JPS6325354A - 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、アクセル操作量を電気量に変換し、この電気
量に対応してスロー／　）ルバルプのようなエンジン出
力調整手段を制御するようにした自動車に搭載されるエ
ンジンの制御装置の改良に関し、特にエンジン出力の調
整手段の制？１ｌＬｉ様を車両の運転状態に応じて切換
えるようにしたものである。

（従来技術） 一般の自動車では、アクセルペダルとスロットルバルブ
とが機械的に連結されていて、アクセルペダルの踏込量
によってスロットルバルブの開度が一義的に決定される
ため、アクセルペダルの踏込量とスロットルバルブの開
度との関係を車両の走行状態に応じて変更することは不
可能であった。

そのため従来から、スロットルバルブがアクセルペダル
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
バック制御されるようにしたスロットル制御装置が種々
提案されている。

ところで、車両が加、速するときのエンジン駆動力と走
行抵抗との関係を第１３図を参照して考察してみると、
車両が速度■１から■２に加速するとき、従来のスロッ
トル制御ではその間のスロットル開度が一定となるため
、エンジン駆動力と走行抵抗の差、すなわち余裕駆動力
は、車速かＶ１から■８に増大するのにつれて減少する
。この余裕駆動力はそのときの加速度と考えることがで
きるから、従来のスロットル制御だけで加速時の制御を
行なった場合、第１３図から明らかなように、初期に大
きい加速度が得られたとしても、たちまち加速度が減少
してしまうため、加速が持続せず、したがって加速感が
良好でない問題があった。また走行砥抗の変動（第１３
図の曲線Ｂの勾配の変化）に対しても加速度変動が大き
くなり、加速性が不安定となった。そこで加速性を重点
においた制御も考えられるが、加速制御のみでは、例え
ばコーナリング時あるいは渋滞時には加速性がありすぎ
てアクセル操作が困難になる問題があった。

（発明の目的） 上述の事情に鑑み、本発明は車両の走行状態に応じて最
適な制御特性が自動的に選択されるようにしたエンジン
の制御装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によるエンジンの制御装置は、例えばガソリンエ
ンジンにおけるスロットルバルブ、あるいはディーゼル
エンジンにおける燃料噴射弁およびガバナのようなエン
ジンの出力を調整する手段の制？！ｉ量をアクセル操作
量にもとづいて直接的に求めて上記調整手段を制御する
第１の制御手段と、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上記調整
手段を制御する第２の制御手段とを設け、通常は上記第
１の制御手段を作動させ、車両の加速要求時には上記第
２の制御手段を作動させるように上記第１および第２の
制御手段を車両の運転状態に応じて切換えて選択的に作
動させるようにしたことを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、通常走行時の操作性をｔＭうことなく
加速要求時の加速性を向上させることができるから、運
転者に対し良好な走り感を与えることができる。

（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はクラッチストロークセンサ、
９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■、クラッチストロークセンサ８からのクラ
ッチストローク、変速機３からのギアポジション、その
他操舵角およびブレーキ操作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。

本実施例では、アクセル操作量にもとづいて目標スロッ
トル開度θ、を決定し、この目標スロットル開度θ７が
得られるようにスロットルバルブ４を制御するようにし
たスロットル制御システムと、アクセル操作量にもとづ
いて目標加速度ｇ７を決定しこの目標加速度ｇ？が得ら
れるようにスロットルバルブ４を制御するようにした車
速制御システムとの２つの制御システムを車両の運転状
態に応じて切換えて選択的に作動させるように構成され
ているが、第１図のコントロールユニット５が実行する
制御フローの説明に先立って、まず個々の制御システム
の概要について説明する。

第２図はスロットル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
。また情報検出部１３は、車両のエンジン状態、ギアポ
ジション等を検出して、それらの状態をあられす信号を
発生する。

第１回のコントロールユニット５に相当する制御部１４
は、アクセル開度αに対応して予め定められたスロット
ル開度ｆ　（α）の利得特性を制御する利得特性制御動
作と、アクセル開度αに対するスロットル開度ｒ　（α
）の位相（応答速度）をフィードバック制御する位相特
性制御動作とを行なう、利得特性制御動作では、アクセ
ル開度αに対するスロットル開度ｆ　（α）の利得を情
報検出部１３からの信号により可変に制御し、目標スロ
ットル開度θ７を決定する。この場合、利得を大きくす
るとパワフルな走り感が得られ、一方利得を小さくする
とエコノミーな走り感が得られる。また、位相特性制御
動作では、アクセル開度αに対するスロットル開度ｒ　
（α）の位相を情報検出部１３からの信号により可変に
制御している。第１図のＤＣモータ９に相当するサーボ
駆動部１５は、上記制御部１４から出力される制御信号
によりスロットルバルブ４を駆動する。第１図のスロッ
トル開度センサ６に対応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、これに対応
した信号を発生し、目標アクセル開度θ、と実際のスロ
ットル開度θとが一致するように、θの値を制御部１４
ヘフイードバンクしている。この場合の制御部１４が行
なう制御動作は、応答速度が速いＰＩＤ制御（比例動作
＋積分動作＋微分動作）であり、第３図のそのブロック
線図を示す、このスロットル制御では、アクセル開度α
にもとづいて目標スロットル開度θ、を決定しているが
、目標スロットル開度θ７をあられす制御式は下記の［
１１式に示す、なお、Ｃｚ　、Ｇｔ　、Ｇｓはそれぞれ
比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインである。

θ−ｃ、（θ、−〇）＋Ｇ！Ｊ’（θ７−θ）ｄｔ十Ｇ
、（θ７−θ）′　　　・・・・−−−−一−−・−・
・＝・・＋１１０７を微分すれば θｔ’＝Ｇ＋（０７−〇）’＋ｃｚ（θ７−θ）十Ｇ、
（θアーθ）’　　　−・・−−−−一−−−・（２）
ここで今回のスロットル開度偏差θ、−θ＝ＥＮとおき
、前回の制御サイクルにおけるスロットル開度偏差をＥ
ＮＩ、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（２）式から、θＴ’−ＧＩ＊　（
ＥＮ−ＥＮＩ）＋ＧＭ＊ＥＮ＋Ｑ、＊　　（（ＥＮ−Ｅ
ＮＩ）−（ＥＮＩ−ＥＮ２）） −Ｇ、＊　　（ＥＮ−ＥＮＩ）＋Ｇｔ＊ＥＮ＋Ｇ、＊　
　（ＥＮ−２＊ＥＮ１＋ＥＮ２）−・・−・−−一〜−
一−−・−（３）このようなスロットル制御においては
、スロットルバルブの動きがアクセル開度に対応してお
り、エンジンの出力および回転の調整が容易であり、な
じみ易く運転者に対して安心窓を与える。また応答性の
良いＰＩＤ制御を行なっているため、発進、変速および
微少加速に適するものである。

次に第４図は加速度制御システムのブロック線図を示し
、この場合はアクセル開度αにもとづいて目標加速度ｇ
アを決定し、さらに、ＰＩ−ＰＤ制御により目標スロッ
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第３図と同様のＰＩＤ制御
である。このような加速度制御における目標スロワ；・
ル開度θ。

をあられす制御式を下記の（４）式に示す、なお、Ｇ４
、Ｇｓ　、Ｇｂ　、Ｇｔ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示す。

Ｇｈ（ｇアーｇ）　　Ｇｌ（ｇｒ　　ｇ）　　’・・・
−−−−−−・・・−・−−−・（４）θ７を微分すれ
ば θｒ’　＝０４（ｇｙ　　ｇ）’　＋Ｇｓ（ｇｔ　　ｇ
）ＧｈＣｇｔ　　ｇ）’　　Ｇｔ（ｇｙ　　ｇ）’・−
・−−−−・−一〜・−・−−−−＋５１ここで今回の
加速度偏差ｇｔ　　ｇ”ＥＮＧとおき、前回の制御サイ
クルにおける加速度偏差をＥＮＧｌ、前々回の制御サイ
クルにおける加速度偏差をＥＮＣ２とすれば、（５）式
から、θ、′なＣ，＊（ＥＮＧ−ＥＮＧ　１）＋ＧＳ＊
ＥＮＧ−Ｇ、＊　（ＥＮＣ；−ＢＮＧｌ） Ｇ７”　（（ＥＮＧ　　ＥＮＧｌ） −（ＥＮＧ　ｌ−ＥＮＣ２）１ ＝Ｇｍ’ｋ（ＥＮＧ−ＥＮＧＩ）＋Ｇｓ＊ＥＮＣ−Ｇａ
”’（ＥＮＧ　　Ｅ、ＮＧ１）　　Ｇ。

（ＥＮＧ−２＊ＥＮＧ１＋ＥＮＧ２） −・・・・・−−−−−・・・・−−−（６１このよう
なｐ＋−ｐＤｔｂ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。

スロットル制御Ｉから加速度制御への切換条件は、＋１
１　　低速ギア使用時 （２）　　変速機のシフトダウン時 （３）　　アクセル開度αが所定値以上となったとき（
４）　　アクセル踏込速度が所定値以上になったとき（
５）ゆるやかな道路勾配があるとき 等である。一方加速度制御からスロットル制御への切換
条件は （６）　　ギアポジションが中立のとき（７）　　クラ
ッチが切断または半クラツチ状態のとき（８）　　ブレ
ーキ操作時（プレーキスインチ０Ｎ）（９）　　ハンド
ル操作時 Ｏｌ　　荒れた路面を走行しているとき（スリップ率が
大） αυ　発進、停止の穎度が大きいとき （２）運転者が加速度制御禁止スイッチをＯＮにしたと
き α争　目標加速度ｇｔが０〜１００の範囲外のとき（フ
ィーリングが悪い） 等である。

次に第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１０ｍ５ｅｃ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、クラッ
チストローク、ハンドル操舵角Ｓ、車速■、ギアポジシ
ョンを読みこみ、かつ加速度ｇを算出する０次いでステ
ップ５３で第１図のＤＣモータ９に相当するスロットル
アクチュエータの操作量ＭＮを前述した（３）式を用い
て演算する（ＰＩＤ制御１）　、すなわち、 ＥＮ←０７−〇 ＭＮ←ＭＮ十Ｇ、＊　　（ｃ＋＊　（ＥＮ−ＥＮＩ）＋
Ｇ、１ｌｌＥＮ ＋　０３＊　（Ｅ　Ｎ　　２１　Ｅ　Ｎｌ　＋　Ｅ　Ｎ
２）ＩＮＩ−ＥＮ ＥＮ２←ＥＮＩ なお、Ｇｏは系全体の制御ゲインをあられし、通常はＧ
０＝１とする。また次回の演算のために、前回のスロッ
トル開度偏差ＥＮＩをＥＮに、前々回のスロットル開度
偏差ＥＮ２を前回のスロットル開度偏差ＥＮＩにそれぞ
れメモリシフトする。

次にステップ５４へ進み、ステップ５３で算出した操作
量ＭＮをアクチュエータへ出力する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。

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、上述した切換条
件のうち（１）、（６）、（７）、（９）、（２）、ａ
争を盛りこんで、スロットル制御と加速度制御とを車両
の運転状態に応じ切換えて選択的に作動させる場合の制
御フローを示している。すなわち、まずステップ１０１
においてシステムをイニシャライズし、次のステップで
割込み許可処理を行なう。

次のステップ１０３で加速度制御禁止スイッチがＯＮで
あるかＯＦＦであるかを判定し、ＯＦＦであれば次のス
テップ１０４へ進み、ＯＮであればステップ１０９へ移
ってスロットル制御により目標スロットル開度０丁を設
定する。ステップ１０４ではクラッチストロークを判定
し、クラッチが接続状態にあれば次のステップ１０５へ
進み、クラッチが切断状態または半クラツチ状態にある
ときにはステップ１０９のスロットル制御へ移る。ステ
ップ１０５ではハンドルの操舵角Ｓが所定値εより大き
いか否かを判定し、Ｎｏであれば次のステップ１０６へ
進み、ＹＥＳであればステップ１０９のスロットル制御
へ移る。ステップ１０６では変速機のギアポジションを
判定し、ギアポジションが２速または３連の場合にのみ
ステップ１０７へ進んで加速度制御によりθ７を設定す
る。

そして次のステップ１０８でθ、が０と１００との間の
範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳで
あればステップ１０３へ戻り、ＮＯであればステップ１
０９のスロットル制御へ移る。

ところで第６図のステップ１０９におけるスロットル制
御では、第７図に示すようなマツプを読んで、スロット
ル開度αから直接目標スロットル開度θ、を設定し、第
３図に示すようなＰＩＤ制？１１ヲ行なってスロットル
アクチュエータの操作量を決定しているが、ステップ１
０７の加速度制御では、２つの特性マツプを必要とする
。すなわち、第８図に示すような車速Ｖに対する基準ア
クセル開度α。をあられす■−α。マツプ（これを「ゼ
ロ・ｇライン、」と呼ぶ）と、第９図に示すようなアク
セル開度差分Δαに対する目標加速度ｇ、をあられすΔ
α−ｇ、マツプである。■−α。マツプは、車両が各ア
クセル開度に対し定常状Ｍ（走行抵抗とエンジン駆動力
とが平衡した状態）となる車速をあられしている。した
がって、車両の特性（空気抵抗、エンジン馬力）の差異
によってゼロ・ｇラインは異なる。一方Δα−ｇｒマツ
プは、所望する加速度ｇの特性マツプである。このΔα
は現在のアクセル開度αと基準アクセル開度α。

との差によってあられされる。

いま、第８図において車両が定常状態で走行していると
きのアクセル開度がα２、車速がＶ、であったとする。

このときｖｌ、α１はゼロ・ｇライン上に存在する。こ
こで運転者がアクセルペダルを踏込んで、アクセル開度
がα２になったとする。このときのΔαをΔα１　とす
ると、Δα１　＝α２−α１となり、第９図における目
標加速度ｇ。

はｇ＋　となる。そしてこの目標加速度を達成すべくス
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ｖ２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α工のままであ
るのに、車速がＶ、に増大したとすると、このときのΔ
αはΔα２＝α、−α、となり、Δα２く０となる。し
たがって目標加速度はｌΔαｔ　１でΔα−ｇ、マツプ
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、第９図に示すΔα−ｇｒマツプの代りに、Δαの
領域で目標加速度のゲインを小さくした第１０図に示す
ようなΔα−ｇ７マフプを用いると、加速制御時におけ
る加速度の落ちこみが少なくなり、運転者に加速性の良
い車両であることの印象を与えることができる。

第１１図は上述した加速度制御におけるフローチャート
を示し、まずステップ１５１において第８図の■−α。

マツプを用いて基準アクセル開度α。を求める。次にス
テップ１５２で現在のアクセル開度と基準アクセル開度
α。との差Δαを計算する０次にステップ１５３でΔα
の正負を判定する。そしてΔα≧０であればステップ１
５４へ進んで第１４回または第１５図のΔα−ｇｒマツ
プを読み、Δαに対応する目標加速度ｇ、を求める。ま
たΔαくＯであれば、ステップ１５５で、１Δα１によ
って第９図または第１０図のΔα−ｇ７マツプを読み、
目標加速度ｇ、を求め、次のステップ１５６で目標加速
度の符号を反転させる。

ステップ１５４またはステップ１５６からはステップ１
５７に進み、第４図に示すような加速度ｇのフィードバ
ック制？１１（Ｐｌ−ＰＤ制′４Ｂ）を行なうことによ
り、目標スロットル間度θアを求め、スロットル制１ｎ
（ＰＩＤ制？３１１）を行なう、この加速度制御におけ
る制御式は前述の（６）式を用いる。

すなわち、 Ｅ　Ｎ　Ｇ　”−ｇ　ｔ　　ｇ θ７←θｒ＋Ｇ、＊ｃＥＮＧ−ＥＮＧ　１）＋　Ｇ、　
＊　ＥＮ　Ｇ Ｇ　＆　”　（Ｅ　Ｎ　Ｇ　　Ｅ　Ｎ　Ｇ　１　）Ｇｑ
＊ＣＥＮＧ　　２＊ＥＮＧ１＋ＥＮＧ２’）ＥＮＧ　１
←ＥＮＣ ＥＮＧ２−ＥＮＧＩ なお、次回の演算のために、前回の加速度偏差ＥＮＣ；
　１を今回の加速度偏差ＥＮＧに、前々回の加速度偏差
ＥＮＧ２を前回の加速度偏差ＥＮＧ　１にそれぞれメモ
リシフトする。

第１２図は上述のような加速度制御を行なった場合のエ
ンジン駆動力と走行抵抗との関係を示し、車両が速度■
１から■２に加速するとき、スロットル開度θの増大に
よってエンジン駆動力が曲線Ａ　＋　−Ａ　ｔ→Ａ、の
ように増大する。

このように加速度制御では、エンジンの余裕駆動力（エ
ンジン駆動力と走行抵抗の差）を加速度として検出し、
この加速度を目標加速度ｇ↑となるように制御している
から、運転者の加速要求を確実に実現でき、しかも加速
度のフィードバック制御を行なっているため、加速度の
持続性、収束性が良好になり、加速性が向上する。なお
、スロットル制御と加速度制御のつなぎ目ではスロット
ル制御を用いて違和感が生じないようにしている。

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、これはエンジン形式に
よって異なる。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。

【図面の簡単な説明】

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、第２図はスロットル制御システムの動作説明図、
第３図はスロットル制御システムのブロック線図、第４
図は加速度制ｉ３ｍ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図はアクセル開度に対する目
標スロットル開度ｆ（α）の関係をあられすマツプ、第
８図は車速■に対する基準アクセル開度α。の関係を示
すマツプ、第９図および第１０図はアクセル開度差分Δ
αに対する目標加速度ｇ７の関係を示すマツプ、第１１
図は加速度制御のフローチャート、第１２図は加速度制
御によって加速する場合の車速に対するエンジン駆動力
および走行抵抗をあられすグラフ、第１３図はスロット
ル制御によって加速する場合の車速に対するエンジン駆
動力および走行抵抗をあられすグラフである。 １−・・エンジン　　　　　２−・クラッチ３・・・ｉ
連撮　　　　　　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−クラッチストロークセンサ ９−Ｄ　Ｃモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジン出力を調整する調整手段の制御量をアクセル
   操作量にもとづいて直接的に求めて前記調整手段を制御
   する第１の制御手段と、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前記
   調整手段を制御する第２の制御手段とを設け、通常は前
   記第１の制御手段を作動させ、車両の加速要求時には前
   記第２の制御手段を作動させるように前記第１および第
   ２の制御手段を車両の運転状態に応じて切換えて選択的
   に作動させる作動手段を設けたことを特徴とするエンジ
   ンの制御装置。