(57)【要約】【課題】車両のトルクを精度よく制御することができる車両のトルク制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る車両のトルク制御装置は、エンジン１０からタイヤ１１に到る動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する負荷トルクセンサ５１と、負荷トルクセンサ５１の検出結果に基づいてエンジン１０に作用する負荷トルクを算出する負荷トルク算出部２１ｂと、前記負荷トルクに基づいてエンジン１０が出力する図示トルクを算出する図示トルク算出部２１と、タイヤ１１に作用する駆動輪トルクが、エンジン１０が要求するタイヤ要求トルクに到るように図示トルクを制御する図示トルク制御部２４とを備えている。【選択図】図３
2009019616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から駆動輪に到る動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサの検出結果に基づいて該内燃機関に作用する負荷トルクを算出する負荷トルク算出手段と、
前記負荷トルクに基づいて該内燃機関が出力する図示トルクを算出する図示トルク算出手段と、
前記駆動輪に作用する駆動輪トルクが、該内燃機関が要求する要求駆動輪トルクに到るように前記図示トルクを制御する図示トルク制御手段とを備えた、ことを特徴とする車両のトルク制御装置。
【請求項２】
前記トルクセンサは、該内燃機関から変速機に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両のトルク制御装置。
【請求項３】
前記トルクセンサは、該内燃機関から変速機に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する第１トルクセンサと、前記変速機から前記駆動輪に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する第２トルクセンサとを含み、
前記第２トルクセンサの検出結果に基づいて前記駆動輪トルクを算出する駆動輪トルク算出手段を備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の車両のトルク制御装置。
【請求項４】
前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記駆動輪トルクを算出する駆動輪トルク推定手段を備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の車両のトルク制御装置。
【請求項５】
変速機から駆動輪に到る動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出するトルクセンサと、
前記検出されたトルクに基づいて該内燃機関に作用する負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、
前記推定された負荷トルクに基づいて該内燃機関が出力する図示トルクを算出する図示トルク算出手段と、
前記駆動輪に作用する駆動輪トルクが、該内燃機関が要求する要求駆動輪トルクに到るように前記図示トルクを制御する図示トルク制御手段とを備えた、ことを特徴とする車両のトルク制御装置。
【請求項６】
前記図示トルク算出手段は、前記負荷トルク、慣性トルク及び摩擦トルクに基づいて前記図示トルクを算出する、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両のトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のトルク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の図示トルクを推定する技術が知られている（非特許文献１参照）。図示トルクは、以下の式により推定できる。
Ｔｉ＝Ｊ・ｄω／ｄｔ＋Ｔｆ＋Ｔｌ・・・・・・（１）
特許文献１には、上記式により図示トルクを推定し、この推定された図示トルクに基づいて、内燃機関を制御する技術が開示されている。特許文献１に開示されている装置は、内燃機関の負荷が安定している状態（負荷トルクＴｌ＝０）で慣性トルクＪ（ｄω／ｄｔ）と摩擦トルクＴｆとの和により、図示トルクＴｉを推定している。
【０００３】
【非特許文献１】Stephane Ginoux, Jean-Claude Champoussin, Engine Torque Determination by Crankangle Measurements: State of the Art, Future Prospects, Society of Automotive Engineers No. 970532 (1997) p.17-22
【特許文献１】特開２００５−１５５６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負荷トルクが変動する場合、特に悪路走行や燃焼の変動に起因する共振の発生などの外乱により変動する場合には、内燃機関に対して回転変動が発生し、図示トルクを精度よく推定することができない恐れがある。このような場合に、図示トルクに基づいて、車両のトルクを精度よく制御することができない恐れがあった。
【０００５】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、車両のトルクを精度よく制御することができる車両のトルク制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、内燃機関から駆動輪に到る動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの検出結果に基づいて該内燃機関に作用する負荷トルクを算出する負荷トルク算出手段と、前記負荷トルクに基づいて該内燃機関が出力する図示トルクを算出する図示トルク算出手段と、前記駆動輪に作用する駆動輪トルクが、該内燃機関が要求する要求駆動輪トルクに到るように前記図示トルクを制御する図示トルク制御手段とを備えた、ことを特徴とする車両のトルク制御装置によって達成できる。
負荷トルクを算出することにより、図示トルクの算出精度が向上する。これにより、要求駆動輪トルクに駆動輪トルクが到るように図示トルクを精度よく制御することができる。従って、車両のトルクを精度よく制御することができる。
【０００７】
上記構成において、前記トルクセンサは、該内燃機関から変速機に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する、構成を採用できる。
これにより、内燃機関に作用する負荷トルクの算出精度が向上する。
【０００８】
上記構成において、前記トルクセンサは、該内燃機関から変速機に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する第１トルクセンサと、前記変速機から前記駆動輪に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する第２トルクセンサとを含み、前記第２トルクセンサの検出結果に基づいて前記駆動輪トルクを算出する駆動輪トルク算出手段を備えた、構成を採用できる。
これにより、駆動輪トルクを精度よく算出することができるため、駆動輪トルクが要求駆動輪トルクに到るように精度よく図示トルクを制御することができる。
【０００９】
上記構成において、前記トルクセンサの検出結果に基づいて前記駆動輪トルクを算出する駆動輪トルク推定手段を備えた、構成を採用できる。
この構成によっても、精度よく図示トルクを制御することができる。
【００１０】
また、上記目的は、変速機から駆動輪に到る動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出するトルクセンサと、前記検出されたトルクに基づいて該内燃機関に作用する負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、前記推定された負荷トルクに基づいて該内燃機関が出力する図示トルクを算出する図示トルク算出手段と、前記駆動輪に作用する駆動輪トルクが、該内燃機関が要求する要求駆動輪トルクに到るように前記図示トルクを制御する図示トルク制御手段とを備えた、ことを特徴とする車両のトルク制御装置によって達成できる。
この構成によっても負荷トルクを推定でき、図示トルクを精度よく制御できる。
【００１１】
上記構成において、前記図示トルク算出手段は、前記負荷トルク、慣性トルク及び摩擦トルクに基づいて前記図示トルクを算出する、構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両のトルクを精度よく制御することができる車両のトルク制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。図１は、車両のトルク制御装置が採用されたエンジンシステムの全体構成を示した図である。エンジンシステムは、図１に示すように、４気筒式のエンジン１０、ＥＣＵ２０、エアフロメータ３１、スロットル開度センサ３２、クランク角センサ３３、水温センサ３４、油温センサ３５、スロットル弁４０、負荷トルクセンサ５１、タイヤ駆動トルクセンサ５２などから構成される。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などから構成され、各センサからの出力に基づいて、エンジンシステム全体の作動を制御する。また、ＥＣＵ２０は、詳しくは後述するが、トルク制御処理を実行するトルク制御手段に該当し、ＲＯＭには、トルク制御処理を実行するためのプログラムが格納されている。
【００１５】
エアフロメータ３１は、エアクリーナ（不図示）通過後の吸入空気量に応じた信号を、スロットル開度センサ３２は、スロットル弁４０の開度に応じた信号を、クランク角センサ３３は、クランク軸（不図示）に応じた信号を、水温センサ３４は、エンジン１０を冷却する冷却水の温度に応じた信号を、油温センサ３５は、潤滑油の温度に応じた信号を、それぞれＥＣＵ２０に出力する。
【００１６】
また、負荷トルクセンサ５１、タイヤ駆動トルクセンサ５２は、内燃機関から駆動輪に到る動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出する。負荷トルクセンサ５１、タイヤ駆動トルクセンサ５２は、検出対象となる部材に作用するトルクの大きさに応じた出力信号を２０へ出力する。負荷トルクセンサ５１、タイヤ駆動トルクセンサ５２は、歪式、磁歪式、又は位相差式などのトルクセンサである。負荷トルクセンサ５１、タイヤ駆動トルクセンサ５２については、詳しくは後述する。
【００１７】
ＥＣＵ２０は、図示トルク算出部２１、タイヤ要求トルク検出部２２、タイヤ駆動トルク算出部２３、図示トルク制御部２４を含む。図示トルク算出部２１は、後述する図示トルクを算出する。また、摩擦トルク推定部２１ａは、図示トルクを算出するために必要となる摩擦トルクを推定する。負荷トルク算出部２１ｂは、負荷トルクセンサ５１からの出力に基づいて、図示トルクを算出するために必要となる負荷トルクを算出する。
【００１８】
図示トルク算出部２１は、具体的には、前述した式と同様の式により図示トルクを算出する。図示トルクを算出するための式を以下に再度記載しておく。
Ｔｉ＝Ｊ・ｄω／ｄｔ＋Ｔｆ＋Ｔｌ・・・・・・（１）
【００１９】
上記式において、慣性モーメントＪは、エンジン１０の諸元で決定される定数値である。角加速度ｄω／ｄｔは、クランク角センサ３３からの出力信号に基づいて算出される。摩擦トルクＴｆは、摩擦トルク推定部２１ａにより、クランク角センサ３３、水温センサ３４、油温センサ３５、からの出力信号に基づいて、油水温と機関回転数とのマップにより推定される。このマップは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。負荷トルクＴｌは、負荷トルクセンサ５１からの出力によって負荷トルク算出部２１ｂが算出する。尚、図示トルクは、筒内圧トルクと、往復質量慣性トルクとを合計したものである。
【００２０】
タイヤ要求トルク検出部２２は、タイヤにて要求されるタイヤ要求トルク（要求駆動輪トルク）を決定する。具体的には、タイヤ要求トルク検出部２２は、運転者によるアクセルペダル（不図示）への操作量や、車両の加速度などに応じて、タイヤ要求トルクを決定する。タイヤ駆動トルク算出部２３は、タイヤ駆動トルクセンサ５２からの検出結果に基づいて、タイヤに作用するタイヤ駆動トルク（駆動輪トルク）を算出する。
【００２１】
図示トルク制御部２４は、エンジン１０が出力する図示トルクを、目標図示トルクとなるように、各装置に指示を出す。具体的には、図示トルク制御部２４は、スロットル弁４０の開度や、燃料噴射量などを制御する。
【００２２】
次に、本実施例に係る車両の動力伝達経路について説明する。図２は、車両の動力伝達経路を示した模式図である。図２に示すように、本実施例に係る車両は、エンジン１０、タイヤ１１、ドライブシャフト１２、デファレンシャルギア１３、プロペラシャフト１４、トランスミッション１５、クランクシャフト１６、負荷トルクセンサ５１、タイヤ駆動トルクセンサ５２等から構成される。これらは、エンジン１０からタイヤ１１に到る動力伝達経路を構成する部材に該当し、エンジン１０の駆動力は、クランクシャフト１６、トランスミッション１５、プロペラシャフト１４、デファレンシャルギア１３、ドライブシャフト１２を経て、タイヤ１１へと伝達される。
【００２３】
負荷トルクセンサ５１は、トランスミッション１５のトランスミッション入力側１５ａに配置されている。これにより、負荷トルク算出部２１ｂは、エンジン１０に作用する負荷トルクを検出することができる。また、負荷トルクセンサ５１がトランスミッション入力側１５ａに設置されていることにより、負荷トルクセンサ５１をクランクシャフト１６に設置した場合と比較し、エンジン１０からの熱による影響を抑制することができる。またタイヤ駆動トルクセンサ５２は、ドライブシャフト１２に周辺に設置されている。タイヤ駆動トルクセンサ５２がタイヤ１１に近い位置に設置されていることにより、タイヤ駆動トルク算出部２３は、タイヤ駆動トルクを正確に算出することができる。
【００２４】
次に、ＥＣＵ２０が実行するトルク制御処理について説明する。図２は、ＥＣＵ２０が実行するトルク制御処理の一例を示したフローチャートである。
【００２５】
図２に示すように、タイヤ要求トルク検出部２２は、タイヤ要求トルクＴを検出し（ステップＳ１）、タイヤ駆動トルク算出部２３は、タイヤ駆動トルクＴｔを算出する（ステップＳ２）。具体的には、ＥＣＵ２０は、タイヤ駆動トルクセンサ５２からの出力に基づいてタイヤ駆動トルクＴｔを算出する。次に、ＥＣＵ２０は、タイヤ要求トルクＴとタイヤ駆動トルクＴｔとの差の絶対値が、所定の閾値ａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。所定の閾値ａとは、ＥＣＵ２０が後述する図示トルク制御処理を実行するか、又はエンジン１０を現状のトルクで維持させるかの基準となる値である。肯定判定の場合、ＥＣＵ２０は、現在のエンジン１０が出力するトルクを維持するように制御する。
【００２６】
否定判定の場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４以降の図示トルク制御処理を実行する。ＥＣＵ２０は、タイヤ要求トルクＴとタイヤ駆動トルクＴｔとの差の絶対値が所定の閾値ａ未満となるような、目標図示トルクＴｉ０を設定する（ステップＳ４）。
【００２７】
次に、摩擦トルク推定部２１ａは、摩擦トルクＴｆを前述したマップから読み込む（ステップＳ５）。次に、負荷トルク算出部２１ｂは、負荷トルクセンサ５１からの出力に基づいて、エンジン１０に作用する負荷トルクＴｌを算出する（ステップＳ６）。次に、図示トルク算出部２１は、図示トルクＴｉを算出する（ステップＳ７）。
【００２８】
図示トルク制御部２４は、タイヤ駆動トルクＴｔがタイヤ要求トルクＴに近づくように、図示トルクＴｉを目標図示トルクＴｉ０に一致するように増減させ（ステップＳ８）、その後に目標図示トルクＴｉ０と一致した図示トルクＴｉを各装置へと出力する（ステップＳ９）。これにより、スロットル弁４０の開度や、燃料噴射弁（不図示）からの燃料噴射量などが、図示トルクＴｉが目標図示トルクＴｉ０と一致するように制御される。
【００２９】
以上のように、負荷トルクセンサ５１からの出力に基づいて負荷トルクを算出することにより、図示トルクの算出精度が向上する。これにより、タイヤ要求トルクにタイヤ駆動トルクが到るように図示トルクを精度よく制御することができる。従って、車両のトルクを精度よく制御することができる。
【００３０】
また、タイヤ駆動トルクセンサ５２からの出力に基づいてタイヤ駆動トルクを精度よく算出することができるため、タイヤ駆動トルクがタイヤ要求トルクに到るように精度よく図示トルクを制御することができる。
【００３１】
次に、車両のトルク制御装置が採用されたエンジンシステムの第１変形例について説明する。図４は、エンジンシステムの第１変形例の全体構成図である。図４に示すように、第１変形例に係るエンジンシステムは、タイヤ駆動トルクセンサが設けられていない。即ち、エンジン１０からタイヤ１１に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のトルクを検出するトルクセンサは、負荷トルクセンサ５１のみの構成となっている。また、負荷トルクセンサ５１は、エンジン１０からトランスミッション入力側１５ａに到るまでの動力伝達経路を構成する部材のいずれかのトルクを検出する。
【００３２】
ここで、前述したように、タイヤ要求トルクにタイヤ駆動トルクを一致させるためには、タイヤ駆動トルクを把握する必要がある。タイヤ駆動トルク推定部２３ａは、負荷トルクセンサ５１からの出力や、負荷トルク算出部２１ｂにより算出された負荷トルク等に基づいて、タイヤ駆動トルクを推定する。具体的には、タイヤ駆動トルク推定部２３ａは、ドライブシャフト１２、デファレンシャルギア１３、トランスミッション１５などの、動力伝達経路を構成する部材の伝達特性を示したマップに基づいて、負荷トルクからタイヤ駆動トルクを推定する。このような構成によっても、車両のトルクを精度よく制御することができる。
【００３３】
次に、車両のトルク制御装置が採用されたエンジンシステムの第２変形例について説明する、図５は、エンジンシステムの第２変形例の全体構成図である。図５に示すように、第２変形例に係るエンジンシステムは、負荷トルクセンサが設けられておらず、タイヤ駆動トルクセンサ５２のみが設けられている。タイヤ駆動トルクセンサ５２は、トランスミッション出力側１５ｂからタイヤ１１に到るまでの動力伝達経路を構成する部材のいずれかのトルクを検出する。
【００３４】
ここで、図示トルクを精度よく算出するためには、負荷トルクを把握する必要がある。負荷トルク推定部２１ｂａは、タイヤ駆動トルクセンサ５２からの出力やタイヤ駆動トルク算出部２３によって算出されたタイヤ駆動トルクに基づいて、負荷トルクを推定する。具体的には、負荷トルク推定部２１ｂａは、ドライブシャフト１２、デファレンシャルギア１３、トランスミッション１５などの、動力伝達経路を構成する部材の伝達特性を示したマップに基づいて、タイヤ駆動トルクから負荷トルクを推定する。
【００３５】
次に、上記実施例とは別に、トルクセンサの検出対処となる部材に応じてどのような差が生じるかを、図２を参照して述べる。例えば、トルクセンサの検出対象がクランクシャフト１６の場合には、エンジン１０の動力に最も近い位置であるため、ＥＣＵ２０による図示トルクの算出精度が向上する。
【００３６】
トルクセンサの検出対象が、トランスミッション入力側１５ａ、トランスミッション出力側１５ｂとなるように、トルクセンサを２つ設けた場合、トランスミッション１５の伝達特性を把握することができ、ＥＣＵ２０は、精度よく図示トルク及びタイヤ駆動トルクを算出できる。また、２つのトルクセンサの配線や計測回路を一つにまとめることができる。
【００３７】
トルクセンサの検出対象がトランスミッション出力側１５ｂ又はプロペラシャフト１４である場合、ＥＣＵ２０は、タイヤ駆動トルクに近いトルクを算出できる。また、センサの温度がクランクシャフト１６側に設置された場合よりも熱による影響を受けにくく、検出精度の低下が抑制される。
【００３８】
トルクセンサの検出対象がデファレンシャルギア１３である場合、デファレンシャルギア１３の伝達特性を把握することができる。また、トルクセンサの検出対象がドライブシャフト１２、プロペラシャフト１４となるように、トルクセンサを２つ設けた場合にも、デファレンシャルギア１３の伝達特性を把握することができる。
【００３９】
トルクセンサの検出対象が、左右のドライブシャフト１２のそれぞれとなるように、トルクセンサを２つ設けた場合、ＥＣＵ２０は、タイヤ駆動トルクを精度よく算出することができる。トルクセンサの検出対象がタイヤ１１である場合、ＥＣＵ２０は、精度よくタイヤ駆動トルクを算出することができる。
【００４０】
また、トルクセンサを２つ設けることにより、トルクセンサの検出対象間の部材の伝達特性を把握することが可能になる。例えば、図２に示したように、負荷トルクセンサ５１がトランスミッション入力側１５ａを、タイヤ駆動トルクセンサ５２がドライブシャフト１２を検出対象とする場合は、ＥＣＵ２０は、デファレンシャルギア１３、プロペラシャフト１４、トランスミッション出力側１５ｂの伝達特性を把握することができる。この伝達特性を、図示トルク及びタイヤ駆動トルクの算出に反映させることができる。
【００４１】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】エンジンシステムの全体構成を示した図である。
【図２】車両の動力伝達経路を示した模式図である。
【図３】ＥＣＵが実行するトルク制御処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】エンジンシステムの第１変形例の全体構成図である。
【図５】エンジンシステムの第２変形例の全体構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  エンジン
２０  ＥＣＵ
２１  図示トルク算出部
２１ａ  摩擦トルク推定部
２１ｂ  負荷トルク算出部
２１ｂａ  負荷トルク推定部
２２  タイヤ要求トルク検出部
２３  タイヤ駆動トルク算出部
２３ａ  タイヤ駆動トルク推定部
２４  図示トルク制御部
３１  エアフロメータ
３２  スロットル開度センサ
３３  クランク角センサ
３４  水温センサ
３５  油温センサ
４０  スロットル弁
５１  負荷トルクセンサ（第１トルクセンサ）
５２  タイヤ駆動トルクセンサ（第２トルクセンサ）
【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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