設定されるエンジン回転数である目標エンジン回転数を、前記車両のアクセル開度に応じて算出する目標エンジン回転数算出部と、
前記車両の実際のエンジン回転数である実エンジン回転数の変化量と、前記目標エンジン回転数に対する前記実エンジン回転数の到達率とに基づいて、トルクゲインを算出するトルクゲイン算出部と、
前記アクセル開度に応じたトルクであるドライバー要求トルクに前記トルクゲインを乗算した値に基づいて、前記車両のエンジンに対して出力要求するトルクであるシステム要求トルクを算出するシステム要求トルク算出部と、
を備えることを特徴とするエンジン回転数制御装置。
前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数を比較して、前記実エンジン回転数が前記目標エンジン回転数より大きいか否かを判定するエンジン回転数比較部と、
前記実エンジン回転数が前記目標エンジン回転数より大きい場合に、前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数の差に応じてトルク補正値を算出するトルク補正値算出部と、
を備え、
前記システム要求トルク算出部は、前記ドライバー要求トルクに前記トルクゲインを乗算した値から前記トルク補正値を減算することによって、前記システム要求トルクを算出する、請求項１に記載のエンジン回転数制御装置。
前記車両が発進しているか否かを検知する発進検知部を備え、
前記システム要求トルク算出部は、前記車両が発進していると検知されたときに前記システム要求トルクの算出を行う、請求項１または請求項２に記載のエンジン回転数制御装置。