JP5299394B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
また、前記エンジン回転数検出手段で検出された前記エンジン回転数と前記アクセル操作量検出手段で検出された前記アクセル操作量とに基づき、アクセル要求トルクを演算する第一演算手段と、外部制御システムから要求される外部要求トルクを演算する第二演算手段と、前記アクセル要求トルク及び前記外部要求トルクに基づき、点火時期制御用の第一目標トルク及び吸気量制御用の第二目標トルクのそれぞれを演算する第三演算手段と、を備える。
また、前記エンジンに導入される吸気量を検出する吸気量検出手段と、前記エンジンの直前の一回の吸気行程時に前記吸気量検出手段で検出された吸気量に基づいて、制御手段の制御対象となる前記エンジンの気筒の実充填効率を演算する実充填効率演算手段とを備える。
さらに、前記実充填効率演算手段で演算された前記実充填効率にて前記エンジンが発生可能な最大のトルクを実トルクとして演算する第四演算手段と、前記実トルク及び前記第一目標トルクに基づき、前記エンジンの点火時期を制御する制御手段と、を備える。
このエンジンの制御装置は、例えば前記エンジンを制御するエンジンECUであり、前記外部制御システムとは、前記エンジンECU以外の制御装置である。前記外部制御システムの例としては、自動変速機(例えばCVT:Continuously Variable Transmission)やESC(Electronic Stability Controller),オートクルーズ制御装置,補機用ECU等が挙げられる。
また、前記吸気量の値は、前記エンジンの燃焼サイクル毎に更新され、実際の前記エンジンの吸気状態に即応したものとなる。
(3)また、開示のエンジンの制御装置は、前記制御手段が、前記第一目標トルクと前記実トルクとの比と、前記エンジンの点火時期のリタード量との対応関係を記憶する記憶手段を有する。
例えば、前記記憶手段は、前記比と前記リタード量との対応関係をエンジン回転数毎に設定されたマップとして記憶する。
例えば、前記第二記憶手段は、前記比と前記リタード量と前記エンジン回転数との対応関係を三次元マップとして記憶する。
(5)また、開示のエンジンの制御装置は、前記エンジンに導入される吸気を制御する吸気制御手段を備え、前記第一演算手段が、前記エンジン回転数と前記アクセル操作量とに基づき演算された値に、前記吸気の応答遅れを考慮した一次遅れ処理を施し、前記アクセル要求トルクを算出する。
また、実際の空気量に対応する実トルクを正確に把握することができ、制御精度を向上させることができる。
[1.装置構成]
本実施形態の制御装置は、図1に示す車載のエンジン10に適用される。ここでは、多気筒四サイクル型のエンジン10に設けられた複数のシリンダのうち、一つのシリンダを示す。シリンダの頂部には点火プラグ13がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。また、燃焼室のシリンダヘッド側の頂面には、吸気通路11及び排気通路12が接続される。
また、この車両には電子制御装置として、エンジンECU1,CVT-ECU8及びESC-ECU9が設けられる。これらの電子制御装置は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスであり、通信ラインを介して互いに接続される。
以下、エンジンECU1でのトルクベース制御に着目してその機能を説明する。
エンジンECU1(制御手段)には、要求トルク集約部2,目標トルク演算部3及び点火時期演算部4が設けられる。要求トルク集約部2は、外部制御システムから要求されるトルクや運転者から要求されるトルクを集約し、制御操作に対する応答性が異なる二種類の要求トルクを演算するものである。ここでは、点火制御用要求トルクPi_EXT_SAと、吸気制御用要求トルクPi_EXTとが演算される。点火制御は、いわゆる高応答トルク制御であり、吸気制御は、いわゆる低応答トルク制御である。ここで演算された二種類の要求トルクは、目標トルク演算部3に伝達される。
なお、これらの要求トルク集約部2,目標トルク演算部3及び点火時期演算部4の各機能は、電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、あるいはソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
要求トルク集約部2での演算プロセスを図2に例示する。要求トルク集約部2には、アクセル要求トルク演算部2a,車速制御要求トルク演算部2b,加速ショック対策トルク演算部2c,三種類の外部要求トルク演算部2e,2f,2g及び最終要求トルク演算部2kが設けられる。
ここで、加速ショック対策トルク演算部2cよりも下流側の演算プロセスに着目すると、応答性の高い点火制御用要求トルクの演算プロセスには、第二外部要求トルク演算部2fのみが介装される。一方、吸気制御用要求トルクの演算プロセスには、第一外部要求トルク演算部2e,第二外部要求トルク演算部2f及び第三外部要求トルク演算部2gが介装される。
最終要求トルク演算部2k(第三演算手段)は、二系統のトルク値のそれぞれを点火制御用要求トルクPi_EXT_SA及び吸気制御用要求トルクPi_EXTとして演算するものである。これらの要求トルクは、車両の運転者の意図や車両安定性,運転性等を考慮して集約されたトルクであり、ともに目標トルク演算部3に伝達される。
目標トルク演算部3での演算プロセスを図3に例示する。目標トルク演算部3には、アクセル要求トルク演算部2aで演算されたアクセル要求トルクPi_APSと、最終要求トルク演算部2kで演算された点火制御用要求トルクPi_EXT_SA及び吸気制御用要求トルクPi_EXTが入力される。また、エンジンECU1内の図示しないアイドルフィードバックトルク演算部で演算されたアイドル要求トルクPi_NeFBが入力される。なお、アイドル要求トルクPi_NeFBは、エンジン回転数Neをアイドル回転数に維持するためのアイドルフィードバック制御で要求されるトルクである。
目標トルク演算部3には、第一選択部3a,第二選択部3b,燃料カット部3c及び吸気遅れ補正部3dが設けられる。
第一選択部3a及び第二選択部3bにおけるトルクの目標値の選択条件としては、例えば外部制御システムからのトルクの要求の有無やエンジン10のアイドル運転の要否等が考えられる。第一選択部3aで選択されたトルク値は燃料カット部3cに伝達され、第二選択部3bで選択されたトルク値は吸気遅れ補正部3dに伝達される。
エンジンECU1は、この吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDに基づいてETV15の開度を調整する吸気制御を実施する。一方、点火制御は、以下に説明する点火時期演算部4によって点火制御用目標トルクPi_TGTにさらに演算が加えられた後に実施されることになる。
点火時期演算部4での演算プロセスを図4に例示する。点火時期演算部4には、目標トルク演算部3で演算された点火制御用目標トルクPi_TGT,エアフローセンサ7で検出された吸気流量Q及びエンジン回転数Neが入力される。また、点火時期演算部4には、実充填効率演算部4a,MBT演算部4b,実トルク演算部4c,目標点火効率係数演算部4d,リタード量演算部4e及び減算部4fが設けられる。
エンジンECU1は、この実行点火時期SA_ACTに制御対象の気筒に設けられた点火プラグ13を点火させる点火制御を実施する。
上述のエンジン10の制御装置では、最終要求トルク演算部2kで演算された点火制御用トルクPi_EXT_SAのみに基づいて点火プラグ13の点火時期が制御されるのではなく、実トルク演算部4cで演算された実トルクPi_ACT_MBTと点火制御用トルクPi_EXT_SAとに基づいて点火プラグ13の点火時期が制御される。つまり、実際にエンジン10で発生するトルクの大きさが考慮された上で、点火制御が実施される。したがって、トルクの演算精度を向上させることができ、要求に応じたエンジン10のトルク挙動を精度よく実現することができる。特に、エンジントルクのうち、高応答要求トルク分の挙動を正確に制御することができる。
上述した実施形態に関わらず、それらの趣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。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上記の実施形態では、要求トルク集約部2,目標トルク演算部3及び点火時期演算部4の各機能を備えたエンジンECU1を例示したが、エンジンECU1の具体的な制御構成はこれに限定されない。
上記のように、実際に気筒内に導入された空気量の把握精度,確度を向上させることで、さらに的確なエンジントルク制御が可能となる。
なお、上述の実施形態のエンジン10の燃焼形式は任意であり、少なくとも、トルクベース制御が実施されるエンジン全般に適用可能であり、リーンバーンエンジンや可変バルブリフト機構を持ったエンジン等にも適用することができる。
2 要求トルク集約部
2a アクセル要求トルク演算部(第一演算手段)
2b 車速制御要求トルク演算部
2c 加速ショック対策トルク演算部
2e 第一外部要求トルク演算部(第二演算手段)
2f 第二外部要求トルク演算部(第二演算手段)
2g 第三外部要求トルク演算部(第二演算手段)
2k 最終要求トルク演算部(第三演算手段)
3 目標トルク演算部
3a 第一選択部
3b 第二選択部
3c 燃料カット部
3d 吸気遅れ補正部
4 点火時期演算部
4a 実充填効率演算部(実充填効率演算手段)
4b MBT演算部
4c 実トルク演算部(第四演算手段)
4d 目標点火効率係数演算部
4e リタード量演算部(記憶手段)
4f 減算部
5 アクセルペダルセンサ
6 クランク角度センサ
7 エアフローセンサ(空気量検出手段)
8 CVT-ECU
9 ESC-ECU
10 エンジン
Claims (5)
- 車両に搭載されたエンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記車両のアクセルペダルに入力されたアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
前記エンジン回転数検出手段で検出された前記エンジン回転数と前記アクセル操作量検出手段で検出された前記アクセル操作量とに基づき、アクセル要求トルクを演算する第一演算手段と、
外部制御システムから要求される外部要求トルクを演算する第二演算手段と、
前記アクセル要求トルク及び前記外部要求トルクに基づき、点火時期制御用の第一目標トルク及び吸気量制御用の第二目標トルクのそれぞれを演算する第三演算手段と、
前記エンジンに導入される吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記エンジンの直前の一回の吸気行程時に前記吸気量検出手段で検出された吸気量に基づいて、制御手段の制御対象となる前記エンジンの気筒の実充填効率を演算する実充填効率演算手段と、
前記実充填効率演算手段で演算された前記実充填効率にて前記エンジンが発生可能な最大のトルクを実トルクとして演算する第四演算手段と、
前記実トルク及び前記第一目標トルクに基づき、前記エンジンの点火時期を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。 - 前記制御手段が、前記第三演算手段で演算された前記第一目標トルクと前記第四演算手段で演算された前記実トルクとの比に基づき、前記エンジンの点火時期を制御する
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 - 前記制御手段が、前記第一目標トルクと前記実トルクとの比と、前記エンジンの点火時期のリタード量との対応関係を記憶する記憶手段を有する
ことを特徴とする、請求項2記載のエンジンの制御装置。 - 前記制御手段が、前記比と、前記リタード量と、前記エンジン回転数検出手段で検出された前記エンジン回転数との対応関係を記憶する第二記憶手段を有する
ことを特徴とする、請求項3記載のエンジンの制御装置。 - 前記エンジンに導入される吸気を制御する吸気制御手段を備え、
前記第一演算手段が、前記エンジン回転数と前記アクセル操作量とに基づき演算された値に、前記吸気の応答遅れを考慮した一次遅れ処理を施し、前記アクセル要求トルクを算出する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。
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