JP2005163672A - Torque control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関のトルク制御装置に関する。 The present invention relates to a torque control device for an internal combustion engine that controls output torque of the internal combustion engine.
内燃機関(エンジン)を動力源とする車両において、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれたときにエンジントルクを急激に立ち上げると、駆動系(特にドライブシャフト)のねじり振動が励起され、車体に前後振動が発生する。このため、[特許文献1]に記載の発明などでは、加速時に点火時期を遅角させて出力トルクを低下させることで、車両に発生する前後振動を抑制している。また、トルク低下を所定期間継続した後は前後振動の位相と逆位相のトルクを発生させる点火時期制御も行って車体前後振動を抑制している。
しかし、点火時期遅角によって出力トルクを抑制しているため、車体前後振動を防止することができるが、車両運動性能上加速が迅速に行えなくなるなどの弊害がある。従って、本発明の目的は、加速と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させることのできる内燃機関のトルク制御装置を提供することにある。 However, since the output torque is suppressed by retarding the ignition timing, it is possible to prevent longitudinal vibrations of the vehicle body, but there is a problem that acceleration cannot be performed quickly due to vehicle motion performance. Accordingly, an object of the present invention is to provide a torque control device for an internal combustion engine that can achieve both acceleration and vehicle body longitudinal vibration suppression in a well-balanced manner.
請求項1に記載の発明は、車両に搭載された内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関のトルク制御装置であり、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度検出手段と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度及び回転数検出手段によって検出された回転数に基づいて、要求されるトルクのトルクカーブを予測するトルク予測手段と、トルク予測手段によって予測されたトルクカーブに基づいて車両に発生する前後加速度を予測する加速度予測手段と、吸入空気量、噴射燃料量、点火時期のうちの少なくとも一つを制御して内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御手段とを備えており、トルク制御手段は、加速度予測手段によって予測される前後加速度のピーク値が予め定められた許容値を超えない範囲で最大トルクを発生するようにトルクカーブを調整して出力トルクを制御することを特徴としている。
The invention according to
また、請求項2に記載の内燃機関のトルク制御装置は、車両に搭載された内燃機関の出力トルクを制御するもので、車両に発生する前後加速度を検出する加速度検出手段と、吸入空気量、噴射燃料量、点火時期のうちの少なくとも一つを制御して内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御手段とを備えており、トルク制御手段は、加速度検出手段によって検出された前後加速度が所定値に達するまでは最大トルクを発生させ、前後加速度が所定値に達した後は出力トルクを所定期間減少させるように出力トルクを調整することを特徴としている。
The torque control device for an internal combustion engine according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関のトルク制御装置において、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度検出手段と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度及び回転数検出手段によって検出された回転数に基づいて目標トルクを算出する目標トルク算出手段とをさらに備えており、トルク制御手段が、加速度検出手段によって検出された前後加速度が目標トルクでの定常走行時に発生する前後加速度に達するまでは最大トルクを発生させ、前後加速度が目標トルクに達した後は所定期間エンジントルクを目標トルク以下に減少させるように出力トルクを調整することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the torque control device for an internal combustion engine according to the second aspect, the accelerator opening degree detecting means for detecting the depression amount of the accelerator pedal, and the rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine. And a target torque calculating means for calculating a target torque based on the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means and the rotational speed detected by the rotational speed detecting means. The maximum torque is generated until the longitudinal acceleration detected by the detection means reaches the longitudinal acceleration that occurs during steady running at the target torque, and after the longitudinal acceleration reaches the target torque, the engine torque is reduced below the target torque for a predetermined period. The output torque is adjusted so that
なお、上述した発明における最大トルクとは、車両(車輪)がスリップを生じさせない上限となる機関トルクの意味である。ただし、内燃機関が出力し得る最大トルクでスリップを生じないのであれば、このときは、最大トルクとは内燃機関が出力し得る最大トルクの意味である。 The maximum torque in the above-described invention means the engine torque that is the upper limit at which the vehicle (wheel) does not cause a slip. However, if slip does not occur at the maximum torque that the internal combustion engine can output, the maximum torque means the maximum torque that the internal combustion engine can output.
請求項1に記載の内燃機関のトルク制御装置においては、検出したアクセル開度及び機関回転数に基づいてトルクカーブを予測し、さらにこのトルクカーブに基づいて車両に発生する前後加速度(前後振動)を予測する。そして、予測された前後加速度のピーク値が許容値を超えない最大トルクを発生させるべく実際にトルク制御が行われる。このため、車両の前後振動は、予測される前後加速度を許容値を超えない範囲に制限されることによって抑制される。さらに、前後加速度が許容値を超えない範囲で最大トルクを発生するようにトルク制御が行われるため加速性能も犠牲にすることがない。このようにすることで、加速性能と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させることができる。
In the torque control apparatus for an internal combustion engine according to
請求項2に記載の内燃機関のトルク制御装置においては、車両に発生する前後加速度が検出されており、この前後加速度が予め定められた所定値に達するまでは最大トルクを発生させることで、十分な加速性能を得ることができる。そして、検出された前後加速度が所定値に達したら、出力トルクを所定期間減少させて車両の前後振動を抑制する。このようにすることで、加速性能と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させることができる。
In the torque control device for an internal combustion engine according to
請求項3に記載の発明においては、上述した請求項2に記載のトルク制御手段において、検出されたアクセル開度及び機関回転数に基づいて目標トルクを算出し、この目標トルクで定常走行を行ったときに発生する前後加速度を上述した所定値とする。そして、車両に発生する前後加速度がこの定常加速度に達するまでは最大トルクを発生させ、定常加速度に達したら、出力トルクを目標トルク以下に減少させて車両の前後振動を抑制する。このようにすることで、効果的に加速性能と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させることができる。
。
In the invention described in claim 3, in the torque control means described in
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本発明の制御装置の第一実施形態について以下に説明する。本実施形態の制御装置を有するエンジン1を図1に示す。本実施形態で説明するエンジン(内燃機関)1は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として図1に示されている。エンジン1においては、吸気通路2を通して取り込んだ外気(吸入空気)とインジェクタ3から噴射された燃料とを混合して混合気とし、この混合気をシリンダ4内でピストン5によって圧縮した後に点火プラグ6で着火して燃焼させる。燃焼によるシリンダ4内の圧力上昇をピストン5及びコネクティングロッドを介して出力として取り出している。シリンダ4内と吸気通路2との間は吸気バルブ7によって、シリンダ4内と排気通路8との間は排気バルブ9によって開閉される。
A first embodiment of the control device of the present invention will be described below. An
吸気通路2上には、上流側からエアクリーナ10、エアフロメータ11、スロットルバルブ12などが配置されている。エアクリーナ10は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。本実施形態のエアフロメータ11は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出するものである。本実施形態のスロットルバルブ12は、いわゆる電子制御式スロットルバルブである。アクセルペダル13の操作量がアクセルポジションセンサ14で検出され、この検出結果と他の情報量とに基づいて電子式コントロールユニット(ECU)15がスロットルバルブ12の開度を決定する。スロットルバルブ12は、これに付随して配設されたスロットルモータ16によって開閉される。また、スロットルバルブ12に付随して、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ17も配設されている。
On the
ECU15は、上述したスロットルバルブ12の開度や、インジェクタ3から噴射する燃料噴射量、点火プラグ6による混合気への点火時期などを調節して、エンジン1の出力トルクを調節する。即ち、ECU15は、トルク制御手段として機能している。なお、出力トルクの調節は、上述したパラメータを組み合わせて行う場合もあれば、何れか一つだけによって行うことも可能である。また、アクセルポジションセンサ14は、アクセルペダル13の操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度検出手段として機能している。
The
一方、排気通路8上には、排気浄化触媒18が配設されている。排気浄化触媒18にはその温度を検出する温度センサ19が取り付けられている。また、排気浄化触媒18の上流側には酸素センサ20も取り付けられている。酸素センサ20によって、排気浄化触媒18に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する。排気ガス中の酸素濃度を検出することで空燃比を検出する。温度センサ19や酸素センサ20は、上述したECU15に接続されている。なお、ECU15は、エンジン制御全般を統括するもので、CPU,ROM,RAM等からなる。
On the other hand, an
エンジン1のクランクシャフト近傍にはエンジン回転数やピストン位置を検出するためのクランクポジションセンサ21が取り付けられている。クランクポジションセンサ21は、エンジン1の機関回転数を検出する回転数検出手段として機能している。また、車両には発生する前後加速度を検出する加速度センサ22も取り付けられている。車両の各車輪には車輪速センサ24も取り付けられており、車両の車速を検出することもできる。さらに、エンジンブロック(シリンダブロック)にはエンジン1の冷却水温を検出する水温センサ23も取り付けられている。これらのクランクポジションセンサ21や加速度センサ22、水温センサ23、車輪速センサ24もECU15に接続されている。
A
ECU15は、後述する制御において、アクセル開度とエンジン回転数とからエンジン1が出力すべきトルクの時歴(トルクカーブ)を予測するトルク予測手段としても機能する。また、ECU15は、後述する制御において、トルクカーブからさらに車両に発生する前後加速度を予測する加速度予測手段としても機能する。さらに、ECU15は、アクセル開度とエンジン回転数とからエンジン1が出力すべき目標トルクを算出する目標トルク算出手段としても機能する。なお、トルク予測手段として予測されたトルクカーブは目標トルク算出手段として算出された目標トルクに収束することとなる。
The ECU 15 also functions as torque predicting means for predicting a time history (torque curve) of torque to be output by the
次に、本発明のトルク制御装置によるトルク制御の各実施形態について説明する。まず第一実施形態について説明する。本実施形態の制御のフローチャートを図2及び図3に示す。上述したように、運転者によってアクセルペダル13が踏み込まれたときにエンジントルクを急激に立ち上げると、駆動系(特にドライブシャフト)のねじり振動が励起されて車体に前後振動が発生する。この車体前後振動は、エンジントルクを滑らかに立ち上げれば回避できるが、加速は迅速に行えなくなる。本実施形態のトルク制御装置による制御では、各種情報量からまずトルクの出し方(トルクカーブ)を予測し、このトルクカーブに基づいて、前後振動を許容し得る範囲でさらに加速性能を向上させることができるかを判断しながら最終的なトルクカーブを決定する。このようにすることで、加速と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させるトルク制御を行う。
Next, each embodiment of torque control by the torque control device of the present invention will be described. First, a first embodiment will be described. 2 and 3 show control flowcharts of the present embodiment. As described above, when the engine torque is suddenly raised when the
図2に示されるように、まず、アクセルポジションセンサ14によって、アクセルペダル13の踏み込み量(アクセル開度)θを検出する(ステップ200)。さらに、ECU15によって検出されたアクセル開度θが時間積分されてアクセル踏み込み速度dθ/dtが算出され、このアクセル踏み込み速度dθ/dtが所定値αを超えているか否かが判定される(ステップ205)。この所定値αは、加速性能と車体前後振動抑制とをバランスさせつつエンジン1のトルク制御を行う必要があるか否かを判定する閾値として設定されているものである。言い換えれば、アクセル踏み込み速度dθ/dtが所定値α以下であれば、問題となるような車体前後振動を発生しないので、通常通りのトルク制御のみを行えば良い。
As shown in FIG. 2, first, the
反対に、アクセル踏み込み速度dθ/dtが所定値αを超える場合は、単純に加速性能のみを考えて加速を行うと車体前後振動が問題となる場合が生じる状況であると言える。このような場合は、加速性能と車両前後振動抑制とをバランスさせてトルク制御を行う。そこで、アクセル踏み込み速度dθ/dtが所定値α以下で問題となる車体前後振動が生じ得ないと判断できる場合は、通常通りのトルク制御のみを行えば良い。 On the contrary, when the accelerator depression speed dθ / dt exceeds the predetermined value α, it can be said that the vehicle longitudinal vibration may become a problem when acceleration is performed simply considering only the acceleration performance. In such a case, torque control is performed by balancing acceleration performance and vehicle longitudinal vibration suppression. Therefore, if it can be determined that the vehicle body longitudinal vibration which is a problem cannot be generated when the accelerator depression speed dθ / dt is equal to or less than the predetermined value α, only normal torque control may be performed.
即ち、ステップ205が否定される場合は、スロットルバルブ12の開度θthと点火時期SAとをパラメータとしてエンジン1の出力トルクを調節する通常のトルク制御が行われる(ステップ210)。一方、ステップ205が肯定される場合は、加速性能と車体前後振動抑制とをバランスさせつつエンジン1のトルク制御を行うべく、まず、クランクポジションセンサ21によってエンジン回転数Neを検出し、また、ギア比も検出する(ステップ215)。次いで、ステップ200で検出したアクセル開度θとステップ215で検出したエンジン回転数Neとに基づいて、ECU15がマップよりエンジン1の目標トルクTsを算出する(ステップ220)。
That is, when step 205 is negative, normal torque control is performed to adjust the output torque of the
この目標トルクTsは、エンジン1の出力トルクを最終的に収束させるトルクである。実際にトルクを出す場合は、このトルクに達するまでのトルクの発生のさせ方(言い換えればトルクカーブ)によって、車両前後振動の発生状況が変わる。ここで用いるマップを図4に示す。図4に示されるように、アクセル開度θ毎に複数の目標トルク曲線があり、これとエンジン回転数Neとの交点に対応する縦軸の値が目標トルクTsとなる。次いで、制御開始後に最終的に目標トルクTsに達するまでの時間tsを決める。時間tsまでトルクを一次関数的に増加させ、最終的に目標トルクTsで定常とする場合のトルクカーブを図5に示す。即ち、目標トルクTsと時間tsとによって、基本となるトルクカーブを規定できる。
This target torque Ts is a torque that finally converges the output torque of the
この時間tsは、任意の値を初期値として与えればよく、本実施形態ではts=0とする(ステップ225)。ts=0ということは、ステップ状にエンジン1の出力トルクを目標トルクTsにまで上昇させるということである。ステップ225に続いて、目標トルクTsと時間tsとによって決定されるトルクカーブTを設定する(ステップ230)。さらに、このトルクカーブTとなるようにエンジン1にトルクを発生させた場合に、車両に発生する前後加速度aの波形を算出し、そのピーク値pを算出する(ステップ235)。図5のトルクカーブTに基づいて算出される前後加速度aの波形を図6に示す。図6中にピーク値pが示されている。また、図中におけるasは、エンジン1が目標トルクTsを発生して定常状態となったときに車両に発生する前後加速度である。
An arbitrary value may be given as an initial value for this time ts, and in this embodiment, ts = 0 (step 225). ts = 0 means that the output torque of the
ステップ235において、トルクカーブTから車両に発生する前後加速度aの波形を求めるには、図7に示されるような車両モデルを用いる。図7の車両モデルは、エンジン1の出力トルクT(N・m)を入力として車両前後加速度a(m/s2)を出力するもので、フライホイールの回転慣性I(kg・m2)、ドライブシャフト剛性k(N・m/rad)、タイヤ減衰係数c(N・m・s/rad)、車両重量m(kg)、タイヤ半径R(m)、ギヤ比N、クランク回転角θ1(rad)、車輪回転角θ2(rad)を用いて次式(I)の方程式を解くことにより求められる。
本実施形態では、上述したピーク値pは、定常加速度asからの差分として求められている。そして、ピーク値pに基づいて車両前後振動が許容できる範囲内であるか否かを判定するための判定値pmaxをマップより求める(ステップ240)。このとき用いるマップは、ギア比とエンジン回転数Neと目標トルクTsとの三次元マップとして予めECU15内のROMなどに格納されている。なお、ギア比は、エンジン1に接続されたトランスミッションのギアポジションをセンサによってステップ215において検出されている(あるいは、オートマチックトランスミッションであればその制御ECUにて把握している)。
In the present embodiment, the above-described peak value p is obtained as a difference from the steady acceleration as. Based on the peak value p, a determination value pmax for determining whether the vehicle longitudinal vibration is within an allowable range is obtained from the map (step 240). The map used at this time is stored in advance in a ROM or the like in the
上述したピーク値pが大きいほど(あるいは、定常加速度asからの乖離が大きいほど)車両前後振動は大きなものとなる。上述した判定値pmaxは、発生する前後振動が許容できるか否かを判定する閾値となる値として設定されている。マップから判定値pmaxが求められたら、ステップ235で算出したピーク値pが判定値pmax未満であるか否かを判定する(ステップ245)。ここで、ピーク値pが判定値pmax以上である場合は、上述した時間tsを所定の増分だけ増加させ(ステップ250)、再度トルクカーブを求め(ステップ230)、加速度波形からピーク値pを求めて再判定を行い、ステップ245が肯定されるまで徐々に時間tsを増加させる。
The greater the peak value p described above (or the greater the deviation from the steady acceleration as), the greater the vehicle longitudinal vibration. The above-described determination value pmax is set as a threshold value for determining whether or not the generated longitudinal vibration is acceptable. When the determination value pmax is obtained from the map, it is determined whether or not the peak value p calculated in step 235 is less than the determination value pmax (step 245). Here, when the peak value p is equal to or greater than the determination value pmax, the above-described time ts is increased by a predetermined increment (step 250), a torque curve is obtained again (step 230), and the peak value p is obtained from the acceleration waveform. Re-determination is performed, and the time ts is gradually increased until
なお、本実施形態では、定常加速度asからの差分としてピーク値pを求め、これに基づいてステップ245の判定を行った。即ち、ピーク値pの絶対値をPとすれば、p=(P−as)<pmaxの判定を行っており、これは、P<(pmax+as)を判定していることと同意である。言い換えれば、絶対ピーク値Pが所定値(pmax+as)を未満かどうか(逆に言えば、超えるかどうか)を判定していると言える。
In the present embodiment, the peak value p is obtained as a difference from the steady acceleration as, and the determination in
なお、上述したように、時間tsの初期値は0であり、出力トルクをステップ状に目標トルクTsまで増加させる場合から判定しており、車両前後振動が許容できない状態となることが多い。しかし、時間tsを徐々に増加させることで、加速性能と前後振動抑制とを効率よく両立させるトルクカーブTを設定することができる。ただし、ここまでのステップで求められるトルクカーブTは、目標トルクTsまでトルクを直線的に増加させるものである。そこで、ステップ245が肯定された後は、トルクカーブTを加速性能と前後振動抑制とをさらに効果的に両立させることができるものへと修正する。
Note that, as described above, the initial value of the time ts is 0, and it is determined from the case where the output torque is increased to the target torque Ts in a stepwise manner, and the vehicle longitudinal vibration is often unacceptable. However, by gradually increasing the time ts, it is possible to set the torque curve T that efficiently achieves both acceleration performance and longitudinal vibration suppression. However, the torque curve T obtained in the steps so far is for increasing the torque linearly up to the target torque Ts. Therefore, after
まず、ステップ245が肯定される場合は、時間tsまでを複数に分割してさらなるトルク向上分を算出するために、一つ目の分割するためのインクリメント数iを初期値1に設定する(ステップ255)。ここでのt1の長さは、ECU15での演算単位などを考慮して設定される。すでに算出されているトルクカーブT上の時間t1に対応するトルクをT1とする(図5参照)。このトルクT1をさらにかさ上げし、それでも車両前後振動が許容範囲内であるか否かを判定する。それに際して、まず、Ti(ここではi=1)を予め決められた分だけかさ上げしてトルクカーブTを修正する(ステップ260)。修正後のトルクカーブTを図8に示す。図5と図8とを比較すれば分かるように、T1がかさ上げされている。
First, when
ステップ260の後、上述したステップ235と同様に加速度波形からピーク値pを算出する(ステップ265)。そして、ステップ240と同様にpmaxをマップより求め(ステップ270)、これに基づいてステップ245と同様の判定を行う(ステップ275)。ただし、このステップ270で用いられるマップでは、ステップ240で用いるマップでトルク目標トルクTsを代入したのに代えてかさ上げ後のトルクTiが代入される。トルク値が異なるだけで、マップ自体は同一である。また、ステップ270でのマップ検索に際して、ギア比とエンジン回転数Neとは再検出されることが好ましい。
After step 260, the peak value p is calculated from the acceleration waveform as in step 235 described above (step 265). Then, pmax is obtained from the map as in step 240 (step 270), and based on this, the same determination as in
ステップ275が肯定される場合は、まだpmaxに対して余裕がある(即ち、まだピーク値pが大きくなっても前後振動は許容範囲内である)と判断できるため、Ti(ここではまだi=1)をさらにかさ上げして(ステップ260)、ステップ265〜ステップ275を繰り返し行う。繰り返し行ってTiを徐々に増加させることで、加速性能と前後振動抑制とを効率よく両立させるトルクカーブTに修正していくことができる。このように、ステップ260〜ステップ275を繰り返し行うと、いずれステップ275が否定されることとなる。この場合は、Ti前回値で確定させる(ステップ280)。
If
その後、確定したトルクカーブT(時間tiまでは確定)に基づいて、点火時期SAとスロットル開度θthが決定され(ステップ285)、これに基づいてトルク制御が開始される(ステップ290)。ステップ290の後、tiがtsに達したか否かを判定し(ステップ295)、達していない場合は、未確定のti以降のトルクカーブを確定させるべく、iをインクリメントし(ステップ300)、ステップ260からの制御を繰り返し行う(図9参照)。なお、tiがtsに達していれば、図2及び図3のフローチャートのトルク制御は終了する。
Thereafter, based on the determined torque curve T (determined until time ti), the ignition timing SA and the throttle opening θth are determined (step 285), and torque control is started based on these (step 290). After
上述したように、tiの長さはECU15での演算周期などを考慮して設定されており、tiまでのトルク制御を実行している間に次のti+1の演算は終了させることができる。なお、演算能力によっては、tsまでの演算を全て終えてから実際のトルク制御を開始することが可能となる場合も考えられる。このように、トルクカーブを予測し、さらにこのトルクカーブから前後加速度(前後振動)を予測し、予測された前後加速度のピーク値が許容値を超えない最大トルクを発生させるべく実際にトルク制御が行うことで、加速性能と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させることができる。特に、本実施形態では、トルクカーブを細分化して、予測された前後加速度のピーク値が許容値を超えない最大トルクを発生させることを繰り返し行うことで、さらなる効果を得ている。
As described above, the length of ti is set in consideration of the calculation cycle in the
次に、本発明のトルク制御装置の第二実施形態について説明する。本実施形態の制御装置を有するエンジン1の構成は、上述した第一実施形態(図1参照)と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。図10に、本実施形態の制御装置によるトルク制御のフローチャートを示す。
Next, a second embodiment of the torque control device of the present invention will be described. Since the configuration of the
図10に示されるように、まず、上述した第一実施形態と同様に、アクセルポジションセンサ14によってアクセル開度θを検出し(ステップ1000)、アクセル開度θを時間積分してアクセル踏み込み速度dθ/dtを算出してアクセル踏み込み速度dθ/dtが所定値αを超えているか否かを判定する(ステップ1005)。ステップ1005が否定される場合は、スロットルバルブ12の開度θthと点火時期SAとをパラメータとしてエンジン1の出力トルクを調節する通常のトルク制御が行われる(ステップ1010)。
As shown in FIG. 10, first, as in the first embodiment described above, the accelerator position θ is detected by the accelerator position sensor 14 (step 1000), and the accelerator depression speed θ is integrated by time integration. / Dt is calculated to determine whether or not the accelerator depression speed dθ / dt exceeds a predetermined value α (step 1005). When step 1005 is negative, normal torque control for adjusting the output torque of the
一方、ステップ1005が肯定される場合は、加速性能と車体前後振動抑制とをバランスさせつつエンジン1のトルク制御を行うべく、まず、クランクポジションセンサ21によってエンジン回転数Neを、車輪速センサ24によって車速vを検出し、また、ギア比も検出する(ステップ1015)。次いで、これも第一実施形態と同様に、ステップ1000で検出したアクセル開度θとステップ1015で検出したエンジン回転数Neとに基づいて、ECU15がマップよりエンジン1の目標トルクTsを算出する(ステップ1020)。
On the other hand, when step 1005 is affirmed, in order to perform torque control of the
この目標トルクTsは、エンジン1の出力トルクを最終的に収束させるトルクである。次いで、エンジン1が目標トルクTsを発生して定常状態となったときに車両に発生する前後加速度asを算出する(ステップ1025)。ここで、目標トルクTsから定常加速度asを算出する際には、上述した図7の車両モデルを用いて、上式(I)を用いての方程式を解くことにより求めるのも上述した第一実施形態と同様である。ステップ1025の後、出力することのできる最大トルクTmaxをマップより求める(ステップ1030)。このとき用いるマップは、ギア比とエンジン回転数Neと車速vとの三次元マップとして予めECU15内のROMなどに格納されている。
This target torque Ts is a torque that finally converges the output torque of the
ここに言う最大トルクとは、車両(車輪)がスリップを生じさせない上限となるエンジン出力トルクのことである。ただし、エンジン1が出力し得る最大トルクを出力してもスリップを生じないのであれば、このときは、最大トルクとはエンジン1が出力し得る最大トルクを意味する。最大トルクTmaxが決定したら、出力トルクTを最大トルクTmaxとして設定し(ステップ1035)、これに基づいてトルク制御が開始される(ステップ1040)。即ち、出力トルクTは、図11(a)に示されるように、ほぼステップ状にTmaxにまで挙げられる。
The maximum torque mentioned here is the engine output torque that is the upper limit that does not cause the vehicle (wheel) to slip. However, if slip does not occur even if the maximum torque that the
出力トルクTを最大トルクTmaxとしてトルク制御を開始するため、十分な加速性能を得ることができる。トルク制御の開始と同時(あるいはそれ以前から継続的に)に、加速度センサ22によって車体に作用する前後加速度aの計測が開始される(ステップ1045)。そして、この計測された加速度aがas+εを超えているか否かを判定する(ステップ1050)。as+εを超えている場合は、車両前後振動が許容範囲を超えて発生する状況になったとして、一旦出力トルクTを減少(ここでは、T=0まで減少)させる(ステップ1055)。εは、微小な値でありε=0とした場合を例に図11(a)及び図11(b)に出力トルクTと前後加速度aとの関係を示す。 Since the torque control is started with the output torque T as the maximum torque Tmax, sufficient acceleration performance can be obtained. Simultaneously with the start of torque control (or continuously from before), measurement of the longitudinal acceleration a acting on the vehicle body is started by the acceleration sensor 22 (step 1045). Then, it is determined whether or not the measured acceleration a exceeds as + ε (step 1050). If it exceeds as + ε, the output torque T is once reduced (in this case, reduced to T = 0) on the assumption that the vehicle longitudinal vibration exceeds the allowable range (step 1055). ε is a minute value and ε = 0 is taken as an example, and FIGS. 11A and 11B show the relationship between the output torque T and the longitudinal acceleration a.
このように、出力トルクTを減少させることで、車両前後振動を抑制することができる。仮に、図11(a)中に点線で示すように単純に出力トルクTを最大トルクTmaxにまでステップ状に上げてトルク制御を実行した場合は、図11(b)中に点線で示されるように、車両には前後振動が生じる。これを、検出された加速度aがas+εを超えてたら出力トルクTを一旦減少させることで、図11(b)中実線で示すように車両前後振動を最小限に抑制することができる。 Thus, by reducing the output torque T, vehicle longitudinal vibration can be suppressed. If the torque control is executed by simply increasing the output torque T to the maximum torque Tmax in a stepped manner as shown by the dotted line in FIG. 11A, it is shown by the dotted line in FIG. 11B. In addition, longitudinal vibration occurs in the vehicle. If the detected acceleration a exceeds as + ε, the output torque T is once reduced, so that the vehicle longitudinal vibration can be minimized as shown by the solid line in FIG.
ステップ1055の後、ステップ1045に戻り、加速度の検出から再度制御が実行される。一方、ステップ1050が否定され、検出された前後加速度aがas+εを超えていない場合は、前後加速度aがas−εを下回っているかどうかを判定する(ステップ1060)。前後加速度aがas−εを下回っている場合は、出力トルクTが一旦減少され、車両に発生する前後加速度が低下したと判断できる。この場合は、出力トルクTを目標トルクTsにし(ステップ1065)、前後加速度aが定常加速度asに速やかに収束するようにする。ステップ1065の後、ステップ1045に戻り、加速度の検出から再度制御が実行される。
After
ステップ1060が否定される場合は、検出された加速度aがすでに定常加速度asに収束しているか否かを判定する(ステップ1070)。ステップ1070が肯定されればトルク制御は終了し、否定される場合はその時点での出力トルクTを維持(Tmax,0,Tsの何れかとなっている)して、ステップ1045に戻り、加速度の検出から再度制御が実行される。
If
なお、上述したステップ1050,ステップ1060において、εを用いたのは、定常加速度as近傍に不感帯とも言うべき領域を設定するためである。例えば、検出される加速度aが微小に変動し、定常加速度asをまたいで上側と下側とを交互に変化するような状況が生じ得る。このような場合に、上述したεを用いないと、出力トルクTを頻繁に変化させる制御となり、制御が荒れてしまう。そこで、上述したεを用いることで、これを回避している。なお、上述したように、分かりやすいように、図11にはε=0とした場合を図示してある。
In
このように、車両に発生する前後加速度aが予め定められた所定値(ここでは定常加速度as[+ε])に達するまでは最大トルクTmaxを発生させることで十分な加速性能を得る一方で、前後加速度aが所定値(ここでは定常加速度as[−ε])に達したら、出力トルクを所定期間減少させて車両の前後振動を抑制することで、加速性能と車体前後振動抑制とをバランス良く両立させることができる。 As described above, sufficient acceleration performance is obtained by generating the maximum torque Tmax until the longitudinal acceleration a generated in the vehicle reaches a predetermined value (here, steady acceleration as [+ ε]), while obtaining sufficient acceleration performance. When the acceleration a reaches a predetermined value (here, steady acceleration as [−ε]), the output torque is decreased for a predetermined period to suppress the vehicle longitudinal vibration, thereby achieving a balance between acceleration performance and vehicle body longitudinal vibration suppression in a balanced manner. Can be made.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した図10のフローチャートのステップ1055においては、出力トルクTをT=0にまで下げたが、0まで下げなくても良く、例えば、目標トルクTsの25%であるとか、そのときの走行状態に応じて決定するなどしても良い。ただし、ここで出力トルクTを下げるのは車両前後振動を抑制するためであり、出力トルクTは目標トルクTs以下にまで減少されると効果的である。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in
また、出力トルクTを減少させる際には、検出された加速度aが上述した定常加速度asに達したとき(上記実施形態では不感帯設定のために微小値εを採用してはいるが)を起点にすることが好ましい。車両前後加速度aは最終的には定常加速度asに収束され得るので、この値を閾値として出力トルクTを減少させることで、車両前後振動を効果的に抑制させることができる。 Further, when the output torque T is decreased, the starting point is when the detected acceleration a reaches the above-described steady acceleration as (in the above embodiment, the minute value ε is used for setting the dead zone). It is preferable to make it. Since the vehicle longitudinal acceleration a can eventually converge to the steady acceleration as, the vehicle longitudinal vibration can be effectively suppressed by reducing the output torque T using this value as a threshold value.
1…エンジン、3…インジェクタ、6…点火プラグ、11…エアフロメータ、12…スロットルバルブ、13…アクセルペダル、14…アクセルポジションセンサ(アクセル開度検出手段)、15…ECU(トルク制御手段・トルク予測手段・加速度予測手段・目標トルク算出手段)、16…スロットルモータ、17…スロットルポジショニングセンサ、21…クランクポジションセンサ(回転数検出手段)、22…加速度センサ、24…車輪速センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度検出手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度及び前記回転数検出手段によって検出された回転数に基づいて、要求されるトルクのトルクカーブを予測するトルク予測手段と、
前記トルク予測手段によって予測されたトルクカーブに基づいて前記車両に発生する前後加速度を予測する加速度予測手段と、
吸入空気量、噴射燃料量、点火時期のうちの少なくとも一つを制御して前記内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御手段とを備えており、
前記トルク制御手段は、前記加速度予測手段によって予測される前後加速度のピーク値が予め定められた許容値を超えない範囲で最大トルクを発生するように前記トルクカーブを調整して出力トルクを制御することを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。 In a torque control device for an internal combustion engine that controls output torque of an internal combustion engine mounted on a vehicle,
An accelerator opening detecting means for detecting the amount of depression of the accelerator pedal;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
Torque predicting means for predicting a torque curve of required torque based on the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means and the rotational speed detected by the rotational speed detecting means;
Acceleration prediction means for predicting longitudinal acceleration generated in the vehicle based on the torque curve predicted by the torque prediction means;
Torque control means for controlling an output torque of the internal combustion engine by controlling at least one of an intake air amount, an injected fuel amount, and an ignition timing;
The torque control means controls the output torque by adjusting the torque curve so as to generate a maximum torque within a range in which a peak value of longitudinal acceleration predicted by the acceleration prediction means does not exceed a predetermined allowable value. A torque control apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
前記車両に発生する前後加速度を検出する加速度検出手段と、
吸入空気量、噴射燃料量、点火時期のうちの少なくとも一つを制御して前記内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御手段とを備えており、
前記トルク制御手段は、前記加速度検出手段によって検出された前後加速度が所定値に達するまでは最大トルクを発生させ、前後加速度が所定値に達した後は出力トルクを所定期間減少させるように出力トルクを調整することを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。 In a torque control device for an internal combustion engine that controls output torque of an internal combustion engine mounted on a vehicle,
Acceleration detecting means for detecting longitudinal acceleration generated in the vehicle;
Torque control means for controlling an output torque of the internal combustion engine by controlling at least one of an intake air amount, an injected fuel amount, and an ignition timing;
The torque control means generates the maximum torque until the longitudinal acceleration detected by the acceleration detecting means reaches a predetermined value, and outputs the output torque so as to decrease the output torque for a predetermined period after the longitudinal acceleration reaches the predetermined value. A torque control apparatus for an internal combustion engine characterized by adjusting the torque.
前記トルク制御手段は、前記加速度検出手段によって検出された前後加速度が目標トルクでの定常走行時に発生する前後加速度に達するまでは最大トルクを発生させ、前後加速度が目標トルクに達した後は所定期間エンジントルクを目標トルク以下に減少させるように出力トルクを調整することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関のトルク制御装置。 Accelerator opening degree detecting means for detecting the depression amount of the accelerator pedal, rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine, accelerator opening degree detected by the accelerator opening degree detecting means and the rotational speed detecting means A target torque calculating means for calculating a target torque based on the detected rotational speed,
The torque control means generates a maximum torque until the longitudinal acceleration detected by the acceleration detecting means reaches the longitudinal acceleration generated during steady running at the target torque, and after the longitudinal acceleration reaches the target torque, for a predetermined period. The torque control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the output torque is adjusted so as to reduce the engine torque to a target torque or less.
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