JP2002285903A

JP2002285903A - エンジンの実トルク算出装置

Info

Publication number: JP2002285903A
Application number: JP2001089561A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP4529306B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの実トルク算出装置において、実ト
ルクを高精度に算出可能とする。【解決手段】燃料噴射パルス幅Ｐｗとエンジン回転速
度Ｎｅとに基づいて推定トルクＰe₁を算出し、ストイキ
フィードバック制御で算出されたＡ／Ｆフィードバック
学習値からＰｅ補正係数ＫPeを算出し、推定トルクＰe₁
をこのＰｅ補正係数ＫPeにより補正することで、エンジ
ン１１の実トルクＰe₂を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の制御に用い
られるエンジンの実トルクを算出するエンジンの実トル
ク算出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの作動中には、このエンジンの
運転状態に応じて各種の制御が行われている。例えば、
自動変速機の変速比制御では、エンジンの実トルクを推
定し、この推定した実トルクに基づいて変速比を設定
し、設定された変速比となるように油圧駆動装置を制御
している。

【０００３】このようなエンジンの実トルクを推定する
技術としては、例えば、特開2000−213407号公報や特開
昭59−120748号公報に開示されたものがある。特開2000
−213407号公報に開示された「内燃機関の出力制御装
置」では、エンジン要求出力から目標有効平均圧を求
め、この目標有効平均圧から燃料噴射パルス幅を決定
し、この燃料噴射パルス幅により３次元マップを用いて
実有効平均圧（実トルク）を求めている。また、特開昭
59−120748号公報に開示された「エンジンの発生トルク
推定装置」では、１シリンダ当たりの供給燃料量とエン
ジン発生トルクとが略比例関係にあることに着目しこの
エンジン発生トルクとを算出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した各
公報に記載された技術では、燃料噴射パルス幅や供給燃
料量に基づいて実トルクを算出している。ところが、燃
焼室に噴射される燃料量は、エンジンの運転状態（アク
セル開度）により変動するものであるから、変動するパ
ラメータからは高精度に実トルクを算出することはでき
ない。

【０００５】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、実トルクを高精度に算出可能としたエンジンの
実トルク算出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに請求項１の発明のエンジンの実トルク算出装置で
は、排気空燃比に応じて出力する酸素センサを排気浄化
触媒の上流の排気通路に設け、フィードバック制御値算
出手段がこの酸素センサの出力に基づいて空燃比が目標
値の近傍へ制御されるように空燃比フィードバック制御
を行うフィードバック制御値を算出し、学習値算出手段
がこのフィードバック制御値算出手段が算出したフィー
ドバック制御値の学習値を算出し、燃料噴射量相関値検
出手段がエンジンに設けた燃料噴射弁から噴射された燃
料噴射量と相関関係にある燃料噴射量相関値を検出し、
実トルク推定手段が燃料噴射量相関値検出手段の検出結
果と学習値算出手段の検出結果とに基づいてエンジンの
実トルクを推定するようにしている。

【０００７】従って、エンジンの実トルクは燃料噴射量
相関値とフィードバック制御値の学習値に基づいて推定
されるため、燃料噴射装置による燃料噴射流量のばらつ
きによる誤差が補正されることとなり、実トルクを高精
度に算出することができる。

【０００８】また、請求項２の発明のエンジンの実トル
ク算出装置では、実トルク推定手段は、学習値算出手段
により学習値が算出されていない場合には、燃料噴射量
相関値検出手段の検出結果のみに基づいて実トルクを推
定するようにしている。従って、フィードバック制御値
の学習値が正確でない場合には、この学習値による実ト
ルクの算出を中止することで、実トルクを一層高精度に
算出できる。

【０００９】なお、好ましくは、燃料噴射量相関値検出
手段が検出する燃料噴射量相関値として、燃料噴射弁の
開弁時間、噴射弁駆動信号、噴射弁による噴射パルス幅
などを適用し、これらにより燃料噴射弁から噴射された
燃料噴射量を検出するものであるとすると、特に、噴射
パルス幅によって燃料噴射量を検出すれば、燃料噴射量
と一層相関性の高い値を検出できると共に追加のセンサ
を不要としてコストを低減できる。また、燃料噴射量相
関値を検出する際には、燃料圧力、燃料の移送遅れなど
を加味して相関値を算出すれば、上記の効果に増して一
層相関性の高い相関値を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１１】図１に本発明の一実施形態に係るエンジン
の実トルク算出装置が適用されたエンジン制御の概略構
成、図２にフィードバック学習値の算出制御のフローチ
ャート、図３に実トルクの算出制御のフローチャートを
示す。

【００１２】本実施形態のエンジンの実トルク算出装置
が適用されたエンジンの制御装置において、図１に示す
ように、車両に搭載されるエンジン１１は、例えば、筒
内噴射型の火花点火式ガソリンエンジンであって、通常
の吸気行程で燃料を噴射して燃焼室内に均一な混合気を
形成する均一燃焼に加えて、圧縮行程で燃料を噴射して
超リーンな全体空燃比で燃焼させる層状燃焼を可能とし
ている。そして、層状燃焼を実現する圧縮行程噴射モー
ドは、一般に低回転低負荷域の運転領域で実行され、ア
クセル開度等から求めた目標平均有効圧（エンジン負
荷）及びエンジン回転数が比較的低い領域で圧縮行程噴
射を実行して、エミッション低減や燃費向上を達成し、
それ以外の領域で吸気行程噴射（均一燃焼を実現する吸
気行程噴射モード）を実行して、要求されるエンジント
ルクを確保するようにしている。

【００１３】即ち、このエンジン１１において、シリン
ダヘッドに気筒ごとに点火プラグ１２及びインジェクタ
１３が取付けられ、ピストン１４の上方に形成される燃
焼室１５内にこのインジェクタ１３の噴射口が開口し、
燃料が燃焼室１５内に直接噴射されるようになってい
る。また、シリンダヘッドには燃焼室１５を臨む吸気ポ
ート１６及び排気ポート１７が形成され、吸気ポート１
６は吸気弁１８により開閉され、排気ポート１７は排気
弁１９により開閉される。そして、このエンジン１１に
は各気筒の所定のクランク位置でクランク角信号を出力
するクランク角センサ２０が設けられ、クランク角セン
サ２０はエンジン回転速度（回転数）を検出可能となっ
ている。

【００１４】更に、吸気ポート１６には吸気管２１が接
続され、空気取入口にはエアクリーナ２２が取付けられ
ており、この吸気管２１には電子制御スロットル弁２３
及びスロットルポジションセンサ２４が取付けられ、こ
のスロットル弁２３上流側にはエアフローセンサ２５が
取付けられている。一方、排気ポート１７には排気管２
６が接続されており、この排気管２５の下流側には三元
触媒２７が装着されると共に、この三元触媒２７の上流
側には排気空燃比に応じた出力電圧（酸素濃度）を出力
する酸素センサ２８が装着されており、この酸素センサ
２８は理論空燃比（ストイキ）のところで出力電圧が急
変する特性を有している。なお、出力が空燃比に応じて
リニアに変化するリニア型の特性を有するものでも良
い。

【００１５】また、車両にはエンジン１１などを制御す
るエンジンの電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９が設けら
れ、このＥＣＵ２７には、入出力装置、制御プログラム
や制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及
びタイマやカウンタ類が具備されており、このＥＣＵ２
９により筒内噴射エンジン１１の総合的な制御が実施さ
れる。即ち、前述したクランク角センサ２０、スロット
ルポジションセンサ２４、エアフローセンサ２５、酸素
センサ２８に加えてドライバが踏み込むアクセルペダル
のポジションセンサ３０などの各種センサ類の検出情報
がＥＣＵ２９に入力され、このＥＣＵ２９が各種センサ
類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量
（目標空燃比）、点火時期等を決定し、点火プラグ１
２、インジェクタ１８、スロットル弁２３等を駆動制御
する。

【００１６】即ち、ＥＣＵ２９は、エンジン回転速度
（クランク角センサ２０）とアクセル開度（スロットル
ポジションセンサ２４）とに基づいてエンジン負荷に対
応する目標平均有効圧を求め、この目標平均有効圧とエ
ンジン回転速度とに応じてマップより燃料噴射モード、
つまり、圧縮行程噴射モード、吸気行程噴射モード、そ
の他の噴射モードを設定するようにしている。例えば、
目標平均有効圧とエンジン回転速度とが共に小さいとき
には、圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴
射される一方、目標平均有効圧、あるいはエンジン回転
速度が大きくなると、吸気行程噴射モードとされて燃料
が吸気行程で噴射される。

【００１７】そして、この目標平均有効圧とエンジン回
転速度とから制御目標となる目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）
が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標Ａ／Ｆに基
づいて決定される。この場合、例えば、ストイキフィー
ドバック制御モードでは、酸素センサ２８が検出した出
力電圧とストイキを表す基準電圧との比較によりリッチ
あるいはリーンの判定を行い、この出力電圧と基準電圧
との偏差からフィードバック補正係数（フィードバック
制御値）を算出しこのフィードバック補正係数に基づい
てフィードバック学習値を算出（学習値算出手段）し、
一方、エンジン１１のインジェクタ１３から噴射される
燃料噴射量と相関関係にある燃料噴射量相関値、例え
ば、燃料噴射パルス幅（燃料噴射時間）が設定（燃料噴
射量相関値検出手段）が設定されており、フィードバッ
ク学習値をこの燃料噴射パルス幅に反映させている。

【００１８】ところで、上述したＥＣＵ２９では、自動
変速機の変速比制御などを行うために必要なパラメータ
の一つとして実トルクが必要であり、本実施形態のエン
ジンの実トルク算出装置は、燃料噴射パルス幅とフィー
ドバック学習値とに基づいてエンジン１１の実トルクを
推定（実トルク推定手段）するようにしている。この場
合、エンジン１１がストイキフィードバック制御モード
でないときは、フィードバック学習値が算出されていな
いため、このときは燃料噴射パルス幅のみに基づいて実
トルクを推定するようにしている。

【００１９】ここで、上述した本実施形態のエンジンの
軸トルク算出装置におけるＥＣＵ２９の制御を図２及び
図３のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

【００２０】フィードバック学習値の算出制御におい
て、図２に示すように、まず、ステップＳ１では、空燃
比（Ａ／Ｆ）フィードバック制御中であるかを判定し、
始動直後にエンジン温度か低い場合、ストイキ運転でな
く、酸素センサが不活性であり、燃焼が不安定になるこ
とがあるためにＡ／Ｆフィードバック制御を中止してお
り、この場合には何もしないでこのルーチンを抜ける。
一方、ステップＳ１でＡ／Ｆフィードバック制御中であ
ると判定したら、ステップＳ２にて、フィードバック学
習値の更新周期にあるかどうかを判定し、学習値の更新
周期であれば、ステップＳ３以降で、目標Ａ／Ｆと実Ａ
／Ｆとの偏差をからフィードバック補正係数、フィード
バック学習値を算出する。

【００２１】即ち、ステップＳ３では、酸素センサ２８
が検出した出力電圧の積分値が判定値（ここでは、１．
０）より大きいかどうかを判定する。酸素センサ２８は
その出力電圧が理論空燃比（ストイキ）のところで急変
する特性を有しており、このときの空気過剰率が１．０
であるため、フィードバック積分値が１．０より大きい
ということは、エンジン１１の空燃比フィードバックを
行っていない状態でのベースとなる空燃比がリーンとい
うことであり、ステップＳ４に移行してフィードバック
補正係数XAFLRN（フィードバック制御値）を＋Ａ（所定
燃料量）、つまり、燃料増量側に設定する。

【００２２】一方、ステップＳ３にて、酸素センサ２８
が検出した出力電圧の積分値が判定値（ここでは、１．
０）より以下であれば、ステップＳ５に移行し、フィー
ドバック積分値が１．０より小さいかどうかを判定す
る。ここで、フィードバック積分値が１．０より小さい
ということは、エンジン１１の空燃比フィードバックを
行っていない状態でのベースとなる空燃比がリッチとい
うことであり、ステップＳ６に移行してフィードバック
補正係数XAFLRN（フィードバック制御値）を−Ａ（所定
燃料量）、つまり、燃料減量側に設定する。更に、ステ
ップＳ５にて、フィードバック積分値が１．０以上であ
れば、エンジン１１は理論空燃比で現在運転されている
ということであり、ステップＳ７に移行してフィードバ
ック補正係数XAFLRN（フィードバック制御値）０として
燃料量の増減はなしとする。

【００２３】そして、ステップＳ８にて、前回のＡ／Ｆ
フィードバック学習値にステップＳ４、Ｓ６、Ｓ７で設
定したフィードバック補正係数XAFLRN（＋Ａ、−Ａ、
０）を加算して今回のＡ／Ｆフィードバック学習値を算
出する。このようにＡ／Ｆフィードバック学習値が算出
されると、目標空燃比に基づいて設定された燃料噴射パ
ルス幅（燃料噴射時間）をこのＡ／Ｆフィードバック学
習値により学習補正する。

【００２４】一方、実トルクの算出制御において、図３
に示すように、ステップＴ１で、クランク角センサ２０
の検出結果に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが読み込ま
れると、ステップＴ２では、目標空燃比に基づいて設定
された燃料噴射パルス幅Ｐｗとこのエンジン回転速度Ｎ
ｅとに基づいて推定トルクＰe₁が算出される。この場
合、エンジン回転速度Ｎｅが一定であるとき、燃料噴射
パルス幅Ｐｗに対して推定トルクＰe₁は比例関係にある
ことがわかっており、ＥＣＵ２９に所定のエンジン回転
速度Ｎｅごとのマップを予め記憶させておけばよい。

【００２５】そして、ステップＴ３では、Ａ／Ｆフィー
ドバック学習値が設定されているかどうかを判定し、前
述のように、既にＡ／Ｆフィードバック学習値が設定さ
れていれば、ステップＴ４にて、このＡ／Ｆフィードバ
ック学習値からＰｅ補正係数ＫPeを算出する。この場
合、Ｐｅ補正係数ＫPeはＡ／Ｆフィードバック学習値が
１．０のときに１．０となる比例関数となっている。続
いて、ステップＴ５では、各数式に基づいて実トルクＰ
e₂を算出する。Ｐe₂＝Ｐe₁×ＫPe

【００２６】なお、ステップＴ３にて、前述したよう
に、エンジン１１の始動直後で、Ａ／Ｆフィードバック
学習値が設定されていないときには、ステップＴ６に移
行し、ここでＰｅ補正係数ＫPe＝１．０と設定し、ステ
ップＴ５にて、推定トルクＰe₁＝実トルクＰe₂とする。

【００２７】このように本実施形態のエンジンの実トル
ク算出装置では、燃料噴射パルス幅Ｐｗとエンジン回転
速度Ｎｅとに基づいて推定トルクＰe₁を算出し、ストイ
キフィードバック制御で算出されたＡ／Ｆフィードバッ
ク学習値からＰｅ補正係数ＫPeを算出し、推定トルクＰ
e₁をこのＰｅ補正係数ＫPeにより補正することで、エン
ジン１１の実トルクＰe₂を算出している。

【００２８】従って、エンジン１１の実トルクＰe₂は、
燃料噴射量と相関関係にある燃料噴射パルス幅ＰｗとＡ
／Ｆフィードバック学習値とに基づいて推定されること
となり、インジェクタ１３から噴射される燃料流量のば
らつきによる誤差が補正されることとなり、実トルクＰ
e₂を高精度に算出できる。

【００２９】また、Ａ／Ｆフィードバック学習値が設定
されていないときには、推定トルクＰe₁を実トルクＰe₂
としており、フィードバック制御値の学習値が正確でな
い場合には、これを不使用とすることで実トルクＰe₂を
一層高精度に算出できる。

【００３０】更に、燃料噴射量相関値として噴射パルス
幅Ｐｗによって燃料噴射量をもとめるようにしており、
燃料噴射量と一層相関性の高い値を検出できると共に追
加のセンサを不要としてコストを低減できる。また、エ
ンジン１１を筒内噴射型の火花点火式ガソリンエンジン
としており、インジェクタ１３から噴射される燃料噴霧
がインテークマニホールドの壁面に付着しないため、燃
料供給量と実トルクとはほ同値であり、算出された実ト
ルクＰe₂は信頼性が高いものとなる。

【００３１】なお、上述の実施形態では、本発明のエン
ジンの実トルク算出装置において、燃料噴射量相関値検
出手段が検出する燃料噴射量相関値として、燃料噴射パ
ルス幅Ｐｗとしてが、インジェクタ１３の開弁時間、あ
るいはその開弁信号などを適用してもよく、インジェク
タ（燃料噴射弁）１３から噴射された燃料噴射量を検出
するものであればよく、燃料噴射量相関値を検出する際
には、燃料圧力、燃料の移送遅れなどを加味して算出す
れば、上記の効果に増して一層相関性の高い相関値を得
ることができる。

【００３２】また、上述の実施形態では、クランク軸か
ら出力される正味の実トルクＰe₂を算出するものととし
て説明したが、エンジン１１の周辺機器を含んだ図示実
トルクＰｉ（Ｐｉ＝Ｐｅ＋Ｐｆ：Ｐｆはフリクション）
を求める場合に適用してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のエンジンの軸トルク算出装置に
よれば、排気通路に設けられた酸素センサの出力に基づ
いて空燃比が目標値の近傍へ制御されるように空燃比フ
ィードバック制御を行うフィードバック制御値を算出
し、このフィードバック制御値の学習値を算出すると共
に、エンジンに設けた燃料噴射弁から噴射された燃料噴
射量と相関関係にある燃料噴射量相関値を検出し、燃料
噴射量相関値と学習値とに基づいてエンジンの実トルク
を推定するので、エンジンの実トルクは燃料噴射量相関
値とフィードバック制御値の学習値に基づいて推定され
るため、燃料噴射装置による燃料噴射流量のばらつきに
る誤差が補正されることとなり、実トルクを高精度に算
出することができる。

【００３４】また、請求項２の発明のエンジンの軸トル
ク算出装置によれば、フィードバック制御値の学習値が
算出されていない場合には、燃料噴射量相関値のみに基
づいて実トルクを推定するので、フィードバック制御値
の学習値が正確でない場合には、この学習値による実ト
ルクの算出を中止することで、実トルクを一層高精度に
算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの実トルク
算出装置が適用されたエンジン制御の概略構成図であ
る。

【図２】フィードバック学習値の算出制御のフローチャ
ートである。

【図３】実トルクの算出制御のフローチャートである。

【符号の説明】

１１エンジン１２点火プラグ１３インジェクタ１５燃焼室２０クランク角センサ２４スロットルポジションセンサ２６排気管（排気通路）２７三元触媒（排気浄化触媒）２８酸素センサ２９エンジンの電子制御ユニット、ＥＣＵ（フィード
バック制御値算出手段、学習値算出手段、燃料噴射量相
関値検出手段、実トルク推定手段）３０アクセルポジションセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G084 AA04 BA02 BA09 BA13 BA17 CA00 DA04 EB08 EB12 EB17 EB19 FA07 FA10 FA29 FA38 3G301 HA01 HA04 HA15 JA00 KA00 LA03 LB04 LC01 MA12 NA06 NA07 NC02 ND03 ND24 ND25 PA01Z PA11A PA11Z PB03A PC02A PD02Z PD04Z PE09A PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気浄化触媒の上流の排気通路に設けら
れて排気空燃比に応じて出力する酸素センサと、該酸素
センサの検出結果に基づいて空燃比が目標値の近傍へ制
御されるように空燃比フィードバック制御を行うフィー
ドバック制御値を算出するフィードバック制御値算出手
段と、該フィードバック制御値算出手段が算出したフィ
ードバック制御値の学習値を算出する学習値算出手段
と、エンジンに設けた燃料噴射弁から噴射された燃料噴
射量と相関関係にある燃料噴射量相関値を検出する燃料
噴射量相関値検出手段と、該燃料噴射量相関値検出手段
の検出結果と前記学習値算出手段の検出結果とに基づい
てエンジンの実トルクを推定する実トルク推定手段とを
具えたことを特徴とするエンジンの実トルク算出装置。
【請求項２】請求項１のエンジンの実トルク算出装置
において、前記実トルク推定手段は、前記学習値算出手
段により学習値が算出されていない場合には、前記燃料
噴射量相関値検出手段の検出結果のみに基づいて前記実
トルクを推定することを特徴とするエンジンの実トルク
算出装置。