JP7431882B2 - スロットル制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、スロットル制御システムに関する。
多気筒のエンジンのスロットル駆動方式として、複数のスロットル弁をモータ駆動するスロットルバイワイヤ方式(TBW方式)や、ケーブルで駆動させるスロットル弁とモータ駆動のスロットル弁との組み合わせにより、複数のスロットル弁のうち少なくとも1つを他とは独立して開閉駆動する方式などが知られている(例えば特許文献1)。特許文献1では、スロットル弁の動作をECUによって適宜に制御することにより、スロットルグリップの操作に対するエンジンが出力するトルクの変化割合をより円滑にしている。
特開2005-273596号公報
自動二輪車のライダーは、エンジンブレーキを適度に利用して車両を走行させる場合がある。ライダーによっては、より強いエンジンブレーキを要望する場合がある。また、自動二輪車以外の車両においても、乗員がより強いエンジンブレーキを要望する場合があると予想される。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、多気筒のエンジンにおいて、適切かつ強いエンジンブレーキを得ることが可能なスロットル制御システムを提供することを目的とする。
スロットル操作子と、多気筒のエンジンと、前記エンジンが有する各気筒への空気量を調整する複数のスロットル弁とを備えると共に、各気筒への燃料制御と点火制御を行う車両に対し、エンジン回転数、及びスロットル操作子の開度を含む車体情報を取得し、前記車体情報に基づいて前記スロットル弁を制御するコントローラとを備えるスロットル制御システムにおいて、前記車体情報に基づいて減速要求の有無を検出する要求検出部を備え、前記複数のスロットル弁は、第1系統及び第2系統を含む複数の系統のいずれかに割り振られ、前記コントローラは、前記減速要求が無い場合、前記スロットル操作子の操作に応じて前記複数のスロットル弁の開度を同じ開度で制御し、前記減速要求が有る場合、少なくとも前記第1系統及び第2系統については、前記第1系統のスロットル弁と前記第2系統のスロットル弁とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする条件で、前記車両の目標トルクを満足する開度に制御し、前記目標トルクが、全てのスロットル弁が全閉で少なくとも燃料カットされているときに得られる減速トルクに相当するフリクショントルクよりも大きい減速トルクの場合、前記第1系統のスロットル弁と前記第2系統のスロットル弁とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とする。
多気筒のエンジンにおいて、期待するトルクを得やすくしたスロットル制御システムを提供することができる。
本発明のスロットル制御システムの実施形態に係る車両制御システムを示す図である。 自動二輪車を側方から見た場合のコントローラの位置を示す図である。 自動二輪車を上方から見た場合のコントローラの位置を示す図である。 自動二輪車がコーナーを走行する場合のスロットル制御の一例を示す図である。 コントローラの機能構成を示すブロック図である。 スロットル制御によるエンジンブレーキ増幅制御の説明に供する図である。 トルク分配の説明に供する図である。 第1エンジン制御の一例を示す図である。 第2エンジン制御の一例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明のスロットル制御システムの実施形態に係る車両制御システム1を示す図である。
車両制御システム1は、自動二輪車10に搭載されるシステムである。
自動二輪車10は、多気筒のエンジン11と、各気筒への空気量をそれぞれ調整する複数のスロットル弁12(12A~12D)を有するスロットルボディ13を備えると共に、各気筒への燃料供給や点火を行うためのインジェクタ14やイグニッション(点火装置とも称される)15を備える。エンジン11が有するクランク軸の回転は、変速機16を介して駆動輪である後輪46(図2)に伝達される。
図1中、符号18は、自動二輪車10の制動力を調整するABS(Antilock Brake System)モジュレータであり、符号19は警告ユニットである。
車両制御システム1は、自動二輪車10の各部を制御するコントローラ70を備えている。なお、自動二輪車10の各部の構成は特に限定されるものではなく、例えば、エンジン11の気筒数、スロットル弁12の数、及びエンジン11以外の構成についても特に限定されるものではない。以下の説明では、エンジン11が四気筒であり、スロットル弁12が4個であり、変速機16が有段の変速機の場合を例に説明する。
エンジン11は、等間隔(等角度間隔に相当)で各気筒が爆発する等間隔爆発エンジンである。各気筒の爆発順は予め規定されており、各気筒を進行方向の左側から順に1番、2番、3番、4番と表記した場合、例えば、1-4-2-3、又は1-2-4-3の順で爆発する。なお、爆発順は上記に限定しなくてもよい。
自動二輪車10は、乗員であるライダーが操作するスロットルグリップ21と、スロットルグリップ21の開度THGを検出するスロットルセンサ22と、スロットルセンサ22以外のセンサからなるセンサ群23を有している。センサ群23は、自動二輪車10の車体情報を検出するセンサであり、車速センサ24、回転数センサ25、慣性センサ26、外気温センサ27、ギアポジションセンサ28、及び車輪速センサ28S等を含んでいる。
車速センサ24は、自動二輪車10の車速を検出するセンサであり、回転数センサ25は、エンジン回転数NEを検出するセンサである。慣性センサ26は、IMU(Inertial Measurement Unit)とも称され、前後左右の加速度と、三軸の角速度等を検知する。三軸の角速度はローリングの角速度を含み、この角速度に基づき自動二輪車10のロール角(バンク角とも言う)、換言すると車体左右への傾斜角を算出できる。外気温センサ27は、自動二輪車10の外気温度(例えば吸気温度)を検出するセンサである。ギアポジションセンサ28は、変速機16の変速段を検出するセンサである。車輪速センサ28Sは、前輪の回転速度(車輪速に相当)を検出する車輪速センサと、後輪の回転速度(車輪速に相当)を検出する車輪速センサとを含んでいる。この自動二輪車10では、車輪速センサ28S、車速センサ24及び慣性センサ26等の検出結果を適宜に用いることによって、前後輪のスリップ率が算出される。なお、前後輪のスリップ率を算出(検出)する構成や算出方法は、公知の構成や算出方法を広く適用可能である。
この自動二輪車10においては、複数のスロットル弁12を2系統に分別し、各系統のスロットル弁12を独立した駆動モータ30A,30Bでそれぞれ駆動する2モータTBW方式を採用している。以下、複数のスロットル弁12を区別して表記する場合、進行方向の左側から順に、12A,12B,12C,12Dとそれぞれ表記する。
本構成では、左側2つのスロットル弁12A,12Bを第1系統に割り振り、第1系統のスロットル弁TH1として、一方の駆動モータ30A(以下、第1駆動モータ30Aと言う)が開閉制御する。また、右側2つのスロットル弁12C,12Dを第2系統に割り振り、第2系統のスロットル弁TH2として、他方の駆動モータ30B(以下、第2駆動モータ30Bと言う)が開閉制御する。
スロットルボディ13には、第1系統のスロットル弁TH1の開度を検出する開度センサ29Aと、第2系統のスロットル弁TH2の開度を検出する開度センサ29Bが設けられている。
コントローラ70は、2つのECU71,72及び記憶部73等からなり、スロットルセンサ22、センサ群23、及び開度センサ29A,29B等を介して自動二輪車10の各部の情報を取得し、これら情報に基づいて各気筒への燃料制御、点火制御、及びスロットル制御を行う。つまり、コントローラ70は、燃料制御装置、点火制御装置、及びスロットル制御装置として機能する。
また、車両制御システム1は、加速・減速レベル設定部20を備えている。加速・減速レベル設定部20は、自動二輪車10の加速レベル及び減速レベルを設定する装置であり、例えば、乗員であるライダーによって所望のレベルに設定される。コントローラ70は、スロットル制御を行うに際し、設定された加速レベル及び減速レベルを考慮する。これにより、ライダーの好みに応じて加速レベル及び減速レベルを可変することができる。
この自動二輪車10では、第1系統のスロットル弁TH1のスロットル制御と、第2系統のスロットル弁TH2のスロットル制御とを異なるECU71,72で行うようにしている。本構成では、一方のECU71(以下、メインECU71と言う)が、第1系統のスロットル弁TH1のスロットル制御と、全ての気筒への燃料制御及び点火制御等を行う。また、他方のECU72(以下、サブECU72と言う)が、第2系統のスロットル弁TH2のスロットル制御を行う。
メインECU71は、車内通信用の通信線L1を介してABSモジュレータ18及び警告ユニット19等と通信可能である。メインECU71とサブECU72とは、上記通信線L1とは別系統の通信線L2を介して通信可能に接続されている。
なお、ECUの数は2個に限定されず、1個でもよいし、3個以上でもよい。1個の場合は配線数を少なくでき、コンパクトかつシンプルに配置し易くなる。これに対し、複数のECUに分散するメリットとして、1個の場合よりも小型で低コストのECUを使うことができる。
記憶部73は、公知の記憶デバイスを広く適用できる。記憶部73には、コントローラ70が使用する各種のデータが記憶され、例えば、ライダーの要求トルクを特定するための要求トルク特定用データD1、要求トルク等を考慮して目標トルクを特定するための目標トルク特定用データD2、及び、目標トルクを、第1系統と第2系統とに分配するためのトルク分配用データD3等が記憶されている。
図2は、自動二輪車10を側方から見た場合のコントローラ70の位置を示す図である。図3は、自動二輪車10を上方から見た場合のコントローラ70の位置を示す図である。なお、説明中の前後左右、及び上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体を基準とした方向である。また、図2等に示す符号FRは車体前方を示し、符号UPは車体上方を示し、符号LHは車体左方を示している。
自動二輪車10の車体フレーム41は、車体前部から斜め下方に延びるフロントフレーム42と、フロントフレーム42から後方に延びるリアフレーム43(図3)とを備える。フロントフレーム42の上方に燃料タンク44が支持され、フロントフレーム42の下方にエンジン11が支持される。フロントフレーム42には、エンジン11の後方にピボット軸45を介して、後輪46を支持するスイングアーム47が支持される。リアフレーム43の上方にはシート48が支持される。また、図2及び図3中の符号49は、乗員が足を載せるステップである。
図2に示すように、車両側面視で、燃料タンク44の下方、シート48の下方、かつ、後輪46よりも上方に形成されるスペースを利用して、ECU71,72が配置される。コントローラ70は、水平に近い角度に傾斜した略矩形形状に形成される。例えば、コントローラ70は、ECU71,72等を実装した実装基板、及び、実装基板を収容する矩形形状の筐体で構成される。コントローラ70の後上方のスペース、つまり、燃料タンク44の後方、シート48の下方、かつ、後輪46よりも上方に形成されるスペースに、慣性センサ26が配置される。
図3に示すように、車両上面視で、コントローラ70には、左右に間隔を空けてメインECU71、及びサブECU72が配置される。
図2及び図3に示すように、コントローラ70とシート48との間に空くスペースに、慣性センサ26が配置される。慣性センサ26は、コントローラ70の一部に上下方向で重なる位置に配置されるので、コントローラ70及び慣性センサを前後方向にコンパクトに配置できる。コントローラ70及び慣性センサ26の上方は、シート48等が位置するので、上方からの雨水等がコントローラ70及び慣性センサ26に付着する事態を適切に防止できる。
図3に示すように、コントローラ70及び慣性センサ26の後方、かつ、シート48の下方には、ABSモジュレータ18及びバッテリー50が配置される。つまり、コントローラ70、慣性センサ26、ABSモジュレータ、及びバッテリー等からなる電装品が集約して配置され、配線長を短くできると共に、シート48によって上方を覆うことができる。また、シート48を取り外すことによってこれら電装品へのアクセスが容易となる。
なお、上記図2及び図3に示すコントローラ70及び慣性センサ26等の配置は一例であり、各部品の配置は適宜に変更してもよい。
図4は、自動二輪車10がコーナー(ターンと称する場合もある)を走行する場合のスロットル制御の一例を示す図である。
コーナーにおいて、第1ステージST1は、自動二輪車10がコーナー入口へ向かって減速する状況であり、コーナー入口状況、又は、非旋回減速状況と言うことができる。第2ステージST2は、自動二輪車10が旋回を開始した状況であり、エンジンブレーキを利用した減速を伴うことが多い状況である。第2ステージST2は、コーナー開始状況、又は旋回減速状況と言うことができる。
第3ステージST3は、自動二輪車10が旋回を継続する状況であり、減速した後に加速を伴うことが多い。第3ステージST3は、コーナー中の状況、又は、旋回加速状況と言うことができる。第4ステージST4は、コーナー出口の状況であり、加速を伴うことが多い状況である。第4ステージST4は、コーナー出口状況、又は非旋回加速状況ということができる。なお、加減速をどのように行うかは、ライダーが適宜に選択する事項である。
自動二輪車10のライダーは、エンジンブレーキを適宜に利用して自動二輪車10を走行させることが多い。例えば、第2ステージST2や第3ステージST3ではエンジンブレーキが積極的に利用される。ライダーによっては、従来得られなかったより強いエンジンブレーキを要望することが考えられる。
車両制御システム1は、このようなライダーの要望に応えるべく、ライダーからの強いエンジンブレーキの要求に相当する減速要求を検出すると、減速要求に応えるべく、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度に制御するスロットル制御を行うスロットル制御機能を有している。
このスロットル制御は、ライダーのスロットル操作によって変化し、また、自動二輪車10の仕様によっても変化する。例えば、ライダーからの加減速の増大要求が相対的に高いと推定されるスポーツ車両の場合、それ以外の車両と比較して、少なくともエンジンブレーキを増大させるスロットル制御が適用される。
本構成では、加速・減速レベル設定部20によって、ライダーがエンジンブレーキや加速のレベルを選択可能にしている。このため、ライダーのスロットル操作が同じであっても、選択されたレベルに応じてライダーの要求トルクが特定され、その要求トルクを実現するように加速やエンジンブレーキを調整するスロットル制御が実施される。
このスロットル制御では、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る空気量に調整する条件を満たすことによって、強いエンジンブレーキを実現する。
本構成では、図4に示すようなスロットル制御が実施される。なお、図4に記載する各ステージST1~ST4でのスロットル弁TH1,TH2の制御の一例であり、上述したように、ライダーのスロットル操作や選択された加速や減速のレベルに応じて適宜に変化するものである。
図4に示す各ステージST1~ST4のスロットル制御例を説明する。
図4には、第1ステージST1において、スロットル弁TH1,TH2を殆ど閉じた同じ制御状態に制御し、かつ、1番のスロットル弁12Aに対応する気筒についてのみ燃料供給及び点火の制御を行い、2番~4番のスロットル弁12B~12Dに対応する気筒については、少なくとも燃料カットを行うことで、ライダーが要求する減速状態を得た場合を示している。
なお、燃料カットを行った気筒については、点火の制御を行ってもよいし、点火の制御を行わないようにしてもよい。
図4には、第2ステージST2において、スロットル弁TH1,TH2を異なる開度であって、第2系統のスロットル弁TH2が全開状態に制御されることによって、ライダーが要求する減速状態を得ている。
第2系統のスロットル弁TH2が、燃料カットされた状態で大きく開くので、第2系統に対応する気筒内に流入する空気量が増加し、第2系統に対応する気筒のポンピングロスが増加する。これによって、エンジンブレーキが増大し、強いエンジンブレーキが得られる。
図4には、第3ステージST3において、スロットル弁TH1,TH2を異なる開度であって、第2系統のスロットル弁TH2が全閉状態に制御されることによって、ライダーが要求する加速状態を得ている。
第2系統のスロットル弁TH2が全閉状態に制御されるので、第2系統に対応する気筒のポンピングロスを抑えることができる。後述するように、第1系統及び第2系統のスロットル弁TH1,TH2は、ライダーの要求トルクを考慮した目標トルクを実現するように開度が制御される。このため、第2系統のスロットル弁TH2を全閉状態にした分、第1系統のスロットル弁TH1の開度が大きくなる。
なお、図4に示す第3ステージST3では、1番及び2番のスロットル弁12A,12Bに対応する気筒についてのみ燃料供給及び点火の制御を行っている。
ところで、各気筒の燃焼安定性を判断する指標の一つとして、燃焼COV(Coefficient Of Variance)が知られている。燃焼COVは、最も安定性の悪い失火から最も安定性の良い完全燃焼までの度合を示す指数であり、その値が小さいほど燃焼の安定性が高いことを示している。燃焼COVは、燃焼安定指数、燃焼変動率、熱発生率の変動率、及び単にCOVと称される場合もある。以下、燃焼COVを、COVと表記する。
エンジン11が低負荷のときにCOVが高いことがあり、期待するトルクが得られないことがある。
図4に示す第3ステージST3では、目標トルクを満足しつつ、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とが異なる開度であって、第1系統のスロットル弁THの開度が、第2系統のスロットル弁TH2の開度よりも吸気量を高める開度、つまり、燃焼安定性を高める開度に制御される。これにより、エンジン11が低負荷のためCOVが高くなり易い第3ステージST3において、第1系統に対応する気筒の燃焼安定性を高め、期待するトルクを得やすくなる。期待するトルクを得ることで、エンジン11が低負荷でもトラクション性能の向上を期待でき、旋回性の向上も期待できる。
図5は、コントローラ70の機能構成を示すブロック図である。
コントローラ70において、加速要求トルク特定部75Kは、加速レベル、エンジン回転数NE、及びスロットルグリップ21の開度THG(以下、グリップ開度THGと表記する)に基づき、加速の要求トルクTRQ_RQを特定する。加速の要求トルクTRQ_RQは、ライダーが要求する加速を行うために必要なトルクであり、記憶部73に記憶された要求トルク特定用データD1を利用することによって、加速レベル、エンジン回転数NE及びグリップ開度THGに基づいて特定される。
つまり、加速要求トルク特定部75Kは、加速レベル、エンジン回転数NE、及びグリップ開度THGからなる車体情報に基づいて、ライダーからの加速要求の有無を検出し、加速要求に応じてライダーの要求トルクTRQ_RQを特定する「加速時の要求検出部」として機能する。なお、加速要求を検出するための車体情報は、上記情報に限定しなくてもよい。
コントローラ70において、減速要求トルク特定部75Gは、減速レベル、エンジン回転数NE、グリップ開度THG、ロール角及びスリップ率に基づき、減速の要求トルクTRQ_RQを特定する。減速の要求トルクTRQ_RQは、ライダーが要求する減速を行うために必要なトルクであり、記憶部73に記憶された要求トルク特定用データD1を利用することによって、減速レベル、エンジン回転数NE、グリップ開度THG、ロール角及びスリップ率に基づいて特定される。
つまり、減速要求トルク特定部75Gは、減速レベル、エンジン回転数NE、グリップ開度THG、ロール角及びスリップ率からなる車体情報に基づいて、ライダーからの減速要求の有無を検出し、減速要求に応じてライダーの要求トルクTRQ_RQを特定する「減速時の要求検出部」として機能する。なお、減速要求を検出するための車体情報は、上記情報に限定しなくてもよい。
コントローラ70において、セレクター75Sは、加速要求トルク特定部75Kの判定結果(加速要求に相当する加速の要求トルクTRQ_RQ)、及び、減速要求トルク特定部75Gの判定結果(減速要求に相当する加速の要求トルクTRQ_RQ)を選択して出力する。本構成では、セレクター75Sは、加速要求を減速要求よりも優先して選択する。
トルクマネージャ76は、セレクター75Sが選択した要求トルクTRQ_RQと各種アプリケーションからの要求とに基づいて、目標トルクTRQ_Tを特定する。各種アプリケーションは、自動二輪車10の状態や動作モードを含み、例えば、トラクションコントロール、変速、及びクルーズコントロールを実現するアプリケーションである。例えば、トルクマネージャ76は、要求トルクTRQ_RQと各種アプリケーションからの要求トルクを比較し、実現すべきトルクを、目標トルクTRQ_Tとして特定する。この場合、記憶部73に記憶された目標トルク特定用データD2を利用することによって、目標トルクTRQ_Tが特定される。
なお、要求トルクTRQ_RQや目標トルクTRQ_Tを特定する処理、要求トルク特定用データD1、及び、目標トルク特定用データD2については、公知の処理やデータを広く適用可能である。
コントローラ70において、トルク分配部77は、目標トルクTRQ_Tを第1及び第2系統のそれぞれに分配する分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBを特定する。この場合、記憶部73に記憶されたトルク分配用データD3を利用することによって、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBが特定される。
トルク分配用データD3は、各系統で実現するべきトルクの比率を特定するデータであり、図5に例示するような、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの比率を規定するマップデータ(トルク分配用マップデータ)である。マップデータを用いることにより、簡易に分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの比率を特定し、特定した比率に基づいて、目標トルクTRQ_Tから分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBを特定できる。
コントローラ70において、第1開度算出部78Aは、分配トルクTRQ_TAとエンジン回転数NEに基づき、分配トルクTRQ_TAに相当するトルクを得るのに必要な第1系統のスロットル弁TH1の開度TH_Aを算出する。
また、第2開度算出部78Bは、分配トルクTRQ_TBとエンジン回転数NEに基づき、分配トルクTRQ_TBに相当するトルクを得るのに必要な第2系統のスロットル弁TH2の開度TH_Bを算出する。
コントローラ70において、第1系統制御部79Aは、第1開度算出部78Aが算出した開度TH_Aとなるように、第1駆動モータ30Aを制御する。また、第2系統制御部79Bは、第2開度算出部78Bが算出した開度TH_Bとなるように、第2駆動モータ30Bを制御する。この場合、第1系統制御部79A及び第2系統制御部79Bは、予め規定されたアイドル分の開度を考慮して、第1駆動モータ30A及び第2駆動モータ30Bを制御することによって、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBが適切に得られるように、各系統のスロットル弁TH1,TH2の開度を制御する。
図5に示すように、第2開度算出部78B及び第2系統制御部79Bは、サブECU72によって実現され、残りの構成はメインECU71によって実現される。より具体的には、メインECU71は、両系統の分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBを特定し、第2系統の分配トルクTRQ_TBをメインECU71がサブECU72に送信する処理を行う。さらに、メインECU71は、分配トルクTRQ_TAを実現するように、第1系統のスロットル弁TH1を制御する。一方、サブECU72は、受信した分配トルクTRQ_TBを実現するように、第2系統のスロットル弁TH2を制御する。
サブECU72は、第2系統のスロットル弁TH2の開度や、第2系統側のTBWの故障情報をメインECU71に送信する機能も有している。メインECU71は、第2系統側のTBWの故障情報を受信した場合、又は、第2系統側のTBWの故障情報を検出した場合、警告ユニット19を利用して、その故障情報を表示又は音声等で報知する処理を行う。また、メインECU71は、第1系統側のTBWの故障情報を受信した場合、又は、第1系統側のTBWの故障情報を検出した場合、警告ユニット19を利用して、その故障情報を表示又は音声等で報知する処理を行う。これによって、メインECU71を介して、第1系統及び2系統側の不具合を外部に報知することができる。
なお、警告ユニット19には、各種の報知デバイスを広く適用可能である。
エンジン11への燃料制御や点火制御は、メインECU71によって行われる。このため、スロットルセンサ22やセンサ群23の検出結果はメインECU71に入力され、サブECU72には入力されない。燃料制御や点火制御については公知の技術を適宜に適用可能である。
本構成において、各系統のスロットル弁TH1,TH2の開度が異なる場合が存在するため、各気筒に供給される空気量も異なる事態が生じる。メインECU71は、各気筒への空気量に合わせて燃料制御を実行する。
図6は、スロットル制御によるエンジンブレーキ増幅制御を説明する図である。
図6には、第1ステージST1から第3ステージST3における目標トルクTRQ_Tの変化特性例を示し、符号TFはフリクショントルクを示している。
フリクショントルクTFは、全てのスロットル弁TH1,TH2が全閉で少なくとも燃料カットされている(本構成では点火カットもされている)ときに得られる減速トルクであり、従来のエンジンブレーキの最大状態に相当する。
図6に示すように、第1ステージST1から第2ステージST2に移行した場合に、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFよりも大きい減速トルクとなる。
具体的には、減速要求トルク特定部75Gは、減速要求として、車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、グリップ開度THGが、ある開度以上から前記所定開度以下まで変化したことを検出した場合に、フリクショントルクTFよりも大きい減速の要求トルクTRQ_RQを特定する。また、トルクマネージャ76が、要求トルクTRQ_RQと各種アプリケーションからの要求トルクを比較することによって、フリクショントルクTFよりも大きい減速の目標トルクTRQ_Tが特定される。
この「車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、グリップ開度THGが、ある開度以上から所定開度以下(例えばグリップ全閉)まで変化した状態」は、本発明の「所定開度状態」に相当しており、図6の領域JKの期間に相当している。
減速の要求トルクTRQ_RQがフリクショントルクTFよりも大きい場合、コントローラ70は、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度であって、かつ、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る空気量に調整する開状態にする制御を行う(図6参照)。
なお、図6中のFCは、燃料カットされた状態を示し、Firingは、燃料供給と点火の制御が行われている状態を示している。
この制御により、図6に示すように、第2ステージST2に入ると、燃料カットされた状態で、第2系統のスロットル弁TH2が開状態に制御され、第2系統に対応する気筒内に流入する空気量が増加することで、ポンピングロスの増大によりエンジンブレーキが増大する。
これにより、第2系統の分配トルクTRQ_TBとフリクショントルクTFとの差を補うようにエンジンブレーキが増大し、ライダーが要求する減速状態が得られる。
図6に示すように、第2ステージST2から第3ステージST3に移行する場合、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFと一致した後、フリクショントルクTFよりも小さい減速トルクとなり、最終的に加速トルクとなる。
図6の例では、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFと一致した時点で、第2系統のスロットル弁TH2が完全に閉じた状態となり、その後、第2系統のスロットル弁TH2が徐々に開くと共に、第2系統に対応する気筒の燃料供給及び点火の制御が開始される。これにより自動二輪車10が加速を開始する。
この加速の際、第1系統の分配トルクTRQ_TAが分配トルクTRQ_TBよりも高い値に設定されることにより、第1系統のスロットル弁TH1が第2系統のスロットル弁TH2よりも先に開く。
第1系統のスロットル弁TH1が第2系統のスロットル弁TH2よりも先に開くことにより、第2系統のスロットル弁TH2が開→閉→開へと変化することが加速へのタイムラグを招く事態を抑制できる。これにより、減速状態から加速状態への移行をスムーズに行うことができ、つまり、第3ステージST3での走行をスムーズに行うことが可能になる。
図7は、トルク分配用データD3によって規定される目標トルクTRQ_Tと、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの分配比率の一例を示した図である。この図に示すように、目標トルクTRQ_Tが低いほど、分配トルクTRQ_TAの比率が高くなり、分配トルクTRQ_TBの比率が低くなる。
図7の例では、目標トルクTRQ_Tの閾値TRQ_TK以上では、目標トルクTRQ_Tを等分割した分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBにする。
したがって、ライダーが加速を要求するスロットル操作を行うと、目標トルクTRQ_Tが徐々に増大し、最初は第2系統の分配トルクTRQ_TBの比率が高く、徐々に第2系統の分配トルクTRQ_TBと第1系統の分配トルクTRQ_TAとが等分割となる。これにより、加速開始時には、系統が異なる気筒の爆発間隔でトルクが変動し、トラクション性能や加速感の向上を期待できると共に、四気筒の等間隔爆発エンジンでありながら、二気筒エンジンを疑似したトルク変動を実現することができる。
また、目標トルクTRQ_Tの閾値TRQ_TK以上では、目標トルクTRQ_Tが等分割となるので、高い加速状態を実現し易くなる。したがって、ライダーが最大加速を要求するスロットル操作を行った場合に、第1系統及び第2系統のスロットル弁TH1,TH2を全開にでき、効率良く加速を行うことができる。
なお、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの分配比率は、図7のものに限定されず、適宜に変更してもよい。
図8は、図4に示す第1ステージST1の制御(1番のスロットル弁12Aに対応する気筒についてのみ燃料供給及び点火の制御を行う)等を実現するための第1エンジン制御の一例を示す図である。なお、図8は減速要求時の制御である。
コントローラ70は、図5に示す構成によって目標トルクTRQ_T(アプリケーションの要求がない場合、ライダーの要求トルクTRQ_RQに相当)から、スロットル弁TH1,TH2の開度TH_A、TH_Bを特定する(ステップS1)。次に、コントローラ70は、開度TH_A、TH_Bを予め規定した限界値でリミットし(ステップS2)、リミット後の開度TH_A、TH_Bと目標トルクTRQ_Tとに基づいて、目標トルクTRQ_Tの実現に全気筒の燃料カットが必要か否かを判定する(ステップS3)。
全気筒の燃料カットが必要と判定した場合(ステップS3;YES)、コントローラ70は、全気筒の燃料カットを行うことによって、目標トルクTRQ_Tを実現する(ステップS4)。なお、上述したように、燃料カットを行った気筒については、点火の制御を行ってもよいし、点火の制御を行わないようにしてもよい。
全気筒の燃料カットが必要でないと判定した場合(ステップS3;NO)、コントローラ70は、目標トルクTRQ_Tの実現に一部の気筒の燃料カットが必要か否かを判定する(ステップS5)。一部の気筒の燃料カットが必要と判定した場合(ステップS5;YES)、コントローラ70は、一部の燃料カットを行うことによって、目標トルクTRQ_Tを実現する(ステップS6)。
一部の気筒の燃料カットが必要でないと判定した場合(ステップS5;NO)、コントローラ70は、全気筒への燃料供給、及び点火制御を行うことによって、目標トルクTRQ_Tを実現する(ステップS7)。
図8に破線で示す処理によって、スロットル弁12のみの制御で得られる減速トルクよりも、燃料カットの分だけ減速トルクを変更させることができ、所望の目標トルクTRQ_Tを得ることができる。
このようにして、目標トルクTRQ_Tの達成のために、スロットル弁12の制御に加えて、全気筒又は一部の気筒の燃料カットが適宜に実施される。
図9は、図4に示す第2ステージST2の制御(第2系統に対応する気筒のポンピングロスを増加させて強いエンジンブレーキを得る制御)等を実現するための第2エンジン制御の一例を示す図である。
図9に示すように、コントローラ70は、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTF以下か否かを判定する(ステップSA)。目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTF以下の場合(ステップSA;YES)、コントローラ70は、第1及び第2系統に対応する気筒の燃料供給及び点火の制御を行うと共に、スロットル弁TH1,TH2の少なくともいずれかを開ける制御を行う(ステップSB)。
目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTF以下の減速トルクの場合、図9中の領域RX(トルクを減らす必要がある領域)に相当する。ステップSBでは、領域RXに対応するトルクを低減するように、スロットル弁TH1,TH2が制御される。
一方、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFよりも大きい減速トルクの場合(ステップSA;NO)、コントローラ70は、少なくとも第2系統に対応する気筒の燃料カットを行うと共に、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2を開ける制御を行う(ステップSC)。
目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFよりも大きい減速トルクの場合は、図9中の領域RY(トルクを足す必要がある領域)に相当する。ステップSCでは、領域RYに対応するトルクを補うように、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2が開制御される。
この図9に示す制御により、例えば、図6に示す第2ステージST2で示すように、ライダーから強いエンジンブレーキが要求される状況に相当する所定開度状態の場合に、スロットル弁TH1,TH2が異なる開度であって、第2系統のスロットル弁TH2が開いた状態に制御され、適切かつ強いエンジンブレーキが得られる。
以上説明したように、コントローラ70は、減速要求が無い場合、スロットルグリップ21の操作に応じて複数のスロットル弁12の開度を同じ開度で制御し、減速要求が有る場合、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度であって、かつ、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする条件で、自動二輪車10の目標トルクTRQ_Tを満足する開度に制御する。
減速要求が有る場合、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度であって、かつ、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする条件で、自動二輪車10の目標トルクTRQ_Tを満足する開度に制御するので、第2系統に対応する気筒の吸気量の増大によりエンジンブレーキを増大させることができ、適切かつ強いエンジンブレーキを実現することができる。
なお、スロットルグリップ21は、本発明の「スロットル操作子」に相当する。本構成では、複数のスロットル弁12を第1系統及び第2系統のいずれか一方に割り振る場合を例示したが、これに限定されない。例えば、複数のスロットル弁12を3以上の系統に振り分け、各系統毎に駆動モータで駆動するTBW方式を採用してもよい。この場合、トルク分配によって、自動二輪車10の目標トルクTRQ_Tを得る開度の組み合わせのうち、少なくとも第1系統及び第2系統については、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とが異なる開度であって、第1系統のスロットル弁TH1の開度が、第2系統のスロットル弁TH2の開度よりも燃焼安定性を高める開度に制御される。これにより、期待するトルクを得やすくなり、自動二輪車10のコントロール性が向上する。
また、コントローラ70は、減速要求として、車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、スロットルグリップ21の開度が、ある開度以上から所定開度以下まで変化した所定開度状態を検出した場合に、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度であって、かつ、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする。
この構成によれば、ライダーから強いエンジンブレーキが要求される状況に相当する所定開度状態の場合に、適切かつ強いエンジンブレーキを実現できる。
また、コントローラ70は、所定開度状態の場合、第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させつつ、第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行う。
第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させるので、エンジンブレーキが得られる。また、第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うので、第1系統のスロットル弁TH1が第2系統のスロットル弁TH2よりも先に開く。これにより、第2系統のスロットル弁TH2が開→閉→開へと変化することが加速へのタイムラグを招く事態を抑制でき、減速状態から加速状態への移行をスムーズに行うことができる。
また、エンジン11は、多気筒の等間隔爆発エンジンである。等間隔爆発エンジンで、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とが異なる開度に制御されるので、等間隔で爆発しながら各爆発で得られるトルクが変動する出力特性が得られ、トラクション性能の向上に有利である。
また、コントローラ70は、少なくとも第1系統のスロットル弁TH1を制御するためのメインECU71と、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2を制御するためのサブECU72とをそれぞれ備える。複数のスロットル弁12の制御を複数のECU71,72に分散させることで、1個のECUの場合よりも小型で低コストのECUを使うことができ、コスト低減が可能になる場合がある。
また、コントローラ70は、目標トルクTRQ_Tが、フリクショントルクTFよりも大きい減速トルクの場合に、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度であって、かつ、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする。
この構成によれば、フリクショントルクTFよりも大きいエンジンブレーキを適切に得ることができる。
なお、上述の実施形態は本発明の一態様を示すものであり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、細部等の構成は適宜に変更してもよい。例えば、TBWに通信を利用する場合、スロットル弁12を動かすまでに遅れが生じ、この遅れが応答性に不利となる。また、スロットル弁12を動かした後にスロットル弁12の位置がどこにあるかの情報が返ってくる場合にも時間を要するので、応答性に不利となる。TBWの応答性を向上させるために、各TBWの温度特性、加速度、将来与える(要求)駆動力、現在のスロットル開度位置等から将来のスロットル開度を推定する自己回帰モデルを利用してもよい。
また、本発明を、等間隔爆発エンジンのスロットル制御システムに適用する場合を説明したが、本発明を、等間隔爆発エンジン以外のエンジンのスロットル制御システムに適用してもよい。
また、本発明を、図2等に示す自動二輪車10のスロットル制御システムに適用する場合を説明したが、これに限定されず、本発明を、自動二輪車以外も含む任意の鞍乗り型車両、四輪車も含む任意の車両のスロットル制御システムに適用してもよい。
[上記実施の形態によりサポートされる構成]
上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。
(構成1)スロットル操作子と、多気筒のエンジンと、前記エンジンが有する各気筒への空気量を調整する複数のスロットル弁とを備えると共に、各気筒への燃料制御と点火制御を行う車両に対し、エンジン回転数、及びスロットル操作子の開度を含む車体情報を取得し、前記車体情報に基づいて前記スロットル弁を制御するコントローラとを備えるスロットル制御システムにおいて、前記車体情報に基づいて減速要求の有無を検出する要求検出部を備え、前記複数のスロットル弁は、第1系統及び第2系統を含む複数の系統のいずれかに割り振られ、前記コントローラは、前記減速要求が無い場合、前記スロットル操作子の操作に応じて前記複数のスロットル弁の開度を同じ開度で制御し、前記減速要求が有る場合、少なくとも前記第1系統及び第2系統については、前記第1系統のスロットル弁と前記第2系統のスロットル弁とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする条件で、前記車両の目標トルクを満足する開度に制御することを特徴とするスロットル制御システム。
この構成によれば、減速要求が有る場合に、車両の目標トルクを満足しつつ、第2系統に対応する気筒の吸気量の増大によりエンジンブレーキを増大させることができ、適切かつ強いエンジンブレーキを実現することができる。
(構成2)前記要求検出部が、前記減速要求として、前記車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、前記スロットル操作子の開度が、ある開度以上から所定開度以下まで変化した所定開度状態を検出した場合に、前記コントローラは、前記第1系統のスロットル弁と前記第2系統のスロットル弁とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とする構成1に記載のスロットル制御システム。
この構成によれば、乗員から強いエンジンブレーキが要求される状況に相当する所定開度状態の場合に、適切かつ強いエンジンブレーキを実現できる。
(構成3)コントローラは、前記所定開度状態の場合、前記第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させつつ、前記第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うことを特徴とする構成2に記載のスロットル制御システム。
第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させるので、エンジンブレーキが得られる。また、第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うので、第1系統のスロットル弁が第2系統のスロットル弁よりも先に開く。これにより、第2系統のスロットル弁が開→閉→開へと変化することが加速へのタイムラグを招く事態を抑制でき、減速状態から加速状態への移行をスムーズに行うことができる。
(構成4)前記エンジンは、多気筒の等間隔爆発エンジンであることを特徴とする構成1から3のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
等間隔爆発エンジンで、第1系統のスロットル弁と第2系統のスロットル弁とが異なる開度に制御されるので、等間隔で爆発しながら各爆発で得られるトルクが変動する出力特性が得られ、トラクション性能の向上に有利であり、旋回性の向上も期待できる。
(構成5)前記コントローラは、少なくとも前記第1系統のスロットル弁を制御するためのECUと、少なくとも前記第2系統のスロットル弁を制御するためのECUとをそれぞれ備えることを特徴とする構成1から4のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
スロットル弁の制御を複数のECUに分散させることで、1個のECUの場合よりも小型で低コストのECUを使うことができ、コスト低減が可能になる場合がある。
(構成6)前記コントローラは、前記目標トルクが、全てのスロットル弁が全閉で少なくとも燃料カットされているときに得られる減速トルクに相当するフリクショントルクよりも大きい減速トルクの場合、前記第1系統のスロットル弁と前記第2系統のスロットル弁とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とする構成1から5のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
この構成によれば、フリクショントルクよりも大きいエンジンブレーキを適切に得ることができる。
1 車両制御システム(スロットル制御システム)
10 自動二輪車
11 エンジン
12,12A~12D スロットル弁
13 スロットルボディ
21 スロットルグリップ(スロットル操作子)
22 スロットルセンサ
23 センサ群
30A,30B 駆動モータ
70 コントローラ
71 メインECU
72 サブECU
73 記憶部
75K 加速要求トルク特定部
75G 減速要求トルク特定部(要求検出部)
75S セレクター
76 トルクマネージャ
77 トルク分配部
78A 第1開度算出部
78B 第2開度算出部
TH1 第1系統のスロットル弁
TH2 第2系統のスロットル弁
D1 要求トルク特定用データ
D2 目標トルク特定用データ
D3 トルク分配用データ

Claims (5)

  1. スロットル操作子(21)と、多気筒のエンジン(11)と、前記エンジン(11)が有する各気筒への空気量を調整する複数のスロットル弁(12)とを備えると共に、各気筒への燃料制御と点火制御を行う車両(10)に対し、エンジン回転数、及びスロットル操作子(21)の開度を含む車体情報を取得し、前記車体情報に基づいて前記スロットル弁(12)を制御するコントローラ(70)とを備えるスロットル制御システムにおいて、
    前記車体情報に基づいて減速要求の有無を検出する要求検出部(75G)を備え、
    前記複数のスロットル弁(12)は、第1系統及び第2系統を含む複数の系統のいずれかに割り振られ、
    前記コントローラ(70)は、前記減速要求が無い場合、前記スロットル操作子(21)の操作に応じて前記複数のスロットル弁(12)の開度を同じ開度で制御し、
    前記減速要求が有る場合、少なくとも前記第1系統及び第2系統については、前記第1系統のスロットル弁(TH1)と前記第2系統のスロットル弁(TH2)とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする条件で、前記車両(10)の目標トルクを満足する開度に制御し、
    前記目標トルクが、全てのスロットル弁(12)が全閉で少なくとも燃料カットされているときに得られる減速トルクに相当するフリクショントルクよりも大きい減速トルクの場合、前記第1系統のスロットル弁(TH1)と前記第2系統のスロットル弁(TH2)とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とするスロットル制御システム。
  2. 前記要求検出部(75G)が、前記減速要求として、前記車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、前記スロットル操作子(21)の開度が、ある開度以上から所定開度以下まで変化した所定開度状態を検出した場合に、前記コントローラ(70)は、前記第1系統のスロットル弁(TH1)と前記第2系統のスロットル弁(TH2)とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とする請求項1に記載のスロットル制御システム。
  3. 前記コントローラ(70)は、前記所定開度状態の場合、前記第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させつつ、前記第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うことを特徴とする請求項2に記載のスロットル制御システム。
  4. 前記エンジン(11)は、多気筒の等間隔爆発エンジンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
  5. 前記コントローラ(70)は、少なくとも前記第1系統のスロットル弁(TH1)を制御するためのECU(71)と、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)を制御するためのECU(72)とをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
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