KR20110003530A - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

내연 기관의 제어 장치에 관한 것으로서, 임의의 액츄액츄터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 운전 조건에 따라 좌우되는 경우라도, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능으로서는 원하는 응답 성능을 얻을 수 있도록 한다. 공기 역모델 (10) 의 전단 (前段) 에 응답 보상 필터 (6) 를 형성하고, 응답 보상 필터 (6) 에 의해 보정한 목표 토크를 공기 역모델 (10) 에 의해 변환시켜 스로틀 (2) 의 목표 개도를 얻는다. 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 는, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능이 미리 설정된 표준 응답 성능이 되도록 내연 기관의 운전 조건에 기초하여 설정한다.

Description

내연 기관의 제어 장치{INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROLLER}
본 발명은, 내연 기관의 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 동작에 대한 토크의 응답 성능이 운전 조건에 따라 변화하는 액츄에이터를 구비한 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다.
내연 기관이 출력하는 토크는 스로틀 등의 액츄에이터의 동작을 제어함으로써 조정 (調整) 할 수 있다. 단, 스로틀을 포함하는 일부의 액츄에이터에 관해서는, 그것을 동작시켰을 때의 토크의 응답 성능이 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화하는 것이 알려져 있다. 예를 들어 일본 공개특허공보 2006-257954호에는, 내연 기관에 부하가 걸리지 않은 무부하시에는, 부하가 걸려 있을 때와 비교하여 스로틀 조작에 대한 기관 회전수의 응답성이 양호한 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2006-257954호에 개시되어 있는 기술은, 스로틀 지시값에 기초하여 목표 회전수를 산출하고, 목표 회전수에 따라 연료 분사량을 제어하도록 한 연료 분사 시스템에 관한 기술이다. 이 기술에서는 부하의 유무에 따른 기관 회전수의 응답성의 차이를 해소하기 위해, 목표 회전수의 필터 처리에 사용하는 계수를 무부하시와 부하시에 전환되도록 하고 있다.
상기 공보에 기재된 기술은 선박용 내연 기관에 관한 기술로서 목표 회전수에 기초하여 액츄에이터의 동작을 제어하도록 되어 있다. 한편, 차량용 내연 기관에서는 소위 토크 디맨드 제어가 사용되고 있다. 토크 디맨드 제어란, 내연 기관에 대한 요구를 토크로 나타내고, 이 토크 요구에 기초하여 설정된 목표 토크를 실현하도록 액츄에이터의 동작을 제어하는 것이다. 토크 요구는 차량 슬립 방지 제어 시스템이나 변속기 등의 각종의 요구 발생원으로부터 발해진다.
토크 디맨드 제어는 내연 기관을 포함하는 차량 전체를 통합 제어하는 경우에 바람직하다. 그런데, 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 운전 조건에 따라 변화하는 경우에는, 동일한 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능에도 차가 발생하게 된다. 이 경우, 내연 기관에 대한 요구와 제동 등의 다른 제어 요소에 대한 요구가 적절히 정합되지 않게 되어, 차량 전체의 통합 제어에 의한 원하는 효과를 달성할 수 없게 될 우려가 있다.
차량 전체의 통합 제어에 있어서 내연 기관에 대한 요구와 다른 제어 요소에 대한 요구의 부정합을 방지하는 방법으로는, 내연 기관에 대한 토크 요구를 포함하는 각 제어 요소에 대한 요구의 추출법을 적합 작업에 의해 조정하는 것을 생각할 수 있다. 내연 기관의 운전 조건에 따라 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 변화하는 경우에는, 찾을 수 있는 운전 조건 각각에 대해 요구의 추출법을 조정해 나가게 된다. 그러나, 이러한 방법에서는 적합에 필요한 공수가 막대한 것이 되고, 게다가 반드시 모든 운전 조건에 대해 적합할 수 있다고는 할 수 없다. 또, 내연 기관의 운전 조건에 따라 차량 전체로서의 제어 성능도 좌우되게 한다.
임의의 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 운전 조건에 따라 변화하는 것은 내연 기관의 구조상 피할 수 없다. 그러나, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능에 관해서는, 내연 기관의 제어 장치 내에서 실시하는 처리에 의해 조정할 수는 있다. 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 미리 상정한 원하는 응답 성능으로 할 수 있으면, 적합에 필요로 하는 공수는 대폭 삭감할 수 있다. 또, 토크의 응답 성능이 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우되지 않게 되기 때문에, 차량 전체로서의 제어 성능도 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 임의의 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 운전 조건에 따라 좌우되는 경우라도, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능으로서는 원하는 응답 성능을 얻을 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 제어 신호의 입력을 받아 동작하는 액츄에이터를 갖고, 상기 액츄에이터의 동작에 따라 출력하는 토크가 조정되는 내연 기관으로서, 상기 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 당해 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화하는 내연 기관의 제어 장치에 있어서,
상기 내연 기관이 출력하는 토크에 관한 요구를 받아들이고, 그 토크 요구에 기초하여 상기 내연 기관의 목표 토크를 설정하는 목표 토크 설정 수단과,
목표 토크를 상기 액츄에이터의 제어 신호로 변환하는 변환 수단과,
토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능이 미리 설정된 표준 응답 성능이 되도록, 상기 변환 수단에 입력되는 목표 토크를 상기 내연 기관의 운전 조건에 기초하여 보정하는 목표 토크 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서,
목표 토크의 설정의 기초가 된 토크 요구에 특정 토크 요구원으로부터 발하여진 성분이 포함되어 있는지 여부를 판정하고, 어느 일방의 판정 결과의 경우에는 상기 목표 토크 보정 수단에 의한 목표 토크의 보정을 제한하는 보정 제한 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서,
상기 내연 기관의 운전 조건으로서 특정한 운전 조건이 성립된 경우에 상기 목표 토크 보정 수단에 의한 목표 토크의 보정을 허가하는 보정 허가 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
제 4 발명은, 제 3 발명에 있어서,
상기 보정 허가 수단은, 상기 내연 기관이 소정의 회전역에서 운전되고 있는 경우에 상기 목표 토크 보정 수단에 의한 목표 토크의 보정을 허가하는 것을 특징으로 하고 있다.
제 5 발명은, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 발명에 있어서,
상기 표준 응답 성능은 일정한 응답 성능으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
제 6 발명은, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 발명에 있어서,
상기 표준 응답 성능은 상기 내연 기관의 기관 회전수에 따라 변경되는 것을 특징으로 하고 있다.
제 7 발명은, 제 1 내지 제 6 중 어느 하나의 발명에 있어서,
상기 목표 토크 보정 수단은,
목표 토크가 입력되는 1 차 지연 필터와,
상기 내연 기관의 운전 조건에 따라 상기 1 차 지연 필터의 시정수를 변경하는 시정수 변경 수단을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
제 1 발명에 있어서는, 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능은 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우되지만, 토크 요구에 대한 토크의 응답 성능은 내연 기관의 운전 조건뿐만 아니라 제어 신호의 기초가 된 목표 토크의 설정에 의해서도 좌우된다. 이 때문에, 내연 기관의 운전 조건에 기초하여 목표 토크를 보정함으로써, 운전 조건이 토크 응답 성능에 미치는 영향을 캔슬할 수 있다. 제 1 발명에 의하면, 내연 기관의 운전 조건에 기초하여 목표 토크를 보정하고, 보정된 목표 토크로부터 변환된 제어 신호에 따라 액츄에이터를 동작시키기 때문에, 원하는 응답 성능을 표준 응답 성능으로서 설정해 둠으로써, 운전 조건에 상관없이 원하는 응답 성능을 얻을 수 있게 된다.
제 2 발명에 의하면, 특정 토크 요구원으로부터 발하여진 성분이 목표 토크의 설정의 기초가 된 토크 요구에 포함되어 있는지 여부에 따라 목표 토크의 보정을 제한한다/하지 않는다를 전환할 수 있다. 이것에 의하면, 요구되고 있는 토크의 내용에 따른 최적의 토크 제어를 실현할 수 있다.
제 3 발명에 의하면, 특정한 운전 조건이 성립되어 있는지 여부에 따라 목표 토크의 보정을 허가한다/하지 않는다를 전환할 수 있다. 이것에 의하면, 운전 조건에 따른 최적인 토크 제어를 실현할 수 있다.
제 4 발명에 의하면, 소정의 회전역에서는 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 표준 응답 성능에 맞출 수 있고, 소정 회전역 밖에서는 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 내연 기관의 운전 조건에 따른 응답 성능으로 할 수 있다.
제 5 발명에 의하면, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 내연 기관의 운전 조건에 상관없이 일정한 응답 성능으로 할 수 있다.
제 6 발명에 의하면, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 내연 기관의 기관 회전수에 따른 응답 성능으로 할 수 있다.
제 7 발명에 의하면, 1 차 지연 필터에 목표 토크를 통과시킴으로써, 토크 요구에 대한 목표 토크의 응답 속도를 늦출 수 있다. 그 응답 속도는 1 차 지연 필터의 시정수에 의해 결정되며, 본 발명에서는 그 시정수를 내연 기관의 운전 조건에 따라 변경함으로써, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 표준 응답 성능에 맞출 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 로서의 내연 기관의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는 기관 회전수가 토크 응답에 미치는 영향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태 1 의 구성으로 실현되는 토크 응답 특성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 목표 토크의 설정에 관련된 용어에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 목표 토크 초기값과 목표 토크 목적값의 차가 토크 응답에 미치는 영향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 기관 회전수와 목표 토크 목적값이 토크 응답에 미치는 영향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 도 3 에서 설명한 방법으로 내연 기관을 제어했을 때의 저회전시의 동작에 대해 나타내는 도면이다.
도 8 은 도 3 에서 설명한 방법으로 내연 기관을 제어했을 때의 중회전시의 동작에 대해 나타내는 도면이다.
도 9 는 도 3 에서 설명한 방법으로 내연 기관을 제어했을 때의 고회전시의 동작에 대해 나타내는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태 1 의 구성으로 실현되는 토크 응답 특성의 변형예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태 2 로서의 내연 기관의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12 는 본 발명의 실시형태 2 의 구성으로 실현되는 토크 응답 특성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태 2 의 구성으로 실현되는 토크 응답 특성의 변형예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 형태
실시형태 1.
본 발명의 실시형태 1 에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 제어 장치는, 스로틀을 구비한 불꽃 점화식 내연 기관에 적용되고 있다. 스로틀은 내연 기관의 흡기관에 형성된 액츄에이터로서, 그 개도에 의해 기통 내에 흡입되는 공기량 (1 사이클당 공기량) 을 조정할 수 있다. 본 실시형태에 관련된 내연 기관은 흡기관에 서지 탱크를 구비하고, 그 서지 탱크의 상류에 스로틀을 구비하고 있다.
공기량은 내연 기관의 출력 토크를 결정하는 인자이기 때문에, 스로틀의 개도를 제어함으로써 내연 기관의 토크를 제어할 수 있다. 단, 스로틀과 기통 사이에는 서지 탱크를 포함하는 용적부가 존재하고 있기 때문에, 스로틀의 개도를 변화시켰을 때의 흡입 공기량의 변화에는 응답 지연이 있다. 이 때문에, 내연 기관의 토크도 스로틀의 동작에 대해 지연에 의해 변화하게 된다.
스로틀의 동작에 대한 토크의 응답 성능은, 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우된다. 특히 내연 기관의 회전수 (단위 시간당 회전수) 가 토크의 응답 성능에 미치는 영향은 크다. 도 2 에는 고회전시와 저회전시의 각각에 대해 스로틀 개도를 동일하게 변화시켰을 때의 토크의 시간 변화를 그래프로 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 고회전시에 있어서의 토크의 응답은 빠르고, 저회전시에 있어서의 토크의 응답은 느리다. 스로틀의 동작에 대한 토크의 응답을 1 차 지연 요소에 의해 근사시키는 것이면, 고회전시에는 시정수가 작고, 저회전시에는 시정수가 커진다고 할 수 있다.
본 실시형태의 제어 장치는, 차량 전체를 통합 제어하는 상위 제어 장치로부터의 토크 요구에 기초하여 내연 기관을 제어하는 토크 디맨드형 제어 장치이다. 차량의 통합 제어에서는, 차량의 운전 상황에 따라 목표로 하는 제어 결과가 설정되고, 그 제어 결과가 얻어지도록 각 제어 요소로 요구가 나온다. 내연 기관에 나오는 토크 요구도 그러한 요구 중 하나이다. 각 제어 요소로의 요구의 추출법을 규정하는 규칙은, 제어계의 작성 단계에서 적합 작업에 의해 작성되고 있다. 적합 작업에서는 각 제어 요소로 나온 요구가 실현될 때까지의 응답 지연이 고려된다.
본 실시형태의 제어 장치는, 직접적으로는 스로틀의 동작을 제어한다. 그러나, 전술한 바와 같이 스로틀의 동작에 대한 토크의 응답 성능은 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우된다. 이 때문에, 토크 요구에 대해 일률적으로 스로틀의 동작을 제어한 것에서는, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능도 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우되게 된다. 이 점에 관하여, 본 실시형태의 제어 장치는, 이하에 상세히 서술하는 바와 같이 제어 장치 내부에서 소정의 계산 처리를 실시함으로써, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 미리 상정한 원하는 응답 성능이 될 수 있도록 하였다.
이하, 본 실시형태의 제어 장치의 구성과 그 기능에 대해 도 1, 도 3 내지 도 6 을 이용하여 설명한다. 도 1 은 본 실시형태의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태의 제어 장치는, 도시하지 않은 상위 제어 장치로부터 발해지는 토크 요구에 기초하여 스로틀 (2) 의 동작을 제어한다. 본 실시형태에 관련된 스로틀 (2) 은 전자 제어식이며, 스로틀 모터에 의해 동작하고 있다. 스로틀 (2) 동작의 제어는 직접적으로는 스로틀 드라이버 (12) 에 의해 이루어진다. 스로틀 드라이버 (12) 는 상류의 계산 요소로부터 스로틀 (2) 의 목표 개도를 수신하고, 그것을 제어 신호인 개도 지령값으로 변환하여 스로틀 (2) 에 출력하도록 되어 있다.
스로틀 (2) 의 목표 개도의 계산에는 공기 역 (逆) 모델 (10) 이 사용된다. 공기 역모델이란, 스로틀의 동작에 대한 공기량의 응답을 유체 역학 등에 기초하여 모델화하고, 그것을 수식으로 나타낸 공기 모델을 반대로 푼 것이다. 본 실시형태에 관련된 공기 역모델 (10) 에서는, 목표 토크를 목표 공기량으로 변환하는 기능도 부가되어 있다. 목표 공기량은 목표 토크의 실현에 필요한 공기량이다. 목표 토크의 목표 공기량의 변환에는 토크-공기량 변환 맵이 사용된다. 이 맵에서는 점화 시기나 기관 회전수나 공연비 (共燃比) 등, 토크와 공기량의 관계에 영향을 미치는 각종 운전 조건이 파라미터로서 사용되고 있다.
공기 역모델 (10) 에 목표 토크를 입력함으로써, 목표 토크의 실현에 필요한 공기량이 산출되고, 그 공기량을 실현하기 위한 스로틀 개도가 출력된다. 단, 최종적으로 목표 토크의 실현에 이를 수 있는 스로틀 (2) 의 동작은 몇 가지나 존재한다. 본 실시형태에서 사용하는 공기 역모델 (10) 은, 목표 토크를 최고 속도로 실현시키기 위한 스로틀 (2) 의 동작을 모델화한 것이다. 구체적으로는, 스로틀 개도를 목표 개도에 대해 오버슛적으로 변화시키도록 하고 있다. 또한, 공기 모델이나 공기 역모델은 공지된 것으로, 그 자체는 본 발명의 특징 부분이 아니기 때문에, 여기에서는 모델에 관한 상세한 설명은 생략한다.
내연 기관의 목표 토크는 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된다. 목표 토크 설정부 (4) 는, 내연 기관에 대한 각종 토크 요구를 조정 (調停) 하고, 그 조정에 의해 얻어진 토크값을 내연 기관의 목표 토크로서 출력한다. 여기에서 말하는 조정이란, 미리 정해진 계산 규칙에 따라 복수의 수치로부터 1 개의 수치를 얻는 동작이다. 조정되는 복수의 수치는 모두 동일한 종류의 물리량이다. 또, 조정에 의해 얻어지는 1 개의 수치도 조정되는 복수의 수치와 동종의 물리량이 된다. 여기에서는, 조정에 관련된 물리량으로서 토크가 사용되고 있다. 조정에서 사용되는 계산 규칙에는, 예를 들어 최대값 선택, 최소값 선택, 평균 혹은 중첩 등이 포함된다. 그들 복수의 계산 규칙을 적절히 조합한 것으로 해도 된다. 조정되는 토크 요구에는, 운전자가 액셀 조작을 통해 구하는 토크 이외에, VSC (Vehicle Stability Control system), TRC (Traction Control system), ACC (Adaptive Cruise Control system) 등의 차량의 제어 시스템으로부터 구해지는 토크가 포함되어 있다.
본 실시형태의 제어 장치는, 목표 토크 설정부 (4) 와 공기 역모델 (10) 사이에 응답 보상 필터 (6) 를 구비하고 있다. 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된 목표 토크는, 그대로 공기 역모델 (10) 에 입력되는 것이 아니라, 응답 보상 필터 (6) 에서 처리되고 나서 공기 역모델 (10) 에 입력된다. 응답 보상 필터 (6) 는 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우되는 토크의 응답 성능을 보상하기 위해 형성되어 있다.
도 1 에 있어서 응답 보상 필터 (6) 를 나타내는 블록 내에 기재된 연산식은, 응답 보상 필터 (6) 의 구성을 나타내는 전달 함수이다. 이 연산식에 나타내는 바와 같이, 응답 보상 필터 (6) 로는 1 차 지연 요소가 사용되고 있다. 이 1 차 지연 요소에서는, 기준인 시정수 (TO) 와, 그것을 보정하기 위한 보정 계수 (k) 가 정의되어 있다.
이러한 응답 보상 필터 (6) 를 공기 역모델 (10) 앞에 형성함으로써, 공기 역모델 (10) 에 입력되는 목표 토크는, 토크 요구에 대해 시정수 (kTO) 에 따라 응답이 늦춰지게 된다. 그리고, 공기 역모델 (10) 에서는, 토크 요구에 대해 응답이 늦춰진 목표 토크에 기초하여 스로틀 (2) 의 목표 개도가 산출되게 된다. 공기 역모델 (10) 에서 산출된 목표 개도는, 스로틀 드라이버 (12) 에서 개도 지령값으로 변환되어 스로틀 (2) 에 출력된다. 스로틀 (2) 이 개도 지령값에 따라 동작함으로써, 내연 기관의 토크는 목표 토크를 향해 변화하게 된다.
상기와 같이 본 실시형태의 제어 장치는, 그 계산 요소에 1 차 지연 요소를 갖고 있는데, 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답도 1 차 지연 요소에 의해 근사시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 제어 장치를 적용한 내연 기관에서는, 토크 요구가 스로틀 (2) 의 동작을 통해 실제로 실현될 때까지의 계 (系) 내에 2 개의 1 차 지연 요소가 포함되게 된다. 이 경우, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능은, 2 개의 시정수에 의해 대표할 수 있다.
전술한 바와 같이 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답을 나타내는 시정수 (이하, 흡기계 응답 시정수) 는, 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화한다. 이 때문에, 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 가 고정이면, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능도 결국은 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화하게 된다. 그러나, 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 를 적절히 조정 (調整) 하고, 그에 따라 내연 기관의 운전 조건에 의한 흡기계 응답 시정수의 변화를 캔슬할 수 있으면, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능을 원하는 응답 성능으로 조정할 수 있을 것으로 생각된다.
여기에서, 도 3 은 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답을 1 차 지연 요소에 의해 근사시키고, 그 시정수가 내연 기관의 기관 회전수에 따라 어떻게 변화하는지를 그래프로 나타낸 것이다. 도 3 중에 나타내는 시정수와 기관 회전수의 관계 중 실선으로 나타내는 것과 1 점 쇄선으로 나타내는 것은 모두 목표 토크에 필터 처리를 실시하지 않은 경우의 관계로서, 양자의 차이는 사용하고 있는 공기 역모델에 의한 것이다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 공기 역모델 (10) 은, 스로틀 개도를 최종적인 목표 개도에 대해 오버슛적으로 변화시킴으로써 목표 토크를 최고 속도로 실현시키도록 설계되어 있다. 여기에서는 도 3 중에 실선으로 나타내는 상수와 기관 회전수의 관계가 공기 역모델 (10) 의 사용에 의해 실현되는 관계인 것으로 한다.
도 3 중의 실선에 대응되는 시정수는, 각 기관 회전수에 있어서 실현할 수 있는 최소의 시정수이다. 이것은 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 를 제로로 한 경우에 상당한다. 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 를 제로보다 큰 값으로 설정한 경우에는, 도 3 에 있어서의 시정수는 실선으로 나타내는 시정수보다 커져, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답은 늦어진다. 그러나, 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 를 기관 회전수에 따라 조정하면, 도 3 중에 파선으로 나타내는 바와 같이, 전체의 시정수를 일정하게 일치시킬 수 있는, 요컨대 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답을 기관 회전수에 상관없이 일정하게 할 수 있다.
본 실시형태의 제어 장치는, 시정수 (kTO) 를 결정하는 보정 계수 (k) 를 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화시키도록 하고 있다. 구체적으로는, 내연 기관의 기관 회전수, 목표 토크의 초기값, 목표 토크의 목적값에 기초하여 보정 계수 (k) 가 결정된다. 각종 운전 조건 중에서도 내연 기관의 기관 회전수와, 목표 토크의 초기값과 목적값의 차는, 흡기계 응답 시정수를 크게 좌우하는 운전 조건이기 때문이다. 또한, 목표 토크의 초기값 및 목적값의 의미에 대해 도해한 것이 도 4 이다. 목표 토크의 초기값이란 현시점에 있어서의 목표 토크의 값을 의미하고, 목표 토크의 목적값이란 새롭게 설정된 목표 토크의 값을 의미한다.
도 5 는 기관 회전수를 일정하게 했을 때의 목표 토크의 초기값과 목적값의 차와 흡기계 응답 시정수의 관계를 나타낸 3 차원 그래프이다. 도 6 은 목표 토크의 초기값을 일정하게 했을 때의 목표 토크의 목적값 및 기관 회전수와 흡기계 응답 시정수의 관계를 나타낸 3 차원 그래프이다. 이들 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 기관 회전수가 클수록 또한 목표 토크의 초기값과 목적값의 차가 클수록 흡기계 응답 시정수는 작아진다. 이러한 흡기계 응답 시정수의 변화를 없애도록 보정 계수 (k) 에 의한 시정수 (kTO) 의 보정이 이루어진다.
보정 계수 (k) 의 설정에는 보정 계수 맵 (8) 이 사용된다. 보정 계수 맵 (8) 은, 내연 기관의 기관 회전수, 목표 토크의 초기값, 목표 토크의 목적값을 파라미터로서 갖는 맵으로서, 이들 입력값에 따른 보정 계수 (k) 가 출력되도록 되어 있다. 또한, 보정 계수 (k) 의 최소값은 제로이며, 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답이 가장 느려지는 조건에 있어서 보정 계수 (k) 는 제로가 된다. 그리고, 흡기계 응답 시정수와는 반대로, 기관 회전수가 클수록 또한 목표 토크의 초기값과 목적값의 차가 클수록 보정 계수 (k) 는 큰 값으로 설정된다. 이것은 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답이 가장 느릴 때를 표준 응답 성능으로 하고, 다른 조건에서도 표준 응답 성능이 실현되도록 보정 계수 (k) 가 설정되는 것을 의미하고 있다.
이상 설명한 구성과 그 기능에 의해, 본 실시형태의 제어 장치에 의해 내연 기관을 제어한 경우에는 도 7 내지 도 9 에 나타내는 동작을 실현할 수 있다. 도 7 내지 도 9 의 각 도면에 있어서, 최상단 그래프는 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된 목표 토크의 시간 변화를 나타내고 있다. 또, 두 번째 그래프는 최상단에 나타내는 목표 토크를 응답 보상 필터 (6) 에 통과시켜 얻어지는 보정 목표 토크의 시간 변화를 나타내고 있다. 세 번째 그래프는 두 번째에 나타내는 보정 목표 토크를 공기 역모델 (10) 에 입력함으로써 실현되는 스로틀 개도의 시간 변화를 나타내고 있다. 그리고, 최하단 그래프는 세 번째에 나타내는 스로틀 (2) 의 동작에 의해 실현되는 실(實)토크의 시간 변화를 나타내고 있다.
도 7 내지 도 9 의 각 도면에 나타내어지는 동작은 각각 다른 운전 조건하에서 실현되는 동작이다. 도 7 은 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답이 가장 느린 조건 (최저 응답 조건) 에서 실현되는 동작을 나타내고 있다. 이에 반해, 도 8 은 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답이 약간 느린 조건 (저응답 조건) 에서 실현되는 동작을 나타내고, 도 9 는 스로틀 (2) 의 동작에 대한 토크의 응답이 빠른 조건 (고응답 조건) 에서 실현되는 동작을 나타내고 있다. 여기에서는, 목표 토크의 초기값과 목적값은 각 응답 조건에서 공통적이며, 기관 회전수만이 상이한 것으로 한다.
먼저, 도 7 에 나타내는 최저 응답 조건에서는, 그 최상단과 두 번째 그래프를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된 목표 토크가 그대로 공기 역모델 (10) 에 입력된다. 전술한 바와 같이, 응답 보상 필터 (6) 의 보정 계수 (k) 가 제로로 설정되기 때문이다. 그 결과, 공기 역모델 (10) 에서 산출되는 스로틀 개도는, 세 번째 그래프에 나타내는 바와 같이, 최종적인 목표 개도에 대해 오버슛한 후에 최종적인 목표 개도로 수속 (收束) 되는 것과 같은 변화를 나타내게 된다.
다음으로, 도 8 에 나타내는 저응답 조건에서는, 그 두 번째 그래프에 나타내는 바와 같이, 공기 역모델 (10) 에 입력되는 보정 목표 토크는, 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된 목표 토크에 대해 응답이 늦춰지고 있다. 응답 보상 필터 (6) 의 보정 계수 (k) 가 제로보다 큰 값으로 설정되기 때문이다. 그 결과, 세 번째 그래프에 나타내는 바와 같이, 공기 역모델 (10) 에서 산출되는 스로틀 개도의 최종적인 목표 개도에 대한 오버슛은 억제되게 된다.
그리고, 도 9 에 나타내는 고응답 조건에서는, 그 두 번째 그래프에 나타내는 바와 같이, 공기 역모델 (10) 에 입력되는 보정 목표 토크는, 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된 목표 토크에 대해 더욱 응답이 늦춰지고 있다. 응답 보상 필터 (6) 의 보정 계수 (k) 가 저응답 조건에서의 값보다 더욱 큰 값으로 설정되기 때문이다. 그 결과, 세 번째 그래프에 나타내는 바와 같이, 공기 역모델 (10) 에서 산출되는 스로틀 개도는 오버슛되지 않고 최종적인 목표 개도로 수속되는 것과 같은 변화를 나타내게 된다.
각 응답 조건에 있어서 스로틀 개도가 상기와 같은 시간 변화를 나타내는 결과, 도 7 내지 도 9 의 각 도면의 최하단의 그래프를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 스로틀 (2) 의 동작에 의해 실현되는 실토크의 시간 변화는, 응답 조건의 높낮이 (여기에서는 기관 회전수의 높낮이) 에 상관없이 거의 동일한 시간 변화를 나타내게 된다.
이상의 구체적인 동작의 설명으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태의 제어 장치에 의하면, 내연 기관의 운전 조건에 상관없이 토크 요구에 대한 실토크의 응답 성능을 최저 응답 조건에서의 토크 응답 성능과 일치시킬 수 있다. 이와 같이 토크 응답 성능을 내연 기관의 운전 조건에 상관없이 일률적으로 함으로써, 차량 전체의 통합 제어에 있어서의 제어계의 설계나 적합 작업을 효율화시킬 수 있다.
또, 이 제어 장치를 실제 차량에 적용한 경우에는, 토크의 응답 성능이 내연 기관의 운전 조건에 따라 좌우되지 않게 되기 때문에, 차량 전체로서의 제어 성능을 향상시킬 수 있다. 구체예를 들면, TRC 에서는 슬립 발생시에 내연 기관을 포함하는 파워 트레인의 출력을 저하시킴과 동시에 구동륜에 브레이크를 걸어 슬립을 억제하고 있다. 이 때에 파워 트레인의 출력의 응답 특성이 균일하지 않으면, 파워 트레인의 출력의 응답 속도가 빠를 때에는 출력을 지나치게 저하시켜 실속 (失速) 되는 가능성이 있다. 반대로 파워 트레인의 출력의 응답 속도가 느릴 때에는, 출력 저하까지 시간이 걸려 슬립 억제를 신속하게 할 수 없을 가능성이 있다. 본 실시형태의 제어 장치에 의하면, 토크 응답 성능을 내연 기관의 운전 조건에 상관없이 일률적으로 할 수 있기 때문에, 상기와 같은 사태를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 목표 토크 설정부 (4) 가 제 1 발명의 「목표 토크 설정 수단」에 상당하고 있다. 공기 역모델 (10) 은 제 1 발명의 「변환 수단」에 상당하고 있다. 그리고, 응답 보상 필터 (6) 와 보정 계수 맵 (8) 에 의해 제 1 발명의 「목표 토크 보정 수단」이 구성되어 있다. 또, 응답 보상 필터 (6) 는 제 7 발명의 「1 차 지연 필터」에 상당하고, 보정 계수 맵 (8) 은 제 7 발명의 「시정수 변경 수단」에 상당하고 있다.
그런데, 도 1 에 나타내는 제어 장치의 구성에 의하면, 토크 요구에 대한 실토크의 응답 성능을 운전 조건에 따라 능동적으로 가변으로 할 수도 있다. 본 실시형태에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이 토크 요구에 대한 실토크의 응답을 1 차 지연 요소에 의해 근사시켰을 때의 시정수를 일정하게 하고 있다. 그러나, 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 를 운전 조건에 따라 적절히 변화시킬 수도 있고, 그렇게 함으로써 내연 기관의 운전 조건에 따른 토크 응답 성능을 조정할 수 있게 된다.
예를 들어, 운전 조건과 보정 계수 (k) 의 관계를 규정하는 보정 계수 맵 (8) 을 적절히 설계하면, 도 10 중에 파선으로 나타내는 바와 같은 시정수와 운전 조건 (여기에서는 기관 회전수) 의 관계를 얻을 수도 있다. 도 10 에 나타내는 관계에서는, 기계 회전수가 높아짐에 따라서 시정수를 크게 하고 있다. 이러한 토크 응답 특성은 고속 도로에서 ACC 를 작동시키고 있을 때에 효과가 있다. 고회전역일수록 토크 응답이 저하되기 때문에, 쇼크가 없는 매끄러운 응답성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 도 10 중에 실선과 1 점 쇄선으로 나타내는 시정수와 운전 조건의 관계는 도 3 중에 나타내는 것과 동일하다.
도 10 중에 파선으로 나타내는 시정수와 운전 조건의 관계는, 도 1 에 나타내는 제어 장치의 구성에 의해 실현될 수 있는 관계의 일례이다. 보정 계수 맵 (8) 의 설계에 의해 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 는 임의로 설정할 수 있기 때문에, 시정수와 운전 조건의 관계도 임의로 조정할 수 있다. 단, 도 10 중의 실선에 대응되는 시정수는, 각 운전 조건에 있어서 실현할 수 있는 최소의 시정수이기 때문에, 이 시정수보다 작은 시정수로는 조정할 수 없다. 바꿔 말하면, 도 10 중의 실선에 대응되는 시정수보다 큰 시정수이면, 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 의 설정에 의해 임의로 실현될 수 있다.
실시형태 2.
다음으로 본 발명의 실시형태 2 에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
앞서 설명한 실시형태 1 의 제어 장치에 의하면, 토크 요구에 대한 실토크의 응답 성능을 내연 기관의 운전 조건에 상관없이 일률적으로 일치시킬 수 있다. 그러나, 최저 응답 조건에서의 토크 응답 성능과 일치시키게 되기 때문에, 전체의 토크 응답 성능이 낮게 억제된다는 과제도 있다. 본 실시형태는 실시형태 1 의 추가적인 개량이며, 토크 응답 성능의 고응답화를 실현할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.
도 11 은 본 발명의 실시형태 2 로서의 내연 기관의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태의 제어 장치는 실시형태 1 의 제어 장치의 구성을 베이스로 하면서, 새로운 기능을 추가한 구성으로 되어 있다. 도 11 에서 실시형태 1 과 공통되는 요소는 동일한 부호를 부여하였다. 이하, 도 11 을 참조하여 본 실시형태의 제어 장치의 구성에 대해 설명한다. 단, 실시형태 1 과 공통되는 구성에 대해서는 그 설명을 생략 또는 간략하고, 실시형태 1 과 상이한 구성에 대해 중점적으로 설명하는 것으로 한다.
본 실시형태의 제어 장치는, 실시형태 1 에 관련된 제어 장치의 구성에 있어서, 응답 보상 필터 (6) 와 공기 역모델 (10) 사이에 스위치 (14) 를 추가한 구성으로 되어 있다. 이 스위치 (14) 에는 응답 보상 필터 (6) 에 의해 필터 처리된 목표 토크와, 목표 토크 설정부 (4) 에서 설정된 원래의 목표 토크가 입력 신호로서 입력된다. 스위치 (14) 는 공기 역모델 (10) 에 입력하는 신호를 이들 2 종류의 신호 사이에서 전환할 수 있다.
스위치 (14) 는 그 내부에서 실행하는 전환 판정에 따라 입력 신호의 전환을 실시한다. 전환 판정을 위한 정보로는 기관 회전수가 사용된다. 스위치 (14) 는, 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne0) 이상의 고회전역에서는 입력 신호를 보정된 목표 토크로 전환하고, 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne0) 보다 낮은 저회전역에서는 입력 신호를 원래의 목표 토크로 전환하게 되어 있다. 기준 회전수 (Ne0) 는 최소 회전수보다 높고, 또한 최대 회전수보다 낮은 임의의 회전수로 설정할 수 있다. 본 실시형태에서는 통상적으로 사용하는 회전역의 하한을 기준 회전수 (Ne0) 로서 설정하고 있다.
또, 스위치 (14) 는 어느 토크 요구 발생원이 토크 요구를 발하고 있는지와 같은 정보도 전환 판정을 위한 정보로서 사용한다. 스위치 (14) 는 미리 정해진 특정 토크 요구 발생원이 토크 요구를 발하고 있는지 여부를 판정하고, 그 특정 토크 요구 발생원이 토크 요구를 발하고 있을 때에는, 입력 신호를 원래의 목표 토크로 전환한다. 여기에서 말하는 특정 토크 요구 발생원이란, 토크 응답 성능이 일률적으로 일치되어 있는 것은 필요로 하지 않고, 토크 응답 성능이 가능한 한 높은 것을 필요로 하는 토크 요구 발생원이다.
스위치 (14) 의 전환 판정을 위한 정보로는, 차량 상태에 관한 정보도 사용된다. 예를 들어, 차량의 요레이트를 사용해도 된다. 요레이트의 값이 임계값을 초과했는지 여부에 따라 스위치 (14) 의 전환을 실시할 수도 있다.
도 12 는 이 스위치 (14) 를 동작시킴으로써 실현할 수 있는 토크 응답 특성을 나타내는 도면으로서, 토크 요구에 대한 실제 토크의 응답을 1 차 지연 요소에 의해 근사시키고, 그 시정수가 내연 기관의 기관 회전수에 따라 어떻게 변화하는지를 그래프로 나타낸 것이다. 도 12 중에 실선으로 나타내는 시정수와 기관 회전수의 관계, 및 1 점 쇄선으로 나타내는 시정수와 기관 회전수의 관계는 모두 도 3 중에 나타내는 것과 동일하다. 특정 토크 요구 발생원이 토크 요구를 발하고 있을 때에는, 스위치 (14) 에 의해 공기 역모델 (10) 에 대한 입력 신호가 원래의 목표 토크로 전환되기 때문에, 시정수와 기관 회전수의 관계는 실선으로 나타내는 관계가 된다.
특정 토크 요구 발생원이 토크 요구를 발하고 있지 않을 때에는, 스위치 (14) 는 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne0) 이상인지 여부에 의해 전환된다. 본 실시형태에 관련된 보정 계수 맵 (16) 은, 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne0) 일 때에 실현할 수 있는 최소의 시정수가 표준의 시정수가 되도록 설계되어 있다. 이로써, 스위치 (14) 가 작동하여 공기 역모델 (10) 로의 입력 신호가 보정 목표 토크로 전환되는 고회전역에서는, 도면 중에 파선으로 나타내는 바와 같이, 기관 회전수에 상관없이 시정수는 표준의 시정수와 일치되게 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 제어 장치에 의하면, 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne0) 이상인 고회전역에서는, 토크 요구에 대한 실토크의 응답 성능을 기준 회전수 (Ne0) 일 때의 토크 응답 성능과 일치시킬 수 있다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 기준 회전수 (Ne0) 일 때의 시정수는 최소 회전수일 때의 시정수보다 낮기 때문에, 본 실시형태에서 실현되는 토크 응답 성능은 실시형태 1 에서 실현되는 토크 응답 성능보다 고응답화되게 된다. 또한, 본 실시형태에서는 기준 회전수 (Ne0) 보다 저회전역에서의 토크 응답 성능은, 기관 회전수에 따라 변화하게 된다. 그러나, 기준 회전수 (Ne0) 는 통상적으로 사용하는 회전역의 하한으로 설정되어 있기 때문에, 그보다 저회전역에서 토크 응답 성능을 일치시킬 수 없었다고 해도 실질적으로 불이익은 발생하지 않는다.
또, 본 실시형태의 제어 장치에 의하면, 토크 요구에 특정 토크 요구 발생원으로부터의 토크 요구가 포함되어 있을 때에는, 응답 보상 필터 (6) 에서 보정되지 않은 원래의 목표 토크가 공기 역모델 (10) 에 입력된다. 이로써, 토크 응답 성능은 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화하게 되어, 기관 회전수가 높을수록 높은 토크 응답성이 얻어지게 된다.
또한, 본 실시형태에서는 목표 토크 설정부 (4) 가 제 1 발명의 「목표 토크 설정 수단」에 상당하고 있다. 공기 역모델 (10) 은 제 1 발명의 「변환 수단」에 상당하고 있다. 그리고, 응답 보상 필터 (6) 와 보정 계수 맵 (16) 에 의해 제 1 발명의 「목표 토크 보정 수단」이 구성되어 있다. 응답 보상 필터 (6) 는 제 7 발명의 「1 차 지연 필터」에 상당하고, 보정 계수 맵 (16) 은 제 7 발명의 「시정수 변경 수단」에 상당하고 있다. 또, 스위치 (14) 는 제 2 발명의 「보정 제한 수단」과 제 3 및 제 4 발명의 「보정 허가 수단」에 상당하고 있다.
기타.
이상 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였는데, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같이 변형하여 실시해도 된다.
실시형태 1 에서는, 응답 보상 필터 (6) 의 시정수 (kTO) 를 보정하는 보정 계수 (k) 를 1 개의 보정 계수 맵 (8) 으로부터 얻고 있지만, 복수의 보정 계수 맵을 구비하여 이들을 전환하여 사용해도 된다. 이 경우, 보정 계수 맵마다 내연 기관의 운전 조건과 보정 계수의 관계를 상이하게 해 둔다. 그렇게 함으로써 보정 계수 맵의 선택에 의해 내연 기관의 토크 응답 성능을 변경할 수 있게 된다. 보정 계수 맵은 내연 기관의 운전 조건에 따라 전환해도 되고, 어느 토크 요구 발생원이 토크 요구를 발하고 있는지에 따라 전환해도 된다. 실시형태 2 에 관해서도 마찬가지이며, 복수의 보정 계수 맵을 구비하여 이들을 전환하여 사용해도 된다. 예를 들어, 보정 계수 맵 (16) 과는 별도로 실시형태 1 에서 사용한 보정 계수 맵 (8) 을 구비하고, 이들을 전환하여 사용하도록 해도 된다.
또, 도 11 에 나타내는 제어 장치의 구성에 의하면, 공기 역모델 (10) 의 설계와 보정 계수 맵 (16) 의 설계와 스위치 (14) 의 전환 판정에 의해, 도 13 중에 파선으로 나타내는 시정수와 운전 조건 (여기에서는 기관 회전수) 의 관계를 얻을 수도 있다. 도 13 중에 실선으로 나타내는 시정수와 기관 회전수의 관계, 및 1 점 쇄선으로 나타내는 시정수와 기관 회전수의 관계는 모두 도 3 중에 나타내는 것과 동일하다. 도 13 에 나타내는 관계를 실현하는 경우에는, 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne1) 이상인 고회전역에서는, 도 13 중에 1 점 쇄선으로 나타내는 관계를 실현할 수 있는 공기 역모델을 사용하고, 그 공기 역모델에는 원래의 목표 토크를 입력한다. 또, 기관 회전수가 기준 회전수 (Ne1) 보다 낮은 저회전역에서는, 도 13 중에 실선으로 나타내는 관계를 실현할 수 있는 공기 역모델을 사용함과 함께, 응답 보상 필터에 의해 보정한 목표 토크를 그 공기 역모델에 입력한다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 제어 장치는 스로틀의 동작을 제어하고 있는데, 본 발명에서 제어 대상이 되는 액츄에이터는 스로틀에 한정되지 않는다. 동작에 대한 토크의 응답 성능이 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화하는 액츄에이터이면, 그의 제어에 본 발명을 적용할 수 있다.
2 스로틀
4 목표 토크 설정부
6 응답 보상 필터
8 보정 계수 맵
10 공기 역모델
12 스로틀 드라이버
14 스위치
16 보정 계수 맵

Claims (7)

  1. 제어 신호의 입력을 받아 동작하는 액츄에이터를 갖고, 상기 액츄에이터의 동작에 따라 출력하는 토크가 조정되는 내연 기관으로서, 상기 액츄에이터의 동작에 대한 토크의 응답 성능이 당해 내연 기관의 운전 조건에 따라 변화하는 내연 기관의 제어 장치에 있어서,
    상기 내연 기관이 출력하는 토크에 관한 요구를 받아들이고, 그 토크 요구에 기초하여 상기 내연 기관의 목표 토크를 설정하는 목표 토크 설정 수단과,
    목표 토크를 상기 액츄에이터의 제어 신호로 변환하는 변환 수단과,
    토크 요구에 대한 실제 토크의 응답 성능이 미리 설정된 표준 응답 성능이 되도록, 상기 변환 수단에 입력되는 목표 토크를 상기 내연 기관의 운전 조건에 기초하여 보정하는 목표 토크 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    목표 토크의 설정의 기초가 된 토크 요구에 특정 토크 요구원으로부터 발하여진 성분이 포함되어 있는지 여부를 판정하고, 어느 일방의 판정 결과의 경우에는 상기 목표 토크 보정 수단에 의한 목표 토크의 보정을 제한하는 보정 제한 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 내연 기관의 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내연 기관의 운전 조건으로서 특정한 운전 조건이 성립된 경우에 상기 목표 토크 보정 수단에 의한 목표 토크의 보정을 허가하는 보정 허가 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보정 허가 수단은, 상기 내연 기관이 소정의 회전역에서 운전되고 있는 경우에 상기 목표 토크 보정 수단에 의한 목표 토크의 보정을 허가하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표준 응답 성능은 일정한 응답 성능으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표준 응답 성능은 상기 내연 기관의 기관 회전수에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 토크 보정 수단은,
    목표 토크가 입력되는 1 차 지연 필터와,
    상기 내연 기관의 운전 조건에 따라 상기 1 차 지연 필터의 시정수를 변경하는 시정수 변경 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5540761B2 (ja) * 2010-02-22 2014-07-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
SE538535C2 (sv) * 2012-03-27 2016-09-13 Scania Cv Ab Anordning och förfarande för begränsning av momentuppbyggnadhos en motor hos ett motorfordon
KR101795378B1 (ko) * 2012-08-07 2017-11-09 현대자동차 주식회사 차량 하중에 기초하여 엔진 토크를 보정하는 방법 및 장치
US9534547B2 (en) * 2012-09-13 2017-01-03 GM Global Technology Operations LLC Airflow control systems and methods
US9599053B2 (en) 2014-03-26 2017-03-21 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for internal combustion engines
US9732688B2 (en) 2014-03-26 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for increasing the temperature of a catalyst when an engine is started using model predictive control
US9435274B2 (en) 2014-03-26 2016-09-06 GM Global Technology Operations LLC System and method for managing the period of a control loop for controlling an engine using model predictive control
US9429085B2 (en) 2013-04-23 2016-08-30 GM Global Technology Operations LLC Airflow control systems and methods using model predictive control
US9920697B2 (en) 2014-03-26 2018-03-20 GM Global Technology Operations LLC Engine control systems and methods for future torque request increases
US9399959B2 (en) 2014-03-26 2016-07-26 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting a torque capacity of an engine using model predictive control
US9378594B2 (en) 2014-03-26 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Fault diagnostic systems and methods for model predictive control
US9863345B2 (en) 2012-11-27 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting weighting values assigned to errors in target actuator values of an engine when controlling the engine using model predictive control
US9605615B2 (en) 2015-02-12 2017-03-28 GM Global Technology Operations LLC Model Predictive control systems and methods for increasing computational efficiency
US9388754B2 (en) 2014-03-26 2016-07-12 GM Global Technology Operations LLC Artificial output reference for model predictive control
US9765703B2 (en) 2013-04-23 2017-09-19 GM Global Technology Operations LLC Airflow control systems and methods using model predictive control
US9376965B2 (en) 2013-04-23 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Airflow control systems and methods using model predictive control
US9541019B2 (en) 2014-03-26 2017-01-10 GM Global Technology Operations LLC Estimation systems and methods with model predictive control
US9714616B2 (en) 2014-03-26 2017-07-25 GM Global Technology Operations LLC Non-model predictive control to model predictive control transitions
US9243524B2 (en) 2014-03-26 2016-01-26 GM Global Technology Operations LLC Engine control systems and methods for transmission upshifts
US9797318B2 (en) 2013-08-02 2017-10-24 GM Global Technology Operations LLC Calibration systems and methods for model predictive controllers
US9388758B2 (en) 2014-03-26 2016-07-12 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for future torque changes
US9784198B2 (en) 2015-02-12 2017-10-10 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for increasing computational efficiency
US9587573B2 (en) 2014-03-26 2017-03-07 GM Global Technology Operations LLC Catalyst light off transitions in a gasoline engine using model predictive control
US9528453B2 (en) 2014-11-07 2016-12-27 GM Global Technologies Operations LLC Throttle control systems and methods based on pressure ratio
US9599049B2 (en) 2014-06-19 2017-03-21 GM Global Technology Operations LLC Engine speed control systems and methods
US9938908B2 (en) 2016-06-14 2018-04-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for predicting a pedal position based on driver behavior and controlling one or more engine actuators based on the predicted pedal position
US9789876B1 (en) 2016-06-16 2017-10-17 GM Global Technology Operations LLC Axle torque control system for a motor vehicle
US10125712B2 (en) 2017-02-17 2018-11-13 GM Global Technology Operations LLC Torque security of MPC-based powertrain control
US10119481B2 (en) 2017-03-22 2018-11-06 GM Global Technology Operations LLC Coordination of torque interventions in MPC-based powertrain control
CN109426651A (zh) * 2017-06-20 2019-03-05 北京小米移动软件有限公司 文件转换的方法及装置
US10399574B2 (en) 2017-09-07 2019-09-03 GM Global Technology Operations LLC Fuel economy optimization using air-per-cylinder (APC) in MPC-based powertrain control
US10358140B2 (en) 2017-09-29 2019-07-23 GM Global Technology Operations LLC Linearized model based powertrain MPC
US10619586B2 (en) 2018-03-27 2020-04-14 GM Global Technology Operations LLC Consolidation of constraints in model predictive control
US10661804B2 (en) 2018-04-10 2020-05-26 GM Global Technology Operations LLC Shift management in model predictive based propulsion system control
CN109611220A (zh) * 2018-11-29 2019-04-12 潍柴动力股份有限公司 一种油门控制方法及装置
US10859159B2 (en) 2019-02-11 2020-12-08 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control of torque converter clutch slip
US11312208B2 (en) 2019-08-26 2022-04-26 GM Global Technology Operations LLC Active thermal management system and method for flow control
US11008921B1 (en) 2019-11-06 2021-05-18 GM Global Technology Operations LLC Selective catalytic reduction device control
CN112879173B (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 广西玉柴机器股份有限公司 一种控制油门滤波的方法及相关装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2785335B2 (ja) * 1989-06-14 1998-08-13 日産自動車株式会社 車両用内燃機関の制御装置
JPH1122515A (ja) 1997-07-04 1999-01-26 Unisia Jecs Corp 機関トルク算出装置
EP1063393B1 (en) * 1999-06-23 2006-04-12 Nissan Motor Co., Ltd. Intake-air quantity control apparatus for internal combustion engine with variable valve timing system
JP4055730B2 (ja) * 2004-03-24 2008-03-05 トヨタ自動車株式会社 エンジン出力制御装置
JP4849588B2 (ja) * 2004-08-31 2012-01-11 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP4359254B2 (ja) 2005-03-16 2009-11-04 ヤンマー株式会社 燃料噴射システム
DE102005042650B4 (de) * 2005-09-08 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Drehzahlregelung für eine Brennkraftmaschine im Sturzgasfall
JP4466539B2 (ja) * 2005-11-08 2010-05-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2007297992A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP4209435B2 (ja) * 2006-10-19 2009-01-14 本田技研工業株式会社 制御装置
JP4503631B2 (ja) * 2007-05-18 2010-07-14 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置

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WO2009154065A1 (ja) 2009-12-23
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EP2309113A1 (en) 2011-04-13
KR101167879B1 (ko) 2012-07-23

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