JP4033173B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明では、空気及び燃料の混合気を燃焼室で燃焼させることにより、気筒内でピストンを往復動させて出力軸を回転駆動する内燃機関に用いられるものであって、前記ピストンの往復動に伴い生ずるポンピングロスによる前記出力軸の出力トルクの損失分をポンピングロストルクとして算出するポンピングロストルク算出手段を備え、前記内燃機関に要求されるトルクを目標トルクとし、この目標トルクに少なくとも前記ポンピングロストルク算出手段によるポンピングロストルクを加算し、その加算後の目標トルクに基づき、前記出力トルクに影響を及ぼすパラメータを制御するようにした内燃機関の制御装置において、前記ポンピングロストルク算出手段は、前記ピストンの往復動方向についての両側から同ピストンに作用するクランク室内圧と吸気圧との差圧に基づいて前記ポンピングロストルクを算出するものであるとする。
以下、本発明を具体化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
図1及び図2に示すように、車両には、内燃機関としてガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)11が搭載されている。エンジン11は、複数の気筒(シリンダ)12を有するシリンダブロック13を備えている。シリンダブロック13の下側にはクランクケース14及びオイルパン15が取付けられ、上側にはシリンダヘッド16が取付けられている。各シリンダ12内にはピストン17が往復動可能に収容されている。各ピストン17は、コネクティングロッド18を介し、エンジン11の出力軸であるクランクシャフト19に連結されている。そのため、各ピストン17が往復動すると、その動きはコネクティングロッド18によって回転運動に変換された後、クランクシャフト19に伝達される。
Tp=ΔP*C*K ・・・(i)
上記式(i)中のCは、圧力(差圧ΔP)をトルクに変換するための係数である。また、Kは、差圧ΔP以外のパラメータがポンピングロストルクTpに及ぼす影響分を、同ポンピングロストルクTpの算出に反映するための補正係数である。ここでの補正係数Kは、例えばブローバイガスがポンピングロストルクTpに及ぼす影響分に対応した基本補正項k1からなる。
続いて、図4の出力トルク制御ルーチンについて説明する。電子制御装置56は、まずステップ210において、前記フリクショントルク算出ルーチンで算出されたフリクショントルクTfを読み込む。また、運転者がアクセルペダル31の踏込み操作を通じて要求しているトルクである目標トルクTtを読み込む。目標トルクTtは、例えば別途のルーチンにおいてアクセルペダル31の踏込み量及びエンジン回転速度に基づいて算出されたものである。
(1)スロットル開度やEGR開度の影響分を含んだ吸気圧epimを、ポンピングロストルクTpを算出する際のパラメータとして用いている(ステップ110)。このため、スロットルバルブ28、EGRバルブ46等の個体差、経時変化等により吸気の流量が変化しても、それらを加味した精度の高いポンピングロストルクTpを算出することが可能となる。
次に、本発明を具体化した第2実施形態について説明する。第2実施形態では、上述したフリクショントルク算出ルーチン(図3)における処理の内容が第1実施形態と若干異なっている。具体的には、ステップ120における補正係数Kを次式(ii)に従って算出している。
上記式(ii)中、k1は既述した基本補正項である。k2は、1気筒当たりのポンピングロストルクを算出するための補助補正項であり、ピストン17において燃焼室21内の圧力が作用する頂面の面積(頂面面積S)の関数によって決定される。ここで、一般に、頂面面積Sが大きくなるに従い、差圧ΔPが作用する面積が増え、同じ差圧ΔPでもピストン17を下降させるために必要な力が大きくなり、ポンピングロストルクTpが増大する。そのため、補助補正項k2は頂面面積Sが大きくなるほど大きな値を採るように設定されている。上記以外の処理については第1実施形態と同様である。
(4)ポンピングロストルクTpに影響を及ぼすピストン17の頂面面積Sに対応する補正項(補助補正項k2)を補正係数Kに加味している。そのため、補助補正項k2を加味しない場合(第1実施形態)に比べ、ポンピングロストルクTpをより高い精度で算出することができる。
次に、本発明を具体化した第3実施形態について説明する。第3実施形態では、上述したフリクショントルク算出ルーチン(図3)における処理の内容が第2実施形態と若干異なっている。具体的には、ステップ120における補正係数Kを次式(iii )に従って算出している。
上記式(iii )中のnは、エンジン11が有する気筒の数(気筒数)である。このように気筒数nを乗算するのは、多気筒を有するエンジン11の場合、各気筒でポンピングロスが発生するため、エンジン11全体の総合的なポンピングロスは、1気筒当たりのポンピングロスに気筒数nを乗算したものとなるからである。上記以外の処理については第1実施形態と同様である。
(6)ポンピングロストルクTpに影響を及ぼす気筒数nを上記補助補正項k2に乗算している。そのため、第2実施形態に比べ、ポンピングロストルクTpをより高い精度で算出することができる。
次に、本発明を具体化した第4実施形態について説明する。第4実施形態では、上述したフリクショントルク算出ルーチン(図3)のステップ110におけるクランク室内圧epcrとして推定値を用いている。
epcr=epa*L ・・・(iv)
電子制御装置56による上記クランク室内圧epcrの推定処理は、クランク室内圧推定手段に相当する。
(8)大気圧epaに影響係数Lを乗算することによりクランク室内圧epcrを推定し、その推定値を差圧ΔPの算出に用いている。そのため、単に大気圧epaをクランク室内圧epcrとして用いた場合に比べ、ポンピングロストルクTpをより高い精度で算出することが可能となる。
・第2実施形態における補助補正項k2を、頂面面積Sの相当値、例えばシリンダ12の内径(ボア径)や、ピストン17の直径、さらにはそれらの関数によって決定してもよい。
Claims (6)
- 空気及び燃料の混合気を燃焼室で燃焼させることにより、気筒内でピストンを往復動させて出力軸を回転駆動する内燃機関に用いられるものであって、
前記ピストンの往復動に伴い生ずるポンピングロスによる前記出力軸の出力トルクの損失分をポンピングロストルクとして算出するポンピングロストルク算出手段を備え、
前記内燃機関に要求されるトルクを目標トルクとし、この目標トルクに少なくとも前記ポンピングロストルク算出手段によるポンピングロストルクを加算し、その加算後の目標トルクに基づき、前記出力トルクに影響を及ぼすパラメータを制御するようにした内燃機関の制御装置において、
前記ポンピングロストルク算出手段は、前記ピストンの往復動方向についての両側から同ピストンに作用するクランク室内圧と吸気圧との差圧に基づいて前記ポンピングロストルクを算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記ポンピングロストルク算出手段は、大気圧を前記クランク室内圧の相当値として用いて前記ポンピングロストルクを算出する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記内燃機関の運転状態に基づいて大気圧を補正することにより前記クランク室内圧を推定するクランク室内圧推定手段をさらに備え、
前記ポンピングロストルク算出手段は、前記クランク室内圧推定手段による推定値を前記クランク室内圧として用いて前記ポンピングロストルクを算出する請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記クランク室内圧を検出するクランク室内圧検出手段をさらに備え、
前記ポンピングロストルク算出手段は、前記クランク室内圧検出手段による検出値を前記クランク室内圧として用いて前記ポンピングロストルクを算出する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記ポンピングロストルク算出手段は、前記ポンピングロストルクの算出に際し、前記ピストンの頂面面積又はその相当値に基づいて前記差圧を補正する請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ポンピングロストルク算出手段は、前記ポンピングロストルクの算出に際し、前記内燃機関の気筒数に基づいて前記差圧を補正する請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
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