JP3984443B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の大気圧測定方法及びその制御装置に関し、特に、自動車等の車輌で使用される内燃機関において吸気管圧力の計測値より大気圧を推定する方式の大気圧測定方法及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌は、山岳路などの登降坂路を走行する高地走行の機会も多く、走行高度（標高）による大気圧の変化は内燃機関の吸気管圧力の変化となって現れ、エバポパージ制御等に支障を来す。このため、自動車等の車輌では、内燃機関の使用環境下の大気圧を測定し、大気圧変化による影響を防止する高地補償が行われる。
【０００３】
高地補償等のためのとして、大気圧検出専用の圧力センサ（大気圧センサ）を用いず、内燃機関の吸入空気量の算出等のために絞り弁下流に設けられている圧力センサによって検出される吸気管圧力のうち、絞り弁全開時の吸気管圧力の計測値を概ね大気圧としてこれより大気圧を推定する方式の大気圧測定方法が知られている。
【０００４】
車輌が高地より平地へ降坂走行するような場合には、減速運転で、アクセルペダルが強く踏み込まれるような絞り弁全開の高負荷運転はなされないので、降坂走行時には大気圧計測値が更新されないと云う問題が生じる。
このことに対して、車輌の減速状態を検出し、減速状態での機関運転パラメータの検出値が所定値を超える運転時間を計測し、その運転時間に応じて大気圧計測値を更新する大気圧測定方法が知られている（特開昭６３−２６６１５０公報）。
【０００５】
このほか、吸気圧と大気圧記憶値とを比較し、吸気圧が大気圧記憶値より高い場合には、大気圧記憶値（大気圧計測値）をその時の吸気圧で更新するものが知られている（特開平９−１４４５８９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−２６６１５０公報に示されているような大気圧測定方法では、高地から平地への車輌移動時に際し、所定の減速状態の運転時間に応じて大気圧測定値を平地側の大気圧へ更新していくので、減速度が一定の時には問題ないが、ブレーキ作動による車速の急減速や渋滞時のような低車速域では、大気圧測定値の更新をミスしやすい問題がある。
また、特開平９−１４４５８９号公報に示されているような大気圧測定方法では、吸気圧が大気圧記憶値より高い状態にならないと、大気圧記憶値が更新さーれないので、大気圧記憶値の更新が必ずしも的確に行われない。
【０００７】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、絞り弁下流に設けられている圧力センサによって検出される吸気管圧力より大気圧を推定するものにおいて、降坂走行時を含めて、随時、大気圧を正確に推定する内燃機関の大気圧推定方法及びその制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の大気圧推定方法において、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、所定の走行距離を走行したとき、大気圧推定値を更新するものである。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、所定の走行距離を走行する毎に、大気圧推定値を更新するから、降坂走行時の減速度が一定でなくても、また、ブレーキ作動による車速の急減速や、渋滞時のような低車速走行が行われても、大気圧推定値の更新が的確に行われ、随時、大気圧を正確に推定できる。
【００１０】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の大気圧推定方法において、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、走行距離に応じて大気圧推定値の変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するものである。
【００１１】
この内燃機関の制御装置によれば、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中の走行距離に応じて大気圧推定値の変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するから、降坂走行時の減速度が一定でなくても、また、ブレーキ作動による車速の急減速や、渋滞時のような低車速走行が行われても、大気圧推定値の更新が的確に行われ、随時、大気圧を正確に推定できる。
車輌の減速状態とは、ブレーキ非作動時に車速が減速しない状態、あるいは燃料カット状態、あるいはブレーキ作動時である。
【００１２】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の大気圧推定方法において、車輌の運転状態から登降坂路の平均勾配を検出し、その平均勾配と走行距離から大気圧変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するものである。また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、該制御装置は、車輌の運転状態が、降坂路においてブレーキ非作動で、燃料カット非作動時に車速が減速しない状態を継続中に、所定の走行距離を走行したとき、大気圧推定値を更新するものである。
【００１３】
この内燃機関の制御装置によれば、大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の制御装置において、車輌の運転状態から登降坂路の勾配を検出し、その勾配と走行距離から大気圧変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するから、降坂走行時の減速度が一定でなくても、また、ブレーキ作動による車速の急減速や、渋滞時のような低車速走行が行われても、大気圧推定値の更新が的確に行われ、随時、大気圧を正確に推定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の大気圧推定方法及びその制御装置を、詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の大気圧推定方法の実施に使用される燃料噴射式内燃機関の全体システム構成を示している。
エンジン本体１は、各気筒の燃焼室２にピストン３を有し、ピストン３はコネクティングロッド４によってクランク軸５に連結されている。
【００１６】
エンジン本体１の吸気ポート６は吸気弁７によって開閉される。吸気ポート６には、エアクリーナ８、吸入空気量を制御するスロットル弁（吸気絞り弁）９、スロットル弁９の下流側の吸気管圧力を検出する圧力センサ１０、吸気管１１が接続されており、これらを通して各気筒の燃焼室２に空気が吸入される。
【００１７】
エンジン本体１には、吸気ポート６に対して燃料を噴射する燃料噴射弁１２と、燃焼室２内に火花スパークを発生する点火プラグ１３とが設けられている。
エンジン本体１の排気ポート１４は排気弁１５によって開閉される。排気ポート１４には、排気管１６、三元触媒コンバータ１７が接続されており、これらを通して排気ガスが排出される。
【００１８】
また、エンジン各部には、圧力センサ１０、スロットル開度センサ２１、冷却水温センサ２２、ノックセンサ２３、クランク角センサ２４、空燃比センサ２５、排気温度センサ２６、車速センサ２７が設けられている。これら各センサの検出値は、制御装置（以下、ＥＣＵと記す）３０に入力される。
【００１９】
ＥＣＵ（制御装置）３０には、図２に示されているように、ＣＰＵ３１、エンジン制御やＡＴ制御のシステムプログラムと制御に必要なデータ等が書き込まれたＲＯＭ３２と、入力信号の値や演算結果等を記憶するワークメモリ等としいて使用されるＲＡＭ３３と、上述した各センサの入力信号を入力回路３５を介して入力したり、後述する駆動回路や出力回路へ信号を出力する入出力ポート３４とを有している。
【００２０】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムやデータに基づいて各センサからの入力信号を入出力ポート３４より読み込み、吸気管圧力、エンジン回転速度、クランク角度、車速、冷却水温度、スロットル開度、ノック信号等を検出、あるいはそれらの演算処理を行う。
【００２１】
ＣＰＵ３１は、さらに、演算処理の結果として、点火時期、インジェクタ駆動パルス幅に関する指令信号を入出力ポート３４を介して点火出力回路３６、燃料噴射弁駆動回路３７へ出力し、点火時期制御、燃料噴射制御等を実行する。また、上述したセンサや出力回路の故障を判定し、異常と判定された場合には、警告灯駆動回路３８によって警告灯２８を点灯させる制御を行う。
【００２２】
燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送され、燃圧レギュレータにて所定の圧力に保持され燃料噴射弁１２に供給され、ＥＣＵ３０により出力される駆動パルスにより所定のタイミングに所定量を吸気ポート６に噴射される。燃料と吸入空気との混合気は、吸気ポート６により燃焼室２内に入り、点火プラグ１３によって点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気ポート１４より排気管１６に排気され、三元触媒コンバータ１７に流入する。
【００２３】
空燃比センサ２５は、三元触媒コンバータ１７の上流部の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力し、ＥＣＵ３０は空燃比センサ２５によって検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいて、目標空燃比となるように混合気（燃料噴射量）をフィードバック制御する。
【００２４】
次に、大気圧と標高の関係について図３を参照して説明する。
標高と大気圧は下式（１）の関係にあり、図３は平地（標高０ｍ）の大気圧Ｐ０を１０１．３（ｋＰａ）とした時の標高Ｚ（ｍ）と大気圧Ｐｚ（ｋＰａ）を示したものである。
Ｐｚ（ｋＰａ）＝（１−０．００００２２５５７・Ｚ）５．２５６１×Ｐ０ …（１）
（１）式からもわかるように、大気圧は標高と反比例の関係にある。この関係から、車輌が降坂している状態は、標高が下がることなので、大気圧は平地の大気圧Ｐ０に近づくように徐々に変化していく。したがって、車輌の減速状態が継続する運転状態の時には、大気圧測定値を大きくする（加算する）方向へ更新すれば、大気圧を適時検出しているのと同じである。
【００２５】
図４は本発明による大気圧推定方法の一つの実施の形態を示している。大気圧推定は、ＣＰＵ３１がコンピュータプログラムを実行することにより実現化される運転状態判定部５０と、大気圧推定部６０により行われる。
【００２６】
運転状態判定部５０は、スロットル開度信号θｔ、車速信号Ｖ、ブレーキ信号Ｂ、自動変速機（ＡＴ）のレンジ信号Ｌ、クランク角センサ信号（エンジン回転速度）θｃ、吸気管圧力Ｐｍ、冷却水温Ｔｗなどの情報から、車輌の運転状態を判定する。ここでは、始動時判定、加速時判定、減速判定を行う。
【００２７】
減速判定は、ブレーキ作動時による減速を判定する減速判定１、ブレーキ非作動で、燃料カット中のエンジンブレーキによる減速を判定する減速判定２、ブレーキ非作動で、燃料カット非作動時の車速上昇、換言すれば車速が減速しない減速を判定する減速判定３の３つに分け、何れか１つでも成立すれば、減速判定が成立したと判定する。
【００２８】
大気圧推定部６０は、始動時判定成立時に、エンジン停止時またはクランキング中に検出した吸気管圧力Ｐｍを取り込み、この計測値Ｐｍを大気圧推定値ＰａｌｔしてＲＡＭ３３に書き込む。
加速時判定での大気圧推定値Ｐａｌｔは、吸気管圧力Ｐｍに吸気系の圧損分βを加算しフィルタリングして求めている。この圧損分βは、回転数に応じて設定しているが、吸入空気量、標高、スロットル開度、車速のパラメータに応じて設定しても良いし、複数のパラメータで判定してもよいし、運転条件に応じてβを０または可変にしてもよい。
【００２９】
大気圧推定部６０は、減速判定が成立しているときの走行距離を算出する。走行距離は車速センサ２７のパルス数から直接的に算出することができる。算出した走行距離が所定値となった時点で、大気圧推定値Ｐａｌｔを所定量αだけ加算し、走行距離をリセットする。降坂路であれば、減速判定の成立頻度が高くなるので、これを繰り返すことで大気圧推定値Ｐａｌｔが常に更新される。
【００３０】
また、降坂路の勾配値θを検出している場合には、下式（２）の関係から所定の走行距離Ｌ（ｍ）を走行したときの平均勾配値θａｖｅ（°）から標高差ｄＺ（ｍ）を推定できるので、（１）式を用いて大気圧変化分を推定することができる。
ｄＺ（ｍ）＝ｓｉｎθａｖｅ・Ｌ（ｍ） …（２）
よって、減速判定のときと同様に前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに推定した大気圧変化分を加算し、走行距離をリセットすることで、大気圧推定値Ｐａｌｔを常に更新する。上記とは逆に、平均勾配値θａｖｅ（°）が所定値となった時点での走行距離（変動）を求めてもよい。
【００３１】
なお、図４には記載していないが、登坂路も降坂路と同様に勾配値θから大気圧の変化分を推定できるので、前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し推定した大気圧変化分を減算すればよい。
【００３２】
図５はこの実施の形態のフローチャートを示している。
まず、入力信号などから運転状態判別を行い（ステップＳ１００）、減速状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。減速状態であれば、上述した減速判定１から３のいずれかが成立しているかを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３３】
成立時には走行距離の算出を行い（ステップＳ１０３）、走行距離が所定距離になったかの判定を行う（ステップＳ１０４）。所定距離に未達であれば、算出した走行距離を保持する（ステップＳ１０５）。
所定の走行距離であれば、大気圧推定値Ｐａｌｔの更新を行う。大気圧推定値Ｐａｌｔは、前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し、所定値αを加算して求め（ステップＳ１０６）、ついで、走行距離をリセットし（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００３４】
図６は上述した実施の形態による大気圧推定値更新のタイムタイムチャートである。図中の減速判定とは、前記減速判定１または減速判定２または減速判定３いずれかの成立不成立を示しており、減速判定が成立中の走行距離が所定値となった時（Ａ点→Ｂ点）に前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し、所定量を加算すると共に走行距離をリセットする。減速判定が不成立の状態（Ｃ）では走行距離を保持し、再び減速判定が成立したら、走行距離の算出を再開する。走行距離が再び所定値となった時（Ｂ点→Ｄ点）に、前述と同様に大気圧推定値Ｐａｌｔに所定量を加算し、更新する。
上述の処理により、大気圧推定値Ｐａｌｔは、減速判定、始動時判定、加速時判定の何れかで更新され、運転状態に応じて適切に大気圧推定値Ｐａｌｔの更新することで常に大気圧変化に追従することが可能となる。
【００３５】
図７は本発明による大気圧推定方法の他の実施の形態を示している。
この実施の形態では、運転状態判定部５０、大気圧推定部６０に加えて、減速時の持続時間計測部７１と、平均車速算出部７２とを有し、減速時の走行距離を平均車速と走行時間から算出している。
【００３６】
走行距離Ｌは下式（３）の通り、所定時間Ｔの平均車速Ｖａｖｅから求めることができるので、図４を参照して説明した実施の形態のものと同じ結果を得ることができる。
Ｌ＝Ｖａｖｅ・Ｔ …（３）
【００３７】
図８は上述した実施の形態による大気圧推定値更新のタイムタイムチャートである。図中の減速判定は図６の場合と同じである。走行距離は平均車速と走行時間から間接的に求めている。減速判定が成立中に所定の走行時間が経過した時点（Ａ点→Ｂ点）で、その区間の平均車速を算出して走行距離を計算する。そして図９に示されているように、走行距離から求めた大気圧推定値の更新量を、前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに加算し、走行時間をリセットする。減速判定が不成立の状態（Ｃ）では走行時間を保持し、再び減速判定が成立したら、走行時間の算出を再開する。走行時間が再び所定値となった時（Ｂ点→Ｄ点）に、前述と同様に大気圧推定値Ｐａｌｔを更新する。
【００３８】
図１０は、降坂路の勾配値を検出して大気圧推定値Ｐａｌｔを更新する場合のタイムチャートを示している。図中の走行距離は、図６あるいは図８の場合と同様に求める。走行距離が所定値となった時（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点）、平均勾配θａｖｅから前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し、（３）式から求めた所定量を加算すると共に走行距離をリセットする。
【００３９】
以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の内燃機関の大気圧推定方法は、大気圧センサを使用しなくても、降坂減速時を含めて大気圧を常に正確に推定でき、安価で故障しない制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の大気圧推定方法の一実施形態が適用される燃料噴射式内燃機関の全体のシステム構成図である。
【図２】図１の内燃機関の大気圧推定方法が適用される内燃機関の制御装置の制御系統図である。
【図３】大気圧と標高の関係を示すグラフである。
【図４】図１の内燃機関の大気圧推定方法が適用される内燃機関の制御装置の大気圧推定の制御ブロック図である。
【図５】図１の内燃機関の大気圧推定方法が適用される内燃機関の制御装置の大気圧推定の処理フローを示すフローチャートである。
【図６】図１の内燃機関の大気圧推定方法の大気圧推定のタイムーチャートである。
【図７】本発明の内燃機関の大気圧推定方法の他の実施形態が適用されるエンジン制御装置の制御系統図である。
【図８】図７の内燃機関の大気圧推定方法の大気圧推定のタイムーチャートである。
【図９】大気圧推定値の更新分と走行距離の関係を示すグラフである。
【図１０】降坂路の勾配を検出して大気圧推定値を更新するの他の実施形態のタイムーチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ 燃焼室
９ 圧力センサ
１０ スロットル弁
１２ 燃料噴射弁
１３ 点火プラグ
１７ 三元触媒コンバータ
２５ 空燃比センサ
３０ ＥＣＵ（制御装置）
５０ 運転状態判定部
６０ 大気圧推定部
７１ 継続時間計測部
７２ 平均車速算出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の大気圧測定方法及びその制御装置に関し、特に、自動車等の車輌で使用される内燃機関において吸気管圧力の計測値より大気圧を推定する方式の大気圧測定方法及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌は、山岳路などの登降坂路を走行する高地走行の機会も多く、走行高度（標高）による大気圧の変化は内燃機関の吸気管圧力の変化となって現れ、エバポパージ制御等に支障を来す。このため、自動車等の車輌では、内燃機関の使用環境下の大気圧を測定し、大気圧変化による影響を防止する高地補償が行われる。
【０００３】
高地補償等のためのとして、大気圧検出専用の圧力センサ（大気圧センサ）を用いず、内燃機関の吸入空気量の算出等のために絞り弁下流に設けられている圧力センサによって検出される吸気管圧力のうち、絞り弁全開時の吸気管圧力の計測値を概ね大気圧としてこれより大気圧を推定する方式の大気圧測定方法が知られている。
【０００４】
車輌が高地より平地へ降坂走行するような場合には、減速運転で、アクセルペダルが強く踏み込まれるような絞り弁全開の高負荷運転はなされないので、降坂走行時には大気圧計測値が更新されないと云う問題が生じる。
このことに対して、車輌の減速状態を検出し、減速状態での機関運転パラメータの検出値が所定値を超える運転時間を計測し、その運転時間に応じて大気圧計測値を更新する大気圧測定方法が知られている（特開昭６３−２６６１５０公報）。
【０００５】
このほか、吸気圧と大気圧記憶値とを比較し、吸気圧が大気圧記憶値より高い場合には、大気圧記憶値（大気圧計測値）をその時の吸気圧で更新するものが知られている（特開平９−１４４５８９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−２６６１５０公報に示されているような大気圧測定方法では、高地から平地への車輌移動時に際し、所定の減速状態の運転時間に応じて大気圧測定値を平地側の大気圧へ更新していくので、減速度が一定の時には問題ないが、ブレーキ作動による車速の急減速や渋滞時のような低車速域では、大気圧測定値の更新をミスしやすい問題がある。
また、特開平９−１４４５８９号公報に示されているような大気圧測定方法では、吸気圧が大気圧記憶値より高い状態にならないと、大気圧記憶値が更新さーれないので、大気圧記憶値の更新が必ずしも的確に行われない。
【０００７】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、絞り弁下流に設けられている圧力センサによって検出される吸気管圧力より大気圧を推定するものにおいて、降坂走行時を含めて、随時、大気圧を正確に推定する内燃機関の大気圧推定方法及びその制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の大気圧推定方法において、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、所定の走行距離を走行したとき、大気圧推定値を更新するものである。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、所定の走行距離を走行する毎に、大気圧推定値を更新するから、降坂走行時の減速度が一定でなくても、また、ブレーキ作動による車速の急減速や、渋滞時のような低車速走行が行われても、大気圧推定値の更新が的確に行われ、随時、大気圧を正確に推定できる。
【００１０】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の大気圧推定方法において、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、走行距離に応じて大気圧推定値の変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するものである。
【００１１】
この内燃機関の制御装置によれば、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中の走行距離に応じて大気圧推定値の変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するから、降坂走行時の減速度が一定でなくても、また、ブレーキ作動による車速の急減速や、渋滞時のような低車速走行が行われても、大気圧推定値の更新が的確に行われ、随時、大気圧を正確に推定できる。
車輌の減速状態とは、ブレーキ非作動時に車速が減速しない状態、あるいは燃料カット状態、あるいはブレーキ作動時である。
【００１２】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の大気圧推定方法において、車輌の運転状態から登降坂路の平均勾配を検出し、その平均勾配と走行距離から大気圧変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するものである。また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、該制御装置は、車輌の運転状態が、降坂路においてブレーキ非作動で、燃料カット非作動時に車速が減速しない状態を継続中に、所定の走行距離を走行したとき、大気圧推定値を更新するものである。
【００１３】
この内燃機関の制御装置によれば、大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の制御装置において、車輌の運転状態から登降坂路の勾配を検出し、その勾配と走行距離から大気圧変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新するから、降坂走行時の減速度が一定でなくても、また、ブレーキ作動による車速の急減速や、渋滞時のような低車速走行が行われても、大気圧推定値の更新が的確に行われ、随時、大気圧を正確に推定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の大気圧推定方法及びその制御装置を、詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の大気圧推定方法の実施に使用される燃料噴射式内燃機関の全体システム構成を示している。
エンジン本体１は、各気筒の燃焼室２にピストン３を有し、ピストン３はコネクティングロッド４によってクランク軸５に連結されている。
【００１６】
エンジン本体１の吸気ポート６は吸気弁７によって開閉される。吸気ポート６には、エアクリーナ８、吸入空気量を制御するスロットル弁（吸気絞り弁）９、スロットル弁９の下流側の吸気管圧力を検出する圧力センサ１０、吸気管１１が接続されており、これらを通して各気筒の燃焼室２に空気が吸入される。
【００１７】
エンジン本体１には、吸気ポート６に対して燃料を噴射する燃料噴射弁１２と、燃焼室２内に火花スパークを発生する点火プラグ１３とが設けられている。
エンジン本体１の排気ポート１４は排気弁１５によって開閉される。排気ポート１４には、排気管１６、三元触媒コンバータ１７が接続されており、これらを通して排気ガスが排出される。
【００１８】
また、エンジン各部には、圧力センサ１０、スロットル開度センサ２１、冷却水温センサ２２、ノックセンサ２３、クランク角センサ２４、空燃比センサ２５、排気温度センサ２６、車速センサ２７が設けられている。これら各センサの検出値は、制御装置（以下、ＥＣＵと記す）３０に入力される。
【００１９】
ＥＣＵ（制御装置）３０には、図２に示されているように、ＣＰＵ３１、エンジン制御やＡＴ制御のシステムプログラムと制御に必要なデータ等が書き込まれたＲＯＭ３２と、入力信号の値や演算結果等を記憶するワークメモリ等としいて使用されるＲＡＭ３３と、上述した各センサの入力信号を入力回路３５を介して入力したり、後述する駆動回路や出力回路へ信号を出力する入出力ポート３４とを有している。
【００２０】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムやデータに基づいて各センサからの入力信号を入出力ポート３４より読み込み、吸気管圧力、エンジン回転速度、クランク角度、車速、冷却水温度、スロットル開度、ノック信号等を検出、あるいはそれらの演算処理を行う。
【００２１】
ＣＰＵ３１は、さらに、演算処理の結果として、点火時期、インジェクタ駆動パルス幅に関する指令信号を入出力ポート３４を介して点火出力回路３６、燃料噴射弁駆動回路３７へ出力し、点火時期制御、燃料噴射制御等を実行する。また、上述したセンサや出力回路の故障を判定し、異常と判定された場合には、警告灯駆動回路３８によって警告灯２８を点灯させる制御を行う。
【００２２】
燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送され、燃圧レギュレータにて所定の圧力に保持され燃料噴射弁１２に供給され、ＥＣＵ３０により出力される駆動パルスにより所定のタイミングに所定量を吸気ポート６に噴射される。燃料と吸入空気との混合気は、吸気ポート６により燃焼室２内に入り、点火プラグ１３によって点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気ポート１４より排気管１６に排気され、三元触媒コンバータ１７に流入する。
【００２３】
空燃比センサ２５は、三元触媒コンバータ１７の上流部の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力し、ＥＣＵ３０は空燃比センサ２５によって検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいて、目標空燃比となるように混合気（燃料噴射量）をフィードバック制御する。
【００２４】
次に、大気圧と標高の関係について図３を参照して説明する。
標高と大気圧は下式（１）の関係にあり、図３は平地（標高０ｍ）の大気圧Ｐ０を１０１．３（ｋＰａ）とした時の標高Ｚ（ｍ）と大気圧Ｐｚ（ｋＰａ）を示したものである。
Ｐｚ（ｋＰａ）＝（１−０．００００２２５５７・Ｚ）５．２５６１×Ｐ０ …（１）
（１）式からもわかるように、大気圧は標高と反比例の関係にある。この関係から、車輌が降坂している状態は、標高が下がることなので、大気圧は平地の大気圧Ｐ０に近づくように徐々に変化していく。したがって、車輌の減速状態が継続する運転状態の時には、大気圧測定値を大きくする（加算する）方向へ更新すれば、大気圧を適時検出しているのと同じである。
【００２５】
図４は本発明による大気圧推定方法の一つの実施の形態を示している。大気圧推定は、ＣＰＵ３１がコンピュータプログラムを実行することにより実現化される運転状態判定部５０と、大気圧推定部６０により行われる。
【００２６】
運転状態判定部５０は、スロットル開度信号θｔ、車速信号Ｖ、ブレーキ信号Ｂ、自動変速機（ＡＴ）のレンジ信号Ｌ、クランク角センサ信号（エンジン回転速度）θｃ、吸気管圧力Ｐｍ、冷却水温Ｔｗなどの情報から、車輌の運転状態を判定する。ここでは、始動時判定、加速時判定、減速判定を行う。
【００２７】
減速判定は、ブレーキ作動時による減速を判定する減速判定１、ブレーキ非作動で、燃料カット中のエンジンブレーキによる減速を判定する減速判定２、ブレーキ非作動で、燃料カット非作動時の車速上昇、換言すれば車速が減速しない減速を判定する減速判定３の３つに分け、何れか１つでも成立すれば、減速判定が成立したと判定する。
【００２８】
大気圧推定部６０は、始動時判定成立時に、エンジン停止時またはクランキング中に検出した吸気管圧力Ｐｍを取り込み、この計測値Ｐｍを大気圧推定値ＰａｌｔしてＲＡＭ３３に書き込む。
加速時判定での大気圧推定値Ｐａｌｔは、吸気管圧力Ｐｍに吸気系の圧損分βを加算しフィルタリングして求めている。この圧損分βは、回転数に応じて設定しているが、吸入空気量、標高、スロットル開度、車速のパラメータに応じて設定しても良いし、複数のパラメータで判定してもよいし、運転条件に応じてβを０または可変にしてもよい。
【００２９】
大気圧推定部６０は、減速判定が成立しているときの走行距離を算出する。走行距離は車速センサ２７のパルス数から直接的に算出することができる。算出した走行距離が所定値となった時点で、大気圧推定値Ｐａｌｔを所定量αだけ加算し、走行距離をリセットする。降坂路であれば、減速判定の成立頻度が高くなるので、これを繰り返すことで大気圧推定値Ｐａｌｔが常に更新される。
【００３０】
また、降坂路の勾配値θを検出している場合には、下式（２）の関係から所定の走行距離Ｌ（ｍ）を走行したときの平均勾配値θａｖｅ（°）から標高差ｄＺ（ｍ）を推定できるので、（１）式を用いて大気圧変化分を推定することができる。
ｄＺ（ｍ）＝ｓｉｎθａｖｅ・Ｌ（ｍ） …（２）
よって、減速判定のときと同様に前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに推定した大気圧変化分を加算し、走行距離をリセットすることで、大気圧推定値Ｐａｌｔを常に更新する。上記とは逆に、平均勾配値θａｖｅ（°）が所定値となった時点での走行距離（変動）を求めてもよい。
【００３１】
なお、図４には記載していないが、登坂路も降坂路と同様に勾配値θから大気圧の変化分を推定できるので、前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し推定した大気圧変化分を減算すればよい。
【００３２】
図５はこの実施の形態のフローチャートを示している。
まず、入力信号などから運転状態判別を行い（ステップＳ１００）、減速状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。減速状態であれば、上述した減速判定１から３のいずれかが成立しているかを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３３】
成立時には走行距離の算出を行い（ステップＳ１０３）、走行距離が所定距離になったかの判定を行う（ステップＳ１０４）。所定距離に未達であれば、算出した走行距離を保持する（ステップＳ１０５）。
所定の走行距離であれば、大気圧推定値Ｐａｌｔの更新を行う。大気圧推定値Ｐａｌｔは、前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し、所定値αを加算して求め（ステップＳ１０６）、ついで、走行距離をリセットし（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００３４】
図６は上述した実施の形態による大気圧推定値更新のタイムタイムチャートである。図中の減速判定とは、前記減速判定１または減速判定２または減速判定３いずれかの成立不成立を示しており、減速判定が成立中の走行距離が所定値となった時（Ａ点→Ｂ点）に前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し、所定量を加算すると共に走行距離をリセットする。減速判定が不成立の状態（Ｃ）では走行距離を保持し、再び減速判定が成立したら、走行距離の算出を再開する。走行距離が再び所定値となった時（Ｂ点→Ｄ点）に、前述と同様に大気圧推定値Ｐａｌｔに所定量を加算し、更新する。
上述の処理により、大気圧推定値Ｐａｌｔは、減速判定、始動時判定、加速時判定の何れかで更新され、運転状態に応じて適切に大気圧推定値Ｐａｌｔの更新することで常に大気圧変化に追従することが可能となる。
【００３５】
図７は本発明による大気圧推定方法の他の実施の形態を示している。
この実施の形態では、運転状態判定部５０、大気圧推定部６０に加えて、減速時の持続時間計測部７１と、平均車速算出部７２とを有し、減速時の走行距離を平均車速と走行時間から算出している。
【００３６】
走行距離Ｌは下式（３）の通り、所定時間Ｔの平均車速Ｖａｖｅから求めることができるので、図４を参照して説明した実施の形態のものと同じ結果を得ることができる。
Ｌ＝Ｖａｖｅ・Ｔ …（３）
【００３７】
図８は上述した実施の形態による大気圧推定値更新のタイムタイムチャートである。図中の減速判定は図６の場合と同じである。走行距離は平均車速と走行時間から間接的に求めている。減速判定が成立中に所定の走行時間が経過した時点（Ａ点→Ｂ点）で、その区間の平均車速を算出して走行距離を計算する。そして図９に示されているように、走行距離から求めた大気圧推定値の更新量を、前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに加算し、走行時間をリセットする。減速判定が不成立の状態（Ｃ）では走行時間を保持し、再び減速判定が成立したら、走行時間の算出を再開する。走行時間が再び所定値となった時（Ｂ点→Ｄ点）に、前述と同様に大気圧推定値Ｐａｌｔを更新する。
【００３８】
図１０は、降坂路の勾配値を検出して大気圧推定値Ｐａｌｔを更新する場合のタイムチャートを示している。図中の走行距離は、図６あるいは図８の場合と同様に求める。走行距離が所定値となった時（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点）、平均勾配θａｖｅから前回の大気圧推定値Ｐａｌｔに対し、（３）式から求めた所定量を加算すると共に走行距離をリセットする。
【００３９】
以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の内燃機関の大気圧推定方法は、大気圧センサを使用しなくても、降坂減速時を含めて大気圧を常に正確に推定でき、安価で故障しない制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の大気圧推定方法の一実施形態が適用される燃料噴射式内燃機関の全体のシステム構成図である。
【図２】図１の内燃機関の大気圧推定方法が適用される内燃機関の制御装置の制御系統図である。
【図３】大気圧と標高の関係を示すグラフである。
【図４】図１の内燃機関の大気圧推定方法が適用される内燃機関の制御装置の大気圧推定の制御ブロック図である。
【図５】図１の内燃機関の大気圧推定方法が適用される内燃機関の制御装置の大気圧推定の処理フローを示すフローチャートである。
【図６】図１の内燃機関の大気圧推定方法の大気圧推定のタイムーチャートである。
【図７】本発明の内燃機関の大気圧推定方法の他の実施形態が適用されるエンジン制御装置の制御系統図である。
【図８】図７の内燃機関の大気圧推定方法の大気圧推定のタイムーチャートである。
【図９】大気圧推定値の更新分と走行距離の関係を示すグラフである。
【図１０】降坂路の勾配を検出して大気圧推定値を更新するの他の実施形態のタイムーチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ 燃焼室
９ 圧力センサ
１０ スロットル弁
１２ 燃料噴射弁
１３ 点火プラグ
１７ 三元触媒コンバータ
２５ 空燃比センサ
３０ ＥＣＵ（制御装置）
５０ 運転状態判定部
６０ 大気圧推定部
７１ 継続時間計測部
７２ 平均車速算出部
Claims (7)
- エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
該制御装置は、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、所定の走行距離を走行したとき、大気圧推定値を更新することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
該制御装置は、車輌の運転状態が所定の減速状態を継続中に、走行距離に応じて大気圧推定値の変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 車輌の減速状態とは、燃料カット状態である請求項１または請求項２記載の内燃機関の制御装置。
- 車輌の減速状態とは、ブレーキ作動時である請求項１または請求項２記載の内燃機関の制御装置。
- エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
該制御装置は、車輌の運転状態が、降坂路においてブレーキ非作動で、燃料カット非作動時に車速が減速しない状態を継続中に、所定の走行距離を走行したとき、大気圧推定値を更新することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、前記車両の状態が、ブレーキ作動時の減速状態、または、ブレーキ非作動で燃料カット中のエンジンブレーキによる減速状態を継続中に、所定の走行距離を走行したときに、前記大気圧推定値の更新をさらに行うことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
- エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の絞り弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力検出装置と、走行時または始動時またはエンジン停止時に前記吸気管内圧力検出装置によって検出される吸気管内圧力を基に大気圧を推定する大気圧推定手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
該制御装置は、車輌の運転状態から登降坂路の平均勾配を検出し、その平均勾配と走行距離から大気圧変化量を算出し、その算出結果に基づき大気圧推定値を更新することを特徴とする内燃機関の制御装置。
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