JP6699373B2 - Engine controller - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device.
一般的に、自動車等の車両においては、踏み込んだアクセルペダルを戻した減速時に、エンジン(燃焼室)への燃料供給を停止する燃料カット制御が実行されることがある。この燃料カット制御により、燃費の向上や排気ガス浄化性能の向上が図られる。 In general, in a vehicle such as an automobile, fuel cut control may be executed to stop the fuel supply to the engine (combustion chamber) at the time of deceleration when the depressed accelerator pedal is released. This fuel cut control improves fuel efficiency and exhaust gas purification performance.
特許文献1には、燃料カット条件が成立してから燃料カットの実行を指示するまでの間に燃料カット遅延時間を設定することで、車体振動を防止する技術が開示されている。
しかしながら、本発明者の鋭意研究によると、エンジンを含むパワートレインは、燃料カット前後でのトルク変動(トルク段差)によるショックを起点として揺動することがある。このため、特許文献1のように燃料カット遅延時間を設定したとしても、燃料カットを実行するタイミングが悪ければ、エンジンのトルク変動ひいては揺動を抑制できないばかりか、却ってこれらを増長することになりかねない。エンジンのトルク変動ひいては揺動が大きくなると、車体振動により乗員の乗り心地(フィーリング)が悪化してしまう。
However, according to the earnest research of the present inventor, a power train including an engine may oscillate from a shock caused by a torque fluctuation (torque step) before and after fuel cut. For this reason, even if the fuel cut delay time is set as in
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、燃料カット機能を好適に発揮しながら、エンジンのトルク変動ひいては揺動を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを目的の1つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine control device capable of suppressing the torque fluctuation of the engine and hence the swing while suitably exhibiting the fuel cut function. One
本発明のエンジンの制御装置は、その一態様では、燃料供給状態と燃料供給停止状態のいずれかで駆動可能なエンジンの制御装置において、前記エンジンの回転速度と、前記エンジンを搭載した車両の車輪の回転速度に総減速比を乗じたものとの差分により、前記燃料供給状態における前記エンジンの揺動角速度を算出するエンジン揺動角速度算出部と、前記エンジンの揺動角速度に微分処理を施すことにより、前記燃料供給状態における前記エンジンの揺動角加速度を算出するエンジン揺動角加速度算出部と、燃料カット条件が成立した後に、前記エンジンの揺動角加速度が正の値である所定閾値以上であるとき、前記エンジンを前記燃料供給状態から前記燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行する燃料カット制御部と、を有することを特徴とする。 In one aspect thereof, an engine control device of the present invention is an engine control device that can be driven in either a fuel supply state or a fuel supply stop state, wherein the engine rotation speed and the wheel of a vehicle equipped with the engine are provided. An engine swing angular velocity calculation unit that calculates the swing angular velocity of the engine in the fuel supply state, and a differential process is performed on the swing angular velocity of the engine based on the difference between the rotation speed of the engine and the total reduction ratio. According to the engine swing angular acceleration calculation unit that calculates the swing angular acceleration of the engine in the fuel supply state, and after the fuel cut condition is satisfied, the swing angular acceleration of the engine is equal to or greater than a predetermined threshold value. And a fuel cut control unit that executes fuel cut control for switching the engine from the fuel supply state to the fuel supply stop state.
本発明によれば、燃料カット機能を好適に発揮しながら、エンジンのトルク変動ひいては揺動を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an engine control device capable of suppressing the torque fluctuation of the engine and hence the swing while suitably exhibiting the fuel cut function.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本実施形態に係るエンジンの制御装置を自動四輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本実施形態に係るエンジンの制御装置を、他のタイプの車両(例えば自動二輪車や自動三輪車)に適用してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. An example in which the engine control device according to the present embodiment is applied to a four-wheeled vehicle will be described below, but the application target is not limited to this and can be changed. For example, the engine control device according to the present embodiment may be applied to another type of vehicle (for example, a motorcycle or a motorcycle).
図1を参照して本実施形態に係るエンジン制御システムについて説明する。なお、エンジン10を含むパワートレインは、図1に描いていないものであっても、自動四輪車が通常備えている構成要素は備えているものとし、その説明を省略する。エンジン10は、例えば、直動式のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンであり、次のような基本構成を有する。エンジン10は、クランクケース内にクランクシャフト11、シリンダ12及びシリンダヘッド13等を備えて構成される。
An engine control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that the power train including the
シリンダ12内には、ピストン14が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト11とピストン14とはコンロッド15によって連結されている。エンジン10では、ピストン14が上下方向に往復運動することでクランクシャフト11がコンロッド15を介して回転される。シリンダヘッド13の内部空間は、燃焼室16を構成している。また、シリンダヘッド13には、吸気ポート17及び排気ポート18に対応して、吸気バルブ19及び排気バルブ20が設けられている。
A
また、吸気バルブ19及び排気バルブ20に対応して、一対のカムシャフト21が設けられている。クランクシャフト11及び一対のカムシャフト21には、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト11の回転は、カムチェーンを介して一対のカムシャフト21に伝達される。一対のカムシャフト21が回転されることで、吸気バルブ19及び排気バルブ20が燃焼室16に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ19及び排気バルブ20のそれぞれにおける開閉タイミングが調整される。
Further, a pair of
エンジン10の吸気ポート17には吸気管26が連通しており、この吸気管26には、吸気制御バルブであるスロットルバルブ27が設けられている。スロットルバルブ27は、運転者が操作する図示しないアクセルペダルに連動して開閉する。吸気管26には、スロットルバルブ27の開度状態を検出するスロットル開度センサ28と、吸気管26を流れる空気の流量を検出するエアフローメータ29が設けられている。スロットル開度センサ28が検出したスロットルバルブ27の開度状態およびエアフローメータ29が検出した吸気管26を流れる空気の流量は、制御部(ECU:Electronic Control Unit)50に入力される。
An
また、スロットルバルブ27と吸気バルブ19との間の吸気ポート17には、燃料を噴射するインジェクタ22が設けられている。インジェクタ22は、その燃料噴射孔が吸気ポート17の内部に露出しており、吸気ポート17の内部に燃料を噴射する。また、燃焼室16の上方には、点火プラグ23が設けられている。点火プラグ23は、制御部50の点火時期制御部51の指令に応じて所定のタイミングで火花を発生させる。これにより、燃焼室16内の混合気が着火される。
The
エンジン10には、クランクシャフト11の回転が伝達されるクランクプーリ24と、このクランクプーリ24の回転角度を検出するクランク角センサ25とが設けられている。クランク角センサ25が検出したクランクプーリ24の回転角度は、制御部50に入力される。
The
エンジン10を含むパワートレインは、当該エンジン10を搭載した車両の車輪に駆動力を伝達する駆動力伝達機構の一部を構成するファイナルギヤ30を有する。ファイナルギヤ30には、エンジン10を搭載した車両の車輪の回転速度(車速)を検出する車速センサ31が設けられている。車速センサ31が検出した回転速度(車速)は、制御部50に入力される。
A power train including the
以上のように構成されたエンジン10の回転速度は、常時モニタリングされて、制御部50に入力される。
The rotation speed of the
エンジン10は、インジェクタ22から燃焼室16に燃料を供給する燃料供給状態と、インジェクタ22から燃焼室16に燃料を供給しない燃料供給停止状態のいずれかで駆動可能となっている。制御部50は、インジェクタ22から燃焼室16への燃料噴射制御、とりわけエンジン10を燃料供給状態から燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行するための燃料噴射制御部52を有する。
The
次に図2及び図3を参照して、燃料噴射制御部52の内部の各種機能について説明する。図2に示すように、燃料噴射制御部52は、エンジン揺動角速度算出部52Xと、エンジン揺動角加速度算出部52Yと、燃料カット制御部52Zとを有する。
Next, various functions inside the fuel
図2及び図3に示すように、エンジン揺動角速度算出部52Xは、エンジン10の回転速度と、エンジン10を搭載した車両の車輪の回転速度(車速)とに基づいて、燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角速度を算出する。より具体的に、エンジン揺動角速度算出部52Xは、エンジン10の回転速度と、エンジン10を搭載した車両の車輪の回転速度(車速)に総減速比を乗じたものとの差分により、燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角速度を算出する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the engine swing angular
エンジン揺動角加速度算出部52Yは、エンジン揺動角速度算出部52Xが算出したエンジン10の揺動角速度に基づいて、燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角加速度を算出する。より具体的に、エンジン揺動角加速度算出部52Yは、エンジン揺動角速度算出部52Xが算出したエンジン10の揺動角速度に微分処理を施すことにより、燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角加速度を算出する。
The engine swing angular
燃料カット制御部52Zは、燃料カット条件が成立した後に、エンジン揺動角加速度算出部52Yが算出した燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上となったとき、エンジン10を燃料供給状態から燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行する。
When the swing angular acceleration of the
本実施形態の「燃料カット条件」は、例えば、車両走行中に運転者がアクセルペダルを戻して惰行するような状況を想定しており、「エンジン10の回転数が所定値以上の状態でスロットルバルブ27が閉じること」とすることができる。「燃料カット条件」は、エンジン10を燃料供給状態から燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行するための条件の1つであり、「燃料カット条件」が成立したことだけを以って直ちに燃料カット制御を実行するものではない。
The "fuel cut condition" of the present embodiment is assumed to be, for example, a situation in which the driver coasts by returning the accelerator pedal while the vehicle is traveling. The
本実施形態の「燃料カット復帰条件」は、例えば「燃料カット制御実施中にエンジン10の回転数が所定値以下(あるいは所定値未満)になったこと」とすることができる。「燃料カット復帰条件」は、エンジン10を燃料供給停止状態から燃料供給状態に切り替える燃料カット復帰制御を実行するための条件の1つであり、「燃料カット復帰条件」が成立したことだけを以って直ちに燃料カット復帰制御を実行するものではない。
The “fuel cut recovery condition” of the present embodiment can be set to, for example, “the number of revolutions of the
燃料カット制御部52Zは、燃料カット条件が成立した後に所定時間(タイムアウト時間)が経過したとき、エンジン揺動角加速度算出部52Yが算出した燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角加速度が所定閾値未満であっても、エンジン10を燃料供給状態から燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行する。
The fuel cut
燃料カット制御部52Zは、減速比に応じて所定時間(タイムアウト時間)を異なる値に設定する。より具体的に、燃料カット制御部52Zは、減速比が相対的に大きくなるに連れて所定時間(タイムアウト時間)を相対的に長く設定し、減速比が相対的に小さくなるに連れて所定時間(タイムアウト時間)を相対的に短く設定する。燃料カット制御部52Zは、エンジン10の揺動周期の1周期分より長くなるように所定時間(タイムアウト時間)を設定する。燃料カット制御部52Zは、エンジン10の回転数と、エンジン10を搭載した車両の速度(車速)とに基づいて、減速比を算出することができる。
The fuel cut
エンジン10の揺動周期は減速比により異なるため、減速比の大小に応じて所定時間(タイムアウト時間)を変えることで、燃料カット機能を好適に発揮しながら、エンジン10のトルク変動ひいては揺動を抑制することができる。
Since the swing cycle of the
減速比が相対的に大きい低速ギヤ状態では、エンジン10の揺動が大きく、エンジン10を含むパワートレインの揺動周期が長くなる。この場合、所定時間(タイムアウト時間)を長めに確保して、エンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上となることを待つ(エンジン10の揺動周期より先に所定時間(タイムアウト時間)が経過することを防止する)。これにより、エンジン10の揺動が低減するタイミングを待って燃料カット制御を実行することができる。
In a low-speed gear state in which the reduction ratio is relatively large, the swing of the
減速比が相対的に小さい高速ギヤ状態では、エンジン10の揺動が小さく、エンジン10を含むパワートレインの揺動周期が短くなる。この場合、エンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上とはなり難いので、燃料カット制御を実行するまでに長時間を要し、又は燃料カット制御を実行できないおそれがある。そこで、所定時間(タイムアウト時間)を短めに設定して、燃料カット制御を早めに且つ確実に実行することにより、燃費の向上や排気ガス浄化性能の向上を図ることができる。また、元々エンジン10の揺動が小さいので、車体振動により乗員の乗り心地(フィーリング)が悪化することはない(乗員が許容できる程度の車体振動に留めることができる)。
In a high speed gear state in which the reduction ratio is relatively small, the swing of the
次に、図4から図6を参照してエンジン駆動時のエンジン10の揺動の態様について説明する。図4に示すように、エンジン10は、車両本体の内部の揺動支持部(図示略)を揺動中心として、車両前後方向に揺動可能となっている(厳密には車両上下方向と車両左右方向にも揺動しているが車両前後方向への揺動と比べると無視できる程度である)。エンジン10は、燃料カット時には車両前方(進行方向)に揺動し、燃料カット復帰時には車両後方(後退方向)に揺動する。
Next, the manner of rocking of the
本実施形態では、図4に示すようなエンジン10の揺動角速度さらには揺動角加速度を常時モニタリングして、燃料カット及び燃料カット復帰のタイミングを最適設定することにより、燃料カット及び燃料カット復帰に起因するエンジン10のトルク変動ひいては揺動を抑制している。図4の例では、エンジン10が前方(進行方向)に揺動しているときに燃料カット復帰を行えば燃料カット復帰に起因するエンジン10のトルク変動ひいては揺動を抑制することができ、エンジン10が後方(後退方向)に揺動しているときに燃料カットを行えば燃料カットに起因するエンジン10のトルク変動ひいては揺動を抑制することができる。
In the present embodiment, the swing angular velocity and the swing angular acceleration of the
エンジン10が全く揺動していない場合、図3において、エンジン10を搭載した車両の車輪の回転速度(車速)に総減速比を乗じたものは、エンジン10の回転速度と同一の値となる。これに対し、エンジン10が多少なりとも揺動している場合、エンジン10を搭載した車両の車輪の回転速度(車速)に総減速比を乗じたものは、エンジン10の回転速度と異なる値となる。従って、エンジン揺動角加速度算出部52Yが算出する燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角加速度は、エンジン10の揺動方向および揺動量を示すパラメータとなる。
When the
図5に示すように、パワートレイン揺動角加速度(エンジン10の揺動角加速度)が正の値をとる領域が、燃料カットをしてもエンジンのトルク変動が少なくなる領域となる。この領域で燃料カット制御を実行した場合、燃料カットによって低下したエンジン10の軸トルクは、エンジン10の揺動を打ち消す方向に働く。
As shown in FIG. 5, the region where the power train swing angular acceleration (the swing angular acceleration of the engine 10) has a positive value is the region where the torque fluctuation of the engine is small even if the fuel is cut. When the fuel cut control is executed in this region, the axial torque of the
図6において、図6Bと図6Cに明らかなように、燃料カット制御を行うタイミング如何によっては、エンジン10のトルク変動ひいては揺動が助長されてしまう場合とこれを効果的に抑制(相殺)できる場合が存在する。これは、上述した特許文献1のように燃料カット遅延時間を設定した場合であっても同様である。本実施形態では、燃料カット制御部52Zが、常に、図6Cに示すように、エンジン10のトルク変動ひいては揺動を効果的に抑制(相殺)できるように、燃料カットのタイミングを最適設定するのである。
In FIG. 6, as is apparent from FIGS. 6B and 6C, depending on the timing of fuel cut control, the torque fluctuation of the
本実施形態のエンジン10の制御装置では、燃料カット制御部52Zが、燃料カット条件が成立した後にエンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上となったこと、又は、燃料カット条件が成立した後に所定時間(タイムアウト時間)が経過したことをトリガーとして、燃料カット制御を実行する。
In the control device for the
また、図7に示すように、エンジン10の揺動が大きく、エンジン10を含むパワートレインの揺動周期が長いため、角加速度条件が非成立状態から成立状態に切り替わるタイミングを待って燃料カット制御を実行することで、エンジン10のトルク変動ひいては揺動を抑制することを優先している。
Further, as shown in FIG. 7, since the swing of the
図8に示すように、エンジン10の揺動が小さく、エンジン10を含むパワートレインの揺動周期が短い場合、車体振動により乗員の乗り心地(フィーリング)が悪化することはない(乗員が許容できる程度の車体振動に留めることができる)。このため、燃料カット制御をいち早く実行することを優先している。
As shown in FIG. 8, when the swing of the
次に、図9を参照して、本実施形態の制御フローについて説明する。 Next, the control flow of this embodiment will be described with reference to FIG.
図9に示すように、ステップS1では、燃料カット制御部52Zが、燃料カット条件が成立しているか否かを判定する。燃料カット条件が成立していないときは(ステップS1:No)、燃料カット制御部52Zが、ステップS2でタイマーリセットを実行し、ステップS3で燃料カットを実施することなく、処理を終了する。燃料カット条件が成立しているときは(ステップS1:Yes)、ステップS4の処理に進む。
As shown in FIG. 9, in step S1, the fuel cut
ステップS4では、燃料カット制御部52Zが、燃料カット実施中であるか否かを判定する。燃料カット実施中であるときは(ステップS4:Yes)、処理を終了する。燃料カット実施中でないときは(ステップS4:No)、ステップS5の処理に進む。
In step S4, the fuel cut
ステップS5では、燃料カット制御部52Zが、燃料カット条件成立後の経過時間を計時するタイマーカウントダウンを開始する。つまり説明の便宜上の理由で別々の処理ステップで描いているが、ステップS5の処理はステップS1の処理と同時に実行する。
In step S5, the fuel cut
ステップS6では、燃料カット制御部52Zが、エンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上であるか否かを判定する。エンジン10の揺動角加速度が所定閾値未満であるときは(ステップS6:No)、ステップS7の処理に進む。エンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上であるときは(ステップS6:Yes)、ステップS8の処理に進む。
In step S6, the fuel cut
ステップS7では、燃料カット制御部52Zが、燃料カット条件成立後の経過時間が所定時間(タイムアウト時間)に到達したか否かを判定する。燃料カット条件成立後の経過時間が所定時間(タイムアウト時間)に到達していないときは(ステップS7:No)、燃料カット制御部52Zが、ステップS6とステップS7の処理ループを繰り返す。燃料カット条件成立後の経過時間が所定時間(タイムアウト時間)に到達したときは(ステップS7:Yes)、ステップS8の処理に進む。
In step S7, the fuel cut
ステップS8では、燃料カット制御部52Zが、燃料カット制御を実施して、処理を終了する。ステップS8の燃料カット制御は、燃料カット条件が成立した後にエンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上となったこと(ステップS6:Yes)、又は、燃料カット条件が成立した後に所定時間(タイムアウト時間)が経過したこと(ステップS7:Yes)をトリガーとして実施される。
In step S8, the fuel cut
このように、本実施形態のエンジン10の制御装置によれば、エンジン揺動角速度算出部52Xが、燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角速度を算出し、エンジン揺動角加速度算出部52Yが、エンジン10の揺動角速度に基づいて、燃料供給状態におけるエンジン10の揺動角加速度を算出し、燃料カット制御部52Zが、燃料カット条件が成立した後に、エンジン10の揺動角加速度が所定閾値以上となったとき、エンジン10を燃料供給状態から燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行する。このため、燃料カット制御によって低下したエンジン10の軸トルクが該エンジン10の揺動を打ち消す(相殺する)方向に働くので、燃料カット機能を好適に発揮しながら、エンジン10のトルク変動ひいては揺動を抑制することができる。
As described above, according to the control device for the
なお、上記実施の形態において、添付図面に図示される各構成の機能、大きさ、形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明は、その目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In the above embodiment, the function, size, shape, etc. of each configuration illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within the range where the effect of the present invention is exerted. is there. In addition, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the object.
例えば、エンジン10を含むパワートレインの揺動の代わりに、エンジン10の回転変化に基づいて、燃料カット制御を実行するタイミングを判定してもよい。この場合、エンジン10の回転数の微分値を算出し、エンジン10の回転数が上昇していることを以って、燃料カット制御を実行することができる。
For example, instead of swinging the power train including the
また、上記の実施の形態では、吸気ポート17内に燃料を噴射する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、筒内に直接燃料を噴射する構成としてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the fuel is injected into the
本発明のエンジンの制御装置は、例えば自動四輪車や自動二輪車等の各種車両に適用して好適である。 The engine control device of the present invention is suitable for application to various vehicles such as a four-wheeled motor vehicle and a two-wheeled motor vehicle.
10 エンジン
50 制御部(ECU:Engine Control Unit)
52 燃料噴射制御部
52X エンジン揺動角速度算出部
52Y エンジン揺動角加速度算出部
52Z 燃料カット制御部
10
52 Fuel
Claims (1)
前記エンジンの回転速度と、前記エンジンを搭載した車両の車輪の回転速度に総減速比を乗じたものとの差分により、前記燃料供給状態における前記エンジンの揺動角速度を算出するエンジン揺動角速度算出部と、
前記エンジンの揺動角速度に微分処理を施すことにより、前記燃料供給状態における前記エンジンの揺動角加速度を算出するエンジン揺動角加速度算出部と、
燃料カット条件が成立した後に、前記エンジンの揺動角加速度が正の値である所定閾値以上であるとき、前記エンジンを前記燃料供給状態から前記燃料供給停止状態に切り替える燃料カット制御を実行する燃料カット制御部と、
を有することを特徴とするエンジンの制御装置。 In an engine control device that can be driven in either the fuel supply state or the fuel supply stop state,
Engine swing angular velocity calculation for calculating the swing angular velocity of the engine in the fuel supply state by the difference between the rotation speed of the engine and the rotation speed of the wheels of the vehicle equipped with the engine multiplied by the total reduction ratio Department,
An engine swing angular acceleration calculation unit that calculates a swing angular acceleration of the engine in the fuel supply state by applying a differentiation process to the swing angular velocity of the engine;
After the fuel cut condition is satisfied, when the swing angular acceleration of the engine is equal to or higher than a predetermined threshold value is a positive value, the fuel to perform fuel cut control for switching the engine from the fuel supply state to the fuel supply stop state A cut control unit,
An engine control device comprising:
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JP2016114244A JP6699373B2 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Engine controller |
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