JPH02201062A - エンジン出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、たとえばスロットル弁によりエンジン出力
を制御するエンジン出力制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジン出力制御装置として、ドライブ・パイ
・ワイヤ（Ｄｒｉｖｅ−ｂｙ　−Ｗｉｒｅ）と称するも
のが開発され、実用化されつつある。

これは、アクセルペダルとスロットル弁とを機械的に連
結せず、アクセルペダルの踏込み位置（操作量）を検知
し、その検知量から目標駆動軸トルクを定め、その目標
駆動軸トルクが得られるようにスロットル弁をモータ駆
動するものである。

ところで、スロットル弁を通った空気は燃料と混合され
てエンジンのシリンダ内に入り、そこでエンジン出力が
発生する。このエンジン出力は、オートマチックトラン
スミッション車の場合、トルクコンバータおよびトラン
スミッションを経て駆動軸に伝わり、さらに車輪に伝わ
って駆動力となる。

したがって、車両におけるパワー発生伝達過程は、スロ
ットル弁からエンジン本体に至る吸気過程と、エンジン
本体から駆動軸に至るトルク伝達過程との２つの段階に
分けることができる。

（発明が解決しようとする課題） このようなパワー発生伝達過程において、吸気過程につ
いて見るき、スロットル弁を通して吸入された空気がサ
ージタンクや吸気、圧縮、爆発のサイクル工程を経てト
ルクに反映されるまでの伝達遅れが存在する。

また、トルク伝達過程について見ると、トルクコンバー
タのトルク比（つまりスリップ変化による回転慣性質量
の過渡的な加減速）による伝達遅れが存在する。

したがって、吸気からトルク伝達までの応答性が悪く、
望みの駆動軸トルクを迅速に発揮するのが困難となって
いる。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
そのＬ１的とするところは、≠粂÷泳トルク伝達までの
良好な応答性を確保し、望みの駆動軸トルクを迅速にし
かも精度よく発揮することができるエンジン出力制御装
置を提供することにある。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 目標駆動軸トルクを決定する手段と、前記駆動軸に伝わ
る実駆動軸トルクを求める手段と、この手段で求まる実
駆動軸トルクと前記目標駆動軸トルクとの偏差を求める
手段と、前記目標駆動軸トルクから定常エンジン出力ト
ルクを求める手段と、この手段で求まる定常エンジン出
力トルクから定常エンジン出力制御量を求める手段と、
この手段で求まる定常エンジン出力制御量に対し前記偏
差をフィードバックして目標エンジン出力制御量を求め
る手段と、この手段で求まる目標エンジン出力制御口に
応じてエンジン出力ｉ；ｑ　御量を、１２２節する手段
とを備える。

（作用） 目標駆動軸トルクに基づ（定常エンジン出力制ｉａ量に
対し、］」標駆動軸トルクと実駆動軸トルクとの偏差か
補正量として加わり、吸入空気がトルクに反映されるま
での伝達遅れ、およびトルクが駆動軸に伝わるまでの伝
達遅れなど、車両のパワー発生伝達過程が持つ非線形要
素が減少する。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、１はエアクリーナで、エレメント２お
よびエアーフローセンサ３を有している。

このエアーフローセンサ３は、エレメント２を通して吸
込まれる吸入空気量を検出するものである。

このエアクリーナ１からエンジン本体４にかけ“Ｃ燃焼
用空気を導入する吸気路５が設けられ、その吸気路５の
中途部にスロットル弁６が配設されている。なお、吸気
路５において、５ａはサージタンクである。

スロットル弁６は、吸気路５を通る空気の量を調節する
もので、全開位置から全開位置までスムーズな回動が可
能である。そして、このスロットル弁６の回動軸がＤＣ
モータ７のシャフトに連結されている。

さらに、スロットル弁６の回動軸にスロットル開度セン
サ８が取付けられている。このスロットル開度センサ８
は、たとえばポテンショメータであり、スロットル弁６
の開度にり、す応する電圧レベルの信号を出力するもの
である。

マタ、エンジン本体４の出力軸にトルクコンバータ９の
ポンプが連結され、そのトルクコンｒ＜　−夕９のター
ビンにシャフト１０が連結されている。

さらに、シャフト１０にトランスミッション１１を介し
て駆動軸１２が連結され、その駆動軸１２に車輪１３が
装着されている。

なお、トルクコンバータ９、シャフト１０．およびトラ
ンスミッション１１により、オートマチックトランスミ
ッションが構成されている。

また、上記エアフローセンサ３で検出される吸入空気ｕ
Ａはエンジン制御用コンピュータ（以下、Ｅ（ｌと称す
）１４に送られ、そこで１回転当たりの吸入空気ｊｌ　
Ａ　／　Ｎ　ｒが所定クランク角度毎に計算され、その
吸入空気Ｑ　Ａ　／　Ｎ　ｒに応じて決まる量の燃料が
エンジン本体４のシリンダに噴射されるようになってい
る。

さらに、ＥＣ１１４で得られる実吸入空気量Ａ／Ｎｒは
、後述する空気量制御部４０に供給されるようになって
いる。

なお、吸入空気量の単位については、以下の説明でも、
１回転当りの空気量Ａ／Ｎを使用する。

一方、２０はアクセルペダルで、そのアクセルペダル２
０の踏込み位置Ａｐがアクセルペダル位置センサ２】で
検知されるようになっている。そして、このアクセルペ
ダル位置センサ２１の検知出力は目標駆動軸トルク決定
部２２に供給される。

目標駆動軸トルク決定部２２は、アクセルペダル位ＲＡ
　ｐと図示しない車速センサなどで検知される車速■と
をパラメータとして目標駆動軸トルクＴｖｔを決定する
もので、たとえば低速域では発進時の加速感を考慮して
車速Ｖにかかわらずアクセルペダル位置Ａｐに等しく対
応する値を決定し、車速Ｖが所定以上では速度の安定性
（速度維持）を考慮して車速Ｖの増加とともに減少する
値を決定するようになっている。この決定条件を第２図
に示す。

この目標駆動軸トルク決定部２２で決定される目標駆動
軸トルクＴｗｔは、減算部２３に供給されるとともに、
目標空気量算出部３０に供給される。

減算部２３は、実駆動軸トルク算出部２４から供給され
る実駆動軸トルクＴＶＩを上記目標駆動軸トルクＴｖｔ
から減算し、トルク偏差ΔＴνを得るものである。

実駆動軸トルク算出部２４は、図示しないエンジン回転
数センサで検知されるエンジン回転数Ｎｅ、および予め
記憶している前記トルクコンバータ９のトルク容量係数
Ｃ，）ルク比Ｔを用い、下式から実駆動軸トルクＴｖ１
１を算出するものである。

Ｔｖｍ−ｒ　　（ｅ）　　Ｃ（ｅ）　　Ｎｅ２ここで、
ｅはエンジン本体４の出力軸とトルクコンバータ９のタ
ービンとの回転数比であり、この回転数比ｅをパラメー
タとしてトルク容量係数Ｃ，トルク比τが定まるように
なっている。この関係を第３図に示す。

なお、計算によらなくても、トルクメータを使った計ｆ
１１１によって実駆動軸トルクＴｖｍを求めることも可
能である。

目標空気量算出部３０は、目標駆動軸トルクＴｖｔから
定常エンジン出力トルクＴｅａを算出する定常エンジン
出力トルク算出部３１、この算出部３１で求まる定常ｆ
ンジン出力トルクＴｅａから定常エンジン出力制＠量で
あるところの定常吸入空気量Ａ　／　Ｎ　ｏを求める定
常空気量算出部３２、上記トルク偏差ΔＴνからフィー
ドバックの操作量ΔＡ／Ｎを得る調節器３３、この調節
器３３で得られる操作量ΔＡ／Ｎを補正量として定常吸
入空気ｍ　Ａ　／　Ｎ　ｏに加算する加算部３４からな
り、目標駆動軸トルクＴｖｔに基づき、かつトルク偏差
ΔＴｖのフィードバックにより、目標エンジン出力＄１
ａｌ量であるところの目標吸入空気ｍＡ／Ｎｔを求める
ものである。

ここで、定常エンジン出力トルク算出部３１は、下式の
ように、トランスミッション１１のギヤ比ρおよびトル
クコンバータ９のトルク比τを考慮した上で、目標駆動
軸トルクＴｗｔに対応する定常状態でのエンジン出力ト
ルクＴｅａを算出し、それを定常エンジン出力トルクと
して出力するものである。

Ｔｃｏ＝　Ｔｖｔ／　　（Ｊ）ｒ） 定常空気量算出部３２は、吸入空気ｆｆ１Ａ／Ｎとエン
ジン出力Ｔｅとの間にある第４図に示す関係を７１ブ（
対応表）として記憶しており、そのマツプに基づいて上
記定常エンジン出力トルクＴ’ｅ。

に対応する定常吸入空気１１Ａ／Ｎｏを求めるものであ
る。なお、第４図の関係を数式として記憶しておき、そ
の数式を使って定常吸入空気量Ａ／Ｎｏを算出すること
も勿論可能である。

調節器３３は、ＰＩＤ調節器、ＰＩ調節器、Ｐ調節器、
ＰＤ調節器、状態フィードバック調節器など、いずれを
用いてもよい。

しかして、目標空気量算出部３０で求まる目標吸入空気
量Ａ／Ｎｔは、空気量制御部４０に供給される。

この空気量制御部４０は、エンジン回転数Ｎｅをパラメ
ータとして吸入空気ｆｆ１Ａ／Ｎとスロットル開度θと
の間にある第５図の関係に基づき、目標空気ｆｆｉ算出
部３０からの目標吸入空気量Ａ／Ｎｔに対応する目標ス
ロットル開度θ、を算出し、その目標スロットル開度θ
１に対応する電圧レベルの開度設定信号をモータ駆動制
御部２５に供給するものである。

また、空気量制御部４０は、スロットル位置の誤差によ
る吸入空気量の偏差を修正するべく、実吸入空気ｆｉｌ
　Ａ　／　Ｎ　ｒをフィードバックするようになってい
る。

この空気量制御部４０の具体例を第６図に示す。

第６図に示すように、目標吸入空気量Ａ／Ｎｔが目標ス
ロットル開度算出部４１および減算部４２に供給される
。

目標スロットル開度算出部４１は、目標吸入空気ＱＡ／
Ｎｔとエンジン回転数Ｎｅとから目標スロットル開度θ
ｔを算出するものである。

減算部４２は、目標吸入空気量Ａ／Ｎｔと実吸入空気量
Ａ　／　Ｎ　ｒとの偏差を算出するもので、その偏差は
ＰＥＷ節器４３においてフィードバックの操作量Δθと
なる。そして、この操作量Δθが加算部４４で目標スロ
ットル開度θｔに加算され、最終的な目標スロットル開
度θ１が得られるようになっている。

モータ駆動制御部２５は、空気量制御部４０からの開度
設定信号の電圧レベルに対し、前記スロットル開度セン
サ８の出力電圧レベルが一致するよう、ＤＣモータ７を
駆動するものである。

つぎに、上記のような構成において第７図を参照しなが
ら動作を説明する。

アクセルペダル２０を踏込むと、その踏込み位置Ａｐが
アクセルペダル位置センサ２１で検知される。

このとき、車速Ｖが低速域であれば、発進時の加速感を
考慮して、車速Ｖにかかわらずアクセルペダル位置Ａｐ
に等しく対応する目標駆動軸トルクＴｖｔが目標駆動軸
トルク決定部２２で決定される。車速Ｖが所定以上であ
れば、速度の安定性（速度維持）を考慮して、車速Ｖの
増加とともに減少する目標駆動軸トルクＴｖｔが目標駆
動軸トルク決定部２２で決定される。

決定された目標駆動軸トルクＴｖｔは、減１１＃２３お
よび目標空気量算出部３ｏに供給される。

また、目標駆動軸トルクＴｖｔの決定と同時に、実駆動
軸トルク算出部２４において、エンジン回転数Ｎ　Ｑ　
％およびトルクコンバータ９のトルク容量係数Ｃ，トル
ク比τから、実駆動軸トルクＴｖｇが算出される。そし
て、目標駆動軸トルクＴｖｔと実駆動軸トルクＴｖｍと
の偏差ΔＴＶが求められ、それが補正量として目標空気
量算出部３０に供給される。

目標空気量算出部３０は、目標駆動軸トルクＴｗＬに対
応する定常エンジン出力トルクＴｅｏをトランスミッシ
ョン１１のギヤ比ρおよびトルクコンバータ９のトルク
比τを考慮した上で算出し、さらに定常エンジン出力ト
ルクＴｅａを得るのに必要な定常吸入空気ｍ　Ａ　／　
Ｎ　ｏをマツプから求める。

同時に、トルク偏差ΔＴｖに基づくフィードバックの操
作量ΔＡ／Ｎを調節器３３から得る。そして、操作量Δ
Ａ／Ｎを定常吸入空気量Ａ　／　Ｎ　ｏに加算し、目標
吸入空気量Ａ／Ｎｔを求める。

こうして、目標吸入空気ｍＡ／Ｎｔが求まると、その目
標吸入空気量Ａ／Ｎｔを得るのに必要なスロットル開度
θ、が空気量制御部４０において算出される。そして、
スロットル開度θ１に対応する開度設定信号がモータ駆
動制御部２５に供給され、スロットル弁６が目標スロッ
トル開度θｔとなるようにＤＣモータ７の駆動がなされ
る。

このように、目標駆動軸トルクに基づく定常吸入空気量
Ａ　／　Ｎ　ｏに対し、目標駆動軸トルクＴｖｔと実駆
動軸トルクＴｗｍとの偏差ΔＴｖをフィードバックする
ことにより、スロットル弁６を通して吸入された空気が
吸気路５や吸気、圧縮、爆発のサイクル工程を経てトル
クに反映されるまでの伝達遅れ、およびエンジン本体４
から出力されたトルクがトルクコンバータ９を経て駆動
軸１２に伝わるまでの伝達遅れなど、車両のパワー発生
伝達過程が持つ非線形要素が減少する。

したがって、アクセルペダル２０の踏込み操作から駆動
軸１２へのトルク伝達までの良好な応答性を確保するこ
とができ、望みの駆動軸トルクを迅速に１．かも精度よ
く発揮することができる。これに伴い、オートクルーズ
コントロールやトラクションコントロールを一つのシス
テムとして高精度ｌこ一１本化することができる。

１１１両を走行さゼで実際に駆動軸１２に伝わる駆動軸
トルクＴｏを計ＡＩＩＪ　Ｌ、それを他の計１ｌｐｉデ
ータと比較して示したのが第８図である。

すなわち、パワー発生伝達過程の非線形要素を減らすべ
くエンジン回転数Ｎｅおよびエンジン出力Ｔｃが変化し
、駆動軸トルクＴｏが目標駆動軸トルクＴν【にほぼ一
定に維持される。

参考のため、アクセルペダルとスロットル弁とが８を械
的に結合している車両のＨＩａｌｌデータを第９図に示
す。

すなわち、アクセルペダルの踏込ろ位置Ａｐを一定に維
ｔ、１７すると、エンジン回転数ＮＣおよびエンジン出
力Ｔｅが安定化するが、バ・ノー発生伝達過程の非線形
要素（］・ルクコンバータのトルク化皮化など）により
、駆動軸トルクＴＯは減少する。

なお、上記実施例では、スロットル弁をＤＣモータで駆
動したが、ＤＣモータに限らずステップモータを使−）
−Ｕ駆動してもよく、その場合は［−１標スロットル開
度に対応する数の駆動パルスをステラフモータへ０（給
し、スロットル弁を０４１スロ・ノトル開度に設定する
ことになる。また、モータに限らず、油圧駆動あるいは
空気圧駆動もｉ’ｉＪ能である。

また、エンジン出力制御量が吸入空気量であるガソリン
エンジンを例に説明したが、エンジン出力制御量が燃１
４噴射量であるディーゼルエンジンについても同様に適
用ＩＩＪ能である。この場合、エンジンの出力の遅れが
吸入から爆発までの工程遅れのみであるため、伝達関数
の形は同じだが、時定数が小さくなり、フィードバック
ゲインを高くできるという点だけが異なる。ただし、制
御はＡ／Ｎでなく、燃料量で行なうものである。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変えない範囲で種々変形実施ｉｚＪ能である
。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、目標駆動軸トルク
を決定する手段と、前記駆動軸に伝わる実駆動軸トルク
を求める手段と、この手段で求まる実駆動軸トルクと前
記目標駆動軸トルクとの偏差を求める手段と、前記目標
駆動軸トルクから定常エンジン出力トルクを求める手段
と、この手段で求まる定常エンジン出力トルクから定常
エンジン出力側御量を求める手段と、この手段で求まる
定常エンジン出力制御量に対し前記偏差をフィトバック
して目標エンジン出力制御量を求める手段と、この手段
で求まる【」標エンジン出力制御息に応じてエンジン出
力制御量を調節する手段とを９７えたので、≠孕釧卿四
１≠加今トルク伝達までの良好な応答性を確保し、望み
の駆動軸トルクを迅速にしかもＴＩ！ｉ度よく発揮する
ことができるエンジン出力制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成およびそれに関わる
車両の要部の１ｇ成を示す図、第２図は同実施例におけ
る１」種部動軸トルクの決定条件を示す図、第３図は同
実施例における実駆動軸トルク算出に用いるデータを示
す図、第４図は同実施例における定常エンジン出力ｌ・
ルク算出に用いるデータを示す図、第５図は同実施例に
おけるスロットル開度算出に用いるデータを示す図、第
６図は同実施例における空気量制御部の具体的な構成を
示す図、第７図は同実施例の動作を説明するだめのフロ
ーチャート、第８図は同実施例の効果を説明するための
図、第９図は従来のエンジン出力制御を参考のために示
す図である。 ４・・・エンジン本体、６・・・スロットル弁、９・・
・トルクコンバータ、１２・・・駆動軸、２２・・・目
標駆動実 軸トルク決定部、２３・・・減算部、２４・・・ト駆動
軸トルク算出部、３０・・・目標空気ｍ算出部、４０・
・・空気量制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン出力制御量に基づいたエンジン出力を駆動軸に
   伝える車両において、目標駆動軸トルクを決定する手段
   と、前記駆動軸に伝わる実駆動軸トルクを求める手段と
   、この手段で求まる実駆動軸トルクと前記目標駆動軸ト
   ルクとの偏差を求める手段と、前記目標駆動軸トルクか
   ら定常エンジン出力トルクを求める手段と、この手段で
   求まる定常エンジン出力トルクから定常エンジン出力制
   御量を求める手段と、この手段で求まる定常エンジン出
   力制御量に対し前記偏差をフィードバックして目標エン
   ジン出力制御量を求める手段と、この手段で求まる目標
   エンジン出力制御量に応じて前記エンジン出力制御量を
   調節する手段とを具備したことを特徴とするエンジン出
   力制御装置。