JPH01193064A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ業上の利用分野） 本発明はエンジンの制御装置に関し、特に、車体振動の
低減を目積したエンジンの制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば流体継手等を経由せずに動力を伝達してい
る車両において、比較釣魚なアクセル操作を行なうと、
車両はガクガクとした車体の前後振動を起こした。これ
はエンジンのトルク変化が起震源となり、それが駆動系
の共振により増大したものである。これに対し、エンジ
ンのトルク変化を制限したり、駆動系の剛性を適正化す
る対策が取られているが、十分とは言えない。

また、最近積極的にエンジンのトルクを変化させ、振動
を素早く収束させる案が出ている（特開昭５８−４８７
３８号等）、この特開昭５８−４８７３８号は、エンジ
ン回転数変化を検出して、この回転数変化に対してエン
ジントルクを逆特性となるようにするというものである
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭５８−４８７３８号によれば、加速時エンジ
ン回転数の変動が増大側にある時に点火時期を遅角側に
し、減少側にあるときは点火時期を進角側に制御するこ
とにより、車体の加速振動が効果的に抑制される。

しかしながら、実際の車両の運動特性を考慮したとき、
ドライバが急加速を要求した場合は、車両は鋭く立上が
る加速Ｇを得るのが好ましいものであるが、上記装置に
よれば、このような時にも加速Ｇを低下、する方向に、
即ち点火時期が遅角側に制御されるために、ドライバの
要求に合致しないという問題があった。

そして更に言うならば、上記の加速感の低下という問題
は、エンジン回転数の変動値を点火時期制御に反映させ
てトルク制御を行なうという上述の特開昭５８−４８７
３８号の技術に限られず、加速時の車体振動を検出（例
えば、振動自体を検出する）シ、この振動方向とは逆の
方向でエンジン制御を行ない、結果的に車体振動を抑制
するという一般的なエンジン振動抑制技術に共通する問
題でもある。

そこで本発明は、加速時の車体振動を検出し、この振動
方向とは逆の方向でエンジン制御を行なって車体振動を
抑制するエンジンの制御装置において、車両の要求運動
特性が鋭い加速Ｇを要求している時と、安定性を要求し
ている時とで、制御のパターンを変える必要があるとの
考えの下で、急加速時には上記エンジンのトルク制御を
遅らせることにより、ドライバの加速要求に見合った加
速感を得ることのできるエンジンの制御装置を提案する
ものである。

［問題点を解決するための手段及び作用］上記課題を達
成するための本発明の構成は、第１図にあるように、加
速時の車体前後振動を検出し、この振動特性とは逆位相
でエンジンの出力トルク制御を行なうトルク制御手段を
有するエンジンの制御装置において、加速要求を検出す
る検出手段と、上記手段が急加速を検出すると、前記ト
ルク制御手段の出力トルク制御の開始を遅延させる遅延
手段とを具備したことを特徴とする。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明の詳細な説明する。こ
の実施例は、従来の車体振動制御であるところの、車体
振動と逆位相のトルク制御によりエンジン出力が低下し
てしまう点に鑑みて、これによる加速感減退を改良する
ことを主な課題とするものであり、その概略はかかるト
ルク制御を、急加速開始の一定時期に制限しようという
ものである。

〈エンジン振動抑制システム〉 第４図〜第６図を用いて、本実施例に係るエンジン振動
抑制システムの全体構成について説明する。

第４図は４気筒の燃料噴射式エンジンの全体図である。

本実施例に特に関連する部分はエアフローメータ１、ス
ロットル弁２、インジェクタ５、冷却水温を検知する温
度センサ８、点火プラグ９、点火コイル１０、ディスト
リビュータ１１、イグナイタ１８、吸気管内圧Ｂを検出
するためのブースト圧センサ１９、エンジン全体の制御
を行なうエンジンコントローラ（ＥＣＵ）２０．　そし
てスロットル弁２の開度（ＴＶＯ）を検知する開度セン
サ２２、アクセル開度を検知する開度センサ２３、変速
機（不図示）のギア位置ＧＰを検知するポジションセン
サ２４等である。

吸入された空気は、エアフローメータ１により吸気量Ｑ
、を測定される。この吸入空気はスロットル弁２により
、その量を調整されながら、サージタンク３を経て、エ
ンジン本体６の燃焼室に導かれる。ガソリンはインジェ
クタ５から噴射される。この噴射時間はＥＣＵ２０から
出力されるパルス信号τによって規定される。燃焼した
混合気は排気マニホールド、触媒コンバータ１７を経て
大気中に放出される。

ディストリビュータ１１のクランク角センサ１２からは
クランク角信号ＣＡが、シリンダセンサ１３からはシリ
ンダ信号ＣＶが、エンジン回転毎にＥＣＵ２０に向けて
出力され、気筒の判別とエンジン回転の同期に利用され
る。

尚、イグナイタ１８は周知のものと同じもので、点火時
期信号Ｉ（１の立ち上がり時に、−次電流をカットして
、カット後の一定時間後に通電を再開するものである。

第５図はＥＣＵ２０の内部構成と、それと種々のセンサ
等との接続を示す図である。同図において、クランク角
信号ＣＡは波形整形回路３０を経て、ＣＰＵ３４の割込
み端子に入力される。この信号ＣＡはＴＤＣの４５度前
の回転角信号であり、ＢＴＤＣ４５度で表わされ、ＣＰ
Ｕ３４に入力されると、割込みルーチンが呼び出されて
、例えばエンジン回転数の演算等が行なわれる。シリン
ダセンサ１３からの信号ＣＹは、デジタルバッファ３２
．入力ボート３３を経て、ＣＰＵ３４に入力されて、気
筒判別に使用される。

アナログ信号であるブースト圧Ｂ、吸気量Ｑ１等はアナ
ログバッファ３３を経て、Ａ／Ｄ変換器４６によりデジ
タル値に変換され、この変換されたデジタル値はＣＰＵ
３４に入力される。３６〜４０はプログラム可能なタイ
マ（ＰＴＭ）であり、それらにセットされるデータは上
から順に夫々、点火時期ＩＧ、４つのシリンダの為の４
つの燃料噴射パルスで１〜で４である。これらのＰＴＭ
のクロック信号は自由にカウントするカウンタ（ＦＲＣ
）４２から供給される。

ＲＯＭ４３は後述のフローチャートの如き制御手順のプ
ログラム等を格納する。ＲＡＭ４２は制御に必要な中間
データを一時的に保存するために用いられる。

第６図はＥＣＵ２０で行なわれるエンジン制御の機能ブ
ロック図である。インジェクタ５からの燃料噴射量τを
演算するブロックであるＥＧＩセクションは周知なもの
である０点火時期を制御するＥＳＡセクションが車体振
動抑制のためのトルク制御を行なう中心部分である。

（ＥＳＡセクションの概要〉 この実施例におけるＥＳＡセクションの制御の概要を第
２図、第３図、第６図を用いて説明する、第２図は、ア
クセルが踏まれて、スロットル弁２が開いた（ＴＶＯは
スロットル開度）ときの、エンジン回転数Ｎの変化をマ
クロ的に示したものであり、′ｓ３図はエンジン回転数
Ｎ等をミクロ的に表わしたものである。

車体振動（加速度Ｇで表わされる）の周期は、例えば変
速比等といった駆動系の状態が変化しない限りは、第３
図（ｂ）に示すように大体変動はない、即ち、振動の振
幅に変化はあるものの、振動周期には、車種によって、
また振動の経通時間等によっては変化はない、また、車
体振動が発生すると、駆動系に捩りが発生し、それは回
転Ｎの変動に表われる。これらのことは、換言すれば、
車体振動は、間接的にはエンジン回転数Ｎの変動ΔＮ　
（＄３図の（ｅ））としてとらえられることを意味する
。即ち、車体振動は周期変動であるから、回転数変動Δ
Ｎは、振幅９位相差は別にして車体振動と同じ周期をも
つ（第３図（ｅ））、従って、ΔＮは振動抑制には最も
適当な情報であり、そこで、これを適当に情報処理して
、点火時期ＩＱの進角／遅角量ΔＩＱに変換して、振動
抑制のためのトルク制御を行なう、このような制御がＥ
ＳＡセクションで行なわれる主な内容である。

ＥＳＡセクションは主にプログラム制御で行なわれるた
めに峻別することは困難であるが、機能的にみて、大き
く「要求点火時期計算ブロック」と「要求トルク計算ブ
ロック」の２つに区別できる。エンジンのトル（変更制
御の特性は、車体振動周期の逆位相で行なうようにする
とよい、このようなトルク変化を発生する点火時期補正
量ΔＩＧを演算するのが「要求点火時期計算ブロック」
の役目であり、この計算ブロックは後述の各実施例の制
御プログラムの所定のステップにて実現される。

これから詳細に説明するこの実施例では、現在の振動を
抑えるために、現時点のサイクルでの回転数変動ΔＮ０
と、２００ｍ５間の時間幅で演算した回転数変動の平均
値ΔＮ、。。どの差ΔＮ０−ΔＦＪ２゜。

からΔＩ０を演算する。即ち、 ΔＩＧｗｍ定数×（ΔＮ０−八Ｎｚｏｏ）である。

「要求トルク計算ブロック」での制御は、（ΔＮ０−Δ
Ｎ２ｏａ）の演算が行なわれる。ここで、△ＩＧ演算の
ための「定数」を正とすれば、（ΔＮｏ−ΔＮ２゜。）
等が、正のときはトルク低下方向に、負のときはトルク
上昇方向の制御を意味するものとする。

以上がこの実施例で行なわれる振動抑制のための基本的
なトルク制御であり、この実施例では更にこの基本制御
に対して以下に述べるような特別の制御を行なっている
。

く制御の詳細〉 この実施例では、振動抑制のためのトルク制御を行なう
制御開始時期を、スロットル開度ＴＶＯ（若しくは、ア
クセル開度α）並びに、スロットル開度変化△ＴＶＯ（
若しくはΔα）に応じて変化させようとする。具体的に
言えば、加速開始から１５０ｍ５〜４００ｍ５の間、Ｔ
ＶＯ（または、α）が大きい場合、もしくは、ΔＴＶＯ
（または、Δα）が大きい場合は、ドライバが急な加速
を要求しているため、高いピークを有する加速度を実現
するようにエンジントルク制御の開始を遅らせる。

第７Ａ図に、エンジントルク制御による加速時の車体前
後振動の低減効果を示し、第７Ｂ図にトルク制御のカー
ブを示す、第７Ａ図、第７Ｂ図中で、実線は加速直後か
らエンジントルク制御をおこなった場合を、点線は少し
遅らせてエンジントルク制御を開始した場合（即ち、本
実施例による場合）を、−点鎖線は全くエンジントルク
制御を行なわなかった場合を示している。加速感は加速
度のピークに相当影響されるため、ドライバが急な加速
を要求する場合には、点線のような加速度波形が望まし
い。一方、ドライバが特に急な加速を要求していないと
きは、加速度のピークが高すぎると逆にショックとして
感じ不快感となるので、この様な場合には、実線のよう
な加速度波形が望ましいからである。

第８Ａ図〜第８Ｄ図に従ってこの実施例の制御の詳細説
明を行なう、ここで、第８Ａ図はＰＴＭ４７により５ｍ
ｓ毎に割り込み起動されるＥＳＡセクションのメインル
ーチンである。第８Ｂ図はメインルーチン中の点火時期
補正量△Ｉ、計算（ステップ５２０）の詳細を表わした
ものである。第８Ｃ図はクランク角信号ＣＡ　（＝ＴＤ
Ｃ前４５度）の割り込みにより起動されるところのエン
ジン回転数並びにエンジン回転数変動ΔＮの計算のため
のルーチンである。また、第８Ｄ図はイグナイタ１８へ
の点火パルスを制御するための２１Ｍ３６により起動さ
れるＯ　ＣＩ　（−０ＵＴＰすＣＯＭＰＡＲＥ　ＩＮＴ
ＥＲＲＵＰＴ）ルーチンである。

先ず、第８Ｃ図のクランク角信号割り込みルーチンから
説明する。ＴＤＣの前の４５度にクランクが回転すると
、ステップＳ７０に進み、ＦＲＣ４１から現在時刻１．
を読み込む。ステップＳ７２では、前回の割り込み時に
計算、しておいたその割り込み時ＭＪ　ｔ　ｏとから、
ＴＤＣ周期ｔｙｏｃ（クランク半回転に要する時間）を
、 ｔｔｏｃ　＝　ｔ＋　−ｔ。

に従って演算する。ステップＳ７４で、次回の割り込み
のために１．の値を七〇にセーブしておき、ステップＳ
７６で、エンジン回転数Ｎを計算する。ステップ３７８
では、前回のＢＴＤＣ４５度時に計算されたエンジン回
転数Ｎ０とからエンジン回転数変動ΔＮを、 △Ｎ　＝Ｎ　−Ｎ　。

から求める。ステップＳ８０では、次回の回転数変動を
演算するときのために、エンジン回転数ＮをＮｏにセー
ブしておく。

第８Ａ図に従って、５ｍｓ毎に起動されるメインルーチ
ンの説明を行なう、このメインルーチンは、通常点火時
期ＩＯＮ及び加速時の振動抑制を行なうための点火時期
補正量ΔＩ、を計算し、最終点火時期■。

ＩＱコＩＯＮ＋△Ｉ（１ を計算する。このＩＱは、２１Ｍ３６に対しパルス幅と
して演算出力される。さて、ステップｓ２で、通常の条
件に従って、通常点火時期ｒａｓの計算を行なう、この
通常の条件とは、例えば、ガソリンオクタン価、ノッキ
ング発生量等である。ステップＳ４では、スロットル開
度ＴＶＯｏエンジン水温Ｔｗ、ギア位置信号ＧＰ等を読
み込む、ステップＳ６では、変速機（不図示）がニュー
トラル状態か、クラッチ（不図示）が断であるかを調べ
る。これらの状態はＧＰ−０として検知される。ＧＰ−
０の状態では、車体振動は発生しないから、トルク制御
を行なう必要がなく、従って、ステップ３３６に進んで
、ΔＩＧを“０″″に設定する。

ＧＰ≠０であっても、エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔ　ｗ
ａ以下であれば、同じくステップＳ３６に進んで、Δ■
Ｇを′０′″に設定する。これは、車体振動が発生して
いて、点火時期１（ｌを補正する必要があるときでも、
水温が低い状態でトルク制御を行なって点火時期を遅ら
せると、失火する可能性があるからである。

ステップＳ１０〜ステツプ３１４は、加速が開始された
かを検出する手順である。ここで、ＴＶＯｏは、前回（
の５ｍｓ割り込み）に求められたスロットル開度である
。加速の開始はＳｍｓ間のスロットル開度変化ΔＴＶＯ
が所定値ΔＴＶＯ。

以上であるか否かによって判断される。加速開始でなけ
れば、 △ＴＶＯ≦ΔＴＶＯ。

であるから、ステップ３２６で、加速振動の制御中であ
るかを、フラグＦＡｃのセット状態を調べることにより
確認する。このＦ”ＡｃフラグはステップＳ１６でセッ
トされ、加速開始検出後は、スロットル開度変化ΔＴＶ
Ｏが小であっても、一定の時間（第３図（ｄ））は加速
中であり、その間は加速振動制御を行なう必要があるた
めに、加速振動制御中であることを覚えておくためにあ
る。このフラグがセットしていなければ、ステップＳ３
６に進み、ΔＩ（Ｉを０”に設定する。

ステップＳ１４で加速開始を検知すると、ステップＳ１
６に進み、上記ＦＡｃフラグをセットし、ステップＳ１
８でゲインカウンタＧｃを初期値Ｇ。。にセクトする。

この初期値ＧｃＯは、この実施例のトルク変更制御を行
なうと、車体共振が収まるのに賽子る時間に相当するよ
うに前もって設定されるもので、ステップＳ２８で、 ＧＣ“ＧＣ−ＧｅＤｔＣ を行なって、Ｇｃが“Ｏ″ｍ　（ステップ５３２）に到
達するのに要する時間である（第１０図を参照）、カウ
ンタａＣに初期値ａＣＯをセットすると、ス≠ツブ３２
０に進み、後に詳述するトルク変更制御のための点火時
期補正量ΔＩ（Ｉの計算を実行する。このΔＩ６は、車
体振動加速度が正のときは、エンジントルクを低下させ
、負のときはエンジントルクを上昇させるような点火時
期補正量である。即ち、ステップＳ２２で、最終点火時
期■。が計算され、ステップＳ２４では、この■。に基
づいて、点火割り込みタイミングが計算される。尚、こ
の点火割り込みタイミングの計算は周知のものである。

ステップ３２８以下は、ＦＡＣフラグがセットしている
間であって、且つ、ステップＳ２０で、ＧＣ≧Ｇ　ＣＴ
Ｈ の間（ステップＳ３０でＮＯである間）は、ＴＶＯが大
きい場合（ステップ５３ＢのＴＶＯ＞ＴＶＯｂ）、もし
くはΔＴＶＯが大きい場合（ステップ３４０（７）ΔＴ
ＶＯ＞ΔＴＶＯｃ）は、エンジントルク制御の開始を遅
らせるために、ステップＳ３６でΔＩ、を０″に強制セ
ットするものである。さて、このトルク変更制御を停止
させる期間は、車体振動の最初のピークの山を超えるま
でであり、ギア位置により異なるために、第１０図に示
すようにギア位置により異ならせている。即ち、制御停
止期間は、第１速であれば４００ｍ５゜第２速であれば
２７０ｍ５．−となる、ステップＳ２０のＧ　ＣＴＨは
、ＧＣＯの値、Ｇ　ＣＤｔＣの値により色々設定できる
が、例えば、初期値ａＣＯを“１゜Ｏ”に設定し、ゲイ
ンカウンタＧｃの減算量ＧｃＤｔｃを１″に設定すれば
、第１０図に示したようなギア位置により異なる値をと
る。

第８Ｂ図により、点火時期補正量計算ルーチンを説明す
る。このサブルーチンの目的は、点火時期補正量ΔＩＱ
を計算すると共に、この補正量のリミット制御を行なう
ことにある。先ず、ステップＳ５０で、 ＫＧ　＝に６　ＸＧｃ により制御ゲインを計算する。Ｇ、は、第９図のＧｃの
ような漸減特性を示す。従って、制御ゲインＫ。も漸減
特性を示す、トルク変更制御により、車体振動Ｇが減少
してくると、ΔＮも減少してくるが、上式のＫＯのよう
にすることにより、より速やかに振動を収束させること
ができる。ΔＮも振動収束に従って漸減するものである
から、従って、制御ゲインＫ（ＩはＫＯの定数であって
もよい。

ステップＳ５２では、ステップＳａＯ（第８Ｃ図）で求
められた最新のエンジン回転数Ｎ０．２００ｍ５間の回
転数変動Δｍ　２０Ｇの平均値を演算する。２００ｍ５
の間に、メインルーチンは４０回実行されるから、この
ΔＮ２゜Ｏは、現在のエンジン回転数Ｎ０と２００ｍ５
前のエンジン回転数Ｎ２゜。とから、 で計算される。ステップ３５４では次回のサイクルにお
いてΔＮ、。。を計算できるように、Ｎ　２００、Ｎｌ
Ｇ！１．・・・＋ＮＩ。、Ｎａを更新する。ステップＳ
５６では、ステップＳ７Ｂで求めた最新のエンジン回転
数変動ΔＮ０とステップＳ５２で求めたΔＮ２゜。どの
差から、 △ＩＧ＝ＫｏＸ（ΔＮ０−ΔＮ２ｏｏ）点火時期補正量
を計算する。ここで、（△Ｎｏ−ΔＮ２゜。）に意味す
るところは、現時点でのエンジン回転数ΔＮ０から直流
成分ΔＮ２゜Ｏを差し引こうとするものである。という
のは加速時は基本的にエンジン回転数は上昇方向にある
ため、その変化分のみを検出する必要があるからである
。

ステップ３５８〜ステツプＳ６４は、点火時期補正量Δ
Ｉ（Ｉのリミット制御を行なう。最大リミット値は△Ｉ
　ＧＭＡＸ、最小リミット値は△工。ＭＩＮである。

かくして、この実施例によると、ギア位置に応じた適正
な時間である、加速開始から１５０ｍ５〜４００ｍ５の
間、ＴＶＯが大きい場合、もしくはΔＴＶＯが大きい場
合は、エンジントルク制御の開始を遅らせることにより
、高いピークを有する加速度を実現でき、ドライバが急
な加速要求に応えることができる。

尚、この実施例では、エンジントルクを変化させる手段
として点火時期を補正していたが、上記効果を達成する
ためには、空燃比、オルタネータ等の補機類の負荷、Ｅ
ＧＲ量、スロットル開度等を補正してもよい。

また、車体振動を検出する手段として、エンジン回転数
変動の他に、車体加速度、車輪速変化。

駆動軸のねじれ、エンジン変位等がある。

また、加速要求検知手段として、スロットル間度ＴＶＯ
，アクセル開度α等の他に、吸気負圧Ｂで行なってもよ
い、但し、この場合、エンジン回転数が低い場合に負圧
Ｂは僅かなアクセル開度でも吸気負圧Ｂは大きく変化す
るために、エンジン回転数による補正が必要である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のエンジンの制御装置によれ
ば、急加速時には、振動を抑制するためであってもトル
クを低下させるようなエンジン制御を遅らせることによ
り、ドライバの加速要求に見合った加速感を加速初期に
得ることので包る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明した図、 第２−は加速開始からのエンジン回転数Ｎの様子を示す
図、 第３図は車体振動とそれを抑制するためのトルク制御と
の位相関係を説明する図、 第４図は実施例のエンジンシステムの全体ブロック図、 ′ｓ５図はエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）の内部構成
を示す図、 第６図はＥＣＵにて行なわれるエンジン制御の機能ブロ
ック図、 第７Ａ図、第７Ｂ図は実施例の動作結果を説明する図、 第８Ａ図〜第８Ｄ図は実施例に係る制御フローチャート
、 第９図は実施例の動作原理を説明する図、第１０図は実
施例に使用される制御時間、閾値をテーブルとして表わ
した図である。 図中、 １・・・エアフローセンサ、２・・・スロットル弁、３
・・・サージタンク、４・・・吸気管、５・・・インジ
ェクタ、６・・・エンジン本体、８・・・水温センサ、
９・・・点火プラグ、１０・・・点火コイル、１１・・
・ディストリビュータ、１２・・・クランク角センナ、
１３・・・シリンダセンサ、１４・・・排気管、１８・
・・イグナイタ、１９・・・ブースト圧センサ、２０・
・・ＥＣＵ、２２・・・スロットル開度センサ、２３・
・・アクセル開度センサ、２４・・・ギア位置センサ、
３０・・・波形整形器、４６・・・Ａ／Ｄコンバータ、
３４・・・ＣＰＵ、３６〜４０・・・プログラムタイマ
、４１・−ＦＲＣ，４２・・・ＲＡＭ、４３・−ＲＯＭ
、４５・・・出力インターフェースである。 第１因 ■の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速時の車体前後振動を検出し、この振動特性と
   は逆位相でエンジンの出力トルク制御を行なうトルク制
   御手段を有するエンジンの制御装置において、 加速要求を検出する検出手段と、 上記手段が急加速を検出すると、前記トルク制御手段の
   出力トルク制御の開始を遅延させる遅延手段とを具備し
   たことを特徴とするエンジンの制御装置。