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JP2011163182A - Control device of vehicle driving unit - Google Patents

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JP2011163182A
JP2011163182A JP2010025657A JP2010025657A JP2011163182A JP 2011163182 A JP2011163182 A JP 2011163182A JP 2010025657 A JP2010025657 A JP 2010025657A JP 2010025657 A JP2010025657 A JP 2010025657A JP 2011163182 A JP2011163182 A JP 2011163182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
efficiency
specific
calculating
vehicle control
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010025657A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyonori Takahashi
清徳 高橋
Shinichi Soejima
慎一 副島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain, when torque including an oscillating component is demanded for specific vehicle control and an efficient demand is also made for vehicle control other than the specific vehicle control, torque and efficiency according to the demands without fluttering a throttle. <P>SOLUTION: Model torque for the specific vehicle control is generated in conjunction with the generation of specific demand torque including the oscillating component, and the ratio of the specific demand torque to the model torque is calculated as specific demand efficiency. A value obtained by multiplying the specific demand efficiency by other demand efficiency is calculated as total demand efficiency. Then, demand potential torque obtained by dividing the specific demand torque by the total demand efficiency is converted to a cylinder air amount necessary for its attainment, and an opening degree command value to the throttle is determined based on the cylinder air amount. Further, estimated potential torque when the throttle is operated according to the opening degree command value is calculated, and ignition timing is determined using a ratio of the specific demand torque to the estimated potential torque as indicated efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、動力装置として内燃機関を備える車両駆動ユニットの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a vehicle drive unit including an internal combustion engine as a power unit.

内燃機関を備える車両駆動ユニットの制御方法の1つとして、例えば特開2009−047102号公報に開示されているように、トルクとともに効率を制御量として各アクチュエータの操作量を決定する方法が知られている。ここでいう効率とは、内燃機関が出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの比率を意味する。この効率が1よりも小さい場合、潜在トルクと実際の出力トルクとの間に余裕が生じ、その余裕分のエネルギはトルク以外の形態で内燃機関から出力されることになる。その代表例が排気ガスの内部エネルギであり、効率を低下させることで排気ガスの温度を上昇させることができる。これは触媒の昇温に利用することができる。効率を制御するための手段としては点火時期を用いることができる。点火時期のMBTを基準にした遅角量を大きくするほど、効率は低下して潜在トルクと実際の出力トルクとの間の余裕は大きくなる。点火時期の操作に対するトルクの応答性はスロットルの操作に対するそれよりも優れていることから、効率を低く設定して前記の余裕分をリザーブトルクとして確保しておくことで、緊急のトルク需要にも対応することが可能となる。   As one method for controlling a vehicle drive unit including an internal combustion engine, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-047102, a method is known in which the operation amount of each actuator is determined using efficiency as a control amount together with torque. ing. Efficiency here means the ratio of the torque actually output to the potential torque that can be output by the internal combustion engine. When this efficiency is less than 1, a margin is generated between the latent torque and the actual output torque, and the energy corresponding to the margin is output from the internal combustion engine in a form other than the torque. A typical example is the internal energy of the exhaust gas, and the temperature of the exhaust gas can be raised by reducing the efficiency. This can be used for raising the temperature of the catalyst. Ignition timing can be used as a means for controlling the efficiency. The greater the retard amount based on the MBT of the ignition timing, the lower the efficiency and the greater the margin between the latent torque and the actual output torque. Since the torque response to the ignition timing operation is better than that to the throttle operation, it is possible to meet the emergency torque demand by setting the efficiency low and securing the above margin as the reserve torque. It becomes possible to respond.

制御量としてのトルクや効率には、様々な観点からの要求がある。トルクの場合は、ドライバの加速要求を満たすための要求トルクや、横滑り防止等の駆動制御のための要求トルク等がある。効率の場合は、触媒の暖機のための要求効率や、リザーブトルクを確保するための要求効率等がある。各要求効率のデフォルトは1であり、要求が大きいほど効率の値は1よりも小さい値とされる。前述の特許公報に記載されている制御装置(以下、先行装置)では、このように1つの制御量に対して複数の要求が存在する場合、調停によって最終的な要求制御量が決定されている。ここでいう調停とは、予め定められた規則に従って行われる複数の数値から1つの数値を得るための計算処理である。その具体的な計算規則としては、最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等が挙げられている。   There are demands from various viewpoints on the torque and efficiency as the controlled variable. In the case of torque, there are required torque for satisfying the driver's acceleration request, required torque for drive control such as skid prevention, and the like. In the case of efficiency, there are required efficiency for warming up the catalyst, required efficiency for ensuring reserve torque, and the like. The default for each required efficiency is 1, and the greater the requirement, the smaller the efficiency value is. In the control device (hereinafter referred to as the preceding device) described in the aforementioned patent publication, when there are a plurality of requests for one control amount in this way, the final required control amount is determined by arbitration. . Arbitration here is a calculation process for obtaining one numerical value from a plurality of numerical values performed in accordance with a predetermined rule. Specific calculation rules include maximum value selection, minimum value selection, averaging, or superposition.

特開2009−047102号公報JP 2009-047102 A 特開2009−162198号公報JP 2009-162198 A 特開2009−047100号公報JP 2009-047100 A 特開2009−162185号公報JP 2009-162185 A 特開2008−280984号公報JP 2008-280984 A

内燃機関に出力が要求されるトルクには、アイドル回転数制御のための要求トルク(以下、ISC要求トルク)が含まれる。アイドル回転数制御では、内燃機関の回転数が所定の目標アイドル回転数になるように、目標アイドル回転数と実際の回転数との偏差がISC要求トルクにフィードバックされる。このため、ISC要求トルクには比較的高い周波数の振動成分が含まれる場合がある。   The torque required to be output from the internal combustion engine includes a required torque for idle speed control (hereinafter referred to as ISC required torque). In the idle speed control, a deviation between the target idle speed and the actual speed is fed back to the ISC required torque so that the speed of the internal combustion engine becomes a predetermined target idle speed. For this reason, the ISC required torque may include a vibration component having a relatively high frequency.

前述の先行技術では、要求トルクは要求効率で除算されて嵩上され、嵩上された要求トルクを空気量に変換したものからスロットル開度が算出される。このため、高周波成分を含むISC要求トルクがそのまま空気量に変換された場合は、それに基づき算出されるスロットル開度も振動的になってしまう。振動的なスロットル開度を操作量としてスロットルを操作した場合、スロットルのばたつきによってその動作量が増加し、結果、スロットルの耐久性を悪化させてしまう。   In the above-described prior art, the required torque is divided by the required efficiency to be raised, and the throttle opening is calculated from the raised request torque converted into an air amount. For this reason, when the ISC required torque including the high frequency component is converted into the air amount as it is, the throttle opening calculated based on it is also vibrated. When the throttle is operated with the vibration throttle opening as the operation amount, the operation amount increases due to the fluttering of the throttle, and as a result, the durability of the throttle is deteriorated.

このような問題の対策としては、ISC要求トルクと同じ振動成分を有する要求効率(以下、ISC要求効率)を生成し、ISC要求トルク及びISC要求効率を用いて各操作量の演算を行うことが有効である。同じ振動成分を有するISC要求効率によってISC要求トルクを除算することで、ISC要求トルクに含まれる高周波成分はキャンセルされる。これにより、スロットル開度は高周波成分を有しない空気量に基づいて算出されることになって、高周波成分の影響によるスロットルのばたつきは防止される。   As a countermeasure against such a problem, a required efficiency having the same vibration component as the ISC required torque (hereinafter referred to as ISC required efficiency) is generated, and each manipulated variable is calculated using the ISC required torque and the ISC required efficiency. It is valid. By dividing the ISC required torque by the ISC required efficiency having the same vibration component, the high frequency component included in the ISC required torque is canceled. As a result, the throttle opening is calculated based on the amount of air that does not have a high frequency component, and fluttering of the throttle due to the influence of the high frequency component is prevented.

ところが、内燃機関の制御量として要求される効率はISC要求効率のみとは限らない。例えば内燃機関の冷間始動時であれば、触媒の暖機のための要求効率(以下、触媒暖機要求効率)がISC要求効率と並んで存在する場合がある。この場合、前述の先行技術によれば、最小値選択によってISC要求効率と触媒暖機要求効率との調停が行われ、選択されたほうが最終的な要求効率としてスロットル開度の計算に反映されることになる。触媒暖機要求効率が最終的な要求効率として選択された場合、そこにはISC要求トルクの高周波成分をキャンセルするような振動成分は含まれていない。このため、操作量として算出されるスロットル開度は振動的なものになってしまい、スロットルのばたつきを発生させてしまう。   However, the efficiency required as the control amount of the internal combustion engine is not limited to the ISC required efficiency. For example, at the time of cold start of the internal combustion engine, the required efficiency for catalyst warm-up (hereinafter referred to as catalyst warm-up required efficiency) may exist alongside the ISC required efficiency. In this case, according to the above-described prior art, arbitration between the ISC required efficiency and the catalyst warm-up required efficiency is performed by selecting the minimum value, and the selected one is reflected in the calculation of the throttle opening as the final required efficiency. It will be. When the catalyst warm-up required efficiency is selected as the final required efficiency, there is no vibration component that cancels the high frequency component of the ISC required torque. For this reason, the throttle opening calculated as the operation amount becomes vibrational, and the fluttering of the throttle occurs.

本発明は上述のような課題に鑑みなされたもので、車両駆動ユニットの制御装置に関し、特定の車両制御のために振動成分を含むトルクが要求され、且つ、特定車両制御以外の車両制御のための効率要求も存在する場合に、スロットルをばたつかせることなくそれら要求に沿ったトルクと効率とを実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and relates to a control device for a vehicle drive unit, which requires torque including a vibration component for specific vehicle control, and for vehicle control other than specific vehicle control. In the case where there are other efficiency requirements, the object is to realize torque and efficiency in accordance with those requirements without fluttering the throttle.

上記の目的を達成するため、第1の発明の車両駆動ユニットの制御装置は、
内燃機関により出力されるトルクと前記内燃機関が出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの比率(以下、効率)とを制御量とし、スロットルの開度と点火時期とを操作量として前記内燃機関の運転を制御する車両駆動ユニットの制御装置において、
特定の車両制御のために振動成分を含む要求トルク(以下、特定要求トルク)を発生させる要求トルク発生手段と、
前記特定要求トルクの発生に連動して前記特定車両制御のためのモデルトルクを生成するモデルトルク生成手段と、
前記特定要求トルクの前記モデルトルクに対する比率を特定要求効率として算出する特定要求効率算出手段と、
前記特定車両制御以外の車両制御のために要求効率(以下、その他の要求効率)を発生させる要求効率発生手段と、
前記特定要求効率に前記その他の要求効率を乗じて得られる値を総合要求効率として算出する総合要求効率算出手段と、
前記要求トルクを前記総合要求効率で除算することにより要求潜在トルクを算出する要求潜在トルク算出手段と、
前記要求潜在トルクの実現に必要な筒内空気量(以下、要求筒内空気量)を算出する要求筒内空気量算出手段と、
前記要求筒内空気量に基づいて前記スロットルへ向けた開度指令値を決定する開度指令値決定手段と、
前記開度指令値に従って前記スロットルを操作した場合の推定潜在トルクを算出する推定潜在トルク算出手段と、
前記要求トルクの前記推定潜在トルクに対する比率(以下、推定効率)を算出する推定効率算出手段と、
前記推定効率を指示効率として前記要求トルクを実現させるための点火時期を決定する点火時期決定手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a control device for a vehicle drive unit according to a first invention comprises:
The ratio of the torque output by the internal combustion engine and the ratio of the torque actually output to the potential torque that can be output by the internal combustion engine (hereinafter referred to as efficiency) is used as a control amount, and the throttle opening and ignition timing are used as operation amounts. In a control device for a vehicle drive unit that controls the operation of an internal combustion engine,
Request torque generating means for generating a request torque including a vibration component for specific vehicle control (hereinafter referred to as a specific request torque);
Model torque generating means for generating a model torque for the specific vehicle control in conjunction with the generation of the specific required torque;
Specific required efficiency calculating means for calculating a ratio of the specific required torque to the model torque as specific required efficiency;
Required efficiency generating means for generating required efficiency (hereinafter referred to as other required efficiency) for vehicle control other than the specific vehicle control;
A total required efficiency calculating means for calculating a value obtained by multiplying the specific required efficiency by the other required efficiency as an overall required efficiency;
Required latent torque calculating means for calculating required latent torque by dividing the required torque by the total required efficiency;
A required in-cylinder air amount calculating means for calculating an in-cylinder air amount (hereinafter referred to as a required in-cylinder air amount) necessary for realizing the required latent torque;
An opening command value determining means for determining an opening command value for the throttle based on the required in-cylinder air amount;
Estimated latent torque calculating means for calculating an estimated latent torque when the throttle is operated according to the opening command value;
Estimated efficiency calculating means for calculating a ratio of the required torque to the estimated latent torque (hereinafter, estimated efficiency);
Ignition timing determining means for determining an ignition timing for realizing the required torque using the estimated efficiency as an instruction efficiency;
It is characterized by having.

また、第2の発明の車両駆動ユニットの制御装置は、第1の発明の車両駆動ユニットの制御装置において、前記特定車両制御はアイドル運転時に行われるアイドル回転数制御であり、前記特定車両制御以外の車両制御には触媒の暖機のための排気温度制御が含まれることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle drive unit control apparatus according to the first aspect, wherein the specific vehicle control is idle speed control performed during idle operation, and other than the specific vehicle control. This vehicle control includes exhaust temperature control for warming up the catalyst.

第1の発明の車両駆動ユニットの制御装置によれば、特定要求トルクに含まれる振動成分は、特定要求トルクとモデルトルクとの比として算出される特定要求効率に反映され、さらに、特定要求効率にその他の要求効率を乗じて得られる総合要求効率に反映される。したがって、特定要求トルクを総合要求効率で除算して得られる要求潜在トルクからは、特定要求トルクに含まれる振動成分は除去される。これにより、要求潜在トルクを基礎として算出される開度指令値は振動のない安定したものとなり、開度指令値に従いスロットルが操作されたときのスロットルのばたつきは防止される。また、点火時期の計算の基礎となる指示効率は、前記開度指令値に従ってスロットルを操作した場合の推定潜在トルクに対する特定要求トルクの比率であり、定常状態においては特定要求効率とその他の要求効率との積である総合要求効率に一致する。したがって、前記開度指令値に従いスロットルが操作されるとともに、前記指示効率に従って点火時期が操作されることで、要求に沿ったトルクと効率とが同時に実現されることになる。   According to the control device for a vehicle drive unit of the first invention, the vibration component included in the specific required torque is reflected in the specific required efficiency calculated as the ratio between the specific required torque and the model torque, and further the specific required efficiency. This is reflected in the total required efficiency obtained by multiplying the other required efficiency. Therefore, the vibration component included in the specific required torque is removed from the required latent torque obtained by dividing the specific required torque by the total required efficiency. Thereby, the opening command value calculated based on the required latent torque becomes stable without vibration, and fluttering of the throttle when the throttle is operated according to the opening command value is prevented. The instruction efficiency that is the basis for calculating the ignition timing is the ratio of the specific required torque to the estimated potential torque when the throttle is operated in accordance with the opening command value. In the steady state, the specific required efficiency and other required efficiencies This is consistent with the overall required efficiency, which is the product of Accordingly, the throttle is operated according to the opening command value and the ignition timing is operated according to the indicated efficiency, so that the torque and the efficiency that meet the requirements are simultaneously realized.

第2の発明の車両駆動ユニットの制御装置によれば、スロットルをばたつかせることなく、アイドル回転数制御と触媒の暖機のための排気温度制御とを並行して行うことができる。   According to the control device for a vehicle drive unit of the second aspect of the invention, it is possible to perform the idle speed control and the exhaust temperature control for warming up the catalyst in parallel without flapping the throttle.

本発明の実施の形態の車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the vehicle drive unit of embodiment of this invention.

本発明の実施の形態について図1を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態において制御対象とされる内燃機関は、火花点火式の4サイクルレシプロエンジンである。車両駆動ユニットの制御装置は、スロットルと点火装置とを操作することで内燃機関の運転を制御する。制御装置によるスロットルの操作量はスロットル開度であり、点火装置の操作量は点火時期である。制御装置は、内燃機関に対して各操作量の指令値、すなわち、開度指令値と点火時期指令値とを出力する。   The internal combustion engine to be controlled in the present embodiment is a spark ignition type four-cycle reciprocating engine. The control device for the vehicle drive unit controls the operation of the internal combustion engine by operating the throttle and the ignition device. The operation amount of the throttle by the control device is the throttle opening, and the operation amount of the ignition device is the ignition timing. The control device outputs a command value of each manipulated variable to the internal combustion engine, that is, an opening command value and an ignition timing command value.

図1は本発明の実施の形態の車両駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置は、アイドル回転数制御を実施するためのISC機能部2を備えている。ISC機能部2には、ISC要求トルクを発生させるISC要求トルク発生部4、ISC基本トルク生成部6、そして、ISC要求効率算出部8が設けられている。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for a vehicle drive unit according to an embodiment of the present invention. The control device of the present embodiment includes an ISC function unit 2 for performing idle speed control. The ISC function unit 2 is provided with an ISC required torque generating unit 4 that generates an ISC required torque, an ISC basic torque generating unit 6, and an ISC required efficiency calculating unit 8.

ISC要求トルク発生部4は、車両のアイドル運転時、内燃機関の回転数が目標回転数になるようにフィードバック制御によってISC要求トルクを調整する。このため、図1中に波形を示すように、ISC要求トルク発生部4から出力されるISC要求トルクには高周波成分が含まれる。   The ISC required torque generating unit 4 adjusts the ISC required torque by feedback control so that the rotational speed of the internal combustion engine becomes the target rotational speed during idling of the vehicle. Therefore, as shown in the waveform in FIG. 1, the ISC required torque output from the ISC required torque generating unit 4 includes a high frequency component.

モデルトルク生成部6は、ISC要求トルク発生部4によるISC要求トルクの発生に連動してアイドル回転数制御用のモデルトルクを生成する。モデルトルクは、後述の触媒暖機要求効率とその他要求効率が何れも1と仮定した場合の許容最大トルクである。図1中に波形を示すように、このモデルトルクには振動成分は含まれない。   The model torque generator 6 generates a model torque for idle speed control in conjunction with the generation of the ISC request torque by the ISC request torque generator 4. The model torque is an allowable maximum torque when it is assumed that the catalyst warm-up required efficiency and the other required efficiency described later are both 1. As shown in the waveform in FIG. 1, this model torque does not include a vibration component.

ISC要求効率算出部8は、ISC要求トルクのモデルトルクに対する比率をISC要求効率として算出する。得られたISC要求効率には、図1中に波形を示すように、ISC要求トルクに含まれる高周波成分と同様の高周波成分が含まれることになる。   The ISC required efficiency calculation unit 8 calculates the ratio of the ISC required torque to the model torque as the ISC required efficiency. The obtained ISC required efficiency includes high frequency components similar to the high frequency components included in the ISC required torque, as shown by the waveform in FIG.

ISC機能部2は、ISC要求トルク発生部4で発生するISC要求トルクと、ISC要求効率算出部8で算出されるISC要求効率とをアイドル回転数制御のための要求制御量として出力する。ただし、出力されるISC要求効率のデフォルトは1であり、ISC要求効率算出部8でISC要求効率の計算が行われた場合のみ、その算出値がISC要求効率として出力される。したがって、アイドル運転が行われていない場合には、ISC機能部2から出力されるISC要求トルクはゼロとなり、また、出力されるISC要求効率は1となる。   The ISC function unit 2 outputs the ISC request torque generated by the ISC request torque generation unit 4 and the ISC request efficiency calculated by the ISC request efficiency calculation unit 8 as a required control amount for idle speed control. However, the default of the ISC request efficiency that is output is 1, and only when the ISC request efficiency calculation unit 8 calculates the ISC request efficiency, the calculated value is output as the ISC request efficiency. Therefore, when the idle operation is not performed, the ISC required torque output from the ISC function unit 2 is zero, and the output ISC required efficiency is 1.

ISC機能部2から出力されるISC要求トルクは、目標トルク算出部14に入力される。目標トルク算出部14には、ISC要求トルクのみならず、ドライバ要求トルク等の様々な種類の要求トルクが入力される。目標トルク算出部14は、入力された様々な種類の要求トルクを調停し、その調停結果を目標トルクとして算出する。ただし、車両が非走行状態となるアイドル運転時には、ドライバ要求トルクを始めとして駆動に関係する要求トルクは発生せず、目標トルク算出部14にはISC要求トルクのみが入力される。このため、アイドル運転時には、ISC要求トルクがそのまま目標トルクとして目標トルク算出部14から出力される。   The ISC required torque output from the ISC function unit 2 is input to the target torque calculation unit 14. In addition to the ISC required torque, various types of required torque such as a driver required torque are input to the target torque calculation unit 14. The target torque calculation unit 14 arbitrates various types of input requested torque, and calculates the arbitration result as the target torque. However, during idle driving in which the vehicle is in a non-running state, driver-requested torque and other required torque are not generated, and only the ISC required torque is input to the target torque calculation unit 14. For this reason, during idle operation, the ISC required torque is directly output from the target torque calculation unit 14 as the target torque.

ISC機能部2から出力されるISC要求効率は、目標効率算出部16に入力される。目標効率算出部16に入力される要求効率には、ISC要求効率の他に触媒暖機機能部10からの要求効率も含まれている。触媒暖機機能部10は、冷間始動時のように触媒温度が低いと予想される場合に、1よりも小さい効率を要求することで内燃機関からの排出熱を増大させ、それによって触媒の暖機を促進する。目標効率算出部16は、ISC要求効率と触媒暖機要求効率とを含む様々な種類の要求効率を総合して調停し、その調停結果である総合要求効率を目標効率として算出する。   The ISC required efficiency output from the ISC function unit 2 is input to the target efficiency calculation unit 16. The required efficiency input to the target efficiency calculation unit 16 includes the required efficiency from the catalyst warm-up function unit 10 in addition to the ISC required efficiency. When the catalyst temperature is expected to be low, such as during cold start, the catalyst warm-up function unit 10 increases the exhaust heat from the internal combustion engine by requiring efficiency less than 1, thereby Promote warm-up. The target efficiency calculation unit 16 mediates various types of required efficiency including the ISC required efficiency and the catalyst warm-up required efficiency, and calculates the total required efficiency that is the arbitration result as the target efficiency.

目標効率算出部16における調停の方法、すなわち、調停のための計算規則は本実施の形態における1つの特徴である。目標効率算出部16は、集めた全ての要求効率を掛け合わせてその積を目標効率として算出する。このため、アイドル運転時、ISC要求の他に要求がない場合には、ISC要求効率以外の要求効率は全て1になることから、ISC要求効率がそのまま目標効率として目標効率算出部16から出力される。一方、ISC要求と並行して触媒暖機要求が存在する場合には、ISC要求効率と触媒暖機要求効率との積が目標効率として目標効率算出部16から出力される。何れにしても、図1中に波形を示すように、目標効率にはISC要求効率と同様の高周波成分が含まれることになる。   The arbitration method in the target efficiency calculation unit 16, that is, the calculation rule for the arbitration is one feature in the present embodiment. The target efficiency calculation unit 16 multiplies all the collected required efficiencies and calculates the product as the target efficiency. For this reason, during idle operation, when there is no request other than the ISC request, all the request efficiencies other than the ISC request efficiency are 1, so that the ISC request efficiency is directly output from the target efficiency calculation unit 16 as the target efficiency. The On the other hand, when there is a catalyst warm-up request in parallel with the ISC request, the product of the ISC request efficiency and the catalyst warm-up request efficiency is output from the target efficiency calculation unit 16 as the target efficiency. In any case, as shown by the waveform in FIG. 1, the target efficiency includes high frequency components similar to the ISC required efficiency.

以上のようにして決定された目標トルクと目標効率は、目標MBTトルク算出部18に入力される。目標MBTトルク算出部18は、目標効率によって目標トルクを除算することによって目標MBTトルクを得る。目標MBTトルクは点火時期がMBTであることを前提としたときの出力トルクの目標値であり、前述の潜在トルクの要求値、すなわち、要求潜在トルクである。   The target torque and target efficiency determined as described above are input to the target MBT torque calculation unit 18. The target MBT torque calculation unit 18 obtains the target MBT torque by dividing the target torque by the target efficiency. The target MBT torque is a target value of the output torque on the assumption that the ignition timing is MBT, and is the above-described required value of the latent torque, that is, the required potential torque.

目標トルクがISC要求トルクである場合、そこに含まれる高周波成分は、同様の高周波成分を含む目標効率による除算によってキャンセルされる。この点について式を用いて具体的に説明する。まず、図1中に記号で示しているように、ISC要求トルクをA、モデルトルクをB、ISC要求効率をC、触媒暖機要求効率をD、目標効率をE、そして、目標MBTトルクをFと表記する。すると、触媒暖機要求が無い場合、すなわち、触媒暖機要求効率D=1の場合には、目標MBTトルクは以下の式(1)で表すことができる。一方、触媒暖機要求が有る場合、すなわち、触媒暖機要求効率D<1の場合には、目標MBTトルクは以下の式(2)で表すことができる。
F=A/E=A/C=B ・・・式(1)
F=A/E=A/(C×D)=B/D ・・・式(2)
When the target torque is the ISC required torque, the high frequency component included therein is canceled by division by the target efficiency including the same high frequency component. This point will be specifically described using equations. First, as indicated by symbols in FIG. 1, the ISC required torque is A, the model torque is B, the ISC required efficiency is C, the catalyst warm-up required efficiency is D, the target efficiency is E, and the target MBT torque is Indicated as F. Then, when there is no catalyst warm-up request, that is, when the catalyst warm-up request efficiency D = 1, the target MBT torque can be expressed by the following equation (1). On the other hand, when there is a catalyst warm-up request, that is, when the catalyst warm-up request efficiency D <1, the target MBT torque can be expressed by the following equation (2).
F = A / E = A / C = B (1)
F = A / E = A / (C × D) = B / D (2)

式(1)に示すように、触媒暖機要求が無い場合には、目標MBTトルクは高周波成分を有しないモデルトルクに一致する。また、触媒暖機要求が有る場合には、式(2)に示すように、目標MBTトルクはモデルトルクを触媒暖機要求効率で除算した値に一致する。つまり、本実施の形態の制御装置によれば、図1中に波形を示すように、目標MBTトルクからはISC要求トルクに含まれる高周波成分は除去される。   As shown in Equation (1), when there is no catalyst warm-up request, the target MBT torque matches the model torque that does not have a high frequency component. When there is a catalyst warm-up request, the target MBT torque matches the value obtained by dividing the model torque by the catalyst warm-up request efficiency, as shown in equation (2). That is, according to the control device of the present embodiment, as shown in the waveform in FIG. 1, the high frequency component included in the ISC required torque is removed from the target MBT torque.

目標MBTトルクは、筒内空気量算出部20において筒内空気量(或いは充填効率)の値に変換される。筒内空気量算出部20は、トルクの筒内空気量への変換にマップを使用する。このマップは、点火時期がMBTであることを前提にして、トルクと筒内空気量とが種々の機関情報をキーにして関連付けられたマップである。ここでは、要求潜在トルクである目標MBTトルクの実現に必要な筒内空気量、すなわち、要求筒内空気量が計算される。   The target MBT torque is converted into a cylinder air amount (or charging efficiency) value in the cylinder air amount calculation unit 20. The in-cylinder air amount calculation unit 20 uses a map for converting torque into an in-cylinder air amount. This map is a map in which the torque and the in-cylinder air amount are associated with various engine information as keys on the assumption that the ignition timing is MBT. Here, the in-cylinder air amount necessary for realizing the target MBT torque that is the required latent torque, that is, the required in-cylinder air amount is calculated.

次に、スロットル開度算出部22において、要求筒内空気量がスロットルへの開度指令値に変換される。変換にはエアモデルの逆モデル(エア逆モデル)が用いられる。エアモデルはスロットルの動作に対する筒内空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化した吸気系の物理モデルである。その逆モデルによって算出されたスロットル開度は要求筒内空気量の達成に必要なスロットル開度であり、制御装置はそれを開度指令値としてスロットルに出力する。図1中に波形を示すように、目標MBTトルクを基礎として算出される開度指令値は振動のない安定したものとなる。これにより、開度指令値に従いスロットルが操作されたときのスロットルのばたつきは防止される。   Next, the throttle opening calculation unit 22 converts the required in-cylinder air amount into a throttle opening command value. An inverse model of the air model (air inverse model) is used for the conversion. The air model is a physical model of the intake system in which the response of the in-cylinder air amount to the operation of the throttle is modeled based on fluid dynamics. The throttle opening calculated by the inverse model is a throttle opening required to achieve the required in-cylinder air amount, and the control device outputs the throttle opening as an opening command value to the throttle. As shown in the waveform in FIG. 1, the opening command value calculated based on the target MBT torque is stable without vibration. This prevents fluttering of the throttle when the throttle is operated according to the opening command value.

本実施の形態の制御装置は、上記の処理と並行して、実際のスロットル開度に基づいた推定MBTトルクの計算を推定MBTトルク算出部24にて実施する。推定MBTトルクは点火時期をMBTと仮定した場合の推定トルクであり、これは現在のスロットル開度のもとで内燃機関が潜在的に出力可能なトルク(推定潜在トルク)を意味する。推定MBTトルクの計算にはマップが用いられる。このマップは、点火時期がMBTであることを前提にして、トルクと空気量とが種々の機関情報をキーにして関連付けられたマップである。   In the control device of the present embodiment, in parallel with the above processing, the estimated MBT torque calculation unit 24 calculates the estimated MBT torque based on the actual throttle opening. The estimated MBT torque is an estimated torque when the ignition timing is assumed to be MBT, and this means a torque (estimated latent torque) that the internal combustion engine can potentially output under the current throttle opening. A map is used to calculate the estimated MBT torque. This map is a map in which the torque and the air amount are associated with various engine information as a key on the assumption that the ignition timing is MBT.

推定MBTトルクは複製された目標トルクとともにトルク効率算出部26に入力される。トルク効率算出部26では、目標トルクの推定MBTトルクに対する比率がトルク効率として算出される。トルク効率は、現在のスロットル開度のもとで目標トルクを達成するように点火装置を操作した場合の推定効率であり、定常状態においては目標効率に一致する。このため、図1中に波形を示すように、トルク効率には目標効率と同様の高周波成分が含まれることになる。   The estimated MBT torque is input to the torque efficiency calculation unit 26 together with the replicated target torque. In the torque efficiency calculation unit 26, the ratio of the target torque to the estimated MBT torque is calculated as the torque efficiency. The torque efficiency is an estimated efficiency when the ignition device is operated so as to achieve the target torque under the current throttle opening, and coincides with the target efficiency in a steady state. For this reason, as shown by the waveform in FIG. 1, the torque efficiency includes a high frequency component similar to the target efficiency.

トルク効率算出部26で計算されたトルク効率は、点火時期算出部28に指示効率として入力される。点火時期算出部28は目標トルクを実現させるための点火時期を指示効率に基づいて計算する。その計算には、指示効率と点火時期とを種々の機関情報をキーにして関連付けたマップが用いられる。このマップでは、指示効率が1よりも小さいほど点火時期のMBTからの遅角量は大きくされている。点火時期算出部28は、その算出値を点火時期指令値として点火装置に出力する。点火装置にはスロットルのような指令信号に対する動作の応答遅れはないので、図1中に波形を示すような高周波数の点火時期指令値が入力された場合であっても、指令通りに点火時期の操作が行われる。これにより、目標通りのトルクと効率とが同時に実現されることになる。   The torque efficiency calculated by the torque efficiency calculation unit 26 is input to the ignition timing calculation unit 28 as instruction efficiency. The ignition timing calculation unit 28 calculates an ignition timing for realizing the target torque based on the instruction efficiency. For the calculation, a map in which the instruction efficiency and the ignition timing are associated with each other using various engine information as a key is used. In this map, the retard amount from the MBT of the ignition timing is increased as the instruction efficiency is smaller than 1. The ignition timing calculation unit 28 outputs the calculated value to the ignition device as an ignition timing command value. Since the ignition device has no response delay in response to a command signal such as a throttle, even when a high-frequency ignition timing command value having a waveform shown in FIG. Is performed. Thereby, the target torque and efficiency are realized at the same time.

以上説明したように、本実施の形態の制御装置によれば、スロットルをばたつかせることなく、アイドル回転数制御と触媒の暖機のための排気温度制御とを並行して行うことができる。   As described above, according to the control device of the present embodiment, the idle speed control and the exhaust temperature control for warming up the catalyst can be performed in parallel without flapping the throttle.

2 ISC機能部
4 ISC要求トルク発生部
6 モデルトルク生成部
8 ISC要求トルク算出部
10 触媒暖機機能部
14 目標トルク算出部
16 目標効率算出部
18 目標MBTトルク算出部
20 筒内空気量算出部
22 スロットル開度算出部
24 推定MBTトルク算出部
26 トルク効率算出部
28 点火時期算出部
2 ISC function unit 4 ISC required torque generating unit 6 Model torque generating unit 8 ISC required torque calculating unit 10 Catalyst warm-up function unit 14 Target torque calculating unit 16 Target efficiency calculating unit 18 Target MBT torque calculating unit 20 In-cylinder air amount calculating unit 22 Throttle opening calculator 24 Estimated MBT torque calculator 26 Torque efficiency calculator 28 Ignition timing calculator

Claims (2)

内燃機関により出力されるトルクと前記内燃機関が出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの比率(以下、効率)とを制御量とし、スロットルの開度と点火時期とを操作量として前記内燃機関の運転を制御する車両駆動ユニットの制御装置において、
特定の車両制御のために振動成分を含む要求トルク(以下、特定要求トルク)を発生させる要求トルク発生手段と、
前記特定要求トルクの発生に連動して前記特定車両制御のためのモデルトルクを生成するモデルトルク生成手段と、
前記特定要求トルクの前記モデルトルクに対する比率を特定要求効率として算出する特定要求効率算出手段と、
前記特定車両制御以外の車両制御のために要求効率(以下、その他の要求効率)を発生させる要求効率発生手段と、
前記特定要求効率に前記その他の要求効率を乗じて得られる値を総合要求効率として算出する総合要求効率算出手段と、
前記特定要求トルクを前記総合要求効率で除算することにより要求潜在トルクを算出する要求潜在トルク算出手段と、
前記要求潜在トルクの実現に必要な筒内空気量(以下、要求筒内空気量)を算出する要求筒内空気量算出手段と、
前記要求筒内空気量に基づいて前記スロットルへ向けた開度指令値を決定する開度指令値決定手段と、
前記開度指令値に従って前記スロットルを操作した場合の推定潜在トルクを算出する推定潜在トルク算出手段と、
前記特定要求トルクの前記推定潜在トルクに対する比率(以下、推定効率)を算出する推定効率算出手段と、
前記推定効率を指示効率として前記特定要求トルクを実現させるための点火時期を決定する点火時期決定手段と、
を備えることを特徴とする車両駆動ユニットの制御装置。
The ratio of the torque output by the internal combustion engine and the ratio of the torque actually output to the potential torque that can be output by the internal combustion engine (hereinafter referred to as efficiency) is used as a control amount, and the throttle opening and ignition timing are used as operation amounts. In a control device for a vehicle drive unit that controls the operation of an internal combustion engine,
Request torque generating means for generating a request torque including a vibration component for specific vehicle control (hereinafter referred to as a specific request torque);
Model torque generating means for generating a model torque for the specific vehicle control in conjunction with the generation of the specific required torque;
Specific required efficiency calculating means for calculating a ratio of the specific required torque to the model torque as specific required efficiency;
Required efficiency generating means for generating required efficiency (hereinafter referred to as other required efficiency) for vehicle control other than the specific vehicle control;
A total required efficiency calculating means for calculating a value obtained by multiplying the specific required efficiency by the other required efficiency as an overall required efficiency;
Required latent torque calculating means for calculating required latent torque by dividing the specific required torque by the total required efficiency;
A required in-cylinder air amount calculating means for calculating an in-cylinder air amount (hereinafter referred to as a required in-cylinder air amount) necessary for realizing the required latent torque;
An opening command value determining means for determining an opening command value for the throttle based on the required in-cylinder air amount;
Estimated latent torque calculating means for calculating an estimated latent torque when the throttle is operated according to the opening command value;
Estimated efficiency calculating means for calculating a ratio of the specific required torque to the estimated potential torque (hereinafter, estimated efficiency);
Ignition timing determination means for determining an ignition timing for realizing the specific required torque using the estimated efficiency as an instruction efficiency;
A control device for a vehicle drive unit comprising:
前記特定車両制御はアイドル運転時に行われるアイドル回転数制御であり、前記特定車両制御以外の車両制御には触媒の暖機のための排気温度制御が含まれることを特徴とする請求項1記載の車両駆動ユニットの制御装置。   The specific vehicle control is idle speed control performed during idle operation, and vehicle control other than the specific vehicle control includes exhaust temperature control for warming up the catalyst. Control device for vehicle drive unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013160174A (en) * 2012-02-07 2013-08-19 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine

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