JP3719346B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安定した定速走行を実現すると共に、アクセル操作によるドライバの要求に応じた走行制御への切り替えを円滑に行い得るエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近時、クルーズコントロールと称される車両（自動車）の定速走行制御が注目されている。この定速走行制御は、ドライバが設定した目標車速に応じてエンジンの作動を制御して一定速度での走行を実現するものであり、アクセル操作に応じたエンジン制御に代えて、例えばエンジンＥＣＵにおいて上記目標車速に応じたスロットル開度を求めて電子スロットル機構の作動を制御してエンジン出力を制御し、車両の走行速度を前記目標車速に一定化する如く構成される。
【０００３】
尚、このような定速走行制御は、ブレーキ操作を伴うことなしに車両が所定の速度以上で走行している等の条件の下で、ドライバによるモードスイッチ（定速走行モード設定釦）の操作により設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらエンジンの出力は、必ずしも前記電子スロットル機構におけるスロットル開度に比例するものではなく、むしろ筒内平均有効圧に依存する。この為、例えばアクセル操作量（アクセルポジション値）に対応付けて予め設定したスロットル開度に従って電子スロットル機構の作動を制御したとしても、その制御に対応してエンジン出力が変化するとは限らないので、安定した定速走行が実現されるとは限らない。換言すればエンジンの出力がスロットル開度に略比例すると看做して電子スロットル機構の作動を制御しているに過ぎないので、エンジンの出力が期待通りに制御されるとは限らない。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、エンジンの出力を適正に制御して、設定された目標速度に応じた安定した定速走行を実現することのできる簡易な構成のエンジン制御装置を提供することにある。
特に本発明は、種々のエンジン仕様に拘わることなく、安定な定速走行を簡易に実現することのできるエンジン制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
更には本発明は、定速走行制御とアクセル操作によるドライバの要求に応じた走行制御との切り替えを円滑に行うことのできる簡易な構成のエンジン制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係るエンジン制御装置は、エンジンの出力がその筒内平均有効圧に依存することに着目し、アクセルポジション値によって変化する、エンジンの回転数とトルクとの関係を記述した正味平均有効圧マップを有効に活用してエンジン制御を行うものであって、
アクセルポジション値に相当するエンジンの回転数とトルクとの関係をエンジンの仕様に応じて記述した第１の正味平均有効圧マップと、アクセルポジション値に相当するエンジンの回転数とトルクとの関係をエンジンの平均的特性に応じて記述した定速走行用の第２の正味平均有効圧マップとを備え、
アクセルペダル操作に応じたアクセルポジション値に従って前記第１の正味平均有効圧マップを参照して前記エンジンから得るべきドライバ要求目標トルクを求める共に、定速走行を実現する目標アクセルポジション値に従って前記第２の正味平均有効圧マップを参照して前記エンジンから得るべき定速走行目標トルクを求め（目標トルク算出手段）、この目標トルク算出手段にて求められたドライバ要求目標トルクと定速走行目標トルクの内の大きい値を前記エンジンから得るべき目標トルクとして選択し、この目標トルクに従って電子スロットル機構に対して付与すべき制御目標スロットル開度を設定し（目標スロットル算出手段）、上記制御目標スロットル開度に従って前記電子スロットル機構におけるスロットル開度を制御することで前記エンジンの作動を制御する（電子スロットル制御手段）ことを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、請求項２に記載するように前記第２の正味平均有効圧マップは、種々仕様のエンジンを搭載した車両において実施された定速走行制御のマッチング実績に応じて、その定速走行制御に用いた正味平均有効圧マップの平均値として求めるように構成される。
【００１０】
即ち、本発明は、前記目標トルク算出手段として、エンジンの仕様に応じて設定される第１の正味平均有効圧マップと、エンジンの平均的特性に応じて設定された定速走行用の第２の正味平均有効圧マップとを個別に準備し、アクセルペダル操作に応じたアクセルポジション値に従って前記第１の正味平均有効圧マップを参照してドライバ要求目標トルクを求めると共に、前記定速走行を実現する目標アクセルポジション値に従って前記第２の正味平均有効圧マップを参照して定速走行目標トルクを求め、これらのドライバ要求目標トルクと定速走行目標トルクの内の大きい値を前記エンジンから得るべき目標トルクとして選択出力する（目標トルク選択手段）ように構成することを特徴としている。
【００１１】
特に正味平均有効圧マップとして、上記の如く第１および第２の正味平均有効圧マップをそれぞれ準備することで、エンジンの仕様に応じてマッチング処理が必要なマップの作成を簡易化し、種々のエンジン仕様に拘わることのない安定な定速走行制御を簡易に実現すると共に、ドライバの要求（アクセルペダル操作）に応じて種々のエンジン仕様により定まる走行制御を実現することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るエンジン制御装置について説明する。
図１はこの発明に係るエンジン制御装置の要部概略構成図で、エンジン（図示せず）の吸気管に組み込まれた電子スロットル機構１の作動を制御するエンジンＥＣＵ２を主体として構成される。電子スロットル機構１は、そのスロットル弁１ａをスロットルコントロールサーボモータ１ｂにて駆動することで、そのスロットル開度が調整されるもので、該スロットル開度はスロットルポジションセンサ１ｃにて検出されるようになっている。このような電子スロットル機構１の作動（スロットル開度）は、スロットルバルブ制御部３により電子的にフィードバック制御される（電子スロットル制御手段）。
【００１３】
さてエンジンＥＣＵ２は、概略的にはクルーズコントロール（定速走行）用制御部４、目標トルク演算部５、およびエンジン制御部６を備えて構成される。クルーズコントロール用制御部４は、例えばメインスイッチが投入された状態においてクルーズコントロールスイッチが操作されたとき、そのときの車速を定速走行の目標車速として設定する役割を担う。このクルーズコントロール用制御部４は、ブレーキスイッチやアクセルスイッチ等の状態を監視しており、基本的にはブレーキ操作がなされない状態で、車両が一定速度以上で走行していること等を条件としてクルーズコントロールの走行モードを設定する。尚、上記の如く設定される目標車速は、例えばマニュアルスイッチの操作により適宜可変設定することも可能である。
【００１４】
しかして前記クルーズコントロール用制御部４は、上述した如く設定した目標車速と、車速センサにより検出される現在の車速（実車速）との偏差（差分）に応じてエンジンの出力を制御して一定の走行速度を維持するべく、例えばアクセルペダル操作量に相当する目標アクセルポジション値（目標ＡＰＳ）を求めるものとなっている。
【００１５】
一方、目標トルク演算部５は、基本的にはドライバにより踏圧操作されるアクセルペダル７の操作量を検出するアクセルポジションセンサ８の出力であるアクセルポジション値（ドライバ要求ＡＰＳ）に応じて、或いは前記クルーズコントロール用制御部４にて設定された定速走行を実現する上での目標アクセルポジション値（目標ＡＰＳ）に応じて、エンジンから得るべくトルクを目標トルクとして求める役割を担う。特にこの目標トルク演算部５は、後述するようにアクセルポジション値に応じて変化するエンジンの回転数とトルクとの関係を記述した正味平均有効圧マップ（ＰＥマップ）を参照し、上記アクセルポジション値（ドライバ要求ＡＰＳ／目標ＡＰＳ）と、そのときのエンジン回転数とに応じて前記エンジンから得るべき目標トルクを求めるものとなっている。即ち、アクセル操作によるドライバの要求に応じて、或いは定速走行を実現する上での制御すべき対象がエンジンの出力であることから、目標トルク演算部５ではアクセルポジション値に応じてエンジンから得るべき目標トルクを算出するものとなっている。
【００１６】
しかしてエンジン制御部６は、上述した如く求められた目標トルクに従い、前述した電子スロットル機構１の作動を制御するスロットルバルブ制御部３に対して、その制御目標として付与すべき目標スロットル開度（目標ＴＰＳ）を求める目標スロットル算出手段として機能する。そしてこの目標スロットル開度を前記スロットルバルブ制御部３に与えることで、電子スロットル機構１におけるスロットル弁１ａの開度（スロットル開度）を調整し、これによってエンジンの出力を制御するものとなっている。
【００１７】
このように構成されるエンジン制御装置についてより具体的に説明すると、その全体的な制御系は、例えば図２に示すように構成される。即ち、クルーズコントロール用制御部４は、ドライバにより設定された目標車速１１と、車速センサ１２によって検出される実車速との差分を差分器１３にて求め、定速走行演算部１４にて上記目標車速での定速走行を実現する上での目標ＡＰＳを算出するように構成される。つまり定速走行演算部１４は、前記目標車速での定速走行を実現する制御値として、アクセルペダル７の操作量に相当する目標アクセルポジション値を求めるものとなっている。
【００１８】
一方、目標トルク演算部５は、エンジンＥの回転数とトルクとの関係をアクセルポジション値をパラメータとして記述した正味平均有効圧マップ（ＰＥマップ）２１を備えている。このＰＥマップ１５は、エンジンＥの仕様に応じて予めマッチング処理されたもので、エンジンＥの性能を引き出して車両Ｃの走行制御性を決定付ける重要な役割を担うものである。しかして目標トルク演算部５は、アクセルポジションセンサ８の出力として求められるアクセルポジション値（ドライバ要求ＡＰＳ）と、前記クルーズコントロール用制御部４にて設定された定速走行を実現する上での目標アクセルポジション値（目標ＡＰＳ）とを選択器（ＭＡＸ）１６に入力し、これらのドライバ要求ＡＰＳと目標ＡＰＳの内の値の大きいアクセルポジション値（ＡＰＳ）を選択的に求めている。そして選択したアクセルポジション値と、そのときのエンジン回転数１７とに従って前記ＰＥマップ１５を検索することで、エンジンＥから得るべきトルク（目標トルク）を、その制御目標として求めている。
【００１９】
従って定速走行モードが設定され、アクセルペダル操作がなされない状態においては、当然のことながら定速走行用の目標ＡＰＳが大きので、この定速走行用の目標ＡＰＳに応じた目標トルクが前記ＰＥマップ１５から求められる。これに対して定速走行モードが設定されていない場合には、目標ＡＰＳが与えられないので、アクセルペダル操作に伴うドライバ要求ＡＰＳに従って、前記ＰＥマップ１５から目標トルクが求められる。
【００２０】
しかして所定のアクセルペダル操作に伴う所定速度での走行中に定速走行モードが設定された場合には、そのときの車速に応じて前述したように目標車速が設定され、この目標車速に応じて目標ＡＰＳが与えられる。この状態でアクセルペダル操作を停止すると、アクセルペダル７の踏圧解除により要求ＡＰＳが次第に低下するので前記選択器（ＭＡＸ）１６は、要求ＡＰＳが目標ＡＰＳを下回った時点で該目標ＡＰＳを選択することになり、以降、この目標ＡＰＳに従って前記ＰＥマップ１５から目標トルクが求められることになる。更には定速走行モードが働いているときにアクセルペダル７が踏圧操作され、これによってドライバが要求する要求ＡＰＳが前述した目標ＡＰＳを上回ると、前記選択器（ＭＡＸ）１６は目標ＡＰＳに変えて要求ＡＰＳを選択することになる。これによって前記ＰＥマップ１５からはドライバ要求ＡＰＳに応じた目標トルクが求められることになる。
【００２１】
しかして上述した如くしてＰＥマップ１５を参照して求められた目標トルクはエンジン制御部６に与えられ、該目標トルクに応じて電子スロットル機構１に対してその制御目標として付与すべき目標スロットル開度（目標ＴＰＳ）が求められる。そしてこの目標スロットル開度に従って電子スロットル機構１の作動が制御されてエンジンＥの出力制御が実行され、ひいては車両Ｃの走行速度が制御される。
【００２２】
かくしてこのよう制御系を構築してなるエンジン制御装置によれば、ＰＥマップ１５を参照してエンジンＥから得るべくトルク（目標トルク）をその制御目標として求め、この目標トルクが得られるように電子スロットル機構１におけるスロットル開度が調整されるので、エンジンＥの出力を的確に制御することができる。従ってアクセルポジション値（ＡＰＳ）に応じて電子スロットル機構１におけるスロットル開度（ＴＰＳ）を直接制御する場合のように、その制御目標と制御応答としてのエンジンＥの出力にずれが生じるような虞がなく、安定した速度制御を実現することが可能となる。
【００２３】
ところで前述したエンジン制御装置における制御系を、例えば図３に示すように構成することもできる。即ち、前記目標トルク演算部５に準備するＰＥマップ１５として、ドライバ要求に応じた速度制御を実現するための第１の正味平均有効圧マップ（ＰＥマップ）１５ａと、クルーズコントロール専用の第２の正味平均有効圧マップ（ＰＥマップ）１５ｂとの２つを準備し、アクセルポジションセンサ８にて求められるドライバ要求ＡＰＳに従って上記第１のＰＥマップ１５ａからドライバ要求目標トルクを求め、一方、定速走行演算部１４にて求められた定速走行用の目標ＡＰＳに従って前記第２のＰＥマップ１５ｂから定速走行制御用の目標トルクを求めるようにする。そしてこれらのドライバ要求目標トルクと定速走行用の目標トルクの内、その値の大きいトルクを選択器（ＭＡＸ）１８にて選択し、これをエンジンＥから得るべき目標トルクとしてエンジン制御部６に与えるように構成しても良い。
【００２４】
ちなみにこの場合、前記第１のＰＥマップ１５ａは、エンジンＥの仕様に応じたマッチング処理を施すことで実現される。これに対して第２のＰＥマップ１５ｂについては、主として全体的なクルーズコントロールの制御特性に応じて設定すれば良いので、例えば種々の仕様のエンジンを搭載した車両Ｃにおいて実施されたクルーズコントロールのマッチング実績に従い、その制御に用いたＰＥマップの平均値としてマップデータを求めるようにすればよい。即ち、クルーズコントロールを実現する上での汎用化されたＰＥマップとして第２のＰＥマップ１５ｂを実現するようにすればよい。
【００２５】
かくして上述した２つのＰＥマップ１５ａ,１５ｂを用い、各ＰＥマップ１５ａ,１５ｂからそれぞれ求められる目標トルクの内の値の大きいものを選択器１８にて選択し、これによってエンジンＥから得るべき目標トルクを設定するように構築された制御系によれば、定速走行モードが設定され、アクセルペダル操作がなされない状態においてはドライバ要求ＡＰＳが零［０］であり、第１のＰＥマップ１５ａから求められる要求トルクも零［０］であるので、定速走行用の目標ＡＰＳに従って第２のＰＥマップ１５ｂから求められた目標トルクが選択器１８を介して出力される。これに対して定速走行モードが設定されていない場合には、定速走行演算部１４から出力される目標ＡＰＳが零［０］であり、第２のＰＥマップ１５ｂから求められる目標トルクも零［０］となる。そしてこの場合には、アクセル操作に応じたドライバ要求ＡＰＳに従って第１のＰＥマップ１５ａからだけ目標トルクが求められるので、選択器１８はこの目標トルクを選択出力することになる。
【００２６】
一方、所定のアクセルペダル操作に伴う所定速度での走行中に定速走行モードが設定された場合には、そのときの車速に応じて前述したように前記定速走行演算部１４にて目標車速に応じた目標ＡＰＳが設定され、第２のＰＥマップ１５ｂから定速走行用の目標トルクが求められる。子の状態でアクセルペダル操作を停止すると、アクセルペダル７の踏圧解除によりドライバ要求ＡＰＳが次第に低下し、これに伴って第１のＰＥマップ１５ａから求められる目標トルクの次第に低下する。すると前記選択器（ＭＡＸ）１８は、第１のＰＥマップ１５ａから求められたドライバ要求に対応する目標トルクが、前記第２のＰＥマップ１５ｂから求められる定速走行制御用の目標トルクよりも下回った時点で該定速走行制御用の目標トルクを選択することになる。従ってエンジン制御部６に対して出力される目標トルクが、連続して円滑に第１のＰＥマップ１５ａから求められた目標トルクから、第２のＰＥマップ１５ｂから求められた目標トルクへと切り替えられことになる。
【００２７】
また定速走行モードが設定されている状態においてアクセルペダル７を踏圧操作してドライバが要求するＡＰＳを与えると、この要求ＡＰＳに従って前記第１のＰＥマップ１５ａからドライバが要求する目標トルクが求められる。そしてこの目標トルクが前記第２のＰＥマップ１５ｂから求められた目標トルクを上回ると、選択器１８は上記第１のＰＥマップ１５ａから求められた目標トルクを選択出力することになる。この結果、エンジン制御部６に対して出力される目標トルクが、第２のＰＥマップ１５ｂから求められた目標トルクから、前記第２のＰＥマップ１５ａから求められたドライバが要求する目標トルクへと連続して円滑に切り替えられことになる。
【００２８】
即ち、上述した如く第１および第２のＰＥマップ１５ａ,１５ｂからそれぞれ求められる目標トルクを、その大きさに応じて選択器１８にて選択してエンジン制御部６に出力するので、その走行モードが切り替えられる場合であっても目標トルクが連続して可変されることになり、エンジンＥの出力が円滑に可変制御されることになる。換言すれば走行モードの切り替え時に、その制御目標がステップ的に変化することがないので、エンジンＥの出力（トルク）をスムーズに可変制御することができ、トルク変動に起因する違和感のない円滑な走行を実現することができる。
【００２９】
また上述したようにクルーズコントロール専用の第２のＰＥマップ１５ｂを準備すれば、例えばエンジンＥの仕様が変更される場合であっても、クルーズコントロール特性を考慮することなく第１のＰＥマップ１５ａだけを当該エンジンＥの仕様に応じてマッチング処理するだけで良いので、そのマッチング処理が容易である。また第２のＰＥマップ１５ｂについては、クルーズコントロールを実行する上での汎用性を持たせて、エンジン仕様の異なる種々の車両Ｃのエンジン制御装置としてそのまま組み込むことができるので、エンジン仕様が変更される都度、マッチングをやり直す手間を省くことができる等の効果が奏せられる。換言すればエンジン性能に左右されることのないクルーズコントロール特性を持たせることができる。
【００３０】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばＰＥマップから求められた目標トルクに基づいて実行される電子スロットル機構１の制御については、従来より種々提唱されているスロットル開度の制御手法を適宜採用可能である。またクルーズコントロール専用の第２のＰＥマップ１５ｂについては種々のエンジンについてマッチングさせてＰＥマップを平均化することのみならず、クルーズコントロール特性を的確に表現した代表的なＰＥマップにて代用することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、正味平均有効圧マップを参照することでエンジンから得るべきトルクを制御目標値として求め、この目標トルクに従って電子スロットル機構の作動を制御してエンジン制御を実行するので、目標速度に応じた定速走行制御や、アクセル操作に応じた走行制御を安定に行うことができる。また定速走行を実現する目標アクセルポジション値と、アクセル操作に応じたドライバ要求アクセルポジション値の内の値の大きいアクセルポジション値を選択し正味平均有効圧マップを検索するので、走行モードに拘わることなしに適切な目標トルクを求めてエンジン制御を実行し得る。
【００３２】
更にはクルーズコントロール専用の正味平均有効圧マップと、エンジン性能に応じたドライバ要求用の正味平均有効圧マップとを用いて目標トルクをそれぞれ求め、これらの目標トルクをその大きさに応じて選択してエンジン制御を実行するので、トルク変動を招来することなしに円滑に走行モードの切り替えを行うことができる。しかもエンジン特性に応じた正味平均有効圧マップのマッチング処理を簡易に行うことができる等の効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置の要部概略構成図。
【図２】図１に示すエンジン制御装置を実現する制御系の構成例を示す図。
【図３】図１に示すエンジン制御装置を実現する制御系の別の構成例を示す図。
【符号の説明】
１ 電子スロットル機構
２ エンジンＥＣＵ
３ スロットルバルブ制御部
４ クルーズコントロール用制御部
５ 目標トルク演算部
６ エンジン制御部
８ アクセルポジションセンサ
１４ 定速走行演算部
１５ 正味平均有効圧マップ（ＰＥマップ）
１５ａ 第１の正味平均有効圧マップ（ドライバ要求用ＰＥマップ）
１５ｂ 第２の正味平均有効圧マップ（クルーズコントロール用ＰＥマップ）
１６ 選択器（アクセルポジション値選択手段）
１８ 選択器（目標トルク選択手段）

Claims (2)

1. アクセルポジション値に相当するエンジンの回転数とトルクとの関係をエンジンの仕様に応じて記述した第１の正味平均有効圧マップと、
   アクセルポジション値に相当するエンジンの回転数とトルクとの関係をエンジンの平均的特性に応じて記述した定速走行用の第２の正味平均有効圧マップと、
   アクセルペダル操作に応じたアクセルポジション値に従って前記第１の正味平均有効圧マップを参照して前記エンジンから得るべきドライバ要求目標トルクを求める共に、定速走行を実現する目標アクセルポジション値に従って前記第２の正味平均有効圧マップを参照して前記エンジンから得るべき定速走行目標トルクを求める目標トルク算出手段と、
   この目標トルク算出手段にて求められたドライバ要求目標トルクと定速走行目標トルクの内の大きい値を前記エンジンから得るべき目標トルクとして選択し、この目標トルクに従って電子スロットル機構に対する制御目標スロットル開度を求める目標スロットル算出手段と、
   この目標スロットル算出手段にて求められた制御目標スロットル開度に従って前記電子スロットル機構におけるスロットル開度を制御して前記エンジンの作動を制御する電子スロットル制御手段と
   を具備したことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記第２の正味平均有効圧マップは、種々仕様のエンジンを搭載した車両において実施された定速走行制御のマッチング実績に応じて、その定速走行制御に用いた正味平均有効圧マップの平均値として求められるものである請求項１に記載のエンジン制御装置。

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