JPH05149184A - エンジンの出力トルク検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの運転状態に応じた正確な出力トル
クを検出し、制御性を向上させる。 【構成】 エンジン回転数ＮEと吸入管圧力ＰMとに基づ
いて基本トルクＴEを算出する(S102)。次に、吸気温補
正係数ＫTAと高地補正係数ＫPAとを乗算して充填効率補
正係数Ｋ1を算出し(S103)、エアコン補正係数ＫAC、電
気負荷補正係数ＫEL、冷却水温補正係数ＫTWを加算して
損失補正係数Ｋ2を算出する(S104)。そして、充填効率
補正係数Ｋ1と損失補正係数Ｋ2とを基本トルクＴEに乗
算して補正トルクＴE’を算出し、この補正トルクＴE’
をエンジンの出力トルクとする(S105)。これにより、吸
入空気の充填効率、エアコン、各種電気負荷などのエン
ジン補機類による負荷損失、及び、エンジン冷態時の摩
擦による損失を考慮してエンジン運転状態に応じた正確
な出力トルクを検出することができ、制御性を高めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出精度を向上したエ
ンジンの出力トルク検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車などの車輌においては、オ
ートマチックトランスミッションが急速に普及し、それ
に伴い変速機が電子制御化されるようになった。この変
速機の電子制御においては、車輌の走行性能や燃費を考
慮してエンジンの出力が最も効率良く伝達されるように
制御する必要があり、このため、エンジンの出力トルク
を正確に検出しなければならない。

【０００３】特に、伝達損失が少なく、変速ショックの
ない無段変速機においては、エンジンの出力トルクを正
確に検出することが重要であり、例えば、特開昭６０−
７３１６０号公報には、エンジン回転数、スロットル開
度、大気圧の関数としてエンジントルクを求め、このエ
ンジントルクに関係して無段変速機のライン圧を制御す
る技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの出力トルクをより正確に求めるには、吸入空気の充
填効率を考慮し、さらに、エアコンのコンプレッサ、オ
ルタネータなどの補機類による損失、各種電気負荷によ
る損失、低温時の摩擦損失などを考慮にいれる必要があ
り、エンジンの運転状態を正確に把握しなければならな
い。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、エンジンの運転状態に応じた正確な出力トルクを検
出し、制御性を向上させることのできるエンジンの出力
トルク検出方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジンの出力
トルク検出方法は、エンジン回転数とエンジン負荷とに
基づいてエンジンの基本トルクを算出する手順と、吸気
温度と大気圧とに基づいて、エンジンの吸気充填効率に
係わる充填効率補正係数を算出する手順と、エンジンの
補機類による負荷とエンジン温度とに基づいて、エンジ
ンの損失トルクに係わる損失補正係数を算出する手順
と、上記基本トルクを、上記充填効率補正係数と上記損
失補正係数とにより補正し、エンジンの出力トルクを検
出する手順とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明のエンジンの出力トルク検出方法では、
エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいてエンジンの
基本トルクを算出し、この基本トルクを、吸気温度と大
気圧とに基づいて算出したエンジンの吸気充填効率に係
わる充填効率補正係数と、エンジンの補機類による負荷
とエンジン温度とに基づいて算出したエンジンの損失ト
ルクに係わる損失補正係数とにより補正し、エンジンの
出力トルクを検出する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図面は本発明の一実施例を示し、図１はトルク検
出手順を示すフローチャート、図２はエンジン制御系の
概略図、図３はＥＣＶＴの概略構成図、図４は電子制御
系の回路構成図、図５はエンジン回転数及び吸入管圧力
と基本トルクとの関係を示すグラフ、図６は吸気温度と
吸気温補正係数との関係を示すグラフ、図７は大気圧と
高地補正係数との関係を示すグラフ、図８はエアコン信
号とエアコン補正係数との関係を示すグラフ、図９は電
気負荷信号と電気負荷補正係数との関係を示すグラフ、
図１０は冷却水温と冷却水温補正係数との関係を示すグ
ラフである。

【０００９】図２において、符号１はエンジン（図にお
いては、直列４気筒型エンジン）であり、このエンジン
１のシリンダヘッド２に形成された吸気ポート２ａにイ
ンテークマニホルド３が連通され、このインテークマニ
ホルド３にエアチャンバ４が連通されている。このエア
チャンバ４にはスロットルボディ５が連設され、このス
ロットルボディ５上流側にエアクリーナ６が取付けられ
ている。

【００１０】上記エアチャンバ４には、吸気温センサ７
が臨まされるとともに、フィルタ８を介して吸入管圧力
センサ９が取り付けられており、上記エアチャンバ４に
連通する上記スロットルボディ５のスロットル通路５ａ
に、スロットルバルブ１０が介装され、このスロットル
バルブ１０にスロットル開度センサ１１が連設されてい
る。

【００１１】また、上記スロットル通路５ａの上記スロ
ットルバルブ５下流側からバイパス通路１２が延出さ
れ、このバイパス通路１２に、アイドル回転数を制御す
るためのアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）バル
ブ１３が介装されている。上記バイパス通路１２は、上
記ＩＳＣバルブ１３を経て上記スロットルボディ５に接
続されており、冷却水温が低いとき開弁し、エンジン冷
態始動時及び暖機運転中に必要な量の空気を上記スロッ
トルバルブ５をバイパスさせて燃焼室に供給してファー
ストアイドル制御を行なうためのサーモエアバルブ１４
を介して、上記スロットルバルブ５下流側に連通され
る。

【００１２】また、上記エアチャンバ４と上記エアクリ
ーナ６とを連通する通路に、エアコン作動時にアイドリ
ング回転数をアップするためのファーストアイドルコン
トロール（ＦＩＣＤ）バルブ１５と、高地走行、電気負
荷変動時などにおいてメインのＩＳＣバルブ１３の全開
付近で作動し、アイドリング回転数の安定化を図るため
のサブＩＳＣバルブ１６とが並列に介装されている。

【００１３】一方、符号１７は燃料タンクであり、この
燃料タンク１７内にインタンク式の燃料ポンプ１８が設
けられ、この燃料ポンプ１８に接続される燃料通路１９
が、上記燃料タンク１７から延出されている。上記燃料
通路１９には、上記燃料タンク１７側から、燃料フィル
タ２０、フューエルダンパ２１が順に介装されており、
上記吸気ポート２ａに臨まされたインジェクタ２２に連
通され、さらに、プレッシャレギュレータ２３を経て上
記燃料タンク１７に戻されている。

【００１４】また、上記エンジン１のシリンダヘッド２
に形成された冷却水通路２４に冷却水温センサ２５が臨
まされ、さらに、上記シリンダヘッド２の排気ポート２
ｂに連通するエグゾーストマニホルド２６の集合部に、
Ｏ2 センサ２７が臨まされている。尚、符号２８は触媒
コンバータ、符号２９ａはサブマフラ、符号２９ｂはメ
インマフラである。

【００１５】また、上記エンジン１の燃焼室に点火プラ
グ３０が臨まされ、この点火プラグ３０がデストリビュ
ータ３１に接続されている。このデストリビュータ３１
には、クランク角検出用の電磁ピックアップなどからな
るクランク角センサ３２と気筒判別用の電磁ピックアッ
プなどからなる気筒判別センサ３３とが内蔵されてお
り、これらのセンサ３２，３３は、上記エンジン１のカ
ムシャフトに連設されて回動するロータ３１ａに対設さ
れている。尚、上記クランク角センサ３２、気筒判別セ
ンサ３３は、電磁ピックアップなどの磁気センサに限ら
ず、光センサなどでも良い。

【００１６】上記エンジン１の出力は、電子制御無段変
速機（ＥＣＶＴ）４０に伝達され、無段階の変速が行な
われる。このＥＣＶＴ４０は、図３に示すように、発進
用の電磁クラッチ４１に、図示しない前後進切換機構を
介してプライマリプーリ４２が連結され、このプライマ
リプーリ４２にスチールベルト４３を介してセカンダリ
プーリ４４が連結されている。

【００１７】上記電磁クラッチ４１は、エンジン１の出
力軸に連結されるドライブプレート４１ａ外周に設けら
れたドライブメンバ４１ｂと、電磁コイルを内設したド
リブンメンバ４１ｃとの間に入れた電磁粉を介して動力
を伝達するクラッチであり、伝達トルクは上記ドリブン
メンバ４１ｃの電磁コイルに通電する電流の強さに比例
する。尚、上記ドリブンメンバ４１ｃは、上記プライマ
リプーリ４２の入力軸４２ａに軸着されている。

【００１８】また、上記プライマリプーリ４２は、入力
軸４２ａに固定されるプーリ４２ｂと、このプーリ４２
ｂに対向し、軸方向へ移動可能で回転方向に固定される
可動シープ４２ｃとを有し、上記プーリ４２ｂと一体で
回転するケース４２ｄと上記可動シープ４２ｃとの間に
油室４２ｅが形成されている。

【００１９】上記ケース４２ｄの外周には、上記プライ
マリプーリ４２の回転数を検出する電磁ピックアップな
どからなるプーリ回転数センサ４５が対設されており、
上記可動シープ４２ｃの外周には、軸方向位置から変速
比を検出する変速レシオセンサ４６が取り付けられてい
る。

【００２０】上記セカンダリプーリ４４は、同様に、上
記プライマリプーリ４２の入力軸４２ａと平行に配置さ
れた出力軸４４ａに固定されるプーリ４４ｂと、このプ
ーリ４４ｂに対向し、軸方向へ移動可能で回転方向に固
定される可動シープ４４ｃとを有し、上記プーリ４４ｂ
と一体で回転するケース４４ｄと上記可動シープ４４ｃ
との間に油室４４ｅが形成されている。

【００２１】上記プライマリプーリ４２及びセカンダリ
プーリ４４の各可動シープ４２ｃ，４４ｃは、オイルポ
ンプ４７から油圧コントロールバルブシステム４８を介
して各油室４２ｅ，４４ｅへ供給されるプライマリ及び
セカンダリ油圧によって軸方向の位置が制御され、プー
リ溝幅が可変される。その結果、スチールベルト４３の
プーリ斜面への掛かり半径が変化して速度比が制御さ
れ、上記セカンダリプーリ４４の出力軸４４ａに伝達さ
れたエンジン１の出力が、図示しない終減速機構を介し
て車軸に伝達されるようになっている。

【００２２】一方、図４に示すように、電子制御系は、
エンジン１の空燃比制御、点火時期制御などを行なうエ
ンジン制御用電子制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ）５
０に、例えばシリアル通信ラインなどを介して、ＥＣＶ
Ｔ４０の制御を行なうＥＣＶＴ用ＥＣＵ５１が接続され
て構成されている。

【００２３】上記エンジン制御用ＥＣＵ５０及びＥＣＶ
Ｔ制御用ＥＣＵ５１は、ともにマイクロコンピュータな
どから構成され、上記エンジン制御用ＥＣＵ５０の入力
ポートには、吸気温センサ７、吸入管圧力センサ９、ス
ロットル開度センサ１１、冷却水温センサ２５、Ｏ2セ
ンサ２７、クランク角センサ３２、気筒判別センサ３
３、大気圧センサ５２、各種電気負荷スイッチ５３、車
速センサ５４、及び、エアコンスイッチ５５などのセン
サ・スイッチ類が接続され、上記ＥＣＶＴ制御用ＥＣＵ
５１の入力ポートには、プーリ回転数センサ４５、変速
レシオセンサ４６、車速センサ５４、エアコンスイッチ
５５、ブレーキスイッチ５６、インヒビタスイッチ５
７、アクセルスイッチ５８、アクセル開度スイッチ５９
などのセンサ・スイッチ類が接続されている。

【００２４】また、上記エンジン制御用ＥＣＵ５０の出
力ポートには、ＩＳＣバルブ１３、サブＩＳＣバルブ１
６、ＦＩＣＤバルブ１５、インジェクタ２２、燃料ポン
プリレー６０、及び、二次側がデストリビュータ３１に
接続される点火コイル６１などのアクチュエータ類が接
続され、上記ＥＣＶＴ制御用ＥＣＵ５１の出力ポートに
は、電磁クラッチ４１、油圧コントロールバルブシステ
ム４８などのＥＣＶＴ用アクチュエータ類が接続されて
いる。

【００２５】上記エンジン制御用ＥＣＵ５０では、予め
記憶された制御プログラムに従って、各センサ類からの
エンジン運転状態を表す制御パラメータに基づいて、燃
料噴射量、点火時期などを演算するとともに、エンジン
１の出力トルクを、制御パラメータから演算し、この演
算したトルクデータを、例えばシリアル通信ラインを介
してＥＣＶＴ制御用ＥＣＵ５１に送信する。

【００２６】ＥＣＶＴ制御用ＥＣＵ５１では、各センサ
・スイッチ類からの信号に基づいて電磁クラッチ４１の
通電電流を制御するとともに、上記エンジン制御用ＥＣ
Ｕ５０から受信したトルクデータ及び各センサ・スイッ
チ類からの信号に基づいてＥＣＶＴ４０の油圧コントロ
ールバルブシステム４８を作動させ、プライマリ及びセ
カンダリのライン圧を調圧してＥＣＶＴ４０の制御を行
なう。

【００２７】次に、エンジン１の出力トルク検出手順
を、図１のフローチャートに従って説明する。

【００２８】ステップS101で、エンジン回転数ＮE、吸
入管圧力ＰM、吸気温度ＴA、大気圧ＰA、エアコン信号
ＡＣ、電気負荷信号ＥＬ、冷却水温ＴWなどの制御パラ
メータを読み込むと、まず、ステップS102で、エンジン
回転数ＮEと、エンジン負荷としての吸入管圧力ＰMとに
基づいて基本トルクＴEを算出する。この基本トルクＴE
は、エンジン回転数ＮEと吸入管圧力ＰMとの関数ｆ1(N
E,PM)により算出され、図５に示すように、吸入管圧力
ＰMが一定の場合、所定のエンジン回転数で極大点を有
し、吸入管圧力ＰMが増大するにつれて基本トルクＴEの
値が大きくなる曲線群で示される。

【００２９】尚、エンジン負荷として、上述の吸入管圧
力ＰMに代えて、吸入空気量、燃料噴射量などを採用し
ても良い。

【００３０】次いで、ステップS103へ進み、吸気温度Ｔ
Aの関数ｆ2(TA)より吸気温補正係数ＫTAを算出するとと
もに、大気圧ＰAの関数ｆ3(PA)より高地補正係数ＫPAを
算出し、吸気温補正係数ＫTAと高地補正係数ＫPAとを乗
算してエンジンの吸気充填効率に係わる充填効率補正係
数Ｋ1を算出する（Ｋ1←ＫTA×ＫPA）。

【００３１】上記吸気温補正係数ＫTAは、図６に示すよ
うに、吸気温度ＴAに対する減少関数で示される補正係
数であり、また、高地補正係数ＫPAは、図７に示すよう
に、標準気圧（７６０ｍｍＨｇ）での係数を１として、
車輌の走行する高度に応じて補正するための係数であ
り、吸入管圧力ＰMを絶対圧で測定する場合には、図
中、実線で示すように、高度に対する減少関数、吸入管
圧力ＰMを相対圧で測定する場合には、図中、破線で示
すように、高度に対する増加関数で示される。

【００３２】次に、ステップS104へ進むと、エアコンス
イッチ５５からのエアコン信号ＡＣによる関数ｆ4(AC)
と、電気負荷スイッチ５３からの電気負荷信号ＥＬによ
る関数ｆ5(EL)と、エンジン温度としての冷却水温ＴWの
関数ｆ6(TW)とから、それぞれ、エアコン補正係数ＫA
C、電気負荷補正係数ＫEL、冷却水温補正係数ＫTWを算
出し、これらの補正係数ＫAC、ＫEL、ＫTWを加算してエ
ンジンの損失トルクに係わる損失補正係数Ｋ2を算出す
る（Ｋ2←ＫAC＋ＫEL＋ＫTW）。

【００３３】図８に示すように、エアコン補正係数ＫAC
は、エアコンスイッチ５５がＯＦＦでコンプレッサが作
動していない場合には０であり、エアコンスイッチ５５
がＯＮでコンプレッサが作動している場合に所定の値と
なる二値関数で示され、同様に、電気負荷補正係数ＫEL
は、図９に示すように、電気負荷スイッチ５３がＯＦＦ
の場合には０であり、電気負荷スイッチ５３がＯＮの場
合に所定の値となる二値関数で示される。また、冷却水
温補正係数ＫTWは、図１０に示すように、冷却水温ＴW
に対する減少関数で示される。

【００３４】そして、ステップS105で、上記ステップS1
01で算出した基本トルクＴEに、上記ステップS103で算
出した充填効率補正係数Ｋ1と、上記ステップS104で算
出した損失補正係数Ｋ2とを乗算して補正トルクＴE’を
算出し（ＴE’←ＴE×Ｋ1×Ｋ2）、この補正トルクＴ
E’をエンジン１の出力トルクとする。

【００３５】この出力トルクＴE’は、エンジン制御用
ＥＣＵ５０から、ＥＣＶＴ制御用ＥＣＵ５１に送信さ
れ、ＥＣＶＴ制御用ＥＣＵ５１では、油圧コントロール
バルブシステム４８内の図示しない調圧バルブに対する
制御電圧を、例えば、出力トルクＴE’、プライマリプ
ーリ４２のプーリ回転数ＮP、変速レシオＲP、アクセル
開度θの関数として演算し、ＥＣＶＴ４０のライン圧を
制御する。

【００３６】この場合、エンジン１の出力トルクは、吸
入空気の充填効率、エアコン、各種電気負荷などのエン
ジン補機類による負荷損失、及び、エンジン冷態時の摩
擦による損失を考慮して基本トルクＴEを補正するた
め、常に、エンジン運転状態に応じた正確な出力トルク
が検出され、例えばＥＣＶＴ４０などの制御性を高める
ことができるのである。

【００３７】尚、本実施例では、トルク検出をエンジン
制御用ＥＣＵ５０にて行なう例について説明したが、Ｅ
ＣＶＴ制御用ＥＣＵ５１にてトルク検出を行なうように
しても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて算出した基本
トルクを、吸気温度と大気圧とに基づいて算出したエン
ジンの吸気充填効率に係わる充填効率補正係数と、エン
ジンの補機類による負荷とエンジン温度とに基づいて算
出したエンジンの損失トルクに係わる損失補正係数とに
より補正してエンジンの出力トルクを検出するため、エ
ンジンの運転状態に応じた正確な出力トルクを検出する
ことができ、制御性を向上させることができるなど優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トルク検出手順を示すフローチャート

【図２】エンジン制御系の概略図

【図３】ＥＣＶＴの概略構成図

【図４】電子制御系の回路構成図

【図５】エンジン回転数及び吸入管圧力と基本トルクと
の関係を示すグラフ

【図６】吸気温度と吸気温補正係数との関係を示すグラ
フ

【図７】大気圧と高地補正係数との関係を示すグラフ

【図８】エアコン信号とエアコン補正係数との関係を示
すグラフ

【図９】電気負荷信号と電気負荷補正係数との関係を示
すグラフ

【図１０】冷却水温と冷却水温補正係数との関係を示す
グラフ

【符号の説明】

ＮE エンジン回転数 ＰM 吸入管圧力 ＴA 吸気温度 ＰA 大気圧 ＴW 冷却水温 ＴE 基本トルク Ｋ1 充填効率補正係数 Ｋ2 損失補正係数 ＴE’ 補正トルク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン回転数とエンジン負荷とに基づ
   いてエンジンの基本トルクを算出する手順と、 吸気温度と大気圧とに基づいて、エンジンの吸気充填効
   率に係わる充填効率補正係数を算出する手順と、 エンジンの補機類による負荷とエンジン温度とに基づい
   て、エンジンの損失トルクに係わる損失補正係数を算出
   する手順と、 上記基本トルクを、上記充填効率補正係数と上記損失補
   正係数とにより補正し、エンジンの出力トルクを検出す
   る手順とを備えたことを特徴とするエンジンの出力トル
   ク検出方法。