(57)【要約】    【課題】  降坂走行中の大気圧の推定精度を向上させる。    【解決手段】  アイドル運転状態の継続時間と車速と車両加速度とに基づいて、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中であるか否かを判定する。通常時（アイドル降坂走行中ではないとき）には、スロットル開度と吸気管圧力等に基づいて推定大気圧を算出する。一方、アイドル降坂走行中は、車速の変化量と要求トルクとに応じて推定道路勾配を算出し、前回の推定大気圧を推定道路勾配と所定期間当りの走行距離（車速×所定期間）と変換係数とを用いて補正して今回の推定大気圧を求めることで、前回の推定大気圧を標高変化による大気圧変化分だけ補正して今回の推定大気圧を求める。これにより、スロットル開度が小さくなるアイドル運転状態で降坂走行する場合でも、所定の演算周期で推定大気圧を精度良く算出して更新することができる。    【選択図】  図２
2006046071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の運転状態に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた車両の大気圧推定装置において、
前記内燃機関のスロットル開度が所定値以下又は要求トルクが所定値以下の低負荷運転状態であるか否かを判定する低負荷運転判定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記車両が走行している道路の勾配を推定又は検出する道路勾配検出手段と、
前記低負荷運転状態の継続時間と前記車速と前記車速の変化速度とに基づいて、前記低負荷運転状態で降坂走行する低負荷降坂走行中であるか否かを判定する低負荷降坂走行判定手段とを備え、
前記大気圧推定手段は、前記低負荷降坂走行判定手段により低負荷降坂走行中と判定されている期間に、前記道路勾配検出手段で推定又は検出した道路勾配と前記車速とに基づいて、当該大気圧推定手段による前回の推定大気圧を補正して今回の推定大気圧を求めることを特徴とする車両の大気圧推定装置。
【請求項２】
前記大気圧推定手段は、前記低負荷降坂走行判定手段により低負荷降坂走行中でないと判定されている期間に、前記内燃機関のスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて大気圧を推定することを特徴とする請求項１に記載の車両の大気圧推定装置。
【請求項３】
車両に搭載された内燃機関の運転状態に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた大気圧推定装置において、
前記内燃機関のスロットル開度が所定値以下又は要求トルクが所定値以下の低負荷運転状態であるか否かを判定する低負荷運転判定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記車両が走行している道路の勾配を推定又は検出する道路勾配検出手段と、
前記低負荷運転状態の継続時間と前記道路勾配検出手段で推定又は検出した道路勾配とに基づいて、前記低負荷運転状態で降坂走行する低負荷降坂走行中であるか否かを判定する低負荷降坂走行判定手段とを備え、
前記大気圧推定手段は、前記低負荷降坂走行判定手段により低負荷降坂走行中と判定されている期間に、前記道路勾配検出手段で推定又は検出した道路勾配と前記車速とに基づいて、当該大気圧推定手段による前回の推定大気圧を補正して今回の推定大気圧を求めることを特徴とする車両の大気圧推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧の推定精度向上を目的とした車両の大気圧推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両の走行中は、高度の変化等によって大気圧が変化して吸入空気の密度（質量流量）が変化するため、内燃機関の空燃比制御精度を向上させるには、大気圧に応じて空燃比制御パラメータを補正する必要がある。しかし、大気圧を検出する大気圧センサを設けると、その分、コストアップしてしまう。
【０００３】
そこで、低コスト化のために、特許文献１（特公平５−３８８９４号公報）に記載されているように、大気圧センサを用いずに、スロットル開度が全開付近のときには、スロットルバルブ下流側の吸気管圧力センサで検出した吸気管圧力が大気圧とほぼ等しくなることに着目して、スロットル開度が全開付近になる毎に、吸気管圧力センサの検出値を大気圧と推定し、これをなまし処理した値を最終的に大気圧の検出値として更新記憶するようにしたものがある。
【０００４】
また、特許文献２（特開２０００−３４５９１０号公報）に記載されているように、大気圧センサを用いずに、スロットル開度センサで検出したスロットル開度と吸気管圧力センサで検出した吸気管圧力とに基づいて大気圧を推定するようにしたものもある。
【特許文献１】特公平５−３８８９４号公報（第１頁等）
【特許文献２】特開２０００−３４５９１０号公報（第２頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、車両が下り坂を走行する降坂走行中は、スロットル開度が全開付近まで開かれることがほとんどないため、上記特許文献１のように、スロットル開度が全開付近のときの吸気管圧力センサの検出値を用いて大気圧の検出値を更新する方法では、降坂走行中に、実際に走行路の標高が低下して大気圧が変化しているにも拘らず、大気圧検出値が更新されない事態が生じてしまう。そのため、降坂走行中に大気圧検出値の誤差が増大するという欠点がある。
【０００６】
一方、上記特許文献２のように、スロットル開度と吸気管圧力とに基づいて大気圧を推定する方法では、降坂走行中でも、所定の演算周期で推定大気圧を算出して更新することができる。しかし、降坂走行中は、エンジンブレーキをきかせるために、スロットル開度を全閉付近まで閉じることが多いため、降坂走行による標高変化によって実際に大気圧が変化しても、その大気圧変化の影響がスロットルバルブ下流側の吸気管圧力センサの出力に現れ難くなる。また、スロットル全閉付近では、スロットル開度検出誤差・スロットルの機差ばらつきの影響を受けやすい。そのため、降坂走行中は、スロットル開度と吸気管圧力とに基づいた大気圧の推定精度が低下するという欠点がある。
【０００７】
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、降坂走行中の大気圧の推定精度を向上させることができる車両の大気圧推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の車両の大気圧推定装置は、大気圧推定手段によって車両に搭載された内燃機関の運転状態に基づいて大気圧を推定するシステムにおいて、低負荷運転判定手段によって内燃機関のスロットル開度が所定値以下又は要求トルクが所定値以下の低負荷運転状態であるか否かを判定し、車速検出手段によって車速を検出する。更に、道路勾配検出手段によって車両が走行している道路の勾配を推定又は検出し、低負荷降坂走行判定手段によって低負荷運転状態の継続時間と車速と車速の変化速度とに基づいて低負荷運転状態で降坂走行する低負荷降坂走行中であるか否かを判定する。そして、低負荷降坂走行判定手段により低負荷降坂走行中と判定されている期間に、道路勾配検出手段で推定又は検出した道路勾配と車速とに基づいて、大気圧推定手段による前回の推定大気圧を補正して今回の推定大気圧を求めるようにしたものである。      
【０００９】
車両の降坂走行中は、スロットル開度が所定値以下又は要求トルクが所定値以下の低負荷運転状態（例えばアイドル運転状態）が継続しても、車速や車速の変化速度（つまり加速度）がある程度大きい状態に維持される。従って、低負荷運転状態の継続時間と車速と車速の変化速度とを用いれば、低負荷運転状態で降坂走行する低負荷降坂走行中であるか否かを判定することができる。
【００１０】
また、走行道路の勾配とその走行距離（車速×時間）とに応じて標高が変化して大気圧が変化するため、低負荷降坂走行中と判定されている期間に、道路勾配検出手段で推定又は検出した道路勾配と車速とを用いて前回の推定大気圧を補正すれば、前回の推定大気圧を標高変化による大気圧変化分だけ補正して今回の推定大気圧を求めることができる。これにより、スロットル開度が小さくなる低負荷運転状態で降坂走行する場合でも、適宜の周期で推定大気圧を精度良く算出して更新することができ、降坂走行中の大気圧の推定精度を向上させることができる。
【００１１】
この場合、請求項２のように、低負荷降坂走行中でないと判定されている期間（つまり低負荷降坂走行以外の運転状態のとき）は、内燃機関のスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて大気圧を推定するようにすると良い。このように、低負荷降坂走行以外の運転状態のときは、スロットル開度と吸気管圧力等に基づいて大気圧を推定すれば、低負荷降坂走行以外の運転状態のときにも、大気圧を精度良く推定することができる。
【００１２】
尚、上記請求項１では、低負荷運転状態の継続時間と車速と車速の変化速度（つまり加速度）とに基づいて低負荷降坂走行中であるか否かを判定するようにしたが、請求項３のように、低負荷運転状態の継続時間と道路勾配検出手段で推定又は検出した道路勾配とに基づいて低負荷降坂走行中であるか否かを判定するようにしても良い。このようにしても、低負荷降坂走行中であるか否かを精度良く判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００１４】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１５】
一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００１６】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセル開度（運転者のアクセル操作量）がアクセルセンサ２８によって検出され、車速が車速センサ２９（車速検出手段）によって検出される。
【００１７】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。
【００１８】
その際、ＥＣＵ２７は、アクセルセンサ２８で検出したアクセル開度等に基づいて要求トルクを算出し、この要求トルクに基づいてエンジン１１の発生トルクを制御するようにしている。
【００１９】
また、ＥＣＵ２７は、後述する図３に示す大気圧推定プログラムを実行することで、次のようにして推定大気圧Ｐa を算出する。まず、アイドル運転状態の継続時間と、車速センサ２９で検出した車速と、車両加速度（車速の変化速度）とに基づいて、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中であるか否かを判定する。ここで、アイドル運転状態は、アイドルスイッチがオンされる運転状態であり、例えば、アクセル開度が０になってスロットル開度が所定値以下（全閉付近）又は要求トルクが所定値以下となる運転状態である。
【００２０】
車両の降坂走行中は、アイドル運転状態が継続しても、車速や車両加速度が、ある程度大きい状態に維持される。従って、アイドル運転状態の継続時間と車速と車両加速度とを用いれば、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中であるか否かを判定することができる。
【００２１】
そして、図２に示すように、通常時（アイドル降坂走行中ではないと判定された場合）には、スロットル開度センサ１６で検出したスロットル開度φと、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm と、エアフローメータ１４で検出した吸入空気量Ｇa とに基づいて、例えば下記の理論式を利用して推定大気圧Ｐa を算出する。
【００２２】
【数１】
2006046071.tif 000003
【００２３】
ここで、Ｃは流量係数、Ａ（φ）はスロットル断面積（スロットル開度φに応じて変化する吸気流路断面積）、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温度である。
【００２４】
尚、推定大気圧Ｐa の算出方法は、適宜変更しても良く、例えば、スロットル開度φと吸気管圧力Ｐm とに基づいて推定大気圧Ｐa を算出するようにしても良い。また、スロットル開度φが所定値よりも大きいときには、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm （サージタンク１７内の圧力）が大気圧とほぼ等しくなるため、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm を推定大気圧Ｐa として採用しても良い。
【００２５】
一方、図２に示すように、アイドル降坂走行中であると判定された場合には、車速センサ２９で検出した車速の所定期間当りの変化量を算出すると共に、アクセルセンサ２８で検出したアクセル開度等に基づいて要求トルクを算出し、車速の変化量と要求トルクとに応じた推定道路勾配をマップ又は数式等により算出する。推定道路勾配のマップは、予め、設計データや実験データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶されている。要求トルクに応じてエンジン１１の発生トルクが変化して車速が変化するが、そのときの走行道路の勾配によって要求トルクと車速の変化量との関係が変化する。従って、要求トルクと車速の変化量とを用いれば、推定道路勾配を算出することができる。
【００２６】
推定道路勾配の算出後、前回の推定大気圧Ｐa (i-1) を、推定道路勾配と所定期間当りの走行距離（車速×所定期間）と変換係数とを用いて次式により補正して今回の推定大気圧Ｐa (i) を求める。
【００２７】
推定大気圧Ｐa (i) ＝推定大気圧Ｐa (i-1) ＋変換係数×推定道路勾配×走行距離
ここで、［推定道路勾配×走行距離］は所定期間当りの走行道路の標高変化に相当する値であり、変換係数は標高変化を大気圧変化に変換するための係数である。これにより、前回の推定大気圧Ｐa (i-1) を標高変化による大気圧変化分だけ補正して今回の推定大気圧Ｐa (i) を求める。
【００２８】
以下、ＥＣＵ２７が実行する図３の大気圧推定プログラムの処理内容を説明する。
図３に示す大気圧推定プログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう大気圧推定手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、アイドル運転状態であるか否かを判定する。このステップ１０１の処理が特許請求の範囲でいう低負荷運転判定手段としての役割を果たす。
【００２９】
その結果、アイドル運転状態であると判定された場合には、ステップ２０２に進み、アイドル運転状態の継続時間を算出する。
この後、ステップ１０３〜１０４で、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中であるか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件を全て満たしているか否かによって判定する。
【００３０】
(1) アイドル運転状態の継続時間が所定値を越えていること（ステップ１０３）
(2) 車速が所定値を越えていること（ステップ１０４）
(3) 車両加速度（車速の変化速度）が所定値を越えていること（ステップ１０５）
上記(1) 〜(3) の条件を全て満たせば、アイドル降坂走行中であると判定するが、上記(1) 〜(3) の条件のうちの１つでも満たさない条件があれば、アイドル降坂走行中ではないと判定する。これらのステップ１０３〜１０５の処理が特許請求の範囲でいう低負荷降坂走行判定手段としての役割を果たす。
【００３１】
その結果、アイドル降坂走行中であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、要求トルクと車速の変化量とに応じた推定道路勾配をマップ（図２参照）又は数式等により算出する。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう道路勾配検出手段としての役割を果たす。
【００３２】
この後、ステップ１０７に進み、前回の推定大気圧Ｐa (i-1) を、推定道路勾配と所定期間当りの走行距離（車速×所定期間）と変換係数とを用いて次式により補正して今回の推定大気圧Ｐa (i) を求める。
推定大気圧Ｐa (i) ＝推定大気圧Ｐa (i-1) ＋変換係数×推定道路勾配×走行距離
【００３３】
一方、上記ステップ１０１でアイドル運転状態ではないと判定された場合、又は、上記ステップ１０３〜１０５でアイドル降坂走行中ではないと判定された場合には、ステップ１０８に進み、スロットル開度センサ１６で検出したスロットル開度φと、吸気管圧力センサ１８で検出した吸気管圧力Ｐm と、エアフローメータ１４で検出した吸入空気量Ｇa とに基づいて、例えば上記（１）式を利用して推定大気圧Ｐa を算出する。
【００３４】
以上説明した本実施例では、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中に、前回の推定大気圧Ｐa (i-1) を推定道路勾配と所定期間当りの走行距離（車速×所定期間）と変換係数とを用いて補正して今回の推定大気圧Ｐa (i) を求めることで、前回の推定大気圧Ｐa (i-1) を標高変化による大気圧変化分だけ補正して今回の推定大気圧Ｐa (i) を求めるようにしたので、スロットル開度が小さくなるアイドル運転状態で降坂走行する場合でも、所定の演算周期で推定大気圧Ｐa を精度良く算出して更新することができ、降坂走行中の大気圧の推定精度を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施例では、アイドル降坂走行中と判定されていない期間には、従来と同じようにスロットル開度と吸気管圧力等に基づいて大気圧を推定するようにしたので、従来と同じように大気圧を精度良く推定することができる。
【００３６】
尚、上記実施例では、アイドル運転状態の継続時間と車速と車両加速度とに基づいてアイドル降坂走行中であるか否かを判定するようにしたが、アイドル運転状態の継続時間と推定道路勾配とに基づいてアイドル降坂走行中であるか否かを判定するようにしても良い。このようにしても、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中であることを精度良く判定することができる。
【００３７】
また、上記実施例では、要求トルクと車速とに基づいて道路勾配を推定するようにしたが、例えば車両の傾斜を検出するセンサ等で道路勾配を検出するようにしても良い。
また、上記実施例では、アイドル運転状態で降坂走行するアイドル降坂走行中の大気圧推定に本発明を適用したが、アイドル降坂走行中に限定されず、スロットル開度が所定値以下又は要求トルクが所定値以下となる低負荷運転状態（例えばアクセル開度が０よりも少し大きい運転状態）で降坂走行する低負荷降坂走行中の大気圧推定に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】ＥＣＵの大気圧推定機能を説明するためのブロック図である。
【図３】大気圧推定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…スロットル開度センサ、１８…吸気管圧力センサ、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２７…ＥＣＵ（大気圧推定手段，低負荷運転判定手段，道路勾配検出手段，低負荷降坂走行判定手段）、２８…アクセルセンサ、２９…車速センサ２９（車速検出手段）
【図１】
2006046071.tif 000004
【図２】
2006046071.tif 000005
【図３】
2006046071.tif 000006