JP6933148B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのトルク制御を行うエンジン制御装置に関する。

車載用のエンジンでは、運転者のアクセルペダルの操作量に応じてエンジンの要求トルクを演算し、その要求トルク分のエンジントルクが発生するようにエンジンのトルク制御を行っている。ただし、要求トルクが急減したときにその要求トルクにそのまま追従してエンジントルクを変化させると、トルクの急減による減速ショックが発生してしまう。これに対して、特許文献１には、要求トルクが急激に変化した場合、要求トルクの変化に対してエンジントルクを緩やかに変化させるトルク徐変処理を行うエンジン制御装置が記載されている。トルク徐変処理は、エンジントルクの制御目標値である目標トルクを、要求トルクの変化に対して緩やかに変化する値として演算することで行われる。

特開２０１０−１７４８４７号公報

トルク徐変処理を行えば、アクセルペダルの踏み離しにより要求トルクが急減したときのエンジントルクの減少速度が緩和されるため、減速ショックの発生が抑えられる。しかしながら、エンジンの運転中は終始に亘って、目標トルクの演算を行う必要があり、制御装置の演算負荷が大きくなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、演算負荷の増加を抑えつつ、減速ショックを効果的に抑制できるエンジン制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、エンジンのトルク制御を行うものであって、運転者のアクセルペダルの操作量に応じてエンジントルクの要求値である要求トルクを演算する要求トルク演算処理と、既定の減速ショック域閾値から既定の減衰終了値まで時間の経過と共に徐々に減少していく値として減衰トルクを演算する減衰トルク演算処理と、減衰トルク演算処理が実行されている期間に、要求トルク及び減衰トルクのうちのより大きい方の値となるようにエンジントルクを制御するトルク徐変処理と、を実行する。さらに、同エンジン制御装置は、エンジントルクの現在の値である出力トルク及び要求トルクの双方が減速ショック域閾値を超える値から同減速ショック域閾値以下の値に減少したときに減衰トルク演算処理を開始するとともに、減衰トルクの値が減衰終了値以下に減少したときに同減衰トルク演算処理を終了している。

こうしたエンジン制御装置では、出力トルク及び要求トルクの双方が減速ショック閾値を跨いで減少したときに減衰トルクの演算を開始し、その後、減衰トルクの値が減衰終了値以下に減少するまで、既定のシーケンスに従って時間の経過と共に減少していく値として減衰トルクの値を演算している。そして、こうした減衰トルクの演算の開始から終了までの期間、要求トルク及び減衰トルクのうちのより大きい方の値となるようにエンジントルクを制御している。そのため、限られた期間にのみ減衰トルクの演算を行いつつも、要求トルクの急減に対してエンジントルクを緩やかに減少させて減速ショックを抑えることが可能となる。したがって、演算負荷の増加を抑えつつ、減速ショックを効果的に抑制できる。

エンジン制御装置の一実施形態の構成を模式的に示す略図。 同エンジン制御装置が実行するトルク制御ルーチンのフローチャート。 同トルク制御ルーチンのフローチャート。 同実施形態の制御態様の一例を示すタイムチャート。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、車両１０にはエンジン１１が搭載されている。エンジン１１は、吸入空気量ＧＡを調整するスロットルバルブ１２を備えている。また、車両１０には、エンジン１１を制御するエンジン制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１３が搭載されている。ＥＣＵ１３は、エンジン制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ１４と、メモリ１４から読み込んだプログラムを実行する演算処理回路１５とを備えている。そして、ＥＣＵ１３は、演算処理回路１５がプログラムを実行することで、エンジン１１の制御に係る各種処理を行っている。

ＥＣＵ１３には、エアフローメータ１６やクランク角センサ１７、アクセル開度センサ１８、車速センサ１９等の、車両１０に設置された各種センサが接続されている。エアフローメータ１６は、エンジン１１の吸入空気量ＧＡに応じた信号を出力し、クランク角センサ１７は、エンジン１１の回転に応じてパルス状のクランク信号ＣＲＮＫを出力する。また、アクセル開度センサ１８は、車両１０に設置されたアクセルペダル２０の踏込量であるアクセル開度ＡＣＣＰに応じた信号を出力し、車速センサ１９は車両１０の走行速度（車速Ｖ）に応じた信号を出力する。そして、ＥＣＵ１３は、これらセンサの検出結果に基づき、エンジン１１のトルク制御を実行する。なお、ＥＣＵ１３は、クランク信号ＣＲＮＫに基づき、エンジン１１の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を演算している。そして、ＥＣＵ１３は、エンジン制御の一環として、エンジン１１のトルク制御を行っている。

（トルク制御）
図２及び図３に、エンジン１１のトルク制御のためにＥＣＵ１３が実行するトルク制御ルーチンのフローチャートを示す。ＥＣＵ１３は、エンジン１１の運転中、既定の制御周期毎に同ルーチンの処理を繰り返し実行する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、アクセル開度ＡＣＣＰ等に基づき、エンジントルクの要求値である要求トルクＴｒｅｑの演算が行われる。続いて、ステップＳ１１０において、減速ショック域閾値αの演算が行われる。減速ショック域閾値αは、現在の車速Ｖで車両１０を定常走行するために必要なエンジントルクを表している。減速ショック域閾値αの値は、車速Ｖ（又はエンジン回転数ＮＥ及びギア段）から求められた基準トルク（平地での定常走行に必要なエンジントルク）に、路面勾配等に応じた補正値を加算することで演算されている。

続くステップＳ１２０では、トルク徐変処理が実行中であるか否かを表すフラグＦ１がセットされているか否かが判定される。そして、フラグＦ１がセットされていれば（ＹＥＳ）ステップＳ２２０に処理が進められ、同フラグＦ１がクリアされていれば（ＮＯ）ステップＳ１３０に処理が進められる。なお、フラグＦ１がセットされている場合はトルク徐変処理が実行中であり、クリアされている場合はトルク徐変処理の実行中でないことを表している。

ステップＳ１３０に処理が進められると、そのステップＳ１３０において、フラグＦ２がセットされているか否かが判定される。そして、フラグＦ２がセットされていれば（ＹＥＳ）ステップＳ１９０に処理が進められ、同フラグＦ２がクリアされていれば（ＮＯ）ステップＳ１４０に処理が進められる。

ステップＳ１４０に処理が進められると、そのステップＳ１４０において、エンジントルクの現在の値である出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α以上の値であるか否かが判定される。そして、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α以上の値であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１５０においてフラグＦ２をセットした上でステップＳ１６０に処理が進められる。これに対して、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑのいずれかが減速ショック域閾値α未満である場合には（ＮＯ）、ステップＳ１５０をスキップしてステップＳ１６０に処理が進められる。

ステップＳ１６０に処理が進められると、そのステップＳ１６０において、減衰トルクＴｅｘの値として無効値が設定された後、ステップＳ１７０に処理が進められる。無効値には、要求トルクＴｒｅｑが取り得る値の範囲の下限値よりも小さい値（例えば負の値）が設定されている。

ステップＳ１７０に処理が進められると、そのステップＳ１７０において、減衰トルクＴｅｘ及び要求トルクＴｒｅｑのうちのより大きい方の値がエンジントルクの制御目標値である目標トルクＴｔｒｇの値として設定される。そして、続くステップＳ１８０において、目標トルクＴｔｒｇやエンジン回転数ＮＥ等に基づき、目標トルクＴｔｒｇの値分のエンジントルクが発生する開度となるようにスロットルバルブ１２の開度制御を行って、今回の本ルーチンの処理が終了される。

これに対して、フラグＦ２がセットされていて（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、ステップＳ１９０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１９０において、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α未満の値であるか否かが判定される。そして、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α未満の値であれば（ＹＥＳ）ステップＳ２００に処理が進められ、そうでなければ（ＮＯ）上述のステップＳ１６０に処理が進められる。

ステップＳ２００に処理が進められると、そのステップＳ２００において、フラグＦ１がセットされ、且つフラグＦ２がクリアされる。そして、続くステップＳ２１０において、減速ショック域閾値αの値を減衰トルクＴｅｘの値として設定するとともに、トルク徐変処理の開始からの経過時間を表す計時カウンタＣの値を「０」に設定した上でステップＳ１７０に処理が進められる。

一方、フラグＦ１がセットされていて（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２２０に処理が進められた場合、そのステップＳ２２０において、計時カウンタＣのインクリメントが行われる。すなわち、計時カウンタＣの値が、更新前の値に１を加えた値に更新される。そして、続くステップＳ２３０において、インクリメント後の計時カウンタＣの値が既定の保持時間β以上であるか否かが判定される。ここで、計時カウンタＣの値が保持時間β未満の場合（Ｓ２３０：ＮＯ）には上述のステップＳ１７０に処理が進められる。これに対して、計時カウンタＣの値が保持時間β以上の場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ２４０に処理が進められる。

ステップＳ２４０に処理が進められると、そのステップＳ２４０において、減衰切替閾値γの演算が行われる。本実施形態では、トルク減衰処理の途中でエンジントルクの減衰率（単位時間当たりの減少量）を変化させており、減衰切替閾値γは、この減衰率を変化させるエンジントルクの値を表している。減衰切替閾値γの値は、上述の基準トルクから既定の値を引いた値として演算されている。

続いて、ステップＳ２５０において、減衰トルクＴｅｘの値が減衰切替閾値γを上回っているか否かが判定される。ここで、減衰トルクＴｅｘの値が減衰切替閾値γを上回っていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２６０において減衰トルクＴｅｘの値が、更新前の値から既定の第１減衰率Ａ１を引いた値に更新された後、上述のステップＳ１７０に処理が進められる。一方、減衰トルクＴｅｘの値が減衰切替閾値γ以下であれば（ＮＯ）、ステップＳ２７０に処理が進められる。

ステップＳ２７０に処理が進められると、そのステップＳ２７０において、減衰トルクＴｅｘの値が既定の減衰終了値ε以下であるか否かが判定される。減衰終了値εは、トルク減衰処理を終了するエンジントルクの値を表している。なお、本実施形態では、減衰終了値εの値として「０」が設定されている。

ここで、減衰トルクＴｅｘの値が減衰終了値εを上回っていれば（Ｓ２７０：ＮＯ）、ステップＳ２８０において、減衰トルクＴｅｘの値が更新前の値から既定の第２減衰率Ａ２を引いた値に更新された後、上述のステップＳ１７０に処理が進められる。なお、第２減衰率Ａ２の値としては、第１減衰率Ａ１よりも小さい正の値が設定されている。一方、減衰トルクＴｅｘの値が減衰終了値ε以下であれば（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、ステップＳ２９０において、減衰トルクＴｅｘの値として無効値が設定され、フラグＦ１がクリアされた後、上述のステップＳ１７０に処理が進められる。

以上のように構成された本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態のエンジン制御装置では、上述のトルク制御ルーチンにおいて、要求トルクＴｒｅｑ及び減衰トルクＴｅｘのうちのより大きい方の値を目標トルクＴｔｒｇの値として設定している（Ｓ１７０）。そして、その目標トルクＴｔｒｇ分のエンジントルクが発生するようにスロットルバルブ１２の開度制御を行うことで（Ｓ１８０）、エンジン１１のトルク制御を行っている。

トルク制御ルーチンにおいて、フラグＦ１がクリアされている場合（Ｓ１２０：ＮＯ）の減衰トルクＴｅｘの値としては、要求トルクＴｒｅｑが取り得る値の範囲の下限値よりも小さい無効値が設定される（Ｓ１６０）。この場合には、必然的に要求トルクＴｒｅｑの値が減衰トルクＴｅｘの値よりも大きい値となるため、目標トルクＴｔｒｇの値として要求トルクＴｒｅｑの値がそのまま設定されることになる。

これに対してフラグＦ１がセットされている場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）には、次のシーケンス（第１〜第３段階）に従って時間の経過と共に減少していく値として減衰トルクＴｅｘの演算が行われる。

第１段階は、計時カウンタＣの値が保持時間β以上となるまでの期間、すなわちフラグＦ１がセットされてから既定の時間が経過するまでの期間である。この第１段階において減衰トルクＴｅｘの値は、フラグＦ１がセットされたときの減速ショック域閾値αの値に保持される。

第２段階は、第１段階の終了から減衰トルクＴｅｘの値が減衰切替閾値γ以下に減少するまでの期間である。この第２段階において減衰トルクＴｅｘの値は、トルク制御ルーチンの実行毎に第１減衰率Ａ１の値ずつ減少していく値として演算される。

第３段階は、第２段階の終了から減衰トルクＴｅｘの値が減衰終了値ε以下に減少するまでの期間である。この第３段階において減衰トルクＴｅｘの値は、トルク制御ルーチンの実行毎に、第１減衰率Ａ１よりも小さい第２減衰率Ａ２の値ずつ減少していく値として演算される。

以上の一連のシーケンスが完了すると、無効値が減衰トルクＴｅｘの値として設定されると共に、フラグＦ１がクリアされる。このように、本実施形態では、フラグＦ１がセットされている期間には、既定のシーケンスに従って時間の経過と共に徐々に減少していく値として減衰トルクＴｅｘを演算する減衰トルク演算処理を行っている。そして、そうして演算した減衰トルクＴｅｘ及び要求トルクＴｒｅｑのうちのより大きい方の値を目標トルクＴｔｒｇの値として設定することで、要求トルクＴｒｅｑの急減に対してエンジントルクを緩やかに減少させて減速ショックを抑制するトルク徐変処理を行っている。

なお、上記のようにフラグＦ１がクリアされている期間には、減衰トルクＴｅｘの値として無効値が設定され、それにより要求トルクＴｒｅｑの値が自動的に目標トルクＴｔｒｇの値として設定される。すなわち、本実施形態では、同期間には実質的に、減衰トルク演算処理やトルク徐変処理は行われないようになっている。

なお、トルク制御ルーチンでは、フラグＦ２がセットされており（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、且つ出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α未満であること（Ｓ１９０：ＹＥＳ）を条件にフラグＦ１がセットされる（Ｓ２００）。また、フラグＦ２は、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α以上であること（Ｓ１４０：ＹＥＳ）を条件にセットされる（Ｓ１５０）。一方、フラグＦ１は、減衰トルクＴｅｘの値が減衰終了値ε以下に減少したとき（Ｓ２７０：ＹＥＳ）にクリアされる（Ｓ２９０）。すなわち、本実施形態では、減衰トルク演算処理での減衰トルクＴｅｘの演算を、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が、減速ショック域閾値α以上の値となっている状態から同減速ショック域閾値α未満の値となった状態に遷移したときに開始している。そして、減衰トルクＴｅｘの値が既定の減衰終了値ε以下に減少したときに同演算を終了している。

図４に、本実施形態のエンジン制御装置の制御態様の一例を示す。同図における時刻ｔ１において出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑが減速ショック域閾値αを跨いで減少するまでの期間には、減衰トルクＴｅｘの値として無効値が設定されている。この期間には、要求トルクＴｒｅｑの値がそのまま目標トルクＴｔｒｇに設定されており、アクセルペダル２０の踏込量（アクセル開度ＡＣＣＰ）の値として表れる運転者の加速要求に従ってエンジントルクが制御される。

時刻ｔ１に出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑが減速ショック域閾値αを跨いで減少すると、減衰トルク演算処理が開始される。そして、その後の減衰トルクＴｅｘの値は、既定時間が経過する時刻ｔ２までは、時刻ｔ１における減速ショック域閾値αの値に保持され、その時刻ｔ２からは時間の経過と共に徐々に減少されていく。時刻ｔ３に、減衰トルクＴｅｘの値が減衰切替閾値γまで減少すると、それまでよりも減少速度を緩くして減衰トルクＴｅｘの徐減が行われる。そして、時刻ｔ４に減衰トルクＴｅｘの値が減衰終了値ε（本実施形態では「０」）まで減少すると、減衰トルク演算処理が終了されて、その後は、減衰トルクＴｅｘの値として無効値が設定される。

同図の例では、時刻ｔ１の前後に、要求トルクＴｒｅｑの値が減速ショック域閾値αを超過する値から「０」に急減している。これに対して本実施形態のエンジン制御装置では、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間にかけて時間の経過と共に徐々に減少していく値として演算された減衰トルクＴｅｘの値に従ってエンジントルクを制御している。そのため、エンジントルクの急減による減速ショックの発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値αを跨いで減少したときに減衰トルクＴｅｘの演算を開始している。そして、その開始後は、減衰終了値ε以下に減少するまで予め定められた一連のシーケンスに従って減衰トルクＴｅｘの演算が行われ、そのシーケンスの完了と共に同演算を終了している。そのため、減衰トルクＴｅｘの演算がエンジン運転中の限られた期間にのみ行われることになり、減速ショックの抑制のためのトルク徐変処理にかかるＥＣＵ１３の演算負荷を軽減できる。

なお、減衰トルクＴｅｘの演算は、その開始後はシーケンスの完了までは継続されるが、運転者がアクセルペダル２０を踏み込んで要求トルクＴｒｅｑが減衰トルクＴｅｘを上回った場合には、そうした要求トルクＴｒｅｑの値が目標トルクＴｔｒｇの値として設定される。そのため、減衰トルクＴｅｘの演算中も、運転者の再加速の要求に応えることができる。

また、出力トルクＴｅ及び要求トルクＴｒｅｑの双方が減速ショック域閾値α以上の値となっている状態から同減速ショック域閾値α未満の値となった状態に遷移することが、減衰トルクＴｅｘの演算開始の条件となっている。そのため、運転者がアクセルペダル２０の踏み離し、踏み込みを繰り返しても、実際のエンジントルク（出力トルクＴｅ）が減速ショック域閾値αを跨いで増減しない限り、トルク徐変処理が継続し続けることはない。

このように本実施形態のエンジン制御装置では、減衰トルクＴｅｘの演算を限られた期間にのみ行いつつも、要求トルクＴｒｅｑの急減による減速ショックを抑えることが可能となる。したがって、演算負荷の増加を抑えつつ、減速ショックを効果的に抑制できる。

ちなみに、本実施形態では、トルク制御ルーチンにおけるステップＳ２００〜Ｓ２９０の処理が、減衰トルク演算処理に対応している。また、トルク制御ルーチンにおける、減衰トルクＴｅｘの値として無効値が設定されていない場合のステップＳ１７０、Ｓ１８０の処理がトルク徐変処理に対応している。

上記実施形態は次のように変更して実施することができる。
・上記実施形態では、第１〜第３段階の３つの段階を通じて減衰トルクＴｅｘを演算していたが、こうした演算のシーケンスは適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、減速ショック域閾値α及び減衰切替閾値γの値を演算して求めていたが、それらの値を定数としてもよい。

１０…車両、１１…エンジン、１２…スロットルバルブ、１３…ＥＣＵ（エンジン制御装置）、１４…ＣＰＵ、１５…メモリ、１６…エアフローメータ、１７…クランク角センサ、１８…アクセル開度センサ、１９…車速センサ、２０…アクセルペダル。

Claims (1)

1. エンジンのトルク制御を行うエンジン制御装置であって、
   運転者のアクセルペダルの踏込量に応じてエンジントルクの要求値である要求トルクを演算する要求トルク演算処理と、
   既定のシーケンスに従って時間の経過と共に徐々に減少していく値として減衰トルクを演算する減衰トルク演算処理と、
   前記減衰トルクの演算の開始から同演算の終了までの期間、前記要求トルク及び前記減衰トルクのうちのより大きい方の値となるように前記エンジントルクを制御するトルク徐変処理と、
   を実行し、且つ前記減衰トルク演算処理での前記減衰トルクの演算を、前記エンジントルクの現在の値である出力トルク及び前記要求トルクの双方が、既定の減速ショック域閾値以上の値となっている状態から同減速ショック域閾値未満の値となった状態に遷移したときに開始し、前記減衰トルクの値が既定の減衰終了値以下に減少したときに終了する
   エンジン制御装置。
   

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