(57)【要約】【課題】スロットル開度に対する制御の切り替え時に生じ得るトルク段差を適切に抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御と、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御とを切り替えて、スロットル開度の制御を実行する。また、このような制御の切り替え時に、現在のアクセル開度に基づいて、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御に用いるマップを補正する。上記の内燃機関の制御装置によれば、スロットル開度の大きな変動を抑制しつつ、トルク要求を実現することができると共に、制御の切り替え時に生じ得るトルク段差を適切に抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル開度の制御を行う内燃機関の制御装置において、
内燃機関から出力させるべきトルク要求を算出するトルク要求算出手段と、
前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行う第１の制御手段と、
アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う第２の制御手段と、
前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御と、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御とを切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段が、前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える際に、現在のアクセル開度に基づいて、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御に用いるマップを補正するマップ補正手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記マップ補正手段は、前記現在のアクセル開度に対応するスロットル開度が、前記トルク要求に対応するスロットル開度に一致するように、前記マップをシフトすることによって補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記切り替え手段は、前記トルク要求に対する前記スロットル開度の変化率に基づいて、前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御への切り替えを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットルバルブの開度を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子制御弁で構成されたスロットルバルブで空気流量を制御して、空気流量を精度良く調整する技術が行われている。近年では、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを切り替えて、スロットルバルブを制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、オープンループ制御とフィードバック制御とを切り替える際に、制御初期値を実制御開度にしてスロットル開度を制御する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８８２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、制御を切り替える際にトルク段差などが生じる場合があった。これは、制御の切り替え点における目標スロットル開度が不連続になること等に起因して生じるものと考えられる。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、スロットル開度に対する制御の切り替え時に生じ得るトルク段差を適切に抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、スロットル開度の制御を行う内燃機関の制御装置は、内燃機関から出力させるべきトルク要求を算出するトルク要求算出手段と、前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行う第１の制御手段と、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う第２の制御手段と、前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御と、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御とを切り替える切り替え手段と、前記切り替え手段が、前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える際に、現在のアクセル開度に基づいて、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御に用いるマップを補正するマップ補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、スロットルバルブのスロットル開度に対する制御を行うために好適に用いられる。トルク要求算出手段は、内燃機関の運転条件などに基づいてトルク要求を算出し、第１の制御手段は、トルク要求に基づいてスロットル開度の制御を行い、第２の制御手段は、アクセル開度に基づいてスロットル開度の制御を行う。切り替え手段は、これらのトルク要求に基づくスロットル開度の制御とアクセル開度に基づくスロットル開度の制御との切り替えを行う。このような制御を行うことにより、スロットル開度を所望の開度に設定しつつ、トルク要求を実現することが可能となる。更に、マップ補正手段は、制御の切り替え時に、現在のアクセル開度に基づいて、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御に用いるマップを補正する。このように補正されたマップを用いてスロットル制御を行うことにより、トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替えた際に生じ得るトルク段差を適切に抑制することが可能となる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記マップ補正手段は、前記現在のアクセル開度に対応するスロットル開度が、前記トルク要求に対応するスロットル開度に一致するように、前記マップをシフトすることによって補正を行う。このように補正されたマップを用いてスロットル開度の制御を行うことにより、制御の切り換え時に発生し得るトルク段差を効果的に抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置において好適には、切り替え手段は、前記トルク要求に対する前記スロットル開度の変化率に基づいて、前記トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、前記アクセル開度に基づくスロットル開度の制御への切り替えを行う。この場合、切り替え手段は、トルク要求の変化に対するスロットル開度の感度に基づいて切り替えを行う。具体的には、スロットル開度の感度が低い領域ではトルク要求に基づくスロットル開度の制御を行い、スロットル開度の感度が高い領域ではアクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
［全体構成］
まず、本発明の実施形態に係る内燃機関の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関１の構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００１２】
内燃機関（エンジン）１は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、燃料噴射弁５と、気筒（シリンダ）６ａと、吸気弁７と、排気弁８と、排気通路９と、点火プラグ１０と、アクセル開度センサ１１と、を有する。内燃機関１は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとして構成される。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒６ａのみを示しているが、実際には内燃機関１は複数の気筒６ａを有する。
【００１３】
吸気通路３には外部から導入された空気（新気）が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する空気の流量を調整する。スロットルバルブ４は、ＥＣＵ２０からの制御信号に基づいてスロットル開度が制御される。
【００１４】
吸気通路３を通過した空気は、気筒６ａの燃焼室６ｂに供給される。また、燃焼室６ｂには、燃料噴射弁５によって噴射された燃料が供給される。燃焼室６ｂ内では、点火プラグ１０の点火により着火されることによって、供給された空気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン６ｃが往復運動し、この往復運動がコンロッド６ｄを介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。また、内燃機関１には排気通路９が接続されており、燃焼によって生じた排気は排気通路９から排出される。なお、燃料噴射弁５は、ポート噴射型であっても、筒内噴射型であってもよい。
【００１５】
更に、内燃機関１の燃焼室６ｂには、吸気弁７と排気弁８が設けられている。吸気弁７は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。また、排気弁８は、開閉することによって、排気通路９と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。
【００１６】
アクセル開度センサ１１は、運転者によるアクセルペダルの操作に対応するアクセル開度を検出する。アクセル開度センサ１１は、検出したアクセル開度に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。
【００１７】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースなどを含んで構成されている。ＥＣＵ２０は、前述した各種センサから検出信号を取得し、これに基づいて制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、スロットルバルブ４に制御信号を供給することによってスロットル開度を制御する。具体的には、ＥＣＵ２０は、内燃機関の運転条件などに基づいて算出されるトルク要求に基づくスロットル開度の制御と、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御とを切り替える制御を行う。更に、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える際に、現在のアクセル開度などに基づいて、アクセル開度に基づくスロットル開度を制御する際に用いるマップを補正する。
【００１８】
このように、ＥＣＵ２０は、本発明に係る内燃機関の制御装置として機能する。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク要求算出手段、第１の制御手段、第２の制御手段、切り替え手段、及びマップ補正手段として動作する。
【００１９】
［マップ補正方法］
以下で、本実施形態に係るマップ補正方法について説明する。本実施形態では、トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える際に、アクセル開度に基づくスロットル開度を制御する際に用いるマップ（以下、「アクセル−スロットルマップ」と呼ぶ。）を補正する。こうするのは、制御を切り替える際に生じ得るトルク段差を抑制するためである。
【００２０】
ここで、制御を切り替える際に生じるトルク段差について具体的に説明する。
【００２１】
図２は、トルク段差を説明するための図である。曲線３０は、トルク要求に基づくスロットル開度を制御する際に用いるマップ（以下、「トルク−スロットルマップ」と呼ぶ。）を示す。トルク−スロットルマップは、スロットル開度（横軸）及びトルク（縦軸）によって規定されたグラフ上に示している。また、直線３１は、アクセル−スロットルマップを示している。アクセル−スロットルマップは、スロットル開度（横軸）及びアクセル開度（縦軸）によって規定されたグラフ上に示している。
【００２２】
これらのマップは、ＥＣＵ２０がスロットル開度の制御を行う際に参照される。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行う場合には、トルク−スロットルマップを参照してトルク要求に対応するスロットル開度を求め、このスロットル開度にスロットルバルブ４が設定されるように制御を行う。一方、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う場合には、ＥＣＵ２０は、アクセル−スロットルマップを参照して現在のアクセル開度に対応するスロットル開度を求め、このスロットル開度にスロットルバルブ４が設定されるように制御を行う。
【００２３】
ここで、トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える理由について説明する。曲線３０で示すトルク−スロットルマップを参照すると、内燃機関１の高負荷領域において、トルク要求の微小変化に対してスロットル開度が大きく変化することがわかる。即ち、高負荷領域において、トルク要求の変化に対するスロットル開度の感度が高いことがわかる。これは、エンジン特性などに起因するものである。これに対して、直線３１で示すアクセル−スロットルマップを参照すると、高負荷領域においても、アクセル開度に対するスロットル開度の変化は一定であると言える。
【００２４】
したがって、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行った場合におけるスロットル開度の大きな変動を抑制するために、高負荷領域においては、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える。即ち、スロットル開度の感度が低い領域ではトルク要求に基づくスロットル開度の制御を行い、スロットル開度の感度が高い領域ではアクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う。例えば、トルクＴｒ０を境界として、言い換えるとスロットル開度Ｔｈ０を境界として、制御を切り替える。即ち、スロットル開度がスロットル開度Ｔｈ０未満の領域では、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行い、スロットル開度がスロットル開度Ｔｈ０以上の領域では、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う。
【００２５】
次に、制御の切り替え時に発生するトルク段差について説明する。制御の切り替え直前においては、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行っているため、曲線３０上の符号４０で示す点における状態にある。即ち、トルク要求はトルクＴｒ０であり、スロットル開度はスロットル開度Ｔｈ０に設定されている。この場合、アクセル開度Ａ１に設定されているものとする。ここで、トルク要求に基づくスロットル開度の制御からアクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替えると、現在のアクセル開度Ａ１に対応するアクセル−スロットルマップ上の状態に変更される。具体的には、アクセル−スロットルマップを示す直線３１上における、符号４１で示す点の状態に変更されることとなる。この場合、スロットル開度は「Ｔｈ１」だけ変化することがわかる。そのため、このスロットル開度の変化Ｔｈ１に対応するだけ、内燃機関１から出力されるトルクが変化すると言える。つまり、制御の切り替えを行った際に、トルク段差が生じる。本実施形態では、このようなトルク段差を抑制するために、制御の切り替え時に、アクセル−スロットルマップを補正する。
【００２６】
次に、本実施形態に係るマップ補正方法について具体的に説明する。
【００２７】
図３は、本実施形態に係るマップ補正方法を説明するための図である。図２に示したグラフ等と同一のものについては同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００２８】
制御の切り替え直前においては、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行っているため、曲線３０上の符号４０で示す点における状態にある。即ち、トルク要求はトルクＴｒ０であり、スロットル開度はスロットル開度Ｔｈ０に設定されている。この場合にも、アクセル開度Ａ１に設定されているものとする。ここで、トルク要求に基づくスロットル開度の制御からアクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替えると、現在のアクセル開度Ａ１に対応するアクセル−スロットルマップ上の状態に変更される。具体的には、アクセル−スロットルマップを示す直線３１上における、符号４１で示す点の状態に変更されることとなる。この場合には、スロットル開度が「Ｔｈ１」だけ変化するため、トルク段差が生じてしまうと言える。
【００２９】
したがって、本実施形態では、制御の切り替え時において、トルク要求に基づくスロットル開度の制御におけるスロットル開度と、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御におけるスロットル開度とが一致するように、アクセル−スロットルマップを補正する。こうするのは、制御の切り替え前後におけるスロットル開度を一致させることにより、トルク段差の発生が抑制されるからである。具体的には、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行った際に、現在のアクセル開度Ａ１から、トルク要求に基づくスロットル開度の制御時におけるスロットル開度Ｔｈ０が得られるように、アクセル−スロットルマップを補正する。即ち、制御を切り替えた際に、アクセル開度Ａ１及びスロットル開度Ｔｈ０に対応する符号４２で示す点の状態に変化するように補正を行う。具体的には、アクセル−スロットルマップを示す直線が符号４２で示す点を通過するように補正を行う。つまり、図３中の白抜き矢印で示すように、直線３１をシフトした直線３２を新たなアクセル−スロットルマップとする。
【００３０】
このようなマップ補正を行うことにより、トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替えた際に生じ得るトルク段差を適切に抑制することが可能となる。
【００３１】
［スロットル開度制御処理］
次に、本実施形態に係るスロットル開度の制御方法について、具体的に説明する。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御と、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御とを切り替えて、スロットル開度の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行う場合には、トルク−スロットルマップを参照してトルク要求に対応するスロットル開度を求め、このスロットル開度にスロットルバルブ４が設定されるように制御を行う。また、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う場合には、ＥＣＵ２０は、アクセル−スロットルマップを参照して現在のアクセル開度に対応するスロットル開度を求め、このスロットル開度にスロットルバルブ４が設定されるように制御を行う。このように、ＥＣＵ２０は、スロットル開度を求める際に用いるマップを切り替えて目標スロットル開度を求めて、目標スロットル開度にスロットルバルブ４が設定されるように制御を行う。
【００３２】
更に、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御からアクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替える際に、トルク段差の発生を抑制するために、アクセル−スロットルマップを補正する。具体的には、制御の切り替え時において、トルク−スロットルマップ上の点とアクセル−スロットルマップ上の点とが不連続とならないように、アクセル−スロットルマップを補正する。そして、ＥＣＵ２０は、補正されたアクセル−スロットルマップに基づいて、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う。
【００３３】
図４は、本実施形態に係るスロットル開度制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０によって所定の周期で繰り返し実行される。
【００３４】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１のトルク要求を算出する。具体的には、ＥＣＵ２０は、アクセル開度や、走行条件や、内燃機関１の運転条件などに基づいて、内燃機関１から出力させるべきトルク要求を算出する。走行条件としては、坂路勾配や車速などを用い、内燃機関１の運転条件としては、点火時期や、空燃比や、バルブタイミングや、バルブリフト量などを用いる。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
【００３５】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、トルク要求の変化に対するスロットル開度の感度が閾値以上か否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御からアクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替えるべき状況であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク要求に対するスロットル開度の変化率に基づいて、言い換えるとトルク−スロットルマップの傾きに基づいて判定を行う。即ち、ＥＣＵ２０は、現在の状態に対応するトルク−スロットルマップ上の点の傾きが、予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。感度が閾値以上である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。
【００３６】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、アクセル−スロットルマップを参照して、現在のアクセル開度に対応するスロットル開度を算出する。この場合には、感度が閾値以上であるため、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を実行すべき状況であると言える。そのため、ＥＵＣ２０は、アクセル−スロットルマップを用いてスロットル開度を求める。こうして求められたスロットル開度は、即座にスロットル開度の制御のために用いずに（即ち、即座に目標スロットル開度として用いずに）、以降の処理においてアクセル−スロットルマップを補正する際に用いる。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。
【００３７】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、アクセル−スロットルマップを補正する。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク要求に基づくスロットル開度の制御時のスロットル開度と、現在のアクセル開度に対応するアクセル−スロットルマップ上のスロットル開度とが一致するように、アクセル−スロットルマップを補正する。即ち、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行った際に、現在のアクセル開度から、トルク要求に基づくスロットル開度の制御時におけるスロットル開度が得られるように、アクセル−スロットルマップを補正する。なお、ステップＳ１０３で求められたスロットル開度が、トルク要求に基づくスロットル開度の制御時に用いていたスロットル開度に一致する場合には、アクセル−スロットルマップを補正しないものとする。言い換えると、ステップＳ１０３で求められたスロットル開度が、トルク要求に基づくスロットル開度の制御時に用いていたスロットル開度に一致しない場合にのみ、アクセル−スロットルマップを補正するものとする。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０６に進む。
【００３８】
一方、トルク要求の変化に対するスロットル開度の感度が閾値未満である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御に切り替えるべき状況であるとは言えない。よって、ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２０は、トルク−スロットルマップを参照して、ステップＳ１０１で算出されたトルク要求に対応するスロットル開度を求める。この場合には、アクセル−スロットルマップを補正しない。即ち、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を継続する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０６に進む。
【００３９】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２０は、求められたスロットル開度にスロットルバルブ４が設定されるように制御を行う。具体的には、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御を行う場合には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０４で補正されたアクセル−スロットルマップから求められたスロットル開度を目標スロットル開度として制御を行う。なお、ステップＳ１０４でアクセル−スロットルマップを補正しなかった場合には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３で求められたスロットル開度を目標スロットル開度として制御を行う。一方、トルク要求に基づくスロットル開度の制御を行う場合には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０５で求められたスロットル開度を目標スロットル開度として制御を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００４０】
このようなスロットル開度制御処理によれば、スロットル開度の大きな変動を抑制しつつ、トルク要求を実現することができると共に、トルク要求に基づくスロットル開度の制御から、アクセル開度に基づくスロットル開度の制御へ切り替えた際に生じ得るトルク段差を適切に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の構成を示す概略図である。
【図２】制御の切り替え時に生じるトルク段差を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係るマップ補正方法を説明するための図である。
【図４】スロットル開度制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１  内燃機関（エンジン）
３  吸気通路
４  スロットルバルブ
６ａ  気筒
９  排気通路
１１  アクセル開度センサ
２０  ＥＣＵ
【図１】
2008038867.tif 000003
【図２】
2008038867.tif 000004
【図３】
2008038867.tif 000005
【図４】
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