JP5499882B2

JP5499882B2 - エンジンの制御方法及び制御装置

Info

Publication number: JP5499882B2
Application number: JP2010101654A
Authority: JP
Inventors: 敬祐阿草; 剛豊伊藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-04-27
Also published as: JP2011231660A

Description

本発明は車両に搭載されるエンジンの制御方法及び制御装置に関し、車両におけるエンジン制御技術の分野に属する。

一般に車両に搭載されるエンジンは、運転者のアクセルペダルの操作に応じて目標トルクもしくは目標加速度を設定し、そのトルクもしくは加速度が得られるように、例えばガソリンエンジンではスロットル開度の制御により、ディーゼルエンジンでは燃料噴射量の制御により、エンジン出力を制御するようになっている。

その場合に、特許文献１には、アクセルペダルの操作量と目標加速度との間の相関を可変としたものにおいて、前記目標加速度と、操作量の変化速度に対応する目標加加速度（加速度の時間的変化率、躍度ともいう）とを演算し、この目標加速度と目標加加速度とに基づいてエンジン出力の制御量を決定することにより、前記相関の切り換え時におけるショックを抑制するようにした発明が開示されている。

特開２００７−２７８０８２号公報

ところで、上記のように、運転者のアクセルペダルの操作に応じてエンジンの出力トルクを制御する場合、運転者の要求或いは感覚に適合させるために、それぞれの運転状況に応じてエンジンをどのように制御するかという課題に対してはいまだ改善の余地があり、特に、最大出力トルクが比較的小さなエンジンが搭載された車両の場合、運転者が加速感に物足りなさを感じる、といったことがある。

そこで、本発明は、それぞれの運転状況に応じて運転者の要求を的確に把握すると共に、車両の加加速度が運転者に与える加速フィーリングに密接に関連することに着目し、例えば最大出力トルクが比較的小さなエンジンが搭載された車両においても、運転者の要求に応じた加速フィーリングを実現することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るエンジンの制御方法及び制御装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、運転者のアクセルペダルの操作状態に基づいて目標トルクを設定し、実トルクをその目標トルクに到達させるようにエンジン出力を制御するエンジンの制御方法であって、前記アクセルペダルの操作量と操作速度とに基づき、該アクセルペダルの操作状態が、該アクセルペダルの低操作量、低操作速度側に設定された第１操作領域と、該第１操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第２操作領域と、該第２操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域とのいずれに属するかを判定するアクセルペダル操作領域判定工程と、前記アクセルペダルの操作状態が前記第１操作領域に属すると判定されたときは、車両の加加速度が所定値を超えないようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定されたときは、前記実トルクが前記目標トルクの所定割合に達したときに車両の加加速度が最大となるようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第３操作領域に属すると判定されたときは、アクセルペダルの操作量または操作速度の少なくとも一方に応じた加加速度が得られるようにエンジンを制御するエンジン制御工程とを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの制御方法において、前記エンジン制御工程では、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定された場合、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでは、該実トルクの増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は、該実トルクの増加率を次第に減少させることにより、該実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となるようにすることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御方法において、前記エンジン制御工程では、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定された場合、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでは、スロットル開度の増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は、スロットル開度の増加率を次第に減少させることにより、実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となるようにすることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御方法において、前記エンジン制御工程では、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定された場合、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでは、燃料噴射量の増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は、燃料噴射量の増加率を次第に減少させることにより、実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となるようにすることを特徴とする。

そして、本願の請求項５に記載の発明は、運転者のアクセルペダルの操作量に基づいて目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、実トルクが前記目標トルク設定手段で設定された目標トルクとなるようにエンジン出力を制御するエンジン制御手段とを備えたエンジンの制御装置であって、前記アクセルペダルの操作量と操作速度とに基づき、該アクセルペダルの操作状態が、該アクセルペダルの低操作量、低操作速度側に設定された第１操作領域と、該第１操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第２操作領域と、該第２操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域とのいずれに属するかを判定するアクセルペダル操作領域判定手段を有し、前記エンジン制御手段は、前記アクセルペダルの操作状態が前記第１操作領域に属すると判定されたときは、車両の加加速度が所定値を超えないようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定されたときは、前記実トルクが前記目標トルクの所定割合に達したときに車両の加加速度が最大となるようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第３操作領域に属すると判定されたときは、アクセルペダルの操作量または操作速度の少なくとも一方に応じた加加速度が得られるようにエンジンを制御することを特徴とする。

以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、本願の請求項１に記載の発明によれば、運転者がアクセルペダルを踏み込み操作した場合において、その操作状態が第２操作領域にあるときは、その操作量に基づいて設定された目標トルクに対し、実トルクがその所定割合（例えば７〜８割）に達したときに車両の加加速度が最大となるようにエンジンが制御されるので、アクセルペダルの踏み込み操作の開始時から実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでの加速初期ないし中期は、実トルクが加速度的に上昇して、運転者にアクセルペダルの操作状態に応じた加速フィーリングが与えられる。また、実トルクが目標トルクの所定割合に達した後の加速後期は、実トルクの上昇が次第に緩やかとなって、比較的緩やかな加速フィーリングが持続した状態で目標トルクに到達することになる。

つまり、目標トルクに対応する加速度に到達するまでの間における該加速度の変化、即ち加加速度が、アクセルペダルの例えば操作量や操作速度等の操作状態に応じて適切に制御されることになり、これにより、運転者にアクセルペダルの操作に応じた加速フィーリングが与えられる。特に、この発明によれば、エンジンの最大出力トルクが小さく、達成可能な最大加速度が比較的低い車両においても、適度な加速フィーリングが得られることになる。

また、アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域の低操作量、低操作速度側に設定された第１操作領域にある場合、換言すれば、アクセルペダルの踏み込み操作が加速を要求するもではなく、或いはごく小さな加速要求の場合には、車両の加加速度が所定値を超えないようにエンジンが制御されるので、このような場合に、不要な加速感を運転者に与え、違和感を覚えさせることが回避されることになる。

さらに、アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域にある場合、換言すれば、運転者が急加速を要求している場合には、そのアクセルペダルの大きな操作や急激な操作に応じた加加速度が得られるようにエンジンが制御されるので、運転者の急加速要求に合致した強い加速フィーリングが得れることになる。特に、この発明によれば、達成可能な最大加速度が比較的低いエンジンにおいても、十分な加速フィーリングが得られる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記第２操作領域で、実トルクが目標トルクの所定割合に達するまでは実トルクの増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は実トルクの増加率を次第に減少させることにより、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達したときに最大の加加速度が得られることになり、前記請求項１の発明の前記第２操作領域における効果が実現される。

その場合に、請求項３に記載の発明によれば、エンジンのスロットル開度の制御により、請求項４に記載の発明によれば、エンジンの燃料噴射量の制御により、エンジンの実トルクの増加率、即ち加加速度が制御されることになり、前記請求項１の発明の第２操作領域における効果がより具体的に実現される。特に、ガソリンエンジンにおいてはスロットル開度によって制御し、ディーゼルエンジンにおいては燃料噴射量によって制御するようにすれば、それぞれのエンジンで加速フィーリングの制御が良好に行われることになる。

そして、請求項７に記載の発明によれば、エンジンの制御装置において、前記請求項１に記載のエンジンの制御方法で得られる効果が実現されることになる。

本発明の実施形態に係るエンジンの制御システム図である。アクセルペダル操作状態の領域図である。エンジン制御の動作を示すフローチャートである。領域Ｚ１におけるエンジン制御の内容を示すタイムチャートである。領域Ｚ２におけるエンジン制御の内容を示すタイムチャートである。領域Ｚ３におけるエンジン制御の内容を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明に係るエンジンの制御装置の実施形態を構成すると同時に、その動作は、本発明に係るエンジンの制御方法に係る実施形態を構成する。

図１は、本実施形態に係るエンジンの制御システムを示すもので、エンジン１は、ガソリンエンジンであって、吸気弁（図示せず）を介して燃焼室２に通じる吸気通路３と、排気弁（図示せず）を介して燃焼室２に通じる排気通路４とを有し、前記燃焼室２には、燃料噴射弁５と、点火プラグ６とが設置されている。また、前記吸気通路３には、上流側から、エアクリーナ７、エアフローセンサ８、及びスロットルバルブ９等が配設されており、排気通路４には、排気浄化装置（図示せず）等が配設されている。

そして、このエンジン１の出力トルクを制御するエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）１０が備えられており、該ＥＣＵ１０に、前記エアフローセンサ８からの吸入空気量を示す信号と、当該車両の運転席に設けられたアクセルペダルの踏み込み操作量を検出するアクセル操作量センサ１１からの信号と、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１２からの信号とが入力されるようになっており、これらの信号に基づき、アクセルペダルの踏み込み操作時の運転者に与える加速フィーリングの制御を行うようになっている。

なお、この実施形態では、前記加速フィーリングの制御はスロットルバルブ９に出力する制御信号でスロットル開度を制御することにより行われ、この開度に応じて増減されてエアフローセンサ８によって検出される吸入空気量と、エンジン回転数センサ１２によって検出されるエンジン回転数とに基づいて燃料噴射弁５から燃焼室２への燃料供給量が制御されることにより、エンジン１の出力トルクが、所要の加速フィーリングが得られるように制御される。

次に、前記ＥＣＵ１０による加速フィーリング制御の動作を説明すると、この制御は図２に示すフローチャートに従って行われ、まず、ステップＳ１で、前記アクセル操作量センサ１１からの信号を入力して、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量を読み込み、次にステップＳ２で、この操作量の時間的変化率、即ちアクセルペダルの踏み込み操作速度を算出する。

そして、ステップＳ３で、前記アクセルペダルの操作量と操作速度とに基づき、現時点のアクセルペダルの操作領域を判定する。この操作領域は、図３に示すように、アクセルペダルの低操作量、低操作速度側に設定された第１操作領域Ｚ１と、その高操作量、高操作速度側に設定された第２操作領域Ｚ２と、さらにその高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域Ｚ３とに区切られており、前記ステップＳ３では、アクセルペダルの操作状態が、これらの操作領域Ｚ１〜Ｚ３のいずれに属するかを判定する。

その後、ステップＳ４で、各操作領域Ｚ１〜Ｚ３ごとに、望ましい加速フィーリングが得られるように、前記スロットルバルブ９に制御信号を出力して、エンジン１の出力トルクを制御する。

次に、前記各操作領域Ｚ１〜Ｚ３における望ましい加速フィーリングを得るためのエンジン制御の具体的内容を、図４〜図のタイムチャートに基づいて説明する。

まず、アクセルペダルの低操作量、低操作速度側の第１操作領域Ｚ１では、図４に示すように、アクセルペダルが踏み込まれたときに、その踏み込み操作量に応じた目標トルクを設定し、この目標トルクに到達するように、スロットル開度の制御によって実トルクを制御する。その場合に、実トルクが緩やかに変化し、この実トルクに対応する加速度の時間的変化率、即ち加加速度が所定値を超えないように、スロットル開度を制御する。

これにより、図４に符号ａで示すように、加加速度は所定値未満に抑制されることになり、したがって、アクセルペダルの踏み込み操作量が小さく、或いは踏み込み操作速度が遅い場合など、運転者のアクセルペダルの踏み込み操作が加速を要求するもではなく、或いはごく小さな加速要求の場合に、運転者に不要な加速感を与え、違和感を覚えさせることが回避される。

また、前記第１操作領域Ｚ１の高操作量、高操作速度側に設定された第２操作領域Ｚ２においても、図５に示すように、アクセルペダルが踏み込まれたときに、その踏み込み操作量に応じた目標トルクを設定し、この目標トルクに到達するように、スロットル開度の制御によって実トルクを制御する。その場合に、この第２操作領域Ｚ２では、符号ｂで示すように、実トルクが目標トルクの所定割合（例えば７〜８割）に達したときに車両の加加速度が最大となるように、スロットル開度ないし実トルクを制御する。

したがって、この第２操作領域Ｚ２では、図５に示すように、アクセルペダルの踏み込み操作の開始時から実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでの加速初期ないし中期は、実トルクが加速度的に上昇して、運転者にアクセルペダルの操作状態に応じた加速フィーリングが与えられると共に、実トルクが目標トルクの所定割合に達した後の加速後期は、実トルクの上昇が次第に緩やかとなって、比較的緩やかな加速フィーリングが持続した状態で目標トルクに到達する。

また、この第２操作領域Ｚ２では、実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となり、そのときに比較的大きな加加速度が得られるので、エンジンの最大出力トルクが比較的小さく、達成可能な最大加速度が比較的低い車両においても、運転者に加速感の物足りなさを感じさせることがない。

さらに、前記第２操作領域Ｚ２の高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域Ｚ３においても、図６に示すように、アクセルペダルが踏み込まれたときに、その踏み込み操作量に応じた目標トルクを設定し、この目標トルクに到達するように、スロットル開度の制御によって実トルクを制御する。その場合に、この第３操作領域Ｚ３では、アクセルペダルの操作量または操作速度の少なくとも一方に応じた加加速度が得られるように実トルクを制御する。

したがって、この第３操作領域Ｚ３では、図６に符号ｃで示すように、アクセルペダルの大きな操作や急激な操作に応じた大きな加加速度が得られ、運転者に急加速要求に合致した強い加速フィーリングが与えられる。そして、この領域Ｚ３においても、実トルクが目標トルクに到達する前に、大きな加加速度が実現されるので、エンジンの最大出力トルクが比較的小さく、達成可能な最大加速度が比較的低い車両においても、十分な加速フィーリングが得られる。

なお、以上の実施形態では、実トルクの制御をスロットル開度の制御によって行ったが、ディーゼルエンジン等においては、実トルクの制御を燃料噴射量の制御で行うようにしてもよい。

以上のように、本発明によれば、運転者にアクセルペダルの踏み込み操作に応じた加速フィーリングを与えることが可能となり、車両の快適な運転性を実現することができるので、本発明は、この種の車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１エンジン
１０ＥＣＵ（目標トルク設定手段、エンジン制御手段）
１１アクセル操作量センサ（アクセルペダル操作状態検出手段）

Claims

運転者のアクセルペダルの操作状態に基づいて目標トルクを設定し、実トルクをその目標トルクに到達させるようにエンジン出力を制御するエンジンの制御方法であって、
前記アクセルペダルの操作量と操作速度とに基づき、該アクセルペダルの操作状態が、該アクセルペダルの低操作量、低操作速度側に設定された第１操作領域と、該第１操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第２操作領域と、該第２操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域とのいずれに属するかを判定するアクセルペダル操作領域判定工程と、
前記アクセルペダルの操作状態が前記第１操作領域に属すると判定されたときは、車両の加加速度が所定値を超えないようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定されたときは、前記実トルクが前記目標トルクの所定割合に達したときに車両の加加速度が最大となるようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第３操作領域に属すると判定されたときは、アクセルペダルの操作量または操作速度の少なくとも一方に応じた加加速度が得られるようにエンジンを制御するエンジン制御工程とを有することを特徴とするエンジンの制御方法。
前記エンジン制御工程では、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定された場合、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでは、該実トルクの増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は、該実トルクの増加率を次第に減少させることにより、該実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となるようにすることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
前記エンジン制御工程では、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定された場合、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでは、スロットル開度の増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は、スロットル開度の増加率を次第に減少させることにより、実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となるようにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御方法。
前記エンジン制御工程では、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定された場合、実トルクが目標トルクの前記所定割合に達するまでは、燃料噴射量の増加率を次第に増大させ、前記所定割合に達した後は、燃料噴射量の増加率を次第に減少させることにより、実トルクが目標トルクの所定割合に達したときに加加速度が最大となるようにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御方法。
運転者のアクセルペダルの操作量に基づいて目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、実トルクが前記目標トルク設定手段で設定された目標トルクとなるようにエンジン出力を制御するエンジン制御手段とを備えたエンジンの制御装置であって、
前記アクセルペダルの操作量と操作速度とに基づき、該アクセルペダルの操作状態が、該アクセルペダルの低操作量、低操作速度側に設定された第１操作領域と、該第１操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第２操作領域と、該第２操作領域の高操作量、高操作速度側に設定された第３操作領域とのいずれに属するかを判定するアクセルペダル操作領域判定手段を有し、
前記エンジン制御手段は、前記アクセルペダルの操作状態が前記第１操作領域に属すると判定されたときは、車両の加加速度が所定値を超えないようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第２操作領域に属すると判定されたときは、前記実トルクが前記目標トルクの所定割合に達したときに車両の加加速度が最大となるようにエンジンを制御し、前記アクセルペダルの操作状態が前記第３操作領域に属すると判定されたときは、アクセルペダルの操作量または操作速度の少なくとも一方に応じた加加速度が得られるようにエンジンを制御することを特徴とするエンジンの制御装置。