JP6060477B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、アクセルペダルの操作とは独立して開度を調整可能な電制のスロットルの制御に関する。

車両停止状態で、かつ、変速レバーがＮレンジ又はＰレンジにあり、エンジンから駆動輪への動力伝達経路が遮断された非動力伝達状態で、運転者が意識的又は無意識にアクセルペダルを踏み込んだ際に、これに連動してスロットルバルブのスロットル開度を大きくすると、エンジン回転速度が上昇する、いわゆるエンジンの空吹かしを生じる。このような空吹かし状態が継続すると、エンジンが過熱（オーバーヒート）して、触媒コンバータなどの排気系部品の劣化や損傷を招くおそれがある。

そこで、特許文献１では、車両停止かつ非動力伝達状態でアクセルペダルを踏み込んだ状態が所定時間以上経過すると、スロットルバルブを閉じ側に補正して、エンジンの空吹かしの継続によるオーバーヒートを防止する技術が記載されている。

特開平１０−１８４３９６号公報

上記のように車両停止・非動力伝達状態でのアクセルペダルの踏み込み中にスロットルバルブを閉じ側に補正している状態で、運転者が車両を発進させるために変速レバーをＮ，ＰレンジからＤレンジに切り替えることにより、エンジンから駆動輪への動力伝達が可能な動力伝達状態に切り替えられることがある。この際、スロットルバルブの閉じ側の補正を解除して、スロットル開度をアクセル開度に応じた本来の目標スロットル開度に即座に戻すと、スロットル開度が急激に大きくなることで、吸入空気量が急激に増大し、車両駆動トルクが急激に増大して、車両が不用意に発進しようとするような印象を与えるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両停止状態かつ非動力伝達状態でスロットル開度を低下側に補正することで、エンジンの空吹かしによるオーバーヒートを防止しつつ、このスロットル開度の低下側への補正状態で、非動力伝達状態から動力伝達状態に切り替えられたときに、スロットル開度が急激に大きくなることを防止して、車両駆動トルクが急激に増大することを防止することを目的としている。

ここで、車両停止中であって、かつ、上記動力伝達切替手段によりエンジンから駆動輪への動力伝達が遮断された非動力伝達状態で、アクセルペダルの踏み込みが所定時間継続した場合に、エンジンの空吹かしによるオーバーヒートを防止するように、スロットル開度を閉じ側に補正する。このようにスロットル開度を閉じ側に補正している状態で、例えば運転者が自動変速機の変速レバーをＮレンジもしくはＰレンジからＤレンジに操作することによって、非動力伝達状態から動力伝達状態へ切り替られたときには、このスロットル開度の閉じ側への補正を解除する補正解除処理を行うが、本発明では、この補正解除処理としてスロットル開度の閉じ側への補正を解除する際に、スロットル開度を一定の変化速度で徐々に増加させることを特徴としている。

ここで、車両停止中であって、かつ、上記動力伝達切替手段によりエンジンから駆動輪への動力伝達が遮断された非動力伝達状態で、アクセルペダルの踏み込みが所定時間継続した場合に、エンジンの空吹かしによるオーバーヒートを防止するように、スロットル開度を閉じ側に補正する。このようにスロットル開度を閉じ側に補正している状態で、例えば運転者が自動変速機の変速レバーをＮレンジもしくはＰレンジからＤレンジに操作することによって、非動力伝達状態から動力伝達状態へ切り替られたときには、このスロットル開度の閉じ側への補正を解除するのであるが、本発明では、このように補正を解除する際に、スロットル開度を徐々に増加させることを特徴としている。

本発明によれば、車両停止状態かつ非動力伝達状態でアクセルペダルが所定時間踏み込まれた場合に、スロットル開度を低下側に補正することで、エンジンの空吹かしによるオーバーヒートを回避しつつ、このようにスロットル開度を低下側へ補正している状態で、運転者による変速レバーの操作等によって、非動力伝達状態から動力伝達状態に切り替えられたときに、スロットル開度の低下側への補正の解除に伴ってスロットル開度が急激に開くことを防止して、車両駆動トルクが急激に作用して車両が動き出すようなトルクショックを与えることを防止することができる。

本発明の一実施例に係るエンジンの制御装置を示すシステム構成図。 本実施例の制御の流れを示すフローチャート。 図２のスロットル開度補正の解除処理のサブルーチンを示すフローチャート。 本実施例に係るスロットル開度等の変化の一例を示すタイミングチャート。 本実施例に係るスロットル開度等の変化の他の例を示すタイミングチャート。

以下、図示実施例により本発明を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るエンジンの制御装置のシステム構成を示している。車両にはエンジン１が搭載され、このエンジン１のクランク軸から取り出されるエンジン発生トルクが、自動変速機を介して駆動輪に伝達されるようになっている。このエンジン１は、多気筒からなる４サイクルガソリンエンジンであり、各気筒には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，吸気コレクタ４，吸気マニホールド５，及び吸気バルブ６を介して吸引される。このエンジン１の吸入空気量は、吸気ダクト３に介装される電子制御式のスロットル７によって調整される。この電子制御式スロットル７は、バタフライ式のスロットルバルブ７ａをスロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂで開閉駆動する装置であり、スロットルモータ７ｂへの通電量が制御されることで、アクセルペダル２５の操作とは独立してスロットルバルブ７ａの開度を調整可能なものである。

各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁９が設けられている。但し、燃料噴射弁９が燃焼室１０内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式エンジンであっても良い。燃料噴射弁９から噴射された燃料は、燃焼室１０内で点火プラグ１５による火花点火によって着火燃焼する。点火プラグ１５には、パワートランジスタを内蔵する点火コイル１６が直付けされており、点火コイル１６への通電を制御することで、点火プラグ１５の点火時期及び点火エネルギーが調整される。

燃焼室１０内の排気ガスは、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気ダクト１３を介して大気中へ排出される。排気ダクト１３には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１４が介装される。スロットルモータ８、燃料噴射弁９、及び、点火コイル１６への通電を制御するパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１からの制御信号によって制御される。

エンジンコントロールユニット２１には、各種センサからの検出信号が入力される。各種センサとしては、電子制御式スロットル７の上流側でエンジン１の吸入空気流量Ｑａ（質量流量）を検出するエアフローセンサ２２、触媒コンバータ１４の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ２３、エンジン１の回転速度Ｎｅ（rpm）を検出する回転速度センサ２４、運転者が操作するアクセルペダル２５のアクセル開度（操作量）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６、スロットルバルブ７ａのスロットル開度ＴＶＯ（deg）を検出するスロットルセンサ２７、エンジン１が搭載される車両の走行速度（車速）ＶＳＰ（km/h）を検出する車速センサ２８などが設けられている。尚、運転者によるアクセル操作は、アクセルペダル２５の踏み込みによるものに限定されず、レバー操作、グリップ操作などによるものであっても良い。

図２は本実施例に係る制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは上記のエンジンコントロールユニット２１により所定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、アクセル開度ＡＰＯやエンジン回転速度Ｎｅ等の各種運転状態を表す信号が読み込まれる。ステップＳ１１では、車速ＶＳＰ等に基づいて車両停止状態、つまり停車中であるかを判定し、停車中でなければ本ルーチンを終了する。停車中であればステップＳ１１からステップＳ１２へ進み、アクセル開度センサ２６により検出されるアクセル開度ＡＰＯに基づいて、アクセルペダル２５が踏み込まれているか、つまりアクセル開度ＡＰＯが０よりも大きい値であるかを判定する。アクセルペダル２５が踏み込まれていなければ本ルーチンを終了する。

アクセルペダル２５が踏み込まれていれば、ステップＳ１２からステップＳ１３へ進み、エンジンから駆動輪への動力伝達が遮断された非動力伝達状態であるか、つまり、自動変速機の変速レバーがＮレンジもしくはＰレンジであるかを判定する。この判定は、例えば、変速レバーがＮレンジもしくはＰレンジであるか否かを検出するニュートラルスイッチを用いて行うことができる。非動力伝達状態であれば、ステップＳ１３からステップＳ１４へ進み、停車中かつ非動力伝達状態でアクセルペダル２５が踏み込まれてから予め設定された所定時間ΔＴが経過したかを判定する。つまり、エンジンの空吹かし状態が所定時間ΔＴ経過したかを判定する。

空吹かし状態が所定時間ΔＴを経過すると、ステップＳ１４からステップＳ１５へ進み、エンジンの空吹かしの継続によるオーバーヒートを回避するために、スロットル開度を低下側に補正する。つまり、目標スロットル開度を、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯ等に基づいて求められる本来の値よりも低い値、具体的には全閉もしくはその近傍の値ＴＶＯｍｉｎ（図４及び図５参照）に制限する。このようにスロットル開度を低下側に補正・制限することによって、エンジンの空吹かしが継続することによる過熱を回避することができる。

ステップＳ１３において、変速レバーがＮレンジやＰレンジ以外のＤレンジ等にあり、エンジンから駆動輪への動力伝達が可能な動力伝達状態である場合、ステップＳ１６へ進み、現在の運転状態が上述したステップＳ１５でのスロットル開度の低下側への補正が行われている運転状態であるかを判定する。つまり、エンジンの空吹かしの状態で、例えば運転者が変速レバーをＮ，ＰレンジからＤレンジに切り替えることによって、非動力伝達状態から動力伝達状態に切り替えられた場合に、ステップＳ１３が否定、ステップＳ１６が肯定されて、ステップＳ１７へ進み、スロットル開度の低下側への補正の解除処理が行われる。

図３は、図２のステップＳ１７のスロットル開度の低下側への補正の解除処理の詳細を示すサブルーチンである。ここで本実施例においては、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯ等に基づいて目標エンジントルクを求めており、制御の簡素化のために、この目標エンジントルクを利用して目標スロットル開度ｔＴＶＯを算出している。ここで、目標エンジントルクと目標スロットル開度とはほぼ比例関係にあり、目標エンジントルクが低下すると目標スロットル開度も低下する関係にあるために、目標エンジントルクｔＴＱの上限値ＴＱｌｉｍを設定し、目標エンジントルクｔＴＱを上限値ＴＱｌｉｍ以下に制限することで、間接的に目標スロットル開度を低下側へ補正・制限することができる。

そして、スロットル開度の低下側への補正解除処理においては、この目標エンジントルクの上限値ＴＱｌｉｍの値を徐々に増加させることで、目標スロットル開度の低下側への補正解除を徐々に行い、スロットル開度をアクセル開度に応じた本来の目標スロットル開度へ向けて徐々に増加させるようにしている。

具体的には、図３のステップＳ２１において、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯ等に基づいて、エンジン運転状態に応じたエンジントルクに相当する目標エンジントルクの基本値ＴＱ０を算出する。続くステップＳ２２において、目標エンジントルクの上限値ＴＱｌｉｍを算出する。この上限値ＴＱｌｉｍは、上述したように、スロットル開度の低下側への補正解除を徐々に行うための値であり、この実施例では、補正解除中の目標スロットル開度の時間あたりの増加量が一定となるように、目標スロットル開度が一定の変化割合・変化速度で増加するように設定されている。このように、補正解除中の目標スロットル開度を一定の変化速度で増加させることで、トルクショックのない滑らかな車両発進を実現することができる。

ステップＳ２３〜ステップＳ２６の処理では、上記の基本値ＴＱ０と上限値ＴＱｌｉｍのうち、小さい値の方を目標エンジントルクｔＴＱとして選択・設定している。具体的には、ステップＳ２３において、基本値ＴＱ０が上限値ＴＱｌｉｍ以上であるか、つまり上限値ＴＱｌｉｍが基本値ＴＱ０より低い値であるかを判定し、基本値ＴＱ０が上限値ＴＱｌｉｍ以上であれば、ステップＳ２４へ進み、小さい方の上限値ＴＱｌｉｍを目標エンジントルクｔＴＱとして設定する。一方、基本値ＴＱ０が上限値ＴＱｌｉｍ未満であり、上限値ＴＱｌｉｍが基本値ＴＱ０を超えていれば、ステップＳ２３からステップＳ２５へ進み、補正解除が完了したとして、上限値ＴＱｌｉｍを最大出力もしくはそれ以上の値に相当する最大値ＴＱｍａｘまで引き上げて、この上限値を実質的に無効な値とすることで、上限値を用いた補正解除の制限（つまり、補正解除を徐々に行う処理）を終了する。そして、ステップ２６において、運転状態に応じて求めた基本値ＴＱ０を目標エンジントルクｔＴＱとして選択・設定する。

ステップＳ２７では、ステップＳ２４あるいはステップＳ２６で設定された目標エンジントルクｔＴＱに基づいて、目標スロットル開度ｔＴＶＯを算出する。この目標スロットル開度は、上述したように目標エンジントルクにほぼ比例する形で設定され、つまり目標エンジントルクが大きくなるほど大きな値、目標エンジントルクが小さくなるほど小さな値となるように設定される。

図４及び図５は、このような本実施例の制御を適用した場合のスロットル開度等の変化を示すタイミングチャートである。図４は、アクセル開度が全開付近（約８／８開度）の場合、図５は、図４に比してアクセル開度が小さい場合（約３／８開度）を示している。なお、図において、エンジン回転数及び車速のタイミングチャートにおける破線の特性は、動力伝達状態への切替時ｔ１に目標スロットル開度の低下側の補正を即座に解除する比較例の特性を示している。また、エンジントルクのタイミングチャートにおいて、実線の特性は目標エンジントルクｔＴＱ、一点鎖線の特性は目標エンジントルクの上限値ＴＱｌｉｍ、点線の特性は目標エンジントルクの基本値ＴＱ０を表している。

時刻ｔ１までの期間（ｔ０−ｔ１）では、車速が０の停車状態で、変速レバーにより操作されるシフトレンジがＮレンジとされて非動力伝達状態で、かつ、アクセルペダルが踏み込まれたエンジンの空吹かし状態にある。この空吹かしの継続による排気系の過熱（オーバーヒート）を回避するために、スロットル開度が低下側に補正されており、具体的には目標スロットル開度ｔＴＶＯが全閉付近の値ＴＶＯｍｉｎに制限されている。

そして、このようにスロットル開度の低下側への補正が行われている運転状態で、時刻ｔ１において、運転者の操作により変速レバーによるシフトレンジがＮレンジからＤレンジに切り替えられて、非動力伝達状態から動力伝達状態に切り替えられる。この際、仮に上記のスロットル開度の低下側への補正を即座に解除すると、スロットル開度が急激に増加して、図中の破線の特性で示す比較例のように、エンジントルク、つまりは車両駆動トルクが急激に増加して、車両搭乗者に対して車両が不用意に発進するようなトルクショックを与えるおそれがある。これに対して本実施例では、このようなスロットル開度の低下側への補正の解除に際して、上限値ＴＱｌｉｍを用いてエンジントルクを徐々に増加させることで、スロットル開度を徐々に増加させて、スロットル開度の低下側への補正を徐々に解除しているために、エンジントルクや車両駆動トルクの急激な増加を防止し、車両が発進するようなトルクショックを確実に低減・解消することができる。

また、補正解除中には、一定の変化速度で目標スロットル開度を増加させているために、簡素な制御構成でトルクショックのない円滑な車両発進を実現することができる。

このようなスロットル開度を徐々に増加させている状況において、上限値ＴＱｌｉｍがエンジントルクの基本値ＴＱ０を超えると、上限値ＴＱｌｉｍを最大値ＴＱｍａｘまで増加させることで、この上限値ＴＱｌｉｍを用いたスロットル開度（エンジントルク）の低下側への補正解除の制限（スロットル開度を徐々に増加させる処理）を終了して、即座に補正処理を解除している。このように、上限値ＴＱｌｉｍを利用した簡素な制御構成で、スロットル開度の低下側への補正解除処理を即座に終了することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例ではエンジントルクを利用してスロットル開度の低下側への補正処理及び補正解除処理を間接的に行うようにしているが、エンジントルクを利用せずに、スロットル開度の値を直接的に制限することで、スロットル開度の低下側への補正処理及び補正解除処理を行うようにしても良い。

７…スロットル
２１…エンジンコントロールユニット
２５…アクセルペダル
２６…アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）

Claims (4)

1. 運転者により操作されるアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
   エンジンの吸気通路内に設けられ、アクセルペダルの操作とは独立して開度を調整可能な電制のスロットルと、
   エンジンから駆動輪への動力伝達が可能な動力伝達状態と動力伝達が遮断された非動力伝達状態とを切替可能な動力伝達切替手段と、
   上記アクセル開度に基づいてスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、
   車両停止中での非動力伝達状態でアクセルペダルが踏み込まれている場合に、スロットル開度を閉じ側に補正するスロットル開度補正手段と、
   このスロットル開度補正手段によりスロットル開度を閉じ側に補正している状態で、上記動力伝達切替手段により非動力伝達状態から動力伝達状態へ切り替られたときに、このスロットル開度の閉じ側への補正を解除する補正解除処理を行うスロットル開度補正解除手段と、を有し、
   このスロットル開度補正解除手段は、上記補正解除処理として、上記スロットル開度の閉じ側への補正を解除する際に、スロットル開度を一定の変化速度で徐々に増加させることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 上記スロットル制御手段は、アクセル開度に基づいて目標エンジントルクの基本値を算出するとともに、上記目標エンジントルクの上限値を設定し、上記基本値と上記上限値の小さい値の方を目標エンジントルクとして設定し、この目標エンジントルクに基づいて目標スロットル開度を算出し、この目標スロットル開度へ向けてスロットル開度を制御しており、
   上記スロットル開度補正解除手段は、上記目標エンジントルクの上限値を徐々に増加させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 上記スロットル開度補正解除手段は、上記目標エンジントルクの上限値を一定の変化速度で増加させることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 上記スロットル開度補正解除手段は、上記目標エンジントルクの上限値が上記目標エンジントルクの基本値よりも大きくなると、上記補正解除処理を終了することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。

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