JP3710073B2 - 吸気絞り弁制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気絞り弁を制御する、吸気絞り弁制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車用エンジンにおける吸気絞り弁の制御装置には、アクセルペダルの踏込状態(アクセル操作状態)に基づいた電気的制御信号によってスロットルバルブの開度を制御するシステムがつくられており、このようなシステムは、いわゆるドライブバイワイヤ(DBW)と称されている。
【0003】
最も単純には、図6に示すように、アクセルペダルの踏込状態(踏込開度)に完全対応して制御信号を送るものがある。この場合、アクセルペダルの踏込状態を検出するセンサ(アクセルポジションセンサ,APS)10と、スロットルバルブを駆動するモータ(スロットル用アクチュエータ)20と、APS10からの検出信号(開度信号)をモータ20の駆動信号に変換するドライブバイワイヤコントロールユニット30とをそなえて構成される。
【0004】
また、より高精度にスロットルバルブを駆動するものとして、図7に示すように、電子制御ユニット(ECU)40を追加したものがあり、この場合、ECU40で、APS10からの検出信号(開度信号)にエンジンの運転状態情報等に応じた補正を施した疑似アクセル開度に基づいて目標スロットル開度(目標TPS)を設定して、ドライブバイワイヤコントロールユニット30では、この目標TPSの出力信号をモータ20の駆動信号に変換する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アクセルポジションセンサ10とドライブバイワイヤコントロールユニット30との間に、ECU40を介在させると、スロットルバルブをより適切に駆動しうるが、ECU40における目標TPSの演算時間や、ECU40とドライブバイワイヤコントロールユニット30との間、及び、ECU40とAPS10との間や、APS10との間での信号伝達(通信)にかかる時間の影響で、アクセル操作に対するスロットル開度の応答に遅れが生じるようになり、例えばアクセルペダルの踏込時(即ち、加速時)に、ドライバに不満感を与える。
【0006】
なお、特開平3−141839号公報には、エンジンの空吹かし対策としてエンジンの無負荷状態時にアクセル操作量をそのまま目標スロットルとする技術が開示されおり、特開平3−290027号公報には、エンジンブレーキ対策として目標スロットルを設定する技術が開示されいるが、これらの技術では、上記課題を解決しえない。
【0007】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、アクセル操作状態だけでなくエンジンの運転状態等に応じてスロットル開度を制御しうる絞り弁制御装置において、アクセル操作に対するスロットル開度の応答遅れを低減させてドライバビリティを向上させることができるようにした、吸気絞り弁制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の本発明の吸気絞り弁制御装置は、内燃機関の吸気管内に配設された吸気絞り弁と、該吸気絞り弁を駆動するアクチュエータと、該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該内燃機関のアクセル操作状態を検出するアクセル操作状態検出手段と、該アクセル操作状態検出手段で検出されたアクセル操作状態から該吸気絞り弁の第1目標開度を演算により設定する第1目標開度設定手段と、該アクセル操作状態検出手段で検出されたアクセル操作状態と該運転状態検出手段で検出された運転状態とから該吸気絞り弁の第2目標開度を、該第1目標開度にかかる演算時間よりも長い演算時間を要する演算により設定する第2目標開度設定手段と、該第1目標開度と該第2目標開度とを比較しこれらのうち大きいほうの目標開度に基づいて該アクチュエータの作動を制御する吸気絞り弁制御手段と、をそなえ、該第1目標開度設定手段は該吸気絞り弁制御手段と一体に構成されるとともに、該第2目標開度設定手段は該吸気絞り弁制御手段と別体に構成され且つ該第2目標開度の情報が通信によって該吸気絞り弁制御手段に送られるように構成されていることを特徴としている。
【0009】
請求項2記載の本発明の吸気絞り弁制御装置は、請求項1記載の装置において、該第1目標開度設定手段では、該第1目標開度を実アクセル開度に対応した吸気絞り弁開度よりも小さい値に設定することを特徴としている。
請求項3記載の本発明の吸気絞り弁制御装置は、請求項2記載の装置において、該第1目標開度設定手段では、該第1目標開度を実アクセル開度よりも小さい擬似アクセル開度に基づき設定することを特徴としている。
請求項4記載の本発明の吸気絞り弁制御装置は、請求項1〜3の何れかの項に記載の装置において、該第2目標開度設定手段では、実アクセル開度に対応した吸気絞り弁開度に、該運転状態検出手段で検出された運転状態に応じた補正を施すことにより、該第2目標開度を設定することを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図1〜図5は本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置を示すものである。
図1に示すように、本装置は、アクセル操作状態検出手段としてのアクセルポジションセンサ(APS)10からの検出信号(開度信号)は、エンジン用電子制御ユニット(ECU)40とドライブバイワイヤコントロールユニット(スロットルバルブコントローラ、以下、DBWコントロールユニットという)30とに送られるようになっている。そして、ECU40及びDBWコントロールユニット30を通じて、スロットルバルブを駆動するモータ(スロットル用アクチュエータ)20を制御するように構成されている。
【0011】
DBWコントロールユニット30には、APS10からの検出信号(開度信号)に対して対応する第1目標開度としての疑似目標スロットル開度(疑似目標TPS)を設定する機能(第1目標開度設定手段)31をそなえる。
この疑似目標TPSは、APS10からの検出信号(開度信号)にエンジンの運転状態情報等に応じた補正を施した疑似アクセル開度(仮想APS)に基づいて、例えば次式を用いて周期的に算出する。
【0012】
ただし、K:フィルタ係数
仮想APS=〔APS入力値(学習後)−APS全閉補正値〕×C
ただし、C:反映係数 ・・・(2)
なお、式(1)において、(+TPS学習値−オフセット値)は補正項であり、ここでは、この補正項については説明を省略する。
【0013】
仮想APSは、式(2)に示すように、ドライバのアクセル操作状態(即ち、APS入力値)を補正したものに、反映係数Cを掛けているが、この反映係数Cは、1.0未満の値(例えば0.8程度)であり、この反映係数Cによって、仮想APSがドライバのアクセル操作に対応した値(APS入力値)よりもやや低い値に設定されることになる。
【0014】
また、フィルタ係数Kは疑似目標TPS(n)の変化速度を規定するが、このフィルタ係数Kはここでは可変の値であり、フィルタ係数Kが大きいとドライバのアクセル操作状態(即ち、仮想APS)の変化が、速やかに疑似目標TPSに反映され、フィルタ係数Kが小さいとドライバのアクセル操作状態(即ち、APS入力値)の変化が緩和されて疑似目標TPSがゆっくりと変化する。
【0015】
一方、ECU40では、APS10で検出されたドライバのアクセル操作状態(即ち、APS入力値)にエンジンの運転状態情報等に応じた補正を施すことで第2目標開度としての目標TPS(これを、ECU設定目標TPSという)を設定し、ECU40は第2目標開度設定手段として機能する。
この場合のエンジンの運転状態情報等とは、例えばエンジン回転数情報や変速機の変速ギヤ切替情報等であり、ECU(第2目標開度設定手段)40では、ドライバのアクセル操作のみならず、エンジン回転数状態や変速ギヤ切替状態に対応して、エンジンの運転状態等に対しても適切にECU設定目標TPS(第2目標開度)を設定する。
【0016】
このようにECU40で設定されたECU設定目標TPS情報は、DBWコントロールユニット30に送られるようになっている。
そして、DBWコントロールユニット30には、第1目標開度設定手段31で設定された疑似目標TPS(第1目標開度)と、このECU(第2目標開度設定手段)40で設定されたECU設定目標TPS(第2目標開度)とを比較し、これらのうち大きいほうの目標開度を選択して、選択した目標開度に基づいアクチュエータの作動を制御する機能(吸気絞り弁制御手段)32をそなえている。
【0017】
本装置の構成を更に具体的に示せば、図2のようになる。
つまり、アクセル操作状態検出手段としてのアクセルポジションセンサ(APS)10は、アクセルペダル11の操作状態(アクセル開度)を検出し、エンジンECU(第2目標開度設定手段)40及びスロットルバルブコントローラ(DBWコントロールユニット)30に出力する。なお、エンジンECU40及びスロットルバルブコントローラ30は、イグニッションキーと連動するスロットル制御リレー51を通じてバッテリ52から電力を供給される。
【0018】
吸気通路21には、スロットルバルブ(吸気絞り弁)22が装備され、このスロットルバルブ22は、スロットル制御サーボモータ(スロットル用アクチュエータ)20で駆動され開度調整される。そして、アクチュエータ20は、スロットルバルブコントローラ30からの制御信号(電力供給)に応じて適宜作動するようになっている。なお、23は、スロットルポジションセンサ(TPS)であり、スロットルバルブコントローラ30では、このTPS23からの検出情報に基づいて、アクチュエータ20を制御する。また、TPS23からの検出情報は、エンジンECU40に送られて、エンジン制御に利用される。
【0019】
また、ECU40の処理についてさらに説明すると、図3に示すように、ECU40では、APS10からの検出情報とエンジン回転数とから目標エンジントルクを設定(符号40A参照)して、これに吸気温補正及び大気圧補正(符号40B参照)とエアコン,電気負荷等の補正(符号40C参照)を施して、補正後の目標エンジントルクとエンジン回転数とから目標スロットル開度を設定する(符号40D参照)。
【0020】
また、TPS23からの検出情報に基づいてダッシュポット制御開度を設定し(符号40E参照)、水温センサ(WTS)で検出されたエンジンの冷却水温度情報等に応じてアイドルスピード制御開度を設定する(符号40F参照)。
ECU40では、これらの各設定開度の中から最大値を選んで(符号40G参照)、スロットルバルブコントローラ30に出力するようになっている。
【0021】
スロットルバルブコントローラ30でと、ECU40から出力された目標スロットル開度に応じてモータ駆動電流を決定し、スロットル制御サーボ(アクチュエータ)20を駆動制御するようになっている。
本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置は、上述のように構成されているので、スロットルバルブコントローラ30の吸気絞り弁制御手段32では、図4に示すように、第1目標開度設定手段31で設定された疑似目標TPS(第1目標開度)Aと、ECU(第2目標開度設定手段)40で設定されたECU設定目標TPS(第2目標開度)Bとを比較し(ステップS10)、第1目標開度Aが大きければ第1目標開度Aの方を選択し(ステップS20)、第2目標開度Bが大きければ第2目標開度Bの方を選択し(ステップS30)、スロットル制御サーボ(アクチュエータ)20の駆動を制御する。この制御は、所定(例えば10msec)のサンプリングタイムでAPS10からの検出情報を周期的に取り込みながら実行される。
【0022】
したがって、図5に示すように、例えばアクセル開度が全閉から全開にステップ的に変化した場合〔図5(A)参照〕には、ECU(第2目標開度設定手段)40では、サンプリングタイム(例えば10msec)内にAPS10からこのアクセル開度情報(全閉から全開に変化した情報)を受けて、ECU設定目標TPS(第2目標開度)Bを演算する。
【0023】
つまり、ECU(第2目標開度設定手段)40では、図5(B)に示すように、APS10からアクセル開度が全閉から全開に変化した旨の情報を受けると直ぐにAPS10が全開に応じて目標TPS(第2目標開度)Bを設定するが、このECU40では、エンジン制御にかかるメインルーチンの一部として目標TPS(第2目標開度)Bを算出するので、例えば30〜40msec程度の演算時間がかかる。
【0024】
したがって、目標TPS(第2目標開度)Bは、APS10を全開操作してから、〔サンプリングタイム(10msec)+演算遅れ(30〜40msec)〕程度遅れて増大することになる。また、ECU40からスロットルバルブコントローラ30への通信時間(例えば20msec)を考慮すると、目標TPS(第2目標開度)Bの増大がスロットルバルブコントローラ30に反映されるまでには、次のような時間TTがかかる。
【0025】
一方、例えばアクセル開度が全閉から全開にステップ的に変化すると〔図5(A)参照〕、スロットルバルブコントローラ30の第1目標開度設定手段31でも、サンプリングタイム(例えば10msec)内にAPS10からこのアクセル開度情報(全閉から全開に変化した情報)を受けて、図5(C)に実線で示すように、疑似目標TPS(第1目標開度)Aを演算する。この演算にも時間がかかるが、メインルーチンの一部として行なわれる図5(C)に鎖線で示すような目標TPS(第2目標開度)Bの演算時間に比べて短い(例えば5msec程度)。
【0026】
したがって、疑似目標TPS(第1目標開度)Aは、APS10を全開操作してから、〔サンプリングタイム(10msec)+演算遅れ(5msec)〕程度遅れて増大することになる。
この結果、スロットルバルブコントローラ30の吸気絞り弁制御手段32では、図5(C)に示すように、はじめは、前式(1)で算出される疑似目標TPS(第1目標開度)Aを目標スロットル開度に設定し、目標TPS(第2目標開度)Bが立ち上がったところで(APS10を全開操作してからTT時間後)、目標TPS(第2目標開度)Bが疑似目標TPS(第1目標開度)Aを上回るようになり、目標TPS(第2目標開度)Bを目標スロットル開度に設定する。
【0027】
このように設定された目標スロットル開度に応じてスロットル開度が制御されると、モータ駆動遅れも加わって、実際のスロットル開度(実TPS)は、図5(D)に示すように増加していく。
従来の吸気絞り弁制御装置では、図5(D)に鎖線で示すように、実TPSの増加は大きく遅れて、しかも、ステップ的に急増するのに対して、本吸気絞り弁制御装置では、図5(D)に実線で示すように、実TPSの増加は速やかに行なわれて、しかも、急増することはない。
【0028】
このように、スロットルバルブコントローラ30の吸気絞り弁制御手段32が、疑似目標TPS(第1目標開度)AとECU設定目標TPS(第2目標開度)Bとのうちの大きい方を選択してスロットル開度を制御するので、加速時などに、演算遅れ(30〜40msec)及び通信時間(20msec)が加わって、ECU設定目標TPS(第2目標開度)Bの増加が遅れても、比較的速やかに増加を開始する疑似目標TPS(第1目標開度)Aを選択して、大きく遅れを生じることなくスロットル開度を増大させることができ、アクセルペダルの踏込時(即ち、加速時)に、ドライバに不満感を与えることがなくなり、ドライバビリティを向上させることができる。
【0029】
また、疑似目標TPS(第1目標開度)Aは、緩やかに増加するようにフィルタ係数K〔式(1)参照〕により処理されるので、疑似目標TPS(第1目標開度)A自体が急増することなく、また、演算遅れ(30〜40msec)及び通信時間(20msec)を経た後に、疑似目標TPS(第1目標開度)AからECU設定目標TPS(第2目標開度)Bを選択するように切り替わる際のスロットル開度の急増も防止される利点がある。
もちろん、通常時には、アクセル操作状態と運転状態とからの演算に基づいて設定される第2目標開度が適宜利用されるので、より精度のよい吸気絞り弁の制御を行なうことができる。
【0030】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1記載の本発明の吸気絞り弁制御装置によれば、吸気絞り弁の第1目標開度は、アクセル操作状態に基づく演算により設定されるため設定に時間がかからないのに対して、吸気絞り弁の第2目標開度は、アクセル操作状態と運転状態とから演算を行なって設定されるので設定に時間がかかる。
また、請求項1記載の本発明の吸気絞り弁制御装置によれば、第1目標開度設定手段は吸気絞り弁制御手段と一体に構成されるのに対して、第2目標開度設定手段は該吸気絞り弁制御手段と別体に構成され且つ該第2目標開度の情報が通信によって該吸気絞り弁制御手段に送られるように構成されているので、吸気絞り弁の第2目標開度が制御に反映されるには、第1目標開度の場合よりも通信時間分だけさらに遅れることになる。
さらに、請求項4記載の本発明の吸気絞り弁制御装置によれば、実アクセル開度に対応した吸気絞り弁開度に、該運転状態検出手段で検出された運転状態に応じた補正を施すことにより、第2目標開度を設定するので、第2目標開度の設定には第1目標開度の設定よりも時間がかる。
これにより、請求項1,4記載の本発明の吸気絞り弁制御装置によれば、内燃機関を加速させようとしてアクセル操作量を増大させた場合には、吸気絞り弁制御手段において、第2目標開度は速やかには増加しないが第1目標開度は速やかに増加するため、吸気絞り弁制御手段が、この第1目標開度の方を選択して吸気絞り弁を制御し、吸気絞り弁の開度が速やかに増大する。したがって、加速時の応答遅れが解消され、ドライバビリティが向上する効果がある。
【0031】
もちろん、通常時には、アクセル操作状態と運転状態とからの演算に基づいて設定される第2目標開度が適宜利用されるので、より精度のよい吸気絞り弁の制御を行なうことができる。
請求項2記載の本発明の吸気絞り弁制御装置によれば、第1目標開度が実アクセル開度に対応した吸気絞り弁開度よりも小さい値に設定され、請求項3記載の本発明の吸気絞り弁制御装置によれば、該第1目標開度が実アクセル開度よりも小さい擬似アクセル開度に基づき設定されるので、通常時には、アクセル操作状態と運転状態とからの演算に基づいて設定される第2目標開度の方が大きくなって、吸気絞り弁制御手段が、この第2目標開度の方を選択する。このため、より精度のよい吸気絞り弁の制御を確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置を示す模式的なブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置の構成を具体的に示す構成図である。
【図3】本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置の制御系の構成を具体的に示すブロック図である。
【図4】本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態としての吸気絞り弁制御装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図6】従来の吸気絞り弁制御装置を示す模式的なブロック図である。
【図7】従来の吸気絞り弁制御装置を示す模式的なブロック図である。
【符号の説明】
10 アクセル操作状態検出手段としてのアクセルポジションセンサ(APS)
11 アクセルペダル
20 モータ(スロットル用アクチュエータ)
21 吸気通路
22 スロットルバルブ(吸気絞り弁)
23 スロットルポジションセンサ(TPS)
30 ドライブバイワイヤコントロールユニット(スロットルバルブコントローラ)
31 第1目標開度設定手段
32 吸気絞り弁制御手段
40 第2目標開度設定手段としてのエンジン用電子制御ユニット(ECU)
51 スロットル制御リレー
52 バッテリ
Claims (4)
- 内燃機関の吸気管内に配設された吸気絞り弁と、
該吸気絞り弁を駆動するアクチュエータと、
該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該内燃機関のアクセル操作状態を検出するアクセル操作状態検出手段と、
該アクセル操作状態検出手段で検出されたアクセル操作状態から該吸気絞り弁の第1目標開度を演算により設定する第1目標開度設定手段と、
該アクセル操作状態検出手段で検出されたアクセル操作状態と該運転状態検出手段で検出された運転状態とから該吸気絞り弁の第2目標開度を、該第1目標開度にかかる演算時間よりも長い演算時間を要する演算により設定する第2目標開度設定手段と、
該第1目標開度と該第2目標開度とを比較しこれらのうち大きいほうの目標開度に基づいて該アクチュエータの作動を制御する吸気絞り弁制御手段と、をそなえ、
該第1目標開度設定手段は該吸気絞り弁制御手段と一体に構成されるとともに、該第2目標開度設定手段は該吸気絞り弁制御手段と別体に構成され且つ該第2目標開度の情報が通信によって該吸気絞り弁制御手段に送られるように構成されている
ていることを特徴とする、吸気絞り弁制御装置。 - 該第1目標開度設定手段では、該第1目標開度を実アクセル開度に対応した吸気絞り弁開度よりも小さい値に設定することを特徴とする、請求項1記載の吸気絞り弁制御装置。
- 該第1目標開度設定手段では、該第1目標開度を実アクセル開度よりも小さい擬似アクセル開度に基づき設定することを特徴とする、請求項2記載の吸気絞り弁制御装置。
- 該第2目標開度設定手段では、実アクセル開度に対応した吸気絞り弁開度に、該運転状態検出手段で検出された運転状態に応じた補正を施すことにより、該第2目標開度を設定することを特徴とする、請求項1〜3の何れかの項に記載の吸気絞り弁装置。
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