JP3726403B2 - エンジンのトルク制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料の供給停止状態からの供給再開時に発生する車両の前後振動を抑制するエンジンのトルク制御装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の走行中に特定の条件、例えば、車速あるいはエンジン回転数が所定値以上で運転者がアクセル開度がゼロの惰性走行時等では、エンジンへの燃料供給を停止して、無駄な燃料の消費を防止し、さらにはエンジンブレーキの効きを高めたりしている。そして、このような燃料供給停止状態から運転者がアクセルを踏み込んだり、エンジン回転数が所定の下限値よりも低くなると、エンジンへの燃料供給が再開される。
【0003】
ところで、この燃料供給の再開に伴って、エンジンの出力はステップ状に大きくなり、特に手動変速機や惰性走行時にロックアップクラッチを締結する自動変速機を備えた車両では、このトルク変動に伴って駆動系にねじり振動が発生し、これが車両の前後方向の振動、つまりトルクショックとなって乗員に不快感をもたらす。
【0004】
このような不都合を解消するため、本願出願人は、特開平8−177564号公報や特開平8−28322号公報を提案しており、これらは、燃料供給再開時に、上記車両の前後振動を減衰させるのに必要な気筒パターンに従って燃料供給を休止させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のエンジンのトルク制御装置にあっては、燃料供給を休止させる気筒の判別を、予め設定したパターンによって行っていたため、例えば、車速とエンジン回転数に応じた格子状のパターンマップなどを実験などにより作成する必要があり、このパターンマップの作成に多大な労力を要するという問題があり、また、このパターンマップをエンジン制御コントローラに格納するためには、大きな記憶容量を必要とするため製造コストが上昇するという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、パターンマップを用いることなく燃料供給の再開に伴う駆動系のねじり振動を抑制して、製造コストの低減と運転性の向上を両立させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図5に示すように、エンジンの運転条件を検出する運転状態検出手段100と、エンジンの運転条件に応じて各気筒に対する燃料の供給量を制御する燃料供給制御手段101と、所定の運転条件において燃料供給を停止する燃料供給停止手段102とを備えたエンジンにおいて、前記燃料供給停止手段102の作動から非作動への切り換えに基づいて燃料供給の再開が行われたことを検出する燃料供給再開検出手段103と、前記燃料供給再開の検出に基づいて、燃料供給再開後の駆動系のねじり振動が第1回目のピークに達する直前に燃焼する予定の気筒への燃料供給を停止する燃料供給再開制御手段104とを備え、該燃料供給再開制御手段104は、車速とエンジン回転数から燃料供給再開後の駆動系のねじり振動が第1回目のピークに達する時間の直前に燃焼する予定の気筒を演算する非噴射気筒演算手段105と、この気筒への燃料供給を停止するねじり振動抑制手段106とからなる。
【0009】
また、第2の発明は、前記第1の発明において、前記非噴射気筒演算手段105は、エンジン回転数の2乗に所定の定数を乗じた値を車速で除して、この値を超えない最大の自然数を演算する。
【0010】
また、第3の発明は、前記第1の発明において、前記燃料供給再開検出手段104はアイドルスイッチまたはスロットル開度からの信号に基づいて燃料供給の再開が行われたことを検出する。
【0011】
【発明の効果】
したがって、第1の発明は、燃料供給停止状態から燃料供給の再開が検出されると、燃料供給再開後の駆動系のねじり振動が第1回目のピークに達する直前に燃焼する予定の気筒への燃料供給が停止されるため、駆動系のねじり振動を抑制しながらも、前記従来例のように燃料噴射のパターンマップを用いることなく、燃料供給の再開に伴う駆動系のねじり振動を容易に抑制することが可能となって、前記従来例のようなパターンマップを作成するための実験工程を省略することで、開発期間及びコストの低減を図るとともに、エンジン制御コントローラに必要な記憶容量をパターンマップの容量に応じて低減して直接的な製造コストの低減を実現しながらも、前記従来例と同様に運転性を確実に確保することが可能となるのである。
【0012】
そして、駆動系のねじり振動が第1回目のピークに達する時間を車速とエンジン回転数に基づいて演算し、この時間の直前に燃焼する予定の気筒をエンジン回転数から容易に求めることができ、この気筒を非噴射気筒とすることで、駆動系のねじり振動を確実に抑制することができる。
【0013】
また、第2の発明は、エンジン回転数の2乗に所定の定数を乗じた値を車速で除して、この値を超えない最大の自然数から非噴射気筒を容易かつ迅速に求めることができ、前記従来例のように噴射、非噴射のパターンマップを用いることなく、確実にねじり振動を抑制して車体の前後振動を防止することができる。
【0014】
また、第3の発明は、燃料供給の再開をアイドルスイッチまたはスロットル開度からの信号に基づいて容易かつ迅速に検出して、燃料噴射再開の制御を容易かつ正確に行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は、マイクロコンピュータを主体に構成された燃料噴射制御装置2の概略を示し、車両の運転状態を検出する各種センサとして、エンジン回転数センサ1A、車速センサ1B、吸気量センサ1C、アイドルスイッチ1D、スロットル開度センサ1Eからの信号が入力される。
【0017】
燃料噴射制御装置2は、上記センサからの信号に基づいてエンジンの燃料噴射量を制御しており、基本的には、エンジン回転数Ne、吸入空気量Qaに基づいて、各気筒の吸気ポートにそれぞれ設けた燃料噴射弁6から供給する燃料噴射量を演算し、所定のタイミングで燃料噴射信号を出力する燃料制御回路3を備えている。燃料噴射弁6は、この噴射信号に基づいて開閉動作し、エンジン回転に同期して燃料を噴射供給する。
【0018】
また、この燃料噴射制御装置2には、エンジン回転数が所定値以上でかつスロットル開度TVOが全閉の惰性走行時など、燃料噴射弁6からの噴射を停止させる燃料供給停止回路4と、この燃料供給停止が解除されたときにアクセル開度が所定値を超えたことを条件に、一定の期間だけ、所定の燃料噴射パターンにしたがって燃料の噴射を休止するトルク回復制御回路5とを備える。
【0019】
このトルク回復制御回路5は、燃料供給の停止状態からの再開時に、再開が判断された直後に最初に燃焼する気筒を先頭として、再開に伴って発生する車両駆動系のねじり振動を打ち消すようなエンジントルクを発生させるべく、後述するように、車速VSPとエンジン回転数Neから燃料非噴射気筒を演算し、演算した燃料噴射パターンにしたがって、各気筒に対する燃料の供給を停止することにより、加速性能を損なうことなく、燃料供給再開時のトルクショックを短時間に吸収するもので、特に本発明ではこのトルク回復制御への移行を、予め設定したパターンマップから燃料非噴射気筒を求めるのではなく、車両の運転状態から演算することで、振動特性に合わせた最適なタイミングでトルク低減制御を行い、緩加速、急加速などあらゆる条件下でトルクショックを効果的に抑制する。
【0020】
次に、燃料噴射制御装置2で行われる制御の一例を、図2、図3に示すフローチャートを参照しながら詳述する。図2の制御ルーチンは、アイドルスイッチのオン、オフに基づいて燃料噴射停止状態から燃料噴射状態への移行を判断するものであり、例えば10msecごとに実行される。まず、ステップS21では、例えばアイドルスイッチからの信号に基づいて実行される燃料供給の停止状態にあるかどうかを判断し、アイドルスイッチがON、すなわち燃料供給停止状態にあるときはステップS22へ進んでその他のジョブを実行した後、この制御ルーチンを終了する一方、アイドルスイッチがOFFの場合には、ステップS23へ進む。
【0021】
ステップS23では、燃料噴射が停止されているか否かを吸気量センサ1Cから検出された吸入空気量Qaに基づいて判断する。燃料噴射が停止されていない場合、ステップS22においてその他のジョブを実行した後、この制御ルーチンを終了する。
【0022】
上記ステップS23において燃料噴射が停止されていると判断された場合は、ステップS24へ進んで、燃料噴射開始フラグFsに1をセットするとともに燃料噴射制御開始後の経過時間を計測する燃料噴射開始カウンタCNTに初期所定値TIMPSRを設定し、制御対象気筒を示すカウンタmを0に初期化する。
【0023】
そして、ステップS25では、燃料噴射再開直後に燃料噴射される第1の気筒から数えて非噴射とするn番目の気筒を次式に基づいて演算する。
【0024】
【数1】
【0025】
ただし、Cは所定の定数、Neはエンジン回転数、VSPは車速で、[ ]はガウスの記号を示す。
【0026】
これら燃料噴射開始フラグFsの設定と非噴射気筒nの演算を行った後は、上記と同様にステップS22でその他のジョブを実行し、この制御ルーチンを終了する。
【0027】
ここで、非噴射気筒nの演算について、図4を参照しながら説明する。
【0028】
いま駆動系のドライブシャフトに発生する駆動トルクをTo、エンジントルクをTeとすると、スロットル開度TVO=0/8となるアクセルを離した状態から、図中時間T0で運転者がアクセルを踏み込んでスロットル開度TVOが増大すると、アイドルスイッチがOFFとなって燃料噴射停止制御が終了し、燃料噴射制御が再開される。
【0029】
このとき、エンジントルクTeがステップ状に増大するため、駆動系のドライブシャフトをバネとするねじり振動が発生してトルクToは図示のように変動する。
【0030】
ここで、燃料噴射制御を再開した時間T0から駆動トルクToが第1のピークPに到達するまでの時間をtとし、エンジン回転数Neから決まる燃焼間隔をΔtとすると、この第1ピークP直前に燃焼するn番目の気筒の燃料噴射を停止すれば、駆動系のねじり振動は図中破線のグラフから実線のように低減することができる。したがって、非噴射気筒nは、次式で表される。
【0031】
【数2】
【0032】
駆動系ねじり固有値fは、次式のように表現される。
【0033】
【数3】
【0034】
ただし、i;駆動系総減速比
K;ドライブシャフトバネ定数
ip;エンジン回転慣性
C1;ドライブシャフトバネ定数Kとエンジン慣性ipから決まる定数
である。第1ピークPまでの時間tは駆動系ねじり振動周期(1/f)の1/2であるから、
t = 1/2f =C1/2・i ………(4)
となる。
【0035】
さらに駆動系総減速比iは、次式で表される。
【0036】
【数4】
【0037】
ただし、r;タイヤ動半径
C2;タイヤ動半径から決まる定数
Ne;エンジン回転数
VSP;車速
である。
【0038】
したがって、上記(1)〜(5)式より、
【0039】
【数5】
【0040】
となり、この(6)式より駆動系のねじり振動ピークPに到達するまでの時間tを求めることができる。
【0041】
そして、
Δt=C3/Ne ………(7)
で表される。ただし、C3は定数。
【0042】
したがって、上記(1)〜(6)式より、非噴射気筒nは、
【0043】
【数6】
【0044】
より、車速VSPとエンジン回転数Neに基づいて演算することができる。なお、Cは所定の定数であり、nは演算結果を超えない最大の自然数である。
【0045】
上記(1)または(8)式によって、特別なマップやテーブルを用いることなく、車速VSPとエンジン回転数Neから燃料噴射再開直後に発生する駆動系のねじり振動が第1回目のピークPを迎える直前に燃焼する予定の気筒nを容易に演算することが可能となって、燃料噴射再開後の最先の気筒からn番目の気筒を非噴射とすることで、燃料噴射停止状態から燃料噴射再開直後の駆動系のねじり振動を抑制することができるのである。
【0046】
次に、図3は、上記ステップS25で求めた燃料噴射再開直後に燃料噴射を停止するn番目の気筒より、最先の気筒(n=1)から順次の気筒に燃料噴射、非噴射の実行を直接行うフローチャートである。
【0047】
まず、ステップS26において燃料噴射停止状態から燃料噴射状態に移行したか否かすなわち燃料噴射開始フラグFsの値が1であるか否かを判断する。燃料噴射開始フラグFsの値が1でない場合、ステップS27において燃料噴射を停止し、その後ステップS28において燃料噴射開始フラグFs及び燃料噴射開始カウンタCNTをすべて0にクリアしてこの制御ルーチンを終了する。
【0048】
一方、ステップS26において、燃料噴射開始フラグFsの値が1であると判断された場合、ステップS29において燃料噴射制御が所定時間行われたか否かすなわち燃料噴射開始カウンタCNTの値が0であるか否かを判断する。CNT=0である場合には、ステップS30において燃料噴射を実行し、その後ステップS28において燃料噴射開始フラグFs及び燃料噴射開始カウンタCNTをすべて0にクリアしてこの制御ルーチンを終了する。
【0049】
さらに、ステップS29において燃料噴射開始カウンタCNTの値が0でないと判断された場合、ステップS31において燃料噴射開始カウンタCNTの減算を行う(CNT=CNT−1)。
【0050】
次にステップS32において、今回の制御対象気筒m=m+1を演算してから、ステップS33で現在の制御対象気筒mが上記ステップS25で求めた非噴射気筒であるか否かを判定する。
【0051】
そして、m=nの場合には、ステップS35へ進んで制御フラグF(C)を0として燃料噴射を停止する一方、そうでない場合には、ステップS34へ進んで制御フラグF(C)を1として燃料噴射を実行する。
【0052】
上記図2、図3の制御を実行することにより、燃料噴射停止状態から燃料噴射再開状態への移行の際には、燃料噴射再開時T0から所定の時間TIMPSR内で、上記(1)または(8)式によって駆動系のねじり振動が第1回目のピークPを迎える直前の気筒n(ここでは、n=5)の燃料噴射を停止することで、図4の破線に示すように、制御を行わない場合の駆動軸トルク(図中破線)を本実施形態の制御による駆動軸トルク(図中実線)のようにねじり振動を抑制することができ、前記従来例のように燃料噴射のパターンマップを用いることなく、燃料供給の再開に伴う駆動系のねじり振動を容易に抑制することが可能となって、前記従来例のようなパターンマップを作成するための実験工程を省略することで、開発期間及びコストの低減を図るとともに、エンジン制御コントローラに必要な記憶容量を低減して直接的な製造コストの低減を実現しながらも前記従来例と同様に運転性を確実に確保することが可能となるのである。
【0053】
なお、上記実施形態において、燃料噴射停止状態から燃料噴射状態への移行をアイドルスイッチのオン、オフに基づいて判断したが、エンジン回転数の大小や、ギヤ位置センサから検出される変速機のギヤ位置に基づく変速機の変速比の大小、車速センサから検出される車速VSPの大小、アクセル踏み込み速度の大小等の運転条件の変化に基づいて適宜判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエンジンの燃料供給制御装置の概念図。
【図2】同じく燃料噴射停止状態から燃料噴射状態の移行を判断するフローチャートである。
【図3】燃料噴射再開直後に燃料噴射される気筒を先頭にして、順次の気筒へ燃料噴射、非噴射を行うフローチャートである。
【図4】燃料噴射再開時における、ねじり振動と非噴射気筒nの関係を示すグラフで、スロットル開度TVO、エンジントルクTe、駆動トルクTo及び燃料噴射制御フラグF(C)の状態と時間の関係を示す。
【図5】第1ないし第4の発明のいずれか一つに対応するクレーム対応図。
【符号の説明】
1A エンジン回転数センサ
1B 車速センサ
1C 吸気量センサ
1D アイドルスイッチ
1E スロットル開度センサ
2 燃料噴射制御装置
3 燃料供給制御手段
4 燃料供給停止手段
5 トルク回復制御手段
6 燃料噴射弁
100 運転状態検出手段
101 燃料供給制御手段
102 燃料供給停止手段
103 燃料供給再開検出手段
104 燃料供給再開制御手段
105 非噴射気筒演算手段
106 ねじり振動抑制手段
Claims (3)
- エンジンの運転条件を検出する手段と、
エンジンの運転条件に応じて各気筒に対する燃料の供給量を制御する燃料供給制御手段と、
所定の運転条件において燃料供給を停止する燃料供給停止手段とを備えたエンジンにおいて、
前記燃料供給停止手段の作動から非作動への切り換えに基づいて燃料供給の再開が行われたことを検出する燃料供給再開検出手段と、
前記燃料供給再開の検出に基づいて、燃料供給再開後の駆動系のねじり振動が第1回目のピークに達する直前に燃焼する予定の気筒への燃料供給を停止する燃料供給再開制御手段とを備え、
該燃料供給再開制御手段は、車速とエンジン回転数から燃料供給再開後の駆動系のねじり振動が第1回目のピークに達する時間の直前に燃焼する予定の気筒を演算する非噴射気筒演算手段と、
この気筒への燃料供給を停止するねじり振動抑制手段とからなることを特徴とするエンジンのトルク制御装置。 - 前記非噴射気筒演算手段は、エンジン回転数の2乗に所定の定数を乗じた値を車速で除して、この値を超えない最大の自然数を演算することを特徴とする請求項1に記載のエンジンのトルク制御装置。
- 前記燃料供給再開検出手段は、アイドルスイッチまたはスロットル開度からの信号に基づいて燃料供給の再開が行われたことを検出することを特徴とする請求項1に記載のエンジンのトルク制御装置。
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