JP2019167853A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標とする駆動力を速やかに実現できるとともに、要求されるエンジントルクの変化に速やかに追従すること。【解決手段】要求駆動力を要求トルクとして設定する要求エンジントルク設定手段と、現在トルクを算出する現在エンジントルク算出手段と、ガードトルクを設定するガードエンジントルク設定手段と、目標トルクを設定する目標エンジントルク設定手段と、現在トルクがガードトルクを超えたか否かを判定する追従判定手段と、現在トルクがガードトルクに向けて徐変するように徐変トルクを設定する徐変エンジントルク設定手段と、を備え、目標エンジントルク設定手段は、追従前においては要求トルクを目標トルクとし、追従後においては、徐変トルクとガードトルクとのうちの大きい方のトルクを選択し、選択されたトルクと要求トルクとのうちの小さい方のトルクを目標トルクとする。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。

特許文献１には、パワートレーンマネージャのコントローラから出力される目標エンジントルクは、制限値を越えるとガード部により制限値以下に制限される。今回の目標エンジントルクが制限値を越える場合、今回の目標エンジントルクが制限値を超える分（目標エンジントルクと制限値との差）を加味して、次回以降の目標エンジントルクが設定される技術が記載されている。

特開２００９−２４３２８４号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、目標エンジントルクをガード処理するため、目標とする駆動力に遅れて追従する現在のエンジントルクにおいて、ガードトルクの近傍で使い切れないトルクが発生する。そのため、目標とする駆動力を速やかに実現できないという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、目標とする駆動力を速やかに実現できるとともに、要求されるエンジントルクの変化に速やかに追従できるエンジンの制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの制御装置は、車両のエンジンに対する要求駆動力を要求エンジントルクとして設定する要求エンジントルク設定手段と、現在エンジントルクを算出する現在エンジントルク算出手段と、前記車両の制約によって設定されるガードエンジントルクを設定するガードエンジントルク設定手段と、前記エンジンの目標エンジントルクを設定する目標エンジントルク設定手段と、前記現在エンジントルクが前記ガードエンジントルクを超えたか否かを判定する追従判定手段と、前記現在エンジントルクが前記ガードエンジントルクに向けて徐変するように徐変エンジントルクを設定する徐変エンジントルク設定手段と、を備え、前記目標エンジントルク設定手段は、前記追従判定手段による追従の判定前においては、前記要求エンジントルクを前記目標エンジントルクとし、前記追従判定手段による追従の判定後においては、前記徐変エンジントルクと前記ガードエンジントルクとのうちの大きい方のエンジントルクを選択し、前記選択されたエンジントルクと前記要求エンジントルクとのうちの小さい方のエンジントルクを前記目標エンジントルクとすることを特徴とする。

本発明に係るエンジンの制御装置によれば、現在エンジントルクがガードエンジントルクに追従するまでは、要求エンジントルクを目標エンジントルクとしていることによって、目標とする駆動力を速やかに実現できる。現在エンジントルクがガードエンジントルクに追従した後は、現在エンジントルクをドライバに違和感を与えないようにガードエンジントルクに収束させるとともに、要求エンジントルクに変化が生じた場合には速やかに追従することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態による車両のパワートレーンを示す概略構成図である。 図２は、本発明の第１の実施形態によるエンジンの制御方法を説明するためのフローチャートである。 図３は、本発明の第１の実施形態によるエンジンの制御方法を説明するためのグラフである。 図４は、本発明の実施形態によるエンジンの制御方法の効果を説明するためのスロットル開度と車速との関係を示すグラフである。 図５は、本発明の第２の実施形態によるエンジンの制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の実施形態による車両制御装置を備えた車両について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両のパワートレーンを示す概略構成図である。この実施形態による車両Ｖｅは、例えば有段変速機を搭載した車両である。

車両Ｖｅのパワートレーンは、エンジン１、自動変速機２、プラネタリギヤユニット３、油圧制御回路４、ディファレンシャルギヤ５、ドライブシャフト６、車輪７、トルクコンバータ８、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を備える。プラネタリギヤユニット３および油圧制御回路４はそれぞれ、自動変速機２の一部を構成する。エンジン１と自動変速機２とはトルクコンバータ８を介して連結されている。

エンジン１は、燃料を燃焼させて動力を出力する動力装置である。エンジン１としては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、またはＬＰＧエンジンなどを用いることができる。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れる。自動変速機２は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転速度を所望の回転速度に変速する。自動変速機２の出力ギヤは、ディファレンシャルギヤ５と噛合っている。ディファレンシャルギヤ５にはドライブシャフト６がスプライン嵌合などによって連結されている。エンジン１の出力は、ドライブシャフト６を介して、左右の車輪７に動力が伝達される。

エンジンの制御装置の制御手段としてのＥＣＵ１０は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）および入出力等のインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ１０の機能は、記録部としてのＲＯＭが保持するアプリケーションプログラムを記憶部としてのＲＡＭにロードしてＣＰＵにより実行し、ＣＰＵの制御のもとで制御対象を動作させつつ、ＲＡＭやＲＯＭのデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現される。

ＥＣＵ１０は、要求エンジントルク設定部１１、現在エンジントルク算出部１２、ガードエンジントルク設定部１３、目標エンジントルク設定部１４、追従判定部１５、徐変エンジントルク設定部１６、記録媒体１７、およびカウンタ１８を有する。要求エンジントルク設定部１１は、車両Ｖｅのエンジン１に対する要求駆動力を要求エンジントルクとして設定する要求エンジントルク設定手段である。現在エンジントルク算出部１２は、エンジン１からの出力される現在エンジントルクを算出する現在エンジントルク算出手段である。ガードエンジントルク設定部１３は、車両Ｖｅの制約によって設定されるガードエンジントルクを設定するガードエンジントルク設定手段である。目標エンジントルク設定部１４は、エンジン１の目標エンジントルクを設定する目標エンジントルク設定手段である。追従判定部１５は、現在エンジントルクがガードエンジントルクを超えたか否かを判定する追従判定手段である。徐変エンジントルク設定部１６は、現在エンジントルクがガードエンジントルクに向けて徐変するように徐変エンジントルクを設定する徐変エンジントルク設定手段である。記録媒体１７は、例えばＲＯＭやＲＡＭなどから構成される、上方を格納可能な記録手段である。カウンタ１８は、処理時間等を計測するタイムカウンタである。

ＥＣＵ１０は、上述のように構成された車両Ｖｅ内におけるセンサ群２０における各種センサ２１〜２５から供給される情報に基づいて、車両Ｖｅ内の各構成要素を制御する。すなわち、ＥＣＵ１０には、ハーネスなどを介して各種センサ２１〜２５が接続されている。この実施形態においてＥＣＵ１０は、各種センサ２１〜２５から供給された信号、ＲＯＭに記憶された許容エンジントルクのマップ、および所定のプログラムに基づいて、車両Ｖｅが所望の状態となるように、エンジン１やトルクコンバータ８などの機器類を制御する。

ＥＣＵ１０には、アクセルペダル開度センサ２１、エンジントルクセンサ２２、エンジン回転数センサ２３、タービントルクセンサ２４、および車速センサ２５からそれぞれ、計測値の信号が供給される。アクセルペダル開度センサ２１は、運転者による加速要求量としてのアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を計測して、計測値をＥＣＵ１０に供給する。エンジントルクセンサ２２およびエンジン回転数センサ２３はそれぞれ、エンジン１の出力エンジントルクＴｅ（Ｎｍ）およびエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を計測して、計測値をＥＣＵ１０に供給する。タービントルクセンサ２４は、トルクコンバータ８のタービンライナのタービントルクＴｔ（Ｎｍ）を計測して、計測値をＥＣＵ１０に供給する。車速センサ２５は、車両Ｖｅの車速を計測して、計測値をＥＣＵ１０に供給する。ＥＣＵ１０は、各種センサ２１〜２５の出力値に基づいて、エンジン１の機器類を制御する。

ＥＣＵ１０において目標エンジントルク設定部１４は、追従判定部１５による追従の判定前においては、要求エンジントルクを目標エンジントルクとする。目標エンジントルク設定部１４は、追従判定部１５による追従の判定後、徐変エンジントルクとガードエンジントルクとのうちの大きい方のエンジントルクを選択し、選択されたエンジントルクと要求エンジントルクとのうちの小さい方のエンジントルクを目標エンジントルクにする。

自動変速機２は、入力回転数と出力回転数との間の比、すなわち変速比を、不連続で段階的に変更可能な有段変速機である。なお、自動変速機２を、変速比を連続的に変更可能な変速機としても良い。ＥＣＵ１０は、車両Ｖｅの走行において、例えば１〜８速のギヤ段（変速比）のうちのいずれかのギヤ段が形成されるように、自動変速機２を制御する。１〜８速のギヤ段のうちのいずれかのギヤ段が形成されることによって、自動変速機２は車輪７に駆動力を伝達する。なお、ギヤ段は１〜８速であることに限定されない。また、プラネタリギヤユニット３、油圧制御回路４、ディファレンシャルギヤ５、ドライブシャフト６、車輪７、およびトルクコンバータ８についてはそれぞれ、従来公知の構成である。

（第１の実施形態）
次に、上述したエンジンの制御装置としてのＥＣＵ１０による、本発明の第１の実施形態によるエンジンの制御方法について説明する。図２は、この第１の実施形態によるエンジンの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下に説明する制御処理は、車両Ｖｅのエンジン１の稼働状態において所定時間間隔で繰り返し実行される。

図２に示すように、ステップＳＴ１においてＥＣＵ１０は、車両Ｖｅのエンジン１に対して、要求駆動力を出力する。ＥＣＵ１０の要求エンジントルク設定部１１は、出力した要求駆動力を要求エンジントルクとして設定する。目標エンジントルク設定部１４は、設定された要求エンジントルクを目標エンジントルクとする。

次に、ステップＳＴ２に移行してＥＣＵ１０の現在エンジントルク算出部１２は、エンジン１から出力される現在エンジントルクを算出する。並行して、ＥＣＵ１０のガードエンジントルク設定部１３は、ガードエンジントルクを設定する。さらに、ＥＣＵ１０の追従判定部１５は、算出された現在エンジントルクが、ガードエンジントルクより大きいか否かを判定する。また、カウンタ１８は時間を計測する。

追従判定部１５が、算出された現在エンジントルクが、ガードエンジントルク以下である追従前であると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、制御処理を終了する。この場合、ステップＳＴ１において設定された要求エンジントルクが目標エンジントルクとなる。一方、追従判定部１５が、算出された現在エンジントルクはガードエンジントルクより大きいと判定した場合、カウンタ１８によって、現在エンジントルクがガードエンジントルクより大きくなった時点からの時間を計測する。追従判定部１５は、カウンタ１８による計測時間が所定の設定時間未満である追従前と判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、制御処理を終了する。この場合においても、ステップＳＴ１において設定された要求エンジントルクが目標エンジントルクとなる。

他方、追従判定部１５が、算出された現在エンジントルクはガードエンジントルクより大きいと判定し、かつカウンタ１８による計測時間が所定の設定時間以上である追従後であると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行する。

ステップＳＴ３においてＥＣＵ１０の要求エンジントルク設定部１１は、ドライバからのペダル開度などの要求に基づいて、要求エンジントルクを設定する。ＥＣＵ１０の徐変エンジントルク設定部１６は、現在エンジントルク算出部１２が算出した現在エンジントルクからのスイープ量を設定し、現在エンジントルクからスイープ量を減算した徐変エンジントルクを設定する。ここで、スイープ量とは、ガードエンジントルクまでスイープさせて戻す量である。ガードエンジントルク（図３中、ガードトルク）は、ＥＣＵ１０のガードエンジントルク設定部１３によって設定される。

目標エンジントルク設定部１４は、以下の（１）式に従って、目標エンジントルクを設定する。以上により、制御処理が終了する。
ｍｉｎ［ｍａｘ｛（現在エンジントルク−スイープ量），ガードエンジントルク｝，要求エンジントルク］…（１）

次に、ステップＳＴ２，ＳＴ３における目標エンジントルクの設定について、以下に詳細に説明する。図３は、この第１の実施形態によるエンジン１の制御方法を説明するためのグラフである。すなわち、図３において太二点鎖線で示すように、ドライバによってアクセルペダルが操作され、アクセルペダル開度センサ２１によって計測されるアクセル開度Ａｃｃが、０％から１００％になる場合を想定する。アクセル開度Ａｃｃに応じて、要求エンジントルクが決定される。現在エンジントルク（図３中、太破線）がガードエンジントルク（図３中、細一点鎖線）を超える前は、追従判定部１５は、算出された現在エンジントルクはガードエンジントルク以下である追従前と判定する。追従前と判定されている間は、目標エンジントルク設定部１４は、要求エンジントルクを目標エンジントルクに設定する。そのため、ガードエンジントルクでのガード処理がされない状態で、出力されるエンジントルクは上昇する。さらに、追従判定部１５は、算出された現在エンジントルクがガードエンジントルクより大きくなり、現在エンジントルクがガードエンジントルクより大きくなった時点からの時間が所定の設定時間Δｔ未満であると、追従前と判定する。この場合も、追従前と判定されている間は、目標エンジントルク設定部１４は、要求エンジントルクを目標エンジントルクに設定する。これにより、図３中太破線で示す現在エンジントルクが細一点鎖線で示すガードエンジントルクを超えた後から設定時間Δｔの間、目標エンジントルクは太実線で示すようにガードエンジントルクより大きく増加する。

続いて、追従判定部１５が、算出された現在エンジントルクはガードエンジントルクより大きく、かつ現在エンジントルクがガードエンジントルクより大きくなった時点からの時間が所定の設定時間Δｔを経過した追従後であると判定する。この場合、上述した（１）式に基づいて、目標エンジントルク設定部１４は目標エンジントルクを設定する。すなわち、目標エンジントルク設定部１４は、算出された現在エンジントルクからスイープ量を減算した徐変エンジントルクと、ガードエンジントルクとの大きい方を選択する。その後、徐変エンジントルクまたはガードエンジントルクの大きい方と、要求エンジントルクとの小さい方を選択する。目標エンジントルク設定部１４は、最終的に選択した、徐変エンジントルク、ガードエンジントルク、または要求エンジントルクのいずれかのエンジントルクを、目標エンジントルクとする。図３に示す例においては、徐変エンジントルクが選択されており、目標エンジントルクを徐変エンジントルクとして、エンジン１に対する出力エンジントルクＴｅの制御を行う。以上により、現在エンジントルクは、徐変してガードエンジントルクに収束する。

これに対し、従来のエンジン１の制御方法においては、アクセル開度Ａｃｃが０％から１００％になった場合、図３中細実線で示すように、目標エンジントルクはガードエンジントルクによってガード処理される。これによって、図３中細破線で示すように、現在エンジントルクは、遅延してガードエンジントルクに収束するように増加する。そのため、この第１の実施形態によるエンジン１の制御方法によれば、図３中打点部に示す部分において、ドライバビリティを改善することができる。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、目標エンジントルク設定部１４は、追従判定部１５による判定が追従前である間は、要求エンジントルクを目標エンジントルクとし、追従判定部１５による判定が追従後になった場合に、徐変エンジントルクとガードエンジントルクとのうちの大きい方のエンジントルクを選択し、選択されたエンジントルクと要求エンジントルクとのうちの小さい方のエンジントルクを目標エンジントルクとしていることにより、エンジン１におけるエンジントルクの上昇の遅れを最小限にすることができる。これにより、車両Ｖｅの性能の限界を向上でき、不要な変速を低減できるので、ドライバビリティの向上と燃費の向上とを両立することができ、車両Ｖｅの性能を最大限に発揮することができる。

さらに、図４は、この第１の実施形態によるエンジン１の制御方法の効果を説明するためのスロットル開度と車速との関係を示すグラフである。図４に示すように、アップシフト（太実線）を、駆動力の段差をつけずに円滑に行うことができるとともに、ダウンシフトに置いては、意図的に駆動力の段差をつけることができる。すなわち、４速と５速とにいて、要求駆動力（要求エンジントルク）は同じであり、４速から５速にアップシフトした場合（図４中、太実線）においても、駆動力に段差は生じない。これに対し、従来技術においては、５速から４速にダウンシフトした場合においては、ＮＶの限界（図４中、細実線）などの車両制約に応じてトルクが抑制されていた。そのため、従来の５速から４速へのダウン線（一点鎖線）に対して、本発明による５速から４速へのダウン線（破線）においては、スロットル開度を向上できる。したがって、例えば図４中打点部を跨がるようなダウンシフトにおいては、意図的に駆動力の段差を発生させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態によるエンジンの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下に説明する制御処理は、車両Ｖｅのエンジン１の稼働状態において所定時間間隔で繰り返し実行される。

図５に示すように、第２の実施形態による制御処理においては、ステップＳＴ１１において第１の実施形態におけるステップＳＴ１と同様にして、車両Ｖｅのエンジン１に対して、要求駆動力を出力する。ＥＣＵ１０の要求エンジントルク設定部１１は、出力した要求駆動力を要求エンジントルクとして設定する。目標エンジントルク設定部１４は、設定された要求エンジントルクを目標エンジントルクとする。

次に、ステップＳＴ１２に移行してＥＣＵ１０のカウンタ１８は、要求エンジントルクの出力からの経過時間を計測する。これは、エンジンモデルなどによって実際のトルク応答性が分かる場合には、要求エンジントルクの出力からの経過時間によって現在エンジントルクを算出できるためである。追従判定部１５は、カウンタ１８によって計測された経過時間が所定時間以上である否かを判定する。追従判定部１５は、カウンタ１８によって計測された経過時間が所定時間未満であると判定した場合（ステップＳＴ１２：Ｎｏ）、追従前と判定して制御処理を終了する。この場合、ステップＳＴ１１において設定された要求エンジントルクが目標エンジントルクとなる。一方、追従判定部１５が、カウンタ１８によって計測された経過時間が所定時間以上であると判定した場合（ステップＳＴ１２：Ｙｅｓ）、追従後であると判定して、ステップＳＴ１３に移行する。

ステップＳＴ１３においては、第１の実施形態におけるステップＳＴ３と同様に、目標エンジントルク設定部１４が、上述した（１）式に従って目標エンジントルクを設定する。以上により、制御処理が終了する。

第２の実施形態においては、追従判定部１５によって追従前と判定された場合に、要求エンジントルクを目標エンジントルクとし、追従後と判定された場合に、（１）式に従って目標エンジントルクを設定していることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述した実施形態において、算出される現在エンジントルクの代わりに、燃料噴射量、空気充填量、過給圧、またはスロットル開度を指標として用いることも可能である。

１ エンジン
１０ ＥＣＵ
１１ 要求エンジントルク設定部
１２ 現在エンジントルク算出部
１３ ガードエンジントルク設定部
１４ 目標エンジントルク設定部
１５ 追従判定部
１６ 徐変エンジントルク設定部
１８ カウンタ
２０ センサ群
２１ アクセルペダル開度センサ
２２ エンジントルクセンサ
２３ エンジン回転数センサ
２４ タービントルクセンサ
２５ 車速センサ

Claims (1)

1. 車両のエンジンに対する要求駆動力を要求エンジントルクとして設定する要求エンジントルク設定手段と、
   現在エンジントルクを算出する現在エンジントルク算出手段と、
   前記車両の制約によって設定されるガードエンジントルクを設定するガードエンジントルク設定手段と、
   前記エンジンの目標エンジントルクを設定する目標エンジントルク設定手段と、
   前記現在エンジントルクが前記ガードエンジントルクを超えたか否かを判定する追従判定手段と、
   前記現在エンジントルクが前記ガードエンジントルクに向けて徐変するように徐変エンジントルクを設定する徐変エンジントルク設定手段と、を備え、
   前記目標エンジントルク設定手段は、
   前記追従判定手段による追従の判定前においては、前記要求エンジントルクを前記目標エンジントルクとし、
   前記追従判定手段による追従の判定後においては、前記徐変エンジントルクと前記ガードエンジントルクとのうちの大きい方のエンジントルクを選択し、前記選択されたエンジントルクと前記要求エンジントルクとのうちの小さい方のエンジントルクを前記目標エンジントルクとする
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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