JP5742648B2 - 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。
これにより、前記遅延トルクは、前記エンジンの吸気応答遅れによる遅延と比較して、素早く前記要求トルクに漸近する。
(3)また、前記第二遅延トルク演算手段が、前記車両のアクセル開度に基づき前記所定の増加量を設定することが好ましい。
(4)また、前記第二遅延トルク演算手段が、前記エンジンの実回転数に基づき前記所定の増加量を設定することが好ましい。
つまり、前記アクセル開度が前記所定値よりも大きい場合には、遅延トルクによらない通常の目標トルクが設定され、これに基づいて点火時期が制御されることが好ましい。
(7)なお、前記エンジンの運転中に燃料供給を遮断する燃料カット制御を実施する燃料カット制御手段を備えることが好ましい。この場合、前記要求トルク再増加時とは、前記燃料カット制御からの復帰時であることが好ましい。
さらに、この遅延トルクに基づいて要求トルク再増加時の点火時期が制御されるため、点火遅角期間を短縮することができ、燃費を向上させることができる。特に、要求トルクが比較的小さいときの遅延トルクの収束性を向上させることができ、効率的に点火遅角の長期化を防いで燃費を改善することができる。また、遅延トルクの収束性が高まることから、エンジン出力の応答性を向上させることができる。
[1−1.エンジン]
本実施形態のエンジンの制御装置は、図1に示す車載のガソリンエンジン10に適用される。ここでは、多気筒のエンジン10に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン16は、中空円筒状に形成されたシリンダー19の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン16の上面とシリンダー19の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室26として機能する。
ピストン16の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト17の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン16の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト17の回転運動に変換される。
吸気ポート11内には、燃料を噴射するインジェクター18が設けられる。インジェクター18から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置1によって制御される。また、インジェクター18よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド20(以下、インマニと呼ぶ)が設けられる。このインマニ20には、吸気ポート11側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク21が設けられる。サージタンク21よりも下流側のインマニ20は、各シリンダー19の吸気ポート11に向かって分岐するように形成され、サージタンク21はその分岐点に位置する。サージタンク21は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
スロットルボディ22のさらに上流側には、吸気通路24が接続され、吸気通路24のさらに上流側にはエアフィルタ25が介装される。これにより、エアフィルタ25で濾過された新気が吸気通路24及びインマニ20を介してエンジン10の各シリンダー19に供給される。
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度APS)を検出するアクセル開度センサー31が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメーターであり、言い換えるとエンジン10の負荷(エンジン10に対する出力要求)に相関するパラメーターである。アクセル開度センサー31で検出されたアクセル開度APSの情報は、エンジン制御装置1に伝達される。
この車両には電子制御装置として、エンジン制御装置1(Engine Electronic Control Unit,制御装置)が設けられる。このエンジン制御装置1は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置,変速機制御装置,車両安定制御装置,空調制御装置,電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。以下、エンジン制御装置1以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
さらに、エンジン制御装置1は、車両の走行状態に応じて自動的に各シリンダー19への燃料供給を一時的にカットする燃料カット制御を実施する。ここでいう燃料カット制御とは、エンジン10の作動中に所定の燃料カット条件が成立したときに、インジェクター18から噴射される燃料の噴射量をゼロにし、所定の復帰条件が成立したときに燃料供給を再開する制御である。燃料カット制御の実施中には燃料噴射が停止するため、エンジン出力はゼロとなる。
図1に示すように、エンジン制御装置1の入力側には、アクセル開度センサー31,エアフローセンサー32,エンジン回転速度センサー33,冷却水温センサー34が接続される。また、エンジン制御装置1の出力側には、トルクベース制御の制御対象である点火プラグ13,インジェクター18,スロットルバルブ23等が接続される。
燃料カット制御部2(燃料カット制御手段)は、燃料カット制御を実施するものである。ここでは、燃料カット条件及び復帰条件が判定され、これらの各条件の成否に応じてインジェクター18から噴射される燃料量が制御される。具体的な条件の設定については任意であるが、例えば以下の条件1,条件2がともに成立した時に燃料カット制御が開始される。
条件1:エンジン実回転速度Neが所定の第一速度Ne1以上である
条件2:アクセル開度APSがゼロである
条件3:エンジン実回転速度Neが所定の第二速度Ne2(Ne2<Ne1)未満である
条件4:アクセル開度APSがゼロでない
要求トルク演算部3(要求トルク演算手段)は、運転者から要求されるトルクと外部制御システムから要求されるトルクとを集約して、エンジン10への要求トルクを設定するものである。ここでは、四種類の要求トルク、すなわち、アクセル要求トルクPi_APS,アイドル要求トルクPi_NeFB,応答性が異なる二種類の要求トルク(点火制御用要求トルクPi_EXT_SA,吸気制御用要求トルクPi_EXT)が演算される。
一方、吸気制御用要求トルクPi_EXTは、スロットルバルブ23の吸気量制御で用いられるトルクである。吸気量制御は、実際に制御を実施してからエンジン10でトルクが発生するまでのタイムラグが長く、点火時期制御と比較して応答性にやや劣る制御である。ただし、吸気量制御によって調整可能なトルクの幅は、点火時期制御によるものよりも大きい。
アクセル要求トルク演算部3aは、運転者の運転操作によってエンジン10に要求されているトルクをアクセル要求トルクPi_APSとして演算するものである。ここではまず、実回転速度Neとアクセル開度APSとに基づいて、アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0が演算される。このアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0は、アクセルペダルの踏み込み操作に対して即時的に対応する大きさを持つトルクである。
また、アクセル要求トルクPi_APSにフィルタ処理を施したものがアクセル要求トルクPi_APSとして演算される。このフィルタ処理は、例えば一次遅れ処理や二次遅れ処理である。なお、外部負荷装置の作動状態に応じて、アクセル要求トルクPi_APSの大きさを変更する構成としてもよい。ここで演算されたアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0及びアクセル要求トルクPi_APSの情報は、外部要求トルク演算部3d,制限トルク演算部4及び目標トルク演算部5に伝達される。
制限トルク演算部4は、燃料カット制御からの復帰時の制限トルクPi_FCRを演算するものである。制限トルクPi_FCRは、点火時期制御(高応答トルク制御)の目標トルクの初期値とその増加勾配に制限をかけるためのトルクである。ただし、目標トルクに対して過度に制限を加えると良好な応答性が得られなくなるおそれが生じる。そこで制限トルク演算部4は、トルクショックを抑制しつつ良好な応答性を得るために、二種類の遅延トルクを演算した上で、それらの遅延トルクに基づいて制限トルクPi_FCRを演算する。
第一遅延トルク演算部4a(遅延トルク演算手段)は、要求トルク演算部3で演算されたアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0に対して遅れ処理を施した第一遅延トルクPi_D1を演算するものである。ここでは、エンジン10の吸気応答遅れ以上に速い応答を与える時定数を用いて第一遅延トルクPi_D1が演算される。この「時定数」は、スロットルバルブ23を通過した吸気がシリンダー19に到達するまでの遅延(いわゆる吸気遅れ)を模擬した吸気モデルの時定数以上に速い応答を与える時定数である。吸気モデルの時定数には、例えば一次遅れモデルの時定数や二次遅れモデルの時定数等が含まれる。
制限トルクPi_FCRの選択手法は、燃料カット制御の実施期間中の点火数と復帰時からの点火数とに応じて異なる手法とされる。まず、燃料カット制御の復帰時からの点火数がゼロのときには、燃料カット制御の実施期間中の点火数が予め設定された所定点火数以上である場合に、初期値Pi_1が制限トルクPi_FCRとして選択される。一方、燃料カット制御の復帰時からの点火数がゼロであり、かつ、燃料カット制御の実施期間中の点火数が予め設定された所定点火数未満の場合には、最大値Pi_MAXが制限トルクPi_FCRとして選択される。
条件5:冷却水温WTが所定の下限値温度以上である(WT≧WT0)
条件6:エンジン実回転速度Neが所定範囲内にある(Ne3≦Ne<Ne4)
条件7:アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0が所定値未満である
条件8:アクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0が制限トルク選択値Pi_FCR0以上である
目標トルク演算部5(目標トルク演算手段)は、要求トルク演算部3で演算された各種要求トルクに基づき、二種類の制御目標としての目標トルクを演算するものである。ここでは、点火制御用目標トルクPi_TGTと、吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDとが演算される。スロットルバルブ23のスロットル開度や燃料噴射量は、ここで演算された吸気制御用目標トルクPi_ETV_STDに基づいて制御される。また、点火制御用目標トルクPi_TGTは、制限トルク演算部4で演算された制限トルクPi_FCRとともに、点火時期制御に用いられる。
点火時期演算部6(点火制御手段)は、目標トルク演算部5で演算された点火制御用目標トルクPi_TGTと、制限トルク演算部4で演算された制限トルクPi_FCRとに基づいて、点火プラグ13の点火時期を制御するものである。点火時期演算部6での演算プロセスを図5に例示する。点火時期演算部6には、実充填効率演算部6a,MBT演算部6b,実トルク演算部6c,最小値選択部6d,点火指標演算部6e,リタード量演算部6f及び減算部6gが設けられる。
[3−1.第一制御例]
上記のエンジン制御装置1による燃料カット制御からの復帰時の点火時期制御について、図8(a)〜(d)を用いて説明する。車両走行中のアクセルペダルの踏み込みが緩められ、時刻t0に燃料カット条件(条件1及び2)が成立すると、図8(b)に示すように燃料カット制御が開始される。このとき、図8(a)に示すようにアクセル開度APSはゼロである。また、燃料カット制御の実施中は、図8(c)中に二点鎖線で示すようにアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0が所定の最小値(ここでは、初期値Pi_1)となる。
上記の通り、図8(c)中でトルク制限が実施される期間は、時刻t1から時刻t3までの期間である。この期間のうち、時刻t1〜t2間のトルク制限値は第一遅延トルクPi_D1によって規定され、時刻t2〜t3間のトルク制限値は第二遅延トルクPi_D2によって規定される。
これに対し、上記のエンジン制御装置1では、時刻t3にトルク制限が完了するため、もたつき感が大幅に削減される。また、その後のアクセル操作に応じたアクセル要求トルクPi_APSに基づいて点火時期が制御されるため、車両を加速させるのに十分なトルクが確保され、ドライブフィーリングが向上する。
次に、上記のような燃料カット制御からの復帰時の点火時期制御において、制限トルク選択値Pi_FCR0がアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0を超える前にアクセルペダルが踏み増しされた場合について、図9(a),(b)を用いて説明する、時刻t2までの制御内容は、図8に示すものと同一である。
このように、本実施形態のエンジン制御装置1によれば、以下のような効果が得られる。
また、この一次遅れ処理に用いられるフィルタ係数k1は、吸気遅れの演算に用いられるフィルタ係数k2以下の値に設定され、すなわちエンジン10の吸気応答遅れ以上に速い応答性が与えられる。これにより、制限トルクPi_FCRがアクセル要求トルク瞬時値Pi_APS0に追いつくまでの時間を短縮することができる。つまり、点火リタードが実施される期間(すなわち、点火遅角期間)を短縮することができ、燃費を向上させることができる。さらに、吸気応答遅れ以上に速い応答性を持つフィルタ係数k1を用いることで、エンジン出力トルクの応答性を改善することができ、ドライブフィーリングを向上させることができる。
上記のエンジン制御装置10で実施される制御の変形例は、多種多様に考えられる。例えば、上述の実施形態に記載された燃料カット条件や復帰条件,トルク制限に係る諸条件は、実施の形態に応じて適宜変更してもよい。
なお、低下した要求トルクが増大するときに差が大きいほど、あるいは、要求トルクの低下量が大きいほど(燃料カット時のように、要求トルクが一時的にゼロに設定された場合を含み、要求トルクの絶対量が大きく低減された状態からのあらゆる復帰時を含む)トルクショックの緩和効果をより高めることができる。
2 燃料カット制御部(燃料カット制御手段)
3 要求トルク演算部(要求トルク演算手段)
4 制限トルク演算部
4a 第一遅延トルク演算部(遅延トルク演算手段)
4b 第二遅延トルク演算部(第二遅延トルク演算手段)
4c 選択部(選択手段)
4d 制限トルク設定部
5 目標トルク演算部(目標トルク演算手段)
6 点火時期制御部(点火制御手段)
Claims (7)
- 車両に搭載されたエンジンに対して要求された要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、
前記要求トルクに遅れ処理を施した遅延トルクを演算する遅延トルク演算手段と、
前記要求トルクが低下した後に前記要求トルクが増大する要求トルク再増加時における前記エンジンの出力トルクの上限値としての第二遅延トルクを設定する第二遅延トルク演算手段と、
前記遅延トルク及び前記第二遅延トルクのうちの何れか大きい一方を制限トルクとして選択する選択手段と、
前記要求トルク再増加時に、前記エンジンの出力トルクが前記選択手段で選択された前記制限トルクに近づくように前記エンジンの点火時期を制御する点火制御手段とを備え、
前記遅延トルク演算手段が、前記エンジンの吸気応答遅れ以上に速い応答を与える時定数を用いて前記遅延トルクを演算する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。 - 前記第二遅延トルク演算手段が、前記遅延トルクの前回値と所定の増加量との加算値を前記第二遅延トルクとして演算する
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。 - 前記第二遅延トルク演算手段が、前記車両のアクセル開度に基づき前記所定の増加量を設定する
ことを特徴とする、請求項2記載のエンジンの制御装置。 - 前記第二遅延トルク演算手段が、前記エンジンの実回転数に基づき前記所定の増加量を設定する
ことを特徴とする、請求項2又は3記載のエンジンの制御装置。 - 前記エンジンの出力トルクの目標値である目標トルクを前記要求トルクに基づいて設定する目標トルク演算手段を備え、
前記点火制御手段が、前記遅延トルク又は前記第二遅延トルクの少なくとも何れか一方が前記要求トルク以上のときに、前記エンジンの出力トルクを前記目標トルクに近づけるように前記点火時期を制御する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記点火制御手段が、前記要求トルク再増加時であり、かつ、前記車両のアクセル開度が所定値よりも小さい場合に、前記遅延トルク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1〜5の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記エンジンの運転中に燃料供給を遮断する燃料カット制御を実施する燃料カット制御手段を備え、
前記要求トルク再増加時とは、前記燃料カット制御からの復帰時である
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。
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