JP5918976B2 - 出力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジン等の走行用動力源の出力を制御する出力制御装置に関し、特に部分負荷状態（全負荷（最大出力）よりも出力が低い負荷状態）から加速開始する際のスナッチを抑制するとともに、ドライバビリティを改善したものに関する。

例えばガソリンエンジン等を搭載する自動車において、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれたときにエンジントルクを急激に立ち上げると、駆動系（特にドライブシャフト）のねじり振動が励起され、車体にスナッチと称される前後振動が発生する場合がある。
従来、このようなスナッチを抑制するために、アクセルペダルの操作に対して、エンジンのスロットルバルブをゆっくりと開閉させるスロットル制御や、エンジンの点火時期を遅角させる点火制御によって、エンジントルクの増加を遅延させることが知られている。

このような加速開始時の振動低減に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、エンジンの吸気管負圧に基づいて車両の駆動系のバックラッシュが詰まっている加速状態か、バックラッシュが開いているコースティング状態かを判別し、バックラッシュが開いていると判定された場合に、所定のトルク増加遅延制御を実施することが記載されている。
これによれば、アクセルオフからの再加速時などにショックが発生することを防止できる。
また、特許文献２には、エンジンのトルク制御において、アクセルペダルの踏み込み速度を考慮し、踏み込み速度が大きい場合には車両の前後加速度が大きくなるようなトルク制御を行なうことが記載されている。
また、特許文献３には、アクセルペダルの踏み込み量及び踏み込み速度が大きい場合に、点火制御によって得られるエンジンの逆相トルクを用いて車両の前後振動を抑制することが記載されている。

特開２０１０−１７４７２９号公報 特開２００５−１５５４１２号公報 特開２００７−３２１７４２号公報

スナッチング防止のため、トルクの増加をペダル操作に対して遅延させるトルクダウン制御を行なう場合において、アクセルペダルがある程度踏み込まれた部分負荷状態から、さらに踏み増しされたような場合には、単純にトルクの増加を遅延させると、ドライバの意図に反して車両が加速しないいわゆるヘジテーションと呼ばれる現象が発生し、ドライバビリティ（運転のしやすさ）が損なわれてしまう。また、加速中のエンジン回転数変化や微妙なアクセルペダルの動きなどによって誤作動が生じることも懸念される。

一方、アクセルオンの状態からは一切トルクダウン制御を行なわないものとすると、運転状態によってはスナッチが発生する場合もあるため、車両の快適性や質感が低下してしまう。
本発明の課題は、部分負荷状態から加速開始する際のスナッチを抑制するとともに、ドライバビリティを改善した出力制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、運転者がアクセル操作を入力するアクセル操作部の操作量に基づいて車両の走行用動力源の出力を制御する出力制御装置であって、前記アクセル操作部が所定時間にわたって操作された後、操作量が増加した場合に、前記アクセル操作部の操作速度と前記走行用動力源の推定トルク変化率とがともに０よりも大きくかつスナッチが発生し得る所定の閾値以上でありかつ直前の前記走行用動力源の負荷が駆動系のバックラッシュが詰まる負荷よりも小さい所定の閾値以下である場合にのみ前記走行用動力源のトルク増加を遅延させるトルク増加遅延制御を実行することを特徴とする出力制御装置である。
スナッチが発生するのは、急激なアクセル操作が行なわれた場合にほぼ限られ、ゆっくりとアクセル操作が行なわれた場合にはスナッチは発生しにくい。そこで、本発明では、アクセル操作部の操作速度と走行用動力源の推定トルク変化率とがともに０よりも大きくかつスナッチが発生し得る所定の閾値以上である場合にのみトルク増加遅延制御を行うこととした。
また、車両が加速状態にある場合は、駆動系のバックラッシュが詰まっているため、そこから急激なトルク変化が発生したとしてもスナッチは発生しにくい。そこで、本発明では、直前の走行用動力源の負荷が駆動系のバックラッシュが詰まる負荷よりも小さい所定の閾値以下である場合にのみトルク増加遅延制御を行うこととした。
以上のように、本発明によれば、スナッチ対策上不可避の条件が揃った場合にのみトルク増加遅延制御を行うことによって、トルク増加遅延制御を行なう必要がない状況でも制御を介入させてドライバビリティが損なわれたり、誤作動が発生することを防止できる。
また、スナッチの発生が懸念される状態では確実にトルク増加遅延制御を実行し、スナッチを防止することができる。

さらに、アクセル操作部の操作速度と走行用動力源の推定トルク変化率とがともに所定の閾値以上である場合にのみトルク増加遅延制御を行うことによって、制御精度をより高めて適切なトルク増加遅延制御を行なうことができる。

請求項２に係る発明は、前記走行用動力源はスロットルバルブにより出力調整を行なうエンジンであって、前記走行用動力源の負荷を前記スロットルバルブの開度に基づいて判別することを特徴とする請求項１に記載の出力制御装置である。
これによれば、スロットルバルブにより出力調整を行なうエンジンにおいて、高精度かつ時間応答遅れの少ない適切な制御を行なうことができる。

以上説明したように、本発明によれば、部分負荷状態から加速開始する際のスナッチを抑制するとともに、ドライバビリティを改善した出力制御装置を提供することができる。

本発明を適用した出力制御装置の実施例の構成を示すブロック図である。 図１の出力制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１の出力制御装置を有する車両における、アクセル開度、アクセル開速度、推定トルク変化率、直前スロットル開度の推移の一例を模式的に示す図である。 図１の出力制御装置を有する車両における、アクセル開度、アクセル開速度、推定トルク変化率、直前スロットル開度の推移の他の例を模式的に示す図である。 図１の出力制御装置を有する車両における、アクセル開度、アクセル開速度、推定トルク変化率、直前スロットル開度の推移の他の例を模式的に示す図である。

本発明は、部分負荷状態から加速開始する際のスナッチを抑制するとともに、ドライバビリティを改善した出力制御装置を提供する課題を、アクセルオンからのアクセル踏み増し時において、アクセルペダルの開速度が所定値以上であり、直前のスロットル開度が所定値以下であり、推定トルクの変化率が所定値以上の場合にのみトルク増加遅延制御を実行することによって解決した。

以下、本発明を適用した出力制御装置の実施例について説明する。
実施例の出力制御装置は、例えば、バタフライバルブ等のスロットルバルブによって出力調整を行なうガソリンエンジンを走行用動力源とする、乗用車等の自動車に搭載されるものである。
図１は、実施例の出力制御装置の構成を示すブロック図である。
出力制御装置１は、エンジン制御ユニット１０、アクセルペダルセンサ２０、スロットルアクチュエータ３０、スロットルセンサ４０等を有して構成されている。

エンジン制御ユニット１０は、エンジン及びその補機類を統括的に制御するものである。
エンジン制御ユニット１０は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバスなどを有して構成されている。

アクセルペダルセンサ２０は、ドライバがアクセル操作（加速要求操作）を入力するアクセルペダルに設けられ、アクセルペダルの操作量（踏込み量）を位置エンコーダによって検出し、エンジン制御ユニット１０に伝達するものである。

スロットルアクチュエータ３０は、エンジン制御ユニット１０からの指令に応じて、エンジンのスロットルバルブを開閉駆動するものである。

スロットルセンサ４０は、スロットルバルブの開度（角度位置）を位置エンコーダによって検出し、エンジン制御ユニット１０に伝達するものである。

エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルセンサ２０からの入力に基づいて、ドライバ要求トルクを演算する。
エンジン制御ユニット１０は、ドライバ要求トルクに応じてスロットルバルブの目標開度を設定し、スロットルアクチュエータ３０を、スロットルセンサ４０からの入力をフィードバックしながら駆動制御する。
また、エンジン制御ユニット１０は、スロットルバルブの開度、点火時期、燃料噴射量、吸気管負圧、過給圧などの各種パラメータに基づいて、エンジンの推定トルクを演算する機能を備えている。

また、エンジン制御ユニット１０は、スナッチ抑制のため、所定の条件が充足された場合に、アクセルペダルの操作に対して、スロットルバルブの開きを遅くするとともに点火時期を遅延させて、エンジントルクの増加を遅延させるトルク増加遅延制御を行っている。
図２は、トルク増加遅延制御に関するエンジン制御ユニットの動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：アクセルオフ判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルセンサ２０の出力に基づいて、ドライバが実質的にアクセルペダルを踏み込んでいないアクセルオフ状態であるか否かを判定する。
アクセルオフ状態である場合はステップＳ０２に進み、アクセルペダルが踏み込まれているアクセルオン状態である場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０２：アクセルオン判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルセンサ２０の出力に基づいて、ステップＳ０１において判定されたアクセルオフ状態の後、アクセルペダルが踏み込まれたか（アクセルオン状態となったか）否かを判定する。
アクセルオン状態である場合はステップＳ０３に進み、アクセルオフ状態が継続している場合は、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０３：トルク変化率判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセル操作に伴うエンジンの推定トルクの変化率を算出し、算出値を予め設定された所定の閾値と比較する。
推定トルク変化率が閾値以上である場合は、ステップＳ０４に進み、閾値未満である場合は、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０４：トルク増加遅延制御実行＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルの踏み込み操作に対して、エンジンの実際のトルク増加が遅延するよう、スロットルアクチュエータ３０によるスロットルバルブの遅開き制御、及び、点火時期のリタード制御を含むトルク増加遅延制御を実行する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０５：アクセルオン時間判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルセンサ２０の出力に基づいて、アクセルオン状態が所定時間以上にわたって継続しているか否かを判断する。
アクセルオン状態が所定時間以上継続している場合は、ステップＳ０６に進み、所定時間に満たない場合は、ステップＳ０１に戻って、それ以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０６：アクセル踏増判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルセンサ２０の出力に基づいて、ドライバがアクセルペダルの踏み増し（踏み込み量の増加）を行なったか否かを判断する。
アクセル踏み増しが行なわれた場合はステップＳ０７に進み、行われなかった場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０７：アクセル開速度判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルセンサ２０の出力履歴に基づいて、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み速度（アクセル開速度）を算出する。
アクセル開速度が所定の閾値以上である場合はステップＳ０８に進み、閾値未満である場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０８：直前スロットル開度判断＞
エンジン制御ユニット１０は、ステップＳ０６においてアクセルペダルの踏み増しが検出された直前の時点におけるエンジンのスロットルバルブ開度を、スロットルセンサ４０の出力に基づいて検出する。
直前のスロットルバルブ開度が、所定の閾値以下である場合は、エンジンの負荷が所定値以下である低負荷状態であるとしてステップＳ０９に進み、閾値を越えている場合は、エンジンの負荷が所定値を超えている高負荷状態であるとして一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０９：トルク変化率判断＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセル操作に伴うエンジンの推定トルクの変化率を算出し、算出値を予め設定された所定の閾値と比較する。
推定トルク変化率が閾値以上である場合は、ステップＳ１０に進み、閾値未満である場合は、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ１０：トルク増加遅延制御実行＞
エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルの踏み込み操作に対して、エンジンの実際のトルク増加が遅延するよう、スロットルアクチュエータ３０によるスロットルバルブの遅開き制御、及び、点火時期のリタード制御を含むトルク増加遅延制御を実行する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

以下、実施例の出力制御装置を搭載した車両における、アクセル開度、アクセル開速度、推定トルク変化率、直前スロットル開度の推移の例について説明する。
図３乃至図５は、これらの時間履歴の一例を示すグラフである。
図３に示す例では、直前スロットル開度が閾値未満の状態から、アクセルペダルが踏み込まれ、そのアクセル開速度は閾値以上となっている。このとき、エンジンの推定トルク変化率も閾値以上となり、その結果、トルク増加遅延制御が実行されている。
このように、直前のアクセル開度が小さい状態からアクセルペダルが急激に踏み込まれた場合には、トルク増加遅延制御を実行しなければスナッチが発生しやすいため、本実施例においては、適切にスナッチの予防が行なわれていることがわかる。

これに対し、図４に示す例では、図３と同様にアクセルペダルは急激に踏み増しされているものの、踏み増しされる直前のスロットル開度は閾値以上となっており、その結果トルク増加遅延制御は実行されていない。
このように、スロットル開度が大きい状態からさらに踏み増しを行なった場合には、駆動系のバックラッシュが詰まっておりショックが発生しにくいことから、トルク増加遅延制御を行わなかったとしてもスナッチは発生しにくく、また、トルク増加遅延制御を行なうことによって、かえって車両がドライバの意図通りに加速しないヘジテーション現象が発生してしまう。
本実施例によれば、このようなヘジテーションを防止し、車両を直ちに加速させてドライバビリティを改善することができる。

また、図５に示す例では、図３と同様に直前のスロットル開度は閾値以下であるが、ドライバがアクセルペダルを比較的ゆっくりと踏み込んだ結果、アクセル開速度及び推定トルク変化率がそれぞれ閾値以下となり、トルク増加遅延制御は実行されていない。
このように、アクセルペダルを緩慢に踏み増した場合にもスナッチは発生しにくい一方、このような緩慢なアクセル操作に対してトルク増加遅延制御を行なった場合には、上述したヘジテーションや、微妙なアクセルペダル位置の変化を踏み増しと誤検出することによる誤作動が問題となる。
本実施例によれば、このようなヘジテーションを防止するとともに、誤作動も低減することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、アクセルペダルの操作速度及びエンジンのトルク変化率がそれぞれ所定の閾値以上であり、直前のスロットル開度が所定の閾値以下の場合にのみトルク増加遅延制御を実行することによって、スナッチ対策上不可避の条件が揃った場合にのみトルク増加遅延制御を行うことが可能となり、トルク増加遅延制御を行なう必要がない状況でも制御を介入させてドライバビリティが損なわれたり、誤作動が発生することを防止できる。
また、エンジンの負荷変化の状況を、アクセルペダルの踏み込み速さ及び推定トルクの変化を併用して把握することによって、制御の精度を高めることができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）出力制御装置の構成は、上述した実施例のものに限らず、適宜変更することが可能であり、また、適用対象となる車両も、４輪の乗用車に限らず、他種の車両であってもよい。
例えば、ハンドルに設けられたグリップを軸回りに回動させてアクセル操作を行なう２輪車、ＡＴＶ等や、アクセルペダル以外の手段によってアクセル操作を行なう福祉車両等にも本発明は適用することができる。
（２）実施例では、走行用動力源は例えばガソリンエンジンであり、トルク増加遅延制御を例えばスロットル制御や点火時期制御によって行なっているが、走行用動力源の種類やトルク増加遅延制御を行なう手法はこれらに限定されない。
例えば、ディーゼルエンジンの場合には、燃料の噴射量や噴射時期を制御してトルク増加遅延制御を行なうことができる。
また、走行用動力源は、電動モータや、電動モータをエンジンと組み合わせたエンジン−電気ハイブリッドシステムであってもよい。この場合、トルク増加遅延制御は、システム全体のトルク増加を遅延させられる手法であれば、いかなる手法で行なってもよい。
（３）実施例では、アクセル操作直前のエンジン負荷を判別するためのパラメータとしてスロットル開度を用いているが、他のパラメータを用いて走行用動力源の負荷を判別してもよい。
例えば、エンジンの推定トルクや、アクセル操作量に基づいてエンジン負荷を判別してもよい。
また、モータ駆動車両の場合には、モータへの供給電力に基づいて負荷を判別してもよい。

１ 出力制御装置
１０ エンジン制御ユニット ２０ アクセルペダルセンサ
３０ スロットルアクチュエータ ４０ スロットルセンサ

Claims (2)

1. 運転者がアクセル操作を入力するアクセル操作部の操作量に基づいて車両の走行用動力源の出力を制御する出力制御装置であって、
   前記アクセル操作部が所定時間にわたって操作された後、操作量が増加した場合に、前記アクセル操作部の操作速度と前記走行用動力源の推定トルク変化率とがともに０よりも大きくかつスナッチが発生し得る所定の閾値以上でありかつ直前の前記走行用動力源の負荷が駆動系のバックラッシュが詰まる負荷よりも小さい所定の閾値以下である場合にのみ前記走行用動力源のトルク増加を遅延させるトルク増加遅延制御を実行すること
   を特徴とする出力制御装置。
2. 前記走行用動力源はスロットルバルブにより出力調整を行なうエンジンであって、
   前記走行用動力源の負荷を前記スロットルバルブの開度に基づいて判別すること
   を特徴とする請求項１に記載の出力制御装置。
   

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