JP2020204305A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者のアクセルペダルの操作状態から必要な駆動力を予測し、エンジンに取り付けられる過給器の過給圧を制御する場合に、燃料消費の悪化を抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る車両制御装置（ＥＣＵ４０）は、車両１の運転者のアクセル操作状態に基づき、運転者が要求する第１の要求駆動力（予測要求駆動力）を予測する予測要求駆動力算出部４０１と、車両１と車両１の先行車両との相対速度、及び車両１と先行車両との車間距離に基づき、運転者が要求する第２の要求駆動力（常用駆動力）を予測する常用駆動力算出部４０２と、第１の要求駆動力が第２の要求駆動力よりも小さい場合に、第１の要求駆動力に基づき、車両１のエンジンに取り付けられるターボチャージャ１１の過給圧を制御する過給制御部４０３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン制御装置に関する。

例えば、運転者からの相対的に高いトルク要求が予測される場合に、ウェイストゲートバルブの開度を予め小さくなるように制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる技術によれば、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときに高い過給圧が得られる。

特開２０１７−０２０４４９号公報

しかしながら、例えば、運転者のアクセルペダルの操作状態から直近で必要なエンジントルク（駆動力）を予測し、予め過給圧を高めても、実際には、高い過給圧が必要ない場合もありうる。そのため、不要にエンジンの燃料消費を悪化させる可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、運転者のアクセルペダルの操作状態から必要な駆動力を予測し、エンジンに取り付けられる過給器の過給圧を制御する場合に、燃料消費の悪化を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
車両の運転者のアクセル操作状態に基づき、運転者が要求する第１の要求駆動力を予測する第１の要求駆動力予測部と、
前記車両と前記車両の先行車両との相対速度、及び前記車両と前記先行車両との車間距離に基づき、運転者が要求する第２の要求駆動力を予測する第２の要求駆動力予測部と、
前記第１の要求駆動力が前記第２の要求駆動力よりも小さい場合に、前記第１の要求駆動力に基づき、前記車両のエンジンに取り付けられる過給器の過給圧を制御する制御部と、を備える、
エンジン制御装置が提供される。

本実施形態によれば、エンジン制御装置は、自車と先行車両との相対速度、及び自車と先行車両との車間距離に基づく要求駆動力（第２の要求駆動力）を取得することができる。通常、運転者は、自車と先行車両との車間距離や相対速度によって、先行車両に追従するための加速の有無やその程度を判断し、アクセル操作を行うと考えられるからである。そのため、エンジン制御装置は、運転者のアクセル操作状態から予測される第１の要求駆動力が、自車と先行車両との位置関係等から予測される第２の要求駆動力よりも小さい場合、少なくとも第１の要求駆動力が必要となる可能性は高いと判断できる。よって、エンジン制御装置は、必要性が相対的に高いと判断可能な状況下で、アクセルペダルの操作状態に基づき予測される第１の要求駆動力を用いて過給器の制御を行うことにより、車両の加速応答性を高めつつ、燃料消費の悪化を抑制することができる。

上述の実施形態によれば、運転者のアクセルペダルの操作状態から必要な駆動力を予測し、エンジンに取り付けられる過給器の過給圧を制御する場合に、燃料消費の悪化を抑制することが可能な技術を提供することができる。

車両の構成の一例を示す図である。 ＥＣＵによる制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。 常用駆動力の算出方法の概要を説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

［車両の構成］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る車両１の構成を説明する。

図１は、本実施形態に係る車両１の構成の一例を示すブロック図である。

図中にて、二重線は、動力伝達系統を表し、破線は、信号伝達系統を表す。

図１に示すように、車両１は、エンジン１０と、動力伝達装置２０と、駆動輪３０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、先行車両検出センサ５０と、アクセル開度センサ６０と、車輪速センサ７０を含む。

エンジン１０は、車両１の駆動力源であり、ターボチャージャ１１が取り付けられている。エンジン１０は、例えば、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンや軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１０の出力（トルク）は、動力伝達装置２０を通じて、駆動輪３０に伝達される。

ターボチャージャ１１（過給器の一例）は、エンジン１０の排気ガスを利用してコンプレッサを駆動し、エンジン１０に吸入される空気の密度を高める。具体的には、ターボチャージャ１１は、ＥＣＵ４０の制御下で、ウェイストゲートバルブを開閉し、過給圧を調整することができる。

尚、エンジン１０には、ターボチャージャ１１の代わりに、スーパーチャージャ（過給器の一例）が取り付けられてもよい。この場合、スーパーチャージャは、リリーフバルブを開閉し、過給圧を調整することができる。

動力伝達装置２０は、エンジン１０の動力（トルク）を駆動輪３０に伝達する。動力伝達装置２０には、例えば、トランスミッション（変速機）、ディファレンシャル（差動装置）、ドライブシャフト等が含まれる。トランスミッションは、例えば、手動変速機であってもよいし、トルクコンバータを含む自動変速機であってもよいし、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速機）であってもよいし、ＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）等であってもよい。また、動力伝達装置２０には、例えば、トランスファやプロペラシャフトが含まれてもよい。

駆動輪３０は、動力伝達装置２０から伝達されるエンジン１０の動力で路面に駆動力を発生させて、車両１を走行させる。駆動輪３０は、左右の前輪であってもよいし、左右の後輪であってもよいし、その両方であってもよい。

ＥＣＵ４０（エンジン制御装置の一例）は、エンジン１０に関する制御処理を行う電子制御ユニットである。ＥＣＵ４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の補助記憶装置、及び入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。ＥＣＵ４０は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、予測要求駆動力算出部４０１と、常用駆動力算出部４０２と、過給制御部４０３を含む。

予測要求駆動力算出部４０１（第１の要求駆動力予測部の一例）は、運転者のアクセルペダルの操作状態に基づき、今後の運転者の要求駆動力の予測値（以下、「予測要求駆動力」）（第１の要求駆動力の一例）を算出する。

常用駆動力算出部４０２（第２の要求駆動力予測部の一例）は、自車（車両１）と先行車両との関係から運転者が通常利用（要求）すると考えられる駆動力（以下、「常用駆動力」）（第２の要求駆動力の一例）を算出する。換言すれば、常用駆動力算出部４０２は、自車と先行車両との関係に基づく運転者の要求駆動力（常用駆動力）を予測する。

過給制御部４０３（制御部の一例）は、ターボチャージャ１１に関する制御を行う。

先行車両検出センサ５０は、車両１（自車）の前方を位置する先行車両を検出するために用いられる。先行車両検出センサ５０は、例えば、カメラ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等である。先行車両検出センサ５０は、先行車両の存在の有無及びその位置を判断するための情報（例えば、画像情報や反射波或いは反射光の受信情報等）を取得し、取得した情報に基づき、先行車両の有無及び先行車両の位置、速度、大きさ等の判断に関する処理を行う。先行車両検出センサ５０の出力は、ＥＣＵ４０に取り込まれる。これにより、ＥＣＵ４０は、先行車両の有無や先行車両の位置、速度、大きさ等を把握することができる。

尚、先行車両検出センサ５０の機能のうち、先行車両の有無及び先行車両の位置や大きさ等の判断に関する処理を行う機能は、先行車両検出センサ５０の外部（例えば、ＥＣＵ４０）に移管されてもよい。この場合、先行車両検出センサ５０は、先行車両の存在の有無及びその位置を判断するための情報を外部（例えば、ＥＣＵ４０）に出力する。

アクセル開度センサ６０は、アクセルペダルの開度（踏み込み度合い）（以下、「アクセル開度」）を検出する。アクセル開度センサ６０の出力（検出結果）は、ＥＣＵ４０に取り込まれる。これにより、ＥＣＵ４０は、アクセル開度を取得することができると共に、アクセル開度の（直近の）履歴に基づき、アクセルペダルの（現在の）操作速度を取得（算出）することができる。

車輪速センサ７０は、車両１の駆動輪３０を含む各車輪に設けられ、各車輪の回転速度（以下、「車輪速」）を検出する。車輪速センサ７０の出力（検出結果）は、ＥＣＵ４０に取り込まれる。これにより、ＥＣＵ４０は、各車輪の車輪速を取得することができると共に、各車輪の車輪速に基づき、車両１の車速を取得（算出）することができる。

［ターボチャージャに関する制御処理］
次に、図２を参照して、ＥＣＵ４０によるターボチャージャ１１に関する制御処理について説明する。

図２は、ＥＣＵ４０による制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、車両１のイグニッションオン時の初期処理終了後から車両１のイグニッションオフ時の終了処理の開始までの間で、所定の処理周期ごとに、繰り返し実行される。

図２に示すように、ステップＳ１０２にて、予測要求駆動力算出部４０１は、アクセルペダルの（現在の）操作速度に基づき、今後のアクセル開度（例えば、一又は複数回分の処理周期の後のアクセル開度）を予測し、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４にて、予測要求駆動力算出部４０１は、ステップＳ１０２のアクセル開度の予測値、及び車両１の（現在の）車速に基づき、例えば、一又は複数回分の処理周期の後における予測要求駆動力を算出し、ステップＳ１０６に進む。例えば、ＥＣＵ４０は、アクセル開度の予測値、及び車両１の車速をパラメータとするマップや換算式等を補助記憶装置等に保持し、予測要求駆動力算出部４０１は、これらのマップや換算式等に基づき、予測要求駆動力を算出する。

ステップＳ１０６にて、常用駆動力算出部４０２は、車両１の（現在の）車速、車両１と先行車両との間の車間距離、及び車両１と先行車両との間の相対速度に基づき、常用駆動力を算出し、ステップＳ１０８に進む。常用駆動力は、例えば、複数のドライバを対象とした実車やシミュレータでの実験等に基づく経験則を用いて算出されうる。

例えば、図３は、常用駆動力の算出方法の概要を説明する図である。具体的には、図３は、車両１が特定車速で走行している条件下における、車両１と先行車両との相対速度及び車間距離と、運転者が先行車両との関係から要求すると考えられる車両１の前後加速度（以下、「要求加速度」）との関係を示す図である。より具体的には、図３は、車両１と先行車両との車間距離が相対的に短い場合の車両１に対する先行車両の相対速度と要求加速度との関係を示すグラフ３１０と、車両１と先行車両との車間距離が相対的に長い場合の車両１に対する先行車両の相対速度と要求加速度との関係を示すグラフ３２０を示す図である。

図３に示すように、車両１と先行車両との車間距離が相対的に短い場合（グラフ３１０の場合）、先行車両の相対速度の変化（上昇）に対する要求加速度の変化率（上昇勾配）は、相対的に大きくなる。車間距離が相対的に短い状態で先行車両が存在する場合、運転者は、先行車両に自車を追従させようとする傾向が高く、先行車両の相対速度の変化に対する加速（減速）応答性が高くなると考えられるからである。

一方、車両１と先行車両との車間距離が相対的に長い場合（グラフ３２０の場合）、先行車両の相対速度の変化（上昇）に対する要求加速度の変化率（上昇勾配）は、相対的に小さくなる。車間距離が相対的に長い状態で先行車両が存在する場合、運転者は、先行車に自車を追従させようとするよりは、自身のペースで加速しようと考える傾向が高くなり、先行車両の相対速度の変化に対する加速（減速）応答性が低くなると考えられるからである。

また、先行車両の相対速度の変化（上昇）に対する要求加速度の変化率は、車両１の車速によっても変化する。例えば、車両１の車速が相対的に低い場合と相対的に高い場合とでは、同じ相対速度の変化であっても、基準となる車速の違いにより運転者の感じ方が異なり、その結果として、加速応答性も異なりうるからである。

よって、常用駆動力算出部４０２は、グラフ３１０，３２０のような関係性に対応するマップや換算式等を用いて、要求加速度を算出すると共に、当該要求加速度に車両１の車両重量（質量）を乗算することにより、常用駆動力を算出することができる。具体的には、常用駆動力は、車両１に対する先行車両の相対速度が大きくなるほど大きく、且つ、車両１と先行車両との車間距離が長くなるほど、車両１に対する先行車両の相対速度の変化に対する変化率が大きくなる態様で算出される。

尚、車両１の前方で先行車両が検出されない場合がありうる。この場合、ステップＳ１０６では、例えば、車両１と先行車両との車間距離を予め規定される上限値であると仮定すると共に、車両１と先行車両との相対速度がゼロであると仮定した上で、常用駆動力が算出される。

図２に戻り、ステップＳ１０８にて、過給制御部４０３は、ステップＳ１０４で算出された予測要求駆動力がステップＳ１０６で算出された常用駆動力より小さいか否かを判定する。過給制御部４０３は、予測要求駆動力が常用駆動力より小さい場合、ステップＳ１１０に進み、それ以外の場合（即ち、予測要求駆動力が常用駆動力以上である場合）、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１０にて、過給制御部４０３は、予測要求駆動力に基づき、ターボチャージャ１１の過給圧に関する制御（以下、「先読み過給制御」）を実行し、今回の処理を終了する。例えば、先読み過給制御では、予測要求駆動力が現在のアクセル開度に対応する要求駆動力よりも大きい場合、予測要求駆動力に基づき、現在のアクセル開度に対応する過給圧よりも高い過給圧が得られるように、ウェイストゲートバルブが閉じ方向に補正される。

一方、ステップＳ１１２にて、過給制御部４０３は、通常の過給制御を行う。例えば、通常の過給制御では、現在のアクセル開度に基づき、ウェイストゲートバルブを適宜調整し、過給圧の調整が行われる。

［本実施形態の作用］
次に、本実施形態に係る車両１（ＥＣＵ４０）の作用について説明する。

本実施形態では、予測要求駆動力算出部４０１は、車両１の運転者のアクセル操作状態に基づき、運転者が要求する第１の要求駆動力（予測要求駆動力）を予測する。また、常用駆動力算出部４０２は、車両１と車両１の先行車両との相対速度、及び車両１と先行車両との車間距離に基づき、運転者が要求する第２の要求駆動力（常用駆動力）を予測する。そして、過給制御部４０３は、第１の要求駆動力が第２の要求駆動力よりも小さい場合に、第１の要求駆動力に基づき、車両１のエンジン１０に取り付けられるターボチャージャ１１の過給圧を制御する。

これにより、ＥＣＵ４０は、自車（車両１）と先行車両との相対速度、及び自車と先行車両との車間距離に基づく要求駆動力（第２の要求駆動力）を取得することができる。通常、運転者は、自車と先行車両との車間距離や相対速度によって、先行車両に追従するための加速の有無やその程度を判断し、アクセル操作を行うと考えられるからである。そのため、ＥＣＵ４０は、運転者のアクセル操作状態から予測される第１の要求駆動力が、自車と先行車両との位置関係等から予測される第２の要求駆動力よりも小さい場合、少なくとも第１の要求駆動力が必要となる可能性は高いと判断できる。よって、ＥＣＵ４０は、必要性が相対的に高いと判断可能な状況下で、アクセルペダルの操作状態に基づき予測される第１の要求駆動力を用いてターボチャージャ１１の制御を行うことにより、車両１の加速応答性を高めつつ、燃料消費の悪化を抑制することができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・改良が可能である。

１ 車両
１０ エンジン
１１ ターボチャージャ（過給器）
２０ 動力伝達装置
３０ 駆動輪
４０ ＥＣＵ（エンジン制御装置）
５０ 先行車両検出センサ
６０ アクセル開度センサ
７０ 車輪速センサ
４０１ 予測要求駆動力算出部（第１の要求駆動力予測部）
４０２ 常用駆動力算出部（第２の要求駆動力予測部）
４０３ 過給制御部（制御部）

Claims (1)

1. 車両の運転者のアクセル操作状態に基づき、運転者が要求する第１の要求駆動力を予測する第１の要求駆動力予測部と、
   前記車両と前記車両の先行車両との相対速度、及び前記車両と前記先行車両との車間距離に基づき、運転者が要求する第２の要求駆動力を予測する第２の要求駆動力予測部と、
   前記第１の要求駆動力が前記第２の要求駆動力よりも小さい場合に、前記第１の要求駆動力に基づき、前記車両のエンジンに取り付けられる過給器の過給圧を制御する制御部と、を備える、
   エンジン制御装置。

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