CN106884730A - 发动机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供能够以正确地实现驾驶员所意图的车辆行为的形式对具有根据目标转矩控制吸入空气量的空气量控制部的发动机进行控制的发动机的控制装置。发动机的控制装置具有:基于包括加速器踏板的操作的车辆运行状态决定基本目标转矩的基本目标转矩决定部;基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态决定转矩降低量的转矩降低量决定部;基于基本目标转矩和转矩降低量决定最终目标转矩的最终目标转矩决定部;和推定导入至发动机的燃烧室的实际空气量的发动机控制部;发动机控制部决定用于使发动机输出最终目标转矩的目标空气量,并以实现该目标空气量的形式控制吸入空气量;实际空气量相对于目标空气量越过剩,使火花塞的点火时期越延迟。
Description
技术领域
本发明涉及发动机的控制装置,尤其涉及基于车辆的运行状态对具有根据目标转矩控制吸入空气量的空气量控制部和控制点火装置的点火时期的点火时期控制部的发动机进行控制的发动机的控制装置。
背景技术
以往,已知有在因滑移等使车辆的行为变得不稳定时在安全方向上控制车辆的行为的装置(横滑防止装置等)。具体而言,已知有在车辆转弯时等,检测出车辆发生了转向不足或转向过度等行为,并对车轮施与适当的减速度以抑制这些行为的装置。
另一方面,已知有如下车辆运动控制装置:与如上述那样的用于改善在车辆的行为变得不稳定的行驶状态中的安全性的控制不同,以使处于通常的行驶状态中的车辆转弯时的驾驶员的一系列的操作(制动、转向的切入、加速、以及转向的回正等)自然且稳定的形式、在转弯时调节减速度而调节施加于作为转向轮的前轮上的载荷(例如,参照专利文献1)。
此外,提出了根据与驾驶员的转向操作相对应的横摆角速度(yaw rate)相关量(例如横摆加速度)降低车辆的驱动力,以此在驾驶员开始转向操作时使车辆迅速产生减速度,并在作为转向轮的前轮上迅速地施加充分的载荷的车辆用行为控制装置(例如,参照专利文献2)。根据该车辆用行为控制装置,在转向操作开始时在前轮上迅速地施加载荷,以此使前轮和路面之间的摩擦力增加,且前轮的转弯力增大,因此进入弯道初期的车辆的入弯性(turn-in ability)得以改善,从而对转向的切入操作的响应性得以改善。借此,实现按照驾驶员的意图的车辆行为。
现有技术文献:
专利文献1:日本特开2011-88576号公报;
专利文献2:日本特开2014-166014号公报。
发明内容
发明要解决的问题:
然而,在搭载有汽油发动机的车辆中,控制发动机的控制装置基于车辆运行状态(例如驾驶员对加速器踏板、制动踏板、转向器等的各种操作、车速、气温、气压、道路坡度、路面μ等行驶环境等)决定目标转矩,并以将用于实现该目标转矩的目标空气量导入发动机的形式进行节流阀、可变进气门机构等的控制,并且以喷射与目标空气量相对应的喷射量的燃料的形式进行燃料喷射阀的控制。
在这样的发动机控制装置中,根据上述专利文献2所记载的车辆用行为控制装置,在为了根据驾驶员的转向操作使车辆产生减速度而瞬间改变目标转矩的情况下,以实现该目标转矩的变化的形式进行节流阀、可变进气门机构等的控制。即,发动机的控制装置以根据目标转矩的变化改变导入至发动机的空气量的形式控制节流阀、可变进气门机构等;
然而,与目标转矩的变化相对应的节流阀、可变进气门机构等的控制在反映到汽缸内的空气量之前会产生比较大的响应延迟,因此,相对于目标转矩的变化,实际的输出转矩的变化产生延迟,可能无法使车辆十分迅速地产生减速度。在该情况下,无法充分改善对转向的切入操作的车辆行为的响应性,无法实现按照驾驶员的意图的车辆行为。
本发明是为了解决上述现有技术的问题而形成的,目的在于提供能够以正确地实现驾驶员所意图的车辆行为的形式对具有根据目标转矩控制吸入空气量的空气量控制部的发动机进行控制的发动机的控制装置。
解决问题的手段:
为了实现上述目的,本发明的发动机的控制装置是基于车辆的运行状态对具有根据目标转矩控制吸入空气量的空气量控制部和控制点火装置的点火时期的点火时期控制部的发动机进行控制的发动机的控制装置,具有:基于包括加速器踏板的操作的车辆运行状态决定基本目标转矩的基本目标转矩决定部;基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态决定转矩降低量的转矩降低量决定部;基于基本目标转矩和转矩降低量决定最终目标转矩的最终目标转矩决定部;和推定导入至发动机的燃烧室的实际空气量的实际空气量推定部;空气量控制部决定用于使发动机输出最终目标转矩的目标空气量,并以实现该目标空气量的形式控制吸入空气量;点火时期控制部在由实际空气量推定部推定的实际空气量相对于目标空气量越过剩时,使点火装置的点火时期越延迟;
在如此构成的本发明中,空气量控制部以实现用于使发动机输出最终目标转矩的目标空气量的形式控制吸入空气量;实际空气量相对于目标空气量越过剩,则点火时期控制部使点火装置的点火时期越延迟,因此,在根据最终目标转矩的降低而目标空气量降低的情况下,即使在因实际空气量的响应延迟而实际空气量相对于目标空气量过剩,从而仅以实际空气量的减少量无法实现最终目标转矩的降低的情况下,也能借由点火时期的延迟化使输出转矩降低,借助于此,能够实现与转矩降低量的变化相应的最终目标转矩的降低。因此,能够以对加速器踏板的操作以外的车辆运行状态高响应性地得到转矩降低量的形式控制发动机,并迅速地将载荷施加于前轮,能够正确地实现驾驶员所意图的车辆行为。
又,本发明中,优选地,点火时期控制部在转矩降低量大于0的情况下,以在包括实际空气量和此时的发动机转速的发动机运行状态下实现最终目标转矩的点火时期进行点火的形式控制点火装置;在转矩降低量为0的情况下,以在对包括实际空气量和此时的发动机转速的发动机运行状态预先设定的基本点火时期进行点火的形式控制点火装置;
在如此构成的本发明中,点火时期控制部仅在转矩降低量大于0的情况、即存在与加速器踏板的操作以外的车辆运行状态相应的转矩降低要求的情况下,以在包括实际空气量和此时的发动机转速的发动机运行状态下实现最终目标转矩的形式使点火时期延迟;在转矩降低量为0的情况、即不存在与加速器踏板的操作以外的车辆运行状态相应的转矩降低要求的情况下,能够在实际空气量的条件下在燃烧效率优异的基本点火时期进行点火,借助于此,能够正确地实现驾驶员所意图的车辆行为,并将点火时期的延迟化所导致的燃料消耗恶化抑制为最小限度。
又,本发明中,优选地,转矩降低量决定部根据车辆的转向操作决定转矩降低量;
在如此构成的本发明中,能够将基于转向操作所决定的转矩降低量的时间变化反映到最终目标转矩的时间变化上,借助于此,能够迅速地对车辆附加与驾驶员的转向操作相应的减速度而在前轮上施加载荷,使转弯力迅速增大,以此改善对转向操作的响应性,能够以正确地实现驾驶员所意图的车辆行为的形式控制发动机。
又,本发明中,优选地,转矩降低量决定部具有:基于根据车辆的转向操作的转向角算出转向速度的转向速度算出部;和基于由转向速度算出部算出的转向速度获得随转向速度增大而增大、且增大量的增加比例变小的目标附加减速度的目标附加减速度获得部;根据由目标附加减速度部获得的目标附加减速度决定转矩降低量;
在如此构成的本发明中,仅在使转向变化的瞬间进行转矩降低,因此即使在追随行驶时也毫无减速感等违和感,能够使车辆平稳地移动。尤其是,在追随行驶中,前方车辆急减速时,变更车线以避免冲突的情况下,可以顺利地变更车线,因此在追随行驶时应用本转矩降低控制也是有效的。
发明的效果:
根据本发明的发动机的控制装置,能够以正确地实现按照驾驶员所意图的车辆行为的形式控制具有根据目标转矩控制吸入空气量的空气量控制部的发动机。
附图说明
图1是根据本发明的实施形态的发动机的控制装置所适用的发动机***的概略结构图;
图2是示出根据本发明的实施形态的发动机的控制装置的电气结构的框图;
图3是根据本发明的实施形态的发动机的控制装置控制发动机的发动机控制处理的流程图;
图4是根据本发明的实施形态的发动机的控制装置决定转矩降低量的转矩降低量决定处理的流程图;
图5是示出根据本发明的实施形态的发动机的控制装置所决定的目标附加减速度和转向速度的关系的映射图;
图6是对各种空气量以及各种发动机转速规定点火时期和图示转矩的关系的点火提前映射图;
图7是示出搭载有根据本发明的实施形态的发动机的控制装置的车辆进行转弯的情况下,与由发动机的控制装置进行的发动机控制相关的参数的时间变化的线图,图7(a)是概略示出进行右转弯的车辆的俯视图,图7(b)是示出如图7(a)所示进行右转弯的车辆的转向角的变化的线图,图7(c)是示出如图7(b)所示进行右转弯的车辆的转向速度的变化的线图,图7(d)示出基于图7(c)所示的转向速度所决定的附加减速度的变化的线图,图7(e)是示出基于图7(d)所示的附加减速度所决定的转矩降低量的变化的线图,图7(f)是示出由转矩变化过滤器进行平滑化前后的基本目标转矩的变化的线图,图7(g)是示出基于基本目标转矩和转矩降低量所决定的最终目标转矩的变化的线图,图7(h)是示出基于最终目标转矩所决定的目标空气量和实际的空气量的变化的线图,图7(i)是以基本点火时期为基准示出基于最终目标转矩和实际的空气量所决定的转矩降低点火时期的线图,图7(j)是示出如图7(h)以及图7(i)所示进行吸入空气量和点火时期的控制的情况下车辆所发生的横摆角速度(实际横摆角速度)的变化,和进行基于由转矩降低量决定部决定的转矩降低量的空气量、点火时期的控制的情况下实际横摆角速度的变化的线图;
符号说明:
1 进气通路
5 节流阀
10 发动机
13 燃料喷射阀
14 火花塞
18 可变进气门机构
25 排气通路
30 加速器开度传感器
39 车速传感器
50 PCM
51 基本目标转矩决定部
53 转矩降低量决定部
55 最终目标转矩决定部
57 转矩变化过滤器
59 发动机控制部
60 追随行驶控制装置
100 发动机***。
具体实施方式
以下,参照附图,说明根据本发明的实施形态的发动机的控制装置。
首先,通过图1以及图2,说明根据本发明的实施形态的发动机的控制装置所适用的发动机***。图1是根据本发明的实施形态的发动机的控制装置所适用的发动机***的概略结构图,图2是示出根据本发明的实施形态的发动机的控制装置的电气结构的框图。
如图1以及图2所示,发动机***100主要具有:从外部导入的进气(空气)所通过的进气通路1;使从该进气通路1供给的进气和从后述的燃料喷射阀13供给的燃料的混合气燃烧而产生车辆的动力的发动机10(具体而言汽油发动机);将由该发动机10内的燃烧产生的排气排出的排气通路25;检测与发动机***100相关的各种状态的传感器30~39;和控制发动机***100整体的PCM50(发动机的控制装置)。
进气通路1上从上游侧依次设置有:净化从外部导入的进气的空气滤清器3、调节通过的进气的量(吸入空气量)的节流阀5、和暂时储存供给至发动机10的进气的缓冲罐7。
发动机10主要具有:将从进气通路1供给的进气导入燃烧室11内的进气门12、向燃烧室11喷射燃料的燃料喷射阀13、对供给至燃烧室11内的进气和燃料的混合气点火的火花塞14、借由燃烧室11内的混合气的燃烧进行往复运动的活塞15、借由活塞15的往复运动进行旋转的曲轴16、和将由燃烧室11内的混合气的燃烧产生的排气向排气通路25排出的排气门17。
又,发动机10形成为可以通过作为可变气门正时机构(Variable Valve TimingMechanism)的可变进气门机构18以及可变排气门机构19改变进气门12以及排气门17各自的动作正时(相当于气门的相位)的结构。作为可变进气门机构18以及可变排气门机构19,可以使用公知的各种形式,例如可以使用形成为电磁式或油压式的机构改变进气门12以及排气门17的动作正时。
排气通路25上主要设有例如NOx催化器、三元催化器、氧化催化器等具有排气净化功能的排气净化催化器26a、26b。以下,不区别地使用排气净化催化器26a、26b的情况下,仅表述为“排气净化催化器26”。
又,发动机***100中设有检测与该发动机***100相关的各种状态的传感器30~39。这些传感器30~39具体而言如下所述。加速器开度传感器30检测作为加速器踏板的开度(相当于驾驶员踩入加速器踏板的量)的加速器开度。空气流量传感器31检测相当于通过进气通路1的进气的流量的吸入空气量。节流阀开度传感器32检测作为节流阀5的开度的节流阀开度。压力传感器33检测相当于供给至发动机10的进气的压力的进气歧管压(进气歧管的压力)。曲轴角传感器34检测曲轴16的曲轴角。水温传感器35检测作为冷却发动机10的冷却水的温度的水温。温度传感器36检测作为发动机10的汽缸内的温度的缸内温度。凸轮转角传感器37、38分别检测包含进气门12以及排气门17的闭阀时期的动作正时。车速传感器39检测车辆的速度(车速)。转向角传感器40检测转向盘的旋转角度。这些各种传感器30~40分别将与检测出的参数对应的检测信号S130~S140输出至PCM50。
PCM50基于从上述各种传感器30~40输入的检测信号S130~S140,对发动机***100内的结构要素进行控制。具体而言,如图2所示,PCM50向节流阀5供给控制信号S105,控制节流阀5的开闭时期、节流阀开度等;向燃料喷射阀13供给控制信号S113,控制燃料喷射量、燃料喷射正时等;向火花塞14供给控制信号S114,控制点火时期;分别向可变进气门机构18以及可变排气门机构19供给控制信号S118,S119,控制进气门12以及排气门17的动作正时。
又,从追随行驶控制装置60(车速控制装置)向PCM50输入与使本车辆对先行车辆追随行驶的目标加减速度对应的控制信号S160。具体而言,追随行驶控制装置60例如通过毫米波雷达或近红外激光雷达检测出与在车辆前方行驶的先行车辆之间的车间距离,并设定用于控制车速的目标加减速度以使与先行车辆之间的车间距离保持为预先设定的设定车间距离。又,在不存在先行车辆的情况下,设定使本车辆的车速保持为预先设定的设定车速所需的目标加减速度。而且,将设定的目标加减速度的控制信号S160输出至PCM50。
又,PCM50具有:基于包括加速器踏板的操作在内的车辆运行状态决定基本目标转矩的基本目标转矩决定部51;基于不包括加速器踏板的操作的车辆运行状态决定转矩降低量的转矩降低量决定部53;基于基本目标转矩和转矩降低量决定最终目标转矩的最终目标转矩决定部55;将最终目标转矩的时间变化平滑化的转矩变化过滤器57;和以输出最终目标转矩的形式控制发动机10的发动机控制部59;
这些PCM50的各结构要素由计算机构成,该计算机具备CPU、在该CPU上解释执行的各种程序(包括OS等基本控制程序、在OS上启动而实现特定功能的应用程序等),以及用于存储程序、各种数据等的例如ROM、RAM等内部存储器。
接着,通过图3至图6说明发动机的控制装置所进行的处理;
图3是根据本发明的实施形态的发动机的控制装置控制发动机10的发动机控制处理的流程图,图4是根据本发明的实施形态的发动机的控制装置决定转矩降低量的转矩降低量决定处理的流程图,图5是示出根据本发明的实施形态的发动机的控制装置所决定的目标附加减速度和转向速度的关系的映射图,图6是对各种空气量以及各种发动机转速规定的点火时期和图示转矩的关系的点火提前映射图。
图3的发动机控制处理在车辆的点火被打开,且已向发动机的控制装置投入电源的情况下启动,并重复执行;
发动机控制处理开始时,如图3所示,在步骤S1中,PCM50获得车辆运行状态。具体而言,PCM50获得如下信号作为运行状态:包括加速器开度传感器30检测出的加速器开度、车速传感器39检测出的车速、转向角传感器40检测出的转向角、车辆的变速器中当前设定的齿轮档等在内的、由上述各种传感器30~40输出的检测信号S130~S140;以及由追随行驶控制装置60输出的目标加减速度的控制信号S160等。
接着,在步骤S2中,PCM50的基本目标转矩决定部51基于在步骤S1中获得的包括加速器踏板的操作在内的车辆运行状态设定目标加速度。具体而言,基本目标转矩决定部51在未进行追随行驶控制装置60的追随行驶控制的情况下,从对各种车速以及各种齿轮档规定的加速度特性映射图(预先作成并存储在存储器等中)中,选择与当前的车速以及齿轮位对应的加速度特性映射图,参照选择的加速度特性映射图,决定与当前的加速器开度对应目标加速度。又,在进行追随行驶控制装置60的追随行驶控制的情况下,将由追随行驶控制装置60输入的控制信号S160指定的目标加减速度定为目标加速度。
接着,在步骤S3中,基本目标转矩决定部51决定用于实现在步骤S2中决定的目标加速度的发动机10的基本目标转矩。该情况下,基本目标转矩决定部51基于当前的车速、齿轮档、路面坡度、路面μ(路面摩擦系数)等,在发动机10可输出的转矩的范围内,决定基本目标转矩。
接着,在步骤S4中,转矩变化过滤器57将在步骤S3中决定的基本目标转矩的时间变化平滑化。作为该平滑化的具体的方法,可以使用已知的各种方法(例如,将基本目标转矩的变化率限制为阈值以下、算出基本目标转矩的时间变化的移动平均等)。
又,与步骤S2~S4的处理并行地,在步骤S5中,转矩降低量决定部53执行基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态决定转矩降低量的转矩降低量决定处理。关于该转矩降低量决定处理,参照图4进行说明。
如图4所示,转矩降低量决定处理开始时,在步骤S21中,转矩降低量决定部53判定在步骤S1中获得的转向角的绝对值是否处于增大中。其结果是,在转向角的绝对值处于增大中的情况下,向步骤S22前进,转矩降低量决定部53基于在步骤S1中获得的转向角算出转向速度。
接着,在步骤S23中,转矩降低量决定部53判定转向速度的绝对值是否减小;
其结果是,在转向速度的绝对值未减小的情况下、即转向速度的绝对值增大或转向速度的绝对值不变的情况下,向步骤S24前进,转矩降低量决定部53基于转向速度获得目标附加减速度。该目标附加减速度是为了正确地实现驾驶员所意图的车辆行为而根据转向操作应附加至车辆的减速度。
具体而言,转矩降低量决定部53基于图5的映射图所示的目标附加减速度和转向速度的关系,获得与在步骤S22中算出的转向速度对应的目标附加减速度;
图5的横轴示出转向速度,纵轴示出目标附加减速度。如图5所示,转向速度小于阈值TS(例如10deg/s)时,对应的目标附加减速度为0。即,转向速度小于阈值TS时,不进行根据转向操作将减速度附加至车辆的控制;
另一方面,转向速度为阈值TS以上时,随着转向速度的增大,与该转向速度对应的目标附加减速度逐渐靠近规定的上限值Dmax(例如1m/s2)。即,转向速度越大,目标附加减速度越大,且其增大量的增加比例变小。
接着,在步骤S25中,转矩降低量决定部53在附加减速度的增大率为阈值Rmax(例如0.5m/s3)以下的范围内决定本次处理的附加减速度;
具体而言,转矩降低量决定部53在从前次处理中决定的附加减速度至本次处理的步骤S24中决定的目标附加减速度的增大率为Rmax以下的情况下,将在步骤S24中决定的目标附加减速度决定为本次处理的附加减速度;
另一方面,从前次处理中决定的附加减速度至本次处理的步骤S24中决定的目标附加减速度的变化率大于Rmax的情况下,转矩降低量决定部53将从前次处理中决定的附加减速度至本次处理时为止按增大率Rmax增大后的值决定为本次处理的附加减速度。
又,在步骤S23中,在转向速度的绝对值减小的情况下,向步骤S26前进,转矩降低量决定部53将前次处理中决定的附加减速度决定为本次处理的附加减速度。即,在转向速度的绝对值减小的情况下,保持转向速度最大时的附加减速度(即附加减速度的最大值)。
又,在步骤S21中,在转向角的绝对值未处于增大中(一定或减小中)的情况下,向步骤S27前进,转矩降低量决定部53获得前次处理中决定的附加减速度在本次处理中减小的量(减速度减小量)。该减速度减小量例如基于预先存储于存储器等中的一定的减小率(例如0.3m/s3)算出。或者,基于根据在步骤S1中获得的车辆运行状态、在步骤S22中算出的转向速度等决定的减小率而算出。
然后,在步骤S28中,转矩降低量决定部53从前次处理中决定的附加减速度减去步骤S27中获得的减速度减小量,以此决定本次处理的附加减速度。
步骤S25、S26、或S28之后,在步骤S29中,转矩降低量决定部53基于步骤S25、S26、或S28中决定的本次附加减速度,决定转矩降低量。具体而言,转矩降低量决定部53基于步骤S1中获得的当前的车速、齿轮档、路面坡度等决定实现本次附加减速度所需的转矩降低量。该步骤S29之后,转矩降低量决定部53结束转矩降低量决定处理,返回主程序。
回到图3,执行步骤S2~S4的处理以及步骤S5的转矩降低量决定处理后,在步骤S6中,最终目标转矩决定部55从在步骤S4中进行平滑化后的基本目标转矩上减去在步骤S5的转矩降低量决定处理中决定的转矩降低量,以此决定最终目标转矩。
接着,在步骤S7中,发动机控制部59决定由发动机10输出步骤S6中决定的最终目标转矩所需的目标空气量以及目标当量比。在此,“空气量”是指导入发动机10的燃烧室11内的空气的量。另外,也可以使用将该空气量无量纲化而得的充气效率;
具体而言,发动机控制部59算出在最终目标转矩上加上由摩擦损失、泵气损失等引起的损失转矩而得的目标图示转矩,算出产生该目标图示转矩所需的目标发生热量,基于该目标发生热量和目标当量比,决定目标空气量。
接着,在步骤S8中,发动机控制部59以将步骤S7中决定的目标空气量的空气导入发动机10的形式,考虑空气流量传感器31检测出的空气量,决定节流阀5的开度和通过可变进气门机构18的进气门12的开闭时期。
接着,在步骤S9中,发动机控制部59根据步骤S8中设定的节流阀开度以及进气门12的开闭时期控制节流阀5以及可变进气门机构18,并且根据步骤S7中决定的目标当量比和基于空气流量传感器31的检测信号S131等推定的实际空气量控制燃料喷射阀13。
接着,在步骤S10中,发动机控制部59判定有无基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态的转矩降低要求。具体而言,发动机控制部59在步骤S5的转矩降低量决定处理中决定的转矩降低量大于0的情况下判定为存在转矩降低要求。
其结果是,在存在转矩降低要求的情况下,向步骤S11前进,发动机控制部59基于步骤S6中决定的最终目标转矩、和根据步骤S9中的节流阀5以及可变进气门机构18的控制实际导入燃烧室11的实际空气量,决定用于使发动机10输出最终目标转矩的转矩降低点火时期;
具体而言,发动机控制部59基于空气流量传感器31的检测信号S131等推定实际空气量。而且,从对各种空气量以及各种发动机转速规定点火时期和图示转矩的关系的点火提前映射图(预先作成并存储在存储器等中)中,选择与推定的实际空气量以及发动机转速对应的点火提前映射图,参照选择的点火提前映射图,将与步骤S7中算出的目标图示转矩对应的点火时期决定为转矩降低点火时期;
如图6所示,点火提前映射图在将横轴作为点火时期,将纵轴作为图示转矩的情况下,用下述上凸的曲线表示:将点火时期为MBT(Minimum Advance for Best Torque,最小转矩的最小提前量)时的图示转矩作为极大值,点火时期越提前或延迟则图示转矩越减小;
在相对于与转矩降低要求对应的目标空气量的减少,实际空气量的响应延迟,而实际空气量相对于目标空气量过剩的情况下,与实际空气量对应的点火提前映射图的MBTR的图示转矩(图6中用实线示出)大于与目标空气量对应的点火提前映射图的MBTS的图示转矩(图6中用虚线示出)。换言之,与实际空气量对应的点火提前映射图的目标图示转矩Tr所对应的点火时期IgR(即转矩降低点火时期)相对于与目标空气量对应的点火提前映射图的目标图示转矩Tr所对应的点火时期IgS延迟。实际空气量相对于目标空气量越过剩,转矩降低点火时期越向延迟侧移动。
接着,在步骤S12中,发动机控制部59以在步骤S11中决定的转矩降低点火时期进行点火的形式控制火花塞14。
又,在步骤S10中,在不存在转矩降低要求的情况下,向步骤S13前进,发动机控制部59以在根据步骤S9中的节流阀5以及可变进气门机构18的控制实际导入燃烧室11的实际空气量所对应的燃烧效率最佳的点火时期(基本点火时期)进行点火的形式、控制火花塞14;
具体而言,发动机控制部59将与实际空气量以及发动机转速对应的点火提前映射图的MBT、和与实际空气量以及发动机转速对应的爆震界限点火时期之中延迟侧的点火时期设定为基本点火时期,控制火花塞14;
步骤S12或S13之后,PCM50结束发动机控制处理。
接着,通过图7说明根据本发明的实施形态的发动机的控制装置的作用。图7是示出搭载有根据本发明的实施形态的发动机的控制装置的车辆进行转弯的情况下与发动机的控制装置所进行的发动机控制相关的参数的时间变化的线图。
图7(a)是概略示出进行右转弯的车辆的俯视图。如该图7(a)所示,车辆从位置A开始右转弯,从位置B至位置C以一定的转向角继续右转弯。
图7(b)是示出如图7(a)所示进行右转弯的车辆的转向角的变化的线图。图7(b)中的横轴表示时间,纵轴表示转向角;
如该图7(b)所示,在位置A开始右向转向,通过进行转向角增加操作,向右的转向角逐渐增大,在位置B向右的转向角达到最大。之后,直至位置C转向角保持一定(转向保持)。
图7(c)是示出如图7(b)所示进行右转弯的车辆的转向速度的变化的线图。图7(c)中的横轴表示时间,纵轴表示转向速度;
车辆的转向速度由车辆的转向角的时间微分表示。即,如图7(c)所示,在位置A开始向右转向的情况下,产生向右的转向速度,且在位置A和位置B之间转向速度大致保持一定。之后,向右的转向速度减小,在位置B向右的转向角达到最大时,转向速度变为0。此外,从位置B至位置C保持向右的转向角的期间,转向速度保持为0。
图7(d)是示出基于图7(c)所示的转向速度决定的附加减速度的变化的线图。图7(d)中的横轴表示时间,纵轴表示附加减速度。又,图7(d)中的实线表示在图4的转矩降低量决定处理中决定的附加减速度的变化,单点划线表示基于转向速度的目标附加减速度的变化。由该单点划线表示的目标附加减速度与图7(c)所示的转向速度的变化同样地,从位置A开始增大,在位置A和位置B之间大致保持一定,之后减小并在位置B变为0。
如参照图4所说明的那样,转矩降低量决定部53在步骤S23中转向速度的绝对值未减小的情况下、即转向速度的绝对值增大或转向速度的绝对值不变的情况下,在步骤S24中基于转向速度获得目标附加减速度。接着,在步骤S25中,转矩降低量决定部53在附加减速度的增大率为阈值Rmax以下的范围内决定各处理周期中的附加减速度;
在图7(d)中,示出从位置A开始增大的目标附加减速度的增大率超过阈值Rmax的情况。该情况下,转矩降低量决定部53以使增大率=Rmax的形式(即以比单点划线表示的目标附加减速度平缓的增大率)使附加减速度增大。又,在位置A和位置B之间目标附加减速度大致保持一定的情况下,转矩降低量决定部53决定附加减速度=目标附加减速度。
又,如上所述,在图4的步骤S23中转向速度的绝对值减小的情况下,转矩降低量决定部53保持转向速度最大时的附加减速度。在图7(d)中,在朝向位置B转向速度减小的情况下,伴随于此用单点划线表示的目标附加减速度也减小,而用实线表示的附加减速度维持最大值直至位置B。
此外,如上所述,在图4的步骤S21中,转向角的绝对值为一定或减少中的情况下,转矩降低量决定部53在步骤S27中获得减速度减小量,借由该减速度减小量使附加减速度减小。在图7(d)中,转矩降低量决定部53以使附加减速度的减小率逐渐变小的形式、即以使示出附加减速度的变化的实线的倾斜逐渐变平缓的形式,使附加减速度减小。
图7(e)是示出基于图7(d)所示的附加减速度决定的转矩降低量的变化的线图。图7(e)中的横轴表示时间,纵轴表示转矩降低量;
如上所述,转矩降低量决定部53基于当前的车速、齿轮档、路面坡度等参数决定实现附加减速度所需的转矩降低量。因此,在这些参数为一定的情况下,转矩降低量以与图7(d)所示的附加减速度的变化同样地变化的形式被决定。
图7(f)是示出由转矩变化过滤器57进行平滑化前后的基本目标转矩的变化的线图。图7(f)中的横轴表示时间,纵轴表示转矩。又,图7(f)中的虚线表示由转矩变化过滤器57进行平滑化前的基本目标转矩,实线表示由转矩变化过滤器57进行平滑化后的基本目标转矩;
以实现基于加速器开度、车速、齿轮档等设定的目标加速度的形式决定的基本目标转矩如图7(f)中虚线所示,存在包含由各种干扰、噪音等导致的急剧变化的情况。借由转矩变化过滤器57使该基本目标转矩平滑化,以此可以如图(f)中实线所示抑制急剧的变化,从而可以抑制车辆的急剧加减速。
图7(g)是示出基于基本目标转矩和转矩降低量决定的最终目标转矩的变化的线图。图7(g)中的横轴表示时间,纵轴表示转矩。又,图7(g)中的虚线表示图7(f)所示的平滑化后的基本目标转矩,实线表示最终目标转矩;
如参照图3所说明的那样,最终目标转矩决定部55从步骤S4中进行平滑化后的基本目标转矩减去步骤S5的转矩降低量决定处理中决定的转矩降低量,以此决定最终目标转矩;
也就是说,在追随行驶控制装置60进行追随行驶控制的情况下,即使在为了实现由该追随行驶控制装置60指定的目标加速度而决定基本目标转矩的情况下,由于从该基本目标转矩减去转矩降低量以此决定最终目标转矩,因此也可以如图7(g)中实线所示,转矩降低量不受追随行驶控制的影响,而原封不动地反映到最终目标转矩上。
图7(h)是示出基于最终目标转矩决定的目标空气量和实际空气量的变化的线图。图7(h)中的横轴表示时间,纵轴表示空气量。又,图7(h)中的单点划线表示与图7(g)所示的最终目标转矩对应的目标空气量,实线表示因与最终目标转矩相应的节流阀5以及可变进气门机构18的控制而实际导入燃烧室11的实际空气量;
如图7(h)所示,目标空气量与最终目标转矩的时间变化同步变化,而相对于目标空气量的变化,实际空气量的响应发生延迟。即,目标空气量降低时实际空气量过剩,目标空气量上升时实际空气量过少。
图7(i)是以基本点火时期为基准示出基于最终目标转矩和实际的空气量决定的转矩降低点火时期的线图。图7(i)中的横轴表示时间,纵轴表示以基本点火时期为基准的点火时期(提前为正,延迟为负);
如图7(h)所示,根据最终目标转矩的降低而目标空气量降低的情况下,实际空气量的响应发生延迟,实际空气量相对于目标空气量过剩,因此仅以实际空气量的减少量无法实现最终目标转矩的降低。因此,基于最终目标转矩和实际空气量将转矩降低点火时期设定为比基本点火时期靠近延迟侧,从而可以实现最终目标转矩的降低。
图7(j)是示出在如图7(b)所示进行转向的车辆中,以实现图7(g)所示的最终目标转矩的形式进行发动机10的控制的情况下车辆发生的横摆角速度(实际横摆角速度)的变化;和未进行与图7(e)所示的转矩降低量对应的控制的情况(即以实现图7(g)中虚线所示的平滑化后的基本目标转矩的形式进行发动机10的控制的情况)下的实际横摆角速度的变化的线图。图7(j)中的横轴表示时间,纵轴表示横摆角速度。又,图7(j)中的实线表示以实现最终目标转矩的形式进行发动机10的控制的情况下的实际横摆角速度的变化,虚线表示未进行与转矩降低量对应的控制的情况下的实际横摆角速度的变化;
在位置A开始向右的转向,随着向右的转向速度的增大而如图7(e)所示转矩降低量增大时,作为车辆的转向轮的前轮的载荷增加。其结果是,前轮和路面之间的摩擦力增加,前轮的转弯力增大,因此车辆的入弯性得以改善。即,如图7(j)所示,在位置A和位置B之间,与未进行与转矩降低量对应的控制的情况(虚线)相比,以实现反映了转矩降低量的最终目标转矩的形式进行发动机10的控制的情况(实线)下,车辆发生的顺时针旋转(CW)的横摆角速度变大;
又,如图7(d)、(e)所示,朝向位置B而转向速度减小时,目标附加减速度也减小,而转矩降低量维持最大值不变,因此在继续转向的切入的期间,附加于前轮的载荷得以维持,车辆的入弯性得以保持;
此外,从位置B至位置C转向角的绝对值为一定的情况下,使转矩降低量平稳地减小,因此可以根据转向的切入的结束逐渐降低附加于前轮的载荷,减小前轮的转弯力,以此使车体稳定,并且使发动机10的输出转矩复原。
接着,说明本发明的实施形态的更多变形例;
在上述实施形态中,说明了转矩降低量决定部53基于转向速度获得目标附加减速度,并基于该目标附加减速度决定转矩降低量,但也可以是基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态(转向角、横摆角速度、滑移率等)决定转矩降低量;
例如也可以是,转矩降低量决定部53基于由转向角以及车速算出的目标横摆角速度或从横摆角速度传感器输入的横摆角速度,算出车辆应产生的目标横摆加速度,基于该目标横摆加速度获得目标附加减速度,决定转矩降低量。或者也可以是,由加速度传感器检测出伴随车辆的转弯产生的横加速度,基于该横加速度决定转矩降低量。或者也可以是,转矩降低量决定部53基于与目标附加减速度不同的要求(例如,消除加减速时动力传动系的振动所需的转矩)决定转矩降低量。
又,在上述实施形态中,说明了从追随行驶控制装置60向PCM50输入与使本车辆对先行车辆追随行驶所需的目标加减速度对应的控制信号S160,但也可以是,与根据追随行驶控制装置60的控制信号S160一起、或者取而代之,输入以保持设定车速的形式控制发动机10的车速控制装置的控制信号。在该情况下,由于从基本目标转矩减去转矩降低量以此决定最终目标转矩,因此转矩降低量也可以不受车速控制的影响,而原封不动地反映到最终目标转矩上。
接着,说明根据上述本发明的实施形态以及本发明的实施形态的变形例的发动机的控制装置的效果。
首先,发动机控制部59决定使发动机10输出最终目标转矩所需的目标空气量,以实现该目标空气量的形式控制节流阀5以及可变进气门机构18,实际空气量相对于目标空气量越过剩,则使火花塞14的点火时期越延迟,因此在根据最终目标转矩的降低而目标空气量降低的情况下,即使在因实际空气量的响应延迟而实际空气量相对于目标空气量过剩,从而仅以实际空气量的减少量无法实现最终目标转矩的降低的情况下,也能够借由点火时期的延迟化使输出转矩降低,借助于此,能够实现与转矩降低量的变化相应的最终目标转矩的降低。因此,能够以对加速器踏板的操作以外的车辆运行状态高响应性地得到转矩降低量的形式控制发动机10,迅速地将载荷施加于前轮,能够正确地实现驾驶员所意图的车辆行为。
尤其是,发动机控制部59在转矩降低量大于0的情况下,以在包括实际空气量和此时的发动机转速在内的发动机运行状态下实现最终目标转矩的点火时期进行点火的形式控制点火装置;在转矩降低量为0的情况下,以在对包括实际空气量和此时的发动机转速的发动机运行状态预先设定的基本点火时期进行点火的形式控制点火装置,因此能够仅在存在与加速器踏板的操作以外的车辆运行状态相应的转矩降低要求的情况下,根据最终目标转矩和实际空气量使点火时期延迟,借助于此,能够正确地实现驾驶员所意图的车辆行为,并且将点火时期的延迟化所导致的燃料消耗恶化抑制为最小限度。
又,转矩降低量决定部53根据车辆的转向操作决定转矩降低量,因此能够将基于转向操作决定的转矩降低量的时间变化反映到最终目标转矩的时间变化上,借助于此,能够将与驾驶员的转向操作相应的减速度迅速地附加于车辆上而将载荷施加于前轮上,使转弯力迅速增大以此改善对转向操作的响应性,能够以正确地实现驾驶员所意图的车辆行为的形式控制发动机10。
又,最终目标转矩决定部55根据基于车辆的目标加速度决定的基本目标转矩和基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态决定的转矩降低量决定最终目标转矩,发动机控制部59以输出该最终目标转矩的形式控制发动机10,因此,无论基本目标转矩是基于何种运行操作、控制而决定的,都能将转矩降低量的变化反映到最终目标转矩上,借助于此,能够以对加速器踏板的操作以外的车辆运行状态高响应性地得到转矩降低量的形式控制发动机10,并将载荷迅速施加于前轮上,能够与其它驱动力控制恰当地协调,并正确地实现驾驶员所意图的车辆行为。
尤其是,基本目标转矩决定部51基于由追随行驶控制装置60等车速控制装置设定的目标加速度决定基本目标转矩,而最终目标转矩决定部55根据该基本目标转矩和基于加速器踏板的操作以外的车辆运行状态决定的转矩降低量决定最终目标转矩,发动机控制部59以输出最终目标转矩的形式控制发动机10,因此在由追随行驶控制装置60等进行车速控制的情况下,也能够正确地实现驾驶员所意图的车辆行为。
Claims (4)
1.一种发动机的控制装置,是基于车辆的运行状态对具有根据目标转矩控制吸入空气量的空气量控制部和控制点火装置的点火时期的点火时期控制部的发动机进行控制的发动机的控制装置,具有:
基于包括加速器踏板的操作的车辆运行状态决定基本目标转矩的基本目标转矩决定部;
基于所述加速器踏板的操作以外的车辆运行状态决定转矩降低量的转矩降低量决定部;
基于所述基本目标转矩和所述转矩降低量决定最终目标转矩的最终目标转矩决定部;和
推定导入至发动机的燃烧室的实际空气量的实际空气量推定部;
所述空气量控制部决定用于使所述发动机输出所述最终目标转矩的目标空气量,并以实现该目标空气量的形式控制吸入空气量;
所述点火时期控制部在由所述实际空气量推定部推定的实际空气量相对于所述目标空气量越过剩时,使所述点火装置的点火时期越延迟。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制装置,其特征在于,所述点火时期控制部在所述转矩降低量大于0的情况下,以在包括所述实际空气量和此时的发动机转速的发动机运行状态下实现所述最终目标转矩的点火时期进行点火的形式控制所述点火装置;在所述转矩降低量为0的情况下,以在对包括所述实际空气量和此时的发动机转速的发动机运行状态预先设定的基本点火时期进行点火的形式控制所述点火装置。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的控制装置,其特征在于,所述转矩降低量决定部根据车辆的转向操作决定所述转矩降低量。
4.根据权利要求3所述的发动机的控制装置,其特征在于,
所述转矩降低量决定部具有:
基于根据车辆的转向操作的转向角算出转向速度的转向速度算出部;和
基于由所述转向速度算出部算出的所述转向速度获得随所述转向速度增大而增大、且增大量的增加比例变小的目标附加减速度的目标附加减速度获得部;
根据由所述目标附加减速度部获得的目标附加减速度决定所述转矩降低量。
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