发动机控制装置以及发动机控制方法与流程

[0001]
本发明涉及一种发动机控制装置以及发动机控制方法。


背景技术：

[0002]
在车辆中，借助发动机控制装置，计算与加速器开度等对应的发动机的目标转速，进行发动机的扭矩控制以便达成计算出的目标转速。例如，在装备有动力输出机构（pto：power take-off）的车辆中，发动机控制装置计算目标转速，进行将发动机转速维持为一定的控制（例如，参照专利文献1。）。
[0003]
专利文献1 : 日本特开2010-84735号公报。
[0004]
若发动机控制装置中发生故障，则发动机控制装置计算出的目标转速成为异常值，发动机的输出扭矩有时会意外地上升。作为抑制输出扭矩的上升的对策，列举了如下的方法：在目标转速超过作为其上限而设定的最大转速，且发动机的实际转速超过了最大转速的情况下，与超过的转速的差对应而限制输出扭矩。
[0005]
但是，在上述方法中，即使在目标转速成为异常值的情况下，如果实际转速不超过最大转速，则不开始输出扭矩的限制。从发生故障到开始输出扭矩的限制的延迟时间有时不能满足作为应与故障对应的时间而被设定的目标时间。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于缩短直到开始输出扭矩的限制的时间。
[0007]
根据本发明的一个技术方案，提供一种发动机控制装置（100），其特征在于，具备：第一控制部（10），计算发动机的目标转速（r2），与前述目标转速（r2）对应而控制前述发动机的输出扭矩；第二控制部（20），计算前述发动机的实际转速（r3），若由前述第一控制部（10）计算出的目标转速（r2）超过作为前述目标转速（r2）的上限而设定的最大转速（r1），且前述实际转速（r3）超过前述最大转速（r1），则与前述实际转速（r3）和前述最大转速（r1）的差对应，限制由前述第一控制部（10）控制的输出扭矩，若前述目标转速（r2）超过前述最大转速（r1）一定的次数，则前述第二控制部（20）将前述最大转速（r1）变更为前述目标转速（r2）超过前述最大转速（r1）之前的前述实际转速（r3），与前述实际转速（r3）和变更后的前述最大转速（r1）的差对应而进行前述输出扭矩的限制。
[0008]
根据本发明，能够缩短直到开始输出扭矩的限制的时间。
附图说明
[0009]
图1是示出本发明的一个实施方式的发动机控制装置的结构的框图。
[0010]
图2是示出限制率计算部的结构的框图。
[0011]
图3是示出在第二控制部进行扭矩限制时的处理顺序的流程图。
[0012]
图4是示出扭矩的限制率的一例的图表。
[0013]
图5是示出故障发生时的实际扭矩的一例的图表。
具体实施方式
[0014]
以下，参照附图对本发明的发动机控制装置以及发动机控制方法进行说明。另外，以下的说明仅为一个实施方式，本发明的技术范围不被限定于下述实施方式。
[0015]
图1示出本发明的一个实施方式的发动机控制装置100的结构。
[0016]
发动机控制装置100被搭载于车辆，与被设置于车辆的各部的各种传感器41以及can42（controller area network）连接。发动机控制装置100基于从各种传感器41以及can42输入的信号，输出对于发动机的控制信号，从而整体地控制发动机的动作。发动机控制装置100也被称为电子控制单元（ecu：electronic control unit）。
[0017]
如图1所示，发动机控制装置100被分为一级区域和二级区域，在各区域分别具备第一控制部10以及第二控制部20。各区域由微型计算机、cpu（central processing unit）等的同一硬件资源实现。在一级区域中，第一控制部10实质地控制发动机。在二级区域中，第二控制部20监视一级中的控制。通过监视，即使在一级产生控制的错误，可以在二级中检测出错误而采取限制在一级中的控制等的针对错误的应对，因此提高对于发动机控制的可靠性。
[0018]
为了进一步提高可靠性，发动机控制装置100也可以还设置具备第三控制部的三级区域，在三级区域监视二级中的控制。三级由asic（application specific integrated circuit）等的与一级以及二级不同的硬件资源实现，从而即使一级以及二级的硬件或者软件发生故障，三级也能够不受影响地进行监视。
[0019]
（第一控制部）第一控制部10计算发动机的目标转速r2，与计算出的目标转速r2对应而控制发动机的输出扭矩。
[0020]
第一控制部10具备要求扭矩计算部11、最小选择部16以及通电时间计算部17。
[0021]
要求扭矩计算部11计算对于发动机的要求扭矩ｗ10。
[0022]
要求扭矩计算部11具备转速计算部12、扭矩计算部13、14以及加法运算部15。
[0023]
转速计算部12基于从加速器开度传感器、曲柄角传感器等的各种传感器41输入的检测信号，利用事先确定的计算公式、特性曲线等，计算发动机的目标转速r2以及实际转速r3。
[0024]
扭矩计算部13基于由转速计算部12计算出的目标转速r2以及实际转速r3，利用事先确定的计算公式、特性曲线等，计算驾驶者的要求扭矩ｗ1。
[0025]
扭矩计算部14基于从can42输入的外部要求信号，利用事先确定的计算公式、特性曲线等，计算外部要求扭矩ｗ2。外部要求信号例如是来自变速器控制单元（tcu：transmission control unit）、制动系统等的要求信号等。
[0026]
加法运算部15为，对由扭矩计算部13计算出的驾驶者的要求扭矩ｗ1加上由扭矩计算部14计算出的外部要求扭矩ｗ2，从而计算对于发动机的要求扭矩ｗ10。
[0027]
最小选择部16将由第一控制部10的要求扭矩计算部11计算出的要求扭矩ｗ10与由第二控制部20计算出的容许扭矩ｗ20进行比较，选择扭矩较小的一方进行输出。通过输出较小的一方，即使在要求扭矩ｗ10异常地上升的情况下，也能够将从最小选择部16输出的扭矩限制在容许扭矩ｗ20以下的大小。
[0028]
通电时间计算部17将从最小选择部16输出的扭矩ｗ10或者ｗ20变换为燃料喷射
量，计算与该燃料喷射量对应的喷射器的通电时间。计算出的通电时间的控制信号被从第一控制部10向喷射器的驱动电路输出。由此，发动机被控制为与目标转速r2对应的输出扭矩。
[0029]
（第二控制部）第二控制部20若检测到由第一控制部10计算出的目标转速r2的异常，则限制由第一控制部10控制的输出扭矩。
[0030]
第二控制部20具备容许扭矩计算部21、实际扭矩计算部27以及错误检测部28。
[0031]
容许扭矩计算部21计算对于发动机的容许扭矩ｗ20。
[0032]
容许扭矩计算部21具备转速计算部22、扭矩计算部23、限制率计算部24、乘法运算部25以及加法运算部26。
[0033]
转速计算部22与第一控制部10同样地，计算实际转速r3。
[0034]
扭矩计算部23基于从can42输入的外部要求信号，与第一控制部10同样地，计算外部要求扭矩ｗ3。
[0035]
限制率计算部24基于在第一控制部10中计算出的目标转速r2和由转速计算部22计算出的实际转速r3，计算在第一控制部10中计算出的驾驶者的要求扭矩ｗ1的限制率。
[0036]
乘法运算部25为，对在第一控制部10中计算出的驾驶者的要求扭矩ｗ1乘以由限制率计算部24计算出的限制率，从而计算被限制的要求扭矩ｗ1。
[0037]
加法运算部26为，对从乘法运算部25输出的要求扭矩ｗ1加上由扭矩计算部23计算出的要求扭矩ｗ3，从而计算对于发动机的容许扭矩ｗ20。
[0038]
实际扭矩计算部27从由通电时间计算部17计算出的通电时间计算发动机的实际扭矩ｗ30。即，实际扭矩ｗ30是从通电时间计算出的实际的发动机的输出扭矩的推定值。
[0039]
错误检测部28将由容许扭矩计算部21计算出的容许扭矩ｗ20与由实际扭矩计算部27计算出的实际扭矩ｗ30进行比较。错误检测部28在实际扭矩ｗ30超过容许扭矩ｗ20的情况下，检测出第一控制部10的控制错误。与错误检测对应，发动机控制装置100能够采取停止基于第一控制部10的发动机控制等的应对。
[0040]
图2示出限制率计算部24的结构例。
[0041]
限制率计算部24如图2所示具备最大转速设定部241以及限制率决定部242。
[0042]
最大转速设定部241将最大转速r1作为由第一控制部10计算出的目标转速r2的能够容许的上限而设定。
[0043]
最大转速设定部241如图2所示，具备比较部31、检测部32、存储部33、变更部34、初期设定部35以及选择部36。
[0044]
比较部31将在第一控制部10中计算出的目标转速r2和在最大转速设定部241中当前设定中的最大转速r1进行比较，判定目标转速r2是否超过了最大转速r1。
[0045]
检测部32对由比较部31判定为目标转速r2超过了最大转速r1的次数进行计数，若计数值超过一定次数，则检测出目标转速r2的异常。一定次数可以是一次也可以是多次，能够任意地确定。若一定次数是多次，则例如能够将目标转速r2超过最大转速r1一次但之后下降等的没有继续上升趋势的情况排除在异常的检测对象之外，能够减少误检测。
[0046]
存储部33存储由第二控制部20的转速计算部22计算出的实际转速r3。
[0047]
若由检测部32检测到目标转速r2的异常，则变更部34变更最大转速r1。具体地，在
由比较部31判定目标转速r2未超过最大转速r1的情况下，变更部34取得被存储于存储部33的实际转速r3。取得的实际转速r3是目标转速r2超过最大转速r1之前的正常时的实际转速r3。变更部34可以将取得的实际转速r3覆盖上次取得的实际转速r3而保持，也可以保持之前三次取得的实际转速r3等，将最近的实际转速r3保持一定数量。若由检测部32检测到目标转速r2的异常，则变更部34将取得的正常时的实际转速r3作为变更后的最大转速r1而输出。
[0048]
初期设定部35输出初期设定的最大转速r1。初期设定的最大转速r1按照每个车辆类型而从实验值等事先计算，在初期设定部35中被保持。
[0049]
在未由检测部32检测到目标转速r2的异常的情况下，选择部36选择从初期设定部35输出的最大转速r1而输出。另一方面，在由检测部32检测到目标转速r2的异常的情况下，选择从变更部34输出的变更后的最大转速r1而输出。从选择部36输出的最大转速r1作为当前设定中的最大转速r1而被输入至比较部31。
[0050]
最大转速设定部241能够切换而设定与怠速模式对应的最大转速r1和与pto模式对应的最大转速r1。怠速模式是怠速时的发动机控制模式。pto模式是通过动力取出机构（pto：power take-off）从发动机取出动力时的发动机控制模式。例如，初期设定部35保持与各模式对应的初期设定的最大转速r1，且输出其中与当前模式对应的初期设定的最大转速r1，从而能够切换各模式的最大转速r1。由于怠速模式和pto模式下能够容许的输出扭矩不同，因此通过设定与各模式对应的最大转速r1，能够进行适合于各发动机控制模式的扭矩限制。此外，在像怠速模式或者pto模式那样地要求维持一定转速的发动机控制模式中，限制异常上升的输出扭矩是特别有效的。
[0051]
与由转速计算部22计算出的实际转速r3和由最大转速设定部241设定的最大转速r1的差（r3-r1）对应，限制率决定部242决定扭矩的限制率（％）。在第一控制部10中，选择要求扭矩ｗ10和容许扭矩ｗ20中较小一方，进行输出扭矩的控制。因此，通过决定差（r3-r1）越大则越是较大地限制要求扭矩ｗ1进而容许扭矩ｗ20的限制率，能够防止随着目标转速r2的异常上升的输出扭矩的上升。
[0052]
图3示出在第二控制部20进行扭矩限制时的处理顺序。第二控制部20能够将图3所示的处理顺序每隔一定时间或者在任意的时刻执行。
[0053]
如图3所示，最大转速设定部241设定与怠速模式或者pto模式对应的最大转速r1（步骤s1）。由第一控制部10计算出的目标转速r2若超过当前设定中的最大转速r1一定次数（步骤s2：yes），则最大转速设定部241检测出目标转速r2的异常。若检测到异常，则最大转速设定部241将初期设定的最大转速r1变更为正常时的实际转速r3而输出（步骤s3）。在未检测到异常的情况下（步骤s2：no），最大转速设定部241不进行变更而输出初期设定的最大转速r1。
[0054]
限制率决定部242决定与由转速计算部22计算出的实际转速r3和由最大转速设定部241设定的最大转速r1的差（r3-r1）对应的限制率。被决定的限制率在乘法运算部25中与由第一控制部10计算出的驾驶者的要求扭矩ｗ1相乘，输出被限制后的要求扭矩ｗ1（步骤s4）。
[0055]
图4示出进行扭矩限制时的限制率的一例。
[0056]
如图4所示，直到实际转速r3超过最大转速r1，限制率为最大值的100％。若实际转
速r3超过最大转速r1，则实际转速r3和最大转速r1的差（r3-r1）越大，限制率变得越小，最终成为最小值0％。在图4示出的例子中，限制率的值越小，要求扭矩ｗ1越被较大地限制。
[0057]
图4示出的限制率具有与实际转速r3超过最大转速r1时的差（r3-r1）成比例的直线状的特性，但也可以具有限制率缓慢地变化的曲线状的特性。
[0058]
限制率的特性为，与车辆类型对应而从实验值等事先计算、设定不干扰通常的扭矩控制且能够迅速地限制扭矩的异常上升的适当值。
[0059]
如图4所示，在实际转速r3超过最大转速r1的时机，开始扭矩限制。在目标转速r2上升的过程中，实际转速r3比目标转速r2小，所以通过将最大转速r1变更为目标转速r2未超过变更前的最大转速r1时的实际转速r3，从而变更后的最大转速r1如图4所示被降低，通过降低，跟随目标转速r2而上升的实际转速r3超过最大转速r1的时机变早，因此与最大转速r1为固定值的情况相比，直到扭矩限制开始的时间被缩短。
[0060]
图5示出故障发生时的实际扭矩的一例。
[0061]
如图5所示，若在时刻t1发生第一控制部10的故障，由第一控制部10计算出的目标转速r2上升，则要求扭矩ｗ10也变大，所以实际扭矩ｗ30也上升。并且，从不仅是目标转速r2，实际转速r3也超过最大转速r1的时刻t3，在第二控制部20中开始扭矩限制，实际扭矩ｗ30急速下降。这样地由于扭矩限制的开始而实际扭矩ｗ30下降的情况，是从实际转速r3超过最大转速r1的时刻开始的，因此产生从故障发生到扭矩限制开始的延迟时间td。
[0062]
相对于此，通过在目标转速r2超过最大转速r1的时刻t3变更、降低最大转速r1，从而更早地在变更的时刻实际转速r3超过最大转速r1，开始扭矩限制。由此，直到扭矩限制开始的延迟时间td缩短时间ts。
[0063]
如上所述，本实施方式的发动机控制装置100为，若由第一控制部10计算出的目标转速r2超过在第二控制部20中设定的最大转速r1，则与由第二控制部20计算出的实际转速r3和最大转速r1的差对应，限制在第一控制部10中控制的发动机的输出扭矩。由此，即使在由第一控制部10的错误导致目标转速r2异常地上升的情况下，也能够防止随着异常的上升的输出扭矩的上升。
[0064]
此外，在第二控制部20中，将在第二控制部20中设定的最大转速r1变更为目标转速r2超过最大转速r1之前的实际转速r3。由此，能够降低最大转速r1，能够将若实际转速r3超过最大转速r1则开始的扭矩限制的开始时机提前。
[0065]
此外，第二控制部20不是在检测到实际扭矩ｗ30超过容许扭矩ｗ20的错误的时刻，而是在目标转速r2超过最大转速r1一定次数的时刻进行最大转速r1的变更。因而，能够更早地进行最大转速r1的降低，能够将扭矩限制的开始时机提前。
[0066]
第二控制部20通过将目标转速r2与最大转速r1进行比较这样的简单处理来决定最大转速r1的变更，因此能够减轻对于目标转速r2的异常值的监视负荷。
[0067]
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不被限定于上述实施方式，在本发明的技术范围内能够进行各种变形以及变更。
[0068]
例如，在第二控制部20中，作为变更后的最大转速r1的实际转速r3只要是目标转速r2超过最大转速r1之前的实际转速r3，则可以变更为即将超过之前的实际转速r3，也可以变更为即将超过之前更往前的实际转速r3。通过变更为更小的实际转速r3，能够进一步将扭矩限制的开始时机提前。
[0069]
此外，在上述实施方式中，是通过限制作为容许扭矩ｗ20的一部分的驾驶者的要求扭矩ｗ1来限制容许扭矩ｗ20的结构，但也可以是限制容许扭矩ｗ20整体的结构。此外，在上述实施方式中，是通过限制容许扭矩ｗ20，将要求扭矩ｗ10和容许扭矩ｗ20中较小一方输出，从而限制发动机的输出扭矩的结构，但也可以是第二控制部20直接限制由第一控制部10计算出的要求扭矩ｗ10的结构。
[0070]
附图标记100 发动机控制装置10 第一控制部11 要求扭矩计算部20 第二控制部21 容许扭矩计算部24 限制率计算部241 最大转速设定部242 限制率决定部25 乘法运算部。