JPH04183944A - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業」二の利用分野〉 本発明は、車両用エンジンの制御装置に関し、特にコー
ナ等の旋回走行時における運転性の向上技術に関する。

〈従来の技術〉 この種の車両用エンジンの制御装置の従来例として、以
下のようなものかある。

すなわち、車両運転状態から、車両進行方向に略直交す
る方向に作用する横向き加速度を、推定し、この横向き
加速度と駆動輪のグリップ限界とを比較し、車両か外側
にふくらむ前にエンジン出力を徐々に低下するようにし
ている。

これにより、車両の旋回走行中に、ドライバー−の加速
要求に応じてエンジン出力を増大させたときに、駆動輪
のクリップ限界付近において駆動輪のコーナリングフォ
ースを減少させ、前輪駆動車においてはアンダーステア
を回避し、また後輪駆動車においてはオーバステアを回
避するようにしている。

〈発明か解決しようとする課題〉 ところで、前記従来のエンジン制御装置においては、横
向き加速度か駆動輪のグリップ限界に近ういたときにエ
ンジン出力をイ氏下させているのて゛、アクセル中間開
度においてアクセルペダルを踏み込んでも全く加速しな
い領域か発生する。このため、コーナ走行中の加速性や
コーナ出口付近での再加速性を悪化させるという不具合
かある。

また、アクセル開度と駆動力とか対応しないので、ドラ
イバーは、駆動輪のグリップ限界かとこにあるのか把握
できないという不具合がある。また、車両姿勢（例えは
ロール）が変動しないようにエンジン出力を低下させる
ので、例えば後輪駆動車において駆動輪をある程度滑ら
せるオーバステアぎみの旋回走行を好む熟練ドライバー
には前記方式では好ましくなかった。

さらに、車両姿勢が変わり易い旋回走行ｒ４月こ、横向
き加速度のみから駆動輪のグリップ限界を推定するので
は、推定の正確さに欠け、唐突なアンダーステアやオー
バステアを回避するという本来の効果を充分に発揮でき
ないという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、旋
回走行中に車両姿勢の安定化を図りつつ加速性等を向上
できる車両用エンジンの制御装置を提供するということ
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、アクセルペダ
ルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段へ
と、車両進行方向に対して略直交する方向に車両に作用
する横向き加速度を直接的若しくは間接的に検出する横
向き加速度検出手段Ｂと、検出された横向き加速度に基
ついて、路面に伝達できる駆動輪の最大許容駆動力を設
定する最大許容駆動力設定手段Ｃと、設定された最大許
容駆動力を略最大値として、前記検出されたアクセルペ
ダルの操作量に基づいて駆動軸の目標駆動軸トルクを設
定する目標駆動軸１〜ルク設定手段りと、設定された目
標駆動軸１〜ルクに実１駆動軸ｌ・ルクが略一致するよ
うにエンジンＥの出力を制ｉ卸する駆動軸１ヘルク制（
和手段Ｆと、を備えるようにした。

〈作用〉 このようにして、横向き加速度に基ついて、駆動輪の最
大許容駆動力を設定した後、この最大許容駆動力を略最
大値としてアクセルペダルの操作量とに基づいて目標駆
動軸ｌ・ルクを設定する。

そして、設定された目標１駆動軸）・ルクに実駆動軸ｌ
・ルクか略一致するよ・うに、エンジンの出力を制御す
るようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第７図に基づいて
説明する。尚、本実施例では自動変速機を備える後輪駆
動車両について説明する。

第２図において、エンジン１の出力は、ｌ・ルクコンバ
ータ２を介して１〜ランスミツシヨン３に伝達された後
、駆動軸４に伝達される。また、エンジン１の吸気通路
５にはスロットル弁６が介装され、スロットル弁６はサ
ーボモータ７により開閉駆動される。サーボモータ７は
、サーボ駆動回路８により、ポテンショメータ等のスコ
ツ１〜ルセンザ９により検出された実スロツｌ〜ル開度
がＣＰＵ１０から入力される目標スロットル開度になる
ように通電制御され、スロットル弁６の開度をフィード
バック制御する。

前記ＣＰＵｌ０には、アクセルペダルの操作量（開度）
を検出するアクセル操作量検出手段としてのポテンショ
式アクセル開度センサ１１からのアクセル開度検出信号
と、クランク軸又はカム軸に設けられるクランク角セン
ザ１２からの基準信号（例えば４気筒機関ではクランク
角度で１８０°毎）及び単位信号（クランク角度で例え
は２°毎）と、前記スロットルセンサ９からのスロット
ル開度検出信号とが入力されている。

また、ＣＰＵｌ０には、ｌ・ルクコンバータ２の出力軸
２Ａの回転速度を検出する出力軸回転速度センサ１３か
らの回転速度検出手段と、トランスミッション３のシフ
１ル位置（ギヤ位置）を検出するシフト位置センサ１４
からのシフ１ル位置検出信号と、駆動軸４の回転速度か
ら車速を検出する車速センサ１５からの車速検出信号と
、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１６か
らの操舵角検出信号と、が入力されている。さらに、Ｃ
ＰＵｌ０には、、１駆動輪近くのサスペンションに取付
けられ車体の上下方向の変位量を検出するストロークセ
ンサー７からの変位量検出信号と、雨滴を感知する雨滴
感知センサ１８からの雨滴検出信号と、が入力されてい
る。

ＣＰＵ］、Ｏは、ＲＯＭ１．９に格納されたプロクラム
及び制御データに従って作動し、前記サーボ。駆動回路
８に目標スロットル開度信号を出力するようになってい
る。また、ＣＰＵ１．０は、各気筒の燃料噴射弁２０を
駆動して燃料噴射制御を行うと共に、点火栓２１をイグ
ニッションコイル２２を介して点火作動させるようにな
っている。

ここては、ＣＰＵｌ０か最大許容駆動力設定手段と目標
駆動軸トルク設定手段とを構成する。また、スロットル
弁６とサーボモータ７とサーボ駆動回路８とスロットル
センザ９とＣＰＵｌ０が駆動軸１〜ルク制御手段と構成
する。

次に作用を第３図のフローチャートに従って説明する。

このルーチンは一定周期（例えはＩＬ、ｅｃ）毎に実行
される。

Ｓｌでは、アクセル開度センサ１１により検出されたア
クセル開度を読込む。

Ｓ２では、クランク角センサ１２からの検出信号に基づ
いて機関回転速度を算出する。具体的には、基準信号の
入力周期又は所定時間内における単位信号の入力数を計
測することにより機関回転速度を算出する。

Ｓ３では、出力軸回転速度センサ１３により検出された
ｌ・ルクコンバータ２の出力軸回転速度を読込む。

Ｓ４では、シフト位置センサ１４により検出されたシフ
ト位置を読込む。

Ｓ５では、車速センサ１５からの信号（駆動軸４の回転
速度）に基づいて実車速を読込む。

Ｓ６ては、操舵角センサ１６により検出された転舵角を
読込む。

Ｓ７では、読込まれた実車速Ｖと操舵角αとに基ついて
、車両の横向き加速度ＹＧを次式により算出する。した
がって、車速センサ１５と操舵角センサ１６とが横向き
加速度を間接的に検出する横向き加速度検出手段を構成
する。尚、加速度センサを用いて横向き加速度を直接的
に検出してもよい。

ＹＧ−■２／Ｒ−■２・α（Ｌ−Ｎ（１＋Ａ・■２））
Ｌはホイールベース距離、Ｎはステアリングのギヤ比、
Ａはスタビリテイファクターで車両固有の定数、Ｒは旋
回半径である。

Ｓ８では、４輪の各コーナリングフォースか路間−であ
ると仮定して、算出された横向き加速度ＹＧに基づいて
駆動輪１輪当たりのコーナリンクフォースＦＣを次の簡
易式により算出する。

ＦＣ＝Ｗ−ＹＧ／４ Ｗは車両総重量である。

Ｓ９では、駆動輪に作用する駆動輪荷重ＷＲを、前記ス
トロークセンサー７により検出された車体変位量に基づ
いて推定する。具体的には、車体か常態位置から下方に
変化したときにはその変位量が大きくなるに従って駆動
輪荷重が大きくなるように推定し、逆に上方への変位量
が大きくなるに従って駆動輪荷重が小さくなるように推
定する。

ＳＩＯでは、雨滴感知センサ１８により検出された雨量
に基ついて、路面摩擦係数μを推定する。具体的には、
雨量か多くなるほど路面摩擦係数か小さくなるように推
定する。

Ｓｌｌでは、駆動輪１輪当たりの最大許容Ｉ駆動力ＦＭ
を、以下の如く算出する。まず、前記Ｓ９にて推定され
た駆動輪荷重ＷＲとＳＩＯにて推定された路面摩擦係数
μとに基づいて、駆動輪か路面に伝達できる最大クリッ
プ力ＰＲ（二μ・ＷＲ）を算出する。

そして、算出された最大グリップ力ＰＲと前記コーナリ
ングフォースＦＣとに基づいて、駆動輪最大許容駆動力
ＦＭを次式により算出する。従って、この部分か最大許
容駆動力設定手段を構成する。

ＦＭ−（ＦＲ２＋ＦＣ２）　　”’ かかる演算式は、公知の摩擦の概念により、第４図に示
すように、最大グリップ力ＦＲを半径とし、コーナリン
グフォースＦＣに直交する方向への最大グリップ力ＰＲ
の分力を、駆動輪最大許容量駆動力ＦＭとして求めるも
のである。このとき、コ−ナリンクフォースに直交する
方向への最大グリップ力の分力を、駆動輪最大許容駆動
軸Ｉ・ルクに設定したので、この最大許容駆動軸トルク
は現在の運転状態のコーナリングフォースに影響を与え
ない範囲で設定される。

ＳＩ２では、目標駆動軸１〜ルクＴＯＲを、以下の如く
算出する。ます、本実施例は後輪駆動車両であるので、
最大駆動軸１〜ルクＴＭＡＸ　（２輪の合計）を、前記
駆動輪最大許容駆動力ＦＭに基づいて次式により算出す
る。

ＴＭＡＸ＝２・ＦＭ・γ γは駆動輪半径である。

そして、アクセル全開時に第４図に示すように最大駆動
軸１〜ルクＴＭＡＸになるように、検出された実アクセ
ル開度ＡＣＣと前記最大駆動軸トルクＴＭＡＸとに基づ
いて、実アクセル開度Ａ、　ＣＣ時における目標、駆動
軸トルクＴＯＲを次式により算出する。従って、この部
分か目標駆動軸トルク設定手段を構成する。

ＴＯＲ＝ＴＭＡＸ−ＡＣＣ／ＡＭＡＸ ＡＭＡＸはアクセル全開閉度である。

Ｓ１３では、検出されたシフ）〜位置に対応する変速比
ＧＲと前記演算された目標駆動軸トルクＴ。

Ｒとに基づいて、１〜ルクコンバータ２の目標出力軸１
〜ルクＴＴＲを次式により算出する。

ＴＴＲ＝ＴＯＲ−；ＧＲ ３１４では、算出された目標出力軸トルクＴＴＲと、出
力軸回転速度センサ１３により検出された出力軸回転速
度Ｎ□と、に基づいて、目標機関回転速度ＮＥＲを以下
の如く演算する。

すなわち、１〜ルクコンバータ２の特性（トルク容量τ
、効率η）は、第５図に示すように、Ｉ・ルクコンバー
タ入力軸回転速度（機関回転速度ＮＥに等しい）と１〜
ルクコンバ一タ出力軸回転速度Ｎ。

どの回転速度比ＮＥ／Ｎ□に依存するので、トルクコン
バータ出力軸１−ルクＴ’ｒは次の２次式でモデル化さ
れることか公知である。

すなわち、非カップリング領域では、 ＴＴ＝ＡＯ’ＮＴ”＋ＡＩ’ＮＴ’ＮＥ＋Ａ２・ＮＥ２
・・・・・・・・・（１）カップリング領域では、 ＴＴ＝ＢＯ’　ＮＴ’十ＢＩ　’　Ｎ工’　ＮＥ＋Ｂ２
・ＮＥ２・・・・・・・・・（２）但し、間代において
Ａ　Ｏ”’Ａ　２．　Ｂ　ｏ−８２は、）・ルクコンバ
ータ２に固有の定数である。

これは、第５図において、トルク容量τ（＝Ｔ工／Ｎ　
Ｅ　２）の２次曲線が回転速度比Ｎ、／ＮＥを用いて、 Ｔ、／ＮＥ２＝ＣＯ−（Ｎ、／ＮＥ）　２十Ｃ，・ＮＴ
／ＮＥ＋Ｃ２ で表される（但し、ｃｏ・〜Ｃ２は曲線の膨らみを定め
る定数）ことから、この式をＴ。について整理すれば、
上式（１）、（２）が得られるものである。

尚、第７図において、効率ηは、Ｎ、−ＴＴとＮＥ−Ｔ
Ｅの比（ＮＴ−Ｔア）／（ＮＥ−ＴＥ）（但し、ＴＥは
入力トルク）である。

上式（１）、　　（２）において、目標Ｉ・ルクコンバ
ータ出力軸ｌ・ルクＴＴＲが得られる機関回転速度（目
標機関回転速度）をＮＥＲとすれはＴＴＲ及びＮＥＲを
」二式（１）、　　（２）に代入して、ＴＴＲ＝Ａ、ｏ
−ＮＴ”＋Ａ、　＋　・ＮＴ−ＮＥ　Ｒ＋Ａ２・ＮＥＲ
２・・・・・・（３） ＴＴＲ＝Ｂｏ−ＮＴ’＋Ｂ、・ＮＴ−ＮＥＲ十Ｂ２・Ｎ
ＥＲ２・・・・・（４） となるので、ＴＴＲ及びＮＴを変数として（３）。

（４）の連立方程式を解くと目標機関回転速度ＮＥＲは
、目標駆動軸）ヘルクＴＴＲ，変速比ＧＲ。

１〜ルクコンバ一タ出力軸回転速度Ｎ、を用いて求めら
れたｌ・ルクコンバータの特性を反映した値として設定
されることになる。尚、予め計算した値をテーブルに入
れておいて、そのときのＴＴＲとＮＴとからルックアッ
プによりＮＥＲか求められるようにしても良い。従って
、１〜ルクコンバータを備えたエンジンにおいても、ア
クセル操作量に見合った駆動軸１ヘルクに制御させるこ
とかてきる。

Ｓ１５では、規範モデルＨ３８，の応答性に沿って、実
際の機関回転速度ＮＥが前記Ｓ１２にて設定された目標
機関回転速度ＮＥＲに一致するようにして、目標機関出
力軸ｌ・ルクＴＥＲを算出する。目標機関用力１軸）・
ルクＴＥＲを導出する方法としては、第６図のブロック
図（連続時間系で表記）で示すような公知の１．　Ｍ、
　　Ｃ，法（Ｉｎｔｅｒｎａｌ、　ＭｏｄｅｌＣｏｎｔ
ｒｏｌ　Ｍｅｔｈｏｄ）を用いる。

１、　Ｍ、　　Ｃ，法によりロバス１へなモデルマツチ
ング制御系を構成することが可能であり、非線形な要素
を多分に含み、燃焼というかなり変動的な要素を含むエ
ンジンの回転速度制御に有効である（モデルマツチング
制御−制御対象の応答特性を規範モデルのそれと一致さ
せる制御、ロバスｌ−＝多少のモデル誤差やパラメータ
変動かあっても制御系の安定性か保たれること）。

第６図において、Ｇ、８．は制御対象（目標機関出力軸
トルクに基づいてスロットル弁開度を制御し、エンジン
出力軸トルクが目標値に追従するように制御したエンジ
ンの応答性である）、ＧＭ、Ｓ。

はその制御対象モデル、Ｃ３３，はフィードフォワード
型モデルマツチング補償器である。

Ｃ（３）　−Ｈｔ３＋　／　Ｇ　Ｍ　ｔ８＋但し、第６
図は連続時間系で表記しであるのて実際にはサンプル周
期Ｔ、Ａ、、　（１０ｍ、、、、）で離散化して目標機
関出力軸ｌ・ルクＴＥＲを演算する。

Ｓ１６では、第６図の１．　Ｍ、　　Ｃ，法て求められ
た目標機関出力軸トルクＴＥＲとそのときの機関回転速
度ＮＥとに基ついて、目標スロットル開度をマツプから
検索する。この目標スロットル開度は、第７図に示すよ
うに、目標機関出力軸トルクが高くなるに従って高くな
り、また機関回転速度ＮＥが高くなるに従って高くなる
ように設定されており、機関の出力特性から定まるデー
タとなっている。

Ｓ］、７では、検出された目標スロットル開度に対応す
る信号をザーボ駆動回路８に出力する。これにより、ス
ロットル弁６の開度が前記目標スロットル開度に一致す
るようにフィードバック制御され、目標機関出力軸トル
クＴＥＲすなわち目標機関回転速度ＮＥか得られるよう
な吸入空気流量に（間ｉ卸される。

このようにして、吸入空気流量を制御すると、車両の直
進走行中はコーナリングフォース（横向き加速度に略比
例）は零に近いので、目標駆動軸１〜ルクは、駆動輪の
グリップ力の限界付近に設定されてエンジンの出力か制
御される。

そして、旋回走行に移行して車速と操舵角とか増大する
に伴ってコーナリングフォースか徐々に増大するのに対
し、最大グリップ力か略一定であるので駆動輪最大許容
駆動力は徐々に減少する。

この減少に伴って目標駆動軸トルクの最大値も第一４図
に示すように減少し、所定アクセル開度における目標、
駆動トルクは第４図中Ｐ１からＰ２に徐々に減少する。

この２２点の位置においては目標駆動軸トルクの最大値
（アクセル全開時）までには目標駆動軸ｌ・ルクに余裕
があるため、アクセルペダルを踏み込めは常に加速でき
る。また、アクセルペダルを全開にしても最大許容駆動
力を超えることがないので、コーナリングフォースが減
少し、急に車両の後部（後輪駆動車の場合）が外方に流
れるのを防止でき、旋回走行時に車両姿勢を安定できる
。

また、アクセル全開時を最大グリップ力により求められ
た目標駆動軸トルクの最大値に設定するようにしたので
、ドライバーはアクセル開度か大きくなるに従って駆動
輪のグリップ限界に近づきつつあることを把握でき、も
ってより安全な高速旋回走行を行える。

さらに、目標駆動軸１〜ルクの最大値（最大許容駆動力
）をアクセル全開時よりやや大きめに設定すれは、アク
セル全開付近にて駆動輪をある程度滑らせることができ
、熟練したドライバーにとっても好ましい車両を確保て
きる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、検出された横向き加速
度に基づいて最大許容駆動力を略最大値としてアクセル
ペダルの操作量に基づいて目標駆動軸１ヘルクを設定し
エンジン出力を制御するようにしたので、旋回走行時に
おいても車両姿勢を安定化しつつ加速性を向−にできる
。また、アクセルペダル操作量からドライバーはクリッ
プ限界を把握でき、もって高速旋回性能を向」二できる
。

【図面の簡単な説明】

第」図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図は同上のフローチャー１・
、第４図〜第７図は同上の作用を説明するための図であ
る。 １・・・機関　　２・・・トルクコンバータ　　３・・
・自動変速機　　４・・・駆動軸　　６・・・スロワ）
・ル弁７・・・サーボモータ　　計・・サーボ駆動回路
　　９・・・スロットルセンザ　　１０・・・ＣＰＵ　
　　１１・・・アクセル開度センサ　　１５・・・車速
センサ　　１６・・・操舵角センサ　　１７・・・スト
ロークセンサ特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 特開平４−１８３９４．４．　（７） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作
   量検出手段と、車両進行方向に対して略直交する方向に
   車両に作用する横向き加速度を直接的若しくは間接的に
   検出する横向き加速度検出手段と、検出された横向き加
   速度に基づいて、路面に伝達できる駆動輪の最大許容駆
   動力を設定する最大許容駆動力設定手段と、設定された
   最大許容駆動力を略最大値として、前記検出されたアク
   セルペダルの操作量に基づいて駆動軸の目標駆動軸トル
   クを設定する目標駆動軸トルク設定手段と、設定された
   目標駆動軸トルクに実駆動軸トルクが略一致するように
   エンジンの出力を制御する駆動軸トルク制御手段と、を
   備えたことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。