JP2780345B2 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

車両用エンジンの制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はトルクコンバータを備える車両用エンジン
の制御装置に関する。
(従来の技術) 過渡の運転状態において時々刻々変化する空気量に応
じて燃料を供給することが困難であることに鑑み、車両
の制御に直接作用する物理量であるエンジン出力軸トル
クを制御の基準量として燃料量と空気量を決定する、い
わゆるトルク主導方式を提案した(特願昭63−144797号
参照)。この方式では、アクセル操作量に応じて目標エ
ンジン出力軸トルクが設定され、この設定された目標エ
ンジン出力軸トルクが得られるように、吸入空気量が制
御される。
(発明が解決しようとする課題) ところで、このようなトルク主導方式をトルクコンバ
ータを備える車両にそのまま適用すると、トルクコンバ
ータ出力軸(以下「トルコン出力軸」と略称する)の発
生するトルクがアクセル操作量に応じたものとならない
場合が生ずる。たとえばアクセルペダルを大きく踏み込
んだ場合で考えると、この場合にはアクセル操作量に応
じて車両速度つまりトルコン出力軸トルクが応答良く上
昇することが望まれるところ、応答良く上昇するのはエ
ンジン回転速度のみで、車両速度については直ぐには上
昇し得ないのである。これは、トルコン出力軸トルクと
エンジン出力軸トルクとが必ずしも一致しないからであ
る。
そこで、アクセル操作量に応じてトルコン出力軸トル
クの目標値(以下「目標トルコン出力軸トルク」と称
す)を設定するとともに、実際のトルコン出力軸トルク
を検出し、この検出値が目標トルコン出力軸トルクと一
致するように制御することが考えられる。
しかしながら、トルクセンサは高価であるため、トル
クセンサを採用したのでは、コストアップとなってしま
う。
この発明はこのような従来の課題に着目してなされた
もので、アクセル操作量に応じて目標トルコン出力軸ト
ルクを設定するとともに、この目標トルコン出力軸トル
クに基づいて目標エンジン回転速度を算出し、実際のエ
ンジン回転速度がこの目標エンジン回転速度と一致する
ように回転速度制御を行うようにした装置を提供するこ
とを目的とする。
(課題を解決するための手段) 請求項1に記載の発明は、トルクコンバータを備える
車両用エンジンの制御装置において、第1図に示すよう
に、アクセル操作量Accを検出するセンサ31と、トルコ
ン出力軸回転速度Ntを検出するセンサ32と、前記検出さ
れたアクセル操作量Accに応じて目標トルコン出力軸ト
ルクTtrを設定する手段33と、この設定された目標トル
コン出力軸トルクTtrおよび前記検出されたトルコン出
力軸回転速度Ntに応じて目標エンジン回転速度Nerを算
出する手段34と、実際のエンジン回転速度Neがこの算出
された目標エンジン回転速度Nerと一致するようにエン
ジン回転速度を制御する手段35とを備えた。
請求項2に記載の発明は、トルクコンバータを備える
車両用エンジンの制御装置において、アクセル操作量Ac
cに応じて目標トルコン出力軸トルクTtrを設定し、この
設定された目標トルコン出力軸トルクTtrおよびトルコ
ン出力軸回転速度Ntに応じて目標エンジン回転速度Ner
を算出し、実際のエンジン回転速度Neがこの算出された
目標エンジン回転速度Nerと一致するようにエンジン回
転速度を制御する手段を備えた。
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載
の発明において目標トルコン出力軸トルクTtrをトルコ
ン出力軸回転速度Ntに応じても設定する。
請求項4に記載の発明では、請求項1または2に記載
の発明において目標トルコン出力軸トルクTtrをシフト
位置に応じても設定する。
請求項5に記載の発明では、請求項1から4までのい
ずれか一つの記載の発明において目標トルコン出力軸ト
ルクおよびトルコン出力軸回転速度をパラメータとする
目標エンジン回転速度のテーブルを予め作成しておき、
目標トルコン出力軸トルクおよびトルコン出力軸回転速
度からこのテーブルをルックアップすることにより目標
エンジン回転速度を求める。
請求項6に記載の発明では、請求項1から5までのい
ずれか一つに記載の発明においてスロットル弁によりエ
ンジン回転速度を制御する。
(作用) 請求項1、2に記載の発明では、目標トルコン出力軸
トルクTtrが、アクセル操作量Accに応じて定められ、こ
の目標トルコン出力軸トルクTtrおよびトルコン出力軸
回転速度Ntに応じて目標エンジン回転速度Nerが算出さ
れ、実際のエンジン回転速度Neがこの目標エンジン回転
速度Nerと一致すようようにエンジン回転速度が制御さ
れる。
ここで、目標エンジン回転速度Nerの算出に、トルコ
ン入力軸回転速度(=エンジン回転速度)とトルコン出
力軸回転速度とトルコン出力軸トルクの関係(トルコン
バータ特性)を用いており、トルコンバータ特性には、
一般にばらつきや温度および経年変化がほとんどないこ
とから、トルクコンバータのばらつきや温度および経年
変化の影響を受けることなく、目標エンジン回転速度Ne
rを算出できる。また、実際のエンジン回転速度を用い
てのフィードバック制御によっても、バラツキや温度お
よび経年変化の影響を排除できている。
その一方で、高価なトルクセンサは不要であることか
ら、コストアップを招くこともない。
このようにして、請求項1、2に記載の発明では、ば
らつきや温度および経年変化の影響を受けることなく、
かつ高価なトルクセンサを必要とすることもなく車両の
挙動に直接作用するトルコン出力軸トルク(の応答特
性)がアクセル操作量に応じて制御されることになる。
請求項4に記載の発明では、目標トルコン出旅軸トル
クをシフト位置に応じて設定してあることにより、各シ
フト位置に最適な運転フィーリングが得られる。
請求項5に記載の発明では、目標トルコン出力軸トル
クとトルコン出力軸回転速度を変数とする連立2次方程
式を解いて得られる目標エンジン回転速度をテーブルと
して予め作成しているので、エンジン制御を行う途中
で、上記の連立2次方程式を時々刻々に解くという重た
い演算が不要になる。
(実施例) 第2図に一実施例の全体図を示す。同図において、1
はクランク角センサで単位角ごとの信号と基準位置ごと
の信号を出力する。2はアクセル開度センサでアクセル
開度(アクセル操作量)Accをポテンショメータの出力
電圧によって検出する。
3はトルコン出力軸回転速度センサで、トルコン出力
軸5Aの回転速度Ntを検出する。4はトランスミッション
6のシフト位置Pを検出するセンサで、走行抵抗やトラ
ンスミッションの変速比などの運転負荷を検出するセン
サとして設けられている。
センサ1〜4からの検出信号の入力されるCPU7では、
第3図に示す動作を行って、目標トルコン出力軸トルク
Ttrが得られるように目標スロットル弁開度θを求
め、これをサーボ駆動回路12に出力する。8はCPU7の演
算に必要となるスロットル弁開度テーブルである。な
お、CPU7では公知の方法により、燃料噴射パルスを各気
筒の吸気ポートに設けたインジェクタ10に出力して燃料
供給制御を行っている。
前記サーボ駆動回路12は、スロットルセンサ23(吸気
通路21に介装されたスロットル弁22の開度を検出する)
により検出された実際のスロットル弁開度θrがCPU7か
ら出力される目標スロットル弁開度θと一致するよう
に両開度の偏差に応じてスロットル弁22に連結されたサ
ーボモータ24を正逆転駆動する。
第3図はCPU7の行う制御動作を示し、同図のルーチン
は一定の周期(たとえば10msec)ごとに実行される。
P1〜P4ではアクセル開度Acc,エンジン回転速度Ne,ト
ルコン出力軸回転速度Ntおよびシフト位置Pを読み込
む。なお、Neはクランク角センサ1からの信号に基づい
て演算される。
P5では目標トルコン出力軸トルクTtrを設定する。Ttr
はそのときの車両の運転状態に対してトルコン出力軸に
要求されるトルクであり、車両の運転条件(Acc,Ntおよ
びP)に応じて、特願昭63−144797号における目標エン
ジン出力軸トルクの導出と同様の方法で与える。たとえ
ば、シフト位置と同数のトルクテーブルを用意してお
き、そのときのシフト位置に対応するトルクテーブル
(第4図参照)を選択し、そのテーブルに設定された特
性にしたがい、AccとNtからルックアップさせる。1つ
のシフト位置に対して複数のトルクテーブルを用意すれ
ば、出力特性を可変にすることもできる。
P6ではTtrとNtから目標エンジン回転速度Nerを算出す
る。第5図で示すように、トルクコンバータの特性は、
トルコン入力軸回転速度(エンジン回転速度Neに等し
い)とトルコン出力軸回転速度Ntに依存するので、トル
コン出力軸トルクTtは次の2次式でモデル化されること
が公知である。
非カップリング領域では、 Tt=A0・Nt2+A1・Nt・Ne +A2・Ne2 … カップリング領域では、 Tt=B0・Nt2+B1・Nt・Ne +B2・Ne2 … ただし、同式においてA0〜A3,B0〜B3は、トルクコン
バータに固有の定数である。
これは、第5図において、トルク容量τ(=Tt/Ne2
の2次曲線が回転速度比Nt/Neを用いて、 Tt/Ne2=C0・(Nt/Ne) +C1・Nt/Ne+C2 と表される(ただし、C0〜C2は曲線の膨らみを定める定
数)ことから、この式をTtについて整理すれば、上式
,が得られるものである。
なお、第5図において効率ηはNt・TtとNe・Teの比
(ただし、Teは入力トルク)である。
,式において、Ttrの得られるエンジン回転速度
をNerとすれば、これらを,式に代入して、 Ttr=A0・Nt2+A1・Nt・Ner +A2・Ner2 … Ttr=B0・Nt2+B1・Nt・Ner +B2・Ner2 … となるので、TtrおよびNtを変数としての,の連立
2次方程式を解くと目標エンジン回転速度Nerを求める
ことができる。なお、予め計算した値をテーブルに入れ
ておいて、そのときのTtrとNtからルックアップによりN
erを求めるようにしても構わない。
P7では、エンジンの回転速度制御をするために、Ner
の得られる目標エンジン出力軸トルクTerを計算する。T
erを導出する方法として、第6図のブロック線図(連続
時間系で表記)に示すような公知のスミス法を用いる。
スミス法は、むだ時間Lを持つ制御対象に対して有効な
制御法であり、サイクルによるむだ時間を持つエンジン
の制御に有効である。
第6図において、G(S)・exp(−L・S)は制御
対象モデル(第8図におけるスロットル弁開度算出手段
44とスロットル弁開度制御手段45を備えることにより、
エンジン出力軸トルクが目標値に追従するように制御さ
れたエンジンのモデルである)、C(S)は応答特性を
決定するPID補償器である。ただし、第6図は、連続時
間系で表記してあるので、実際にはサンプル周期T(た
とえば10msec)で離散化し、Terを演算する。
P8では、第6図のスミス法で求められた目標エンジン
出力軸トルクTerとそのときのエンジン回転速度Neとか
ら第7図に示した目標スロットル弁開度テーブルを参照
して目標スロットル弁開度θを読み出す。第7図で与
えたデータは車両に搭載されたエンジンの性能から定ま
るデータである。
P9では、θをサーボ駆動回路12へ出力する。これに
よりスロットル弁22がサーボモータ24に駆動されて、そ
の開度がθに一致するようにフィードバック制御され
る。
ここに、P7〜P9と第2図で示したサーボ駆動回路12,
サーボモータ24,スロットル弁22およびスロットルセン
サ23から第1図のエンジン回転速度制御手段35の機能が
果たされている。
第8図は制御系をブロック図で表したものである。第
1図との対応では、目標トルコン出力軸トルク算出手段
41が目標トルコン出力軸トルク設定手段33に、目標エン
ジン回転速度算出手段42が目標エンジン回転速度算出手
段34に、クランク角センサ1,目標エンジン出力軸トルク
算出手段43,目標スロットル弁開度算出手段44およびス
ロットル弁開度制御手段45がエンジン回転速度制御手段
35に相当する。第2図との対応では、41〜45の各手段の
機能をCPU7が備える。
ここで、この例の作用を説明する。
アクセル操作量に応じてエンジン出力軸トルクを制御
する方式(従来方式)を、トルクコンバータを備える車
両にそのまま採用したのでは、アクセル操作量に対応し
て最適なトルコン出力軸トルクを発生させることができ
ない。このため、たとえばアクセルペダルを大きく踏み
込むと、応答良く上昇するのはエンジン回転速度であっ
て車両速度ではない。
これに対して、この例では、目標トルコン出力軸トル
クTtrが、アクセル操作量Accに応じて定められ、このTt
rが得られるように、スロットル弁開度が制御される。
つまり、トルクコンバータを備える車両では、トルコン
出力軸トルクにより車両の挙動が決定されるのであるか
ら、エンジン出力軸トルクではなく、トルコン出力軸ト
ルクを制御することが必要となるである。
ここに、車両の挙動に直接作用するトルコン出力軸ト
ルク(の応答特性)がアクセル操作量に応じて制御され
ることになると、アクセルペダルを急激に踏み込んだ場
合にも車両速度が応答良く上昇していく。
また、Ttrをシフト位置Pに応じて設定してあること
より、各シフト位置に最適な運転フィーリングが得られ
る。
最後に、この発明は回転速度制御用のガバナ付きディ
ーゼルエンジンに対しても適用することができる。
(発明の効果) 請求項1、2に記載の発明は、アクセル操作量に応じ
て目標トルコン出力軸トルクを設定するとともに、この
トルクからトルコン特性を用いて目標エンジン回転速度
を算出し、実際のエンジン回転速度がこの目標エンジン
回転速度と一致するように回転速度制御することにした
ため、ばらつきや温度および経年変化の影響を受けるこ
となく、かつ高価なトルクセンサを必要とすることもな
く車両の挙動に大きく関与するトルコンの出力軸トルク
の応答特性を直接制御できる。
請求項4に記載の発明では、シフト位置が相違しても
最適な運転フィーリングが得られる。
請求項5に記載の発明では、エンジン制御を行う途中
の演算負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のクレーム対応図、第2図はこの発明
の一実施例の全体図、第3図はこの実施例の制御動作を
説明するための流れ図、第4図と第7図は前記制御動作
で使用されるテーブルの内容を示す特性図、第5図はト
ルクコンバータの基本的特性図、第6図は公知のスミス
法を用いた目標エンジン出力軸トルクの導出法を示すブ
ロック図、第8図は前記実施例の制御系のブロック図で
ある。 1……クランク角センサ、2……アクセル開度センサ、
3……トルコン出力軸回転速度センサ、4……シフト位
置センサ、5……トルクコンバータ、5A……トルコン出
力軸、7……CPU、10……インジェクタ、12……サーボ
駆動回路、22……スロットル弁、23……スロットルセン
サ、24……サーボモータ、31……アクセル操作量セン
サ、32……トルコン出力軸回転速度センサ、33……目標
トルコン出力軸トルク設定手段、34……目標エンジン回
転速度算出手段、35……エンジン回転速度制御手段、41
……目標トルコン出力軸トルク算出手段、42……目標エ
ンジン回転速度算出手段、43……目標エンジン出力軸ト
ルク算出手段、44……目標スロットル弁開度算出手段、
45……スロットル弁開度制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/04 310 F02D 41/04 310Z (56)参考文献 特開 昭61−99762(JP,A) 特開 平2−201058(JP,A) 特開 昭63−116942(JP,A) 特開 昭60−164632(JP,A) 特開 昭64−22637(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 29/00 - 29/08 F02D 41/00 - 41/40 F02D 9/00 - 9/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トルクコンバータを備える車両用エンジン
    の制御装置において、アクセル操作量を検出するセンサ
    と、トルコン出力軸回転速度を検出するセンサと、前記
    検出されたアクセル操作量に応じて目標トルコン出力軸
    トルクを設定する手段と、この設定された目標トルコン
    出力軸トルクおよび前記検出されたトルコン出力軸回転
    速度に応じて目標エンジン回転速度を算出する手段と、
    実際のエンジン回転速度がこの算出された目標エンジン
    回転速度と一致するようにエンジン回転速度を制御する
    手段とを備えることを特徴とする車両用エンジンの制御
    装置。
  2. 【請求項2】トルクコンバータを備える車両用エンジン
    の制御装置において、アクセル操作量に応じて目標トル
    コン出力軸トルクを設定し、この設定された目標トルコ
    ン出力軸トルクおよびトルコン出力軸回転速度に応じて
    目標エンジン回転速度を算出し、実際のエンジン回転速
    度がこの算出された目標エンジン回転速度と一致するよ
    うにエンジン回転速度を制御する手段を備えることを特
    徴とする車両用エンジンの制御装置。
  3. 【請求項3】目標トルコン出力軸トルクをトルコン出力
    軸回転速度に応じても設定することを特徴とする請求項
    1または2に記載の車両用エンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】目標トルコン出力軸トルクをシフト位置に
    応じても設定することを特徴とする請求項1または2に
    記載の車両用エンジンの制御装置。
  5. 【請求項5】目標トルコン出力軸トルクおよびトルコン
    出力軸回転速度をパラメータとする目標エンジン回転速
    度のテーブルを予め作成しておき、目標トルコン出力軸
    トルクおよびトルコン出力軸回転速度からこのテーブル
    をルックアップすることにより目標エンジン回転速度を
    求めることを特徴とする請求項1から4までのいずれか
    一つに記載の車両用エンジンの制御装置。
  6. 【請求項6】スロットル弁によりエンジン回転速度を制
    御することを特徴とする請求項1から5までのいずれか
    一つに記載の車両用エンジンの制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7115067B2 (en) 2002-09-05 2006-10-03 Denso Corporation Method and apparatus for controlling joint force of friction-joint component mounted on vehicle
DE102004012054B4 (de) * 2003-03-12 2014-05-28 Honda Motor Co., Ltd. Regler zum Regeln einer Anlage

Cited By (4)

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DE102004064144B4 (de) * 2003-03-12 2014-09-04 Honda Motor Co., Ltd. Regler und Verfahren zum Regeln einer Anlage
DE102004064145B4 (de) * 2003-03-12 2014-09-04 Honda Motor Co., Ltd. Regler und Verfahren zum Regeln einer Anlage

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