説明

車両の出力制御装置

【課題】本発明は、ECUのメモリ容量を増大することなく内燃機関の出力可能なトルクを算出することのできる車両の出力制御装置を提供する。
【解決手段】エアフローセンサクリップ値設定フ゛ロック(B110a)においてエンジン回転速度Neにおける電子制御スロットルバルブ゛が全開域での脈動による吸入空気流量の変動に対し最大値を制限するクリップ値が設定され、クリップ値に基づいてEGR率設定ブロック(B110b)おいてEGR率が、A/F値設定ブロック(B110c)おいてA/F値がそれぞれ設定され、EGR率やA/F値より当量比算出ブロック(B110d)において当量比が算出され、クリップ値や当量比や点火時期補正値より最大Pi算出ブロック(B110d)にて最大Piを算出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の出力制御装置に係り、内燃機関において要求トルクに対し出力トルクの適正化を図る技術に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば内燃機関(エンジン)の搭載された車両では、アクセルペダルの操作情報等に応じて電子コントロールユニット(ECU)により電子制御スロットルバルブの開度を独立して制御し、運転者のアクセル操作や無段変速機及び車両姿勢制御システム等からのトルク要求により出力トルクを制御するトルクベース制御が知られている。
図2に示すように、トルクベース制御は、運転者のアクセル操作とエンジン回転速度Neに基づき要求トルクの指標としてのアクセル要求Pi算出ブロックB10において図示平均有効圧Pi(アクセル要求Pia)や無段変速機及び車両姿勢制御システム等からの要求トルクに基づき外部要求Pi算出ブロックB12において図示平均有効圧Pi(外部要求Pio)を算出し、アクセル要求Pia及び外部要求Pioに基づき目標Pi算出ブロックB14において目標トルクの指標としての図示平均有効圧Piの目標値(目標Pi)を算出し、目標Piに基づき目標Ec算出ブロックB16において充填効率の目標値(目標Ec)を算出し、目標Ecに基づき目標吸気流量Qt算出ブロックB18において電子制御スロットルバルブを通過する吸入空気流量の目標値(目標吸気流量Qt)を算出し、目標吸気流量Qtに基づき目標スロットルバルブ開度算出ブロックB20において電子制御スロットルバルブの開度の目標値(目標スロットルバルブ開度)を算出し電子制御スロットルバルブに出力信号を供給し、電子制御スロットルバルブの開度情報に基づきスロットルバルブ開度調整ブロックB22において電子制御スロットルバルブの開度を調整し、更にエアフローセンサからの情報に基づき実吸気流量Qr算出ブロックB24において上記調整した電子制御スロットルバルブの開度での実際の吸入空気流量(実吸気流量Qr)を算出し、実吸気流量Qrに基づき実Ec算出ブロックB26において実際の充填効率(実Ec)を算出し、実Ecに基づき実Pi算出ブロックB28において実際の図示平均有効圧Pi(実Pi)を算出するものである。
【0003】
そして、トルクベース制御におけるアクセル要求Piaの算出方法の先行技術として、エンジン回転速度を関数とする最大トルク(最大Pi)と最小トルク(最小Pi)を予めマップ化しておき、当該マップから出力トルク(出力可能な図示平均有効圧Pi)を算出する算出方法が知られている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−129876号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の如く、上記特許文献1に記載の算出方法では、エンジン回転速度を関数とする最大Piと最小Piとを予めマップ化して出力可能な図示平均有効圧Piを算出するようにしている。
しかしながら、エンジン回転速度を関数とし、最大Piと最小Piを全てマップ化しているので、トルクベース制御において当該先行技術を適用した場合には、当該マップを追加する必要があり制御用マップが増大し、ひいてはECUのメモリ容量の増大につながり好ましいことでない。
【0006】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ECUのメモリ容量を増大することなく内燃機関が出力可能な出力トルクを算出することのできる車両の出力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するために、請求項1の車両の出力制御装置は、内燃機関への要求トルクを算出し、該要求トルクに応じて内燃機関の出力トルクを制御する車両の出力制御装置であって、前記内燃機関に吸入される吸入空気流量を調整する吸入空気流量調整手段と、前記吸入空気流量調整手段が全開域であるとき、吸入空気流量の変動に対し該吸入空気流量の最大値を制限する吸入空気流量クリップ値を設定する吸入空気流量クリップ値設定手段と、前記吸入空気流量クリップ値に基づいて前記内燃機関で出力可能な上限である最大トルクを算出する最大トルク算出手段と、前記車両に具備されたアクセルの操作度合を検出するアクセル操作度合検出手段と、前記最大トルク算出手段にて算出された最大トルクと前記アクセル操作度合検出手段にて検出されたアクセルの操作度合に基づき前記要求トルクを算出する要求トルク算出手段とを備えることを特徴とする。
【0008】
また、請求項2の車両の出力制御装置では、請求項1において、前記内燃機関に吸入される吸入空気に対する当量比を算出する当量比算出手段と、前記内燃機関の点火時期の基準点火時期に対する進角量或いは遅角量を点火時期補正値として設定する点火時期補正量設定手段とを備え、前記最大トルク算出手段は、前記吸入空気流量クリップ値に前記点火時期補正値に応じたトルク増減率及び前記当量比に応じたトルク増減率を加味し、或いは前記吸入空気流量クリップ値に前記点火時期補正値に応じたトルク増減率又は前記当量比に応じたトルク増減率を加味して最大トルクを算出することを特徴とする。
【0009】
また、請求項3の車両の出力制御装置では、請求項1または2において、前記内燃機関は、前記内燃機関の燃焼室と吸気通路との連通と遮断とを行う吸気弁と、前記吸気弁の開弁時期或いは開弁量或いは開弁期間のいずれかのうち少なくとも一つを可変可能な可変動弁手段を有していることを特徴とする。
また、請求項4の車両の出力制御装置では、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記内燃機関は、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、前記吸入空気流量クリップ値設定手段は、予め、前記内燃機関の回転速度毎に前記吸入空気流量クリップ値を設け、更に前記最大トルク算出手段は、前記最大トルクを前記回転速度検出手段にて検出される前記内燃機関の回転速度に応じて算出することを特徴とする。
【0010】
また、請求項5の車両の出力制御装置では、請求項4において、前記アクセル操作度合検出手段にて検出されたアクセル操作度合に基づき要求負荷率を算出する要求負荷率算出手段を備え、前記要求トルク算出手段は、燃焼可能な下限である最小トルクと前記最大トルクと前記要求負荷率に基づき前記要求トルクを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の発明によれば、吸入空気流量クリップ値設定手段は、吸入空気流量調整手段が全開域であるとき、吸入空気流量の変動に対し吸入空気流量の最大値を制限する吸入空気流量クリップ値を算出し、最大トルク算出手段において、当該吸入空気流量クリップ値に基づいて内燃機関で出力可能な上限である最大トルクを算出し、要求トルク算出手段にて最大トルクとアクセル操作度合とから要求トルクを算出するようにしている。
【0012】
このように、最大トルクを吸入空気流量クリップ値より算出するようにしているので、最大トルクを専用データとしてECUのメモリに設定する必要が無くなる。
従って、最大トルクを専用データとしてECUのメモリに設定する必要が無くなるので、ECUのメモリ容量を抑制することができる。
請求項2の発明によれば、吸入空気流量クリップ値設定手段は、吸入空気流量調整手段が全開域で吸入空気流量が変動する領域で吸入空気流量の最大値を制限する吸入空気流量クリップ値を算出し、最大トルク算出手段において、当該吸入空気流量クリップ値に当量比と点火時期補正値を加味して内燃機関で出力可能な上限である最大トルクを算出するようにしているので、吸入空気流量クリップ値と当量比と点火時期補正値とから容易に最大トルクを算出するようにしつつ、ECUのメモリ容量を抑制することができる。
【0013】
請求項3の発明によれば、可変動弁手段を採用する内燃機関としており、従来、可変動弁機構を採用する内燃機関では、可変動弁機構の作動により吸入空気流量調整手段が全開域であっても吸入空気流量が可変することから、更に可変動弁機構の作動状態により最大トルクを専用データとしてECUのメモリに設定する必要があったが、最大トルクを吸入空気流量クリップ値より算出するようにしているので、専用データをECUのメモリに設定する必要が無くなり、更にECUのメモリ容量を抑制することができる。
【0014】
請求項4の発明によれば、内燃機関の回転速度に応じて最大トルクを算出するようにしており、従来、回転速度毎に最大トルクをECU内のメモリに設定する必要があったが、最大トルクを回転速度毎に吸入空気流量クリップ値より算出するようにしているので専用データをECUのメモリに設定する必要が無くなり、ECUのメモリ容量を抑制することができる。
【0015】
請求項5の発明によれば、要求トルクの算出に吸入空気流量クリップ値より算出される最大トルクを用いており、吸入空気流量調整手段が全開域にある時に最大トルクと同様に吸入空気流量クリップ値を基に設定される燃料噴射量と要求トルクとの整合性を確保することができるので、結果的に出力トルクと燃料噴射量の整合性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に係る車両の出力制御装置の概略構成図である。
【図2】本発明に係る車両の出力制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。
【図3】本発明に係る車両の出力制御装置のアクセル要求Pi算出ブロックにおける要求Piaの算出手順を示す制御ブロック図である。
【図4】本発明に係る車両の出力制御装置のアクセル要求Pi算出ブロックにおける最大Piの算出手順を示す制御ブロック図である。
【図5】圧力比と流速との関係を示す図である。
【図6】要求Pias(一点鎖線)と適正化された要求Pias(破線)と一次遅れ処理した要求Piaひいては目標吸気流量Qt(実線)の時間変化をそれぞれ臨界域(a)と非臨界域(b)とについて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1を参照すると、本発明に係る車両の出力制御装置の概略構成図が示されている。
図1に示すように、エンジン1(内燃機関)は、吸気管噴射型の4サイクル直列4気筒型エンジンであり、図1にはそのうちの1つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
【0018】
図1に示すように、エンジン1はシリンダブロック2にシリンダヘッド3が載置されて構成されている。
シリンダブロック2に形成されているシリンダ4内には上下摺動可能にピストン5が設けられている。当該ピストン5はコンロッド6を介してクランクシャフト7に連結されている。
【0019】
また、エンジン1には、当該エンジン1の回転速度を検出するクランク角センサ(回転速度検出手段)8が設けられている。
また、シリンダヘッド3とシリンダ4とピストン5で燃焼室9が形成されている。
また、シリンダヘッド3には、燃焼室9に臨むようにして点火プラグ10が設けられている。
【0020】
また、シリンダヘッド3には、燃焼室9からシリンダヘッド3の一側面に向かって吸気ポート11が形成されており、燃焼室9からシリンダヘッド3の他側面に向かって排気ポート12が形成されている。
また、シリンダヘッド3には、燃焼室9と吸気ポート11との連通及び遮断を行う吸気弁13、燃焼室9と排気ポート12との連通及び遮断を行う排気弁14がそれぞれ設けられている。
【0021】
そして、シリンダヘッド3上部には吸気弁13及び排気弁14を駆動するカム15,16を有したカムシャフト17,18がそれぞれ設けられている。
当該各カムシャフト17,18の一端には可変バルブタイミング機構(可変動弁手段)19,20が設けられている。
当該可変バルブタイミング機構19,20は、例えば、カムシャフト17,18を駆動するカムスプロケットに油圧式アクチュエータを内蔵しており、この油圧式アクチュエータへの作動油圧の給排により、カム回転位相角を自在に進角及び遅角させることが可能である。当該作動油圧の給排は、例えばオイルコントロールバルブ(可変動弁手段)21,22により行うことができ、当該オイルコントロールバルブ21,22は各可変バルブタイミング機構19,20に設けられ、それぞれの油圧式アクチュエータに対して作動油圧の給排を行うことが可能である。
【0022】
さらに、シリンダヘッド3には吸気ポート11内に燃料を噴射する燃料噴射弁23が設けられている。
また、シリンダヘッド3の一側面には吸気ポート11と連通するように吸気マニホールド24が接続されている。当該吸気マニホールド24には吸気圧を検出する吸気圧センサ25が設けられており、吸気上流端には吸気管26が接続されている。
【0023】
当該吸気管26には、吸入空気流量を調節する電子制御スロットルバルブ(吸入空気流量調整手段)27が設けられている。当該電子制御スロットルバルブ27には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ28が備えられている。
また、吸気管26の上流側には吸入空気流量を検出するエアフローセンサ29が設けられ、吸気管26の吸気上流端にはエアクリーナ30が設けられている。
【0024】
一方、シリンダヘッド3の他側面には排気ポート12と連通するように排気マニホールド31が接続されている。当該排気マニホールド31には排気圧を検出する排気圧センサ33と排気の空燃比を検出する空燃比センサ(A/Fセンサ)34が設けられており、当該排気マニホールド31の排気下流端に排気管32が接続されている。
また、排気マニホールド31には吸気マニホールド24と連通するようにEGRパイプ35が接続されている。当該EGRパイプ35には、排気の吸気への再循環量を調整するEGRバルブ36が設けられている。
【0025】
当該EGRバルブ36には、バルブの開き度合を検出するEGRバルブ開度センサ37が備えられている。
また、上記クランク角センサ8、吸気圧センサ25、スロットルポジションセンサ28、エアフローセンサ29、排気圧センサ33、A/Fセンサ34、EGRバルブ開度センサ37及びエンジン1の加減速操作を行うアクセルペダル40のアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ41等の各種センサ類及び例えば無段変速機や車両姿勢制御システム等のエンジンに対する各種外部システム要素50は、車両に搭載されている電子コントロールユニット(ECU)60の入力側に電気的に接続されており、これらセンサ類からの検出情報が当該ECU60に入力される。
【0026】
一方、ECU60の出力側には、上記点火プラグ10、オイルコントロールバルブ21,22、燃料噴射弁23、電子制御スロットルバルブ27、EGRバルブ36等の各種装置が電気的に接続されており、これら各種装置には各種センサ類からの検出情報に基づき演算されたスロットルバルブ開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、吸気弁13及び排気弁14のバルブタイミング、EGRバルブ36の開度指令等がそれぞれ出力される。
【0027】
以下このように構成された本発明に係る車両の出力制御装置の作用について説明する。
図2は、ECU60において周期的に実行される本発明に係る車両の出力制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。
同図に示すように、ECU60には、アクセルポジションセンサ41からのアクセル要求信号やクランク角センサ8により検出されたエンジン回転速度Ne、A/Fセンサ34により検出されたA/F値、吸気圧センサ25により検出された吸気圧、排気圧センサ33により検出された排気圧、EGRバルブ開度センサ37により検出されたEGRバルブ開き度合及びエアフローセンサ29により検出された吸入空気流量(実吸気流量Qr)に基づき要求トルクの指標としての図示平均有効圧Piをアクセル要求Pi(要求Pia)(要求トルク)として算出するアクセル要求Pi算出ブロックB10、外部システム要素50からの外部要求に基づく図示平均有効圧Piを外部要求Pi(要求Pio)として算出する外部要求Pi算出ブロックB12、アクセル要求Piと外部要求Piとに基づき目標トルクの指標としての図示平均有効圧Piの目標値(目標Pi)を算出する目標Pi算出ブロックB14、目標Piに基づき充填効率の目標値(目標Ec)を算出する目標Ec算出ブロックB16、目標Ecに基づき電子制御スロットルバルブ27を通過する吸入空気流量の目標値(目標吸気流量Qt)を算出する目標吸気流量Qt算出ブロックB18、目標吸気流量Qtに基づき電子制御スロットルバルブ27の開度の目標値(目標スロットルバルブ開度)を算出し電子制御スロットルバルブ27に出力信号を供給する目標スロットルバルブ開度算出ブロックB20、スロットルポジションセンサ28からの電子制御スロットルバルブ27の開度情報に基づき電子制御スロットルバルブ27の開度を調整するスロットルバルブ開度調整ブロックB22、エアフローセンサ29からの情報に基づき上記調整した電子制御スロットルバルブ27の開度での実際の吸入空気流量(実吸気流量Qr)を算出する実吸気流量Qr算出ブロックB24、実吸気流量Qrに基づき実際の充填効率(実Ec)を算出する実Ec算出ブロックB26、実Ecに基づき実際の図示平均有効圧Pi(実Pi)を算出する実Pi算出ブロックB28、エンジンがアイドル運転状態にあるとき、実Piに基づきクランク角センサ50により検出されたエンジン回転速度Neが目標アイドル回転速度となるようにエンジン回転速度フィードバック制御(Ne−F/B)を併せて行いながら電子制御スロットルバルブ27のフィードバック制御を行うF/B制御ブロックB30が含まれ、同制御ブロック図に従ってエンジンの運転パラメータを制御する制御プログラムが構成されている。
【0028】
即ち、本発明に係る車両の出力制御装置では、ECU60は図1の制御ブロック図による制御を周期的に実施することでエンジン1の出力トルクを基調とする所謂トルクベース制御を行うようにしており、要求トルクの指標から目標トルクの指標を求め、この目標トルクの指標に基づいて電子制御スロットルバルブ27を適正な開度に調節し、エンジン1において所望の出力トルクを得るように図っている。これにより、電子制御スロットルバルブ27を目標トルクの指標に基づいて的確に制御でき、エンジン1において所望の出力トルクを確実に得ることが可能である。
【0029】
ところで、アクセル要求Pi算出ブロックB10では、上記の如くアクセルポジションセンサ41からのアクセル要求信号に基づき要求Piaを算出するが、詳しくは、上述したように吸入空気流量は実際には一次遅れの挙動を示すことから、吸入空気流量に相関する要求Piaについて一次遅れ処理を行う。
図3を参照すると本発明の車両の出力制御装置のアクセル要求Pi算出ブロックB10における要求Piaの算出手順が制御ブロック図で示されており、また、図4にはアクセル要求Pi算出ブロックB10における最大図示平均有効圧Pi(最大Pi、最大トルク)の算出手順が制御ブロック図で示されており、以下、同図に基づき本発明に係る要求Piaの算出手順について詳細に説明する。
【0030】
アクセルポジションセンサ41からのアクセル要求信号やクランク角センサ8により検出されたエンジン回転速度Neは要求負荷率算出ブロック(要求負荷率算出手段)B110に供給され、要求負荷率算出ブロックB110において要求負荷率が算出される。要求負荷率はアクセル要求信号とエンジン回転速度Neに基づいてエンジン1がアイドル運転状態の負荷を0%として最大トルクを発生可能な負荷を100%として補間される値であり、予めアクセル要求信号とエンジン回転速度Neとをパラメータとする要求負荷率マップとして設定されている。このように算出された要求負荷率には、次式(1)に基づき、図4に示される通りに算出された図示平均有効圧Piの最大値である最大Piからアイドル時の目標Piであるアイドル目標Pi(最小トルク)が減算された値が乗算され、更にアイドル目標Piが加算される。これにより要求Piaの瞬時値(要求Pias)が求められる(要求トルク算出手段)。
【0031】
要求Pias=(最大Pi−アイドル目標Pi)×要求負荷率+アイドル目標Pi …(1)
最大Piは、図4に示すように、クランク角センサ8により検出されたエンジン回転速度Neがエアフローセンサクリップ値設定ブロック(吸入空気流量クリップ値設定手段)B110aに供給され、エアフローセンサクリップ値設定ブロックB110aにおいてエンジン回転速度Neでのエアフローセンサクリップ値(吸入空気流量クリップ値)が設定される。エアフローセンサクリップ値は、エンジン回転速度毎に電子制御スロットルバルブ27の全開域での脈動の影響によるエアフローセンサ信号、即ち吸入空気流量の変動に対し最大値を制限する値であり、予めエンジン回転速度Neをパラメータとして設定する。
【0032】
また、エンジン回転数Neにより設定されるエアフローセンサクリップ値は、EGR率設定ブロックB110bに供給され、EGR率設定ブロックB110bにおいて吸入空気に含まれる再循環された排気の比率であるEGR率が設定される。
また、エアフローセンサクリップ値は、A/F値設定ブロックB110cに供給され、A/F値設定ブロックB110cにおいてエアフローセンサクリップ値に基づいて設定される燃料噴射量とエアフローセンサクリップ値によりA/F値が設定される。
【0033】
EGR率設定ブロックB110bにて設定されたEGR率やA/F値設定ブロックB110cにて設定されたA/F値は、当量比算出ブロック(当量比算出手段)B110dに供給され、当量比算出ブロックB110dにおいて理論空燃比と供給された混合気の空燃比との比(理論空燃比/混合気の空燃比)、即ち当量比が算出される。
また、エアフローセンサクリップ値設定ブロックB110aにて設定されたエアフローセンサクリップ値や当量比算出ブロックB110dにて算出された当量比や点火時期補正値設定手段により設定される点火時期の進角量或いは遅角量の補正値である点火時期補正値は、最大Pi算出ブロック(最大トルク算出手段)B110eに供給され、最大Pi算出ブロックB110eにて、当量比に応じたトルク増減率と点火時期補正値に応じたトルク増減率とがそれぞれ算出され、エアフローセンサクリップ値、当量比に応じたトルク増減率及び点火時期補正値に応じたトルク増減率に基づき最大Piが算出される。
【0034】
エンジン回転速度Neと上記の如く求められた要求Piasは要求流速算出ブロックB112に供給され、要求流速算出ブロックB112において要求Piasに対応した吸入空気の流速、即ち要求流速が算出される。要求流速は予め要求Piasとエンジン回転速度Neとをパラメータとする要求流速マップとして設定されている。
なお、要求Piasは、要求流速算出ブロックB112に供給される際、気圧補正ブロックB116において気圧補正される。即ち、要求流速マップは標準気圧で設定されていることから、標高に応じて変化する気圧(BPkPa)を標準気圧(101.3kPa)で除した値(BP/101.3)で要求Piasを除し、要求Piasを要求流速マップに適合するように補正する。
【0035】
一方、エンジン回転速度Neは上記実Pi算出ブロックB28で算出された実Piとともに実流速算出ブロックB114にも供給され、実流速算出ブロックB114において実Piに対応した吸入空気の流速、即ち実流速が算出される。実流速は予め実Piとエンジン回転速度Neとをパラメータとする実流速マップとして設定されている。
この場合にも、上記要求Piasと同様、実流速マップは標準気圧で設定されていることから、実Piを実流速マップに適合するように気圧補正する。
【0036】
このように要求流速と実流速とが算出されたら、実流速を要求流速で除して要求流速と実流速との比(実流速/要求流速)、即ち流速比が容易に求められる。
なお、ここでは要求Piasに対応した吸入空気の要求流速と実Piに対応した吸入空気の実流速との比から流速比を求めるようにしているが、要求Piasに対応した吸入空気の要求流速は、目標とする吸気圧での圧力比に対応した吸入空気の要求流速に、実Piに対応した吸入空気の実流速は、吸気圧センサにより検出される現在の吸気圧での圧力比に対応した吸入空気の実流速に置き換えることができる。従って、本来的には、目標とする吸気圧での圧力比に対応した吸入空気の要求流速と現在の吸気圧センサにより検出される吸気圧での圧力比に対応した吸入空気の実流速とに基づいて流速比を求めるようにするのがよい。また、前回の演算周期に吸気圧センサ25により検出される吸気圧と今回の演算周期に吸気圧センサ25により検出される吸気圧とに基づいてそれぞれ要求流速を求めるようにしてもよく、この場合には、前回の演算周期に吸気圧センサ25により検出される吸気圧を、前回の演算周期での要求Piasに対応した吸入空気の要求流速に、今回の演算周期に吸気圧センサ25により検出される吸気圧を、今回の演算周期での要求Piasに対応した吸入空気の要求流速に置き換え、流速比を求めてもよい。以上より容易に要求流速を求め、これらの比から容易に流速比を求めることができる。
【0037】
しかしながら、前回の要求Piasに対応した吸入空気の要求流速と今回の要求Piasに対応した吸入空気の要求流速とに基づいて流速比を求める場合には前回の要求Piasに対応した吸入空気の要求流速を記憶しておく必要があり、流速比を求めるには、上述の如く要求Piasと同時に算出される実Piに対応した吸入空気の実流速を用いる方が容易である。
そして、このように求められた流速比は、比較ブロックB118において値1.0より大きいか否かが判別される。流速比が値1.0より大きい場合には、求めた流速比がそのまま採用されて要求Piasに乗算され、一方、流速比が値1.0を越えない場合には、値1.0が要求Piasに乗算される。
【0038】
このように実流速を要求流速で除して流速比を求め、この流速比が値1.0より大きい場合には流速比を要求Piasに乗算するようにすると、要求Piasが流速比に応じてより大きな値に補正されることになり、要求Piasが適正化される。つまり、電子制御スロットルバルブ27の開度が全開に近く圧力比(吸気圧/大気圧)が所定値(例えば、0.5283)を越えるような所謂非臨界域となるような状況下においては、吸入空気の流速は図3の圧力比と流速との関係に示すように本来電子制御スロットルバルブ27の開度が大きくなるほど遅くなる。ところが、ドライバがアクセルペダルをステップ状に大きく操作(臨界域から非臨界域となるよう操作)すると、吸入空気の流速が速い側から遅い側に変化する変化初期において、吸入空気の流入が無く吸気圧の変化も無いため、吸入空気の流速が速いまま電子制御スロットルバルブ27の開度が大きくなり、吸入空気の慣性力によって実際には電子制御スロットルバルブ27を通る吸入空気の吸気流量がオーバシュートすることとなる。従って、要求Piasをこのオーバシュートした電子制御スロットルバルブ27を通る吸入空気の吸気流量に即した値に適正化するようにできる。
【0039】
一方、圧力比が所定値未満であるような所謂臨界域となるような状況下では、図5に示すように吸入空気の流速は音速のまま変化することがなく、基本的に電子制御スロットルバルブ27を通る吸入空気がオーバシュートすることはなく流速比は値1.0であり、要求Piasには値1.0が乗算され、要求Piasはそのままの値で適正化される。
流速比に基づいて要求Piasが適正化されたら、一次遅れ処理ブロックB120において、適正化された要求Piasに一次遅れ処理を施すことで要求Piaを求める。具体的には、下記一次遅れ式(2)に基づき演算を行う。
【0040】
k×a+(1−k)×b …(2)
ここに、kは適宜設定された一次遅れフィルタ係数であり、aは目標出力としての要求Piaの前回値であり、bは入力としての上記適正化された要求Piasである。
このように、流速比によって要求Piasを現実に即して適正化し、この適正化された要求Piasを一次遅れ処理して要求Piaを求めることにより、従来は臨界域と非臨界域とで別の演算処理を行って推定し或いはキャリブレーションを行って求めていた目標吸気流量Qtを、臨界域と非臨界域とで分けることなく一つの一次遅れ式(2)によって現実に即して適正に推定することが可能である。
【0041】
なお、例えばドライバがアクセルペダル40を踏み込んでエンジン1を加速させるような場合、即ちアクセル要求信号が小側から大側に変化する場合には、要求Piasに比べて一次遅れ処理した要求Piaの方が大きな値となることがあり、比較ブロックB122において要求Piasと一次遅れ処理した要求Piaとの大小が比較される。要求Piasが適正化された要求Pias以上、または一次遅れ処理した要求Piaよりも小さい場合には、そのまま一次遅れ処理した要求Piaが最終的に要求Piaとして出力される一方、要求Piasが適正化された要求Piasより小さく、かつ一次遅れ処理した要求Pia以上である場合(適正化された要求Pias>要求Pias、かつ、要求Pia≦要求Pias)には、要求Piaは要求Piasにクリップされ、要求Piasが最終的に要求Piaとして出力される。
【0042】
ここで、図6を参照すると、例えばドライバがアイドル運転状態からエンジン1を加速させるべくアクセルペダル40をステップ状に操作した場合のアクセル要求信号に基づく要求Pias(一点鎖線)と適正化された要求Pias(破線)と上記一次遅れ処理した要求Piaひいては目標吸気流量Qt(実線)の時間変化が、臨界域での場合(a)と非臨界域での場合(b)とに分けて示されているが、同図に示すように、臨界域では、従来同様に要求Piaひいては目標吸気流量Qtは現実の実吸気流量Qrに即して徐々に増加して要求Piasに収束し、非臨界域では、要求Piaひいては目標吸気流量Qtは、やはり現実の実吸気流量Qrに即して略要求Piasを保持するように変化しつつ要求Piasに収束することとなる。
【0043】
このように、本発明に係る車両の出力制御装置によれば、最大Piに基づき要求Piasを求めるに際し、予めエンジン回転速度毎にエアフローセンサクリップ値が設定され、クランク角センサ8により検出されたエンジン回転速度に応じエアフローセンサクリップ値を算出し、当該エアフローセンサクリップ値を用いて最大Piを算出するようにしている。
従って、最大Piをエアフローセンサクリップ値より算出するようにしているので、最大Piを専用データとしてECUのメモリ(ROM)に設定しておく必要がなく、ECUのメモリ容量を抑制することができる。
【0044】
特に、可変バルブタイミング機構19,20を採用するエンジン1では、可変バルブタイミング機構19,20の作動により電子制御スロットルバルブ27が全開域であっても吸入空気流量が可変するが、最大Piをエアフローセンサクリップ値より算出するようにすることで、良好にECUのメモリ容量を抑制することができる。
また、エアフローセンサクリップ値は、燃料噴射量の算出にも用いられるので、電子制御スロットルバルブ27の開度が全開域にある時には最大Piより決定される要求Piと燃料噴射量との整合性があることとなる。
【0045】
従って、要求Piと燃料噴射量の整合性があり、要求Piより出力トルクが算出されるので、結果的に出力トルクと燃料噴射量の整合性を確保することができる。
以上で本発明に係る車両の出力制御装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、可変動弁機構として吸気弁13及び排気弁14の開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構19,20を用いるようにしているが、これに限るものではなく、必ずしも可変バルブタイミング機構19,20は無くてもよく、吸気弁13或いは排気弁14の少なくともどちらか一方のリフト量或いはリフト量と開閉タイミングを可変とする可変動弁機構を用いるものであってもよい。
【符号の説明】
【0046】
1 エンジン(内燃機関)
8 クランク角センサ(回転速度検出手段)
19,20 可変バルブタイミング機構(可変動弁手段)
21,22 オイルコントロールバルブ(可変動弁手段)
27 電子制御スロットルバルブ(吸入空気流量調整手段)
41 アクセルポジションセンサ(アクセル操作度合検出手段)
50 外部システム要素
60 ECU
B10 アクセル要求Pi算出ブロック
B110 要求負荷率算出ブロック
B110a エアフローセンサクリップ値設定ブロック(吸入空気流量クリップ値設定手段)
B110b EGR率設定ブロック
B110c A/F値設定ブロック
B110d 当量比算出ブロック(当量比算出手段)
B110e 最大Pi算出ブロック(最大トルク算出手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関への要求トルクを算出し、該要求トルクに応じて内燃機関の出力トルクを制御する車両の出力制御装置であって、
前記内燃機関に吸入される吸入空気流量を調整する吸入空気流量調整手段と、
前記吸入空気流量調整手段が全開域であるとき、吸入空気流量の変動に対し該吸入空気流量の最大値を制限する吸入空気流量クリップ値を設定する吸入空気流量クリップ値設定手段と、
前記吸入空気流量クリップ値に基づいて前記内燃機関で出力可能な上限である最大トルクを算出する最大トルク算出手段と、
前記車両に具備されたアクセルの操作度合を検出するアクセル操作度合検出手段と、
前記最大トルク算出手段にて算出された最大トルクと前記アクセル操作度合検出手段にて検出されたアクセルの操作度合に基づき前記要求トルクを算出する要求トルク算出手段とを備えることを特徴とする車両の出力制御装置。
【請求項2】
前記内燃機関に吸入される吸入空気に対する当量比を算出する当量比算出手段と、
前記内燃機関の点火時期の基準点火時期に対する進角量或いは遅角量を点火時期補正値として設定する点火時期補正量設定手段とを備え、
前記最大トルク算出手段は、前記吸入空気流量クリップ値に前記点火時期補正値に応じたトルク増減率及び前記当量比に応じたトルク増減率を加味し、或いは前記吸入空気流量クリップ値に前記点火時期補正値に応じたトルク増減率又は前記当量比に応じたトルク増減率を加味して最大トルクを算出することを特徴とする、請求項1に記載の車両の出力制御装置。
【請求項3】
前記内燃機関は、
前記内燃機関の燃焼室と吸気通路との連通と遮断とを行う吸気弁と、
前記吸気弁の開弁時期或いは開弁量或いは開弁期間のいずれかのうち少なくとも一つを可変可能な可変動弁手段を有していることを特徴とする、請求項1または2に記載の車両の出力制御装置。
【請求項4】
前記内燃機関は、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
前記吸入空気流量クリップ値設定手段は、予め、前記内燃機関の回転速度毎に前記吸入空気流量クリップ値を設け、
更に前記最大トルク算出手段は、前記最大トルクを前記回転速度検出手段にて検出される前記内燃機関の回転速度に応じて算出す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出力制御装置。
【請求項5】
前記アクセル操作度合検出手段にて検出されたアクセル操作度合に基づき要求負荷率を算出する要求負荷率算出手段を備え、
前記要求トルク算出手段は、燃焼可能な下限である最小トルクと前記最大トルクと前記要求負荷率に基づき前記要求トルクを算出することを特徴とする、請求項4に記載の車両の出力制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−231639(P2011−231639A)
【公開日】平成23年11月17日(2011.11.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−101087(P2010−101087)
【出願日】平成22年4月26日(2010.4.26)
【出願人】(000006286)三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Fターム(参考)】