JPS6325343A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は車両エンジンの制御装置に関し、特に車両を加
速するときのエンジンの制御に関するものである。

（従来技術） 自動車においては、その走行特性を改善するために、ス
ロットルバルブをアクセルペダルの踏込量に対して所定
の特性をもって電気的にフィードバック制御ｎするよう
にしたスロットル制御！ｌ装置が従来から種々提案され
ている。そのようなスロットルバルブの制御において、
例えば本出願人の出願になる特開昭５９−１０７５３号
に開示されているように、加速要求時にはスロットルバ
ルブの開度の変化速度を大きくして加速性を良好にした
制御装置も知られている。

ところで、一般に加速度を制御する場合は、アクセル操
作量にもとづいて目標加速度を決定し、この目標加速度
が得られるようにスロットルバルブを制御するのが通常
であるが、そのような加速度制御では、加速時に目標加
速度に近い加速度がいつまでも持続してしまい、定常走
行安定性を得ることが困難になるという問題がある。

（発明の目的） 上述の事情に鑑み、本発明は、優れた加速性が得られし
かも安定した走行が可能なエンジンの制御装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明においては、現在の車速に対応した基準エンジン
制御量すなわち基準アクセル開度を算出し、この基準ア
クセル開度と実際のアクセル開度との差にもとづいて目
標加速度を決定し、この目標加速度が得られるようにエ
ンジン出力を制御することを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、加速要求時には優れた加速性が得られ
るとともに、車速の上昇に伴って目標加速度が漸減する
から、アクセル操作量に対応して求まる車速に到達した
後は目標加速度は零となり、安定した走行が可能になる
。

（実　施　例） 以下本発明の一実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明によるエンジンの制御装置のシステム構
成図を示し、１はエンジン、２はクラッチ、３は変速機
、４はスロットルバルブ、５はマイクロコンピュータよ
りなるコントロールユニット、６はスロットル開度セン
サ、７は車速センサ、８はスロットルバルブ４のアクチ
ュエータとしてのＤＣモータである。そしてコントロー
ルユニット５には、アクセルペダルの踏込量を示すアク
セル開度α、スロットル開度センサ６からのスロットル
開度θ、車速センサ７からの車速■、変速機３からのギ
アポジション等をそれぞれあられす信号が入力され、コ
ントロールユニット５はこれら入力信号にもとづいて、
ＤＣモータを駆動するための出力信号を発生してスロッ
トルバルブ４を制御するように構成されている。

第２図は本発明における加速度制御システムの基本動作
を説明する図で、運転者によってアクセルペダル１１が
踏込、まれると、アクセル開度信号発生部１２はアクセ
ル開度αを検出して、このアクセル開度αに対応した信
号を発生する。また車速センサ７からは車速Ｖをあられ
す信号を発生する。第１図のコントロールユニット５に
対応する制御部１４は、加速度算出部２１と、目標加速
度算出部２２と、目標スロットル開度算出部２３と、フ
ィードバック制御部２４とよりなる。加速度算出部２１
は車速センサ７から出力される車速Ｖをあられす信号に
もとづいて加速度ｇを算出する。

目標加速度算出部２２は、アクセル開度信号発生器１２
から出力されるアクセル開度αをあられす信号と、車速
センサ７から出力される車速Ｖをあられす信号とにもと
づいて目標加速度ｇ７を算出し、目標スロットル開度算
出部２３は加速度算出部２１からフィードバックされる
加速度ｇをあられす信号と、目標加速度算出部２２から
出力される目標加速度ｇ、をあられす信号にもとづいて
目標スロットル開度θ７を算出する。フィードバック制
御部２４はこの目標スロットル開度θ７と実際のスロッ
トル開度θとが一致するようにフィードバック制御を行
なって、第１図のＤＣモータ９に相当するサーボ駆動部
１５を制御し、これによりサーボ駆動部１５がスロット
ルバルブ４を開閉する。第１図のスロットル開度センサ
６に相当するスロットル開度信号発生部１７は、実際の
スロットル開度θを検出してこれに対応した信号を発生
し、フィードバック制御部２４ヘフイードバンクしてい
る。

第３図は加速度制御システムのブロック線図を示し、ア
クセル開度αおよび車速Ｖにもとづいて目標加速度ｇｔ
を決定し、さらに、この目標加速度ｇアと実際の加速度
の差をＰ　Ｉ−ＰＤ制ｍ（Ｐは比例動作、■は積分動作
、Ｄは微分動作をそれぞれあられす、）することにより
目標スロットル開度θ７を決定している。目標スロット
ル開度θ。

にもとづくスロットル制御はＰＩＤ制御である。

このような加速度制御における目標スロットル開度θ７
をあられす制御式を下記の（１１式に示す、なお、Ｇ、
　、０％　、Ｇ、　、ｃｔはそれぞれ比例ゲイン、積分
ゲイン、比例ゲインおよび微分ゲインをあられす定数で
ある。

０４（ｇｔ　　ｇ）　　Ｇｙ（ｇｔ　　ｇ）’−・−・
−・・−・−・−・・−（１）この（１）式を時間単位
で制御する必要があるため、時間で微分しなければいけ
ない。

θ７を微分すれば θｔ’　−Ｇａ（ｇｒ　　ｇ）　’　＋Ｃ；ｓ（ｇｔ　
　ｇ）Ｇ　＆　（ｇアーｇ）’−Ｇｙ（ｇｔ　　ｇ）　
　’−・・−一−−・・・−・・・・・・・１２）ここ
で今回の加速度偏差ｇｙ　　ｇ＝ＥＮＧとおき、前回の
制御サイクルにおける加速度偏差をＥＮＧＩ、前々回の
制御サイクルにおける加速度偏差をＥＮＧ２とすれば、
（２）式から、θ、””ＧＪ率（Ｅ　Ｎ　Ｇ　−Ｅ　Ｎ
　Ｇ　１　）　＋　Ｇ　ｓ　＊　Ｅ　Ｎ　Ｇ−Ｇ、＊　
（ＥＮＧ−ＥＮＧＩ） Ｇ？＊　（（ＥＮＧ　　ＥＮＧＩ） −（ＥＮＧｌ−ＥＮＧ２）） −Ｇａｓ（ＥＮＧ−ＥＮＧｌ）＋Ｃｓ＊ＥＮＧ−Ｇｈ本
（ＥＮＧ−ＥＮＧ　１） Ｇｑ本（ＥＮＧ−２＊ＥＮＧ１＋ＥＮＧ２）−・−・−
・−・−・−・−（３） このようなＰ　Ｉ−ＰＤ制御は、ＰＩＤ制御よりも外乱
に強く安定性において優っているから、運転者の要求す
る加速度を確実に実現できる。

一方、フィードバンク制御ｎ部２４で行なわれる制御動
作は、応答速度の速いＰＩ［）制御であり、第４図にそ
のブロック線図を示す、ここでは加速度ｇと目標加速度
ｇアとにもとづいて目標スロットル開度θ７を決定して
いるが、目標スロ７）ル開度θ丁をあられす制御式は下
記の（４）式に示す。

なお、Ｃｚ　、Ｇｚ　、Ｇｓはそれぞれ比例ゲイン、積
分ゲインおよび微分ゲインをあられす定数である。

十ＣＳ（θ丁−θ＞　’　　　　−−−−−−−−−−
−−−−−−・・・（４）この（４）式も、＋１１式の
ところで述べたように、時間で微分する必要がある。

θ７を微分すれば θＴ’　ｍＧ、（θ７−θ）’＋Ｃｒ！（θ７−θ）十
Ｇ３（θ７−θ）　’　　　−−−−−−−−−−−−
−−・（５）ここで今回のスロットル開度偏差θ７−θ
＝ＥＮとおき、前回の制御サイクルにおけるスロー／　
トル開度偏差をＥＮＩ、前々回の制御サイクルにおける
スロットル開度偏差をＥＮ２とすれば（５）式から、θ
ア’　−Ｇｒ＊　（ＥＮ−ＥＮＩ）＋Ｇｚ＊ＥＮ＋Ｇｓ
＊　［（ＥＮ−ＥＮＩ）−（ＥＮＩ−ＥＮ２）） −Ｇ＋＊　（ＥＮ−ＥＮＩ）＋Ｇｔ＊ＥＮ＋ｃ、＊　　
（ＥＮ−２＊ＥＮ１＋ＥＮ２）・−−−・−−一一一−
・−・（６） 第５図はスロットルアクチュエータの操作量を決定する
割込みプログラムのフローを示す、このプログラムはｌ
Ｑｍｓｅｃ毎に実行される。

まずステップ５１において割込みを禁止し、次のステッ
プ５２で、アクセル開度α、スロットル開度θ、車速Ｖ
、ギアポジションを読みこみ、かつ車速Ｖから加速度ｇ
を算出する６次いでステップ５３で第１図のＤＣモータ
８に相当するスロットルアクチュエータの操作ＩＩＭＮ
を前述した（３）式を用いて演算する（Ｐ　Ｉ　Ｄ制御
）、すなわち、ＥＮ←０７−〇 ＭＮ←ＭＮ＋Ｇｏ＊　（ＧＩ＊　（ＥＮ−ＥＮＩ）＋Ｇ
、＊ＥＮ 十〇３＊（ＥＮ−２＊ＥＮ１＋ＥＮ２）ＩＥＮＩ←ＥＮ ＥＮ２←ＥＮｌ なお、Ｇｏは系全体の制御ゲインをあられす定数で、通
常はＧ０＝１とする。また次回の演算のために、今回の
スロットル開度偏差ＥＮを前回のスロットル開度ｍ差Ｅ
Ｎ１に、前回のスロットル開度偏差ＥＮＩを前々回のス
ロットル開度偏差ＥＮ２にそれぞれメモリシフトする０
次にステップ５４へ進み、ステップ５３で算出した操作
量ＭＮをアクチェエータへ出力する０本実施例において
はアクチュエータはＤＣモータであるから、操作量ＭＮ
はＤ／Ａコンバータにより電圧に変換して出力する。そ
してステップ５５で割込み許可を行なってこの割込みプ
ログラムを終了する。

次に第６図はコントロールユニット５が実行するメイン
プログラムの一例を示すフローチャートで、まずステッ
プ１０１においてシステムをイニシャライズし、次のス
テップ１０２で割込み許可処理を行なう０次のステップ
１０３でＶ−α０マツプを選択する。このＶ−α。マツ
プは、第７図に示すように、定常状態（走行抵抗とエン
ジン駆動力とが平衡した状態）となる車速Ｖにおける基
準アクセル開度α。を示している。そして第７図から明
らかなように、Ｍ／Ｔ車における変速機３のギアシフト
位置（ｌ速〜５速）により異なるＶ−α。マツプ（曲線
Ａ　Ｉ−Ａ　ｓ　）を用意しており、ステップ１０３で
は変速機３のギアシフト位置により■−α。マツプを選
択する６次にステップ１０４で、車速■に対する選択さ
れたマツプ上での基準アクセル開度α。を求める０次の
ステップ１０５で現在のアクセル開度αと基準アクセル
開度α。との差Δα＝α−α。を計算する０次にステッ
プ１０６でΔαの正負を判定する。そしてΔα≧Ｏであ
ればステップ１０７へ進んで第８図に示すΔα−ｇ、マ
ツプを読み、Δαに対応する目標加速度ｇ、を求め、ス
テップ１０８で、第４図に示すような加速度ｇのフィー
ドバック制御（ＰＩ−ＰＤｉｉＩ＋御）を行なうことに
より、目標スロットル開度θ、を求め、スロットル制４
ｉ１（ＰＩＤ制御）を行なう、また、ステップ１０６に
おける判定結果がＮｏすなわちΔα〈Ｏであれば、ステ
ップ１０９で１Δα１によって第９図のΔα−ｇ。

マツプを読み、次のステップ１１０で目標加速度の符号
を反転させてからステップ１０８へ進めばよい。

ここで加速度制御時にＶ−α。マツプおよびΔα−ｇア
マツブを用意する意味についてさらに説明すると、いま
、車両が４速のギアシフト位置において定常走行をして
いるものとし、そのときの車速がｖＩ、アクセル開度が
α、であったとする。このｖｌ　、α１は第７図の曲線
Ａ４上に存在する。ここで運転者が車両を加速すべくア
クセルペダルを踏みこんだためアクセル開度がα２にな
ったとする。このときのΔαをΔα、とすると、Δα１
＝α宜−α１であるから、このΔα、を用いて第８図の
Δα−ｇＴマツプを読み、そのときの目標加速度をｇ＋
　とすると、この目標加速度ｇ＋を達成すべくスロット
ル制御が行なわれるのである。

ここで運転者がアクセル開度をα２に保持したならば、
車速がｖｚになるまで加速度制御が行なわれる（正の加
速度制御モード）、またアクセル開度はα２のままであ
るのに、車速がＶ、に増大したとすると、このときのΔ
αはΔα：＝αを一α、となり、Δα、＜Ｑとなる。し
たがって目標加速度は１Δα２１でΔα−ｇアマフプを
サーチし、目標加速度の符号を反転させる。ただし減速
度（減速方向の加速度）には限界があるので（エンジン
ブレーキの限界があるので）、負の方向の目標加速度に
は制限を定めておく必要がある。あとは前記の要領で加
速度制御が行なわれる（負の加速度制御モード）。

なお、Δα−ｇ？マツプは、第９図に示すように、特定
のΔα領域（この場合はΔαの大きい領域）で目標加速
度ｇアの変化を緩やかにする方が良い、勿論、第８図に
示すような目標加速度ｇ７の変化が直線的なものであっ
てもよいが、その場合は加速度制御時に初期には大きな
加速度が得られても、間もなく加速度が落ちこむため、
頭打ち状態になり、加速度が不足すると運転者が怒じる
おそれを生じる。その場合は、Δα−ｇｒマツプを第９
図に示すように設定することにより、初期加速度が維持
されて、加速度の落ちこみが少なくなり、運転者に満足
な加速怒を与えるものである。

第１０図は加速時における時間ｔに対する加速度ｇの変
化を示すもので、Δα−ｇ７マフプが第８図のように直
線である場合の加速度の変化を破線Ｂで示し、第９図の
Δα−ｇ、マツプを用いた場合の加速度ｇの変化を実線
Ｃで示しであるが、第９図のマツプを用いた場合の初期
加速度ｇが維持されて加速性が向上することが明らかで
ある。

第６図のステップ１０８における加速度制御の制御式は
前述の（６）式を用いる。すなわち、Ｅ　Ｎ　Ｇ　”　
ｇ　ｔ　　ｇ θｉ−θＴ＋Ｇ４＊（ＥＮＧ−ＥＮＧｌ）＋ＧＳ＊ＥＮ
Ｇ −Ｇｉ’ｋ（ＥＮＧ−ＥＮＧｌ） Ｇ　？　＊　（Ｅ　Ｎ　Ｇ　　２　＊　Ｅ　Ｎ　Ｇ　１
　＋　Ｅ　Ｎ　Ｇ　２）ＥＮＧ１←ＥＮＧ ＥＮＧ２−ＥＮＧＩ なお、次回の演算のために、今回の加速度偏差ＥＮＧを
前回の加速度偏差ＥＮＣ，１に、前回の加速度偏差ＥＮ
Ｃ，ｌを前々回の加速度偏差ＥＮＧ　２にそれぞれメモ
リシフトする。

以上が本発明の一実施例の構成およびその動作について
の説明であるが、本実施例では現在の車速に対応した基
準アクセル開度α。を求め、この基準アクセル開度α。

と現在のアクセル開度αとの差にもとづいて目標加速度
ｇ、を決定し、この目標加速度ｇ、が得られるようにフ
ィードバック制御を行なって目標スロットル開度θ１を
求め、さらにこの目標スロットル開度θアが得られるよ
うにフィードバック制御番行なっているから、運転者の
加速要求を忠実にかつ良好なフィーリングをもって達成
できる効果があり、しかも、変速機のギアシフト位置に
対応してＶ−α。マツプを選択していることにより、特
に低速ギアにおける違和感（暴走感）が解消し、ギア位
置に対応した走り惑が得られる。

上記実施例は、スロットルバルブにより吸気量すなわち
出力を調整するオツトーサイクルエンジンでエンジン出
力を調整する調整手段としてスロットルバルブを用いた
ものである。しかし、本発明における出力の調整手段は
、上記実施例のようなスロットルバルブに限られるもの
ではなく、要は、エンジン出力に大きく寄与する要因を
変更制御するものであれば良く、これはエンジン形成に
よって異なる６例えば、気筒内に噴射される燃料量によ
って出力が基本的に変るディーゼルエンジンの場合は、
その燃料噴射量の制御装置を出力の調整手段にすれば良
い。

また上記実施例では加速度制御のみのものを示したが、
例えば定常走行時には車速制御とし、アイドル時は直接
スロットルを制御する等、他の制御と組み合せて制御を
行なうと、より好ましい制御となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの＠扉装置のシステム構
成図、第２図は加速度制御システムの動作説明図、第３
図は加速度制御システムのブロック線図、第４図はスロ
ットル制御システムのブロック線図、第５図はスロット
ルアクチュエータの制御量を決定する割込みプログラム
のフローチャート、第６図はメインプログラムのフロー
チャート、第７図は車速Ｖに対する基準アクセル開度α
・の関係を示すマツプ、第８図および第９図はアクセル
開度差分Δαに対する目標加速度ｇ、の関係を示すマツ
プ、第１０図は加速時の加速度を変化を示すグラフであ
る。 １−エンジン　　　　　２−クラッチ ３・・−変速１８１　　　　　　４・−・スロットルバ
ルブ５−・・コントロールユニット ６−スロットル開度センサ ７−車速センサ ８−・ＤＣモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　現在の車速に対応した基準エンジン制御量を算出する
   手段と、この算出した値とアクセル操作量との差にもと
   づいて目標加速度を決定する手段と、この目標加速度が
   得られるようにエンジン出力を制御する手段とを具備す
   ることを特徴とするエンジンの制御装置。