JP5387784B2 - 車両用制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両用制御装置に関する。
従来の車両用制御装置として、例えば、特許文献1にはエンジンの燃焼室に対する燃料の供給をカットした状態から復帰する際に、燃料供給の復帰までのディレイ時間(遅延時間)として、アクセル開度に基づいて燃料カット復帰時間を決定するエンジン制御装置が開示されている。
ところで、上述のような特許文献1に記載のエンジン制御装置は、例えば、より適正な燃料カット状態からの復帰の点で、更なる改善の余地がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、燃料カット状態から復帰する際に適正に燃料の供給を開始することができる車両用制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用制御装置は、内燃機関の燃焼室への燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、要求される要求駆動力と、前記内燃機関の吸気管圧力から推定した燃料カット復帰時に発生する吸気管圧力推定駆動力とが同等になった際に、前記内燃機関を制御し前記燃料の供給を開始することを特徴とする。
また、上記車両用制御装置では、前記要求駆動力と前記吸気管圧力推定駆動力との偏差が予め設定される所定範囲内になった際に、前記燃料の供給を開始するものとすることができる。
また、上記車両用制御装置では、前記燃料の供給をカットした状態である場合に、前記燃料の供給をカットした状態でない場合と比較して、前記燃焼室への吸気通路の開度を大きくするものとすることができる。
本発明に係る車両制御システム、車両用制御装置は、燃料カット状態から復帰する際に適正に燃料の供給を開始することができる、という効果を奏する。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態]
図1は、実施形態に係る車両制御システムが適用される車両の概略構成図、図2は、ECUによる制御の一例を説明するフローチャート、図3は、ECUによる制御の一例を説明するタイムチャートである。
図1は、実施形態に係る車両制御システムが適用される車両の概略構成図、図2は、ECUによる制御の一例を説明するフローチャート、図3は、ECUによる制御の一例を説明するタイムチャートである。
本実施形態の車両制御システム1は、図1に示すように、車両2に搭載され、この車両2を制御するためのシステムである。この車両制御システム1は、ECU5が車両2の走行中にエンジン41の燃焼室41aへの燃料の供給をカットする燃料カット(フューエルカット)制御を実行するものである。
具体的には、車両制御システム1は、図1に示すように、駆動輪3と、駆動装置4と、車両用制御装置としてのECU5とを備える。なお、以下で説明する車両用制御装置は、車両2の各部を制御するECU5によって構成されるものとして説明するが、これに限らず、車両用制御装置とECU5とが別個に構成されていてもよい。
駆動装置4は、内燃機関としてのエンジン41を有し、このエンジン41により駆動輪3を回転駆動するものである。より詳細には、駆動装置4は、エンジン41、トルクコンバータ42、変速機43、デファレンシャルギヤ44等を含んで構成される。駆動装置4は、エンジン41の内燃機関出力軸としてのクランク軸45と変速機43の変速機入力軸46とがトルクコンバータ42を介して接続され、変速機43の変速機出力軸47がデファレンシャルギヤ44、駆動軸48などを介して駆動輪3に接続される。
エンジン41は、車両2を走行させる走行用動力源(原動機)であり、燃料を消費して車両2の駆動輪3に作用させる動力を発生させる。エンジン41は、吸気管、吸気ポートなどの吸気通路41bを介して燃焼室41a内に吸気される空気と、燃料噴射弁41cから供給される燃料とが燃焼室41a内で燃焼することにより燃料のエネルギを機械的仕事に変換して出力する熱機関である。エンジン41は、吸気通路41bに設けられたスロットル弁41dが開閉駆動することで、吸気通路41bの開度に相当するスロットル開度を調節し、燃焼室41aに吸気される吸入空気量を調節することができる。エンジン41は、燃料噴射弁41c、スロットル弁41dなどの各部の動作がECU5によって制御される。なお、図1に示すエンジン41は、吸気通路41bをなす吸気ポートに燃料を噴射するいわゆるポート噴射式であるものとして図示しているが、燃焼室41aに直接燃料を噴射するいわゆる直噴式であってもよい。
トルクコンバータ42は、ロックアップクラッチがOFF(ロックアップOFF)である場合に、エンジン41のクランク軸45からの動力を、流体伝達部によってトルクを増幅して、変速機43の変速機入力軸46に伝達する。トルクコンバータ42は、ロックアップクラッチがON(ロックアップON)である場合に、エンジン41のクランク軸45からの動力を、ロックアップクラッチを介してそのままのトルクで、変速機43の変速機入力軸46に伝達する。変速機43は、変速機入力軸46に入力されるエンジン41からの回転動力(回転出力)を所定の変速比で変速して変速機出力軸47に伝達する。トルクコンバータ42、変速機43等は、各部が油圧制御装置を介してECU5によって制御される。デファレンシャルギヤ44は、変速機出力軸47に伝達された動力を、各駆動軸48を介して各駆動輪3に伝達する。なお、変速機43は、例えば、有段自動変速機(AT)、無段自動変速機(CVT)、マルチモードマニュアルトランスミッション(MMT)、シーケンシャルマニュアルトランスミッション(SMT)、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)など種々の公知の構成のものを用いることができ、また、いわゆる手動変速機(MT)であってもよい。
ECU5は、車両2の各部の駆動を制御するものであり、CPU、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ECU5は、アクセルペダルの操作量に相当するアクセル開度を検出するアクセル開度センサ51、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ52、車両2の走行速度である車速を検出する車速センサ53、エンジン41のクランク軸45の回転数であるエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ54、吸気通路41bをなす吸気管内の圧力である吸気管圧力を検出する吸気圧センサ55等の種々のセンサから検出結果に対応した電気信号が入力される。ECU5は、入力された検出結果、取得情報等に応じて、エンジン41、トルクコンバータ42、変速機43等を制御する。ECU5は、例えば、アクセル開度センサ51による検出結果に基づいて、運転者による車両2に対する加速要求操作であるアクセル操作のON/OFFを検出することができる。
上記のように構成される車両制御システム1は、エンジン41が発生させた動力をトルクコンバータ42、変速機43、デファレンシャルギヤ44などを介して駆動輪3に伝達することができ、この結果、車両2は、駆動輪3の路面との接地面に駆動力[N]が生じ、これにより走行することができる。
ECU5は、例えば、通常の運転時においては、アクセル開度、車速等に基づいてスロットル開度を調整しエンジン41への吸入空気量を調節して、その変化に対応して燃料噴射量を制御し、燃焼室41aに充填される混合気の量を調節してエンジン41の出力制御を行う。また、ECU5は、アクセル開度、車速等に基づいて変速機43の変速制御を行う。
そして、ECU5は、車両2の走行中に、所定の条件下で、燃料噴射弁41cを制御して、エンジン41の燃焼室41aへの燃料の供給をカットする燃料カット制御を実行する。ECU5は、例えば、アクセル開度センサ51によって検出されるアクセル開度が所定の値以下である場合に、燃料カット制御を実行する。これにより、車両制御システム1は、不要な燃料消費を抑制し燃費を向上することができる。
また、ECU5は、燃料カット中、すなわち、燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態である場合に、スロットル弁41dを制御して、燃料の供給をカットした状態でない場合と比較して、燃焼室41aへの吸気通路41bの開度に相当するスロットル開度を大きくする制御を行ってもよい。これにより、車両制御システム1は、車両2の減速燃料カット中に、スロットル弁41dを開くことでポンピング損失を低減し、適切なエンジンブレーキ力を生じさせたり、変速機43のシフトダウンに伴うトルクショックを低減したりすることができる。
そして、本実施形態のECU5は、エンジン41の燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、要求される要求駆動力と実際の実際駆動力とが同等になった際に、エンジン41の燃料噴射弁41cを制御し燃料の供給を開始することで、燃料カット状態から復帰する際に適正に燃料の供給を開始することができるようにしている。つまり、ECU5は、要求駆動力と実際駆動力とが近接したら燃料カット状態から復帰することで、適正な燃料カット復帰を実現している。
ECU5は、典型的には、アクセル開度関連値と、車速関連値とに基づいて、運転者が要求する駆動力である要求駆動力[Fdrv−req]を算出する。アクセル開度関連値は、例えば、アクセル開度[acc]、スロットル開度[ta]等を用いることができる。車速関連値は、例えば、車速[spd]、エンジン回転数[Ne]、変速機43の出力回転数(変速機出力軸47の回転数)[No]等を用いることができる。ここでは、ECU5は、例えば、アクセル開度センサ51が検出するアクセル開度[acc]と、車速センサ53が検出する車速[spd]とに基づいて、要求駆動力[Fdrv−req]を算出する([Fdrv−req]=f(Acc、spd))。
ECU5は、典型的には、吸気管圧力関連値と、エンジン回転数関連値と、変速機43、デファレンシャルギヤ44等の動力伝達系における総合の減速比γとに基づいて、実際に生じる駆動力である実際駆動力[Fdrv−real]を算出する。吸気管圧力関連値は、例えば、吸気管圧力[Pim]、エアフロメータ[am]等を用いることができる。エンジン回転数関連値は、エンジン回転数[Ne]、車速[spd]、変速機43の出力回転数[No]等を用いることができる。減速比γは、例えば、変速機43の減速比、デファレンシャルギヤ44のデフ比等に応じて定まる。ここでは、ECU5は、例えば、吸気圧センサ55が検出する吸気管圧力[Pim]と、エンジン回転数センサ54が検出するエンジン回転数[Ne]と、減速比γと、駆動輪3のタイヤ半径とに基づいて、実際駆動力[Fdrv−real]を算出する([Fdrv−real]=f(Pim、Ne、γ))。
そして、ECU5は、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが同等になったか否かの判定として、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]との偏差が予め設定される所定範囲内になったか否かを判定する。ECU5は、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]との偏差が予め設定される所定範囲内になった際に、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが同等になったものとして、燃料噴射弁41cを制御し燃料の供給を開始する。
より具体的には、ECU5は、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]との偏差として、例えば、[Fdrv−real]/[Fdrv−req]を演算して比率[k]を算出する(k=[Fdrv−real]/[Fdrv−req])。ECU5は、比率[k]が予め設定される所定範囲内になった際、例えば、0.80≦k≦1.2を満たすようになった際に、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが同等になったと判定し、燃料の供給を開始して、燃料カット状態から復帰する。
上記のように構成される車両制御システム1は、燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、例えば、運転者によるアクセル操作のONからの経過時間(遅延時間)等にかかわらず、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが同等になった際に、ECU5が燃料噴射弁41cを制御し燃料の供給を開始することができる。したがって、ECU5は、燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、ECU5が要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが同等になった際に、燃料噴射弁41cを制御し燃料の供給を開始することから、燃料カット状態から復帰する際に適正に燃料の供給を開始することができる。
すなわち、ECU5は、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが近接したら燃料カット状態から復帰することで、運転者が要求する駆動力と燃料カット復帰時に発生する駆動力との差が小さくなるため、燃料カット復帰時に運転者が感じる復帰ショックを低減することができる。さらに、ECU5は、燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、例えば、燃料供給の復帰までの所定のディレイ時間(遅延時間)を設けるような技術等と比較して、より応答性よく燃料カット状態から復帰することができ、また、実際のエンジントルク(吸気管圧力、スロットル開度、エンジン回転数)や動力伝達系の減速比等に応じて、適正に燃料カット復帰時の復帰ショックを低減することができる。さらに言えば、ECU5は、車両2の緩加速から急加速まで、あらゆる加速状態に対して、最適なタイミングで燃料の供給を開始することができ、あらゆる加速状態に対して適正に復帰ショックを抑制できる。
ECU5は、例えば、車両2が相対的に小さな加速度で緩加速する場合には、要求駆動力[Fdrv−req]がゆっくり増加することとなるため、実際駆動力[Fdrv−real]が要求駆動力[Fdrv−req]近傍まで低下し十分に低く安定した後に、燃料の供給を開始することとなる。この結果、車両2は、加速初期にトルクが相対的に小さな値まで低下して安定してから、復帰ショックに応じた小さなトルクが発生することとなるので、この復帰ショックを運転者に体感させにくくすることができる。
また、ECU5は、例えば、車両2が相対的に大きな加速度で急加速する場合には、要求駆動力[Fdrv−req]がすばやく増加することとなるため、実際駆動力[Fdrv−real]がある程度大きな状態であるときに比較的にはやい段階で、燃料の供給を開始することとなる。この結果、車両2は、加速初期に相対的に大きなトルクが発生するのに続いて、復帰ショックに応じた大きなトルクが発生することとなるので、この復帰ショックを運転者に体感させにくくすることができる。
この結果、ECU5は、車両2の加速時に、燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態から復帰する際に、運転者のアクセル操作感覚に対して実際に発生するトルクの感覚誤差を低減することができ、例えば、車両2の緩加速時のヘジテーションの抑制と、車両2の急加速時のショック抑制とを両立することができる。また、ECU5は、車両2の緩加速から急加速まであらゆる加速状態に対して、例えば、緩急の判定をすることなく、最適なタイミングで燃料の供給を開始することができるので、例えば、適合工数を削減することができる。
特に、ECU5は、上記のように燃料カット中にスロットル開度を相対的に大きくする制御を行う場合、ポンピング損失を低減することができるものの、スロットル弁41dを開くことで吸気管圧力Pimが大気圧となり、これにより、エンジン41は、吸気通路41bに大量の空気が存在することとなる。このため、エンジン41は、燃料カット復帰時に運転者が要求する要求駆動力を発生させるために、ECU5がスロットル開度を小さくするように制御しても、燃焼室41a内に大量の空気が供給された状態となる。そして、エンジン41は、上記のように燃焼室41aに大量の空気が供給された状態で、燃焼室41aへの燃料の供給を再開してしまうと、要求駆動力以上の実際駆動力を発生させてしまうおそれがあり、これにより、復帰ショックが顕著になるおそれがある。しかしながら、本実施形態のECU5は、燃料カット状態から復帰する場合に要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とが同等になった際に、燃料噴射弁41cを制御し燃料の供給を開始することから、例えば、燃料カット中にスロットル開度を相対的に大きくする制御を行った場合であっても、ポンピング損失を低減した上で、燃料カット復帰時に生じるショックを適正に低減することができる。
次に、図2のフローチャートを参照してECU5による制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される。
まず、ECU5は、減速燃料カット時判定として、種々のセンサの検出結果やトルクコンバータ42の動作状態等に基づいて、現在、燃料カット状態でFCUTフラグがONであり(FCUTフラグ=ON)、トルクコンバータ42のロックアップクラッチがON状態であり(L/U=ON)、かつ、アクセル開度[acc]が0%である(acc=0%)か否かを判定する(ST1)。ECU5は、例えば、アクセル開度センサ51等の種々のセンサの検出結果やトルクコンバータ42の動作状態等に基づいて、FCUTフラグ=ONであり、L/U=ONであり、かつ、acc=0%であるか否かを判定する。
ECU5は、FCUTフラグ=ONであり、L/U=ONであり、かつ、acc=0%であると判定した場合(ST1:Yes)、F/C時スロットル全開制御として、スロットル弁41dを制御しスロットル開度[ta]を全開とし、あるいは全開を維持し(ST2)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ECU5は、FCUTフラグ=OFF、L/U=OFF、あるいは、acc≠0%であると判定した場合(ST1:No)、F/C復帰時スロットル全閉制御として、スロットル弁41dを制御しスロットル開度[ta]を全閉とし、あるいは、全閉を維持する(ST3)。
次に、ECU5は、比率算出制御として、要求駆動力[Fdrv−req]と実際駆動力[Fdrv−real]とを算出し、比率[k]を算出する(ST4)。ECU5は、例えば、アクセル開度センサ51が検出するアクセル開度[acc]と、車速センサ53が検出する車速[spd]とに基づいて、マップ等から要求駆動力[Fdrv−req]を算出する([Fdrv−req]=f(Acc、spd))。ECU5は、例えば、吸気圧センサ55が検出する吸気管圧力[Pim]と、エンジン回転数センサ54が検出するエンジン回転数[Ne]と、減速比γと、駆動輪3のタイヤ半径とに基づいて、実際駆動力[Fdrv−real]を算出する([Fdrv−real]=f(Pim、Ne)×減速比γ/タイヤ半径)。ここでは、この実際駆動力[Fdrv−real]は、吸気管圧力[Pim]から推定した吸気管圧力推定駆動力[Fdrv−pim]に相当する。そして、ECU5は、例えば、[Fdrv−real]/[Fdrv−req]を演算して比率[k]を算出する(k=[Fdrv−real]/[Fdrv−req])。
次に、ECU5は、比率範囲判定制御として、ST4で算出した比率[k]が0.80以上1.2以下の範囲内であるか否かを判定する(ST5)。ECU5は、比率[k]が0.80以上1.2以下の範囲内であると判定した場合(ST5:Yes)、燃料カット復帰制御として、FCUTフラグをOFFとし(FCUT←OFF)、燃料噴射弁41cを制御し燃料の供給を開始し(ST6)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ECU5は、比率[k]が0.80以上1.2以下の範囲外であると判定した場合(ST5:No)、燃料カット継続制御として、FCUTフラグをONとし(FCUT←ON)、燃料の供給のカットを継続し(ST7)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
次に、図3のタイムチャートを参照してECU5による制御の一例を説明する。図3では、横軸を時間軸、縦軸をアクセル開度[acc]、アイドル信号、吸気管圧力[pim]、FCUTフラグ、駆動力[Fdrv]、比率[k]としている。
この例では、車両2は、アクセル開度[acc]が0%である時刻t1以前の期間では、FCUTフラグがON、アイドル信号がON、吸気管圧力[pim]がほぼ大気圧となっており、燃焼室41aへの燃料の供給がカットされた状態となっている。
そして、車両2は、時刻t1にてアクセル操作がONされアクセル開度[acc]が大きくなると、ECU5によりアイドル信号がOFFとされる。そして、車両2は、吸気管圧力[pim]が低下すると共に実際駆動力[Fdrv−real]が低下する。一方、車両2は、アクセル開度[acc]の増加に伴って要求駆動力[Fdrv−req]が増加し、比率[k]が低下する。
そして、車両2は、時刻t2にて比率[k]が0.80以上1.2以下の範囲内となった際にECU5によりFCUTフラグがOFFとされ、燃焼室41aへの燃料の供給が開始される。
以上で説明した実施形態に係るECU5によれば、エンジン41の燃焼室41aへの燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、要求される要求駆動力と実際の実際駆動力とが同等になった際に、エンジン41を制御し燃料の供給を開始する。したがって、ECU5は、燃料カット状態から復帰する際に適正に燃料の供給を開始することができ、例えば、燃料カット復帰時の復帰ショックを低減することができる。
なお、上述した本発明の実施形態に係る車両用制御装置は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。
以上で説明した車両は、走行用駆動源として、エンジン41に加えてさらに、発電可能な電動機としてのモータジェネレータなどを備えたいわゆる「ハイブリッド車両」や走行中に所定条件下でエンジン41を停止及び再始動可能ないわゆる「フリーランS&S(ストップ&スタート)車両」であってもよい。
以上のように本発明に係る車両用制御装置は、種々の車両に搭載される車両用制御装置に適用して好適である。
1 車両制御システム
2 車両
3 駆動輪
4 駆動装置
5 ECU(車両用制御装置)
41 エンジン(内燃機関)
41a 燃焼室
41b 吸気通路
41c 燃料噴射弁
41d スロットル弁
51 アクセル開度センサ
52 スロットル開度センサ
53 車速センサ
54 エンジン回転数センサ
55 吸気圧センサ
2 車両
3 駆動輪
4 駆動装置
5 ECU(車両用制御装置)
41 エンジン(内燃機関)
41a 燃焼室
41b 吸気通路
41c 燃料噴射弁
41d スロットル弁
51 アクセル開度センサ
52 スロットル開度センサ
53 車速センサ
54 エンジン回転数センサ
55 吸気圧センサ
Claims (3)
- 内燃機関の燃焼室への燃料の供給をカットした状態から復帰する場合に、要求される要求駆動力と、前記内燃機関の吸気管圧力から推定した燃料カット復帰時に発生する吸気管圧力推定駆動力とが同等になった際に、前記内燃機関を制御し前記燃料の供給を開始することを特徴とする、
車両用制御装置。 - 前記要求駆動力と前記吸気管圧力推定駆動力との偏差が予め設定される所定範囲内になった際に、前記燃料の供給を開始する、
請求項1に記載の車両用制御装置。 - 前記燃料の供給をカットした状態である場合に、前記燃料の供給をカットした状態でない場合と比較して、前記燃焼室への吸気通路の開度を大きくする、
請求項1又は請求項2に記載の車両用制御装置。
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