JP2005291174A - 車両用エンジンのトルク制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジントルク特性の誤学習を抑制し、ひいては信頼性の高いエンジントルク制御を実現する。
【解決手段】第1のトルク算出部10では、トルコン特性を用いて推定トルクTpを算出し、第2のトルク算出部20では、エンジントルク特性を用いて推定トルクTeを算出する。誤差学習部30では、推定トルクTpに対する推定トルクTeの誤差量をエンジン運転領域ごとに学習し、誤差学習値を算出する。このとき、トルコンの入力軸回転数又は出力軸回転数の変化率が所定範囲外となる場合等に、エンジントルク特性の学習を禁止する。要求空気量算出部40では、誤差学習部30で学習した誤差学習値を要求トルクTrに反映しつつ、その反映後のTrに基づいて要求空気量を算出する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両用エンジンのトルク制御装置に関するものである。
車載エンジンで発生するトルクを制御する制御装置として、従来より例えば特許文献1が知られている。特許文献1の駆動トルク制御装置では、エンジン回転数と、エンジンの出力決定要素としてのスロットル開度と、エンジン出力軸トルクとの関係がエンジントルク特性として予め規定されており、そのエンジントルク特性を用いてエンジン出力軸トルクが算出される。また、自動変速機を構成するトルクコンバータの容量特性を用いてトルコン入力軸トルクが算出される。そして、エンジン出力軸トルクとトルコン入力軸トルクとの偏差に応じてエンジントルク特性が更新され、それによりエンジンの個体差や経時変化分の補正が行われるようになっていた。また、同特許文献1には、変速中でないこと、減速中でないこと、速度比(=トルコン出力軸回転数/トルコン入力軸回転数)が所定値未満であること、スロットル開度変化時でないこと等を実行許可条件としてエンジントルク特性を更新することが記載されている。
しかしながら、エンジントルク特性を学習する際、上記の如く実行許可条件を規定しただけでは、トルクコンバータ特性を用いたエンジントルクの推定精度が保証できない。そのため、エンジントルク特性が誤って学習されるといった問題が生じていた。
特開平8−142710号公報
本発明は、エンジントルク特性の誤学習を抑制し、ひいては信頼性の高いエンジントルク制御を実現することができる車両用エンジンのトルク制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
本発明のトルク制御装置では前提として、トルクコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数との関係に基づいて規定したトルクコンバータ特性を用いてエンジントルクの第1推定値が算出されると共に、エンジン回転数とエンジン負荷との関係に基づいて規定したエンジントルク特性を用いてエンジントルクの第2推定値が算出される。また、第1推定値と第2推定値との比較に基づいてエンジントルク特性が学習される。そして、請求項1の発明では特に、トルクコンバータの入力軸回転数又は出力軸回転数の変化率が所定範囲外となる場合にエンジントルク特性の学習が禁止される。
例えば、変速部の変速時やトルクコンバータに設けたロックアップ機構の状態変化時などにおいてはトルクコンバータの入出力軸回転数が急激に変化し、かかる状態下では、トルクコンバータ特性を用いたエンジントルクの推定精度が保証できず、ひいてはエンジントルク特性が適正に学習できない。これに対し上記構成によれば、トルクコンバータの入力軸回転数又は出力軸回転数の変化率が所定範囲外となる場合にエンジントルク特性の学習が禁止されるため、エンジントルク特性が誤って学習されるといった不都合が抑制できる。その結果、信頼性の高いエンジントルク制御が実現できる。
請求項2の発明では、トルクコンバータのロックアップ機構が作動状態から非作動状態に移行する際、その移行開始後、所定期間内はエンジントルク特性の学習が禁止される。つまり、ロックアップ機構が作動から非作動に移行する時には、同機構のロックアップクラッチの締結が完全に開放されるまでには所定時間を要し、その移行期間内にエンジントルクを推定すると、ロックアップクラッチが完全に開放されていない状態でエンジントルクを推定することとなる。この場合、エンジントルクの一部はロックアップクラッチを介して伝達され、トルコンの特性を用いた推定トルクと実際のエンジントルクは誤差を生じる。かかる状態下では、トルクコンバータ特性を用いたエンジントルクの推定精度が保証できず、ひいてはエンジントルク特性が適正に学習できない。これに対し上記構成によれば、ロックアップの非作動移行後、所定期間はエンジントルク特性の学習が禁止されるため、エンジントルク特性が誤って学習されるといった不都合が抑制できる。その結果、信頼性の高いエンジントルク制御が実現できる。
請求項3の発明では、トルクコンバータの入力軸トルクに影響を及ぼす補機が作動中であればエンジントルク特性の学習が禁止される。つまり、車両に搭載された補機には、トルクの発生又は消費によりトルクコンバータの入力軸トルクに変化を与えるものがあり、更にはその補機トルクが把握できない又は把握しにくいものがある。この場合、補機の作動中はトルクコンバータ特性を用いたエンジントルクの推定精度が保証できず、ひいてはエンジントルク特性が適正に学習できない。これに対し上記構成によれば、補機の作動中はエンジントルク特性の学習が禁止されるため、エンジントルク特性が誤って学習されるといった不都合が抑制できる。その結果、信頼性の高いエンジントルク制御が実現できる。
請求項4の発明では、トルクコンバータの入力軸トルクに影響を及ぼす補機の作動状態変化中又は変化後所定期間内はエンジントルク特性の学習が禁止される。つまり、補機の作動状態の変化後、消費する補機トルクが安定するまでには所定時間を要し、この間の補機トルクを正確に算出することはできない。この場合、トルクコンバータ特性を用いたエンジントルクの推定精度が保証できず、ひいてはエンジントルク特性が適正に学習できない。これに対し上記構成によれば、補機の作動状態変化中又は変化後所定期間内はエンジントルク特性の学習が禁止されるため、エンジントルク特性が誤って学習されるといった不都合が抑制できる。その結果、信頼性の高いエンジントルク制御が実現できる。
請求項5の発明では、エンジントルク特性の学習手段として、第1推定値と第2推定値との差に基づく誤差学習値がエンジン運転領域毎に逐次更新される。この場合、エンジン運転領域毎の誤差学習値を用いることにより、学習結果を好適に反映しつつエンジントルクの算出が可能となる。
エンジントルクの学習不十分の状態では、学習の機会を増やしたいが、ロックアップ作動中はトルクコンバータ特性を用いたエンジントルク算出は実施できず、エンジントルク特性の学習も進行しない。そこで、請求項6に記載したように、エンジントルク特性が学習不十分の状態である場合に、ロックアップ機構の作動が制限されると良い。これにより、エンジントルク特性の迅速な学習が実現できる。
上記請求項6においては請求項7に記載したように、エンジントルク特性の学習値が所定範囲の上限又は下限にあり、その状態が所定回以上継続する場合に学習不十分の状態であると判定すると良い。
エンジントルク特性の学習値又は2つの方式によるエンジントルク推定値(第1推定値と第2推定値)の差が機差ばらつきや経年変化により考えうる値以上となる場合には、エンジン又はトルコンで何らかの異常が発生したと考えられる。そこで、請求項8に記載したように、エンジントルク特性の学習値が所定範囲内にない場合、又は第1推定値と第2推定値との差が所定値よりも大きい場合、エンジン又はトルクコンバータで異常が発生した旨判定すると良い。これにより、異常の早期検知が可能となる。また、エンジントルク特性の学習値が所定範囲内にない場合、又は2つの方式によるエンジントルク推定値(第1推定値と第2推定値)の差が所定値よりも大きい場合、エンジントルク特性の学習を禁止するようにしても良く、これにより、学習の信頼性が向上する。
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、自動車用エンジンの制御システムに適用されるものであり、当該制御システムにおいて電子制御ユニット(以下、ECUという)によりエンジンの運転状態を好適に制御するための手法について以下に詳述する。周知構成であるため図示は省略するが、車両は、エンジンと該エンジンのクランク軸(出力軸)に連結されたトルクコンバータ付き自動変速機とを備えており、エンジンの出力がクランク軸を介して自動変速機に伝達され、更に自動変速機の出力軸の回転がディファレンシャルギア及び車軸を介して車輪に伝達されることで車両が走行する。特にトルクコンバータはロックアップクラッチ機構を有しており、そのロックアップクラッチ機構が作動(ON)した場合には、トルクコンバータの入力軸(エンジンクランク軸)と出力軸とが直結され、エンジン出力が効率良く変速機側に伝達されるようになっている。
また、エンジンには、スロットルバルブの開度を調整するためのスロットルアクチュエータが設けられており、このスロットル開度はドライバのアクセル操作量等に応じて電気的に制御されるようになっている。エンジンECUは、ドライバ要求や他システムの要求に基づいてエンジンに対する要求トルクを設定し、その要求トルクを実現するべく要求空気量(要求スロットル開度)、要求点火時期、要求燃料噴射量を算出し、各アクチュエータへの動作指令をする。なお、説明の便宜上トルクコンバータを略してトルコンとも言う(例えばトルコン特性等)。
図1は、要求空気量算出に関するECUの機能ブロック図であり、先ずは本制御全般の概要について説明する。
図1では、トルコン特性を用いてエンジントルクTpを算出する第1のトルク算出部10と、エンジントルク特性を用いてエンジントルクTeを算出する第2のトルク算出部20とが設けられている。ここで、エンジントルクTpが「エンジントルクの第1推定値」に相当し、以下これを推定トルクTpと言う。また、エンジントルクTeが「エンジントルクの第2推定値」に相当し、以下これを推定トルクTeと言う。またその他に、誤差学習部30と要求空気量算出部40とが設けられている。以下、各機能ブロックについて順に説明する。
第1のトルク算出部10では、トルコン入力軸回転数(=エンジン回転数)Ne及びトルコン出力軸回転数Ntを用いて式(1)により推定トルクTpを算出する。なお、Cpは入力トルク容量係数、Ieはエンジン及びトルコンのイナーシャ、Tlossはエアコンやオルタネータ等のエンジン補機が消費するトルクである。また、図2にはTp算出の概要を示す。
この場合、トルコン出力軸回転数Ntとトルコン入力軸回転数Neとの比(Nt/Ne)をパラメータとするトルコン容量特性(定常特性)が図3に示すように規定されており、この特性のマップにより入力トルク容量係数Cpが算出される。
また、第2のトルク算出部20では、図4に示すように、基本的に筒内充填空気量Gnとエンジン回転数Neとに対するエンジントルクマップを参照して推定トルクTeを算出する。但し実際には、後記の誤差学習値を反映してTe算出が行われるが、その詳細は後述する。
誤差学習部30では、推定トルクTpに対する推定トルクTeの誤差量Td(=Tp−Te)を、筒内充填空気量Gn及びエンジン回転数Neで規定する各運転領域ごとに式(2)の学習式により学習し、誤差学習値を算出する。図5には誤差学習の概要を示している。
誤差学習値=前回の誤差学習値+0.1*今回の誤差量 …(2)
なお、1回当たりの誤差量Td(=Tp−Te)には上下限が設けられ、誤差量が過剰に大きい又は小さい場合にはその誤差量が上下限値に制限される。また、今回の誤差量について0.1が乗算されてゲイン調整される。
ここで、誤差学習の処理手順を図6のフローチャートに基づいて説明する。この図6の処理はエンジンECUにより、所定の時間周期で実行される。
ステップS101では、トルコン入力軸回転数(エンジン回転数)Neとトルコン出力軸回転数Ntとを読み込む。ステップS102では、エンジントルク特性を用いて推定トルクTeを算出し、ステップS103では、トルコン特性を用いて推定トルクTpを算出する。ステップS104では、推定トルクTp,Teの差により誤差量Tdを算出する。
その後、ステップS105では、誤差学習条件が成立しているか否かを判別する。ここで、誤差学習条件としては、例えば次の(1)〜(6)の具体的条件が設定されており、これら全てが満たされる場合に誤差学習条件が成立していると判別されるようになっている。
(1)速度比(Nt/Ne)が0.9未満であること。
(2)トルコン入力軸回転数Neの変化率が1500(rpm/sec)未満であること。
(3)トルコン出力軸回転数Ntの変化率が1000(rpm/sec)未満であること。
(4)ロックアップクラッチ機構のON→OFF切替時からの経過時間が1sec以上であること。
(5)エアコンやオルタネータ等の補機が非作動(OFF)の状態であること。
(6)全ての運転領域の誤差学習値<20(Nm)であること。
そして、誤差学習条件の成立時にのみステップS106に進み、誤差学習を実行する。特に上記(2)〜(6)の条件について詳しく説明する。自動変速機の変速時やロックアップクラッチ機構の状態変化時においてはトルクコンバータの入出力軸回転数が急激に変化し、Ne,Ntの変化率が所定範囲外となるためにトルコン特性による正確なトルク推定が困難となる。また、ロックアップクラッチ機構のON→OFF切替直後において、ロックアップクラッチの締結が完全に開放されるまでには所定時間を要し、その移行期間内ではロックアップクラッチが完全に開放されていないためにトルコン特性による正確なトルク推定が困難となる。また、エアコンやオルタネータ等の補機の作動中には、その補機トルクによりトルコン入力軸トルクが変化するためにトルコン特性による正確なトルク推定が困難となる。更に、何れかの運転領域において誤差学習値が所定値(例えば、機差ばらつきや経年変化により考えうる値)を超える場合にはエンジン又はトルコンが故障している可能性が高いためにトルコン特性による正確なトルク推定が困難となる。
上記各場合にはエンジントルク特性が適正に学習できないが、既述のとおり誤差学習条件を規定したことにより、エンジントルク特性が誤って学習されるといった不都合が抑制される。補機の作動状態変化中又は変化後所定期間内でないことを、誤差学習条件に追加することも可能である。なお、上記(6)の条件が不成立の場合には、エンジン又はトルコンの故障判定を実施すると共に、エンジンチェックランプ等を点灯して故障を運転者に知らせるようにしている。
また、要求空気量算出部40では、エンジントルク特性を用いて要求空気量を算出するが、この際、前記誤差学習部30で学習した誤差学習値を要求トルクTrに反映し、その反映後のTrに基づいて要求空気量を算出することとしている。なお、要求トルクTrはドライバのアクセル操作量等に基づいて別途算出されるエンジントルクである。その概要を図7に示す。
図7では、要求トルクTrとエンジン回転数Neとをパラメータとしてエンジントルク特性に基づいて要求空気量を算出し、この要求空気量と実Neとからその都度対応する誤差学習値を参照する。そして、この誤差学習値を用いて要求トルクTrを補正し、更に補正後要求トルクをパラメータとして補正後要求空気量を算出する。
一方で、前記誤差学習部30で学習した誤差学習値は推定トルクTeにも反映される。その概要を図8に示す。図8では、筒内充填空気量Gnとエンジン回転数Neとに基づいて推定トルクTeを算出する一方、同じくGn、Neに基づいて誤差学習値を参照する。そして、推定トルクTeを誤差学習値により補正し、補正後推定トルクを求める。
ここで、図7,図8の構成において、推定トルクTeの算出に用いるエンジントルク特性は、要求トルクTrから要求空気量を算出するエンジントルク特性と同一の特性である。従って、上述のように誤差学習値を反映することにより要求トルクTrの実現精度が向上するとともに、推定トルクTeの誤差が0に収束する。トルコン特性を用いて算出した推定トルクTeは推定精度が高いため、本トルク推定手段はトルクセンサとしての利用が可能となる。
ところで、ロックアップ走行が主となるエンジンの運転領域ではトルコン特性を用いたエンジントルク推定は実施できず、エンジントルク特性の誤差学習も実施できない。この場合、エンジントルク学習が不十分な状態となることが考えられる。そこで、エンジントルク特性が学習不十分の状態である場合に、ロックアップ機構の作動を制限する。
図9は、学習状態の判定処理を示すフローチャートであり、本処理はエンジンECUにより所定の時間周期で実行される。当該判定処理では、あるエンジン運転領域における1回の誤差量Tdが連続して上限又は下限となる時、その連続回数をそれぞれカウント(回数i,j)する。そして、何れかが所定回数以上(i>Ki,j>Kj)となる時その運転領域における誤差学習が不十分であると判定し、誤差学習が不十分であることを示すフラグLs=1とするようにしている。
図9において、ステップS201では、エンジン回転数Neと筒内充填空気量Gnとよりなるその時のエンジン運転領域を読み込み、続くステップS202では、今回算出した誤差量Tdを読み込む。その後、ステップS203では、誤差量Tdが所定の上限値に達しているか否かを判別する。そして、YESの場合、ステップS204でj値を0にクリアすると共に、ステップS205でi値を1インクリメントする。その後、i>Kiである場合にフラグLs=1とする(ステップS206,S207)。
また、誤差量Td<上限値の場合、ステップS208ではi値を0にクリアし、続くステップS209では、誤差量Tdが所定の下限値に達しているか否かを判別する。そして、YESの場合、ステップS210でj値を1インクリメントする。その後、j>Kjである場合にフラグLs=1とする(ステップS211,S207)。誤差量Tdが上限値と下限値との間にある場合には、j値を0にクリアすると共にLs=0とする(ステップS212,S213)。
上記の如くフラグLsがセットされた場合、ロックアップの作動を禁止する。この場合、多数の運転領域のうち何れかの運転領域でLs=1である時にロックアップの作動を禁止する。但し、Ls=1とされた運転領域又はその近傍領域でのみロックアップの作動を禁止する構成でも良い。
以上詳述した本実施の形態によれば、トルコンの入出力軸回転数の変化率、ロックアップ機構や補機の作動状態等により誤差学習条件を規定したため(前記(1)〜(6)の条件参照)、エンジントルク特性が誤って学習されるといった不都合が抑制でき、信頼性の高いエンジントルク制御が実現できる。
エンジントルク特性が学習不十分の状態である場合に、ロックアップ機構の作動を制限するようにしたため、学習の機会を増やすことができ、エンジントルク特性の迅速な学習が実現できる。
また、誤差学習値が所定値よりも大きい場合に、エンジン又はトルコンで故障(異常)が発生したと判定するようにしたため、故障の早期検知が可能となる。
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
上記実施の形態では、誤差学習条件を前記(1)〜(6)の如く規定したが、その規定を変更することも可能である。本発明を具体化する上で、少なくとも前記(2)〜(6)の1つを規定しておくと良い。
2つの方式によるエンジントルク推定値(推定トルクTp,Te)の差が所定値よりも大きい場合、エンジン又はトルコンで異常(故障)が発生した旨判定すると良い。これにより、異常の早期検知が可能となる。また、2つの方式によるエンジントルク推定値(推定トルクTp,Te)の差が所定範囲内にない場合、エンジントルク特性の学習を禁止するようにしても良く、これにより、学習の信頼性が向上する。
上記実施の形態では、エンジントルク特性の学習手段として誤差学習値をエンジン運転領域毎に逐次更新したが、この構成を変更する。例えば、エンジントルクマップの値を運転領域毎に更新する構成としても良い。
上記実施の形態では、誤差量Tdに応じて誤差学習の状態を判定し、誤差学習が不十分である場合にロックアップ機構の作動を制限したが、その状態とした後でも誤差学習不十分の状態が解消されず継続される場合に、エンジン又はトルコンで異常が発生したと判定するようにしても良い。
要求空気量算出に関するECUの機能ブロック図である。 第1のトルク算出部の概略構成を示す図である。 トルコン容量特性を示す図である。 第2のトルク算出部の概略構成を示す図である。 誤差学習部の概略構成を示す図である。 誤差学習処理を示すフローチャートである。 要求空気量算出部の概略構成を示す図である。 推定トルクTeへの誤差学習値の反映を説明するための図である。 学習状態の判定処理を示すフローチャートである。
符号の説明
10…第1のトルク算出部、20…第2のトルク算出部、30…誤差学習部。

Claims (8)

  1. エンジンの出力軸の回転をトルクコンバータ及び変速部を介して車輪側に伝達する車両に適用され、
    前記トルクコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数との関係に基づいて規定したトルクコンバータ特性を用いてエンジントルクの第1推定値を算出する手段と、
    エンジン回転数とエンジン負荷との関係に基づいて規定したエンジントルク特性を用いてエンジントルクの第2推定値を算出する手段と、
    前記第1推定値と前記第2推定値との比較に基づいて前記エンジントルク特性を学習する手段と、
    前記トルクコンバータの入力軸回転数又は出力軸回転数の変化率が所定範囲外となる場合に前記エンジントルク特性の学習を禁止する手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用エンジンのトルク制御装置。
  2. エンジンの出力軸の回転をトルクコンバータ及び変速部を介して車輪側に伝達する車両に適用され、
    前記トルクコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数との関係に基づいて規定したトルクコンバータ特性を用いてエンジントルクの第1推定値を算出する手段と、
    エンジン回転数とエンジン負荷との関係に基づいて規定したエンジントルク特性を用いてエンジントルクの第2推定値を算出する手段と、
    前記第1推定値と前記第2推定値との比較に基づいて前記エンジントルク特性を学習する手段と、
    前記トルクコンバータに設けたロックアップ機構が作動状態から非作動状態に移行する際、その移行開始後、所定期間内は前記エンジントルク特性の学習を禁止する手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用エンジンのトルク制御装置。
  3. エンジンの出力軸の回転をトルクコンバータ及び変速部を介して車輪側に伝達する車両に適用され、
    前記トルクコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数との関係に基づいて規定したトルクコンバータ特性を用いてエンジントルクの第1推定値を算出する手段と、
    エンジン回転数とエンジン負荷との関係に基づいて規定したエンジントルク特性を用いてエンジントルクの第2推定値を算出する手段と、
    前記第1推定値と前記第2推定値との比較に基づいて前記エンジントルク特性を学習する手段と、
    前記トルクコンバータの入力軸トルクに影響を及ぼす補機が作動中であれば前記エンジントルク特性の学習を禁止する手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用エンジンのトルク制御装置。
  4. エンジンの出力軸の回転をトルクコンバータ及び変速部を介して車輪側に伝達する車両に適用され、
    前記トルクコンバータの入力軸回転数と出力軸回転数との関係に基づいて規定したトルクコンバータ特性を用いてエンジントルクの第1推定値を算出する手段と、
    エンジン回転数とエンジン負荷との関係に基づいて規定したエンジントルク特性を用いてエンジントルクの第2推定値を算出する手段と、
    前記第1推定値と前記第2推定値との比較に基づいて前記エンジントルク特性を学習する手段と、
    前記トルクコンバータの入力軸トルクに影響を及ぼす補機の作動状態変化中又は変化後所定期間内は前記エンジントルク特性の学習を禁止する手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用エンジンのトルク制御装置。
  5. 前記エンジントルク特性の学習手段として、前記第1推定値と前記第2推定値との差に基づく誤差学習値をエンジン運転領域毎に逐次更新する請求項1乃至4の何れかに記載の車両用エンジンのトルク制御装置。
  6. 前記エンジントルク特性の学習状態を判定する手段を更に備え、学習不十分の状態であれば、前記トルクコンバータに設けたロックアップ機構の作動を制限する請求項1乃至5の何れかに記載の車両用エンジンのトルク制御装置。
  7. 所定周期で更新する前記エンジントルク特性の学習値が所定範囲の上限又は下限にあり、その状態が所定回以上継続する場合に学習不十分の状態であると判定する請求項6に記載の車両用エンジンのトルク制御装置。
  8. 前記エンジントルク特性の学習値が所定範囲内にない場合、又は前記第1推定値と前記第2推定値との差が所定値よりも大きい場合、エンジン又はトルクコンバータで異常が発生した旨判定する請求項1乃至7の何れかに記載の車両用エンジンのトルク制御装置。
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