JPH03281966A - 内燃機関の出力制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はトラクションコントロールやアイイドルスピー
ドコントロール等の制御性を向上させる内燃機関の出力
制御装置に関する。

〈従来の技術〉 −ａに、自動車に搭載される内燃機関（以降、エンジン
と称する）の機関出力（以降、単に出力と称する）は人
為的操作部材たるアクセルペダルやスロットルレバー等
（以下、アクセルペダルで代表させる）とアクセルレー
タケーブルで連結されたスロットル装置により機械的に
制御される。ところが、アクセルペダルとスロットル装
置が１：１で作動する場合、運転者の技量不足や不注意
により過大な出力を発生させ、凍結路走行時等にスピン
等を招いたり、急加速時にタイヤのスキッド（空転）を
生じるようなことがあった。

そこで、スロットル装置内に主スロツトルバルブと副ス
ロツトルバルブを併設して、副スロツトルバルブ側を電
子制御するデュアルスロットル方式や、アクセルペダル
とスロットルバルブとをアクセルレータケーブルで連結
せず、アクセルペダルの踏み込み量はポテンショメータ
等のセンサで検出し、スロットルバルブはステップモー
タ等で駆動するいわゆるドライブバイワイヤ方式等を用
いたトラクションコントロール（駆動力制御）が提案さ
れている。

これらの方式のトラクションコントロールでは、通常、
アクセルペダル等の踏み込み量以外に前後輪の回転状態
のデータからＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ　Ｕｎｉｔ　）を用いて副スロツトルバルブやス
ロットルバルブの最適開度（すなわち、要求機関出力）
を演算し、車輪の駆動トルクを空転しない範囲に抑える
べく制御する（減少させる）ようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、トラクションコントロールでは、上述したよ
うに、エンジンの要求出力をＥＣＵが演算・設定し、こ
の要求出力が得られるように副スロツトルバルブや主ス
ロツトルバルブを駆動制御するのであるが、この際には
現状の実トルクに基づいて演算を行うことが望ましい、
つまり、要求トルクと実トルクの偏差を演算し、この偏
差を零にするようにリアルタイム制御を行えば、過制御
や応答性の悪化が防止できるのである。

ところが、エンジンの実トルクを検出することはシャシ
ダイナモメータ等を用いたベンチテストでは可能である
が、車載用としては装置の重量、大きさ、コストの点で
現実的にその装着が難しいばかりではなく、出力（エネ
ルギー）ロスを招くという重大な問題点があった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、従来の制御シ
ステムを用いながら吸入空気量に基いて実トルクを算出
することにより、出力制御の精度を向上させ、以て迅速
且つ正確なトラクションコントロール等を可能とする出
力制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 そこで、本発明ではこの課題を解決するために、 内燃機関の吸気系に設けられ、人為的操作部材の操作と
独立して駆動される吸入空気量制御手段と、 前記吸気系に流入する吸入空気量を検出する吸入空気量
検出手段と、 当該吸入空気量検出手段の検出結果に基づき当該内燃機
関の現状の実トルクを算出し、この実トルクと要求トル
クとの偏差がなくなるように前記吸入空気量制御手段を
駆動制御する駆動制御手段と を具えたことを特徴とする内燃機関の出力制御装置を提
案するものである。

〈作用〉 例えば、エンジンの１回転当たりの吸入空気量からマツ
プや演算式等を用いて現状の実トルクを算出し、しかる
後この実トルクと要求トルクとの偏差に応じて副スロツ
トルバルブや主スロツトルバルブのアクチュエータ駆動
量を法定し、これを駆動制御する。

〈実施例〉 本発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第１図には本発明を採用したガソリンエンジンシステム
（以降、エンジンシステムと略称する）の一実施例の概
略構成を示しである。

第１図に示すように、本実施例に係るエンジンシステム
は電子制御燃料噴射型６気筒４サイクル型であり、燃料
を噴射するインジェクタ１や点火を行う点火プラグ２等
、種々の装置がＥＣＵ３の制御下に置かれている。以下
、エンジンシステムの全体構成を空気の流れに沿って簡
略に述べる。

エンジン本体Ｅ内のピストンＥ＋の下降によりエアクリ
ーナボデー４内のエアクリーナエレメント５から負圧吸
引された空気（以降、吸入気と称する）は、直後に吸入
空気量検出手段たるカルマン渦式のエアフローセンサ６
によりその流量が計測され、吸気管７を経由してスロッ
トルボデー８に流入する。尚、工アクリーチボデー４内
には、エアフローセンサ６の他、大気圧センサや大気温
センサ等の装置が設けられており、吸入気に関する各種
のデータが計測されてＥＣＵ３に入力するが、繁雑とな
るためその説明は省略する。

スロットルボデー８内に流入した吸入気はバタフライ型
のスロットルバルブ９によりその通過量を制御される。

スロットルバルブ９は運転者が踏むアクセルペダル１０
ではなく、アクチュエータ（本実施例では、ステップモ
ータ）１１によって開閉駆動される０本実施例では、こ
のアクチュエータ１１がＥＣＵ３により制御される、い
わゆるＤＢＷ　（Ｄｒｉｖｅ　ＢｙＷｉｒｅ　）方式が
採られている０図中、１２はスロットルバルブ９の開度
を検出するスロットルポジションセンサ（以下、スロッ
トルセンサ）であり、その検出信号はＥＣＵ３に信号を
入力する。尚、アクセルペダル１０にはポテンショメー
タ方式のアクセル開度センサ１３が取り付けられており
、その踏み込み量は電気信号に変換されてＥＣＵ３に入
力する。

吸入気はスロットルボデー８から、サージタンク１４を
介して、インテークマニホールド１５に流入する。吸入
気は、インテークマニホールド１５の下流側で、ＥＣＵ
３の指令によりインジェクタ１から燃料が噴射され、混
合気となる。そして、エンジン本体Ｅの吸気弁Ｅ２が開
くことにより燃焼室Ｅ３内にこの混合気が吸引され、圧
縮上死点付近でＥＣＵ３の指令により点火プラグ２によ
り点火される。爆発−膨張行程が終了して排気ガスとな
った混合気は、次に排気弁Ｅ４が開くことにより排気マ
ニホールド１６に流入し、図示しない排気ガス浄化装置
を経由して有害成分が除去された後、図示しないマフラ
から大気中に放出される。

一方、図中１７はトラクションコントロールの制御装置
たるトルクコントロールユニット（以降、ＴＣＬと称す
る）であり、前車輪速度センサ１８と後車輪速度センサ
１９がらの信号が入力する。ＴＣＬ１７内では直進や旋
回時における車輪の空転状態を検出し、制御マツプ等に
基づきＥＣＵ３に適正な駆動トルク（すなわち、機関出
力）を指示する。ＥＣＵ３では、前出のアクセル開度セ
ンサ１３からの入力信号とＴＣＬ１７からの入力信号と
を勘案してスロットル開度を決定し、アクチュエータ１
１によるスロットルバルブ９の駆動制御を行う。

以下、本実施例における制御を、第２図の制御フローチ
ャートと、第３図のＡ／Ｎ−推定トルクマツプと、第４
図のＡ／Ｎ−スロットル弁開度マツプと、第５図の制御
ブロックダイヤグラムとを参照して説明する。

本実施例のエンジンシステムでは、図示しないイグニッ
ションキーを操作することによってエンジンＥが始動す
ると、第２図、第５図に示すＥＣＵＢ内での制御も開始
される。

尚、フローチャートやブロック図における制御ステップ
段を示す記号（Ｓｌ、Ｓ２・・・）は、説明文の文末に
記した記号に対応する。

制御が開始すると、ＥＣＵ３にはまずエアフローセンサ
６が検出した吸気量（Ａ／Ｎ）情報Ｑ、が入力する。尚
、記号Ｑ　＋　＋は１番目の検出値を示す、　　　　　
　　　　・・−８１次に、ＥＣＵ３は下式を用いて、吸
気量情報Ｑ　＋　＋からエンジンＥの燃焼室Ｅ３に吸入
される実吸気量（推定値）Ｑ２Ｉを算出する。この演算
は、Ｌジェトロ方式におけるサージタンク１４等の容積
による遅れを回避するために行われ、吸気タイミングに
同期させている。

Ｑ２１−Ｑ２１−１　＋（１−α）Ｑ。

ここで、Ｑ　２１−１は一回前の演算値であり、αは定
数である。αは下式により求められる。

１＋Ｖ／　（Ａ＋Ｖ） ■＝１気筒当たりの工程体積 Ａ：サージタンク１４等を含む吸気系の容量−・・Ｓ２ 実吸気量Ｑ　２１の算出を終えると、ＥＣ１Ｊ３は次に
実吸気量Ｑ　２１に基づき、第３図のマツプからエンジ
ンＥの実トルクの推定値（以降、推定トルクと称する）
Ｔ、の検索を行う、このマツプはベンチテスト等により
得られたものである。

尚、ここでマツプによらず、下式を用いて推定トルクＴ
、の近似値を求めてもよい。

Ｔ、＝ａＱ２．＋ｂ ここで、式中のａ、ｂは定数であるが、第３図に示す如
く、実吸気量Ｑ　２１と推定トルクＴ、とは略リニアな
関係にあるため、得られる値に大きな差異は生じない、
　　　・−・Ｓ３推定トルクＴＩが得られたら、ＥＣＵ
３は次にトルクのサイクル遅れを補正するべく、下式に
よって現状の推定トルク（以降、現状トルクと称する）
Ｔ、を算出する。

Ｔ、＝Ｔ、−，・−３４ 上式は６気筒エンジンの場合、３サイクル前の吸気量情
報Ｑ１１−３が現状の燃焼に供されている吸気に対する
値であるからである。尚、このサイクル遅れによる誤差
は、スロットルバルブ９下流側の容量（サージタンク１
４等）による遅れによる誤差と比較して無視できる小さ
な値であるため、このステップは省略してもよい。

現状トルクＴ。を算出したら、ＥＣＵ３は次にＴＣＬ１
７等の入力値から演算した要求トルクＴＥＡと現状トル
クＴ、との偏差ΔＴ０を下式により算出する。

ΔＴ、、＝ＴＥＲ−Ｔ、　　　　　　　　　・・・Ｓ５
偏差八Ｔ、が得られたら、ＥＣＵ３は次に比例・微分・
積分演算（いわゆるＰＩＤ制御）等のフィードバック制
御を行って、目標トルクＴ、。を算出する。尚、この際
に厳密さを求めない場合には、比例演算（Ｐ制御）でも
十分である。　　　　　　　　　　　　　・・・Ｓ６目
標トルクＴ、ｏの算出を終えると、ＥＣＵ３は次に目標
トルクＴ、ｏを満足する吸入空気量、すなわち目標吸気
量Ａ／Ｎ　０８Ｊをマツプより検索する。ここで用いら
れるマツプは、前述した第３図（Ａ／Ｎ−推定トルクマ
ツプ）の逆変換型であるため、その図は示さない。

また、この際に目標吸気量Ａ／Ｎ　ＯＢＪを、ステップ
Ｓ３の場合と同様に、演算により求めるようにしてもよ
い。

・・−８７ 目標吸気量Ａ／Ｎ　ＯＢＪが得られたら、ＥＣＵ３は次
に、第４図のマツプからスロットルバルブ９の目標開度
θＴＨを検索する。　・・・Ｓ８尚、第４図のマツプで
は目標開度θ、□を求めるためのパラメータがＡ／Ｎと
エンジン回転数Ｎｅ　　（ｒ、ｐ、ｍ　）の二つとなっ
ており、更に、目標開度θＴＨはスロットルセンサ１２
の出力電圧（０〜５Ｖ）で与えられる。

目標開度θ□、が得られたら、ＥＣＵ３では次にアクチ
ュエータ１１によりスロットルバルブ９を駆動する。尚
、この際、本実施例ではスロットルセンサ１２の出力電
圧値を検出し、フィードバック制御を行う。　　・・・
Ｓ９上記実施例では、以上述べたように、吸気量からト
ルクを推定し、この推定トルクと要求トルクとの偏差が
なくなるようにスロットルバルブを駆動するようにした
ため、制御精度と応答性を共に向上させることができた
。

以上で具体的実施例の説明を終えるが、本発明の態様は
この実施例に限るものではない。

例えば、第６図のフローチャートに示す如く、目標トル
クに代えて、吸気量に対する補正を行う（第２図のフロ
ーチャートに対し、ステップＳ６以降を変更する）よう
にしてもよい。

また、本発明の適用対象としては、ｌ５Ｃ（Ｉｄｌｅ　
５ｐｅｅｄ　Ｃｎｔｒｏｌ　Ｄｅｖｉｃｅ）等、スロッ
トルバルブ以外の吸入空気量制御手段を有する出力制御
装置もある。特に、ＩＳＯにおいてはオルタネータ−や
クーラコンプレッサの起動に伴う要求トルクの変動が大
きいため、工ＳＣバルブの開度を迅速に変更させる必要
があり、本発明を採用した場合の効果は大きい。

〈発明の効果〉 本発明に係る内燃機関の出力制御装置によれば、吸入空
気量検出手段の検出結果に基づき現状の実トルクを算出
し、この実トルクと要求トルクとの偏差がなくなるよう
に吸入空気量制御手段を駆動制御するようにしたため、
出力制御が正確且つ迅速に行えるようになり、トラクシ
ョンコントロールやＩＳＣの制御精度や過渡特性の向上
が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用したガソリンエンジンシステムの
一実施例を示す概略構成図である。 第２図はこの実施例の制御フローチャートであり、第３
図はＡ／Ｎ−推定トルクマツプであり、第４図はＡ／Ｎ
−スロットル弁開度マツプであり、第５図は制御ブロッ
クダイヤグラムである。 第６図は本発明の他の実施例を示す制御フローチャート
である。 図面中、 Ｅはエンジン、 ３はＥＣＵ、 ６はエアフローセンサ、 ７は吸気管、 ９はスロットルバルブ、 １０はアクセルペダル、 １１はアクチュエータ、 １４はサージチャンバ、 １５はインテークマニホールドである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気系に設けられ、人為的操作部材の操作と
   独立して駆動される吸入空気量制御手段と、 前記吸気系に流入する吸入空気量を検出する吸入空気量
   検出手段と、 当該吸入空気量検出手段の検出結果に基づき当該内燃機
   関の現状の実トルクを算出し、この実トルクと要求トル
   クとの偏差がなくなるように前記吸入空気量制御手段を
   駆動制御する駆動制御手段と を具えたことを特徴とする内燃機関の出力制御装置。