JPH0347445A - 車両用内燃機関の制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は車両用内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、
アクセル操作量の検出結果に基づいて吸入空気量を制御
するよう構成された制御装置に関する。

〈従来の技術〉 このような車両用内燃機関の制御装置としては、従来以
下に示すようものがある。

即ち、アクセル操作量に対する機関のトルク特性、出力
特性を車両の運転性に対して好ましい特性に制御する方
法として、例えば特開昭６０−１９２８４３号公報に開
示されるように、アクセル操作量と機関回転速度とに応
じてスロットル弁の開度を定め、この設定開度に一致さ
せるようにスロットル弁を駆動制御する装置がある。

また、実開昭６２−１９３１５１号公報に開示されるも
のでは、ディーゼル機関のガバナを、前記スロットル弁
開度制御と同様にして制御するようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の車両用内燃機関の制御
装置にあっては、機関自体の特性によってトルクが急激
に変化するようなアクセル操作が行われた場合であって
も、実際に発生するトルク特性を好ましい形に制御する
ことができるが、アクセル操作量に対する機関回転速度
の応答特性を、任意の運転領域で車両振動を回避しつつ
、任意の好ましい応答特性に自由に一致させることがで
きないという問題があった。

即ち、アクセル操作量に対する機関回転速度の応答性を
低く設定すれば、車両の前後振動を良好に回避し得るが
、応答性を低くすると運転者に違和感や応答不良の印象
を与えることがあるため、例えば運転領域によっては敏
感な応答特性によって車両振動が発生するが、前記応答
遅れによる違和感を嫌って全体的な応答レベルを比較的
高く設定して、応答性の確保を図っていたものであり、
各運転領域で車両振動を回避しつつ最良の回転速度応答
性を確保することができなかったものである。また、運
転者によって、運転し易い回転応答特性又は好みの回転
応答特性は異なるが、従来では、運転者側々の好みに応
じて回転速度の応答特性を切り換えることができないと
いう問題もあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、運転者
の好みや運転状態に応じてアクセル操作量に対する機関
回転速度の応答特性が複数の規範モデルの中から選択で
きるようにして、車両の運転性をより一層高めることを
目的とする。

く課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、アクセル操
作量を検出するアクセル操作量検出手段と、機関の回転
速度を検出する機関回転速度検出手段と、アクセル操作
量検出手段で検出されたアクセル操作量に基づいて目標
機関回転速度を設定する目標機関回転速度設定手段と、
アクセル操作量検出手段で検出されるアクセルの全閉時
に機関回転速度検出手段で検出された機関回転速度を基
準機関回転速度として記憶する基準機関回転速度記憶手
段と、目標機関回転速度設定手段で設定れた目標機関回
転速度と基準機関回転速度記憶手段に記憶されている基
準機関回転速度との偏差である目標偏差を演算する目標
偏差演算手段と、機関回転速度検出手段で検出された機
関回転速度と基準機関回転速度記憶手段に記憶されてい
る基準機関回転速度との偏差である実偏差を演算する実
偏差演算手段と、機関回転速度の応答特性の規範モデル
を予め設定されている複数種の中から選択する応答特性
選択手段と、前記実偏差を目標偏差に一致させるための
機関回転速度の応答変化を応答特性選択手段で選択され
た規範モデルに一致させて得るための目標機関出力軸ト
ルクを、前記実偏差、目標偏差及び規範モデルに基づき
機関特性に応じて設定するモデルマツチング目標トルク
設定手段と、このモデルマツチング目標トルク設定手段
で設定された目標機関出力軸トルクに基づいて機関の吸
入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、を含んで車
両用内燃機関の制御装置を構成するようにした。

〈作用〉 かかる構成の制御装置によると、アクセル操作量検出手
段で検出されるアクセル操作量に基づき、目標機関回転
速度設定手段が目標機関回転速度を設定する。

また、アクセル操作量検出手段でアクセルの全閉が検出
されたときに、基準機関回転速度記憶手段は、機関回転
速度検出手段で検出される機関回転速度を基準機関回転
速度として記憶する。

そして、目標偏差演算手段は、記憶されているアクセル
全閉時の機関回転速度（基準機関回転速度）と、アクセ
ル操作量に基づき設定された目標機関回転速度との偏差
を演算し、これを目標偏差とする。また、実偏差演算手
段は、記憶されているアクセル全閉時の機関回転速度と
、検出された実際の機関回転速度との偏差を演算し、こ
れを実偏差とする。

一方、応答特性選択手段は、機関回転速度の応答特性の
規範モデルを予め設定されている複数種の中から選択す
る。

モデルマツチング目標トルク設定手段は、前記実偏差を
目標偏差に一致させるための機関回転速度の応答変化を
、応答特性選択手段で選択された規範モデルに一致させ
て得るための目標機関出力軸トルクを、前記実録差、目
標偏差及び規範モデルに基づき機関特性に応じて設定す
る。即ち、目標機関回転速度を設定したときの機関モデ
ルと実際の機関との誤差による影響を、目標と実際との
偏差を機関回転速度を基準速度からの偏差の差として捉
えることにより極力抑え、更に、実際の偏差を目標の偏
差に一致させるように機関回転速度を応答変化させる際
に、選択された応答特性に沿って回転速度が変化するよ
うに、目標機関出力軸トルクの設定を行うものである。

モデルマツチング目標トルク設定手段により、選択され
た応答特性に沿った回転速度の応答変化が得られる目標
機関出力軸トルクが設定されると、吸入空気量制御手段
が、この目標機関出力軸トルクに基づいて機関の吸入空
気量を制御することにより、機関が前記目標機関出力軸
トルクを発生して前記選択された規範モデルに一致した
応答特性で最終的には前記目標機関回転速度が得られる
ようにする。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

−キ実施例のシステム構成の概略を示す第２図において
、機関ｌのクランク角及び回転速度Ｎｅを検出する機関
回転速度検出手段としてのクランク角センサ２、図示し
ないアクセルペダルの操作！（踏み込みＩ）ａを例えば
ポテンショメータの出力電圧によって検出するアクセル
操作量検出手段としてのアクセル操作量センサ３、機関
１の吸気通路４に介装されたスロットル弁５の開度θＲ
を検出するスロットルセンサ６、応答特性選択手段とし
ての規範モデル選択スイッチ７が設けられており、これ
らのセンサ及びスイッチからの検出信号及び選択信号が
マイクロコンピュータ８のＣＰＵ８　ａに入力されるよ
うになっている。

ここで、前記ＣＰＵ８　ａは、前記規範モデル選択スイ
ッチ７に基づいて機関回転速度の応答特性の規範モデル
を複数種の中から選択すると共に、アクセル操作量に基
づいて目標機関回転速度を設定し、また、アクセル全閉
時の機関回転速度（基準機関回転速度）を記憶する。更
に、これらから目標機関回転速度と基準回転速度上の目
標偏差、及び実機関回転速度と基準回転速度との実偏差
をそれぞれに演算する。

そして、実偏差から目標偏差への機関回転速度の応答変
化を、選択された規範モデルに一致させるように、実録
差、目標偏差及び規範モデルに基づいて目標機関出力軸
トルクを設定し、この目標トルクを出力するのに必要な
吸入空気量を与える目標スロットル弁開度をスロットル
弁開度テーブル８ｂから読み出してサーボ駆動回路９に
出力し、スロットル弁５の開度を介して吸入空気量の制
御を行う。

従って、本実施例において、マイクロコンビエータ８は
、基準機関回転速度記憶手段、目標機関回転速度設定手
段、実偏差演算手段、目標偏差演算手段、モデルマツチ
ング目標トルク設定手段としての機能を兼ね備えるもの
であり、また、吸入空気量制御手段は、サーボ駆動回路
９．サーボモータ１０．スロットル弁５で構成される。

また、マイクロコンピュータ８は、公知の方法により、
クランク角センサ２から構成される装置ンク角信号に基
づいてイグニッションコイル１１に点火信号を出力して
点火プラグ１２による点火時期を制御する点火制御、及
び、インジェクタ１３に燃料噴射信号を出力して行う燃
料供給制御を同時に行っている。

前記スロットル弁開度テーブル８ｂは、時々刻々の目標
トルクと機関回転速度Ｎｅとを与えれば、前記目標トル
クを発生させるのに必要な吸入空気量が得られるような
目標スロットル弁開度θ０が予めＲＯＭ上に記憶されて
いるものである。

サーボ駆動回路９は、スロットルセンサ６により検出さ
れたスロットル弁５の開度θＲと、マイクロコンピュー
タ８から入力した目標スロットル弁開度θ０との偏差に
応じてスロットル弁５の回転軸に連結されたサーボモー
タ１０を正逆転駆動し、スロットル弁５の開度を目標値
に追従させるようになっている。

次に第３図に示すプログラムに従って、目標機関回転速
度Ｎｅｔの設定、実偏差ΔＮｅ及び目標偏差ΔＮｅｒの
演算、目標機関出力軸トルクＴｅｃの設定、目標スロッ
トル弁開度θ０設定の各演算処理を説明する。

第３図に示すプログラムは、一定周期例えば１０ｍ５毎
に実行されるもので、まず、ＰＩでは、アクセル操作量
センサ３で検出したアクセルペダルの操作！（開度）ａ
を読み込む。

Ｐ２では、クランク角センサ１からのクランク角信号を
基づいて機関回転速度Ｎｅを演算する。

Ｐ３では、規範モデル選択スイッチ７からの信号に基づ
いて、規範モデルを予め設定記憶されている複数種の中
から選択する。ここで、規範モデルの応答特性を、次式
に示すような２次遅れ系としたときには、規範モデル選
択スイッチ７によって時定数Ｔａが切り換え設定される
ようにすれば、応答性に優れた規範モデル又は比較的鈍
感な応答を示す規範モデルなどを任意に複数種の中から
選択することができる。

尚、次式において、τＰは機関ｌがトルクを発生させる
のにもつ無駄時間であり、Ｓはラプラス演算子である。

ここで、規範モデルの選択（時定数Ｔａの選択）は、ス
イッチ７による手動切り換えの他、例えば車速や変速比
等の運転状態に基づいて自動的に切り換えられるように
しても良く、手動による場合には運転者の好みで回転速
度の応答特性が切り換えられるのに対し、運転状態に応
じて自動的に切り換えれば、車両運動を回避しつつ、各
運転領域で最良の応答特性を確保することが可能となる
。

Ｐ４では、次式に従ってアクセル操作ｌａから目標機関
回転速度Ｎｅｒを演算する。

Ｎｅｔ＝ｋｌ・ａ ここで、ｋｌは機関回転速度Ｎｅの収束値の大きさを規
定する定数であり、運転車の好みや、走行環境によって
切り換えても良い。

Ｐ５では、アクセル全閉時（アクセル操作量がゼロのと
き）の機関回転速度Ｎｅを、基準機関回転速度Ｎｅｏと
して記憶する。

Ｐ６では、前記Ｐ２で演算された機関回転速度Ｎｅ、即
ち、最新の機関回転速度Ｎｅ検出値の基準機関回転速度
Ｎｅｏからの偏差（実偏差）ΔＮｅ（−Ｎｅ　　Ｎｅｏ
）を演算する。

Ｐ７では、Ｐ４で演算した目標機関回転速度Ｎｅｒの基
準機関回転速度Ｎｅｏからの偏差（目標偏差）ΔＮｅｒ
　（＝　Ｎｅｒ　−Ｎｅｏ）を演算する。

Ｐ８では、前述のようにして演算された実偏差ΔＮｅか
ら目標偏差ΔＮｅｒへ機関回転速度Ｎｅを応答変化させ
るときに、前記規範モデルＨ（ｓ）に沿って変化するよ
うにするため、第４図に示すような公知のフィードバッ
ク系制御を用いて目標機関出力軸トルクＴｅｃを演算す
る。

第４図において、Ｈ（ｓ）は前記選択された応答特性の
規範モデルであり、Ｇ　（ｓ）は例えば次式のような機
関１の近似モデルである。但し、前記Ｇ（ｓ）は、目標
機関出力軸トルクＴｅｃ設定からこれに対応する機関回
転速度Ｎｅを得るまでの応答特性を表す。

（ｒ　ａ−ｓ　＋　１）（２πＪｅ／６０ｒ　ｃ　＋１
）ここで、τａは機関吸入空気量の応答遅れ時定数、τ
ｐは機関ｌがトルクを発生させるのにもつ無駄時間、Ｊ
ｅは駆動系の慣性モーメント、τＣは外部負荷に依存す
る定数である。

実際には、Ｇ（ｓ）　、　Ｍ（ｓ）（−Ｈ（ｓ）／Ｇ（
ｓ））をサンプル周期Ｔ　ｓａｐ　（本プログラムの実
行周期である０、０１ｓｅｃ）で離散時間系に変換した
ＣＤ（ｚ）、　ＭＤ（ｚ）を用いて、目標機関出力軸ト
ルク（機関出力軸トルク指示値）Ｔｅｃを演算する。但
し、２は遅延演算子であり、（ｋ）は時系列データを示
す。

Ｔ　ｅａ　（ｋ）　＝ ＭＯ（ｚ）　・（ΔＮｅｒ（ｋ）　−（ΔＮｅ（ｋ）　
−〇〇（ｚ）　・Ｔｅｃ（ｋ−，１））即ち、制御トル
ク指示からこれに対応する機関回転速度Ｎｅを得るまで
の応答遅れ分を見込んで実偏差ΔＮｅを補正し、目標で
あるΔＮｅｒに実際の偏差であるΔＮｅを一致させるた
めの制御目標となる機関出力軸トルクを、選択した規範
モデルの応答特性で機関回転速度がΔＮｅがΔＮｅｒま
で応答変化するように設定される。従って、同じΔＮｅ
、ΔＮｅｒであっても、選択した応答特性の規範モデル
によって回転速度Ｎｅが目標までに収束する間の応答特
性が変化するものである。

Ｐ９では、Ｐ２で演算された機関回転速度Ｎｅと、Ｐ８
で演算された目標機関出力軸トルクＴｅｃとにより、ス
ロットル弁開度テーブル８ｂから目標スロットル弁開度
θＯを読み出す。スロットル弁開度テーブル８ｂは、第
５図に示すように、目標機関出力軸トルクＴｅｃと機関
回転速度Ｎｅとにより目標スロットル弁開度θＯを読み
出すもので、該データは車両に搭載された機関１の定常
性能（アクセル操作量及び機関回転速度Ｎｅ一定時に機
関出力軸トルクをプロットしたもの）から定まるデータ
である。

このように、本実施例によれば、選択スイッチ７によっ
て所望とする機関回転速度Ｎｅの応答特性の規範モデル
が選択されると、選択された応答特性を代表する時定数
Ｔａと、実偏差ΔＮｅ及び目標偏差ΔＮｅｒと、機関特
性モデルとに従って、現状のΔＮｅを目標偏差ΔＮｅｒ
に一致させるための回転速度の応答変化が、時定数Ｔａ
に応じた特性で得られるものであり、運転者の好みに応
じて回転速度Ｎｅの応答特性を切り換えられると共に、
運転状態に応じて応答特性（規範モデル）が自動的に切
り換えられるように構成すれば、車両の不快な振動を回
避しつつ、各運転領域で最良の応答性が得られるように
することも可能となる。

また、機関回転速度Ｎｅを目標機関回転速度Ｎｅｔに制
御するときに、絶対値を用いず、アクセル全閉時におけ
る基準回転速度Ｎｅｏに対する偏差を求め、実際の偏差
が目標回転速度Ｎｅｔにおける偏差に近づくように制御
するため、機関トルクに基づいた機関特性モデルを用い
た制御を行うときに、実際の機関１に対するモデル化誤
差が影響することを抑止できる。

尚、上記実施例においては、機関回転速度Ｎｅの応答特
性を選択された規範モデルに一致させるように目標機関
出力軸トルクＴｅａを設定し、これニ基づいてスロット
ル弁５の開度が制御されるようにしたが、マニュアルト
ランスミッションやＣＶＴ（コンティニューズリイ・バ
リアプル・トランスミッション；無段変速機構）などの
変速機構を機関に連結した場合には、かかる変速機構に
おける変速比を検出することで、車速の応答特性を前記
機関回転速度Ｎｅと同様に規範モデルに一致させる制御
を行うことができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、アクセル操作量
に基づいて目標機関回転速度を設定する一方、アクセル
全閉時における基準機関回転速度と最新の機関回転速度
との実偏差と、前記目標機関回転速度と基準機関回転速
度との目標偏差とをそれぞれに演算し、前記実偏差を目
標偏差に一致させるときの機関回転速度の応答変化が、
選択された規範モデルと一致するように、目標機関出力
軸トルクを前記実偏差、目標偏差及び規範モデルに基づ
き機関特性に従って設定して吸入空気量を制御する構成
としたことにより、規範モデルを運転者の好みに応じて
選択させたり、また、運転状態に応じて切り換えれば、
アクセル操作量に対する機関回転速度の応答特性を、任
意の運転領域で車両振動を回避しつつ任意の好ましい応
答特性に一致させることができ、−層好ましい車両の運
転性が得られるようになる。

また、目標回転速度と実回転速度との比較を、同じ基準
回転速度からの偏差に基づいて行うようにしているため
、規範モデルに応答特性を一致させるための機関モデル
化において、モデル化誤差が機関制御に悪影響すること
を極力抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の実施例のシステム構成を示すシステム概略図、第３
図は本発明の実施例における制御内容を示すフローチャ
ート、第４図は同上実施例における制御特性を説明する
ための機能説明ブロック図、第５図は同上実施例におけ
る目標スロットル弁開度の設定状態の例を示す線図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、 機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、 前記検出されたアクセル操作量に基づいて目標機関回転
   速度を設定する目標機関回転速度設定手段と、 前記アクセル操作量検出手段で検出されるアクセルの全
   閉時に検出された機関回転速度を基準機関回転速度とし
   て記憶する基準機関回転速度記憶手段と、 前記設定れた目標機関回転速度と前記記憶されている基
   準機関回転速度との偏差である目標偏差を演算する目標
   偏差演算手段と、 前記検出された機関回転速度と前記記憶されている基準
   機関回転速度との偏差である実偏差を演算する実偏差演
   算手段と、 機関回転速度の応答特性の規範モデルを予め設定されて
   いる複数種の中から選択する応答特性選択手段と、 前記実偏差を目標偏差に一致させるための機関回転速度
   の応答変化を前記選択された規範モデルに一致させて得
   るための目標機関出力軸トルクを、前記実偏差、目標偏
   差及び規範モデルに基づき機関特性に応じて設定するモ
   デルマッチング目標トルク設定手段と、 前記設定された目標機関出力軸トルクに基づいて機関の
   吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とする車両用内燃機関の制
   御装置。