JP2004183480A

JP2004183480A - 内燃機関のトルク制御装置

Info

Publication number: JP2004183480A
Application number: JP2002347621A
Authority: JP
Inventors: Naoki Osumi; 直樹大角
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02
Also published as: US20040107038A1

Abstract

【課題】適合工数を削減すると共に、パラメータ入力に対してより滑らかな目標機関軸トルク変化を得ること。
【解決手段】目標機関出力仕事率演算処理１１で目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄがアクセル開度Ａａｃｃに基づき１次元テーブルにより求められる。この目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄに対応して目標機関出力トルク演算処理１２では、機関回転速度Ｎｅに基づき目標機関出力トルクＴＥｄｍｄが所定の演算式を用いて算出される。そして、目標機関軸トルク演算処理１４で目標機関出力トルクＴＥｄｍｄから機関損失トルクＴＥｌｏｓｓが減算されることで、最終的に目標機関軸トルクＴＳｄｍｄが算出される。このため、適合工数が少なくて済み、かつ演算式にて算出される目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ及び目標機関軸トルクＴＳｄｍｄを、滑らかに変化させることができ、トルク制御性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバ（運転者）により要求される内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関のトルク制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のトルク制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平１１−３２４７３３号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、電子スロットルシステムを備えた電子制御燃料噴射式内燃機関に、可変吸気量制御機構や可変バルブタイミング制御機構等のトルクを変化させる要因となる機構が搭載されている場合でも、内燃機関の駆動軸のトルクの目標値である目標機関軸トルク（必要トルク）をアクセルペダル操作量とその時の機関回転速度とに応じて変化させる技術が示されている。
【特許文献】特開平１１−３２４７３３号公報（第２頁）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、アクセルペダル操作量に相当するアクセル開度の検出値とその時の機関回転速度とに基づき目標機関軸トルクを算出している。即ち、従来制御では、図５に示すような２入力１出力の２次元マップを用い、アクセル開度Ａａｃｃ〔°〕及び機関回転速度Ｎｅ〔ｒｐｍ〕の複数のパラメータ入力によって目標機関軸トルク〔Ｎ・ｍ：ニュートンメートル〕を求めていた。
【０００４】
この２次元マップの設定に際しては、アクセル開度及び機関回転速度をパラメータとして、それらの複数の組合わせ点における適合により目標機関軸トルクを求める必要があり、これにかかる適合工数は多大なものであった。更に、設定された２次元マップは複数の組合わせ点をつないだ折線的なものとならざるを得ないため、パラメータ入力に対して滑らかな目標機関軸トルク変化が得られないという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、適合工数を削減すると共に、パラメータ入力に対してより滑らかな目標機関軸トルク変化を得ることが可能な内燃機関のトルク制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関のトルク制御装置によれば、目標機関出力仕事率演算手段でドライバのアクセル操作量のみの適合要素にて、例えば、１次元テーブルまたは演算式により目標機関出力仕事率が求められ、この目標機関出力仕事率に対応して目標機関出力トルク演算手段で回転速度検出手段で検出された機関回転速度に基づき目標機関軸トルクに関連する物理量として内燃機関の燃焼により発生される目標機関出力トルクが所定の演算式を用いて算出され、この目標機関出力トルクに基づき制御手段によって内燃機関に設けられるアクチュエータが駆動される。このため、適合工数が少なくて済み、かつ機関回転速度に基づき演算式にて算出される目標機関軸トルクに関連する物理量としての目標機関出力トルクが滑らかに変化されることでトルク制御性が向上され、内燃機関に設けられるアクチュエータが好適に駆動される。
【０００７】
請求項２の内燃機関のトルク制御装置では、目標機関軸トルク演算手段で目標機関軸トルクに関連する中間的な物理量としての目標機関出力トルクから機関損失トルク演算手段で算出された内燃機関の機械的なエネルギ損失としての機関損失トルクが減算されることで、最終的に目標機関軸トルクが算出される。このように、滑らかに変化される目標機関出力トルクから単に機関損失トルクが減算され算出される目標機関軸トルクが、目標機関出力トルクと同様、滑らかに変化されることで、アクチュエータが好適に駆動される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のトルク制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１において、１０は車両の制御ユニットであり、制御ユニット１０は、出力ライン２２を介して内燃機関の駆動ユニット４０と接続されている。また、制御ユニット１０は、入力ライン２１を介してアクセル開度センサ３２と接続されている。そして、制御ユニット１０には、ドライバにより操作自在なアクセルペダル３１のアクセル操作量に応じたアクセル開度センサ３２からのアクセル開度Ａａｃｃ〔°〕が入力されている。更に、制御ユニット１０には、入力ライン２３を介して接続された回転速度センサ３３からの機関回転速度Ｎｅ〔ｒｐｍ〕、入力ライン２４を介して接続された吸気温センサ３４からの吸気温Ｔａ〔℃〕、入力ライン２５を介して接続された大気圧センサ３５からの大気圧Ｐａ〔ｋＰａ：キロパスカル〕、入力ライン２６を介して接続された吸気圧センサ３６からの吸気圧Ｐｉｍ〔ｋＰａ〕等がそれぞれ入力されている。
【００１１】
制御ユニット１０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ、各種データ等を格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、上述の入力ライン２１，２３，２４，２５，２６からの各種センサ信号等を入力する入力回路、上述の出力ライン２２に制御信号等を出力する出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のトルク制御装置で使用されている制御ユニット１０による個々の制御プログラムステップを示す図１の各ブロックについて詳細に説明する。
【００１３】
図１に示す各ブロックのうち、目標機関出力仕事率演算処理１１には、アクセル開度センサ３２からのアクセル開度Ａａｃｃが読込まれる。このアクセル開度Ａａｃｃに基づき目標機関出力仕事率演算処理１１にて目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄが算出される。
【００１４】
また、目標機関出力トルク演算処理１２には、目標機関出力仕事率演算処理１１にて算出された目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄ及び回転速度センサ３３からの機関回転速度Ｎｅ、更に、定数（一定値）Ｃｃｎｖｔが読込まれる。これらの入力値に基づき目標機関出力トルク演算処理１２にて、目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕が算出される。この目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕は、ドライバの要求に応じて内燃機関の燃焼によって発生すべき出力トルクである。
【００１５】
そして、機関損失トルク演算処理１３には、回転速度センサ３３からの機関回転速度Ｎｅ、吸気温センサ３４からの吸気温Ｔａ、大気圧センサ３５からの大気圧Ｐａ、吸気圧センサ３６からの吸気圧Ｐｉｍが読込まれる。これらの入力値に基づき機関損失トルク演算処理１３にて機関損失トルクＴＥｌｏｓｓ〔Ｎ・ｍ〕が算出される。この機関損失トルクＴＥｌｏｓｓ〔Ｎ・ｍ〕は、内燃機関の燃焼によって発生する出力トルクに対して、ポンピングロスや摩擦等により失ってしまうトルクである。この機関損失トルク演算処理１３にて算出された機関損失トルクＴＥｌｏｓｓ〔Ｎ・ｍ〕及び目標機関出力トルク演算処理１２にて算出された目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕は目標機関軸トルク演算処理１４に入力される。
【００１６】
目標機関軸トルク演算処理１４では、入力された目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕に対して機関損失トルクＴＥｌｏｓｓ〔Ｎ・ｍ〕または必要に応じて他の運転パラメータが考慮され、内燃機関の駆動軸が発生すべき目標機関軸トルクＴＳｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕が算出される。この目標機関軸トルク演算処理１４にて算出された目標機関軸トルクＴＳｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕は機関制御回路１５に入力される。機関制御回路１５では、入力された目標機関軸トルクＴＳｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕による目標設定値に応じて駆動ユニット４０が調整される。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のトルク制御装置で使用されている制御ユニット１０における目標機関出力仕事率、目標機関出力トルク、機関損失トルクに基づく目標機関軸トルク演算の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図１、図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３は図２でアクセル開度Ａａｃｃ〔°〕をパラメータとして目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄ〔Ｗ：ワット〕を求めるテーブルである。また、図４は図２における目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄに対応する機関回転速度Ｎｅと目標機関出力トルクＴＥｄｍｄとの関係を示す特性図である。なお、この目標機関軸トルク演算ルーチンは所定時間毎に制御ユニット１０にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、回転速度センサ３３からの機関回転速度Ｎｅ〔ｒｐｍ〕、吸気温センサ３４からの吸気温Ｔａ〔℃〕、大気圧センサ３５からの大気圧Ｐａ〔ｋＰａ〕、吸気圧センサ３６からの吸気圧Ｐｉｍ〔ｋＰａ〕が読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、内燃機関の機械的なエネルギ損失である機関損失トルクＴＥｌｏｓｓ〔Ｎ・ｍ〕がステップＳ１０１で読込まれた機関回転速度Ｎｅ、吸気温Ｔａ、大気圧Ｐａ、吸気圧Ｐｉｍに基づき算出される。なお、このステップＳ１０２は、図１の機関損失トルク演算処理１３に対応している。
【００１９】
次にステップＳ１０３に移行して、ドライバのアクセルペダル３１のアクセル操作量に応じたアクセル開度センサ３２からのアクセル開度Ａａｃｃ〔°〕が読込まれる。次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０３で読込まれたアクセル開度Ａａｃｃ〔°〕をパラメータとして、予め記憶されている図３に示す１次元テーブルＴａｂｌｅ（Ａａｃｃ）により目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄ〔Ｗ〕が算出される。ここで、アクセル開度Ａａｃｃ〔°〕における中間開度については、周知の補間演算により目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄが算出される。なお、このステップＳ１０４は、図１の目標機関出力仕事率演算処理１１に対応している。
【００２０】
次にステップＳ１０５に移行して、次式（１）に示すように、ステップＳ１０４で算出された目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄ〔Ｗ〕がステップＳ１０１で読込まれた機関回転速度Ｎｅ〔ｒｐｍ〕にて除算され、これにトルク換算のための定数Ｃｃｎｖｔが乗算され、図示トルクとしての目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕が算出される。なお、このステップＳ１０５は、図１の目標機関出力トルク演算処理１２に対応している。
【００２１】
【数１】
ＴＥｄｍｄ ←Ｃｃｎｖｔ＊ＰＥｄｍｄ／Ｎｅ・・・（１）
【００２２】
この演算式（１）による機関回転速度Ｎｅに応じたアクセル開度Ａａｃｃ毎の目標機関出力トルクＴＥｄｍｄは、図４に示すような特性図となる。つまり、目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄを一定とすると機関回転速度Ｎｅと目標機関出力トルクＴＥｄｍｄとは略反比例の関係となる。
【００２３】
次にステップＳ１０６に移行して、次式（２）に示すように、ステップＳ１０５で算出された目標機関出力トルクＴＥｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕からステップＳ１０２で算出された機関損失トルクＴＥｌｏｓｓ〔Ｎ・ｍ〕が減算され、目標機関軸トルクＴＳｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕が算出される。なお、このステップＳ１０６は、図１の目標機関軸トルク演算処理１４に対応している。
【００２４】
【数２】
ＴＳｄｍｄ ←ＴＥｄｍｄ −ＴＥｌｏｓｓ・・・（２）
【００２５】
次にステップＳ１０７に移行して、ステップＳ１０６で算出された目標機関軸トルクＴＳｄｍｄ〔Ｎ・ｍ〕が機関制御回路１５に出力され、本ルーチンを終了する。
【００２６】
このように、本実施例の内燃機関のトルク制御装置は、ドライバのアクセルペダル３１のアクセル操作量に応じたアクセル開度センサ３２からのアクセル開度Ａａｃｃに基づき内燃機関（図示略）が燃焼により発生する目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄを算出する制御ユニット１０における目標機関出力仕事率演算処理１１にて達成される目標機関出力仕事率演算手段と、内燃機関の機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度検出手段としての回転速度センサ３３と、目標機関出力仕事率演算処理１１で算出された目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄと回転速度センサ３３で検出された機関回転速度Ｎｅとに基づき内燃機関が燃焼により発生する目標機関出力トルクＴＥｄｍｄを算出する制御ユニット１０における目標機関出力トルク演算処理１２にて達成される目標機関出力トルク演算手段と、目標機関出力トルク演算処理１２で算出された目標機関出力トルクＴＥｄｍｄに基づき内燃機関に設けられるアクチュエータとしての駆動ユニット４０を駆動する制御ユニット１０にて達成される制御手段とを具備し、目標機関出力トルク演算処理１２は、上式（１）からなる所定の演算式を用いて目標機関出力トルクＴＥｄｍｄを算出するものである。
【００２７】
つまり、目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄがアクセル開度Ａａｃｃに基づき１次元テーブルにより求められる。この目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄに対応して機関回転速度Ｎｅに基づき目標機関軸トルクＴＳｄｍｄに関連する中間的な物理量としての目標機関出力トルクＴＥｄｍｄが上式（１）の演算式にて算出され、この目標機関出力トルクＴＥｄｍｄに基づき内燃機関に設けられる駆動ユニット４０が駆動される。このため、適合工数が少なくて済み、かつ機関回転速度Ｎｅに基づき演算式にて算出される目標機関軸トルクＴＳｄｍｄに関連する物理量としての目標機関出力トルクＴＥｄｍｄを滑らかに変化させ、駆動ユニット４０を好適に駆動させることができる。
【００２８】
また、本実施例の内燃機関のトルク制御装置は、内燃機関の機械的なエネルギ損失を機関損失トルクＴＥｌｏｓｓとして算出する制御ユニット１０における機関損失トルク演算処理１３にて達成される機関損失トルク演算手段と、目標機関出力トルク演算処理１２で算出された目標機関出力トルクＴＥｄｍｄと機関損失トルク演算処理１３で算出された機関損失トルクＴＥｌｏｓｓとに基づき目標機関軸トルクＴＳｄｍｄを算出する制御ユニット１０における目標機関軸トルク演算処理１４にて達成される目標機関軸トルク演算手段とを具備し、制御ユニット１０にて達成される制御手段は、目標機関軸トルク演算処理１４で算出された目標機関軸トルクＴＳｄｍｄに基づきアクチュエータとしての駆動ユニット４０を駆動するものである。
【００２９】
つまり、目標機関軸トルクＴＳｄｍｄに関連する物理量としての目標機関出力トルクＴＥｄｍｄから機関損失トルクＴＥｌｏｓｓが減算されることで、最終的に目標機関軸トルクＴＳｄｍｄが算出される。このように、滑らかに変化される目標機関出力トルクＴＥｄｍｄから単に機関損失トルクＴＥｌｏｓｓが減算され算出される目標機関軸トルクＴＳｄｍｄは、目標機関出力トルクＴＥｄｍｄと同様、滑らかに変化させ、駆動ユニット４０を好適に駆動させることができる。
【００３０】
ところで、上記実施例では、アクセル開度Ａａｃｃに応じて目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄを１次元テーブルを用いて求めているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、所定の演算式を用いて算出するようにしてもよい。なお、アクセル開度Ａａｃｃに応じた目標機関出力仕事率ＰＥｄｍｄを演算式を用いて算出可能とすると、適合工数をより少なくできるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のトルク制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のトルク制御装置で使用されている制御ユニットにおける目標機関軸トルク演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は図２でアクセル開度をパラメータとして目標機関出力仕事率を求めるテーブルである。
【図４】図４は図２における目標機関出力仕事率に対応する機関回転速度と目標機関出力トルクとの関係を示す特性図である。
【図５】図５は従来制御で用いられているアクセル開度及び機関回転速度をパラメータとして目標機関軸トルクを求める２次元マップである。
【符号の説明】
１０制御ユニット
３１アクセルペダル
３２アクセル開度センサ
３３回転速度センサ

Claims

ドライバのアクセル操作量に応じて内燃機関が燃焼により発生する目標機関出力仕事率を算出する目標機関出力仕事率演算手段と、
前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記目標機関出力仕事率演算手段で算出された目標機関出力仕事率と前記回転速度検出手段で検出された機関回転速度とに基づき前記内燃機関が燃焼により発生する目標機関出力トルクを算出する目標機関出力トルク演算手段と、
前記目標機関出力トルク演算手段で算出された目標機関出力トルクに基づき前記内燃機関に設けられるアクチュエータを駆動する制御手段とを具備し、
前記目標機関出力トルク演算手段は、所定の演算式を用いて前記目標機関出力トルクを算出することを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。
前記内燃機関の機械的なエネルギ損失を機関損失トルクとして算出する機関損失トルク演算手段と、
前記目標機関出力トルク演算手段で算出された目標機関出力トルクと前記機関損失トルク演算手段で算出された機関損失トルクとに基づき前記目標機関軸トルクを算出する目標機関軸トルク演算手段とを具備し、
前記制御手段は、前記目標機関軸トルク演算手段で算出された目標機関軸トルクに基づき前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のトルク制御装置。