JP3820626B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のエンジン制御装置に係り、特に、加速度制御に特徴を有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スロットルバルブをアクセルと切り離し、モータ駆動によって開閉可能にしたいわゆるリンクレススロットルを備えるエンジン制御装置が知られている。こうしたエンジン制御装置では、アクセル開度を検知し、その開度に対応するスロットル開度となるようにリンクレススロットルをモータ駆動するようになっている。
【０００３】
ここで、スロットル開度が一定に保たれる場合、エンジン回転数の増加に伴って１回転当りの吸入空気量が減少することから、エンジン出力が減少し、徐々に加速力が低下することが一般に知られている。
このため、こうしたリンクレススロットル式のエンジン制御装置において、加速時に、リンクレススロットルをまずアクセルペダルの踏み込み量と対応するスロットル開度まで開くと共に、その後、スロットル開度を所定速度で徐々に増加させることにより、エンジン回転数の増加に伴うエンジン出力の低下を補償し、一定加速度を維持するようにした装置も知られている（特開昭６１−２１０２４５号公報）。
【０００４】
この特開昭６１−２１０２４５号公報記載のエンジン制御装置では、アクセルが絶対的な加速度を指令する加速度指令手段として機能するようになり、ドライバーのアクセル操作の負担が低減されるという効果が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらリンクレススロットル方式を採用したエンジン制御装置においては、悪路走行の際などんい路面外乱による車両振動が発生すると、アクセル踏み込み量がドライバーの意思とは無関係に変動する場合がある。
【０００６】
こうした場合、従来のリンクレススロットル方式のエンジン制御装置では、スロットル開度が変動し、これによりエンジン出力が変動し、安定した加速感が得られないという問題がある。
そこで、本発明は、路面外乱などの影響を受けることなく安定した加速感が得られる様にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジン制御装置は、与えられた指令値に応じてエンジン出力を増減する出力増減手段と、アクセル踏み込み量に対応した指令値を、周期的に、出力増減手段に与えて、アクセル踏み込み量に応じたエンジン出力の増減を、出力増減手段に実現させる制御手段とを備え、制御手段が、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、最新のアクセル踏み込み量を含むアクセル踏み込み量の時系列データに基づき、上記指令値を決定し、決定した指令値を出力増減手段に与える構成にされていることを特徴とする。
具体的に、制御手段は、目標加速度又は目標スロットル開度を指令し、アクセル踏み込み時に比べて、アクセル戻し時の上記指令値としての目標加速度又は目標スロットル開度の変化速度を遅くする構成にすることができる。
また、制御手段は、アクセル戻し時において、アクセル踏み込み量に対する目標エンジン出力の変化を反映し難くするなまし処理又はフィルタ処理を実行し、出力増減手段による出力減少の応答速度を低下させる方向の指令値を算出する構成にされてもよい。
【０００８】
また、エンジン制御装置は、アクセル踏み込み量に応じて、目標エンジン出力を、周期的に算出する目標エンジン出力算出手段と、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段とを備え、目標エンジン出力算出手段が、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、最新のアクセル踏み込み量を含むアクセル踏み込み量の時系列データに基づき、目標エンジン出力を算出する構成にされてもよい。
【０００９】
その他、上述の目的は、アクセル踏み込み量に応じて目標加速度を指令する目標加速度指令手段と、目標加速度指令手段により指令された目標加速度を達成するために必要な目標エンジン出力を、周期的に、算出する目標エンジン出力算出手段と、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段とを備え、目標エンジン出力算出手段が、アクセル戻し時において、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、過去の目標エンジン出力を加味し、最新の目標エンジン出力を補正するエンジン制御装置によっても達成される。
また、これらのエンジン制御装置において、目標エンジン出力算出手段は、アクセル戻し時において、目標加速度指令手段により指令される目標加速度に対する目標エンジン出力の変化を反映し難くするなまし処理又はフィルタ処理を実行し、出力増減手段による出力減少の応答速度を低下させる方向の目標エンジン出力を算出する構成にされてもよい。
【００１０】
その他、上述の目的は、アクセル踏み込み量に応じて目標加速度を指令する目標加速度指令手段と、目標加速度指令手段により指令された目標加速度を達成するために必要な目標エンジン出力を、周期的に、算出する目標エンジン出力算出手段と、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段とを備え、出力増減手段が、アクセル戻し時において、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力に基づいた制御信号の増減を実行する際、実行の開始を遅らせることにより、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様にするエンジン制御装置によっても達成される。
【００１１】
これらのエンジン制御装置によれば、アクセル戻し時の応答速度を実質的に抑制することができ、路面外乱によってアクセルの踏み込み量が変化しても、エンジン出力が変化し難くなっている。なお、アクセル踏み込み時と戻し時とで応答速度に差を設けるのは、全体に応答速度を遅くしたのでは、加速性能自体が悪くなってしまうからである。そこで、加速性能を重視するために、アクセル戻しに対して応答性を抑制するようにしたのである。
【００１２】
なお、本発明のエンジン制御装置は、エンジン出力に応じて、出力増減手段に与える上記指令値の算出方式を変更する構成されてもよい。即ち、エンジン出力の高い領域ではより一層アクセル戻しの影響を小さくするようになまし処理の係数を変えたり、フィルタ処理のカットオフ周波数を変えたり、遅延処理の遅延時間を変えたりするとよいのである。これは、エンジン出力が大きいほど微妙な外乱の影響が大きく現れるからである。
【００１３】
また、本発明においては、出力増減手段を、正の加速度指令が継続している間、上記制御信号を出力増大側に調整して加速中のエンジン回転数の増加に伴うエンジン出力の低下を補償する手段として構成しておくとよい。
【００１４】
この構成を付加することで、アクセル操作量が増加しなくてもエンジン制御条件（例えば、スロットル開度、燃料噴射量等）を出力増大側に調整してエンジン回転数増加に伴うエンジン出力の低下分を補償することができる。従って、一旦目標加速度に達した後に、これを維持することができ、ドライバーの加速操作の負担を軽減できるからである。そして、この様な構成を付加した場合、ドライバーが一定加速度を維持する意思でアクセルを踏み込んでいるとき、路面の外乱を受けてアクセル踏み込み量が変動しても、加速度自体の変動が抑制され、ドライバーの意思が損なわれないという効果がある。この結果、より快適で安定した加速感を味わうことができるようになる。
【００１５】
また、これらのエンジン制御装置において、車両に加わる走行抵抗を検知する走行抵抗検知手段と、該検知された走行抵抗に基づき、加速に伴う走行抵抗の増加分を相殺する様にエンジン出力を増加させる走行抵抗補償手段とを備えるようにすると一層よい。その理由は次の通りである。
【００１６】
まず、現実の車両走行状態を考えると、車両には、ころがり抵抗、空気抵抗、勾配抵抗、加速抵抗といった走行に伴う抵抗が加わっている。この内、例えば、空気抵抗は車速が大きくなればなるほど増大する。従って、空気抵抗の影響が大きい高速道路走行時などにおいては、この走行抵抗を加味してやらないと、一定加速度での加速を実現するのは困難となり、一定加速度で加速しようとすると、結局、ドライバーの感に頼った微妙なアクセル操作が必要となる。しかし、こうした高速域では、アクセルは既に深い位置まで踏み込まれているので、一定加速度を維持するためのアクセル操作は熟練しないと容易ではなく、結局、ドライバーの意図する加速感が得られない場合もある。
【００１７】
これに対し、上述の様に走行抵抗を検知してこれを反映した制御を実行できるように構成を付加してやると、加速中の空気抵抗や加速抵抗の増加分を相殺するようにエンジン出力を増加させることができ、車両の実加速度を一定に保ちながら加速することができる。そして、こうした実加速度一定の加速は、アクセル操作量を増加させなくても達成されるので、ドライバーはアクセルを微妙に操作する必要がない。
【００１８】
なお、本発明を実施するに当たっては、アクセルを操作量に応じて加速度目標を指令する手段として構成するとよく、この場合、ガソリンエンジン車においては、該アクセルと機械的にリンクせず、アクチュエータによって駆動されるリンクレススロットルを備え、前記制御信号が該リンクレススロットルのスロットル開度指令としておくとよい。これは、エンジン出力の増減は燃料噴射量などによっても調整可能であるけれども、吸入空気量で調整するようにしてやれば、空燃比に悪影響を与えることなく加速度一定の加速を実現できるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
この実施の形態は、図１に示す様に、内燃機関２を動力源とするフロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ）方式の車両についてのものである。
【００２０】
図に示すごとく、内燃機関２の吸気通路４には、吸入空気の脈動を抑えるサージタンク４ａが形成され、その上流には、スロットル駆動モータ１０により開閉されるスロットルバルブ１２が設けられている。このスロットルバルブ１２はアクセル６によって直接開閉されるものではなく、いわゆるリンクレススロットルである。
【００２１】
アクセル６及びスロットルバルブ１２には、それぞれの開度を検出するアクセル開度センサ１４及びスロットル開度センサ１６が設けられており、これら各センサからの検出信号はスロットル制御回路２０に入力されている。
内燃機関２へ燃料を供給する燃料噴射弁２４は、公知の内燃機関制御回路２６からの燃料噴射指令に基づき作動する。燃料噴射指令は、内燃機関２の運転状態に適合して決定されるもので、サージタンク４ａの圧力を検出する吸気圧センサ２８をはじめとする各種センサからの情報を、内燃機関制御回路２６の燃料噴射指令プログラムに基づき処理することで作成される。
【００２２】
スロットル制御回路２０には、上述のアクセル開度センサ１４及びスロットル開度センサ１６の他に、エンジン回転速度センサ３０、従動輪速度センサ３２FL，３２FR、駆動輪速度センサ４０、変速比センサ４２及び加速度センサ４４からの検出信号も入力されるようになっている。そして、スロットル制御回路２０は、これらの入力信号に基づいてスロットル駆動モータ１０を駆動し、スロットルバルブ１２の開度を制御する処理を実行している。
【００２３】
ここで、エンジン回転速度センサ３０は、内燃機関２のクランク軸２ａの回転速度を検出するものであり、内燃機関制御回路２６による燃料噴射指令の作成にも利用される。
従動輪速度センサ３２FL，３２FRは、左右従動輪（前輪）２２FL，２２FRの回転速度をそれぞれ検出するためのセンサであり、トラクションコントロール等を実施する場合は、その検出信号が車両の車体速度の推定に利用される。
【００２４】
駆動輪速度センサ４０は、左右駆動輪２２RL，２２RRの平均回転速度（駆動輪速度）を検出するためのセンサで、クランク軸２ａの回転をプロペラシャフト３４及びディファレンシャルギヤ３６を介して左右駆動輪２２RL，２２RRに伝達する変速機３８の出力軸に設けられる。
【００２５】
また、変速比センサ４２は、変速機３８の変速比を検出するためのものであり、駆動輪速度センサ４０と同様に変速機３８に備えられている。
そして、加速度センサ４４は公知の半導体式Ｇセンサである。この加速度センサ４４により、勾配と車両Ｇを合わせたものが検出されることになる。従って、車体加速度を演算し、加速度センサ４４の検出値から車体加速度を減ずると勾配が検出できることになる。
【００２６】
次に、本実施の形態の特徴部分であるスロットル制御回路２０についてさらに詳しく説明する。
スロットル制御回路２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭには、図２（ａ）に示すように、アクセル開度ＴＨＭと加速度指令値αtgt との関係を表す「加速度目標マップ」が記憶されている。なお、図はイメージであって、実際のマップは、この図の関係を数値データ化したものである。このマップから分かる様に、アクセル開度ＴＨＭが０の場合（即ち、アクセル６が全く踏み込まれていない場合）は最大減速状態が指令され、以下、ＴＨＭの増加に伴って減速度指令が減少している。そして、ＴＨＭ＝ＴＨＭ０を境に、ＴＨＭ＜ＴＨＭ０の領域にて減速（αtgt ＜０）が、ＴＨＭ＝ＴＨＭ０にて定速走行（αtgt ＝０）が、ＴＨＭ＞ＴＨＭ０の領域にて加速（αtgt ＞０）が指令された状態となっていることが分かる。
【００２７】
スロットル制御回路２０のＲＯＭには、さらに、図２（ｂ）に示す様に、目標加速度αtgt と当該目標加速度αtgt を達成するのに必要なエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）との関係を表す「出力増加量目標マップ」も記憶されている。これらの関係から、アクセル開度ＴＨＭと一対一に対応するエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を求めることができる。なお、図２（ａ），（ｂ）を一つにして、アクセル開度ＴＨＭからエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を直接与えるマップを備えておくようにしてもよい。
【００２８】
また、スロットル制御回路２０のＲＯＭには、図３に示す様なスロットル開度ＴＨ、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン出力ＴＥの三者の関係を示す「エンジン出力特性マップ」も記憶されている。
次に、スロットル制御回路２０が実施するスロットル開度制御の処理内容について図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、所定時間毎に割り込みルーチンとして実施されている。
【００２９】
まず最初に、アクセル開度センサ１４の検出信号ＴＨＭを入力し（Ｓ１０）、ＴＨＭ＞ＴＨＭ０となっているか否かを判定する（Ｓ２０）。即ち、ドライバーが加速を意図しているか否かを判定するのである。
ＴＨＭ＞ＴＨＭ０と判定された場合は、前回処理タイミングにおいてもＴＨＭ＞ＴＨＭ０であったか否かを判定する（Ｓ３０）。そして、Ｓ３０＝ＮＯの場合、即ち、ＴＨＭ≦ＴＨＭ０の状態からＴＨＭ＞ＴＨＭ０に移行した直後であるときは、その時点におけるスロットル開度ＴＨとエンジン回転速度ＮＥを入力し（Ｓ４０）、これらＴＨ，ＮＥにてエンジン出力特性マップを参照して現在のエンジン出力ＴＥを求め、その値をベース出力ＴＥ０として記憶する（Ｓ５０）。
【００３０】
続く処理では、今回のアクセル開度ＴＨＭn と前回のアクセル開度ＴＨＭn-1 とから、アクセルが戻し操作されているか否かを判定する（Ｓ６０）。ＴＨＭn ＜ＴＨＭn-1 の場合は、下記式で表されるなまし処理を実行する（Ｓ６２）。
【００３１】
【数１】
【００３２】
そして、今回のアクセル開度ＴＨＭn で加速度目標マップを参照して加速度目標値αtgt を求めると共に、このαtgt で出力増加量目標マップを参照してエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を算出する（Ｓ６４）。
続いて、従動輪速度センサ３２FL，３２FRの検出する車輪速度信号ＶFL，ＶFR、加速度センサ４４の検出する車体Ｇ信号Ｇtotal 、変速比センサ４２の検出する変速制御ソレノイドの駆動信号ＳAT、エンジン回転速度センサ３０の検出するエンジン回転速度ＮＥをそれぞれ入力する（Ｓ７０）。
【００３３】
そして、車体の前後方向加速度成分と車体Ｇ信号Ｇtotal とから、路面勾配による上下方向加速度成分Ｇslope を計算する（Ｓ８０）。具体的には、まず、現在の車速Ｖ＝（ＶFL＋ＶFR）／２を計算すると共に、前回計算した車速Ｖold との差から実加速度α＝（Ｖ−Ｖold ）／ｔ（ただし、ｔは割り込み時間間隔）を計算する。次に、この実加速度αを車体Ｇ信号Ｇtotal から減ずることで路面勾配による加速度成分Ｇslope を計算するのである。
【００３４】
次に、下記式に基づいて、走行抵抗Ｒを算出する（Ｓ９０）。
【００３５】
【数２】
【００３６】
ここで、Ｒｒ：ころがり抵抗［ｋＮ］、Ｒ１：空気抵抗［ｋＮ］、Ｒｉ：勾配抵抗［ｋＮ］、Ｒａ：加速抵抗［ｋＮ］、μｒ（Ｖ）：ころがり抵抗係数（車速Ｖによる接地力変化を考慮したＶを変数とする関数で与えられる）、Ｗ：車体総重量［ｋＮ］、μ１：空気抵抗係数［ｋＮ・ｈ2／ｍ2・ｋｍ2 ］、Ａ：前面投影面積［ｍ2 ］、Ｖ：車速（ｋｍ／ｈ）、θ：傾斜角度［ｄｅｇ］、φ：回転部分を考慮した場合の見かけの重量増加、α：加速度［ｍ／ｓ2 ］、ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ2 ］である。なお、φは、回転部分慣性重量をＷｒ［ｋＮ］とすると、φ＝Ｗｒ／Ｗと表すことができる。そして、このＷｒは、下記式で表すことができる。
【００３７】
【数３】
【００３８】
ここで、ＩW ：車輪及び同一回転部分（タイヤ，ホイール，ブレーキディスク，ブレーキドラム，アクセルシャフト）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ＩF ：終減速機入力軸と同一回転部分（終減速機，プロペラシャフト，変速機メーンシャフト，その他被駆動側歯車）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ＩT ：変速機入力軸と同一回転部分（変速機のメーンドライブシャフト，その他駆動側歯車）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ＩE ：エンジン出力軸と同一回転部分（クランクシャフト，ピストン，フライホイール，クラッチなど）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ｉr ：変速機の変速比、ｉF ：終減速比、ｒD ：駆動輪のタイヤ有効径［ｍ］である。
【００３９】
上記数１、数２の内、Ｗ、μ１、Ａ、ｇ、ＩW 、ＩF 、ＩT 、ＩE 、ｉF 及びｒD は固定値であって、予め、ＲＯＭ内に数値が記憶されている。μｒ（Ｖ）は、車速Ｖに対するマップとしての情報がＲＯＭ内に予め記憶されている。そして、Ｖ及びαは上述の様にＳ８０で算出される。また、θは上述のＧslope をパラメータとするマップから求められる様になっており、また、ｉr も変速比信号γをパラメータとしたマップで特定することができるようになっている。
【００４０】
こうして走行抵抗Ｒが算出できたら、次に、数３にて走行抵抗Ｒを相殺するために必要なエンジン出力の目標増加量△ＴＥreg を算出する（Ｓ１００）。
【００４１】
【数４】
【００４２】
そして、△ＴＥtgt（THM）と△ＴＥreg とから、実目標増加量△ＴＥtgt を下記式に従って算出する（Ｓ１１０）。
【００４３】
【数５】
【００４４】
そして、Ｓ５０で記憶しておいたベース出力ＴＥ０に実目標増加量△ＴＥtgt を加えて目標エンジン出力ＴＥtgt を算出する（Ｓ１２０）。
【００４５】
【数６】
【００４６】
こうして目標エンジン出力ＴＥtgt が算出できたら、これと現在のエンジン回転数ＮＥとを用いてエンジン出力特性マップを参照し、スロットル開度の目標値ＴＨtgt を算出する（Ｓ１３０）。そして、このスロットル開度の目標値ＴＨtgt となるように、スロットル駆動モータ１０を駆動制御する（Ｓ１４０）。なお、Ｓ２０でＮＯと判定された場合は、定速走行あるいは減速指令の状態にあるので、本ルーチンを抜ける。
【００４７】
次に、以上の制御処理による作用・効果を、図５，図６のタイミングチャートにて説明する。まず、図５にてマクロ的な作用・効果を従来の技術との差を交えながら説明する。なお、この例では、車両は勾配のない平坦路を走行しているものとする。
【００４８】
いま、時刻ｔ１までは、アクセル開度ＴＨＭ＝ＴＨＭ０に保持されて定速走行が行われているとする。時刻ｔ１までは、Ｓ２０＝ＮＯとなるので、スロットル駆動モータ１０は開度保持状態に制御され続け、スロットル開度ＴＨは低めの開度で一定になっている。
【００４９】
次に、時刻ｔ１にてアクセル６が踏み込まれ、時刻ｔ２までにＴＨＭ＝ＴＨＭ１まで開度が増加したとする。これにより、Ｓ２０＝ＹＥＳとなってＳ３０以下の処理が実行される。そして、時刻ｔ１の直後においてＳ３０＝ＹＥＳとなり、Ｓ４０，Ｓ５０が実行され、定速走行中のエンジン出力がベース出力ＴＥ０として記憶される。Ｓ５５による更新がなされるケースであっても標準重量では、ＴＥ０の実質的な更新は行われないので、Ｓ５０で記憶されたＴＥ０のままである。
【００５０】
そして、その後、Ｓ６０〜Ｓ１４０の処理が実行され、時刻ｔ２まではアクセル開度ＴＨＭの増加とほぼリニアにスロットル開度ＴＨが増加され、車速が上昇していく。時刻ｔ１〜ｔ２の間は、応答遅れなどにより直ちに所望の加速度が得られるわけではないので、走行抵抗Ｒは時刻ｔ１以前とほとんど変わりなく、また、エンジン回転数ＮＥ自体も上昇遅れがあるので、スロットル開度ＴＨはほぼリニアに増加されるのである。この時刻ｔ１〜ｔ２の間のスロットル開度ＴＨの変化状態は、本発明以前の技術によるのと変わりない。
【００５１】
こうして時刻ｔ２に至り、アクセル開度ＴＨがＴＨ１に保持されるころには、エンジン出力が増加し、加速が開始する。そして、これに伴って走行抵抗Ｒに変化が生じる。まず、車速の増加により、空気抵抗Ｒ１がリニアに増加していく。これと同時に、加速抵抗Ｒａも増加していく。ころがり抵抗Ｒｒは若干増加するが、ここでは無視しておく。また、最初に述べた様に、平坦路走行中を例にしているので、勾配抵抗Ｒ１は０である。
【００５２】
こうした走行抵抗Ｒの増加に伴い、時刻ｔ２以降のスロットル開度ＴＨは下に凸の弧を描いて上昇する様な制御状態となる。こうして、本実施の形態によれば、走行抵抗Ｒを相殺し、車両の加速度を一定に保つことができている。
なお、特開昭６１−２１０２４５号公報記載の技術以前の制御では、図示一点鎖線の様にアクセル保持後はスロットル開度が一定に保たれるので、車速の上昇の仕方も遅いし、ドライバーの意図した加速は得られない。また、特開昭６１−２１０２４５号公報記載の技術による制御では、図示二点鎖線の様に、時刻ｔ２以降にスロットル開度ＴＨは一定割合で増加されるが、走行抵抗の増加が考慮されていないため、加速度は徐々に低下していく。このため、ドライバーが当初の加速度でさらに車両を加速し続けたい場合には、さらにアクセルを踏み込んでいかなければならない。
【００５３】
これに対し、本実施の形態によれば、走行抵抗を加味してスロットル開度を増加していくので、加速の最初から最後まで、ドライバーの意図した加速度が得られる。この様に、本実施の形態によれば、ドライバーは自分の意図する加速度を得るに当り、アクセル６を踏み込んでからさらにその踏み込み量を微妙に調整するといった面倒な操作をしなくてもよく、従来技術に比較してより有利な効果を達成している。
【００５４】
次に、Ｓ６２のなまし処理による作用・効果について説明する。図示の様に、アクセルを踏み込んだまま保持しているときに路面外乱などによってアクセル開度が変動したとする。このとき、戻し方向にアクセル開度が変化しているときは数１のなまし処理が実施されるので、目標加速度αtgt を算出するために用いるアクセル開度については、全体としてはほとんど変動がないものとなる。よって、外乱によって加速度が変動することがなく、ドライバーの意思通りに、一定の加速度を保って車両を加速し続けることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様のリンクレススロットルを備えたエンジン制御システムという点では共通するが、走行抵抗を考慮した加速制御までは実施していないものである。なお、このシステムでは、アクセル開度＝スロットル開度指令値として対応つけられているものとする。
【００５６】
次に、スロットル制御回路２０が実施するスロットル開度制御処理の内容について図７のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、所定時間毎に割り込みルーチンとして実施されている。
まず、アクセル開度ＴＨＭ、スロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥを入力する（Ｓ２１０）。そして、ＴＨ及びＮＥにてエンジン出力特性マップを参照して現在のエンジン出力ＴＥを推定する（Ｓ２２０）。そして、今回入力されたアクセル開度ＴＨＭn と前回入力されたアクセル開度ＴＨＭn-1 とを比較して、アクセルが戻し操作されているか否かを判定する（Ｓ２３０）。ＴＨＭn ≧ＴＨＭn-1 の場合は、下記式で表される二次バタワースフィルタの定数ａ0 ，ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 に対して通常の定数を設定し（Ｓ２４０）、ＴＨＭn ＜ＴＨＭn-1 の場合は戻し操作用定数を設定する（Ｓ２５０）。
【００５７】
【数７】
【００５８】
ここで、添え字ｎは今回を、ｎ−１は前回を、ｎ−２は前々回を意味する。
また、通常定数と戻し操作用定数の一例を下記表に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
この表では、通常用の定数は、カットオフ周波数＝１５Ｈｚに対応するものであり、戻し操作用の定数は、カットオフ周波数＝５Ｈｚに対応するものである。この様に、通常時に比べて戻し操作用の方がカットオフ周波数が低くなる様にフィルタが設定されているのである。これにより、エンジン出力の高い領域では、より低周波の変動に対してもその影響を排除するようにして、出力に見合ったフィルタ処理を実現している。
【００６１】
なお、二次バタワースフィルタに対する定数の選定に当たっては、上述のＳ２４０，Ｓ２５０の各処理において、図８に示す様なカットオフ周波数ｆｃとエンジン出力ＴＥとの関係を予め規定しておき、このカットオフ周波数ｆｃを満足するように選定される。Ｓ２２０で推定されたエンジン出力ＴＥは、このためのものである。
【００６２】
こうして選定された二次バターワースフィルタを用いて、目標スロットル開度ＴＨn を演算し（Ｓ２６０）、この結果に基づいて、スロットル駆動モータ１０を駆動する（Ｓ２７０）。
この第２の実施の形態によれば、図９の上段に示す様にアクセル開度が変化したとき、同図中段に示す様にスロットル開度が変化し、エンジン出力は下段に示す様に変化し、アクセルの戻し操作は緩やかにエンジン出力に反映されることとなり、アクセル戻しにより急激なエンジンブレーキ作用が発生したりしないようになっていることが分かる。
【００６３】
次に、第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態における図４のフローチャートを、図１０に示す様に変更したものである。なお、第１の実施の形態と同一の処理内容を意味するステップには同一の符号を付して説明は省略する。
【００６４】
この実施の形態では、図４のＳ６０，Ｓ６２を削除し、変わりに、Ｓ１２０とＳ１３０の間に、次の処理を追加したものである。
Ｓ１２０で今回のアクセル開度ＴＨＭn に対する目標エンジン出力ＴＥtgt が算出されたら、今回のアクセル開度ＴＨＭn と前回のアクセル開度ＴＨＭn-1 とから、アクセルが戻し操作されているか否かを判定し（Ｓ１２２）、ＴＨＭn ＜ＴＨＭn-1 の場合は下記のなまし処理を実行する（Ｓ１２４）。
【００６５】
【数８】
【００６６】
なお、添え時（ｎ）は今回演算された目標エンジン出力を、（ｎ−１）は前回の目標エンジン出力を意味する。
こうすることで、アクセル戻し操作があった場合には目標エンジン出力が更新され難くなり、加速中に路面外乱等がアクセル開度に影響を与えたとしても、これによる制御のふらつきがなくなり、安定した加速を実現することができる。
【００６７】
次に、第４の実施の形態について説明する。
この実施の形態では、図１１に示す様に、第３の実施の形態と同様にＳ１０〜Ｓ６０を実行した後、このＳ６０で算出されたエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を基準出力ＴＥ０に加算した値を目標エンジン出力ＴＥtgt としている（Ｓ１２１）。そして、アクセルの戻し操作があったか否かを判定し（Ｓ１２２）、図１０のフローチャートにおけるＳ１２４に変えて、Ｓ１２１の処理で前回算出された目標エンジン出力ＴＥtgt（n-1）を目標エンジン出力ＴＥtgt とすることで（Ｓ１２６）、アクセル戻し時には制御が遅延されるように構成したものである。このフローチャートでも、第１の実施の形態，第３の実施の形態と同一の処理を実行するステップには同一の符号を付して説明は省略する。この実施の形態によっても外乱によるアクセル開度の変動の影響を緩和することができ、安定した加速を可能にしている。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態につき説明したが、本発明はこれに限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々なる形態にて実施できることはもちろんである。
例えば、エンジン出力を増加する手段として、点火時期や燃料噴射量を調整するようにしてもよい。ただし、実施の形態の様に吸入空気量の調整による手段を採用した場合には、空燃比制御に悪影響を与えることがなく、しかも、出力調整幅を大きくとることができる点でより一層有利といえる。
【００６９】
また、実施の形態はガソリンエンジンを対象に説明したが、ディーゼルエンジンを搭載して車両の加速制御に本発明を適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に用いるシステムの概略構成図である。
【図２】 実施の形態に用いる加速度目標マップ及び出力増加目標マップの説明図である。
【図３】 実施の形態に用いるエンジン出力特性マップの説明図である。
【図４】 実施の形態における制御フローチャートである。
【図５】 実施の形態における制御状態のタイムチャートである。
【図６】 実施の形態における制御状態のタイムチャートである。
【図７】 実施の形態における制御フローチャートである。
【図８】 実施の形態におけるカットオフ周波数設定条件の説明図である。
【図９】 実施の形態における制御状態のタイムチャートである。
【図１０】 実施の形態における制御フローチャートである。
【図１１】 実施の形態における制御フローチャートである。
【符号の説明】
２・・・内燃機関、６・・・アクセル、１０・・・スロットル駆動モータ、１２・・・スロットルバルブ、１４・・・アクセル開度センサ、１６・・・スロットル開度センサ、２０・・・スロットル制御回路、２４・・・燃料噴射弁、２６・・・内燃機関制御回路、２８・・・吸気圧センサ、３０・・・エンジン回転速度センサ、３２FR，３２FL・・・従動輪速度センサ、３８・・・変速機、４０・・・駆動輪速度センサ、４２・・・変速比センサ、４４・・・加速度センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のエンジン制御装置に係り、特に、加速度制御に特徴を有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スロットルバルブをアクセルと切り離し、モータ駆動によって開閉可能にしたいわゆるリンクレススロットルを備えるエンジン制御装置が知られている。こうしたエンジン制御装置では、アクセル開度を検知し、その開度に対応するスロットル開度となるようにリンクレススロットルをモータ駆動するようになっている。
【０００３】
ここで、スロットル開度が一定に保たれる場合、エンジン回転数の増加に伴って１回転当りの吸入空気量が減少することから、エンジン出力が減少し、徐々に加速力が低下することが一般に知られている。
このため、こうしたリンクレススロットル式のエンジン制御装置において、加速時に、リンクレススロットルをまずアクセルペダルの踏み込み量と対応するスロットル開度まで開くと共に、その後、スロットル開度を所定速度で徐々に増加させることにより、エンジン回転数の増加に伴うエンジン出力の低下を補償し、一定加速度を維持するようにした装置も知られている（特開昭６１−２１０２４５号公報）。
【０００４】
この特開昭６１−２１０２４５号公報記載のエンジン制御装置では、アクセルが絶対的な加速度を指令する加速度指令手段として機能するようになり、ドライバーのアクセル操作の負担が低減されるという効果が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらリンクレススロットル方式を採用したエンジン制御装置においては、悪路走行の際などんい路面外乱による車両振動が発生すると、アクセル踏み込み量がドライバーの意思とは無関係に変動する場合がある。
【０００６】
こうした場合、従来のリンクレススロットル方式のエンジン制御装置では、スロットル開度が変動し、これによりエンジン出力が変動し、安定した加速感が得られないという問題がある。
そこで、本発明は、路面外乱などの影響を受けることなく安定した加速感が得られる様にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジン制御装置は、与えられた指令値に応じてエンジン出力を増減する出力増減手段と、アクセル踏み込み量に対応した指令値を、周期的に、出力増減手段に与えて、アクセル踏み込み量に応じたエンジン出力の増減を、出力増減手段に実現させる制御手段とを備え、制御手段が、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、最新のアクセル踏み込み量を含むアクセル踏み込み量の時系列データに基づき、上記指令値を決定し、決定した指令値を出力増減手段に与える構成にされていることを特徴とする。
具体的に、制御手段は、目標加速度又は目標スロットル開度を指令し、アクセル踏み込み時に比べて、アクセル戻し時の上記指令値としての目標加速度又は目標スロットル開度の変化速度を遅くする構成にすることができる。
また、制御手段は、アクセル戻し時において、アクセル踏み込み量に対する目標エンジン出力の変化を反映し難くするなまし処理又はフィルタ処理を実行し、出力増減手段による出力減少の応答速度を低下させる方向の指令値を算出する構成にされてもよい。
【０００８】
また、エンジン制御装置は、アクセル踏み込み量に応じて、目標エンジン出力を、周期的に算出する目標エンジン出力算出手段と、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段とを備え、目標エンジン出力算出手段が、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、最新のアクセル踏み込み量を含むアクセル踏み込み量の時系列データに基づき、目標エンジン出力を算出する構成にされてもよい。
【０００９】
その他、上述の目的は、アクセル踏み込み量に応じて目標加速度を指令する目標加速度指令手段と、目標加速度指令手段により指令された目標加速度を達成するために必要な目標エンジン出力を、周期的に、算出する目標エンジン出力算出手段と、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段とを備え、目標エンジン出力算出手段が、アクセル戻し時において、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、過去の目標エンジン出力を加味し、最新の目標エンジン出力を補正するエンジン制御装置によっても達成される。
また、これらのエンジン制御装置において、目標エンジン出力算出手段は、アクセル戻し時において、目標加速度指令手段により指令される目標加速度に対する目標エンジン出力の変化を反映し難くするなまし処理又はフィルタ処理を実行し、出力増減手段による出力減少の応答速度を低下させる方向の目標エンジン出力を算出する構成にされてもよい。
【００１０】
その他、上述の目的は、アクセル踏み込み量に応じて目標加速度を指令する目標加速度指令手段と、目標加速度指令手段により指令された目標加速度を達成するために必要な目標エンジン出力を、周期的に、算出する目標エンジン出力算出手段と、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段とを備え、出力増減手段が、アクセル戻し時において、目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力に基づいた制御信号の増減を実行する際、実行の開始を遅らせることにより、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様にするエンジン制御装置によっても達成される。
【００１１】
これらのエンジン制御装置によれば、アクセル戻し時の応答速度を実質的に抑制することができ、路面外乱によってアクセルの踏み込み量が変化しても、エンジン出力が変化し難くなっている。なお、アクセル踏み込み時と戻し時とで応答速度に差を設けるのは、全体に応答速度を遅くしたのでは、加速性能自体が悪くなってしまうからである。そこで、加速性能を重視するために、アクセル戻しに対して応答性を抑制するようにしたのである。
【００１２】
なお、本発明のエンジン制御装置は、エンジン出力に応じて、出力増減手段に与える上記指令値の算出方式を変更する構成されてもよい。即ち、エンジン出力の高い領域ではより一層アクセル戻しの影響を小さくするようになまし処理の係数を変えたり、フィルタ処理のカットオフ周波数を変えたり、遅延処理の遅延時間を変えたりするとよいのである。これは、エンジン出力が大きいほど微妙な外乱の影響が大きく現れるからである。
【００１３】
また、本発明においては、出力増減手段を、正の加速度指令が継続している間、上記制御信号を出力増大側に調整して加速中のエンジン回転数の増加に伴うエンジン出力の低下を補償する手段として構成しておくとよい。
【００１４】
この構成を付加することで、アクセル操作量が増加しなくてもエンジン制御条件（例えば、スロットル開度、燃料噴射量等）を出力増大側に調整してエンジン回転数増加に伴うエンジン出力の低下分を補償することができる。従って、一旦目標加速度に達した後に、これを維持することができ、ドライバーの加速操作の負担を軽減できるからである。そして、この様な構成を付加した場合、ドライバーが一定加速度を維持する意思でアクセルを踏み込んでいるとき、路面の外乱を受けてアクセル踏み込み量が変動しても、加速度自体の変動が抑制され、ドライバーの意思が損なわれないという効果がある。この結果、より快適で安定した加速感を味わうことができるようになる。
【００１５】
また、これらのエンジン制御装置において、車両に加わる走行抵抗を検知する走行抵抗検知手段と、該検知された走行抵抗に基づき、加速に伴う走行抵抗の増加分を相殺する様にエンジン出力を増加させる走行抵抗補償手段とを備えるようにすると一層よい。その理由は次の通りである。
【００１６】
まず、現実の車両走行状態を考えると、車両には、ころがり抵抗、空気抵抗、勾配抵抗、加速抵抗といった走行に伴う抵抗が加わっている。この内、例えば、空気抵抗は車速が大きくなればなるほど増大する。従って、空気抵抗の影響が大きい高速道路走行時などにおいては、この走行抵抗を加味してやらないと、一定加速度での加速を実現するのは困難となり、一定加速度で加速しようとすると、結局、ドライバーの感に頼った微妙なアクセル操作が必要となる。しかし、こうした高速域では、アクセルは既に深い位置まで踏み込まれているので、一定加速度を維持するためのアクセル操作は熟練しないと容易ではなく、結局、ドライバーの意図する加速感が得られない場合もある。
【００１７】
これに対し、上述の様に走行抵抗を検知してこれを反映した制御を実行できるように構成を付加してやると、加速中の空気抵抗や加速抵抗の増加分を相殺するようにエンジン出力を増加させることができ、車両の実加速度を一定に保ちながら加速することができる。そして、こうした実加速度一定の加速は、アクセル操作量を増加させなくても達成されるので、ドライバーはアクセルを微妙に操作する必要がない。
【００１８】
なお、本発明を実施するに当たっては、アクセルを操作量に応じて加速度目標を指令する手段として構成するとよく、この場合、ガソリンエンジン車においては、該アクセルと機械的にリンクせず、アクチュエータによって駆動されるリンクレススロットルを備え、前記制御信号が該リンクレススロットルのスロットル開度指令としておくとよい。これは、エンジン出力の増減は燃料噴射量などによっても調整可能であるけれども、吸入空気量で調整するようにしてやれば、空燃比に悪影響を与えることなく加速度一定の加速を実現できるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
この実施の形態は、図１に示す様に、内燃機関２を動力源とするフロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ）方式の車両についてのものである。
【００２０】
図に示すごとく、内燃機関２の吸気通路４には、吸入空気の脈動を抑えるサージタンク４ａが形成され、その上流には、スロットル駆動モータ１０により開閉されるスロットルバルブ１２が設けられている。このスロットルバルブ１２はアクセル６によって直接開閉されるものではなく、いわゆるリンクレススロットルである。
【００２１】
アクセル６及びスロットルバルブ１２には、それぞれの開度を検出するアクセル開度センサ１４及びスロットル開度センサ１６が設けられており、これら各センサからの検出信号はスロットル制御回路２０に入力されている。
内燃機関２へ燃料を供給する燃料噴射弁２４は、公知の内燃機関制御回路２６からの燃料噴射指令に基づき作動する。燃料噴射指令は、内燃機関２の運転状態に適合して決定されるもので、サージタンク４ａの圧力を検出する吸気圧センサ２８をはじめとする各種センサからの情報を、内燃機関制御回路２６の燃料噴射指令プログラムに基づき処理することで作成される。
【００２２】
スロットル制御回路２０には、上述のアクセル開度センサ１４及びスロットル開度センサ１６の他に、エンジン回転速度センサ３０、従動輪速度センサ３２FL，３２FR、駆動輪速度センサ４０、変速比センサ４２及び加速度センサ４４からの検出信号も入力されるようになっている。そして、スロットル制御回路２０は、これらの入力信号に基づいてスロットル駆動モータ１０を駆動し、スロットルバルブ１２の開度を制御する処理を実行している。
【００２３】
ここで、エンジン回転速度センサ３０は、内燃機関２のクランク軸２ａの回転速度を検出するものであり、内燃機関制御回路２６による燃料噴射指令の作成にも利用される。
従動輪速度センサ３２FL，３２FRは、左右従動輪（前輪）２２FL，２２FRの回転速度をそれぞれ検出するためのセンサであり、トラクションコントロール等を実施する場合は、その検出信号が車両の車体速度の推定に利用される。
【００２４】
駆動輪速度センサ４０は、左右駆動輪２２RL，２２RRの平均回転速度（駆動輪速度）を検出するためのセンサで、クランク軸２ａの回転をプロペラシャフト３４及びディファレンシャルギヤ３６を介して左右駆動輪２２RL，２２RRに伝達する変速機３８の出力軸に設けられる。
【００２５】
また、変速比センサ４２は、変速機３８の変速比を検出するためのものであり、駆動輪速度センサ４０と同様に変速機３８に備えられている。
そして、加速度センサ４４は公知の半導体式Ｇセンサである。この加速度センサ４４により、勾配と車両Ｇを合わせたものが検出されることになる。従って、車体加速度を演算し、加速度センサ４４の検出値から車体加速度を減ずると勾配が検出できることになる。
【００２６】
次に、本実施の形態の特徴部分であるスロットル制御回路２０についてさらに詳しく説明する。
スロットル制御回路２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭには、図２（ａ）に示すように、アクセル開度ＴＨＭと加速度指令値αtgt との関係を表す「加速度目標マップ」が記憶されている。なお、図はイメージであって、実際のマップは、この図の関係を数値データ化したものである。このマップから分かる様に、アクセル開度ＴＨＭが０の場合（即ち、アクセル６が全く踏み込まれていない場合）は最大減速状態が指令され、以下、ＴＨＭの増加に伴って減速度指令が減少している。そして、ＴＨＭ＝ＴＨＭ０を境に、ＴＨＭ＜ＴＨＭ０の領域にて減速（αtgt ＜０）が、ＴＨＭ＝ＴＨＭ０にて定速走行（αtgt ＝０）が、ＴＨＭ＞ＴＨＭ０の領域にて加速（αtgt ＞０）が指令された状態となっていることが分かる。
【００２７】
スロットル制御回路２０のＲＯＭには、さらに、図２（ｂ）に示す様に、目標加速度αtgt と当該目標加速度αtgt を達成するのに必要なエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）との関係を表す「出力増加量目標マップ」も記憶されている。これらの関係から、アクセル開度ＴＨＭと一対一に対応するエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を求めることができる。なお、図２（ａ），（ｂ）を一つにして、アクセル開度ＴＨＭからエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を直接与えるマップを備えておくようにしてもよい。
【００２８】
また、スロットル制御回路２０のＲＯＭには、図３に示す様なスロットル開度ＴＨ、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン出力ＴＥの三者の関係を示す「エンジン出力特性マップ」も記憶されている。
次に、スロットル制御回路２０が実施するスロットル開度制御の処理内容について図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、所定時間毎に割り込みルーチンとして実施されている。
【００２９】
まず最初に、アクセル開度センサ１４の検出信号ＴＨＭを入力し（Ｓ１０）、ＴＨＭ＞ＴＨＭ０となっているか否かを判定する（Ｓ２０）。即ち、ドライバーが加速を意図しているか否かを判定するのである。
ＴＨＭ＞ＴＨＭ０と判定された場合は、前回処理タイミングにおいてもＴＨＭ＞ＴＨＭ０であったか否かを判定する（Ｓ３０）。そして、Ｓ３０＝ＮＯの場合、即ち、ＴＨＭ≦ＴＨＭ０の状態からＴＨＭ＞ＴＨＭ０に移行した直後であるときは、その時点におけるスロットル開度ＴＨとエンジン回転速度ＮＥを入力し（Ｓ４０）、これらＴＨ，ＮＥにてエンジン出力特性マップを参照して現在のエンジン出力ＴＥを求め、その値をベース出力ＴＥ０として記憶する（Ｓ５０）。
【００３０】
続く処理では、今回のアクセル開度ＴＨＭn と前回のアクセル開度ＴＨＭn-1 とから、アクセルが戻し操作されているか否かを判定する（Ｓ６０）。ＴＨＭn ＜ＴＨＭn-1 の場合は、下記式で表されるなまし処理を実行する（Ｓ６２）。
【００３１】
【数１】
そして、今回のアクセル開度ＴＨＭn で加速度目標マップを参照して加速度目標値αtgt を求めると共に、このαtgt で出力増加量目標マップを参照してエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を算出する（Ｓ６４）。
続いて、従動輪速度センサ３２FL，３２FRの検出する車輪速度信号ＶFL，ＶFR、加速度センサ４４の検出する車体Ｇ信号Ｇtotal 、変速比センサ４２の検出する変速制御ソレノイドの駆動信号ＳAT、エンジン回転速度センサ３０の検出するエンジン回転速度ＮＥをそれぞれ入力する（Ｓ７０）。
【００３３】
そして、車体の前後方向加速度成分と車体Ｇ信号Ｇtotal とから、路面勾配による上下方向加速度成分Ｇslope を計算する（Ｓ８０）。具体的には、まず、現在の車速Ｖ＝（ＶFL＋ＶFR）／２を計算すると共に、前回計算した車速Ｖold との差から実加速度α＝（Ｖ−Ｖold ）／ｔ（ただし、ｔは割り込み時間間隔）を計算する。次に、この実加速度αを車体Ｇ信号Ｇtotal から減ずることで路面勾配による加速度成分Ｇslope を計算するのである。
【００３４】
次に、下記式に基づいて、走行抵抗Ｒを算出する（Ｓ９０）。
【００３５】
【数２】
ここで、Ｒｒ：ころがり抵抗［ｋＮ］、Ｒ１：空気抵抗［ｋＮ］、Ｒｉ：勾配抵抗［ｋＮ］、Ｒａ：加速抵抗［ｋＮ］、μｒ（Ｖ）：ころがり抵抗係数（車速Ｖによる接地力変化を考慮したＶを変数とする関数で与えられる）、Ｗ：車体総重量［ｋＮ］、μ１：空気抵抗係数［ｋＮ・ｈ2／ｍ2・ｋｍ2 ］、Ａ：前面投影面積［ｍ2 ］、Ｖ：車速（ｋｍ／ｈ）、θ：傾斜角度［ｄｅｇ］、φ：回転部分を考慮した場合の見かけの重量増加、α：加速度［ｍ／ｓ2 ］、ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ2 ］である。なお、φは、回転部分慣性重量をＷｒ［ｋＮ］とすると、φ＝Ｗｒ／Ｗと表すことができる。そして、このＷｒは、下記式で表すことができる。
【００３７】
【数３】
ここで、ＩW ：車輪及び同一回転部分（タイヤ，ホイール，ブレーキディスク，ブレーキドラム，アクセルシャフト）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ＩF ：終減速機入力軸と同一回転部分（終減速機，プロペラシャフト，変速機メーンシャフト，その他被駆動側歯車）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ＩT ：変速機入力軸と同一回転部分（変速機のメーンドライブシャフト，その他駆動側歯車）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ＩE ：エンジン出力軸と同一回転部分（クランクシャフト，ピストン，フライホイール，クラッチなど）の慣性モーメント［ｋｇｍ2 ］、ｉr ：変速機の変速比、ｉF ：終減速比、ｒD ：駆動輪のタイヤ有効径［ｍ］である。
【００３９】
上記数１、数２の内、Ｗ、μ１、Ａ、ｇ、ＩW 、ＩF 、ＩT 、ＩE 、ｉF 及びｒD は固定値であって、予め、ＲＯＭ内に数値が記憶されている。μｒ（Ｖ）は、車速Ｖに対するマップとしての情報がＲＯＭ内に予め記憶されている。そして、Ｖ及びαは上述の様にＳ８０で算出される。また、θは上述のＧslope をパラメータとするマップから求められる様になっており、また、ｉr も変速比信号γをパラメータとしたマップで特定することができるようになっている。
【００４０】
こうして走行抵抗Ｒが算出できたら、次に、数３にて走行抵抗Ｒを相殺するために必要なエンジン出力の目標増加量△ＴＥreg を算出する（Ｓ１００）。
【００４１】
【数４】
そして、△ＴＥtgt（THM）と△ＴＥreg とから、実目標増加量△ＴＥtgt を下記式に従って算出する（Ｓ１１０）。
【００４３】
【数５】
そして、Ｓ５０で記憶しておいたベース出力ＴＥ０に実目標増加量△ＴＥtgt を加えて目標エンジン出力ＴＥtgt を算出する（Ｓ１２０）。
【００４５】
【数６】
こうして目標エンジン出力ＴＥtgt が算出できたら、これと現在のエンジン回転数ＮＥとを用いてエンジン出力特性マップを参照し、スロットル開度の目標値ＴＨtgt を算出する（Ｓ１３０）。そして、このスロットル開度の目標値ＴＨtgt となるように、スロットル駆動モータ１０を駆動制御する（Ｓ１４０）。なお、Ｓ２０でＮＯと判定された場合は、定速走行あるいは減速指令の状態にあるので、本ルーチンを抜ける。
【００４７】
次に、以上の制御処理による作用・効果を、図５，図６のタイミングチャートにて説明する。まず、図５にてマクロ的な作用・効果を従来の技術との差を交えながら説明する。なお、この例では、車両は勾配のない平坦路を走行しているものとする。
【００４８】
いま、時刻ｔ１までは、アクセル開度ＴＨＭ＝ＴＨＭ０に保持されて定速走行が行われているとする。時刻ｔ１までは、Ｓ２０＝ＮＯとなるので、スロットル駆動モータ１０は開度保持状態に制御され続け、スロットル開度ＴＨは低めの開度で一定になっている。
【００４９】
次に、時刻ｔ１にてアクセル６が踏み込まれ、時刻ｔ２までにＴＨＭ＝ＴＨＭ１まで開度が増加したとする。これにより、Ｓ２０＝ＹＥＳとなってＳ３０以下の処理が実行される。そして、時刻ｔ１の直後においてＳ３０＝ＹＥＳとなり、Ｓ４０，Ｓ５０が実行され、定速走行中のエンジン出力がベース出力ＴＥ０として記憶される。Ｓ５５による更新がなされるケースであっても標準重量では、ＴＥ０の実質的な更新は行われないので、Ｓ５０で記憶されたＴＥ０のままである。
【００５０】
そして、その後、Ｓ６０〜Ｓ１４０の処理が実行され、時刻ｔ２まではアクセル開度ＴＨＭの増加とほぼリニアにスロットル開度ＴＨが増加され、車速が上昇していく。時刻ｔ１〜ｔ２の間は、応答遅れなどにより直ちに所望の加速度が得られるわけではないので、走行抵抗Ｒは時刻ｔ１以前とほとんど変わりなく、また、エンジン回転数ＮＥ自体も上昇遅れがあるので、スロットル開度ＴＨはほぼリニアに増加されるのである。この時刻ｔ１〜ｔ２の間のスロットル開度ＴＨの変化状態は、本発明以前の技術によるのと変わりない。
【００５１】
こうして時刻ｔ２に至り、アクセル開度ＴＨがＴＨ１に保持されるころには、エンジン出力が増加し、加速が開始する。そして、これに伴って走行抵抗Ｒに変化が生じる。まず、車速の増加により、空気抵抗Ｒ１がリニアに増加していく。これと同時に、加速抵抗Ｒａも増加していく。ころがり抵抗Ｒｒは若干増加するが、ここでは無視しておく。また、最初に述べた様に、平坦路走行中を例にしているので、勾配抵抗Ｒ１は０である。
【００５２】
こうした走行抵抗Ｒの増加に伴い、時刻ｔ２以降のスロットル開度ＴＨは下に凸の弧を描いて上昇する様な制御状態となる。こうして、本実施の形態によれば、走行抵抗Ｒを相殺し、車両の加速度を一定に保つことができている。
なお、特開昭６１−２１０２４５号公報記載の技術以前の制御では、図示一点鎖線の様にアクセル保持後はスロットル開度が一定に保たれるので、車速の上昇の仕方も遅いし、ドライバーの意図した加速は得られない。また、特開昭６１−２１０２４５号公報記載の技術による制御では、図示二点鎖線の様に、時刻ｔ２以降にスロットル開度ＴＨは一定割合で増加されるが、走行抵抗の増加が考慮されていないため、加速度は徐々に低下していく。このため、ドライバーが当初の加速度でさらに車両を加速し続けたい場合には、さらにアクセルを踏み込んでいかなければならない。
【００５３】
これに対し、本実施の形態によれば、走行抵抗を加味してスロットル開度を増加していくので、加速の最初から最後まで、ドライバーの意図した加速度が得られる。この様に、本実施の形態によれば、ドライバーは自分の意図する加速度を得るに当り、アクセル６を踏み込んでからさらにその踏み込み量を微妙に調整するといった面倒な操作をしなくてもよく、従来技術に比較してより有利な効果を達成している。
【００５４】
次に、Ｓ６２のなまし処理による作用・効果について説明する。図示の様に、アクセルを踏み込んだまま保持しているときに路面外乱などによってアクセル開度が変動したとする。このとき、戻し方向にアクセル開度が変化しているときは数１のなまし処理が実施されるので、目標加速度αtgt を算出するために用いるアクセル開度については、全体としてはほとんど変動がないものとなる。よって、外乱によって加速度が変動することがなく、ドライバーの意思通りに、一定の加速度を保って車両を加速し続けることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様のリンクレススロットルを備えたエンジン制御システムという点では共通するが、走行抵抗を考慮した加速制御までは実施していないものである。なお、このシステムでは、アクセル開度＝スロットル開度指令値として対応つけられているものとする。
【００５６】
次に、スロットル制御回路２０が実施するスロットル開度制御処理の内容について図７のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、所定時間毎に割り込みルーチンとして実施されている。
まず、アクセル開度ＴＨＭ、スロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥを入力する（Ｓ２１０）。そして、ＴＨ及びＮＥにてエンジン出力特性マップを参照して現在のエンジン出力ＴＥを推定する（Ｓ２２０）。そして、今回入力されたアクセル開度ＴＨＭn と前回入力されたアクセル開度ＴＨＭn-1 とを比較して、アクセルが戻し操作されているか否かを判定する（Ｓ２３０）。ＴＨＭn ≧ＴＨＭn-1 の場合は、下記式で表される二次バタワースフィルタの定数ａ0 ，ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 に対して通常の定数を設定し（Ｓ２４０）、ＴＨＭn ＜ＴＨＭn-1 の場合は戻し操作用定数を設定する（Ｓ２５０）。
【００５７】
【数７】
ここで、添え字ｎは今回を、ｎ−１は前回を、ｎ−２は前々回を意味する。
また、通常定数と戻し操作用定数の一例を下記表に示す。
【００５９】
【表１】
この表では、通常用の定数は、カットオフ周波数＝１５Ｈｚに対応するものであり、戻し操作用の定数は、カットオフ周波数＝５Ｈｚに対応するものである。この様に、通常時に比べて戻し操作用の方がカットオフ周波数が低くなる様にフィルタが設定されているのである。これにより、エンジン出力の高い領域では、より低周波の変動に対してもその影響を排除するようにして、出力に見合ったフィルタ処理を実現している。
【００６１】
なお、二次バタワースフィルタに対する定数の選定に当たっては、上述のＳ２４０，Ｓ２５０の各処理において、図８に示す様なカットオフ周波数ｆｃとエンジン出力ＴＥとの関係を予め規定しておき、このカットオフ周波数ｆｃを満足するように選定される。Ｓ２２０で推定されたエンジン出力ＴＥは、このためのものである。
【００６２】
こうして選定された二次バターワースフィルタを用いて、目標スロットル開度ＴＨn を演算し（Ｓ２６０）、この結果に基づいて、スロットル駆動モータ１０を駆動する（Ｓ２７０）。
この第２の実施の形態によれば、図９の上段に示す様にアクセル開度が変化したとき、同図中段に示す様にスロットル開度が変化し、エンジン出力は下段に示す様に変化し、アクセルの戻し操作は緩やかにエンジン出力に反映されることとなり、アクセル戻しにより急激なエンジンブレーキ作用が発生したりしないようになっていることが分かる。
【００６３】
次に、第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態における図４のフローチャートを、図１０に示す様に変更したものである。なお、第１の実施の形態と同一の処理内容を意味するステップには同一の符号を付して説明は省略する。
【００６４】
この実施の形態では、図４のＳ６０，Ｓ６２を削除し、変わりに、Ｓ１２０とＳ１３０の間に、次の処理を追加したものである。
Ｓ１２０で今回のアクセル開度ＴＨＭn に対する目標エンジン出力ＴＥtgt が算出されたら、今回のアクセル開度ＴＨＭn と前回のアクセル開度ＴＨＭn-1 とから、アクセルが戻し操作されているか否かを判定し（Ｓ１２２）、ＴＨＭn ＜ＴＨＭn-1 の場合は下記のなまし処理を実行する（Ｓ１２４）。
【００６５】
【数８】
なお、添え時（ｎ）は今回演算された目標エンジン出力を、（ｎ−１）は前回の目標エンジン出力を意味する。
こうすることで、アクセル戻し操作があった場合には目標エンジン出力が更新され難くなり、加速中に路面外乱等がアクセル開度に影響を与えたとしても、これによる制御のふらつきがなくなり、安定した加速を実現することができる。
【００６７】
次に、第４の実施の形態について説明する。
この実施の形態では、図１１に示す様に、第３の実施の形態と同様にＳ１０〜Ｓ６０を実行した後、このＳ６０で算出されたエンジン出力の目標増加量△ＴＥtgt（THM）を基準出力ＴＥ０に加算した値を目標エンジン出力ＴＥtgt としている（Ｓ１２１）。そして、アクセルの戻し操作があったか否かを判定し（Ｓ１２２）、図１０のフローチャートにおけるＳ１２４に変えて、Ｓ１２１の処理で前回算出された目標エンジン出力ＴＥtgt（n-1）を目標エンジン出力ＴＥtgt とすることで（Ｓ１２６）、アクセル戻し時には制御が遅延されるように構成したものである。このフローチャートでも、第１の実施の形態，第３の実施の形態と同一の処理を実行するステップには同一の符号を付して説明は省略する。この実施の形態によっても外乱によるアクセル開度の変動の影響を緩和することができ、安定した加速を可能にしている。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態につき説明したが、本発明はこれに限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々なる形態にて実施できることはもちろんである。
例えば、エンジン出力を増加する手段として、点火時期や燃料噴射量を調整するようにしてもよい。ただし、実施の形態の様に吸入空気量の調整による手段を採用した場合には、空燃比制御に悪影響を与えることがなく、しかも、出力調整幅を大きくとることができる点でより一層有利といえる。
【００６９】
また、実施の形態はガソリンエンジンを対象に説明したが、ディーゼルエンジンを搭載して車両の加速制御に本発明を適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に用いるシステムの概略構成図である。
【図２】 実施の形態に用いる加速度目標マップ及び出力増加目標マップの説明図である。
【図３】 実施の形態に用いるエンジン出力特性マップの説明図である。
【図４】 実施の形態における制御フローチャートである。
【図５】 実施の形態における制御状態のタイムチャートである。
【図６】 実施の形態における制御状態のタイムチャートである。
【図７】 実施の形態における制御フローチャートである。
【図８】 実施の形態におけるカットオフ周波数設定条件の説明図である。
【図９】 実施の形態における制御状態のタイムチャートである。
【図１０】 実施の形態における制御フローチャートである。
【図１１】 実施の形態における制御フローチャートである。
【符号の説明】
２・・・内燃機関、６・・・アクセル、１０・・・スロットル駆動モータ、１２・・・スロットルバルブ、１４・・・アクセル開度センサ、１６・・・スロットル開度センサ、２０・・・スロットル制御回路、２４・・・燃料噴射弁、２６・・・内燃機関制御回路、２８・・・吸気圧センサ、３０・・・エンジン回転速度センサ、３２FR，３２FL・・・従動輪速度センサ、３８・・・変速機、４０・・・駆動輪速度センサ、４２・・・変速比センサ、４４・・・加速度センサ。
Claims (10)
- 与えられた指令値に応じてエンジン出力を増減する出力増減手段と、
アクセル踏み込み量に対応した指令値を、周期的に、前記出力増減手段に与えて、アクセル踏み込み量に応じたエンジン出力の増減を、前記出力増減手段に実現させる制御手段と
を備え、
前記制御手段は、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、最新のアクセル踏み込み量を含むアクセル踏み込み量の時系列データに基づき、前記指令値を決定し、決定した前記指令値を、前記出力増減手段に与える構成にされていることを特徴とするエンジン制御装置。 - 前記制御手段は、目標加速度又は目標スロットル開度を指令する構成にされ、アクセル踏み込み時に比べて、アクセル戻し時の前記指令値としての目標加速度又は目標スロットル開度の変化速度を遅くすることを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
- エンジン出力に応じて、前記指令値の算出方式を変更する構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
- 前記制御手段は、アクセル戻し時において、アクセル踏み込み量に対する目標エンジン出力の変化を反映し難くするなまし処理又はフィルタ処理を実行し、前記出力増減手段による出力減少の応答速度を低下させる方向の前記指令値を算出する構成にされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のエンジン制御装置。
- アクセル踏み込み量に応じて、目標エンジン出力を、周期的に算出する目標エンジン出力算出手段と、
前記目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段と
を備えるエンジン制御装置であって、
前記目標エンジン出力算出手段は、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、最新のアクセル踏み込み量を含むアクセル踏み込み量の時系列データに基づき、前記目標エンジン出力を算出する構成にされていること
特徴とするエンジン制御装置。 - アクセル踏み込み量に応じて目標加速度を指令する目標加速度指令手段と、
前記目標加速度指令手段により指令された目標加速度を達成するために必要な目標エンジン出力を、周期的に、算出する目標エンジン出力算出手段と、
前記目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段と
を備えるエンジン制御装置であって、
前記目標エンジン出力算出手段は、アクセル戻し時において、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様に、過去の目標エンジン出力を加味し、最新の目標エンジン出力を補正する構成にされていること
特徴とするエンジン制御装置。 - 前記目標エンジン出力算出手段は、アクセル戻し時において、前記目標加速度指令手段により指令される目標加速度に対する目標エンジン出力の変化を反映し難くするなまし処理又はフィルタ処理を実行し、前記出力増減手段による出力減少の応答速度を低下させる方向の目標エンジン出力を算出する構成にされていることを特徴とする請求項５又は６記載のエンジン制御装置。
- アクセル踏み込み量に応じて目標加速度を指令する目標加速度指令手段と、
前記目標加速度指令手段により指令された目標加速度を達成するために必要な目標エン ジン出力を、周期的に、算出する目標エンジン出力算出手段と、
前記目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力を達成するように、エンジン出力に関係する所定の制御信号を増減する出力増減手段と
を備えるエンジン制御装置であって、
前記出力増減手段は、アクセル戻し時において、前記目標エンジン出力算出手段により算出された目標エンジン出力に基づいた前記制御信号の増減を実行する際、実行の開始を遅らせることにより、アクセル踏み込み時の出力増加の応答速度よりも、アクセル戻し時の出力減少の応答速度の方が低くなる様にすることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項５〜８のいずれか記載のエンジン制御装置において、
前記出力増減手段は、アクセル踏み込み量が正の加速度指令に対応する量に設定されている間、前記所定の制御信号を、出力増大側に調整して加速中のエンジン回転数の増加に伴うエンジン出力の低下を補償する手段として構成されることを特徴とするエンジン制御装置。 - 請求項９記載のエンジン制御装置において、
車両に加わる走行抵抗を検知する走行抵抗検知手段と、
前記走行抵抗検知手段により検知された走行抵抗に基づき、加速に伴う走行抵抗の増加分を相殺する様にエンジン出力を増加させる走行抵抗補償手段と
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
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| JP12500596A JP3820626B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | エンジン制御装置 |
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