JP4132845B2

JP4132845B2 - スロットル弁制御装置

Info

Publication number: JP4132845B2
Application number: JP2002025799A
Authority: JP
Inventors: 賢二土方
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2022-02-01
Also published as: JP2003227385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にエンジン出力を低減させて車両挙動を所定に保つトラクション制御が作動した際の電子制御スロットル弁のスロットル弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スロットル弁をスロットルアクチュエータにより電子的に制御する、いわゆる電子制御スロットル方式のエンジンが実用化されており、アクセル開度とエンジン回転数等とからエンジン出力目標値を設定し、このエンジン出力目標値に応じて燃料噴射量を制御すると共に、スロットル弁開度を調節して吸入空気量を制御し、運転者の要求出力に対する応答性を改善して良好な走行性能を得る技術が種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車輪のスリップ量等を検出して所定のスリップが発生した場合、エンジン出力を低減するトラクション制御装置が搭載されている車両では、トラクション制御装置から指示されるエンジン目標トルクを実現するために、電子制御スロットル弁の目標開度をフィードバック制御する場合、電子制御スロットル弁の応答遅れ、吸入空気量の応答遅れ等により、エンジン目標トルクと実際のエンジントルクとの間には、常に差が生じる。これにより、トルクダウン時には、エンジン目標トルクを大きく下回るようなトルクの落ち込みが発生する。
【０００４】
これに対し、特開平５−２１４９７４号公報に示す技術によれば、トラクション制御によるトルクダウンが行われる際、初期エンジン必要トルクを車両のトータルグリップ力に基づいて演算し、初期エンジン必要トルクを与える初期スロットル開度から電子制御スロットル弁のフィードバック制御を開始するようにしているので、トルクダウン時の、エンジン目標トルクを大きく下回るトルクの落ち込みの発生が防止される。
【０００５】
しかしながら、上記先行技術では、初期値の設定が通常より適切に行われても、その後のフィードバック制御でエンジン目標トルクに対し、より小さくスロットル開度を閉じるように制御されることがあるため、実際のエンジントルクをエンジン目標トルクに収束させるのに却って時間を要してしまう虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、トラクション制御によるトルクダウンが実行される際に、実際のエンジントルクのエンジン目標トルクを大きく下回るトルクの落ち込みの発生を防止しながら、速やかにエンジン目標トルクに近づけることができるスロットル弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載のスロットル弁制御装置は、吸気系に配設した電子制御スロットル弁のスロットル開度をＰ分を含むフィードバック制御するスロットル弁制御装置において、車両の運転状態に応じ少なくともエンジン出力を低減させて車両挙動を所定に保つトラクション制御手段を有し、上記トラクション制御手段によるトラクション制御を実施し、且つ、トルクアップの要求がある場合で、上記エンジンの目標トルクが実際のエンジントルク以下となる領域では、上記Ｐ分を略０にすることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の請求項２記載のスロットル弁制御装置は、請求項１記載のスロットル弁制御装置において、上記フィードバック制御は、比例積分制御であって、上記トラクション制御手段によるトラクション制御を実施せず、または、トルクアップの要求が無い場合には、上記Ｐ分とＩ分を共に０に設定することを特徴としている。
【００１０】
すなわち、上記請求項１記載のスロットル弁制御装置は、トラクション制御手段によるトラクション制御を実施し、且つ、トルクアップの要求がある場合で、上記エンジンの目標トルクが実際のエンジントルク以下となる領域では、上記Ｐ分を略０にするので、フィードバック制御を実行する際であっても、実際のエンジントルクのエンジン目標トルクを大きく下回るトルクの落ち込みの発生を防止しながら、速やかにエンジン目標トルクに近づけることができる。
【００１１】
この際、具体的には、フィードバック制御は、請求項２に記載のように、比例積分制御であって、トラクション制御手段によるトラクション制御を実施せず、または、トルクアップの要求が無い場合には、Ｐ分とＩ分を共に０に設定することで容易に実現される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の一形態に係わり、図１は車両駆動系とトラクション制御装置及びスロットル弁制御装置に関する概略構成図、図２は電子制御スロットル弁の概略構成説明図、図３はトラクション制御時のスロットル弁制御のフローチャート、図４は図３から続くフローチャート、図５はエンジン目標トルク偏差とＰ分のマップの一例を示す説明図、図６はエンジン目標トルクに対するフィードバック制御有無の効果を示す説明図である。
【００１４】
図１において、符号１はエンジンを示し、このエンジン１が、クラッチ２、変速機３を介してセンタデファレンシャル装置４に連結されている。センタデファレンシャル装置４は、例えば複合プラネタリギヤ式のセンタデファレンシャル装置で構成され、歯車諸元により前後軸間のトルク配分を等トルクまたは後輪偏重等の不等トルクに配分する。
【００１５】
センタデファレンシャル装置４から後輪側へ分配された駆動力は、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介してリヤファイナルドライブ装置８に入力される。
【００１６】
一方、センタデファレンシャル装置４から前輪側へ分配された駆動力は、トランスファドライブギヤ９、トランスファドリブンギヤ１０、フロントドライブ軸１１を介してフロントデファレンシャル装置１２に入力される。
【００１７】
リヤファイナルドライブ装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１３rlを介して左後輪１４rlに、後輪右ドライブ軸１３rrを介して右後輪１４rrに伝達される一方、フロントデファレンシャル装置１２に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３flを介して左前輪１４flに、前輪右ドライブ軸１３frを介して右前輪１４frに伝達される。
【００１８】
また、図１中、符号２０は加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えた４輪ブレーキ圧制御装置を示し、この４輪ブレーキ圧制御装置２０には、ブレーキペダル２１に連動するマスタシリンダ２２が連通されている。
【００１９】
４輪ブレーキ圧制御装置２０には、ブレーキ管路２３rl、２３rr、２３fl、２３frを介して４輪１４rl、１４rr、１４fl、１４frのホイールシリンダ２４rl、２４rr、２４fl、２４frが各別に配管されている。
【００２０】
そして、ドライバがブレーキペダル２１を踏むと、マスタシリンダ２２に生じたブレーキ圧をホイールシリンダ２４rl、２４rr、２４fl、２４frに導入してブレーキがかけられる。また、後述するトラクション制御装置４０等からブレーキ信号が入力されると、減圧弁や増圧弁を開閉して加圧源の油圧をホイールシリンダ２４rl、２４rr、２４fl、２４frに導入し、４輪１４rl、１４rr、１４fl、１４frのブレーキ圧を自動的に増圧、保持または減圧制御することが可能になっている。
【００２１】
車両には、車両の運転状態に応じ、制動力の付加とエンジン出力の低減を行って、車両挙動を所定に保つトラクション制御手段としてのトラクション制御装置４０が搭載されており、このトラクション制御装置４０には、４輪１４rl、１４rr、１４fl、１４frの車輪速を検出する車輪速センサ３１rl、３１rr、３１fl、３１frと、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサ３２が接続されている。
【００２２】
トラクション制御装置４０は、例えば本出願人が、特開平８−２０７６０７号公報で提案したトラクション制御を実行する。具体的には、４輪の車輪速の信号により４輪の実際のスリップ率を演算し、マップ検索等で走行状態に応じて前後輪の目標スリップ率を定め、４輪のスリップ率のうちの１つでも目標スリップ率を超えた場合にトラクション制御作動を判断する。そして、トラクション制御作動時には、４輪のスリップ率と前後輪の目標スリップ率の偏差により４輪の目標ブレーキ圧を各別に演算して、これら目標ブレーキ圧の指示信号を４輪ブレーキ圧制御装置２０に出力する。また、トラクション制御作動時には、最も回転の速い車輪について目標スリップ量と実際のスリップ量を比較し、両者の偏差の分だけエンジン出力低下したエンジン目標トルクを定め、このエンジン目標トルクをトラクション制御の実施の信号と共にスロットル弁制御装置５０に出力する。
【００２３】
また、エンジン１の吸気系に配設した電子制御スロットル弁２５のスロットル開度を制御するスロットル弁制御装置５０が設けられており、このスロットル弁制御装置５０には、クランク角センサ３３、水温センサ３４、エアコンスイッチ３５、吸気温センサ３６、その他図示しないスロットルセンサ、アクセルセンサ等のスイッチ・センサ類が接続されている。また、スロットル弁制御装置５０には、トラクション制御装置４０からトラクション制御の実施の有無と、トラクション制御におけるエンジン目標トルクが入力される。
【００２４】
エンジン１のスロットルボディに配設される電子制御スロットル弁２５は、図２に示すように、直流モータ等のスロットル用モータ２６とギヤ機構２７を介して連結され構成されており、スロットル用モータ２６は、スロットル弁制御装置５０により駆動される。そして、スロットル弁制御装置５０は、通常の制御においては、公知の如く、アクセル開度とエンジン回転数等とからエンジン出力目標値を設定し、このエンジン出力目標値に応じて燃料噴射量を制御すると共に、スロットル弁開度を調節して吸入空気量を制御し、運転者の要求出力に対する応答性を改善して良好な走行性能を得る制御を実行する。また、トラクション制御によりエンジンの目標トルクの低減が行われる際には、実際のエンジントルクをトラクション制御装置４０によるエンジン目標トルクに近づける電子制御スロットル弁２５の制御は、実際のエンジントルクをエンジン目標トルクに近づける比例積分制御（ＰＩ制御）のＰ分とＩ分を０に設定して、フィードバック制御の制御形態を採ることが禁止されている。
【００２５】
次に、トラクション制御時のスロットル弁制御装置５０によるスロットル弁制御を図３及び図４のフローチャートで説明する。
【００２６】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、トラクション制御装置４０からトラクション制御実施の要求を取得し、Ｓ１０２に進んで、トラクション制御装置４０からエンジン目標トルクmmotfrを取得する。
【００２７】
次いで、Ｓ１０３に進み、前回のエンジン目標トルクmmotfroと今回のエンジン目標トルクmmotfrとから、エンジン目標トルク増加量dmmotfr（＝mmotfro−mmotfr）を演算する。
【００２８】
そして、Ｓ１０４に進み、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが０よりも小さいか否か判定し、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが０よりも小さければ（dmmotfr＜０）、すなわち、エンジン目標トルクが前回より今回の方が増加しているのであればＳ１０５に進み、トルクダウン実行フラグＦdownをクリア（Ｆdown＝０）して、Ｓ１０８に進む。
【００２９】
逆に、Ｓ１０４での判定の結果、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが０以上であれば（dmmotfr≧０）、Ｓ１０６に進み、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが１０．４（N・m）より大きいか否か判定する。
【００３０】
Ｓ１０６の結果、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが１０．４（N・m）より大きい場合（dmmotfr＞１０．４の場合）は、Ｓ１０７に進み、トルクダウン実行フラグＦdownをセット（Ｆdown＝１）してＳ１０８に進む。
【００３１】
ここで、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが１０．４（N・m）より大きい場合にトルクダウン実行フラグＦdownをセットするのは、後述するようにトルクダウン実行フラグＦdownがクリアされている時以外は、フィードバック量をクリアする制御に入るようになっている。このフィードバック量のクリアにより、エンジン個体間のばらつき等もクリアされるため、一定の範囲で慎重に実行する必要があり、従って、この範囲を、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが１０．４（N・m）より大きい範囲として予め実験等で定めておいたものである。
【００３２】
一方、Ｓ１０６の結果、エンジン目標トルク増加量dmmotfrが１０．４（N・m）以下、すなわち、１０．４≧dmmotfr≧０の場合は、トルクダウン実行フラグＦdownの新たな設定は行わず、そのままＳ１０８へと進む。
【００３３】
Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７の何れかよりＳ１０８に進むと、トラクション制御実施せず、または、Ｆdown≠０（トルクアップ要求ではない）か判定され、この条件を満足しない場合は、すなわち、トラクション制御を実施し、且つ、Ｆdown＝１（トルクアップ要求する）場合は、スロットル開度に対する比例積分制御のフィードバック量であるＩ分とＰ分を定めるＳ１０９〜Ｓ１１５の手順を経てＳ１１７へと進む。一方、トラクション制御実施せず、または、Ｆdown≠０の条件を満足する場合は、すなわち、トラクション制御実施せず、または、トルクダウン要求する場合は、Ｓ１１６に進んで、Ｉ分tavdciとＰ分tavdcpを共に０にしてフィードバック量をクリアし、すなわち、フィードバック制御の制御形態を採ることを禁止してＳ１１７に進む。
【００３４】
まず、Ｓ１０８からフィードバック制御を実行するためにＳ１０９に進むと、エンジン目標トルクmmotfrと実際のエンジントルクrmorとに基づいてエンジン目標トルク偏差dmmot（＝mmotfr−rmor）を演算する。
【００３５】
その後、Ｓ１１０に進み、エンジン目標トルク偏差dmmotが閾値kVDCIDN（予め設定しておいた定数）より小さいか否か判定し、エンジン目標トルク偏差dmmotが閾値kVDCIDNより小さい場合（dmmot＜kVDCIDNの場合）は、Ｓ１１１に進んで、今回のＩ分tavdci(n)を、前回のＩ分tavdci(n-1)から予め設定しておいた定数kTAVDCIDNを減じて（tavdci(n)＝tavdci(n-1)−kTAVDCIDN）、設定する。
【００３６】
逆に、エンジン目標トルク偏差dmmotが閾値kVDCIDN以上の場合（dmmot≧kVDCIDNの場合）は、Ｓ１１２に進み、エンジン目標トルク偏差dmmotが閾値kVDCIUP（予め設定しておいた定数）以上（dmmot≧kVDCIUP）か判定する。
【００３７】
このＳ１１２の判定の結果、エンジン目標トルク偏差dmmotが閾値kVDCIUP以上（dmmot≧kVDCIUP）の場合は、Ｓ１１３に進み、今回のＩ分tavdci(n)を、前回のＩ分tavdci(n-1)に予め設定しておいた定数kTAVDCIUPを加えて（tavdci(n)＝tavdci(n-1)＋kTAVDCIUP）、設定する。
【００３８】
また、Ｓ１１２の判定の結果、エンジン目標トルク偏差dmmotが閾値kVDCIUPより小さい場合（すなわち、kVDCIUP＞dmmot≧kVDCIDNの場合）は、Ｓ１１４に進み、今回のＩ分tavdci(n)を、前回のＩ分tavdci(n-1)と等しい値に設定する（tavdci(n)＝tavdci(n-1)）。
【００３９】
Ｓ１１１、Ｓ１１３、或いは、Ｓ１１４で今回のＩ分tavdci(n)を設定した後は、Ｓ１１５に進み、エンジン目標トルク偏差dmmotを基にマップを検索してＰ分tavdcpの演算設定を行う。
【００４０】
このエンジン目標トルク偏差dmmotとＰ分tavdcpのマップは、例えば、図５に示すような特性となっており、エンジン目標トルク偏差dmmotが０以下の領域、すなわち、エンジン目標トルクmmotfrが実際のエンジントルクrmor以下となる領域では０に設定され、このＰ分tavdcpにより、フィードバック制御による大きなトルクダウンが実行されることが防止されている。すなわち、トルクアップ要求時で、エンジン目標トルクmmotfrが実際のエンジントルクrmor以下となる領域で、Ｐ分tavdcpを比例的に減少させるとエンジン目標トルクmmotfrの下限値を大きく下回ってしまう可能性があるため、略０に設定する。
【００４１】
そして、Ｓ１１５或いはＳ１１６からＳ１１７に進むと、今回のエンジン目標トルクmmotfrを前回のエンジン目標トルクmmotfroに入れ替える（mmotfro＝mmotfr）。
【００４２】
次いで、Ｓ１１８に進み、予め設定しておいたマップを参照して、水温に対するアイドル回転数、及び、これに対する、エアコンの状態による補正等を行って、その状態における（現状において設定されるべき）アイドル回転数を算出する。
【００４３】
次に、Ｓ１１９に進み、予め設定しておいたマップを参照して、Ｓ１１８で算出したアイドル回転数を発生させるためのスロットル開度をアイドル時スロットル開度ttdiscとして算出する。
【００４４】
その後、Ｓ１２０に進み、エンジン回転数ＮEとエンジン目標トルクmmotfrに応じ、予め設定しておいたマップを参照して、更に、吸気温による補正を加えてスロットル開度tavdcbを演算する。
【００４５】
そして、Ｓ１２１に進み、Ｓ１２０で演算したスロットル開度tavdcbにＰ分tavdcpとＩ分tavdciを加えた値（tavdcb＋tavdcp＋tavdci）とアイドル時スロットル開度ttdiscとを比較し、大きい方を最終的なスロットル開度tavdcbとして設定して、すなわち、最終的なスロットル開度tavdcbがアイドル時スロットル開度ttdiscを下回らないように制限してプログラムを抜ける。このように、アイドリング時スロットル開度ttdiscを下回らないように制限することで、トラクション制御によるエンジン出力低下の際に、複雑な演算等を必要とせず、過度なエンジン出力の低下が生じることなく速やかに必要なエンジン出力に制御することができるようになっている。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態によれば、トラクション制御によりエンジンの目標トルクの低減が行われる際は、実際のエンジントルクrmorをトラクション制御装置４０によるエンジン目標トルクmmotfrに近づける電子制御スロットル弁２５の制御は、実際のエンジントルクrmorをエンジン目標トルクmmotfrに近づけるＰＩ制御のＰ分tavdcpとＩ分tavdciを０に設定して、フィードバック制御の制御形態を採ることが禁止されている。このため、図６に示すように、従来、トラクション制御によりトルクダウン要求が行われる際、実際のエンジントルクrmorをエンジン目標トルクmmotfrに近づけるＰＩ制御で、却って実際のエンジントルク（実エンジントルク）rmorをエンジン目標トルクmmotfrに対して大きく下回るような制御が行われていた状況（図６中の破線）が改善され、実エンジントルクrmorを速やかにエンジン目標トルクmmotfrに近づけることが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、トラクション制御によるトルクダウン要求が実行される際に、実際のエンジントルクのエンジン目標トルクを大きく下回るトルクの落ち込みの発生を防止しながら、速やかにエンジン目標トルクに近づけることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両駆動系とトラクション制御装置及びスロットル弁制御装置に関する概略構成図
【図２】電子制御スロットル弁の概略構成説明図
【図３】トラクション制御時のスロットル弁制御のフローチャート
【図４】図３から続くフローチャート
【図５】エンジン目標トルク偏差とＰ分のマップの一例を示す説明図
【図６】エンジン目標トルクに対するフィードバック制御有無の効果を示す説明図
【符号の説明】
１エンジン
２５電子制御スロットル弁
４０トラクション制御装置（トラクション制御手段）
５０スロットル弁制御装置

Claims

吸気系に配設した電子制御スロットル弁のスロットル開度をＰ分を含むフィードバック制御するスロットル弁制御装置において、
車両の運転状態に応じ少なくともエンジン出力を低減させて車両挙動を所定に保つトラクション制御手段を有し、
上記トラクション制御手段によるトラクション制御を実施し、且つ、トルクアップの要求がある場合で、上記エンジンの目標トルクが実際のエンジントルク以下となる領域では、上記Ｐ分を略０にすることを特徴とするスロットル弁制御装置。
上記フィードバック制御は、比例積分制御であって、上記トラクション制御手段によるトラクション制御を実施せず、または、トルクアップの要求が無い場合には、上記Ｐ分とＩ分を共に０に設定することを特徴とする請求項１記載のスロットル弁制御装置。