JP6485253B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンを要求トルクに応じて制御するエンジン制御装置に関し、特に、エンジントルクが要求トルクよりも過剰な状態を判定して適切に対処するための技術に関する。

従来より車両に搭載されるエンジンには、トランスミッションとの協調制御が行われており、そのエンジンへの要求トルクは、ドライバの車両に対する要求を実現できるようなものとなる。エンジン制御装置は、エンジンが前記要求トルクを出力するように吸気量や燃料噴射量などを制御するが、例えば電気的なノイズに代表される誤差が積算されること、或いは制御演算の異常やセンサやアクチュエータの劣化などに起因して、要求トルクよりも大きなエンジントルクが出力されてしまうことがある。

この点について特許文献１に記載のエンジン制御装置では、例えばスロットル開度など所定のエンジン制御入力値からエンジンへの要求トルクを取得する一方、トルクセンサからの信号に基づいてエンジントルクを取得し、このエンジントルクが要求トルクに対して所定以上、過剰な状態（過剰トルク状態）であるか否か判定するようにしている。そして、過剰トルク状態であると判定すれば、フェールセーフ処理として警報やエンジン出力の制限などを行う。

特開２００８−１５１１１８号公報

ところで、前記のような過剰トルク状態の判定を仮に一律の基準で行おうとすると、その基準を適切に設定することが困難になる。例えば、要求トルクに対するエンジントルクの過剰分（以下、過剰トルクともいう）が相対的に大きなときには、車両の加速度が過剰になっていることにドライバも気付きやすいので、速やかにフェールセーフ処理を始めることが好ましいが、過剰トルクが比較的小さなときには、ドライバは過剰な加速感を感じ難いので、このときすぐにフェールセーフ処理が始まると、違和感を覚えることがある。

この点に着目して、過剰トルクの大きさ（即ちエンジントルクの過剰な度合い）に応じて、過剰トルク状態と判定する時間の閾値を変更することが考えられる。すなわち、過剰トルクの大きなときには短い時間の閾値として、早めに過剰トルク状態と判定する一方、過剰トルクの小さなときには長い時間の閾値として、過剰トルク状態と判定するまでの時間を長くするのである。

しかしながら、そうして過剰トルクの小さなときに時間の閾値を長くすると、何らかの異常によって一旦、エンジントルクが急増し、過剰トルクが大きくなった後に、エンジントルクが低下して、過剰トルクが小さくなった場合に、安全性の面で以下のような不具合が生じるおそれがある。すなわち、そのようにエンジントルクが急増して過剰トルクが大きくなると、一時的に車両の加速度が大きくなるので、前走車との車間距離が狭くなっている可能性があるが、その後の過剰トルクの減少によって時間の閾値が長くなると、これに応じて過剰トルク状態の判定が遅くなってしまうからである。

かかる点を考慮して本発明の目的は、過剰トルク状態の判定をより適切に行うことによって、できるだけドライバに違和感を与えないようにしながら、フェールセーフ処理を好適に実施して、その効果を安定的に得ることにある。

本発明では、基本的に過剰トルクが大きな時には、過剰トルク状態と判定する時間の閾値が短くなり、反対に過剰トルクが小さな時には時間の閾値が長くなるようにしながらも、一旦、過剰トルクが大きくなって、時間閾値が短くなった後は、過剰トルクが小さくなっても短い時間閾値を保持するようにした。

すなわち、本発明は、車両に搭載されたエンジンへの要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、エンジントルクを取得するエンジントルク取得手段と、そのエンジントルクが要求トルクよりも所定以上に過剰な過剰トルク状態であることを判定する判定手段と、を備えたエンジン制御装置を対象として、前記判定手段は、要求トルクに対するエンジントルクの過剰分（以下、過剰トルク）が予め設定したトルク閾値以上である状態が、予め設定した時間閾値以上、継続したときに過剰トルク状態であると判定するものとする。

その上で、本発明では前記時間閾値を、アクセル操作量が相対的に大きな場合に、相対的に小さな場合と比べて長い時間となるように設定されており、かつ、前記過剰トルクが相対的に大きな場合に、相対的に小さな場合と比べて短い時間となるように設定するとともに、その過剰トルクの増大に応じて一旦、短くなった時間閾値は、その後、過剰トルクが減少しても保持されるように構成した。

前記の構成により、まず、エンジンの過剰トルクの大きさと、トルクの過剰な状態の継続時間とを基準とすることで、適切に過剰トルク状態を判定することが可能になる。すなわち、エンジントルクが要求トルクよりも少しだけ過剰になったとしても、すぐにフェールセーフ処理が必要になるわけではなく、過剰トルクが或る程度、大きくなった状態が所定時間、継続したときにはじめて、フェールセーフ処理が必要になるからである。

また、そうして過剰トルク状態を判定する２つの基準（過剰トルクおよび継続時間の閾値）を相互に関連付けて変化させ、過剰トルクが相対的に小さなときには、長めの時間閾値としているので、このときには過剰トルク状態と判定されるまでの時間が長くなる。よって、エンジントルクの過剰の度合いがあまり大きくないときには、フェールセーフ処理の開始が抑制されるようになって、ドライバは違和感を覚え難くなる。

一方、過剰トルクが相対的に大きなときには短めの時間閾値になって、早めに過剰トルク状態であると判定されるようになり、速やかにフェールセーフ処理が開始される。つまり、過剰トルク状態を判定する時間の閾値をトルクの過剰度合いに応じて適宜、変更することによって、ドライバにはできるだけ違和感を与えないようにしながら、フェールセーフ処理を好適に実施し、その効果を安定的に得ることができる。

さらに、前記の時間閾値は、過剰トルクの増大に応じて一旦、短くなった場合、その後に過剰トルクが減少してもこれに応じて長くなることはなく、短い時間のまま保持される。このため、何らかの異常によって一旦、過剰トルクが急増して、前走車との車間距離が狭くなっているような場合は、その後に過剰トルクが低下しても時間閾値は長くならず、過剰トルク状態の判定が遅くなることはない。よって、安全性が低下する心配はない。

より具体的に、好ましい構成として、前記トルク閾値としては相対的に小さな小トルク閾値と、相対的に大きな大トルク閾値と、それらの中間の中トルク閾値とを設定するとともに、前記時間閾値としても相対的に時間の短い短時間閾値と、相対的に時間の長い長時間閾値と、それらの中間の中時間閾値とを設定すればよい。

そして、前記判定手段は、過剰トルクが前記小トルク閾値以上であり、かつ中トルク閾値未満の状態が、前記長時間閾値以上、継続するか、過剰トルクが前記中トルク閾値以上であり、かつ大トルク閾値未満の状態が、前記中時間閾値以上、継続するか、或いは、過剰トルクが前記大トルク閾値以上の状態が前記短時間閾値以上、継続するか、のいずれかのときに、過剰トルク状態であると判定するようにすればよい。

また、前記判定手段は、過剰トルクが一旦、中トルク閾値以上でかつ大トルク閾値未満になれば、その後、過剰トルクが中トルク未満になっても、前記中時間閾値を保持するものとし、過剰トルクが一旦、大トルク閾値以上になれば、その後、過剰トルクが大トルク未満になっても、また、さらに中トルク未満になったとしても、前記短時間閾値を保持するものとすればよい。

このような構成とすれば、前記判定手段は、過剰トルクがいずれかのトルク閾値以上になっている時間を計測して、この時間がいずれかの時間閾値以上になったことを判定すればよいので、判定のための演算負荷の軽減が図られる。

本発明に係るエンジン制御装置によると、過剰トルク状態の判定基準として、エンジンの過剰トルクと、トルクの過剰な状態が継続する時間とを用いるとともに、その時間の閾値を過剰トルクの大きさに応じて適宜、変更するようにしている。これにより基本的に、過剰トルク状態を適切に判定して、ドライバに違和感を与えないようにしながら、フェールセーフ処理を好適に実施し、その効果を安定的に得ることができる。

しかも、一旦、過剰トルクが大きくなって、時間閾値が短くなった場合は、その後に過剰トルクが小さくなっても短い時間閾値を保持するようにしたので、過剰トルクが急増した際に前走車との車間距離が狭くなっていても、過剰トルク状態の判定が遅くなることはなく、安全性をより向上できる。

本発明を適用するエンジンとその制御装置の構成を模式的に示す図である。 エンジンの制御およびトルクモニタに係る処理の流れを示す機能ブロック図である。 閾値マップの一例を示すイメージ図である。 判定モード０の閾値マップを示す図である。 判定モード１の閾値マップを示す図である。 判定モード２の閾値マップを示す図である。 過剰トルク状態の判定処理の基本的な手順を示すフローチャートである。 時間閾値の設定処理の手順を示すフローチャートである。 過剰トルクの状態の判定に至るまでの過剰トルクの推移を、判定モード１の閾値マップ上に表したイメージ図である。 時間閾値が保持される場合について示した図９相当図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態では一例として車両に搭載されたガソリンエンジンの制御装置として本発明を適用する場合について説明するが、これに限らず、ディーゼルエンジンやガスエンジン、或いはアルコール燃料を用いるエンジンの制御装置に本発明を適用してもよい。

−エンジンの概略構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン１の概略構成を示す。この例のエンジン１は多気筒ガソリンエンジンであって、各気筒２には燃焼室１１を区画するようにピストン１２が収容されている。ピストン１２とクランクシャフト１３はコンロッド１４によって連結され、シリンダブロック１７の下部には、クランクシャフト１３の回転角（クランク角）を検出するクランク角センサ５１が配設されている。

一方、シリンダブロック１７の上端にはシリンダヘッド１８が締結されて、各気筒２の上端を閉ざしている。このシリンダヘッド１８には、気筒２内に臨むように点火プラグ２０が配設され、後述のＥＣＵ６によって制御されるイグナイタ２１から電力の供給を受けて火花放電するようになっている。なお、シリンダブロック１７の側壁の上部には、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ５２が配設されている。

また、シリンダヘッド１８には、各気筒２内の燃焼室１１に連通するように吸気通路３および排気通路４が形成されている。燃焼室１１に臨む吸気通路３の下流端（吸気流れの下流端）には吸気バルブ３１が配設され、同様に排気通路４の上流端（排気流れの上流端）には排気バルブ４１が配設されている。これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１を動作させるための動弁系はシリンダヘッド１８に設けられている。

一例として本実施形態の動弁系は、吸気バルブ３１および排気バルブ４１をそれぞれ駆動する吸気カムシャフト３１ａおよび排気カムシャフト４１ａを備えている。これらのカムシャフト３１ａ，４１ａが、図示しないタイミングチェーンなどを介してクランクシャフト１３により駆動されることで、吸気バルブ３１および排気バルブ４１が所定のタイミングで開閉される。

そして、前記吸気通路３には、エアクリーナ３２、エアフローメータ５３、吸気温センサ５４（エアフローメータ５３に内蔵）、および、電子制御式のスロットルバルブ３３が配設されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動され、吸気の流れを絞ってエンジン１の吸気量を調整するものであり、その開度（スロットル開度）は、後述のＥＣＵ６によって制御される。

また、吸気通路３には各気筒２毎に燃料噴射用のインジェクタ３５も配設されており、このインジェクタ３５が後述のＥＣＵ６によって制御され、吸気通路３内に燃料を噴射する。こうして噴射された燃料が吸気と混合されて気筒２内に吸入され、点火プラグ２０により点火されて燃焼する。これにより発生した既燃ガスは排気通路４へ流出し、触媒４２によって浄化される。なお、触媒４２の上流側には空燃比センサ５５が配設されている。

さらに、車室内にはドライバが踏み操作するアクセルペダル７が設けられていて、その操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５６が配設されている。詳細は図示しないがアクセル開度センサ５６は、２つの角度センサがそれぞれアクセル開度に対応する信号を出力するものであり、仮に一方の角度センサが故障したとしても、他方の角度センサからの信号によって、アクセル開度を検出することができる。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ６は公知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit）からなり、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶する。

図２にも示すようにＥＣＵ６には、前記したクランク角センサ５１、水温センサ５２、エアフローメータ５３、吸気温センサ５４、空燃比センサ５５、アクセル開度センサ５６などが接続されている。これらの各種センサなどから入力する信号に基づいてＥＣＵ６は、種々の制御プログラムを実行することにより、イグナイタ２１による点火時期の制御、スロットルモータ３４によるスロットル開度の制御（即ち、吸気量の制御）、およびインジェクタ３５による燃料噴射制御を実行する。

なお、本実施形態では、前記の点火時期、吸気量および燃料噴射の制御を、エンジン１への要求トルクを実現するように行う。要求トルクは、エンジン１とトランスミッションとの協調制御によって、ドライバが車両に対し要求する挙動を実現することができるようなトルクであり、このようにドライバの操縦感覚と密接な関係がある「トルク」を基準とする制御とすることで、ドライバビリティの向上が図られる。

詳しくは図２の上段に模式的に示すようにＥＣＵ６は、動力伝達系における減速比やエンジン１および動力伝達系での損失分を考慮して、エンジン１への要求トルクを算出する要求トルク演算部６１と、この要求トルクを実現するための点火時期や吸気量、燃料噴射量等の制御量を算出する制御量演算部６２と、を備えている。そして、これら各制御量に対応する駆動信号がそれぞれアクチュエータ駆動部６３から出力されて、イグナイタ２１、スロットルモータ３４およびインジェクタ３５へ送信される。

一例として前記要求トルク演算部６１は、パワートレーンドライバモデル（ドライバの操作に基づいて、車両の目標駆動力を設定するために用いられるモデル式）を備えており、実験およびシミュレーションによって予め定められたマップに従って、アクセル開度および車速から車両の目標駆動力を算出する。そして、トランスミッションを含む動力伝達系の減速比などに基づいて、目標駆動力を要求トルクに変換する。なお、具体的な要求トルクへの変換方法については周知なので、ここでは説明を省略する。

前記制御量演算部６２では、まず、要求トルクにリザーブトルクを加えて目標トルクを算出し、これを実現するための負荷率（気筒２の吸気充填効率）を算出する。例えば、理論空燃比であってかつ点火時期がＭＢＴである場合について、目標トルクに対応する負荷率が予め実験などによって設定され、マップとしてＥＣＵ６のＲＯＭに記憶されている。このマップを参照して制御量演算部６２では目標とする負荷率を算出し、この負荷率に基づき逆エアモデルを用いて、スロットル開度の制御目標値を算出する。

また、前記制御量演算部６２では、前記のリザーブトルクの分、エンジントルクが低下するようにＭＢＴから遅角させた点火時期も算出する。すなわち、ＥＣＵ６のＲＯＭにはエンジントルクと点火時期との関係を予め実験などによって設定したマップも記憶されており、このマップを参照して制御量演算部６２において目標とする点火時期が算出される。さらに、前記制御量演算部６２では、エアフローメータ５３によって計測される吸気量およびエンジン回転数から実際の負荷率が算出され、これに応じて理論空燃比となるように燃料噴射量が算出される。なお、エンジン回転数は、クランク角センサ５１からの信号に基づいて算出される。

そして、アクチュエータ駆動部６３では、前記の点火時期を実現するようなイグナイタ２１への駆動信号、前記のスロットル開度を実現するようなスロットルモータ３４への駆動信号、および前記の燃料噴射量を実現するようなインジェクタ３５への駆動信号がそれぞれ生成されて、イグナイタ２１、スロットルモータ３４およびインジェクタ３５へ送信される。これにより好適な点火時期、吸気量および燃料噴射の制御が行われ、望ましい空燃比を維持しつつ、ドライバの要求する車両の挙動を実現できるようなエンジントルクが出力される。

−トルクモニタ−
一方、図２の下段に示すようにＥＣＵ６は、前記の点火時期、吸気量および燃料噴射量などの制御と並行して、その制御が正常に行われ、目標とするエンジントルクが出力されているか否か監視（トルクモニタ）している。すなわち、ＥＣＵ６は、エンジン１の出力するトルク（エンジントルク）を推定する推定トルク演算部６４と、このエンジントルクの要求トルクに対する過剰分（過剰トルクＱ）を算出する過剰トルク演算部６５と、エンジントルクが要求トルクよりも所定以上に過剰な異常な状態（過剰トルク状態）であることを判定する異常判定部６６と、その過剰トルク状態においてフェールセーフ処理を行うフェールセーフ部６７と、を備えている。

前記推定トルク演算部６４では主として、前記のようにエンジン制御のために算出された実際の負荷率、空燃比センサ５５からの信号に基づいて算出される実際の空燃比、および点火時期（制御目標値）などに基づいて、実際のエンジントルクを推定する。そして、前記過剰トルク演算部６５では推定したエンジントルクから要求トルクを減算して、過剰トルクＱを算出する。また、前記異常判定部６６では、以下に説明するように過剰トルクがトルク閾値（Ｑｔｈ）以上の状態が時間閾値（Ｔｔｈ）以上、継続したときに、過剰トルク状態であると判定する。

こうして過剰トルクＱの大きさだけでなく、トルクが過剰な状態の継続時間も基準とすることで、フェールセーフ処理が必要な過剰トルク状態を適切に判定することができる。すなわち、エンジントルクが要求トルクよりも少しだけ過剰になったとしても、すぐにフェールセーフ処理が必要になるわけではなく、過剰トルクＱが或る程度、大きな状態が所定時間、継続したときにはじめて、フェールセーフ処理が必要になるからである。

（過剰トルク状態の判定）
以下に図３〜６を参照して、前記異常判定部６６における判定の詳細について説明する。これら各図に示すのは、エンジントルクの過剰分である過剰トルクＱと、エンジントルクの過剰な状態の継続時間Ｔとをパラメータとして、判定の基準であるトルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を規定したマップ（閾値マップ）のイメージ図である。このような閾値マップはＥＣＵ６のＲＯＭに記憶されている。

図３に示すように本実施形態では、基本的に車速に応じて判定基準の異なる３つの判定モードを設定している。すなわち、判定モード０（車速＜１０ｋｍ／ｈ）、判定モード１（１０ｋｍ／ｈ≦車速＜３０ｋｍ／ｈ）、および判定モード２（車速≦３０ｋｍ／ｈ）の３つの判定モードが設定されていて、これら３つの判定モードのうちのいずれかが、後述するようにアクセル開度（車速に関連するパラメータ）に基づいて選択される。

詳しくは、図３〜図６に示す閾値マップにおいて各判定モードごとの閾値は、車速に対応して想定される前走車との車間距離を考慮して、設定されている。すなわち、一般的に車速が高いときほど車間距離は広くなっていると考えられ、このときにはエンジントルクが過剰になっても安全性が損なわれ難く、また、ドライバが過剰な加速を感じ難いと考えられる。そこで、判定モードが高速側になるほど、トルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を大きな値に設定している。

具体的には例えば、判定モード０のトルク閾値Ｑｔｈ０１よりも判定モード１のトルク閾値Ｑｔｈ１１が大きく、さらに判定モード２のトルク閾値Ｑｔｈ２１が大きくなっている。また、時間閾値Ｔｈについても同様に、判定モードが高速側（［判定モード０］→［判定モード１］→［判定モード２］）になるほど、大きな値に（時間が長くなるように）設定されている。

このようにトルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を設定することで、車速が相対的に高く、前走車との車間距離が広くなっていると考えられる状況では、過剰トルク状態と判定され難くなり、フェールセーフ処理の開始が抑制される。一方、車速が相対的に低く、前走車との車間距離が広くないと考えられる状況では、過剰トルク状態と判定されやすくなり、速やかにフェールセーフ処理が開始されるようになる。

また、図３〜図６の閾値マップにおいてはそれぞれ、１つの判定モードについてトルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を３つずつ設定している。これらの各閾値マップのトルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）の各値は、車速にて想定される車間距離（許容される車両加速度に対応する車間距離）を考慮して実験・シミュレーション等によって適合した値である。

より具体的に、図４に示す判定モード０では、互いに大きさの異なる第１、第２および第３の３つのトルク閾値Ｑｔｈ０１、Ｑｔｈ０２、Ｑｔｈ０３を設定しており、そのうち最も小さな第１のトルク閾値Ｑｔｈ０１（小トルク閾値）は、エンジントルクが過剰であることを判定するための閾値である。また、それよりも大きな第２、第３のトルク閾値Ｑｔｈ０２，Ｑｔｈ０３（中トルク閾値、大トルク閾値）はそれぞれ、エンジントルクの過剰の度合い（過剰トルクＱの大きさ）について判定するための閾値である。

一方、時間閾値（Ｔｔｈ）については、前記の過剰トルクＱが大きいほど、ドライバが過剰な加速を感じやすくなるとともに、短時間で車間距離が狭くなり、安全性が低下するおそれがあることを考慮して、トルク閾値（Ｑｔｈ）が大きいほど時間閾値（Ｔｔｈ）は小さな値に設定している。つまり、前記第１、第２および第３の３つのトルク閾値Ｑｔｈ０１、Ｑｔｈ０２、Ｑｔｈ０３（Ｑｔｈ０１＜Ｑｔｈ０２＜Ｑｔｈ０３）にそれぞれ対応して、第１、第２および第３の３つの時間閾値（長時間閾値Ｔｔｈ０１＞中時間閾値Ｔｔｈ０２＞短時間閾値Ｔｔｈ０３）が設定されている。

この図４の閾値マップにおいて、例えば過剰トルクＱが第１トルク閾値Ｑｔｈ０１以上で、かつ第２トルク閾値Ｑｔｈ０２未満の状態が第１時間閾値Ｔｔｈ０１以上、継続すれば、過剰トルク状態であると判定することができる。また、過剰トルクＱが第２トルク閾値Ｑｔｈ０２以上で、かつ第３トルク閾値Ｑｔｈ０３未満の状態が第２時間閾値Ｔｔｈ０２以上、継続するか、若しくは、過剰トルクＱが第３トルク閾値Ｑｔｈ０３以上の状態が第３時間閾値Ｔｔｈ０３以上、継続すれば、過剰トルク状態であると判定することができる。

つまり、本実施形態では、過剰トルク状態の判定基準としてエンジントルクの過剰分の閾値（トルク閾値）と、エンジントルクの過剰な状態の継続時間の閾値（時間閾値）とを用いるとともに、その時間閾値（Ｔｔｈ）がトルク閾値（Ｑｔｈ）、即ちエンジントルクの過剰な度合いに応じて適宜、変更されるようになっている。

詳しい説明は省略するが、図５に示す判定モード１の閾値マップにおいても、同様に、第１トルク閾値Ｑｔｈ１１、第２トルク閾値Ｑｔｈ１２、第３トルク閾値Ｑｔｈ１３の３つのトルク閾値（Ｑｔｈ１１＜Ｑｔｈ１２＜Ｑｔｈ１３）と、第１時間閾値Ｔｔｈ１１、第２時間閾値Ｔｔｈ１２、第３時間閾値Ｔｔｈ１３の３つの時間閾値（Ｔｔｈ１１＞Ｔｔｈ１２＞Ｔｔｈ１３）とが設定されている。

また、図６に示す判定モード２の閾値マップにおいても、同様に、第１トルク閾値（Ｑｔｈ２１、第２トルク閾値Ｑｔｈ２２、第３トルク閾値Ｑｔｈ２３の３つのトルク閾値（Ｑｔｈ２１＜Ｑｔｈ２２＜Ｑｔｈ２３）と、第１時間閾値Ｔｔｈ２１、第２時間閾値Ｔｔｈ２２、第３時間閾値Ｔｔｈ２３の３つの時間閾値（Ｔｔｈ２１＞Ｔｔｈ２２＞Ｔｔｈ２３）とが設定されている。

なお、前記３つの判定モード間において、トルク閾値（Ｑｔｈ）については、［Ｑｔｈ０１＜Ｑｔｈ１１＜Ｑｔｈ２１］、［Ｑｔｈ０２＜Ｑｔｈ１２＜Ｑｔｈ２２］、［Ｑｔｈ０３＜Ｑｔｈ１３＜Ｑｔｈ２３］の関係があり、時間閾値（Ｔｔｈ）については、［Ｔｔｈ０１＜Ｔｔｈ１１＜Ｔｔｈ２１］、［Ｔｔｈ０２＜Ｔｔｈ１２＜Ｔｔｈ２２］、［Ｔｔｈ０３＜Ｔｔｈ１３＜Ｔｔｈ２３］の関係がある。

（判定処理ルーチン）
次に、図７および図８のフローチャートを参照して前記過剰トルク状態の判定処理の具体的な手順を説明する。図７は判定処理の基本的な手順を示し、この判定処理のメインルーチンは、ＥＣＵ６により所定の時間間隔（例えば１６ｍｓ）で繰り返し実行される。

図７に示すメインルーチンにおいて、スタート後のステップＳＴ１０１では、エンジン１への要求トルクを取得し、続いてステップＳＴ１０２ではエンジントルクを取得する。図２を参照して上述したように要求トルクは、ＥＣＵ６の要求トルク演算部６１において算出され、エンジントルクは推定トルク演算部６４において算出される。また、ステップＳＴ１０３では、アクセル開度センサ５６からの信号に基づいて、アクセル開度を取得する。

続いてステップＳＴ１０４において、前記のエンジントルクから要求トルクを減算して過剰トルクＱを算出する。この処理はＥＣＵ６の過剰トルク演算部６５（図２を参照）において行われる。なお、エンジントルクが要求トルクよりも小さい場合、過剰トルクＱの値は零とする（Ｑ＝０）。そして、ステップＳＴ１０５ではアクセル開度に基づき、前記図３〜６の閾値マップを参照してトルク閾値（Ｑｔｈ）を設定する。

すなわち、まず、アクセル開度に基づいて３つの判定モード０〜２のうちのいずれかが選択される。例えば、アクセル開度が第１の判定値α未満であれば判定モード０が選択され、第１の判定値α以上であって、かつ第２の判定値β（β＞α）未満であれば、判定モード１が選択される。そして、アクセル開度が第２の判定値β以上であれば、判定モード２が選択される。

このようにアクセル開度に基づいて判定モードを選択するのは、アクセル開度と車速との間に十分な相関があるからである。アクセル開度が大きい場合は、車速が相対的に高くなっていて、前走車との車間距離は広くなっていると考えられる。また、アクセル開度が大きいときには、ドライバが加速しようとしているとも考えられ、この場合もやはり車間距離は広くなっていると考えられる。

詳しくは、前記第１および第２の判定値α、βは、平坦路を一定車速で走行するために必要な最低限のアクセル開度であり、それぞれ、変速ギヤ段が１速のときに平坦路を所定車速（例えば１０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ）で定常走行可能なアクセル開度である。すなわち、「アクセル開度≧α」のときには、車速が１０ｋｍ／ｈ以上であり、「アクセル開度≧β」のときには車速が３０ｋｍ／ｈ以上であり、「アクセル開度＜α」のときには車速が１０ｋｍ／ｈ未満である、と推定できる。

なお、こうして所定車速で定常走行するために必要な最低限のアクセル開度を第１および第２の判定値α、βとしているのは、アクセル開度による車速の判定を厳しく行うためである。すなわち、仮にドライバが加速のためにアクセルペダル７を踏み込んでいるとすれば、自ずと定常走行時に比べてアクセル開度が大くなるので、定常走行を想定してアクセル開度の判定値α、βを設定しておけば、誤って判定する心配はない。

そうしてアクセル開度に応じて選択された判定モード（以下、一例として判定モード１の場合について説明する）における第１のトルク閾値Ｑｔｈ１１が、ステップＳＴ１０５において、過剰トルク状態か否かを判定するトルク閾値（Ｑｔｈ）に設定される。そして、ステップＳＴ１０６では、その第１のトルク閾値Ｑｔｈ１１と前記ステップＳＴ１０４で算出した過剰トルクＱとを比較して、過剰トルクＱが第１のトルク閾値Ｑｔｈ１１未満であれば（Ｑ＜Ｑｔｈ１１）、否定判定（ＮＯ）して後述のステップＳＴ１１１に進む。

一方、過剰トルクＱが第１のトルク閾値Ｑｔｈ１１以上であれば（Ｑ≧Ｑｔｈ１１）、過剰トルク状態になっていると肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ１０７に進み、ＥＣＵ６に内蔵されている過剰トルクカウンタをインクリメント（＋１６）する。続いてステップＳＴ１０８では、前記の閾値マップを参照して時間閾値（Ｔｔｈ）を設定する。この時間閾値（Ｔｔｈ）の設定について以下、図８を参照して説明する。

図８に示すサブルーチンがスタートすると、まず、ステップＳＴ２０１においてアクセル開度を固定する。すなわち、以下に説明する時間閾値（Ｔｔｈ）の設定において選択する判定モードを、前記ステップＳＴ１０５においてアクセル開度に基づいて選択したものと同じにする。ここでは前記と同じく判定モード１の場合について説明すると、まず、ステップＳＴ２０２において、図５の閾値マップを参照して過剰トルクＱに対応する時間閾値（Ｔｔｈ）を算出する。

すなわち、ステップＳＴ２０２では、前記のステップＳＴ１０４で算出された過剰トルクＱが第１トルク閾値Ｑｔｈ１１以上で、かつ第２トルク閾値Ｑｔｈ１２未満であれば、第１時間閾値Ｔｔｈ１１が算出される。また、過剰トルクＱが第２トルク閾値Ｑｔｈ１２以上で、かつ第３トルク閾値Ｑｔｈ１３未満であれば、第２時間閾値Ｔｔｈ１２が算出され、過剰トルクＱが第３トルク閾値Ｑｔｈ１３以上であれば、第３時間閾値Ｔｔｈ１３が算出される。

続いてステップＳＴ２０３では、前記のように算出した時間閾値（Ｔｔｈ）を、前回の制御サイクルで設定された時間閾値（Ｔｔｈ＿ｏｌｄ）と比較し、今回、算出した時間閾値（Ｔｔｈ）が前回の時間閾値（Ｔｔｈ＿ｏｌｄ）よりも小さいか否か判定する（Ｔｔｈ＜Ｔｔｈ＿ｏｌｄ）。なお、前回の時間閾値（Ｔｔｈ＿ｏｌｄ）は、ＥＣＵ６のＲＡＭに記憶されている。

その判定が肯定判定（ＹＥＳ）であればステップＳＴ２０４に進んで、今回、算出した時間閾値（Ｔｔｈ）を今回の制御サイクルの時間閾値（Ｔｔｈ）に設定する一方、否定判定（ＮＯ）すればステップＳＴ２０５に進んで、前回の時間閾値（Ｔｔｈ＿ｏｌｄ）を時間閾値（Ｔｔｈ）に設定する。そして、ステップＳＴ２０６において、ＥＣＵ６のＲＡＭに記憶されている時間閾値（Ｔｔｈ＿ｏｌｄ）を今回、設定した時間閾値（Ｔｔｈ）によって更新し、サブルーチンを終了する。

こうして、図８のサブルーチンを終了すれば図７のメインルーチンに戻って、ステップＳＴ１０９において過剰トルクカウンタのカウント値、即ち、エンジントルクの過剰な状態（Ｑ≧Ｑｔｈ１１の状態）の継続時間Ｔが、前記ステップＳＴ１０８で設定された時間閾値（Ｔｔｈ１１、Ｔｔｈ１２、Ｔｔｈ１３）以上になったか否か判定する。この判定結果が否定判定（ＮＯ）であればステップＳＴ１０１に戻って、前述した手順を繰り返すことにより、メインルーチンが１６ｍｓ周期で実行される毎に、過剰トルクカウンタのカウンタ値が１６ずつ増加していく。

そうして増加したカウンタ値（継続時間Ｔ）が時間閾値（Ｔｔｈ１１、Ｔｔｈ１２、Ｔｔｈ１３）以上になると、前記ステップＳＴ１０９で肯定判定（ＹＥＳ）されてステップＳＴ１１０に進む。この場合は過剰トルク状態になっており、エンジン１のトルク制御に異常（点火時期、吸気量、燃料噴射量などの制御に異常）があると判定して（異常判定）、処理を終了する（エンド）。この異常判定に応じてＥＣＵ６のフェールセーフ部６７（図２を参照）によりフェールセーフ処理が実施される。

つまり、過剰トルクＱが第１トルク閾値Ｑｔｈ１１以上の状態が、その過剰トルクＱの大きさに基づいて設定される時間閾値（Ｔｔｈ１１、Ｔｔｈ１２、Ｔｔｈ１３）以上、継続すると、エンジントルクが要求トルクよりも所定以上に過剰な異常な状態（過剰トルク状態）であると判定して、フェールセーフ処理を行う。

一方、前記の時間閾値（Ｔｔｈ１１、Ｔｔｈ１２、Ｔｔｈ１３）に相当する時間が経過する前に、過剰トルクＱが第１のトルク閾値Ｑｔｈ１１未満になって（Ｑ＜Ｑｔｈ１１）、前記ステップＳＴ１０６において否定判定（ＮＯ）されれば、ステップＳＴ１１１に進んで過剰トルクカウンタをクリアし、その後、ステップＳＴ１０１に戻ることになる。

なお、前記図７のフローのステップＳＴ１０５〜１１１の処理は、ＥＣＵ６の異常判定部６６（図２を参照）において行われる。また、前記のフェールセーフ処理としては例えば、アクチュエータ駆動部６３に予め規定された制御量を送信し、スロットルモータ３４やインジェクタ３５などの制御を制限すればよく、これと共に警報を発するようにしてもよい。

以上、説明したように本実施形態のエンジン制御装置によると、まず、エンジントルクが要求トルクに対して過剰になったときに、その過剰分である過剰トルクＱの大きさと、過剰になっている継続時間Ｔとの両方を考慮することで、フェールセーフ処理が必要な異常な過剰トルク状態を適切に判定することができる。しかも、過剰トルクＱの大きさに応じて継続時間Ｔの時間閾値（Ｔｔｈ）を変化させることで、より適切な判定が行える。

すなわち、一例として図９に模式的に示すように、判定モード１において過剰トルクＱが大きいとき（例えば第３トルク閾値Ｑｔｈ１３以上のとき）には、時間の短い第３時間閾値Ｔｔｈ１３が設定される。これにより、同図に実線の矢印Ａ１として示すように、エンジントルクの過剰な状態の継続時間Ｔが短くても、過剰トルク状態であると判定されるようになり、速やかにフェールセーフ処理が開始される。

一方、過剰トルクＱが小さいとき（例えば第２トルク閾値Ｑｔｈ１２未満のとき）には、時間の長い第１時間閾値Ｔｔｈ１１が設定されるので、同図に実線の矢印Ａ２として示すように、過剰トルク状態と判定されるまでの経過時間Ｔは長くなる。これにより、ドライバが過剰な加速を感じ難い状況ではフェールセーフ処理の開始を抑制し、ドライバに違和感を与えないようにすることができる。

また、そうして過剰トルクＱの大きさに応じて時間閾値（Ｔｔｈ）を変化させるために、本実施形態では判定モード毎に３つのトルク閾値（Ｑｔｈ）と、その各々に対応する３つの時間閾値（Ｔｔｈ）とを設定している。そして、過剰トルクＱがいずれかのトルク閾値（Ｑｔｈ）以上になっている時間を計測し、その継続時間Ｔがいずれかの時間閾値（Ｔｔｈ）以上になったことを判定するだけで、過剰トルク状態を判定することができるので、ＥＣＵ６の演算負荷の軽減が図られている。

さらに本実施形態では、前記のように過剰トルクＱに応じて設定される時間閾値（Ｔｔｈ）が一旦、短い時間になれば、その後に過剰トルクＱが減少しても長くはせずに、短い時間閾値（Ｔｔｈ）のまま保持するようにしている。すなわち、図１０に矢印Ａ３として示すように判定モード１において、過剰トルクＱが一旦、第３トルク閾値Ｑｔｈ１３以上になれば、その後に過剰トルクＱが減少し、第３トルク閾値Ｑｔｈ１３未満になっても、時間の短い第３時間閾値Ｔｔｈ１３が保持される。

このため、エンジントルクの過剰な状態が第３時間閾値Ｔｔｈ１３まで継続すると、その時点では過剰トルクＱが第３トルク閾値Ｑｔｈ１３未満になっていても、より時間の長い第２時間閾値Ｔｔｈ１２まで待つことなく、過剰トルク状態であると判定される。すなわち一旦、過剰トルクＱが急増した際に、前走車との車間距離が狭くなっていても、過剰トルク状態の判定が遅くなることはなく、速やかにフェールセーフ処理が開始されて、安全性の向上が図られる。

なお、ドライバは、前記のように一旦、エンジントルクが急増し、過剰トルクＱが大きくなった時点で（前記矢印Ａ３で示すように第３トルク閾値Ｑｔｈ１３以上になった時点で）、車両の加速度が過剰になったことに気付く可能性が高いので、その後、過剰トルクが小さくなっているにも関わらず、フェールセーフ処理が開始されたとしても、違和感は覚え難い。

また、図１０に矢印Ａ４として示すように、過剰トルクＱが第１トルク閾値Ｑｔｈ１１以上であって、かつ第２トルク閾値Ｑｔｈ１２未満の状態が第２時間閾値Ｔｔｈ１２以上、継続しているときに、過剰トルクＱが第２トルク閾値Ｑｔｈ１２以上になると、その時点で第２時間閾値Ｔｔｈ１２が設定され、より時間の長い第１時間閾値Ｔｔｈ１１まで待つことなく、直ちに過剰トルク状態であると判定される。これにより速やかにフェールセーフ処理が開始されることになり、このことによっても安全性の向上が図られる。

さらにまた、本実施形態では、アクセル開度に応じて異なる判定モードを選択することにより、車速の高いときには前記トルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を大きな側に変更するようになっている。すなわち、アクセル開度が大きくなって、前記図９に仮想線で示すように判定モード２が選択された場合は、矢印Ａ１で示すように過剰トルクＱの大きい場合であっても、第３時間閾値Ｔｔｈ１３が長くなることによって、過剰トルク状態と判定されるまでの時間が長くなる。

また、矢印Ａ２で示すように過剰トルクＱの小さな場合は、第１時間閾値Ｔｔｈ１１が長くなるとともに、図示の例では第１トルク閾値Ｑｔｈ１１が大きくなることによって、過剰トルク状態と判定されないようになる。すなわち、車速の高いときには前走車との車間距離が広く、安全性が損なわれ難いとともに、ドライバが過剰な加速を感じ難いので、許容される過剰トルクＱが大きくなるとともに、トルクの過剰な状態が許容される時間も長くなる。

そこで、前記のようにトルク閾値（Ｑｔｈ）を大きくし、時間閾値（Ｔｔｈ）を長くすることによって、ドライバに違和感を与えるフェールセーフ処理の実施を、より確実に抑制することができる。こうしてドライバにはできるだけ違和感を与えないようにしながら、フェールセーフ処理を好適に実施して、その効果を安定的に得ることができる。

加えて、本実施形態では、前記のようにアクセル開度のみに基づいて、過剰トルク状態の判定基準（トルク閾値や時間閾値）を変更するようにしているので、その判定の信頼性を損なうことがなく、システムの保証がしやすい。すなわち、アクセル開度センサ５６は基本的にシンプルな構成であり、異常が発生し難いのみならず、２つの角度センサからの信号を並列にＥＣＵ６に入力しているので、仮にそのうちの１つが故障したとしても、アクセル開度を検出できるからである。

−他の実施形態−
以上の実施形態では、基本的に車速を基準として３つの判定モードを設定するとともに、車速に関連するパラメータであるアクセル開度に基づいて、判定モードを選択することにより、トルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を変更するようにしているが、これに限らず、例えば２つの判定モード、若しくは４つ以上の判定モードを設定してもよい。

また、例えばアクセル開度およびエンジン回転数に基づいて、判定モードを選択するようにしてもよいし、車速情報が保障されている車速センサが車両に搭載されている場合、その車速センサにて検出される実際の車速に基づいて、判定モードを選択するようにしてもよい。さらに、そうして判定モードを選択することによって、トルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）の両方を変更するのではなく、いずれか一方のみを変更するようにしてもよい。

また、そのように設定した複数の判定モードのいずれかを選択することによって、トルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）を変更することにも限定されない。例えば、図５に示す判定モード１のトルク閾値（Ｑｔｈ）および時間閾値（Ｔｔｈ）のみを設定しておいて、そのトルク閾値（Ｑｔｈ）を補正式によって、アクセル開度に応じて変更したり、時間閾値（Ｔｔｈ）を補正式によって、アクセル開度に応じて変更するようにしてもよい。

さらにまた、以上の実施形態では、１つの判定モードに３つのトルク閾値（Ｑｔｈ）と３つの時間閾値（Ｔｔｈ）とを設定しているが、これに限られることもなく、１つの判定モードに２つ若しくは４つ以上のトルク閾値（Ｑｔｈ）と、２つ若しくは４つ以上の時間閾値（Ｔｔｈ）とを設定してもよい。

本発明は、エンジントルクの過剰な状態を適切に判定して、安全性を損なうことなく、また、できるだけドライバに違和感を与えないようにしながら、好適にフェールセーフ処理を実施できるもので、自動車に搭載されたエンジンの制御装置に適用して効果が高い。

１ エンジン
６ ＥＣＵ
６１ 要求トルク演算部（要求トルク取得手段）
６４ 推定トルク演算部（エンジントルク取得手段）
６５ 過剰トルク演算部（判定手段）
６６ 異常判定部（判定手段）
Ｑ 過剰トルク（エンジントルクの過剰分）
Ｑｔｈ トルク閾値
Ｔ トルクの過剰な状態の継続時間
Ｔｔｈ 時間閾値

Claims (1)

1. 車両に搭載されたエンジンへの要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、エンジントルクを取得するエンジントルク取得手段と、そのエンジントルクが要求トルクよりも所定以上に過剰な過剰トルク状態であることを判定する判定手段と、を備えたエンジン制御装置であって、
   前記判定手段は、要求トルクに対するエンジントルクの過剰分が予め設定したトルク閾値以上である状態が、予め設定した時間閾値以上、継続したときに過剰トルク状態であると判定するものであり、
   前記時間閾値は、アクセル操作量が相対的に大きな場合に、相対的に小さな場合と比べて長い時間となるように設定されており、かつ、前記エンジントルクの過剰分が相対的に大きな場合に、相対的に小さな場合と比べて短い時間となるように設定されているとともに、そのエンジントルクの過剰分の増大に応じて一旦、短くなった時間閾値は、その後、エンジントルクの過剰分が減少しても保持されるように構成されていることを特徴とするエンジン制御装置。

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