JP2006037924A

JP2006037924A - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP2006037924A
Application number: JP2004222929A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tanaka; 田中　　誠; Hidehiko Asakuma; 英彦朝熊
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US20060025916A1

Abstract

【課題】大気圧の推定精度を向上させる。
【解決手段】スロットル開度と吸気管圧力等に基づいて推定大気圧を算出する。一方、車速の変化量と要求トルクとに応じて推定道路勾配を算出し、推定大気圧の上限ガード値と下限ガード値を、それぞれ推定道路勾配と走行距離とを用いて補正する。これにより、走行道路の勾配とその走行距離とに応じて標高が変化して大気圧が変化するのに対応して、推定大気圧のガード値を適正値に設定する。このガード値を用いて推定大気圧をガード処理することで、最終的な推定大気圧を決定する。これにより、車両走行中にスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて算出した推定大気圧の誤差が大きくなり過ぎた場合でも、大気圧の変化に対応した適正なガード値で推定大気圧をガード処理することができ、推定大気圧の誤差を適正範囲内に収めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、大気圧の推定精度向上を目的とした車両の制御装置に関するものである。

一般に、車両の走行中は、高度の変化等によって大気圧が変化して吸入空気の密度（質量流量）が変化するため、内燃機関の空燃比制御精度を向上させるには、大気圧に応じて空燃比制御パラメータを補正する必要がある。しかし、大気圧を検出する大気圧センサを設けると、その分、コストアップしてしまう。

そこで、低コスト化のために、特許文献１（特開２０００−３４５９１０号公報）に記載されているように、大気圧センサを用いずに、スロットル開度センサで検出したスロットル開度と吸気管圧力センサで検出した吸気管圧力とに基づいて大気圧を推定するようにしたものがある。
特開２０００−３４５９１０号公報（第２頁等）

ところで、車両走行中に生じる大気圧変化の主たる原因は、走行道路の標高変化によるものであるため、大気圧の推定精度を向上させるには、走行道路の標高変化を大気圧の推定に反映させることが望ましいが、これを低コストで実現するためには、走行道路の標高変化の情報を新たなセンサ類を用いずに検出又は推定する必要がある。しかし、上記特許文献１には、新たなセンサ類を用いずに走行道路の標高変化を検出又は推定する技術は開示されていない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、新たなセンサ類を用いずに走行道路の標高変化を大気圧の推定に反映させることができて、低コストで大気圧の推定精度を向上させることができる車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の車両の制御装置は、運転者の操作量に基づいて要求トルクを算出し、該要求トルクに基づいて車両の動力源の発生トルクを制御するシステムにおいて、車速検出手段によって車速を検出し、道路勾配推定手段によって要求トルクと車速とに基づいて車両が走行している道路の勾配を推定するようにしたものである。

要求トルクに応じて動力源の発生トルクが変化して車速が変化するが、そのときの走行道路の勾配によって要求トルクと車速の変化量との関係が変化する。従って、要求トルクと車速とを用いれば、走行道路の勾配を推定することができる。車両の走行中は、走行道路の勾配に応じて標高が変化するため、本発明によって推定した道路勾配を用いれば、走行道路の標高変化を求めることができ、大気圧の推定精度を向上させることができる。この場合、道路勾配の推定に用いる車速検出手段は、従来から車両に搭載されている車速センサ等を利用すれば良く、また、要求トルクも車両制御用に算出されるものを利用すれば良いため、新たなセンサ類を用いずに走行道路の標高変化を求めることができ、低コスト化の要求も満たすことができる。

また、内燃機関のスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて大気圧を推定するシステムに本発明を適用する場合は、請求項２のように、走行道路の推定道路勾配とその走行距離とに基づいて推定大気圧に対するガード値を算出し、このガード値により推定大気圧を制限するようにすると良い。このようにすれば、走行道路の勾配とその走行距離とに応じて標高が変化して大気圧が変化するのに対応して、推定大気圧に対するガード値を適正値に設定することができる。従って、車両走行中に、スロットル開度と吸気管圧力等に基づいて算出した推定大気圧の誤差が大きくなり過ぎたときには、大気圧の変化に対応した適正なガード値で推定大気圧をガード処理することができて、推定大気圧の誤差を適正範囲に収めることができ、大気圧の推定精度を向上させることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセル開度（運転者のアクセル操作量）がアクセルセンサ２８によって検出され、車速が車速センサ２９（車速検出手段）によって検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。

その際、ＥＣＵ２７は、アクセルセンサ２８で検出したアクセル開度等に基づいて要求トルクを算出し、この要求トルクに基づいてエンジン１１の発生トルクを制御するようにしている。

また、ＥＣＵ２７は、後述する図３に示す大気圧推定プログラムを実行することで、次のようにして推定大気圧Ｐa を算出する。図２に示すように、スロットル開度センサ１６で検出したスロットル開度φと、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm と、エアフローメータ１４で検出した吸入空気量Ｇa とに基づいて、例えば下記の理論式を利用して推定大気圧Ｐa を算出する。

ここで、Ｃは流量係数、Ａ（φ）はスロットル断面積（スロットル開度φに応じて変化する吸気流路断面積）、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温度である。

尚、推定大気圧Ｐa の算出方法は、適宜変更しても良く、例えば、スロットル開度φと吸気管圧力Ｐm とに基づいて推定大気圧Ｐa を算出するようにしても良い。また、スロットル開度φが所定値よりも大きいときには、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm （サージタンク１７内の圧力）が大気圧とほぼ等しくなるため、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm を推定大気圧Ｐa として採用しても良い。

更に、図２に示すように、車速センサ２９で検出した車速の所定期間当りの変化量を算出すると共に、アクセルセンサ２８で検出したアクセル開度等に基づいて要求トルクを算出し、車速の変化量と要求トルクとに応じた推定道路勾配をマップ又は数式等により算出する。推定道路勾配のマップは、予め、設計データや実験データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶されている。要求トルクに応じてエンジン１１の発生トルクが変化して車速が変化するが、そのときの走行道路の勾配によって要求トルクと車速の変化量との関係が変化する。従って、要求トルクと車速の変化量とを用いれば、推定道路勾配を算出することができる。

推定道路勾配の算出後、推定大気圧Ｐa の前回の上限ガード値(i-1) と下限ガード値(i-1) を、それぞれ推定道路勾配と所定期間当りの走行距離（車速×所定期間）と補正係数とを用いて次式により補正して今回の上限ガード値(i) と下限ガード値(i) を求める。
上限ガード値(i) ＝上限ガード値(i-1) ＋補正係数×推定道路勾配×走行距離
下限ガード値(i) ＝下限ガード値(i-1) ＋補正係数×推定道路勾配×走行距離
ここで、［推定道路勾配×走行距離］が所定期間当りの走行道路の標高変化に相当する値となる。これにより、走行道路の勾配とその走行距離とに応じて標高が変化して大気圧が変化するのに対応して、推定大気圧Ｐa の上限ガード値と下限ガード値を適正値に設定することができる。

このようにして設定した上限ガード値と下限ガード値を用いて推定大気圧Ｐa をガード処理することで、最終的な推定大気圧Ｐa を決定する。これにより、スロットル開度等に基づいて算出した推定大気圧Ｐa の誤差が大きくなった場合でも、大気圧の変化に対応した適正な上限ガード値と下限ガード値で推定大気圧Ｐa をガード処理することができ、推定大気圧Ｐa の誤差を適正範囲内に収めることができる。

以下、ＥＣＵ２７が実行する図３の大気圧推定プログラムの処理内容を説明する。
図３に示す大気圧推定プログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセルセンサ２８で検出したアクセル開度等に基づいて要求トルクを算出した後、ステップ１０２に進み、車速センサ２９で検出した車速の所定期間当りの変化量を算出する。

この後、ステップ１０３に進み、要求トルクと車速の変化量とに応じた推定道路勾配をマップ（図２参照）又は数式等により算出する。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう道路勾配推定手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、前回の上限ガード値(i-1) と下限ガード値(i-1) を、それぞれ推定道路勾配と所定期間当りの走行距離（車速×所定期間）と補正係数とを用いて次式により補正して今回の上限ガード値(i) と下限ガード値(i) を求める。
上限ガード値(i) ＝上限ガード値(i-1) ＋補正係数×推定道路勾配×走行距離
下限ガード値(i) ＝下限ガード値(i-1) ＋補正係数×推定道路勾配×走行距離
このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいうガード値算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０５に進み、スロットル開度センサ１６で検出したスロットル開度φと、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm と、エアフローメータ１４で検出した吸入空気量Ｇa とに基づいて、例えば上記（１）式を利用して推定大気圧Ｐa を算出する。このステップ１０５の処理が特許請求の範囲でいう大気圧推定手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０６に進み、推定大気圧Ｐa が下限ガード値よりも大きいか否かを判定し、推定大気圧Ｐa が下限ガード値以下であると判定された場合には、ステップ１０７に進み、推定大気圧Ｐa を下限ガード値でガード処理する（推定大気圧Ｐa ＝下限ガード値）。

一方、上記ステップ１０６で、推定大気圧Ｐa が下限ガード値よりも大きいと判定された場合には、ステップ１０８に進み、推定大気圧Ｐa が上限ガード値よりも小さいか否かを判定し、推定大気圧Ｐa が上限ガード値以上であると判定された場合には、ステップ１０９に進み、推定大気圧Ｐa を上限ガード値でガード処理する（推定大気圧Ｐa ＝上限ガード値）。

また、上記ステップ１０６で推定大気圧Ｐa が下限ガード値よりも大きいと判定され、且つ、上記ステップ１０８で推定大気圧Ｐa が上限ガード値よりも小さいと判定された場合には、上記ステップ１０５で算出した推定大気圧Ｐa をそのまま採用する。

以上説明した本実施例では、要求トルクと車速の変化量とに応じて推定道路勾配を算出し、走行道路の勾配とその走行距離とに応じて標高が変化して大気圧が変化するのに対応して、推定大気圧Ｐa の上限ガード値と下限ガード値を設定するようにしたので、車両走行中にスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて算出した推定大気圧Ｐa の誤差が大きくなり過ぎた場合でも、大気圧の変化に対応した適正な上限ガード値と下限ガード値で推定大気圧Ｐa をガード処理することができて、推定大気圧Ｐa の誤差を適正範囲内に収めることができ、大気圧の推定精度を向上させることができる。しかも、道路勾配の推定に用いる車速を検出する車速センサ２９は、従来から車両に搭載されているものを使用すれば良く、また、要求トルクもエンジン制御用に算出されるものを利用すれば良いため、新たなセンサ類を用いずに走行道路の標高変化を推定することができ、低コスト化の要求も満たすことができる。

尚、上記実施例では、推定道路勾配と走行距離とに応じて（つまり標高変化に応じて）、推定大気圧Ｐa に対するガード値を設定するようにしたが、推定道路勾配と走行距離とに応じて設定した補正係数によって推定大気圧Ｐa を補正したり、或は、推定道路勾配と走行距離とに基づいて推定大気圧Ｐa を算出するようにしても良い。勿論、スロットル開度、吸気管圧力、推定道路勾配、走行距離の４つのデータを用いて推定大気圧Ｐa を算出するようにしても良い等、推定大気圧Ｐa の算出方法は適宜変更しても良い。

また、要求トルクと車速とに基づいて推定道路勾配を算出する技術は、内燃機関（エンジン）を動力源とする車両に限定されず、例えばモータ等を動力源とする車両に適用しても良く、勿論、内燃機関とモータを動力源とするハイブリッド車両に適用しても良い。

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。ＥＣＵの大気圧推定機能を説明するためのブロック図である。大気圧推定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…スロットル開度センサ、１８…吸気管圧力センサ、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２７…ＥＣＵ（車速検出手段，道路勾配推定手段，大気圧推定手段，ガード値算出手段）、２８…アクセルセンサ、２９…車速センサ（車速検出手段）

Claims

運転者の操作量に基づいて要求トルクを算出し、該要求トルクに基づいて車両の動力源の発生トルクを制御する車両の制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
前記要求トルクと前記車速とに基づいて前記車両が走行している道路の勾配を推定する道路勾配推定手段と
を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
車両に前記動力源として搭載した内燃機関のスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段と、
前記道路勾配推定手段による推定道路勾配とその道路の走行距離とに基づいて前記大気圧推定手段による推定大気圧に対するガード値を算出するガード値算出手段とを備え、
前記大気圧推定手段は、前記推定大気圧を前記ガード値により制限する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。