JP5376171B2 - 車両の出力制御装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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）。

特開２００３−１２９８７６号公報

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。

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。

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と、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要求トルク算出手段と、現在の実トルクを算出する実トルク算出手段と、前記要求トルク算出手段により算出された前記要求トルクを実現する前記内燃機関の吸入空気の流速と前記実トルク算出手段により算出された前記現在の実トルクを実現する前記内燃機関の吸入空気の流速との比を流速比として算出する流速比算出手段と、を備え、前記要求トルク算出手段は、前記流速比が１．０より大きい場合には、前記要求トルクに前記流速比を乗算して前記要求トルクを補正し、前記流速比が１．０を越えない場合には、前記要求トルクに１．０を乗算することを特徴とする。

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。

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。

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。

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。
また、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。
更に、流速比によって要求トルクを現実に即して適正化することにより、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を、臨界域と非臨界域とで分けることなく現実に即して適正に推定することが可能である。
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。

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。

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。

本発明に係る車両の出力制御装置の概略構成図である。 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。 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。 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。 圧力比と流速との関係を示す図である。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (4)

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と、
   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要求トルク算出手段と、
   現在の実トルクを算出する実トルク算出手段と、
   前記要求トルク算出手段により算出された前記要求トルクを実現する前記内燃機関の吸入空気の流速と前記実トルク算出手段により算出された前記現在の実トルクを実現する前記内燃機関の吸入空気の流速との比を流速比として算出する流速比算出手段と、を備え、
   前記要求トルク算出手段は、前記流速比が１．０より大きい場合には、前記要求トルクに前記流速比を乗算して前記要求トルクを補正し、前記流速比が１．０を越えない場合には、前記要求トルクに１．０を乗算することを特徴とする車両の出力制御装置。
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。
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。
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。

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