JP4538777B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4538777B2 JP4538777B2 JP2001105339A JP2001105339A JP4538777B2 JP 4538777 B2 JP4538777 B2 JP 4538777B2 JP 2001105339 A JP2001105339 A JP 2001105339A JP 2001105339 A JP2001105339 A JP 2001105339A JP 4538777 B2 JP4538777 B2 JP 4538777B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axle torque
- engine
- internal combustion
- combustion engine
- required power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
- F02D2200/1002—Output torque
- F02D2200/1004—Estimation of the output torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
- F02D2200/501—Vehicle speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
- F02D2200/602—Pedal position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/18—Control of the engine output torque
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセル開度等から運転者の要求する要求車軸トルクを算出して、その要求車軸トルクに応じて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子制御化された自動車のエンジン制御においては、運転者のアクセル操作に即応した応答性の良いドライバビリティを実現するために、運転者が操作したアクセル開度等から運転者の要求する車軸トルク（タイヤを駆動するトルク）を判断して、それに応じてスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を制御することが考えられている。
【０００３】
一般に、エンジンのクランク軸のトルクは、変速装置、最終減速装置等によって変換されてドライブシャフト（車軸）に伝達され、このドライブシャフトのトルク（車軸トルク）によってタイヤ（駆動輪）が回転駆動される。従って、エンジンの運転条件が同じでも、動力伝達系のトルク増幅率（変速装置の変速比やトルクコンバータのスリップ比等）によって車軸トルクが変化する。このような事情から、特許第３００７４０１号公報に示すように、運転者が操作したアクセル開度から運転者の要求する要求車軸トルクを算出する際に、変速装置の変速比等に応じて要求車軸トルクを算出する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の電子制御化された自動変速装置は、通常の変速パターン以外に特殊な変速パターン（例えば飛び変速や多重変速）で変速したり、運転状態に応じてロックアップ機構によってトルクコンバータのスリップ比を制御するようにしているため、運転状態に応じて変速機やトルクコンバータ等の動力伝達系の状態が多種多様に変化する。このため、上記公報の算出方法で要求車軸トルクを精度良く算出するためには、変速機やトルクコンバータ等の動力伝達系の状態に応じて多種多様な場合分けを行う必要があり、要求車軸トルクの演算処理が複雑化して、ＣＰＵ負荷が増大すると共に、実車への適合作業（実車に適合したプログラムの作成やマップ等のデータ類の作成）が極めて面倒となり、生産性も悪いという欠点がある。
【０００５】
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、従ってその目的は、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を用いずに、アクセル開度に対する要求車軸トルクを簡単に算出できると共に、実車への適合作業も容易となる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、少なくともアクセル開度に基づいて運転者の要求する要求パワーを要求パワー算出手段により算出し、この要求パワーと車速又は車輪速（＝車軸回転速度）に基づいて要求車軸トルクを要求車軸トルク算出手段により算出し、この要求車軸トルクに基づいて内燃機関の運転を制御手段により制御する。
【０００７】
ここで、車速［ｍ／ｓ］と車輪速［ｒｐｍ］との関係は、タイヤ半径［ｍ］を用いて次のように表される。
車速＝車輪速×２π×タイヤ半径／６０ ……（１）
【０００８】
内燃機関の出力（仕事率）であるパワーは、車軸トルクのように動力伝達系のトルク増幅率（変速装置の変速比等）によって変化するものではないため、アクセル開度等に対する要求パワーは、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を考慮しなくても求めることができる。また、この要求パワーは、基本的に動力伝達系のどこでも同じ大きさとして扱うことができるので、パワーとトルクとの関係（パワー＝トルク×回転角速度）から、要求パワーと要求車軸トルクとの間には次式の関係が成立する。
要求パワー＝要求車軸トルク×車軸回転角速度 ……（２）
【０００９】
ここで、車軸回転角速度は、タイヤと一体的に回転する車軸（ドライブシャフト）の回転角速度［rad ／ｓ］であり、次のような関係がある。
車軸回転角速度［rad ／ｓ］＝２π×車軸回転速度［ｒｐｍ］／６０
＝２π×車輪速［ｒｐｍ］／６０ ……（３）
（但し、車軸回転速度＝車輪速）
【００１０】
上記（２）、（３）式から、次のような関係が導き出される。
要求車軸トルク＝要求パワー／（２π×車輪速／６０） ……（４）
上式より、車輪速（＝車軸回転速度）やこれと比例関係にある車速を用いれば、要求パワーから要求車軸トルクを算出することができる。この際、車速の情報は、車両に一般的に搭載されている車速センサの出力を用いれば良く、また、車輪速の情報は、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステムに搭載されている車輪速センサの出力を用いれば良い。これにより、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を用いずに、アクセル開度等に対する要求車軸トルクを簡単に算出することができると共に、実車への適合作業も容易となる。
【００１１】
この場合、内燃機関の出力が機関回転速度に応じて変化することを考慮して、請求項２のように、現在の機関回転速度に対する機関出力特性とアクセル開度に基づいて要求パワーを算出するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関固有の出力特性とアクセル開度とを対応させて、現在のアクセル開度と機関回転速度に応じた適正な要求パワーを算出することができる。
【００１２】
一般に、内燃機関の出力は、機関回転速度が同じでも、空気量や燃料量等によって変化するため、機関回転速度に対する最大出力特性と最小出力特性を予め実験やシミュレーション等によって求めておき、請求項３のように、現在の機関回転速度で発生し得る最大出力値と最小出力値との差を算出し、その差に現在のアクセル開度に応じた配分比率を乗算し、その乗算値を前記最小出力値に加算して要求パワーを求めるようにすると良い。このようにすれば、極めて簡単な処理で要求パワーを精度良く算出することができる。
【００１３】
また、上述した（１）式と（４）式から、次の（５）式が導き出される。
要求車軸トルク＝（要求パワー／車速）×タイヤ半径 ……（５）
この（５）式を用いて、請求項４のように、要求車軸トルクを算出する際に、要求パワーを車速で除算して要求駆動力（＝要求パワー／車速）を求め、この要求駆動力にタイヤ半径を乗算して要求車軸トルクを求めるようにしても良い。このようにすれば、エンジン制御に一般的に用いられる車速センサの出力（車速）を利用して、要求パワーから要求車軸トルクを簡単に算出することができる。
【００１５】
また、要求車軸トルクを算出する際に用いるタイヤ半径は、予め設定した固定値（設計初期値）としても良いが、タイヤの摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径が変化して、要求車軸トルクの算出に用いるタイヤ半径（設計初期値）と、実際のタイヤ半径とのずれが大きくなると、要求車軸トルクの算出精度が低下してしまう。
【００１６】
この対策として、請求項５のように、内燃機関の運転中に実際の車軸トルク（以下「実車軸トルク」という）を算出し、この実車軸トルクと前記要求車軸トルク又は前記要求駆動力を用いてタイヤ半径を学習するようにしても良い。このようにすれば、実車軸トルクと要求車軸トルクとのずれ分をタイヤ半径の変化分による誤差として学習し、その学習値に応じてタイヤ半径を補正したり、或は、実車軸トルクを要求駆動力で除算することでタイヤ半径の学習値を求めることができる。これにより、タイヤの摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径が変化しても、学習処理により正しいタイヤ半径（現在の実タイヤ半径）を用いて要求車軸トルクを算出することができ、要求車軸トルクの算出精度を向上することができる。
【００１７】
また、例えばハイブリットカーのように、内燃機関とモータ等の補助動力源とを搭載した車両に本発明を適用する場合は、請求項６のように、要求パワーを算出する際に、現在の機関回転速度に対する機関出力特性と現在の補助動力源回転速度に対する補助動力源出力特性とアクセル開度に基づいて要求パワーを算出するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の出力特性と補助動力源の出力特性の両方を考慮した適正な要求パワーを算出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を筒内噴射式エンジンに適用した実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。
【００１９】
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。筒内噴射式内燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ（図示せず）が設けられ、このエアクリーナの下流側には、吸入空気量を検出するエアーフローメータ１３が設けられている。このエアーフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のモータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられている。このモータ１４がエンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）が制御され、そのスロットル開度によって各気筒ヘの吸入空気量が調節される。
【００２０】
このスロットルバルブ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、吸気圧を検出する吸気圧センサ１８が取り付けられている。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が接続され、各気筒の吸気マニホールド１９内には、エンジン１１の筒内のスワール流を制御するためのスワールコントロールバルブ２０が設けられている。
【００２１】
エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられ、燃料タンク２２内の燃料が燃料ポンプ２３によって高圧に加圧されて各気筒の燃料噴射弁２１に供給され、その燃料の圧力（燃圧）が燃圧センサ２４によって検出される。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２５が取り付けられ、各点火プラグ２５の火花放電によって筒内の混合気に点火される。
【００２２】
エンジン１１の吸気バルブ２６と排気バルブ２７は、それぞれカム軸２８，２９によって駆動され、吸気側のカム軸２８には、運転状態に応じて吸気バルブ２６の開閉タイミングを可変する油圧式の可変バルブタイミング機構３０が設けられている。この可変バルブタイミング機構３０を駆動する油圧は、油圧制御弁３１によって制御される。エンジン１１の各気筒のピストン３２の往復運動によってクランク軸３３が回転駆動され、このクランク軸３３の回転が、図示しない自動変速装置、最終減速装置等を介してドライブシャフト３４に伝達されてタイヤ３５が回転駆動される。
【００２３】
一方、エンジン１１の排気管３６には、排ガスを浄化する三元触媒等の触媒３７が設けられ、この触媒３７の上流側に排ガスの空燃比（又はリッチ／リーン）を検出する空燃比センサ３８（又は酸素センサ）が設けられている。排気管３６のうちの空燃比センサ３８の上流側とサージタンク１７との間には、排ガスの一部を吸気側に環流させるためのＥＧＲ配管３９が接続され、このＥＧＲ配管３９の途中に排ガス環流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲバルブ４０が設けられている。また、アクセルペダルの開度（アクセル開度）は、アクセルセンサ４１によって検出される。
【００２４】
エンジン運転状態を制御するＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された図４の要求車軸トルク演算プログラムを実行することで、アクセル開度等に基づいて運転者の要求する要求パワーを算出し、この要求パワーを車速で除算した値（要求駆動力）にタイヤ半径を乗算して要求車軸トルクを算出する。そして、この要求車軸トルクに基づいて空気系、燃料系、点火系の各制御量（吸入空気量、燃料噴射量、点火時期）を演算し、空気系、燃料系、点火系の駆動手段を制御する。この機能が特許請求の範囲でいう制御手段に相当する。
【００２５】
ここで、要求車軸トルクは、車軸トルクの要求値（目標値）であり、車軸トルクは、エンジン１１のクランク軸３３から動力伝達系（自動変速装置、最終減速装置等）を介してドライブシャフト３４（車軸）に伝達されるトルクであり、この車軸トルクによってタイヤ３５が回転駆動される。
【００２６】
次に、本実施形態（１）における要求車軸トルクの演算方法の概要を説明する。エンジン１１の出力（仕事率）であるパワーは、トルクのように動力伝達系のトルク増幅率（変速装置の変速比等）によって変化するものではないため、アクセル開度等に対する要求パワーは、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を考慮しなくても求めることができる。また、この要求パワーは、基本的に動力伝達系のどこでも同じ大きさとして扱うことができるので、パワーとトルクとの関係（パワー＝トルク×回転角速度）から、要求パワーと要求車軸トルクとの間に次式の関係が導き出される。
【００２７】
要求パワー＝要求車軸トルク×車軸回転角速度 ……（６）
∴ 要求車軸トルク＝要求パワー／車軸回転角速度 ……（７）
ここで、車軸回転角速度は、ドライブシャフト３４（タイヤ３５）の回転角速度［rad ／ｓ］であり、次のような関係がある。
【００２８】
車軸回転角速度［rad ／ｓ］＝２π×車軸回転速度［ｒｐｍ］／６０
＝２π×車輪速［ｒｐｍ］／６０ ……（８）
（但し、車軸回転速度＝車輪速）
また、車輪速［ｒｐｍ］と車速［ｍ／ｓ］との関係は、タイヤ半径［ｍ］を用いて次のように表される。
車速＝車輪速×２π×タイヤ半径／６０ ……（９）
【００２９】
これら（７）〜（９）式から、次の（１０）式が導き出される。
要求車軸トルク＝（要求パワー／車速）×タイヤ半径 ……（１０）
本実施形態（１）では、上記（１０）式を用いて、要求パワーから要求車軸トルクを算出する。
【００３０】
以下、ＥＣＵ１６による要求車軸トルクの演算処理の概要を図２及び図３を用いて説明する。ここで、図２は、ＥＣＵ１６の要求車軸トルク演算機能の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図、図３は、ＥＣＵ１６の要求車軸トルク演算機能の具体例を示す機能ブロック図である。
【００３１】
要求パワー指標算出手段４４は、アクセル開度Ａccをパラメータとする要求パワー指標Ｘacc のマップ（図３参照）を検索して、アクセルセンサ４１で検出したアクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc を算出する。この要求パワー指標Ｘacc は、アクセル開度Ａcc（０〜１００％）に応じて設定された無次元の配分比率（０≦Ｘacc ≦１）であり、アクセル開度Ａcc＝０％のときに要求パワー指標Ｘacc ＝０（最小値）で、アクセル開度Ａccが大きくなるほど、要求パワー指標Ｘacc が大きくなり、アクセル開度Ａcc＝１００％のときに要求パワー指標Ｘacc ＝１（最大値）となる。
【００３２】
一方、エンジン最大出力算出手段４５は、エンジン回転速度Ｎe をパラメータとするエンジン最大出力Ｐemaxのマップ（図３参照）を検索して、クランク角センサ４２で検出した現在のエンジン回転速度Ｎe で発生し得るエンジン最大出力Ｐemaxを算出する。エンジン最小出力算出手段４６は、エンジン回転速度Ｎe をパラメータとするエンジン最小出力Ｐeminのマップ（図３参照）を検索して、クランク角センサ４２で検出した現在のエンジン回転速度Ｎe に応じたエンジン最小出力Ｐeminを算出する。ここで、エンジン最大出力Ｐemaxのマップとエンジン最小出力Ｐeminのマップは、予め、実験、シミュレーション等により設定して、ＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶しておけば良い。
【００３３】
そして、要求パワー算出手段４７は、エンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差（Ｐemax−Ｐemin）を算出して、現在のエンジン回転速度Ｎe におけるエンジン出力の最大変化幅（Ｐemax−Ｐemin）を求め、このエンジン出力の最大変化幅（Ｐemax−Ｐemin）に、アクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc を乗算し、その乗算値をエンジン最小出力Ｐeminに加算することで、要求パワーＰreq を求める。
Ｐreq ＝（Ｐemax−Ｐemin）×Ｘacc＋Ｐemin
【００３４】
これにより、エンジン１１の固有の出力特性とアクセル開度Ａccとを対応させて、現在のアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎe に応じた要求パワーＰreq を求める。
この後、要求車軸トルク算出手段４８は、前記（１０）式を用いて、次のようにして要求パワーＰreq から要求車軸トルクＴreq を算出する。
【００３５】
まず、要求パワーＰreq を車速センサ４３で検出した車速Ｖで除算して要求駆動力Ｆreq を求める。
Ｆreq ＝Ｐreq ／Ｖ
【００３６】
尚、要求パワーＰreq を車速Ｖで除算する際に、予め、０割り防止処理を実施して、車速Ｖを所定の下限ガード値Ｖmin （Ｖmin ＞０）でカード処理する。これにより、要求パワーＰreq を除算する車速Ｖを下限ガード値Ｖmin 以上に制限して、要求パワーＰreq を０又は０に近い非常に小さい値で割り算することを防止する。
【００３７】
この後、要求駆動力Ｆreq に、タイヤ半径学習手段４９で学習したタイヤ半径ｒを乗算して要求車軸トルクＴreq を求める。
Ｔreq ＝Ｆreq ×ｒ
【００３８】
一方、タイヤ半径学習手段４９は、次のようにして現在の実タイヤ半径ｒを学習する。定常運転状態のときに、エンジン１１のクランク軸３３から取り出される実際の軸トルク（実軸トルク）Ｔ0 を推定し、この実軸トルクＴ0 に動力伝達系のトルク増幅率（例えば自動変速装置の変速比、トルクコンバータのスリップ比、最終減速装置の最終減速比等）を乗算して、ドライブシャフト３４に伝達される実際の車軸トルク（実車軸トルク）Ｔt を求める。この後、実車軸トルクＴt を要求駆動力Ｆreq で除算して実タイヤ半径ｒを算出する。
ｒ＝Ｔt ／Ｆreq
【００３９】
これ以外の学習方法としては、例えば、実車軸トルクＴt と要求車軸トルクＴreq とのずれ分（Ｔt −Ｔreq ）をタイヤ半径ｒの変化分による誤差として学習し、その学習値に応じてタイヤ半径ｒを補正するようにしても良い。或は、実車軸トルクＴt と要求車軸トルクＴreq とを比較し、実車軸トルクＴt が要求車軸トルクＴreq よりも小さいときに、タイヤ半径ｒを所定量ずつ減少し、反対に、実車軸トルクＴt が要求車軸トルクＴreq よりも大きいときに、タイヤ半径ｒを所定量ずつ増加するようにしても良い。
【００４０】
このタイヤ半径ｒの学習は、エンジン運転状態や動力伝達系の状態（トルク増幅率）が安定している定常運転時に実施するのが望ましい。過渡運転時には、エンジン運転状態や動力伝達系の状態が急変するため、その影響で実車軸トルクＴt を精度良く推定することは困難であるためである。
【００４１】
以上説明した要求車軸トルクの演算は、エンジン運転中に所定時間毎又は所定クランク角毎に図４の要求車軸トルク演算プログラムによって実行される。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４１の出力からアクセル開度Ａccを検出し、次のステップ１０２で、アクセルセンサ４１で検出した現在のアクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc をマップ等により算出する。
【００４２】
この後、ステップ１０３進み、クランク角センサ４２の出力から現在のエンジン回転速度Ｎe を検出し、次のステップ１０４，１０５で、現在のエンジン回転速度Ｎe で発生し得るエンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminをそれぞれマップにより算出する。この後、ステップ１０６に進み、エンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差Ｐ（＝Ｐemax−Ｐemin）を算出して、現在のエンジン回転速度Ｎe におけるエンジン出力の最大変化幅Ｐを求めた後、ステップ１０７に進み、このエンジン出力の最大変化幅Ｐ（＝Ｐemax−Ｐemin）にパワー指標Ｘacc を乗算し、その乗算値をエンジン最小出力Ｐeminに加算することで、要求パワーＰreq を求める。
Ｐreq ＝（Ｐemax−Ｐemin）×Ｘacc ＋Ｐemin
【００４３】
この後、ステップ１０８に進み、車速センサ４３の出力から車速Ｖを検出し、次のステップ１０９で、車速Ｖを所定の下限ガード値Ｖmin （Ｖmin ＞０）でカード処理した後、ステップ１１０に進み、要求パワーＰreq を車速Ｖで除算して要求駆動力Ｆreq を求める。
Ｆreq ＝Ｐreq ／Ｖ
【００４４】
この後、ステップ１１１に進み、要求駆動力Ｆreq に、前述した学習処理で求めたタイヤ半径ｒを乗算して要求車軸トルクＴreq を算出し、本プログラムを終了する。
Ｔreq ＝Ｆreq ×ｒ
【００４５】
尚、上述したステップ１０１〜１０７の処理が特許請求の範囲でいう要求パワー算出手段に相当する役割を果たす。また、ステップ１０８，１０９の処理が、特許請求の範囲でいうガード手段に相当する役割を果たし、ステップ１１０，１１１の処理が、特許請求の範囲でいう要求車軸トルク算出手段に相当する役割を果たす。
【００４６】
以上説明した本実施形態（１）では、アクセル開度Ａcc等に基づいて要求パワーＰreq を算出し、この要求パワーＰreq を、車速Ｖとタイヤ半径ｒを用いて要求車軸トルクＴreq に変換するようにしたので、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態（トルク増幅率）を用いずに、アクセル開度Ａcc等に対する要求車軸トルクＴreq を求めることができる。これにより、動力伝達系の状態に応じて多種多様な場合分けを行う必要がなくなり、要求車軸トルクＴreq の演算を簡単化することができると共に、実車への適合も容易になる。
【００４７】
また、本実施形態（１）では、要求パワーＰreq を算出する際に、現在のエンジン回転速度Ｎｅで発生し得るエンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差に、アクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc を乗算し、その乗算値をエンジン最小出力Ｐeminに加算して要求パワーＰreq を求めるようにしたので、エンジン１１の固有の出力特性とアクセル開度Ａccとを対応させて、現在のアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎｅに応じた適正な要求パワーＰreq を算出することができる。
【００４８】
更に、本実施形態（１）では、要求パワーＰreq から要求車軸トルクＴreq を算出する際に、要求パワーＰreq を車速Ｖで除算して要求駆動力Ｆreq を求め、この要求駆動力Ｆreq にタイヤ半径ｒを乗算して要求車軸トルクＴreq を求めるようにしたので、エンジン制御に一般的に用いられる車速センサ４３の出力（車速）をそのまま使用して、要求パワーＰreq を要求車軸トルクＴreq に変換することができ、要求車軸トルクＴreq の演算を更に簡単化することができる。
【００４９】
尚、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステムが搭載されている車両においては、それらのシステムに設けられている車輪速センサで検出した車輪速（＝車軸回転速度）を用いて、次式により要求車軸トルクを算出するようにしても良い。
要求車軸トルク＝要求パワー／（２π×車輪速／６０）
【００５０】
また、本実施形態（１）では、０割り防止処理を実施して、要求パワーＰreq を除算する車速Ｖの値を下限ガード値Ｖmin （Ｖmin ＞０）以上に制限するようにしたので、実際の車速が０（又は０に近い非常に小さい値）になったときに、要求パワーＰreq を０（又は０に近い非常に小さな値）で割り算することを防止することができ、要求車軸トルクＴreq の演算結果が発散してしまうことを未然に防止することができる。
【００５１】
ところで、タイヤ３５の摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径ｒが変化して、要求車軸トルクＴreq の算出に用いるタイヤ半径ｒ（設計初期値）と、実際のタイヤ半径とのずれが大きくなると、要求車軸トルクＴreq の算出精度が低下してしまう。
【００５２】
その点、本実施形態（１）では、定常運転時に、実車軸トルクＴt を算出し、この実車軸トルクＴt を要求駆動力Ｆreq で除算して実際のタイヤ半径ｒを算出して学習したり、或は、実車軸トルクＴt と要求車軸トルクＴreq とのずれ分（Ｔt −Ｔreq ）をタイヤ半径ｒの変化分による誤差として学習し、その学習値に応じてタイヤ半径ｒを補正するようにしたので、タイヤ３５の摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径ｒが変化しても、正しいタイヤ半径（現在の実タイヤ半径）を用いて要求車軸トルクＴreq を算出することができ、要求車軸トルクＴreq の算出精度を向上することができる。
【００５３】
しかしながら、本発明は、必ずしも実際のタイヤ半径を学習する必要はなく、要求車軸トルクＴreq の算出に用いるタイヤ半径を、予め設定した固定値（設計初期値）としても良い。
【００５４】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、エンジン１１のみでタイヤ３５を回転駆動する車両に本発明を適用したが、図５に示す本発明の実施形態（２）では、エンジン１１の他にモータ等の補助動力源（図示せず）を搭載した車両（例えばハイブリットカー）に本発明を適用している。
【００５５】
本実施形態（２）では、補助動力源回転速度センサ５０で、モータ等の補助動力源の回転速度Ｎm を検出し、補助動力源最大出力算出手段５１で、現在の補助動力源回転速度Ｎm で発生し得る補助動力源最大出力Ｐmmaxをマップ等により算出すると共に、補助動力源最小出力算出手段５２で、現在の補助動力源回転速度Ｎm に応じた補助動力源最小出力Ｐmminをマップ等により算出する。
【００５６】
そして、要求パワー算出手段４７で、現在のアクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc と、エンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差（Ｐemax−Ｐemin）と、補助動力源最大出力Ｐmmaxと補助動力源最小出力Ｐmminとの差（Ｐmmax−Ｐmmin）とに基づいて要求パワーＰreq を算出し、要求車軸トルク算出手段４８で、車速センサ４３の出力（車速）を用いて要求パワーＰreq から要求車軸トルクＴreq を算出する。
【００５７】
以上説明した本実施形態（２）では、エンジン１１の出力特性及び補助動力源の出力特性をアクセル開度Ａccに対応させて、エンジン１１の性能と補助動力源の性能に応じた適正な要求パワーＰreq 、ひいては適正な要求車軸トルクＴreq を算出することができる。
尚、各実施形態（１），（２）は、筒内噴射式エンジンに限定されず、吸気ポート噴射式エンジンにも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）のＥＣＵの要求車軸トルク演算機能の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図
【図３】実施形態（１）のＥＣＵの要求車軸トルク演算機能の具体例を示す機能ブロック図
【図４】要求車軸トルク演算プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】実施形態（２）のＥＣＵの要求車軸トルク演算機能の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（要求パワー算出手段，要求車軸トルク算出手段，制御手段，タイヤ半径学習手段，ガード手段）、２１…燃料噴射弁、２５…点火プラグ、３３…クランク軸、３４…ドライブシャフト、３５…タイヤ、４１…アクセルセンサ、４２…クランク角センサ、４３…車速センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセル開度等から運転者の要求する要求車軸トルクを算出して、その要求車軸トルクに応じて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子制御化された自動車のエンジン制御においては、運転者のアクセル操作に即応した応答性の良いドライバビリティを実現するために、運転者が操作したアクセル開度等から運転者の要求する車軸トルク（タイヤを駆動するトルク）を判断して、それに応じてスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を制御することが考えられている。
【０００３】
一般に、エンジンのクランク軸のトルクは、変速装置、最終減速装置等によって変換されてドライブシャフト（車軸）に伝達され、このドライブシャフトのトルク（車軸トルク）によってタイヤ（駆動輪）が回転駆動される。従って、エンジンの運転条件が同じでも、動力伝達系のトルク増幅率（変速装置の変速比やトルクコンバータのスリップ比等）によって車軸トルクが変化する。このような事情から、特許第３００７４０１号公報に示すように、運転者が操作したアクセル開度から運転者の要求する要求車軸トルクを算出する際に、変速装置の変速比等に応じて要求車軸トルクを算出する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の電子制御化された自動変速装置は、通常の変速パターン以外に特殊な変速パターン（例えば飛び変速や多重変速）で変速したり、運転状態に応じてロックアップ機構によってトルクコンバータのスリップ比を制御するようにしているため、運転状態に応じて変速機やトルクコンバータ等の動力伝達系の状態が多種多様に変化する。このため、上記公報の算出方法で要求車軸トルクを精度良く算出するためには、変速機やトルクコンバータ等の動力伝達系の状態に応じて多種多様な場合分けを行う必要があり、要求車軸トルクの演算処理が複雑化して、ＣＰＵ負荷が増大すると共に、実車への適合作業（実車に適合したプログラムの作成やマップ等のデータ類の作成）が極めて面倒となり、生産性も悪いという欠点がある。
【０００５】
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、従ってその目的は、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を用いずに、アクセル開度に対する要求車軸トルクを簡単に算出できると共に、実車への適合作業も容易となる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、少なくともアクセル開度に基づいて運転者の要求する要求パワーを要求パワー算出手段により算出し、この要求パワーと車速又は車輪速（＝車軸回転速度）に基づいて要求車軸トルクを要求車軸トルク算出手段により算出し、この要求車軸トルクに基づいて内燃機関の運転を制御手段により制御する。
【０００７】
ここで、車速［ｍ／ｓ］と車輪速［ｒｐｍ］との関係は、タイヤ半径［ｍ］を用いて次のように表される。
車速＝車輪速×２π×タイヤ半径／６０ ……（１）
【０００８】
内燃機関の出力（仕事率）であるパワーは、車軸トルクのように動力伝達系のトルク増幅率（変速装置の変速比等）によって変化するものではないため、アクセル開度等に対する要求パワーは、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を考慮しなくても求めることができる。また、この要求パワーは、基本的に動力伝達系のどこでも同じ大きさとして扱うことができるので、パワーとトルクとの関係（パワー＝トルク×回転角速度）から、要求パワーと要求車軸トルクとの間には次式の関係が成立する。
要求パワー＝要求車軸トルク×車軸回転角速度 ……（２）
【０００９】
ここで、車軸回転角速度は、タイヤと一体的に回転する車軸（ドライブシャフト）の回転角速度［rad ／ｓ］であり、次のような関係がある。
車軸回転角速度［rad ／ｓ］＝２π×車軸回転速度［ｒｐｍ］／６０
＝２π×車輪速［ｒｐｍ］／６０ ……（３）
（但し、車軸回転速度＝車輪速）
【００１０】
上記（２）、（３）式から、次のような関係が導き出される。
要求車軸トルク＝要求パワー／（２π×車輪速／６０） ……（４）
上式より、車輪速（＝車軸回転速度）やこれと比例関係にある車速を用いれば、要求パワーから要求車軸トルクを算出することができる。この際、車速の情報は、車両に一般的に搭載されている車速センサの出力を用いれば良く、また、車輪速の情報は、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステムに搭載されている車輪速センサの出力を用いれば良い。これにより、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を用いずに、アクセル開度等に対する要求車軸トルクを簡単に算出することができると共に、実車への適合作業も容易となる。
【００１１】
この場合、内燃機関の出力が機関回転速度に応じて変化することを考慮して、請求項２のように、現在の機関回転速度に対する機関出力特性とアクセル開度に基づいて要求パワーを算出するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関固有の出力特性とアクセル開度とを対応させて、現在のアクセル開度と機関回転速度に応じた適正な要求パワーを算出することができる。
【００１２】
一般に、内燃機関の出力は、機関回転速度が同じでも、空気量や燃料量等によって変化するため、機関回転速度に対する最大出力特性と最小出力特性を予め実験やシミュレーション等によって求めておき、請求項３のように、現在の機関回転速度で発生し得る最大出力値と最小出力値との差を算出し、その差に現在のアクセル開度に応じた配分比率を乗算し、その乗算値を前記最小出力値に加算して要求パワーを求めるようにすると良い。このようにすれば、極めて簡単な処理で要求パワーを精度良く算出することができる。
【００１３】
また、上述した（１）式と（４）式から、次の（５）式が導き出される。
要求車軸トルク＝（要求パワー／車速）×タイヤ半径 ……（５）
この（５）式を用いて、請求項４のように、要求車軸トルクを算出する際に、要求パワーを車速で除算して要求駆動力（＝要求パワー／車速）を求め、この要求駆動力にタイヤ半径を乗算して要求車軸トルクを求めるようにしても良い。このようにすれば、エンジン制御に一般的に用いられる車速センサの出力（車速）を利用して、要求パワーから要求車軸トルクを簡単に算出することができる。
【００１５】
また、要求車軸トルクを算出する際に用いるタイヤ半径は、予め設定した固定値（設計初期値）としても良いが、タイヤの摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径が変化して、要求車軸トルクの算出に用いるタイヤ半径（設計初期値）と、実際のタイヤ半径とのずれが大きくなると、要求車軸トルクの算出精度が低下してしまう。
【００１６】
この対策として、請求項５のように、内燃機関の運転中に実際の車軸トルク（以下「実車軸トルク」という）を算出し、この実車軸トルクと前記要求車軸トルク又は前記要求駆動力を用いてタイヤ半径を学習するようにしても良い。このようにすれば、実車軸トルクと要求車軸トルクとのずれ分をタイヤ半径の変化分による誤差として学習し、その学習値に応じてタイヤ半径を補正したり、或は、実車軸トルクを要求駆動力で除算することでタイヤ半径の学習値を求めることができる。これにより、タイヤの摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径が変化しても、学習処理により正しいタイヤ半径（現在の実タイヤ半径）を用いて要求車軸トルクを算出することができ、要求車軸トルクの算出精度を向上することができる。
【００１７】
また、例えばハイブリットカーのように、内燃機関とモータ等の補助動力源とを搭載した車両に本発明を適用する場合は、請求項６のように、要求パワーを算出する際に、現在の機関回転速度に対する機関出力特性と現在の補助動力源回転速度に対する補助動力源出力特性とアクセル開度に基づいて要求パワーを算出するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の出力特性と補助動力源の出力特性の両方を考慮した適正な要求パワーを算出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を筒内噴射式エンジンに適用した実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。
【００１９】
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。筒内噴射式内燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ（図示せず）が設けられ、このエアクリーナの下流側には、吸入空気量を検出するエアーフローメータ１３が設けられている。このエアーフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のモータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられている。このモータ１４がエンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）が制御され、そのスロットル開度によって各気筒ヘの吸入空気量が調節される。
【００２０】
このスロットルバルブ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、吸気圧を検出する吸気圧センサ１８が取り付けられている。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が接続され、各気筒の吸気マニホールド１９内には、エンジン１１の筒内のスワール流を制御するためのスワールコントロールバルブ２０が設けられている。
【００２１】
エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられ、燃料タンク２２内の燃料が燃料ポンプ２３によって高圧に加圧されて各気筒の燃料噴射弁２１に供給され、その燃料の圧力（燃圧）が燃圧センサ２４によって検出される。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２５が取り付けられ、各点火プラグ２５の火花放電によって筒内の混合気に点火される。
【００２２】
エンジン１１の吸気バルブ２６と排気バルブ２７は、それぞれカム軸２８，２９によって駆動され、吸気側のカム軸２８には、運転状態に応じて吸気バルブ２６の開閉タイミングを可変する油圧式の可変バルブタイミング機構３０が設けられている。この可変バルブタイミング機構３０を駆動する油圧は、油圧制御弁３１によって制御される。エンジン１１の各気筒のピストン３２の往復運動によってクランク軸３３が回転駆動され、このクランク軸３３の回転が、図示しない自動変速装置、最終減速装置等を介してドライブシャフト３４に伝達されてタイヤ３５が回転駆動される。
【００２３】
一方、エンジン１１の排気管３６には、排ガスを浄化する三元触媒等の触媒３７が設けられ、この触媒３７の上流側に排ガスの空燃比（又はリッチ／リーン）を検出する空燃比センサ３８（又は酸素センサ）が設けられている。排気管３６のうちの空燃比センサ３８の上流側とサージタンク１７との間には、排ガスの一部を吸気側に環流させるためのＥＧＲ配管３９が接続され、このＥＧＲ配管３９の途中に排ガス環流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲバルブ４０が設けられている。また、アクセルペダルの開度（アクセル開度）は、アクセルセンサ４１によって検出される。
【００２４】
エンジン運転状態を制御するＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された図４の要求車軸トルク演算プログラムを実行することで、アクセル開度等に基づいて運転者の要求する要求パワーを算出し、この要求パワーを車速で除算した値（要求駆動力）にタイヤ半径を乗算して要求車軸トルクを算出する。そして、この要求車軸トルクに基づいて空気系、燃料系、点火系の各制御量（吸入空気量、燃料噴射量、点火時期）を演算し、空気系、燃料系、点火系の駆動手段を制御する。この機能が特許請求の範囲でいう制御手段に相当する。
【００２５】
ここで、要求車軸トルクは、車軸トルクの要求値（目標値）であり、車軸トルクは、エンジン１１のクランク軸３３から動力伝達系（自動変速装置、最終減速装置等）を介してドライブシャフト３４（車軸）に伝達されるトルクであり、この車軸トルクによってタイヤ３５が回転駆動される。
【００２６】
次に、本実施形態（１）における要求車軸トルクの演算方法の概要を説明する。エンジン１１の出力（仕事率）であるパワーは、トルクのように動力伝達系のトルク増幅率（変速装置の変速比等）によって変化するものではないため、アクセル開度等に対する要求パワーは、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態を考慮しなくても求めることができる。また、この要求パワーは、基本的に動力伝達系のどこでも同じ大きさとして扱うことができるので、パワーとトルクとの関係（パワー＝トルク×回転角速度）から、要求パワーと要求車軸トルクとの間に次式の関係が導き出される。
【００２７】
要求パワー＝要求車軸トルク×車軸回転角速度 ……（６）
∴ 要求車軸トルク＝要求パワー／車軸回転角速度 ……（７）
ここで、車軸回転角速度は、ドライブシャフト３４（タイヤ３５）の回転角速度［rad ／ｓ］であり、次のような関係がある。
【００２８】
車軸回転角速度［rad ／ｓ］＝２π×車軸回転速度［ｒｐｍ］／６０
＝２π×車輪速［ｒｐｍ］／６０ ……（８）
（但し、車軸回転速度＝車輪速）
また、車輪速［ｒｐｍ］と車速［ｍ／ｓ］との関係は、タイヤ半径［ｍ］を用いて次のように表される。
車速＝車輪速×２π×タイヤ半径／６０ ……（９）
【００２９】
これら（７）〜（９）式から、次の（１０）式が導き出される。
要求車軸トルク＝（要求パワー／車速）×タイヤ半径 ……（１０）
本実施形態（１）では、上記（１０）式を用いて、要求パワーから要求車軸トルクを算出する。
【００３０】
以下、ＥＣＵ１６による要求車軸トルクの演算処理の概要を図２及び図３を用いて説明する。ここで、図２は、ＥＣＵ１６の要求車軸トルク演算機能の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図、図３は、ＥＣＵ１６の要求車軸トルク演算機能の具体例を示す機能ブロック図である。
【００３１】
要求パワー指標算出手段４４は、アクセル開度Ａccをパラメータとする要求パワー指標Ｘacc のマップ（図３参照）を検索して、アクセルセンサ４１で検出したアクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc を算出する。この要求パワー指標Ｘacc は、アクセル開度Ａcc（０〜１００％）に応じて設定された無次元の配分比率（０≦Ｘacc ≦１）であり、アクセル開度Ａcc＝０％のときに要求パワー指標Ｘacc ＝０（最小値）で、アクセル開度Ａccが大きくなるほど、要求パワー指標Ｘacc が大きくなり、アクセル開度Ａcc＝１００％のときに要求パワー指標Ｘacc ＝１（最大値）となる。
【００３２】
一方、エンジン最大出力算出手段４５は、エンジン回転速度Ｎe をパラメータとするエンジン最大出力Ｐemaxのマップ（図３参照）を検索して、クランク角センサ４２で検出した現在のエンジン回転速度Ｎe で発生し得るエンジン最大出力Ｐemaxを算出する。エンジン最小出力算出手段４６は、エンジン回転速度Ｎe をパラメータとするエンジン最小出力Ｐeminのマップ（図３参照）を検索して、クランク角センサ４２で検出した現在のエンジン回転速度Ｎe に応じたエンジン最小出力Ｐeminを算出する。ここで、エンジン最大出力Ｐemaxのマップとエンジン最小出力Ｐeminのマップは、予め、実験、シミュレーション等により設定して、ＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶しておけば良い。
【００３３】
そして、要求パワー算出手段４７は、エンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差（Ｐemax−Ｐemin）を算出して、現在のエンジン回転速度Ｎe におけるエンジン出力の最大変化幅（Ｐemax−Ｐemin）を求め、このエンジン出力の最大変化幅（Ｐemax−Ｐemin）に、アクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc を乗算し、その乗算値をエンジン最小出力Ｐeminに加算することで、要求パワーＰreq を求める。
Ｐreq ＝（Ｐemax−Ｐemin）×Ｘacc＋Ｐemin
【００３４】
これにより、エンジン１１の固有の出力特性とアクセル開度Ａccとを対応させて、現在のアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎe に応じた要求パワーＰreq を求める。
この後、要求車軸トルク算出手段４８は、前記（１０）式を用いて、次のようにして要求パワーＰreq から要求車軸トルクＴreq を算出する。
【００３５】
まず、要求パワーＰreq を車速センサ４３で検出した車速Ｖで除算して要求駆動力Ｆreq を求める。
Ｆreq ＝Ｐreq ／Ｖ
【００３６】
尚、要求パワーＰreq を車速Ｖで除算する際に、予め、０割り防止処理を実施して、車速Ｖを所定の下限ガード値Ｖmin （Ｖmin ＞０）でカード処理する。これにより、要求パワーＰreq を除算する車速Ｖを下限ガード値Ｖmin 以上に制限して、要求パワーＰreq を０又は０に近い非常に小さい値で割り算することを防止する。
【００３７】
この後、要求駆動力Ｆreq に、タイヤ半径学習手段４９で学習したタイヤ半径ｒを乗算して要求車軸トルクＴreq を求める。
Ｔreq ＝Ｆreq ×ｒ
【００３８】
一方、タイヤ半径学習手段４９は、次のようにして現在の実タイヤ半径ｒを学習する。定常運転状態のときに、エンジン１１のクランク軸３３から取り出される実際の軸トルク（実軸トルク）Ｔ0 を推定し、この実軸トルクＴ0 に動力伝達系のトルク増幅率（例えば自動変速装置の変速比、トルクコンバータのスリップ比、最終減速装置の最終減速比等）を乗算して、ドライブシャフト３４に伝達される実際の車軸トルク（実車軸トルク）Ｔt を求める。この後、実車軸トルクＴt を要求駆動力Ｆreq で除算して実タイヤ半径ｒを算出する。
ｒ＝Ｔt ／Ｆreq
【００３９】
これ以外の学習方法としては、例えば、実車軸トルクＴt と要求車軸トルクＴreq とのずれ分（Ｔt −Ｔreq ）をタイヤ半径ｒの変化分による誤差として学習し、その学習値に応じてタイヤ半径ｒを補正するようにしても良い。或は、実車軸トルクＴt と要求車軸トルクＴreq とを比較し、実車軸トルクＴt が要求車軸トルクＴreq よりも小さいときに、タイヤ半径ｒを所定量ずつ減少し、反対に、実車軸トルクＴt が要求車軸トルクＴreq よりも大きいときに、タイヤ半径ｒを所定量ずつ増加するようにしても良い。
【００４０】
このタイヤ半径ｒの学習は、エンジン運転状態や動力伝達系の状態（トルク増幅率）が安定している定常運転時に実施するのが望ましい。過渡運転時には、エンジン運転状態や動力伝達系の状態が急変するため、その影響で実車軸トルクＴt を精度良く推定することは困難であるためである。
【００４１】
以上説明した要求車軸トルクの演算は、エンジン運転中に所定時間毎又は所定クランク角毎に図４の要求車軸トルク演算プログラムによって実行される。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４１の出力からアクセル開度Ａccを検出し、次のステップ１０２で、アクセルセンサ４１で検出した現在のアクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc をマップ等により算出する。
【００４２】
この後、ステップ１０３進み、クランク角センサ４２の出力から現在のエンジン回転速度Ｎe を検出し、次のステップ１０４，１０５で、現在のエンジン回転速度Ｎe で発生し得るエンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminをそれぞれマップにより算出する。この後、ステップ１０６に進み、エンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差Ｐ（＝Ｐemax−Ｐemin）を算出して、現在のエンジン回転速度Ｎe におけるエンジン出力の最大変化幅Ｐを求めた後、ステップ１０７に進み、このエンジン出力の最大変化幅Ｐ（＝Ｐemax−Ｐemin）にパワー指標Ｘacc を乗算し、その乗算値をエンジン最小出力Ｐeminに加算することで、要求パワーＰreq を求める。
Ｐreq ＝（Ｐemax−Ｐemin）×Ｘacc ＋Ｐemin
【００４３】
この後、ステップ１０８に進み、車速センサ４３の出力から車速Ｖを検出し、次のステップ１０９で、車速Ｖを所定の下限ガード値Ｖmin （Ｖmin ＞０）でカード処理した後、ステップ１１０に進み、要求パワーＰreq を車速Ｖで除算して要求駆動力Ｆreq を求める。
Ｆreq ＝Ｐreq ／Ｖ
【００４４】
この後、ステップ１１１に進み、要求駆動力Ｆreq に、前述した学習処理で求めたタイヤ半径ｒを乗算して要求車軸トルクＴreq を算出し、本プログラムを終了する。
Ｔreq ＝Ｆreq ×ｒ
【００４５】
尚、上述したステップ１０１〜１０７の処理が特許請求の範囲でいう要求パワー算出手段に相当する役割を果たす。また、ステップ１０８，１０９の処理が、特許請求の範囲でいうガード手段に相当する役割を果たし、ステップ１１０，１１１の処理が、特許請求の範囲でいう要求車軸トルク算出手段に相当する役割を果たす。
【００４６】
以上説明した本実施形態（１）では、アクセル開度Ａcc等に基づいて要求パワーＰreq を算出し、この要求パワーＰreq を、車速Ｖとタイヤ半径ｒを用いて要求車軸トルクＴreq に変換するようにしたので、変速装置の変速比等の動力伝達系の状態（トルク増幅率）を用いずに、アクセル開度Ａcc等に対する要求車軸トルクＴreq を求めることができる。これにより、動力伝達系の状態に応じて多種多様な場合分けを行う必要がなくなり、要求車軸トルクＴreq の演算を簡単化することができると共に、実車への適合も容易になる。
【００４７】
また、本実施形態（１）では、要求パワーＰreq を算出する際に、現在のエンジン回転速度Ｎｅで発生し得るエンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差に、アクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc を乗算し、その乗算値をエンジン最小出力Ｐeminに加算して要求パワーＰreq を求めるようにしたので、エンジン１１の固有の出力特性とアクセル開度Ａccとを対応させて、現在のアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎｅに応じた適正な要求パワーＰreq を算出することができる。
【００４８】
更に、本実施形態（１）では、要求パワーＰreq から要求車軸トルクＴreq を算出する際に、要求パワーＰreq を車速Ｖで除算して要求駆動力Ｆreq を求め、この要求駆動力Ｆreq にタイヤ半径ｒを乗算して要求車軸トルクＴreq を求めるようにしたので、エンジン制御に一般的に用いられる車速センサ４３の出力（車速）をそのまま使用して、要求パワーＰreq を要求車軸トルクＴreq に変換することができ、要求車軸トルクＴreq の演算を更に簡単化することができる。
【００４９】
尚、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステムが搭載されている車両においては、それらのシステムに設けられている車輪速センサで検出した車輪速（＝車軸回転速度）を用いて、次式により要求車軸トルクを算出するようにしても良い。
要求車軸トルク＝要求パワー／（２π×車輪速／６０）
【００５０】
また、本実施形態（１）では、０割り防止処理を実施して、要求パワーＰreq を除算する車速Ｖの値を下限ガード値Ｖmin （Ｖmin ＞０）以上に制限するようにしたので、実際の車速が０（又は０に近い非常に小さい値）になったときに、要求パワーＰreq を０（又は０に近い非常に小さな値）で割り算することを防止することができ、要求車軸トルクＴreq の演算結果が発散してしまうことを未然に防止することができる。
【００５１】
ところで、タイヤ３５の摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径ｒが変化して、要求車軸トルクＴreq の算出に用いるタイヤ半径ｒ（設計初期値）と、実際のタイヤ半径とのずれが大きくなると、要求車軸トルクＴreq の算出精度が低下してしまう。
【００５２】
その点、本実施形態（１）では、定常運転時に、実車軸トルクＴt を算出し、この実車軸トルクＴt を要求駆動力Ｆreq で除算して実際のタイヤ半径ｒを算出して学習したり、或は、実車軸トルクＴt と要求車軸トルクＴreq とのずれ分（Ｔt −Ｔreq ）をタイヤ半径ｒの変化分による誤差として学習し、その学習値に応じてタイヤ半径ｒを補正するようにしたので、タイヤ３５の摩耗や空気圧変化等によってタイヤ半径ｒが変化しても、正しいタイヤ半径（現在の実タイヤ半径）を用いて要求車軸トルクＴreq を算出することができ、要求車軸トルクＴreq の算出精度を向上することができる。
【００５３】
しかしながら、本発明は、必ずしも実際のタイヤ半径を学習する必要はなく、要求車軸トルクＴreq の算出に用いるタイヤ半径を、予め設定した固定値（設計初期値）としても良い。
【００５４】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、エンジン１１のみでタイヤ３５を回転駆動する車両に本発明を適用したが、図５に示す本発明の実施形態（２）では、エンジン１１の他にモータ等の補助動力源（図示せず）を搭載した車両（例えばハイブリットカー）に本発明を適用している。
【００５５】
本実施形態（２）では、補助動力源回転速度センサ５０で、モータ等の補助動力源の回転速度Ｎm を検出し、補助動力源最大出力算出手段５１で、現在の補助動力源回転速度Ｎm で発生し得る補助動力源最大出力Ｐmmaxをマップ等により算出すると共に、補助動力源最小出力算出手段５２で、現在の補助動力源回転速度Ｎm に応じた補助動力源最小出力Ｐmminをマップ等により算出する。
【００５６】
そして、要求パワー算出手段４７で、現在のアクセル開度Ａccに応じた要求パワー指標Ｘacc と、エンジン最大出力Ｐemaxとエンジン最小出力Ｐeminとの差（Ｐemax−Ｐemin）と、補助動力源最大出力Ｐmmaxと補助動力源最小出力Ｐmminとの差（Ｐmmax−Ｐmmin）とに基づいて要求パワーＰreq を算出し、要求車軸トルク算出手段４８で、車速センサ４３の出力（車速）を用いて要求パワーＰreq から要求車軸トルクＴreq を算出する。
【００５７】
以上説明した本実施形態（２）では、エンジン１１の出力特性及び補助動力源の出力特性をアクセル開度Ａccに対応させて、エンジン１１の性能と補助動力源の性能に応じた適正な要求パワーＰreq 、ひいては適正な要求車軸トルクＴreq を算出することができる。
尚、各実施形態（１），（２）は、筒内噴射式エンジンに限定されず、吸気ポート噴射式エンジンにも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）のＥＣＵの要求車軸トルク演算機能の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図
【図３】実施形態（１）のＥＣＵの要求車軸トルク演算機能の具体例を示す機能ブロック図
【図４】要求車軸トルク演算プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】実施形態（２）のＥＣＵの要求車軸トルク演算機能の基本的な構成を概略的に示す機能ブロック図
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（要求パワー算出手段，要求車軸トルク算出手段，制御手段，タイヤ半径学習手段，ガード手段）、２１…燃料噴射弁、２５…点火プラグ、３３…クランク軸、３４…ドライブシャフト、３５…タイヤ、４１…アクセルセンサ、４２…クランク角センサ、４３…車速センサ。
Claims (6)
- 運転者が操作した少なくともアクセル開度に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、
少なくとも前記アクセル開度に基づいて運転者の要求する要求パワーを算出する要求パワー算出手段と、
前記要求パワーと車速又は車輪速に基づいて要求車軸トルクを算出する要求車軸トルク算出手段と
前記要求車軸トルクに基づいて内燃機関の運転を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記要求パワー算出手段は、現在の機関回転速度に対する機関出力特性と前記アクセル開度に基づいて前記要求パワーを算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記要求パワー算出手段は、現在の機関回転速度で発生し得る最大出力値と最小出力値との差を算出し、その差に現在のアクセル開度に応じた配分比率を乗算し、その乗算値を前記最小出力値に加算して前記要求パワーを求めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記要求車軸トルク算出手段は、前記要求パワーを車速で除算して要求駆動力を求め、この要求駆動力にタイヤ半径を乗算して前記要求車軸トルクを求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 内燃機関の運転中に実際の車軸トルクを算出し、この実際の車軸トルクと前記要求車軸トルク又は前記要求駆動力を用いてタイヤ半径を学習するタイヤ半径学習手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
- 補助動力源を備え、
前記要求パワー算出手段は、現在の機関回転速度に対する機関出力特性と現在の補助動力源回転速度に対する補助動力源出力特性と前記アクセル開度に基づいて前記要求パワーを算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105339A JP4538777B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | 内燃機関の制御装置 |
| DE2002114725 DE10214725A1 (de) | 2001-04-04 | 2002-04-03 | Steuerungsvorrichtung für Maschinen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105339A JP4538777B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002303169A JP2002303169A (ja) | 2002-10-18 |
| JP4538777B2 true JP4538777B2 (ja) | 2010-09-08 |
Family
ID=18958046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001105339A Expired - Fee Related JP4538777B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4538777B2 (ja) |
| DE (1) | DE10214725A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4470954B2 (ja) | 2007-03-16 | 2010-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の駆動力制御装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839870A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-08 | Nissan Motor Co Ltd | エンジン・無段変速機駆動系統の制御装置 |
| JPH07172217A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-11 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動力制御装置 |
| JP2000328999A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-28 | Horiba Ltd | 走行車両における軸平均有効圧簡易測定方法 |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105339A patent/JP4538777B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-04-03 DE DE2002114725 patent/DE10214725A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839870A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-08 | Nissan Motor Co Ltd | エンジン・無段変速機駆動系統の制御装置 |
| JPH07172217A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-11 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動力制御装置 |
| JP2000328999A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-28 | Horiba Ltd | 走行車両における軸平均有効圧簡易測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10214725A1 (de) | 2002-10-31 |
| JP2002303169A (ja) | 2002-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100396903C (zh) | 发动机动力控制装置和方法 | |
| US7996139B2 (en) | Motor vehicle and control method of motor vehicle | |
| US6430492B2 (en) | Engine control system for improved driveability | |
| US6347680B1 (en) | Engine output controller | |
| US6328671B1 (en) | Drive force control device | |
| JP4389877B2 (ja) | 車両に搭載された内燃機関の推定トルク算出装置 | |
| US6654677B2 (en) | Method and system for providing vehicle control to a driver | |
| US20090270225A1 (en) | Airflow based idle speed control power security | |
| JP2008231985A (ja) | トルクディマンド型の内燃機関の制御装置 | |
| JP3890847B2 (ja) | 自動車用制御装置 | |
| JP2008239130A (ja) | 車両の制御装置 | |
| US7885729B2 (en) | Vehicle integrated-control apparatus and vehicle integrated-control method | |
| JP2946881B2 (ja) | 内燃機関のスロットル弁制御装置 | |
| JP2727714B2 (ja) | エンジンの出力制御方法 | |
| JP5273547B2 (ja) | エンジン制御装置 | |
| JP4538777B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2871270B2 (ja) | 坂路推定方法 | |
| JP2005240576A (ja) | 車両の制御装置 | |
| JP2600358B2 (ja) | 車両速度制御装置 | |
| JPS61116035A (ja) | 車両加速スリツプ制御装置 | |
| JP4535785B2 (ja) | 車両の走行抵抗検出装置 | |
| JP4103453B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JPH09240322A (ja) | 車両パワートレインの制御装置 | |
| JP2007099225A (ja) | 車両の自動走行制御装置 | |
| JP4910934B2 (ja) | 車両の運動制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070625 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090213 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090218 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090415 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090924 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091102 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100528 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100610 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130702 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |