JPH0378542A - 車両用内燃機関の制御装置 - Google Patents

車両用内燃機関の制御装置

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JPH0378542A
JPH0378542A JP21540989A JP21540989A JPH0378542A JP H0378542 A JPH0378542 A JP H0378542A JP 21540989 A JP21540989 A JP 21540989A JP 21540989 A JP21540989 A JP 21540989A JP H0378542 A JPH0378542 A JP H0378542A
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JP
Japan
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torque
vehicle
internal combustion
combustion engine
engine
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Application number
JP21540989A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kamio
茂 神尾
Tomoaki Abe
知明 安部
Katsuya Maeda
前田 克哉
Mitsuo Hara
光雄 原
Mitsunori Takao
高尾 光則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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〕 本発明はスロットル弁を制御して車両用の内燃機関の出
力トルクを制御する車両用内燃機関の制御装置に関する
〔従来の技術] 従来、特開昭60−178940号公報に示されている
如く、加速時の車両のハンチングを防止するために、加
速時はエンジントルクがなまされるようにスロットル弁
を駆動するものが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このものではエンジントルクの立上がり速度が
アクセルの踏み込みの初期からなまされてしまうため、
ハンチングの防止はできるものの、加速性が損なわれる
という問題があった。
そのため、本発明では、過渡時の車両のハンチングを防
止しつつ、運転者の要求する過渡応答性3、発明の詳細
な説明 を満たすように車両に搭載されたエンジントルクを制御
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
そのため本発明では、第37図のごとく、車両用内燃機
関のトルクを制御するためのスロットル弁と、 運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
手段と、 機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 車両の運転変数を検出する車両運転変数検出手段と、 前記アクセル操作量と前記機関運転状態とに基づいて機
関に要求されるトルクを推定するトルク推定手段と、 このトルク推定手段にて推定された推定トルクを前記車
両の運転変数に従って車両のハンチングを防止する方向
に補正するトルク補正手段と、このトルク補正手段にて
補正後の補正トルクに基づいて前記スロットル弁の目標
スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段
と、該目標スロットル開度算出手段にて算出された目標
スロットル開度に前記スロットル弁を駆動するスロット
ル駆動手段とを備えるようにした。また、第38図のご
とく、車両用内燃機関のトルクを制御するためのスロッ
トル弁と、 運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
手段と、 該アクセル操作量の増減に追随して前記内燃機関のトル
クを増減させるために、前記アクセル操作量検出手段よ
りの信号に従って、前記スロットル弁を駆動するスロッ
トル駆動手段と、前記アクセル操作量の移動中に少なく
とも1回前記アクセル操作量の増減方向とは逆の方向に
前記車両を駆動する内燃機関のトルクを強制的に制御す
るトルク制御手段とを備えるようにしてもよい。
〔作用〕
上述した各構成によって、加速時または減速時のごとく
過渡状態において、アクセルの操作量から検出される運
転者の要求する機関トルクの変化を抑制する方向に、即
ち車両のハンチングの発生しない方向に機関トルクを制
御することができる。
〔実施例] 第2図は本発明車両用内燃機関の制御装置の一実施例を
表す概略構成図である。
内燃機関(以下単にエンジンという)1は、火花点火式
の4気筒ガソリンエンジンであって、車両に搭載されて
いる。エンジンlには吸気管3及び排気管5が接続され
ている。吸気管3は図示しないエアクリーナに接続され
た集合部3aと、この集合部3aと接続されたサージタ
ンク3bと、サージタンク3bからエンジン1の各気筒
に対応して分岐した分岐部3cとからなる。
集合部3aにはエンジン1に吸入される空気量を調節し
てエンジン1で発生される出力(トルク)を調節するた
めのスロットル弁7で設けられている。このスロットル
弁7の弁軸はこのスロットル弁7の開度を調節するステ
ップモータ9とスロットル弁7の開度θ、を検出し、ス
ロットル開度に比例した電圧信号を発生するスロットル
センサ11とに連結されている。
尚、ステップモータ9にはモータ9の全閉位置を検出す
るモータ全閉センサ9aが設けられている。
また、集合部3aのスロットル弁7の上流位置に吸気温
度を検出する吸気温センサ13が設けられている。
サージタンク3bにはスロットル弁7にて調節される吸
気管3内の圧力P、を検出する吸気管圧力センサ14が
設けられており、また各分岐部3Cには分岐部3C内に
燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁15が各々設けられて
いる。
また、エンジン1には各気筒に対応して吸入された混合
気を点火するための点火プラグ17が設けられている。
この点火プラグ17は高圧コードを介してディストリビ
ュータ19と接続されておリ、このディストリビュータ
19はイグナイタ21と電気的に接続されている。そし
て、上記ディストリビュータ19にはエンジン回転に同
期した信号を出力する回転センサ19aが設けられてい
る。
また、さらにエンジン1にはエンジン1を冷却する冷却
水の温度THを検出する水温センサ23が設けられてい
る。そして、エンジン回転数N8はこの回転センサ19
aの信号により検出され、エンジン回転数N、、吸気管
圧力P1、水温等に基づいて燃料噴射量の基本量が演算
される。
エンジン1のトルクはスロットル弁7の開度により決定
される。エンジン1で発生されたトルクは、クラッチ2
5、変速機27、ディファレンシャルギヤ29等を介し
て駆動輪をなす右後輪31、左後輪33に伝えられる。
そして、上記変速機27にはそのギヤ位置に対応したギ
ヤ位置信号を出力するギヤ位置センサ27aが備えられ
ており、また、右後輪31、左後輪33及び従動輪をな
す右前輪35、左前輪37にはそれぞれトラクション制
御、オートクルース制御に必要なパラメータである車輪
回転速度を検出するための車輪速度センサ31a、33
a、35a、37aが設けられている。
舵角センサ39aはステアリング39の操作で変化する
前輪35.37の舵角SAを検出する。
62は排気管5に取り付けられた空燃比センサで、空燃
比(A/F)を検出する。
63は前後方向の車両加速度(車両G)を検出するGセ
ンサで、後部座席ダツシュボードの下部に取り付けられ
ている。
60a、60b、60c、60dは、各車輪部のサスペ
ンションである。サスペンション用油圧コントロール装
置61によってサスペンションの油圧をコントロールし
、ダンパ特性(シヨ・ンクアブソーバの減衰力)を制御
できる。又、左前輪サスペンション60bには、サスペ
ンションのたわみ量を検出するサスペンションたわみ(
ストローク)センサ64が取り付けられている。このセ
ンサ64にて検出されたサスペンションのたわみ量で車
両の積載荷重を予測できる。
65はタイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧センサで
ある。
66a、66bは後輪ブレーキで、ブレーキ油圧制御装
置67によりブレーキ油圧をコントロールできる。
168は吸気管3内に設けられた機械式過給機である。
過給機68を迂回する通路71には、過給圧コントロー
ル用のウエストゲートバルブ70があり、このバルブ7
0はステップモータ69により制御される。
72は排気圧制御用バルブで、ステップモータ73によ
り駆動され、排気圧力をコントロールする。
75は排気再循環(EGR>システムのEGR量をコン
トロールするバルブで、ステップモータ76で駆動され
る。再循環される排気は排気管5から通路74を通って
、スロットル弁7の下流部に流れる。
77は、図示しない吸排気バルブのバルブタイミング及
びリフト量をコントロールする可変バルブタイミング装
置(VVT)である。VVTについては、特開昭64−
3214号公報等にて知られている。
そして、上述の各センサ及びアクセルペダル41の操作
量に対応した信号A、を出力するアクセル操作量センサ
41a、アクセルペダル41が解放されて、アクセル全
閉となっている状態を検出するアクセル全閉センサ41
b、ブレーキペダル43が踏み込まれたときにオンする
ブレーキセンサ43a、クラッチペダル42が踏まれた
時にONするクラッチセンサ42aの信号は、電子制御
ユニット(ECU)50に入力され、ECU3Oはこれ
らの信号に基づき上記スロットル弁のステップモータ9
、噴射弁15、イグナイタ21他各装置69,61,6
7.73,76.77)を駆動するための信号を出力す
る。
上記ECU3Oは、各種の演算を実行するCPU50a
での演算で必要なデータが一時的に格納されるRAM5
0 b、同じ< CPU50 aでの演算で必要であり
、エンジン作動中逐次更新され、車両のキースイッチ5
1がオフされた後であっても記憶保持が必要なデータが
格納されるRAM50c、CPU30aでの演算で用い
られる定数等が予め格納されているROM50 d、上
記各センサの信号を人力するための入力ボート50e並
びに入力カウンタ50f、時間を測定するタイマ50g
、入力カウンタ50f及びタイマ50gのデータ内容に
従ってCPU50 aに対して割込をかける割込制御部
50h、ステップモータ9、噴射弁15、イグナイタ2
1他、各制御装置(69゜61.67.73,76.7
7)を駆動するための信号を出力する出力回路50i、
50j、5−Ok、50o、50p、50R,50s、
50t、上記各ECU構成要素間のデータ伝達路をなず
パスライン501、バッテリ53とキースイッチ51を
介して接続され、RAM50 cを除く他の各要素に対
して電力を供給する電源回路50m、及びバッテリ53
と直接接続され、RAM50 cに電力を供給する電源
回路50nとを備えている。
また、81はオートクルーズ制御を行う時に運転者がO
Nするオートクルーズスイッチである。
また、82は、運転者が特に加速時の立上がりの鋭いス
ポーティ走行を選択したい場合にONとするスポーツモ
ードスイッチであり、このスポーツモードスイッチ82
のONにより、後述するスロットル弁7の制御の加速時
の立上がり特性を変更できる。
次に、上述の装置において、運転者の操作するアクセル
ペダルの操作量がスロットル弁7の開度に変換されるま
での過程について詳述する。
まず、第2図は本実施例のECU30で実行される制御
の基本フローチャートであり、最初のステップ1010
にて運転者によるアクセル操作量A、およびエンジン回
転数N11、車輪速度等の車両の運転変数を読み込む。
そして、次のステップ1020では、アクセル操作IA
、とエンジン回転数N、とからエンジンに必要なトルク
を推定し、これをスロットル弁を駆動するためのパラメ
ータの源となる推定トルクとして算出する。次のステッ
プ1030は、運転者が加速操作あるいは減速操作をし
た場合に車両が前後方向にハンチングするのを防止する
ために、次のステップ1040において、ステップ10
20で推定したトルクを後述する第11図のフローチャ
ートで補正して目標トルクを演算する条件が成立してい
るか否かを判定するステップである。
ステップ1050は、ステップ1040で推定トルクを
補正して求めた目標トルクに基づいて目標スロットル開
度を演算するステップである。
次のステップ1060は、ステップ1050で求めた目
標スロットル開度になるようスロットル弁のステップモ
ータに駆動信号を送出するステップである。
なお、ステップ1070はステップ103(12)条件
が成立していない時に、ステップ1020で求めた推定
トルクエアから目標スロットル開度をそのまま演算する
ステップである。
以下、第2図のフローチャートについて詳細に述べる。
まず、ステップ1020にて、運転者の要求するエンジ
ントルクTtは、運転者によるアクセルペダル41の操
作量A、とそのときのエンジン回転数N1とから、第3
図(a)のマツプに基づいて推定される。第3図(a)
のマツプを逆変換したものと同じ形のマツプを第3図(
b)に示す。従来は、この推定トルクT7をそのまま第
3図(b)のマツプを用いて逆変換して、目標スロット
ル開度θを決定していたため、第37図(a)、 (b
)のように運転者がアクセルを急加速操作を実行したよ
うな場合は、車両の前後方向の加速度Gが前後に大きく
ハンチングし、乗心地が悪かった。また、ハンチング防
止のためには運転者の急加速操作が現れるアクセル操作
量Apの信号をなますことが考えられるが、加速性能が
悪化する。
これに対し、本願発明は、後述するようにステップ10
20にて推定されたエンジントルクTtの信号を、ステ
ッープ1040において加速時の立上がりとハンチング
防止とを効果的に両立して実行できるような特性で補正
し、これを目標トルクT、とする。
なお、第3図(a)のマツプに対し、さらに過給機が作
動しているか否かで推定トルクを修正しても良い。即ち
、過給機作動中は推定トルクT、を高めに設定する。ま
た、VTT、吸排気コントロール装置についても同様、
トルクを上昇させる時はどTTを高めの値に設定する。
この・他、大気圧、水温によってもエンジントルクは異
なるため、Trを第3図り、第3図(d)のマツプおよ
び次式にて補正する方が良い。即ち、第3図(a)で求
めたT7に補正係数に、、Kwをかけ合わせたT7・K
、−K。
を新たな推定トルクT7とすればよい。
なお、前述の推定エンジントルクTTとしては、トルク
そのものでなくとも同等のパラメータ、例えば吸気管負
圧P、あるいはエアフロメータを備えたシステムでは、
機関1回転あたりの吸入空気量Q o / N−であっ
てもよい。
また、推定トルクエアの算出にあたっては、第2図のマ
ツプに依存せずとも、以下の計算式から求めればよい。
k l−k s :正の定数 さて、後述する方法によりステップ1040で推定トル
クエアを補正した結果、目標トルクTFが決定されると
、次のステップ1050にてこの目標トルクT1に基づ
いて目標スロ・ノトル開度θを算出してこの開度θにス
ロットル弁7を駆動してやればよいことになる。なお、
過給付エンジンの車両では過給量が大きいはどに、、K
zを大きくとればよい。
しかし、第3図のマツプをそのまま用いて目標トルクT
、をスロットル開度に変換したのでは、やはりハンチン
グが発生する。というのは、第3図(ロ)のマツプは単
に第3図(a)のマ・ンプの逆変換であるため、スロッ
トル弁を通過する吸気流の遅れ分が何ら考慮されていな
いからである。
今、吸気系には一般的に以下の基本条件が成立する。
1G+、1=に−・A(θ)・Jフロ・・・・・・■G
、、:1秒あたりにスロットル弁7を通過する空気の質
量(g/s) G*:1秒あたりにエンジン1に吸入される空気の質量
(g/5) A(θ):スロットル開度θに対応する開口面積 Pa :大気圧 に1〜に、:正の定数 以上の■〜■を解くと、スロットル弁7の下流の吸気管
圧力P、とスロットル開度θとの間には、以下の関係が
得られる。即ち、 トルクTと吸気管圧力P、との間には、一般に第4図の
ステップ2000に示すマツプ特性がある。従って、こ
のステップ200(12)マツプにより目標トルクT、
に対応する吸気管圧力P、を算出し、P、を算出した後
、0〜0式により目標スロットル開度θを算出する。な
お、0〜0式によるP、→θ変換については、演算が複
雑であるからCPU50 aの負担が大きいため、第4
図のフローチャートに示したマツプ検索の方が有利であ
るといえる。即ち、ステップ2000で目標トルクT2
を吸気管圧力P。に変換した後は、0式の代わりにステ
ップ2001に示すマツプによりA、を検索し、次にス
テップ2002に進み、Asの差分より要求されるスロ
ットル開口面積A4を計算とき、f  (P、)も0式
に代えて図示しないマツプ検索で算出されている。なお
、A、は定常的な(スロットル弁が制止しているときの
)スロットル弁の開口面積を示しており、Adは定常的
なスロットル弁の開口面積に、加速・減速等の過渡補正
を加えた最終的に要求されるスロットル弁の開口面積で
ある。次に、ステップ2003に進み、マツプを使用し
て開口面積A4から目標スロットル開度θを求める。な
お、ステップ2003ではマツプの代わりに直接演算式 (k、に’は定数)を用いてθを求めてもよい。
以上の方式で計算することにより、吸気系の遅れを見込
んだT、→θ変換を実現できる。
次に、吸気系の遅れを見込んだTF→θ変換を実現する
ためのステップ105(12)第2案について説明する
。第2案フローチヤートを第5図に示す。この方法は、
前述した第3図のマツプを利用するものであるが、第3
図のマツプ検索によるT。
→θ変換(ステップ3001)の前に、T、の値を1次
進み系で過渡補正(ステップ3000)するものである
。1次進み補正というのは、第6図(a)、 (b)の
ような特性を有し、即ち、目標トルクTFのステップ的
な増加あるいは減少入力に対し、オーバーシュートある
いはアンダーシュート後、定常値に収束する波形を出力
するものである。この1次進み補正特性は次式により計
算できる。
T’ i=L、(Ti−T□−、)−L、(T’ 1−
Ti)+T’ j−+ T ’ *−1+ T ’ @  :出力前回値及び今
回値L+、Lx  二定数 T、、、Ti :入力前回値及び今回値又、第6図(a
)、 (b)のような1次進み補正特性は、第7図のよ
うなフィルタだけで実現することもできる。このフィル
タは、後述する車両特有のハンチング周波数である固有
振動数f0以上の周波数領域で目標トルクT2を増幅さ
せるはたらきのものであり、T、→θ変換における遅れ
を見込んで、過渡補正を実行することができる。
さて、次に本発明のポイントである推定トルクTTを目
標トルクTrに変換する第2図のステップ1040につ
いての第1の実施例を説明する。前述したごとく、トル
クがステップ的に変化すると、車両は第37図(b)の
ようにハンチングを発生する。
このハンチングの発生は、トルクと車両の前後方向の加
速度(車両G)とが、サスペンションによる2次のバネ
マス系であることに起因する。車両Gを伝達関数で表す
と、 S2+2ξωI、S+ωれ2 ω、、:周波数、ξ:減衰率 となり、その周波数特性は、第8図に示されるものとな
る。第8図中の固有振動数f00次の増幅がハンチング
の原因となっている。Aξは減衰量であり、大きいほど
ハンチングが発生しやすい。
本発明者は、この第8図の周波数特性の逆特性のフィル
タ、即ち第9図(a)の特性のフィルタを推定トルクT
tにかければ、ハンチングを防止できることを発見した
。即ち、第9図(a)に示すフィルタ特性により、固有
振動数f0を減衰させると共に、減衰量Aξを小さくで
きる。
本実施例ではさらに、スロットルアクチュエータの応答
性を変更したり、路面外乱に同期して車両が前後方向に
動くことにより、ドライバーのペダル操作量が変動する
ことに対しても、車両安定性を補償するために、高周波
領域11以上で減衰する第9図ら)に示す特性のフィル
タを第9図(a)のフィルタに対し、直列に入れて合成
しである。従うて、最終的には第10図のような特性の
フィルタを生成して、推定トルクT、に印加する。
なお、この第10図のフィルタの固有振動数f0及び減
衰信号は、次のように表される。
ξ:減衰率、に:車両バネ定数9M:重量、C:ダンパ
特性 ここで、バネ定数には、サス硬さ(エアダンパの場合)
で変化する。重量Mは、車両質量及び車輪側から駆動系
を見たときの慣性質量の和で定まる。この慣性質量は、
変速比により変わる。即ち、変速比が大きいほど車輪側
に対する駆動系の慣性質量は大きい。
又、ダンパ特性Cは、サスペンション硬さ、タイヤ空気
圧で変わる。
以上から、変速段(ギヤ位置)、サスペンションの硬さ
、車両質量、タイヤ空気圧等の車両の運転変数に応じ、
フィルタ特性を変えればよいことがわかる。次に、第1
1.12.20図のフローチャートで、推定トルクエア
をフィルタリングする手順を説明する。第11図のよう
に、フィルタリングは大きく2つのルーチンから成る。
ステップ100は第10図のフィルタ特性を設定するル
ーチンであり、ステップ200は設定されたフィルタ特
性で、実際に計算するルーチンである。
第12図に、ステップ10(12)フィルタ特性設定ル
ーチンを示す。ステップ101,102で、エンジンが
無負荷状態であるかどうかの判定をする。仮に、加速時
のような有負荷運転時に第10図の特性に切換えると車
両シヨ・ンクの原因となるので、変速時、車両停止時の
ようにクラッチセンサ42aがON又は変速機27がニ
ュートラルにある時のような無負荷時のみに切換えを行
う。そして、無負荷状態であればステップ103に進み
、変速段、サスペンション硬さ(エアダンパの場合)、
車両質量に応じて固有振動数f0を設定する。この振動
数10以上の周波数領域においてのみ、ノーンチングが
発生するので、このハンチング領域では推定トルクTr
を減衰させればよい。いま、f0=f0′  ・k f
 +・r、(fo’:基本固有振動数、kr、:車両質
量から定まるfoの補正係数、kf2:サスペンション
硬さで定まるfoの補正係数)とする。なお、f、’ 
、kf、、kf、はそれぞれ第13.14.15図のよ
うに設定しである。つまり、ローギヤはど、または車両
質量が大きいほど、またはサスペンションの硬さがソフ
トなほど、固有振動数f0は小さく設定される。
次に、ステップ104に進み減衰信号を設定する。減衰
率ξは、予め車両足回り系(サスペンション、ダンパ等
)の弾性で定まる特有の基本減衰信号ξ′を記憶してあ
り、この基本減衰率ξ′をタイヤの空気圧、サスペンシ
ョン硬さ、車両11等の車両運転変数に応じてそれぞれ
第16〜18図に示された補正係数により補正する。減
衰率ξは、ξ=ξ′ ・kξ1・kξ2・kξi(kξ
l:タイヤ圧で定まるξの補正係数、kξ2 :サスペ
ンションの硬さで定まるξの補正係数、kξ3 :車両
it量で定まるξの補正係数)の式により演算される。
つまり、タイヤ圧が小さいほど、又はサスペンションの
硬さがソフトなほど、車両IIが軽い、即ち積載量が少
ないほど、減衰信号ξは小さく設定される。なお、減衰
率ξが小さいほど、減衰量Aξは大きくなる。
次に、ステップ105に進み、ステップ103゜104
で求めた固有振動数fo、減衰率ξに応じて第19図に
示されるマツプより、9種類のフィルタ特性F、(i=
1.・・・・・・9)のうち1つを選択する。それぞれ
のフィルタ特性F、は、次に述べるフィルタリング計算
を行う際の5つの係数k f o〜kf4を定めるもの
であり、F、は予めROM50 dに記憶されている。
なお、第12図のルーチンによれば、有負荷時にはフィ
ルタ特性の設定変更の実行は禁止される。
以上で第11図のフィルタ特性設定ルーチン100は終
了する。
第20図には、第11図のフィルタリング計算ルーチン
200についての詳細な手順が示されている。フィルタ
リング計算は、2回前までの推定トルクTtの値と、第
12図のステップ105で求めたフィルタ特性係数の値
に基づいて実行される。ステップ201では入力である
推定トルクT。
の前同値の更新及び今回のエアの取込みをする。
ステップ203は出力である目標トルクT、の前回値更
新を実行するものである。
そして、推定トルクTTから目標トルクT、への変換は
、ステップ202において実行される。即゛ら、 Tr = k FfITTO+k y+ Tt+ + 
k F!TT!+ k FITTI+kraTrz で計算される。係数kFo〜kF4は、ステップ105
のフィルタ特性設定ステップで設定される値である。
このフィルタリング計算によって、入力となる推定トル
クTTの特定周波数成分は所定の減衰率ξで減衰され、
この減衰された出力T2を目標トルクとしてスロットル
制御を実行すれば、車両ハンチングは起こらない。
前述したように、本実施例では高周波領域f。
以上で減衰する第9図(b)の特性のフィルタを含んで
いる。このf、を小さくすると、車両Gの立上がりがな
まされ、逆に大きくすると立上がりが急になる。よって
、f、を変えることにより、立上がりの鋭いスポーティ
−な乗心地や、立上がりは多少なまるものの、高級窓の
あるゆったりとした乗心地を自由に選択することができ
る。これは、運転者の手元のスポーツモードスイッチ8
2の操作で切り換え可能としである。
また、すべりやすい路面での急加速防止のために、路面
の摩擦係数μを検出してμに応じて第21図のようにf
、を設定してもよい。第2図の特性から明らかなように
、μが大きいほどf、は大きな値とするのが好ましい。
その他、路面凹凸に応じて第22図のように凹凸が大き
な荒い路面はどflを小さくするよう特性を切り換え、
緩加速と急加速を自動選択できるようにしてもよい。な
お、路面の摩擦係数μあるいは凹凸等の環境変数の検出
については後述する。
なお、固有振動数f、(ハンチング周波数)は、環境変
化とかエンジン又は車両の経時変化や特性変化により変
化していくので、学習するとさらによい制御性を実現で
きる。学習方法としては、第37図[有])で前述した
車両の前後方向の加速度GをGセンサにより検出し、ハ
ンチング周期を算出し、foに反映させるようにすれば
よい。第23図にフローチャートを示す。ステップ60
00では、検出した車両Gからハンチング振幅ACを算
出し、ACが所定値以上かどうか(ハンチングしている
かどうか)を判定する。A(1,≧所定値のとき、ステ
ップ6001に進み、過去3回のハンチング周期T、、
T、、T、を算出する。ステップ6002で算出された
ハンチング周期TI、Tz 、T3の平均値THを求め
、T、からfoを算出する(r0次に、第24図を用い
て第2図のステップ1030にて判定される条件につい
て説明する。
ステップ4001:前述したように、路面外乱による車
両の前後振動によって、ドライバーのペダル操作量が変
動することもあるので、運転者に加速や減速の意志がな
い定常走行時には不成立とする。定常走行の判定は、第
25図(a)のフローチャートに従う。
なお、第25図(a)のフローチャートの実行の様子を
第25図(ハ)に示す。
即ち、第25図(a)において、ステップ7000で検
出されるアクセル操作量A、及びA、前回値から所定時
間あたりのアクセル操作量の変化I Apを算出する0
次のステップ7001で、IA。
≧所定値A、。(AP(1>O)のとき加速開始と判断
し、ステップ7003に進む、ステップ7o03でステ
ップ104(12)実行フラグXFをONとし、次のス
テップ7004でカウンタCFのセット(CF−0)を
行う。
ステップ7001でl Ap  l <AP。と判定さ
れ、かつステップ7002で実行フラグXF=OFFの
ときにはハンチングを生じない定常時、もしくは緩加速
時であって、ステップ1040を必要としない状態であ
ると判断し、XF=OFFのままとする。
AP <APOかつXF−ON(7)ときには、まだ加
速中の可能性があるのでステップ7005に進み、加速
中かどうかの判断をする。ステップ7005では、アク
セルをIA、1≧A p 6の速さで操作してから所定
時間T、(例え、Lfo、5s)の間は加速中、所定時
間T0すでに経過しているときは加速中でないと判断す
る。つまり、ステップ7005でカウンタCXFをTo
に対応するKCXFとを比較し、CXF≧kCXFのと
きはステップ7006に進み、加速中でないと判断して
XF=OFFとする。そして、ステップ7007でカウ
ンタの更新(インクリメント)をする。
以上の第25図(a)の手順によって定常走行かどうか
を判定し、定常走行時実行しないようにすれば、路面外
乱の影響で瞬間的にIAPIが大きな値となるのを加速
中と判断する誤判定を防止できる。
ステップ4002 :路面の摩擦係数μが所定値μ。よ
り小さい時は、条件不成立とする。
減速の時、ペダル操作がないにもかかわらず、スロット
ルを開けるのは危険である。μの検出は、吸気温センサ
による吸気(大気)温で代用して吸気温≦所定値のとき
μが小さいと判断してもよい。
又、駆動輪スリップ時の駆動輪加速度で代用し、即ち駆
動輪のスリップ時の加速度が所定値よりも大きい時はμ
くμ。とじてもよい。
ステップ4003 :路面凹凸が所定値よりも大きい(
例えば砂利道等)には第2図のステップ104(12)
実行が振動を大きくしてしまう可能性があるため、条件
不成立とする。それは、第2図のステップ1050で実
行されるT、→θ変換ブロックでスロットル弁をオーバ
ーシュートさせているため、路面外乱(凹凸)によりペ
ダルが同期して動いてしまう時、車両定常安定性を損な
うことがあるためである。路面凹凸は、Gセンサによる
車両Gで判断する。車両Gが高周波でハンチングしてい
る時、そのハンチング振幅の大きさを凹凸の大きさとす
る。
ステップ4004 :オートクルーズ(自動低速走行制
御)制御時(オートクルーズスイッチ81がON)は、
条件不成立とする。なぜなら、AP=0となるためであ
る。
但し、第26図のオートクルーズ制御時に実行するフロ
ーチャートの処置により、クールズ中にもステップ10
40以下を実行できる。これにより、オートクルーズ制
御開始時や設定車速変更時の車両振動を防止できる。即
ち、ステップ5000では通常通りクルーズ用目標開度
θ。を計算する。ステップ5001で、θ、によりスロ
ットル弁7を駆動する。ステップ5002で、実際に車
速か安定した定速走行になったか判断する。その方法は
、オートクルーズ設定車速との偏差を見ればよい。低速
走行でない時のみ、ステップ5003でトルク補正条件
を成立させ、θ0ではなくθう使用すればよい。
ステップ4005:トラクション実行時も条件不成立と
する。スリップ抑制を優先的に行う必要があるからであ
る。
ステップ4006 :ペダルセンサ、スロットルボディ
等のフェイル時も優先してフェイル処理を行わせるため
、条件不成立とする。
ステップ40077通常は、A/F (空燃比)に応じ
てエンジントルクは変化するので、A/Fに応じた補正
を行い推定トルクTTを決定したり、しかし、もしも1
0≦A/F≦20にないときは、推定トルクTTが第3
図(a)のようにならない可能性があるので、実トルク
のばらつくことで乗心地しても良い。
ステップ4008 :前述したように、エンジン温度に
応じた推定トルクエアが既に定められているが、本ステ
ップを挿入して冷却水温T、≦所定値T工。では実トル
クのばらつくおそれがあるため、条件を不成立としても
良い。
ステップ4009:車両振動に無関係である無負荷時は
不成立とする。無負荷時の検出はクラッチセンサ42a
の0N10FF及びギヤ位置センサ27aからのギヤ位
置信号から行う。即ち、クラッチを踏んだ時(クラッチ
センサON)、及びギヤ位置信号がニュートラル状態の
とき無負荷と判定する。
ステップ401Oニブレーキ操作時も不成立とする。減
速制御によりスロットル弁7が開くと危険である。ブレ
ーキ操作の検出は、ブレーキセンサ43aで行う。
ステップ4011:第2図のトルク補正条件判定ステッ
プ1030における条件が成立したとみなし、第2図の
ステップ1040に進める。
ステップ4012:)ルク補正条件が成立していないと
みなし、第2図のステップ1070に進める。通常の制
御ステップ1070では、スロットル弁の目標開度θは
、第3図℃)のマツプよりアクセル操作NAPと回転数
N0からとめられたものとなる。なお、θについてはト
ラクション制御実行時はトラクション用目標開度、オー
トクルーズ制御時は前述したクルーズ用目標開度θ、と
なる。
なお、上記実施例ではマニュアルトランスミッション(
MT)車についての場合を説明したが、オートマチック
トランスミッション(AT)車にも本発明は有効である
。ただ、ロックアツプ機構を備えない車両については、
トルクコンバータの内部スリップにより車両振動は起き
ないので、本発明の必要はない。
上述の第2図のステップ104(12)実行によって、
推定トルクTrの変化率T、が大きい時、即ちアクセル
操作IAPの変化率A、が大きい時は、自動的にフィル
タリングされ、加速時には第36図(a)のような目標
トルクT、の特性となる。さらに、ステップ1050を
介してスロットル開度が制御されることで、第36図(
a)の特性に合わせて、急加速時のスロットル開度θは
、加速時には一旦開度が増大された後で減少して再び増
大する特性となり、車両の前後方向の加速度Gがほとん
どハンチングをせずにアクセル操作量A、に追従して段
階的に変化することになる。このような加速特性によっ
て、まるで飛行機が離陸する直前のごとくガクガク振動
のないスムーズな加速感を車両においても体感できるこ
とになり、運転者の意志に一体した優れた車両操縦性を
満たずことが可能になる。また、翁、加速時ではないと
きも、少なくとも1回はエンジントルクを一定に保持、
もしくはエンジントルクの増加速度を小さくするべくス
ロットル開度が制御される。
また、減速時についても第10図の特性のフィルタによ
り、ガクガク振動のないスムーズ減速特性を実現できる
次に、推定トルクTtを補正して目標トルクTFを算出
する第2図のステップ1040に関する第2の実施例を
説明する。ここでは推定トルクエアの波形を、フィルタ
リングよりも簡単な処理により第36図(a)に示す2
段の階段状の目標トルクTyの波形を作り出している。
この具体的な過程を第27図(a)のフローチャートに
、タイムチャートを第27図(b)に示す。
ステップ1010では、推定トルクエアの波形より第1
のトルク波形TD、を計算式TD、=1゜(Tt  T
t+)+LTD+1 (Tt+ : Ttの前回(直、
TD、1:TD、の前回値)により算出する。このT 
D +の波形は、ステップ的にTtが変化した時には車
両の運転変数によって定まる定数2gにて決定されるレ
ベルまで変化した後、減衰率定数1゜で減少する。次に
、ステップ1011では、変速比に応じたデイレイ時間
tを、第28図のマツプより検出する。ここで、デイレ
イ時間りは、−0 ×−として演算されているが、前述したとおりf(12
)値は、変速比が小さいほど小さいため、Lは第28図
のごとき特性となっている。次のステップ1012では
、第2のトルク波形TD、を推定トルク7丁の波形をデ
イレイ時間tだけ遅らせた値として計算する。最後にス
テップ1013で、ステップtoto、tot’zで計
算した第1、第2のトルク波形TD、、TD、の大きい
方の値を目標トルクT、として計算する。なお、TFは
単にTD、+TDzとして演算してもよい。
このように、TD、の値を過去のTD、、 Ttから求
めているので、今回の推定トルクの最終レベルが分から
なくてもリアルタイムで目標トルクT。
を非常に簡単なロジックで演算できる。
なお、前述の第1実施例のごとく、車両の積載荷重やタ
イヤ空気圧、サスペンションの硬さの変化(現在ハード
、ソフトの2段切模式のものが実用化されている)等の
車両変数によって車両がハンチングする固有振動数f0
が変化するため、デイレイ時間tに以下の補正を加える
ことが望ましい。
即ち、第29〜31図の如く、サスペンションのたわみ
量が大きいほどLを大きくとり、また、タイヤ空気圧が
高いはどLを小さくとり、またサスペンションが硬いは
どtを小さくとればよい。
以上の第2実施例によっても、急加速時には、スロット
ル開度を一旦開閉させてから再び開くように段階的に制
御することができ、飛行機の離陸時のごとく加速性を実
現できる。
また、急減速時でも同様に、目標トルクT、の特性が2
段階の階段状になることにより、滑らかな減速を実現で
きる。
なお、第36図(a)に示されるごとく、加速時に目標
トルクが減少させられるt期間における目標トルクTy
の平均レベルt、r、と最終的な収束レベルt、、rと
の比toro/lorが運転状態によって変化すること
になることからみても、第1の実施例と極めて近い目標
トルク特性とすることが可能となる。
この第2実施例の方式によれば、第24図のステップ4
001において、第25図(a)のごとく定常走行を判
定する必要はない。というのは、アクセル操作量A、が
急でない場合は、もともと階段状に目標トルクT、は演
算されることはないからである。従って、ステップ40
01は省略してもよい。
なお、第1、第2実施例とも加速時と減速時のいずれか
一方のみ、エンジントルクを2段階の階段状に制御する
ものであってもよい。
なお、トルクのコントロールはスロットルだけでなく、
燃料制御、点火制御、EGR制御、ブレーキ制御、−排
圧制御、過給圧制御、可変バルブタイミング制御(VV
T)等を併用してもよい。スロットルの応答性には限界
があるため、スロットルだけでは要求トルクを実現でき
ない時がある。
よって、スロットル以外でトルクを制御できるシステム
は併用した方が良好な制御性を得る。
第32図は、加減速の両方において本発明を実施して、
目標トルクT、を算出して制御されるスロットル開度で
ある。領域A、C,Eでトルク増加制御を併用し、領域
B、D、Fでトルク抑制制御を併用すればよい。併用可
能なトルク増加制御及びトルク抑制制御としては、それ
ぞれ以下のようなものがある。
上にジ」1胆肚■ ア)燃料制御:燃料増量によりトルクの増加を図る。
イ)点火制御:点火時期とトルクの関係は一般的に第3
3図のようになる。トルクがピークとなる点火時期に制
御すればよい。
つ)EGR1II御: EGR率とトルクの関係は、第
34図のようになる。EGRコントロール用バルブ75
全閑によって、EGRを禁止してトルク増加を図る。
工)過給圧制御:過給圧制御用バルブ70を全開とする
ことで過給圧を上げ、トルク増加を図る。
オ)VVT:バルブ開閉時期とトルクの関係は一般的に
第35図の如く開時期を進角し、閉時期を遅角するほど
トルクは増加する。トルクピークの位置に制御する。
上止り皿■■■ ア)燃料制御:燃料カットにより大きなトルク抑制がで
きる。又、A/Fをリーン側に制御してもよい。
イ)点火制御:点火時期の遅角によりトルクを抑制。
つ)EGR制御:バルブ75によりEGR率を大きくシ
トルクを抑制。
工)ブレーキ制御ニブレーキ油圧を高めることで、車輪
に伝わるトルクを抑制してもよい。
オ)排圧制i’lj :バルプ73を閉側とするほど排
圧を上げることができ、トルクを抑制できる。
力)VVT:吸排気バルブそれぞれのバルブ開時期を遅
角、閉時期を進角させてトルクを抑制する。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明としたことにより、車両用内燃
機関において運転者の要求する過渡運転時において、機
関を過渡運転する際の機関トルクの応答速度を損なうこ
となく、車両の前後方向のハンチングを防止することが
でき、乗心地、レスポンス共に極めてすぐれた車両制御
を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用される内燃機関の構成図、第2図
は本発明の一実施例の実行するフローチャート、第3図
(a)はアクセル開度APと推定トルクTTとの関係図
、第3図(b)は従来の推定トルクTTと目標スロット
ル開度θとの関係図、第3図(C)は大気圧と補正係数
に、との関係図、第3図(d)は水温と補正係数に8と
の関係図、第4図は目標トルクT、から目標スロットル
開度θへの変換の様子を示すフローチャート、第5図は
第4図の変形例、第6図(a)、 (b)および第7図
は第5図中ステップ300(12)説明図、第8図は車
両の前後方向の振動特性図、第9図(a)、 (b)お
よび第10図は推定トルクT7を補正するためのフィル
タの特性図、第11図は第2図中ステップ104(12
)第1実施例の手順を示すフローチャート、第12図は
第11図中ステップ10(12)説明図、第13図は変
速比と基本固有振動数f0′ との関係図、第14図は
車両質量と補正係数k f r との関係図、第15図
はサスペンションの硬さと補正係数kf、との関係図、
第16図はタイヤの空気圧と補正係数にξ。 との関係図、第17図はサスペンションの硬さと補正係
数にξ2との関係図、第18図は車両質量と補正係数に
ξ、との関係図、第19図はフィルタ特性の演算マツプ
、第20図は第11図中ステップ20(12)説明図、
第21図は路面の摩擦係数μと高周波数領域f1との関
係図、第22図は路面の凹凸と高周波数領域f、との関
係図、第23図は固有振動数f0を演算するフローチャ
ート、第24図は第2図中ステップ103(12)説明
図、第25図(a)、 (b)は第24図中ステyプ4
001(7)説明図、第26図は第24図中ステップ4
004の説明図、第27図(a)、 (b)は第2図中
ステップ104(12)第2実施例の説明図、第28図
は変速比とデイレイ時間もとの関係図、第29図はサス
ペンションのたわみ量とデイレイ時間tとの関係図、第
30図はタイヤの空気とデイレイ時間りとの関係図、第
31図はサスペンションの硬さとデイレイ時間もとの関
係図、第32図は本発明による加速時と減速時における
スロットル開度θの開度変化の説明図、第33図は点火
時期とエンジントルクとの関係図、第34図はEGR率
とエンジントルクとの関係図、第35図は吸排気バルブ
の開閉時期とエンジントルクとの関係図、第36図は加
速時のタイムチャート、第37図、第38図はクレーム
対応図である。 ■・・・エンジン、7・・・スロットル弁、9・・・ス
テップモータ、14・・・吸気管圧力センサ、23・・
・水温センサ、27a・・・ギヤ位置センサ、31a、
33a、35a、37a・・・車輪速度センサ、41a
・・・アクセル操作量センサ、41b・・・アクセル全
閉センサ、43a・・・ブレーキセンサ、50・・・E
CU。 60a〜60d・・・サスペンション、62・・・空燃
比センサ、63・・・Gセンサ、64・・・サスペンシ
ョンたわみセンサ、65・・・タイヤ空気圧センサ、7
7・・・可変バルブタイミング装置。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)車両用内燃機関のトルクを制御するためのスロッ
    トル弁と、 運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
    手段と、 機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 車両の運転変数を検出する車両運転変数検出手段と、 前記アクセル操作量と前記機関運転状態とに基づいて機
    関に要求されるトルクを推定するトルク推定手段と、 このトルク推定手段にて推定された推定トルクを前記車
    両の運転変数に従って車両のハンチングを防止する方向
    に補正するトルク補正手段と、このトルク補正手段にて
    補正後の補正トルクに基づいて前記スロットル弁の目標
    スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段
    と、該目標スロットル開度算出手段にて算出された目標
    スロットル開度に前記スロットル弁を駆動するスロット
    ル駆動手段と を備える車両用内燃機関の制御装置。
  2. (2)前記トルク補正手段は、前記トルク推定手段より
    の推定トルク信号をフィルタにかけるフィルタリング手
    段を有し、該フィルタリング手段のフィルタ特性として
    、前記車両にハンチングの発生する前記推定トルク信号
    の特定周波数成分を所定の減衰率で減衰させる特性を備
    える請求項(1)に記載の車両用内燃機関の制御装置。
  3. (3)前記フィルタリング手段は、さらに前記特定の周
    波数よりも高い所定の高周波数領域で、前記推定トルク
    信号を増巾させるフィルタ特性を備える請求項(2)に
    記載の車両用内燃機関の制御装置。
  4. (4)前記高周波数領域は、路面の摩擦状態及び路面凹
    凸等の環境変数に基づいて変更される請求項(3)に記
    載の車両用内燃機関の制御装置。
  5. (5)前記特定周波数および前記減衰率のうち少なくと
    も1つが前記車両運転変数検出手段からの信号に基づい
    て決定される請求項(2)ないし(4)のいずれか1項
    に記載の車両用内燃機関の制御装置。
  6. (6)前記トルク補正手段の作動は、前記アクセル操作
    量検出手段にて検出されるアクセル操作量の変化速度の
    大きさが所定値以下である時は禁止される請求項(1)
    ないし(5)のいずれか1項に記載の車両用内燃機関の
    制御装置。
  7. (7)前記車両運転変数検出手段は、車両の運転変数と
    して変速段、サスペンションの硬さ、車両質量、タイヤ
    の空気圧のうち少なくとも1つを検出する請求項(1)
    ないし(6)のいずれか1項に記載の車両用内燃機関の
    制御装置。
  8. (8)前記機関運転状態検出手段は、機関の運転状態と
    して機関回転数を検出する請求項(1)ないし(6)の
    いずれか1項に記載の車両用内燃機関の制御装置。
  9. (9)車両用内燃機関のトルクを制御するためのスロッ
    トル弁と、 運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
    手段と、 該アクセル操作量の増減に追随して前記内燃機関のトル
    クを増減させるために、前記アクセル操作量検出手段よ
    りの信号に従って、前記スロットル弁を駆動するスロッ
    トル駆動手段と、 前記アクセル操作量の移動中に少なくとも1回前記アク
    セル操作量の増減方向とは逆の方向に前記車両を駆動す
    る内燃機関のトルクを強制的に制御するトルク制御手段
    と を備える車両用内燃機関の制御装置。
  10. (10)前記トルク制御手段は、前記スロットル弁を前
    記アクセル操作量の増減方向と逆方向に駆動するもので
    ある請求項(9)に記載の車両用内燃機関の制御装置。
  11. (11)前記トルク制御手段は、内燃機関のトルクを車
    両の運転変数に応じて決定される所定の期間だけ前記方
    向に制御する請求項(9)又は(10)に記載の車両用
    内燃機関の制御装置。
  12. (12)車両用内燃機関のトルクを制御するためのスロ
    ットル弁と、 運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
    手段と、 該アクセル操作量の増減に追随して前記内燃機関のトル
    クを増減させるために、前記アクセル操作量検出手段よ
    りの信号に従って、前記スロットル弁を駆動するスロッ
    トル駆動手段と、 前記アクセル操作量の移動中に少なくとも1回前記車両
    を駆動する内燃機関のトルクを強制的に所定期間だけ保
    持もしくはトルクの増減速度を小さくするトルク制御手
    段と、 車両の運転変数を検出する車両運転変数検出手段と、 該車両運転変数検出手段にて検出される運転変数に従っ
    て、前記トルク制御手段の作動する前記所定期間を決定
    する決定手段と を備える車両用内燃機関の制御装置。
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