JP2593526B2

JP2593526B2 - エンジンの出力制御装置

Info

Publication number: JP2593526B2
Application number: JP18994588A
Authority: JP
Inventors: 栄持西村; 和俊信本; 薫外山; 裕 ▲塚▼原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JPH0240039A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの出力制御装置に関するものであ
る。

（従来技術）最近のエンジン、特に自動車用エンジンでは、アクセ
ル開度に応じたエンジン出力の大きさ、例えばスロット
ル弁の開度を電気的に制御するようにしたものが多くな
っている。このものにあっては、アクセル開度に応じた
エンジン出力の大きさというものを任意に変更し得るた
め、走行状態等に応じてエンジン出力を最適なものとす
ることができる。

このような観点から、特開昭61−126346号公報に記載
のものでは、コーナリング中すなわちハンドルを切った
ときに、同じアクセル開度であれば直進走行時に比して
スロットル弁の開度が小さくなるようにすなわちエンジ
ン出力を低下させて、コーナリングの安全性をより高め
るようにしたものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、エンジン出力を制御する場合、定速走行時
の車速維持性と加速性とを共に満足させることが望まれ
る。このため、アクセル開度に応じてエンジン出力に関
連した制御量例えば目標エンジン出力を決定する一方、
アクセル開度が車速に応じて決定される基準アクセル開
度よりも大きくなったときは、同じアクセル開度であれ
ばエンジン出力が大きくなるように上記目標エンジン出
力を補正することが考えれている。この点を詳述する
と、車速維持のためには、アクセル開度の変化量に対す
るエンジン出力の変化量というのが小さいことが望まれ
るため、上記目標エンジン出力としては比較的小さくす
ることが望まれる。これに対して、十分な加速性を得よ
うとすれば、上記目標エンジン出力が大きくなることが
望まれる、このため、上記基準アクセル開度というもの
を、車速を維持するのに必要十分な大きさとして、すな
わち現在の車速に応じた走行負荷に見合ったものとして
設定して、アクセル開度がこの基準アクセル開度よりも
大きくなったときに加速要求があったものとして目標エ
ンジン出力が大きくなるように補正する。これにより、
車速維持性と加速性とが共に満足されることになる。

しかしながら、走行負荷というものは走行状態、特に
路面勾配によって大きく変化する。したがって、基準ア
クセル開度を平坦路のように走行負荷の小さいことを前
提として設定した場合は、大きなエンジン出力を要する
例えば登坂路を走行する場合は、加速を要求していない
のも拘らずアクセル開度が基準アクセル開度よりも大き
くなってしまうような事態が生ずる。このことは、アク
セル開度の変化量に対するエンジン出力の変化量が大き
くなり、走行負荷が大きいときの車速維持性というもの
が損なわれてしまうことになる。逆に基準アクセル開度
というものを登坂路のように走行負荷の大きい場合を前
提として設定した場合は、平坦路のように走行負荷の小
さいときにおける車速維持性というものが損なわれてし
まうことになる。

したがって、本発明の目的は、車速に応じて設定され
る基準アクセル開度を境としてアクセル開度の変化量に
対するエンジン出力の変化量を変更するようにしたもの
を前提として、走行負荷の大小に拘らず車速維持性と加
速性とを高い次元で共に満足し得るようにしたエンジン
の出力制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達成するため、本発明にあっては次のよ
うな構成としてある。すなわち、第11図にブロック図的
に示すように、エンジンの出力を調整する出力調整手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記アクセル開度検出手段の出力を受け、アクセル開
度に応じて前記出力調整手段の制御量を決定する制御量
決定手段と、前記制御量決定手段からの出力を受け、前記制御量と
なるように前記出力調整手段の駆動を制御する駆動制御
手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段からの出力を受け、車速に応じて基
準アクセル開度を設定する基準アクセル開度設定手段
と、前記アクセル開度検出手段および基準アクセル開度設
定手段からの出力を受け、アクセル開度が上記基準アク
セル開度よりも大きいときは小さいときに比して、同じ
アクセル開度であればエンジン出力が大きくなるように
前記制御量を補正する補正手段と、車両の走行負荷を検出する走行負荷検出手段と、前記走行負荷検出手段からの出力を受け、走行負荷が
大きいときは小さいときに比して、前記基準アクセル開
度が大きくなるように変更する基準アクセル開度変更手
段と、を備えた構成としてある。

このような構成とすることにより、走行負荷の大きい
ときに例えば登坂路のときは、走行負荷の小さいとき例
えば平坦路のときに比して、基準アクセル開度というも
のが大きくなる。そして、この基準アクセル開度が大き
くなった分の余裕作動力が、走行負荷が大きくなったこ
とを補って車速を維持するためのものに用いられ、車速
維持性というものが走行負荷の大小に拘らず満足される
ことになる。

（実施例）以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

全体構成第１図において、エンジン１の出力が変速機２を介し
て、図示を略す駆動論へと伝達される。この変速機２
は、実施例ではロックアップクラッチ付きのトルクコン
バータ３と前進４段用とされた多段変速歯車機構４とか
ら構成されている。また、エンジン１は、オットー式と
されて、その吸気通路11に設けたスロットル弁12の開度
を調整することにより、吸入空気量すなわちエンジン出
力の調整がなされる。そして、スロットル弁12は、DCサ
ーボモータ、ステップモータ等のアクチュエータ13によ
って駆動される。

スロットル弁12を駆動する部分の詳細は、第２図に示
す通りである。先ず、31〜33はそれぞれ並列に並置され
た第１〜第３の３つのスライダで、真中の第１スライダ
31が、ワイヤ34を介してスロットル弁12に連結されてい
る。このスライダ31の一側方にある第２スライダ32は、
ワイヤ37を介してプーリ38に連結され、このプーリ38
が、電磁式のクラッチ39を介してモータ等の回転式のア
クチュエータ13に連結されている。そして、両スライダ
31、32は、共に第２図右方ストローク端にあるとき、第
２スライダ32が左方へ変位したときに、これに押圧され
た第１スライダ31が直ちに左方へ変位し得るようにされ
ている。

一方、第３スライダ33は、ワイヤ35を介して、アクセ
ル38に連結されている。そして、第１と第３スライダ3
1、33は、共に左右ストローク端にあるときに、第３ス
ライダ33を図中左方へ変位したときに、この第３スライ
ダ33が無効ストロークｌ分だけ変位した後、第１スライ
ダ31が左方へ押圧変位されるようになっている。そし
て、この無効ストロークｌは第３図に示すように、アク
セル開度が50％以上となったときにスロットル弁12が開
き始めるように設定されている。

なお、各スライダ31〜33は、アクセル36を操作しない
限り、それぞれ右方ストローク端に位置するように付勢
されている（第１スライダ31は、スロットル弁12に付設
されているリターンスプリングの付勢力を受けてい
る）。また、アクチュエータ13の制御系に異常が生じた
ときには、クラッチ39のコイル39aに通電され、クラッ
チ39が切断されるようになっている。

第１図、第２図中21は制御ユニットで、これはデジタ
ル式あるいはアナログ式のコンピュータを利用して、よ
り具体的には実施例ではマイクロコンピュータを利用し
て構成されている。この制御ユニット21には、各センサ
（スイッチ）22〜24からの信号が入力される一方、制御
ユニット21からは前記アクチュエータ13に対して出力さ
れる。上記センサ22はアクセル開度を検出するものであ
る。センサ23は車速を検出するものである。センサ24は
１速、２速等の変速段（ギヤ位置）を検出するものであ
る。

なお、制御ユニット21は、基本的に、CPU、ROM、RA
M、CLOCKを備える他、必要に応じて入出力インタフェイ
ス、A/D変換器等を有するが、これ等はマイクロコンピ
ュータを利用する場合の既知の構成なので、その詳細な
説明は省略する。勿論、後述するスロットル特性等はRO
Mに記憶されているものである。

制御の概要上記制御ユニット21は、アクセル開度に応じた目標ス
ロットル開度となるようにアクチュエータ13を制御す
る。以下この制御の概要について述べる。

先ず、基本のスロットル特性が、第４図のようにマッ
プ化されて設定されている。この基本のスロットル特性
は、走行負荷の小さい平坦路を基準として車速維持性を
十分に満足するように、アクセル開度の変化量に対する
スロットル開度の変化量があまり大きくならないように
設定されている。そして、この基本のスロットル特性に
照して、アクセル開度αに応じた基本のスロットル開度
TBが決定される。

上記基本のスロットル開度TBに対して、後述するゲイ
ンG1を掛け合わせることにより、最終目標スロットル開
度Tnが決定される。そして、この最終目標スロットル開
度Tnとなるように、アクチュエータ13が駆動される。

ゲインG1は、１速、２速等の変速段（ギヤ位置）毎
に、第７図に示すように、車速Ｖと偏差ΔＡをパラメー
タとして、あらかじめマップ化されている。この偏差Δ
Ａは、第５図に示すように、現在のアクセル開度αから
R/Lライン上の基準アクセル開度αRLを差し引いた値、
すなわち余裕駆動力を示す値とされる。なお、第５図の
R/Lラインは、第４図に示す基本のスロットル特性に従
うものである。この第５図では、R/Lラインとして、符
号Ｘにより基準値設定用としての平坦路の場合と、符号
Ｙにより比較のためのある路面勾配を有する登坂路の場
合との２つを示してある。したがって、現在のアクセル
開度が同じであったとしても、偏差ΔＡは、R/Lが平坦
路用（Ｘ線）であるか、登坂路用（Ｙ線）であるかによ
って異なり、この異なる分を第５図でα１として示して
ある。

上述のように設定されたΔＡと車速とによりマップ化
されたゲインG1は、第７図から明らかなように、ΔＡが
大きいほど、加速要求が強いものとして大きく設定さ
れ、また車速が大きいほど小さくされる。これにより、
R/L付近での定常走行性（一定車速の維持性）と、加速
要求時の十分な加速性とが共に満足される。なお、上記
G1決定のために用いるΔＡとしては、後述するように、
その定積分値を用いるようにしてある。

上記ΔＡは、現在のアクセル開度αが同じであったと
しても、走行負荷に応じて変化するが、平坦路用（第５
図Ｘ線）のR/Lラインに基づいて基本のΔＡを決定す
る。そして、平坦路の場合はこの基本のΔＡそのものが
ゲインG1決定用としてそのまま用いられる一方、登坂路
の場合は、この基本のΔＡからα１を差し引いた値をゲ
インG1決定用のΔＡとして用いるようにしてある。

前述した制御内容を図式的に示したのが第６図であ
る。この第６図から明らかなように、平坦路走行の場合
は、アクセル開度が基準アクセル開度αRL（第５図の平
坦路用R/Lラインによって決定）よりも大きくなったと
きに、アクセル開度の変化量に対するスロットル開度の
変化量が大きくされる。また、登坂路の場合は、基準ア
クセル開度が上記平坦路用のαRLに対してα１だけが加
算された値とされる。そして、このα１分に相当するエ
ンジン出力が、登坂路走行を定常走行するのに要求され
るエンジン出力と見合った分とされる。

走行負荷検出走行負荷すなわち平坦路であるか登坂路であるかの決
定は、上記偏差ΔＡと車体加速度ｇとに基づいて、第10
図に示すマップを参照して決定される。この第10図では
平坦路と登坂路との判定のハンチングを防止するための
ヒステリシスを設けてある。すなわち、第10図α線が登
坂路走行中から平坦路であることの判定を行うためのも
のであり、β線が平坦路走行中から登坂路であることの
判定を行うためのものであり、このα線とβ線との間の
領域がヒステリシス用とされている。勿論、このα線、
β線共に、変速段に応じたものが用意されている。

ここで、車体加速度の決定に際しては、原則として、
車速を微分することにより得るようにしてある。ただ
し、車両の搭載されている一般的な車速センサは、かな
りのノイズを含むため、実施例では、応答性を考慮して
0.5秒毎に車速をサンプリングして、最新のサンプリン
グ値から時間的に古い（実施例では３秒前）サンプリン
グ値を差し引くことにより車体加速度を求めるようにし
てある。

また、走行負荷の判定に際しては、偏差ΔＡおよび車
体加速度と共に、その定積分値を用いると共に、両者間
に位相差を設けて行うようにしてある。この点を詳述す
ると、運転者は定速走行状態でもわずかながらアクセル
開度を変化させるような操作を行うことが多いこと、お
よび車両はその慣性のため車体加速度というものはアク
セル開度の変化に多少なりとも遅れて発生することにな
る。したがって、微妙なアクセル開度の変動を補償すべ
く、ある瞬間での偏差のΔＡと車体加速度というものを
用いることなく、両者の定積分値を用いて走行負荷判定
を行うようにしてある。また、アクセル開度変化に対す
る車体加速度変化の遅れを補償すべく、偏差ΔＡの定積
分値∫ΔAdtに対して、車体加速度の定積分値∫gdtを所
定位相分遅れたものを用いるようにしてある。

次に、走行負荷検出の詳細について、第９図に示すフ
ローチャートを参照しつつ説明するが、以下の説明でＳ
はステップを示す。なお、実施例では、走行負荷を平坦
路相当である路面勾配以上の傾斜角を有する登坂路相当
との２つに大別するためのものとなっている。

先ず、S2において、タイマのカウント値が零よりも小
さくなったか否かが判別される。このS2での判別は、タ
イマのセット初期値が500msecとされて、後述する第８
図のP2でのデータ入力後500msec経過したか否かの判別
に相当する。そして、このS2の判別でNOのときはそのま
まリターンされ、S2の判別でYESのときにS3以降の処理
がなされる。

S3では、計測した車速Ｖのレジスタの入換えが行なわ
れる。また、S4において、車体加速度のレジスタ入換え
が行なわれる。この後、S5において、最新の車速から最
も古い車速V6を差し引くことにより車体加速度dv/dtが
算出され、P6においてこのdv/dtが最新の車体加速度GO
として設定される。そして、S7において、上記GOとS4で
入替えされたG1〜G5とを加算することにより、車体加速
度の積分積∫gdtが算出される。さらに、S8において
は、偏差ΔＡについてのレジスタ入替えが行なわれる。

S8の後、S9において、変速段に応じたR/Lマップが選
択され、S10においてこの選択されたR/Lマップ上のアク
セル開度αRLが現在の車速に応じて読出される。この後
S11において実際のアクセル開度αから上記S10で読出さ
れたαRLを差し引くことにより、現在の偏差ΔＡが算出
される。そして、S12において、このS11でのΔＡが零よ
りも小さいか否かが判別される。このS12の判別でNOの
ときはS11のΔＡがそのまま後の積分用に用いるΔAOと
して設定されると共に、S12の判別がYESのときは、S13
の処理を経ることによってΔAOが０として設定される。
この後は、S15において、偏差ΔＡの積分値∫ΔAdtが、
S8のレジスタに記憶されているΔA3からΔA8までを加算
することにより算出される。このS15での処理から明ら
かなように、∫ΔAdtの算出は、車体加速度∫gdtの算出
よりも時間的に古いものが用いられており、これにより
両積分値に位相差が与えられることになる。

S15の後、S16において、現在フラグが１であるか否
か、すなわち現在登坂路走行に相当するような走行負荷
が大きい状態であるか否かが判別される。このS16の判
別でNOのときは、現在平坦路走行に相当する走行負荷の
小さいときである。このときは、S17において、変速段
に応じて、平坦路から登板路への移行判定用のマップ
（第10図のβ線）が選択される。この後、S17で選択さ
れたマップにS15で算出された∫Δadtを照合することに
より、この、マップ上の予想加速度g₁が読出される。そ
して、S19において、S7で算出された車体加速度∫gdt
が、上記予想加速度g₁よりも大きいか否かが判別され
る。この判別でYESのときは、現在も平坦路を走行して
いるときなので、S20においてタイマを初期値500msecに
セットした後、リターンされる。また、S19の判別でNO
のときは、S21において、S19の判別が２回続けてNOであ
るか否かが判別される。このS21の判別でNOのときはそ
のまま上記S20に移行し、またS21の判別でYESのとき
は、平坦路から登坂路へ移行したときであるとして、S2
2においてフラグが１にセットされた後、S20へ移行す
る。なお、S21の判別は、平坦路と登坂路との判定にハ
ンチングが生じるのをより確実に防止するためになされ
る。

前記S16の判別でYESのときは、現在登坂路走行中であ
り、このときはS23〜S27で平坦路へ移行したか否かの判
別のための処理が行なわれることになる。すなわち、S2
3で変速段に応じて登坂路から平坦路移行判定用のマッ
プ（第10図α線）が選択され、S24においてこの選択さ
れたマップ上の予想加速度g₂が読出される。そして、S2
5において、∫gdtがg₂よりも小さいこと、およびこの判
定が２回連続されたことを条件として、S27でフラグが
平坦路走行を示す０にリセットされた後S20に移行し、
これ以外のときは、上記S27を経ることなくS20に移行す
る。

スロットル制御走行負荷をも加味したスロットル制御の詳細につい
て、第８図にフローチャートを参照しつつ説明する。な
お、以下の説明でＰはステップを示す。

先ず、P1においてシステム全体のイニシャライズが行
なわれた後、P2において各センサ22〜24からの信号が読
込まれる。

P3では、第４図の基本のスロットル制御に照して、ア
クセル開度αに応じた基本のスロットル開度TBは読込ま
れる。次いで、P4において、ギヤ位置に応じたR/Lマッ
プ（第５図）が選択される。そして、P5において、P4に
おいて選択されたマップに照して、現在の車速Ｖに応じ
た基準のアクセル開度αRLが読込まれる。

P6では、前述した登坂路の検出が行なわれ（第９
図）、引続きP7においてフラグが１であるか否かが判別
される。このフラグは、第９図のS22あるいはS27で設定
されたものであり、このP7の判別でNOのときは、平坦路
のときとなる。このときは、P8において、後述する基本
アクセル開度αRLの補正係数αｓを零にクリアした後、
P9に移行する。p9では、現在のアクセル開度αから基準
アクセル開度αRLを差し引くことにより、偏差ΔＡが算
出される。この後、P10において、ΔＡが零よりも小さ
いか否かが判別される。このP10の判別でYESのとき（降
坂路のとき）は、P11でΔＡを零にセットした後P12へ以
降し、P10の判別でNOのときはP11を経ることなくP12へ
移行する。

P12では、ギヤ位置に応じて、ゲインG1を設定したマ
ップ（第７図）が選択される。引続きP13で、P12で選択
されたマップを参照して、ゲインG1が決定される。そし
て、P14において、P3で決定された基本の目標スロット
ル開度TBにゲインG1を掛け合わせることにより、最終目
標スロットル開度Tnが算出される。この後は、P15にお
いてTnが出力される（Tnの実現）。

前記P7の判別でYESのときは、登坂路走行のときであ
る。このときは、基準のアクセル開度αRLが、平坦性の
場合よりもα１だけ大きくされるが、このα１を一挙に
大きくするのではなく、第８図のフローチャート１サイ
クル毎にαｃ（αｃ＜＜α１）分づつ大きく（徐々に大
きく）するようにしてある、すなわち、P16において、
補正すべき最終値α１が後述のようにセットされた後、
P17において、αｓがα１以上となったか否かが判別さ
れる。このAP7の判別でNOのときは、P18において、前回
のαｓに上記αｃを加算した値が新たにαｓとして設定
され、引続きP19において、P5で設定された基準アクセ
ル開度αRLに対して上記P18で決定されたαｓを加算す
ることにより補正後のαRLが決定される。この後は、前
述したP9以降の処理を経る。P18の繰り返し通過するこ
とによって、やがてP17の判別がYESとなる。このとき
は、P20において、P5で設定された基準アクセル開度αR
Lに対してα１（＝αｓ）を加算することにより、補正
後のαRLが決定された後、P9以降の処理を経る。

上記P16でのα１は、実施例では、第９図のS25での、
予想加速度g₂と積分され加速度∫gdtの偏差に応じて決
定される。すなわち、g₂から∫Δgdtを差し引いた偏差
Δｇが大きいほど、急勾配であるとしてα１が大きくさ
れる。なお、このα１は、段階的あるいは連続可変式に
決定することができる。

以上実施例では、走行負荷を平坦路走行相当と登坂路
走行相当との２段階で検出するようにしたが、３段階以
上あるいは連続可変式（無段階）に検出することもでき
る。勿論、走行負荷の検出は、勾配センサを用いて行な
うようにしてもよい。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、車速維
持性と加速性という両方の要求を、走行負荷の大小に拘
らず満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。第２図はスロットル弁を駆動する部分の詳細な一例を示
す図。第３図は第２図に示すものにおいてスロットル弁駆動用
のアクチュエータが故障した場合に得られるスロットル
特性図。第４図は基本のスロットル特性を示す図。第５図はロード・ロードラインと偏差ΔＡとの関係を示
す図。第６図は本発明の制御的内容を図式的に示す図。第７図はゲインG1を求めるためのマップを示す図。第８図、第９図は本発明の制御例を示すフローチャー
ト。第10図は偏差ΔＡと加速度とにより平坦路と登坂路との
判定を行うために用いるマップを示す図。第11図は本発明の全体構成をブロック図的に示す図。 1:エンジン 12:スロットル弁 13:アクチュエータ 21:制御ユニット 22〜24:センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲塚▼原裕広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献実開昭63−179240（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−25435（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの出力を調整する出力調整手段
と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記アクセル開度検出手段の出力を受け、アクセル開度
に応じて前記出力調整手段の制御量を決定する制御量決
定手段と、前記制御量決定手段からの出力を受け、前記制御量とな
るように前記出力調整手段の駆動を制御する駆動制御手
段と、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段からの出力を受け、車速に応じて基準
アクセル開度を設定する基準アクセル開度設定手段と、前記アクセル開度検出手段および基準アクセル開度設定
手段からの出力を受け、アクセル開度が上記基準アクセ
ル開度よりも大きいときは小さいときに比して、同じア
クセル開度であればエンジン出力が大きくなるように前
記制御量を補正する補正手段と、車両の走行負荷を検出する走行負荷検出手段と、前記走行負荷検出手段からの出力を受け、走行負荷が大
きいときは小さいときに比して、前記基準アクセル開度
が大きくなるように変更する基準アクセル開度変更手段
と、を備えていることを特徴とするエンジンの出力制御装
置。