(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載エンジンの運転中にエンジンのスロットル開度の変化に伴って検出されるエンジンの吸気管圧力を大気圧推定パラメータとし、該大気圧推定パラメータに基づいて大気圧を推定し、その推定結果に基づいて大気圧を設定する車両用の大気圧推定装置において、
エンジンのスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２を検出する手段と、
その検出された２つの異なるスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２の変化量が予め定めた所定値以上であるか否かを判断する手段と、
前記スロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２の変化量が予め定めた所定値以上であることが判断された場合に、検出された２つの異なるスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２のそれぞれに基づいて前記エンジンの吸気管圧力ＰＭ１，ＰＭ２を新たに求める手段と、
検出された２つの異なるスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２とこれらのスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２に基づいて求められた２つの吸気管圧力ＰＭ１，ＰＭ２とを下記式（１）および（２）、もしくは式（３）および（４）に代入するとともに、式（１）および（２）を大気圧ＰＡについて解き、もしくは式（３）および（４）を大気圧ＰＡについて解いて、大気圧ＰＡを算出する手段と
を備えていることを特徴とする車両用の大気圧推定装置。
ＰＭ１／ＰＭｏ１＝（ＰＡ／Ｐｏ）×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ１＋Ｃ）｝×Ｋ２  …（１）
ＰＭ２／ＰＭｏ２＝（ＰＡ／Ｐｏ）×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ２＋Ｃ）｝×Ｋ２  …（２）
ＰＭ１＝ＰＡ×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ１＋ｃ′）｝  …（３）
ＰＭ２＝ＰＡ×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ２＋ｃ′）｝  …（４）
但し、Ｐｏは標準大気圧（例えば１ａｔｍ）、ＰＭｏ１及びＰＭｏ２は標準大気圧状態における標準吸気管圧力であってマップから求められる圧力、Ｋ２は外気温と標準外気温に関係する係数、Ｃはスロットル開度の検出値と実際のスロットル開度との誤差およびアイドル時の開度誤差とを含む未知数であるバラツキ補正値、ｃ’はアイドル状態での未知数である補正項。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載エンジンの運転中に検出される物理量をパラメータとして実際の大気圧を推定する車両用の大気圧推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用エンジンの制御システムでは、車両が走行する場所の高度によって大気圧が変化することから、常に良好なエンジン性能を得るためには、走行時の実際の大気圧を検出し、大気圧に応じてエンジン制御の内容を補正することが必要となる。
【０００３】
また、エンジン自動停止制御システム（走行中において所定の停止条件が成立した場合に、エンジンを自動的に停止させて、燃料の節約や排気エミッションの低減を図るシステム）を搭載した車両では、エンジン停止の頻度が高くなるために、ブレーキブースタのエネルギ源となるサージタンクの負圧の確保が重要な課題となり、それゆえに、ブレーキブースタの（大気圧に対する）負圧を確保するための基準となる当該大気圧を精度よく把握しておくことが重要となる。
【０００４】
大気圧の検出は、エンジンに対して大気圧が直接作用する部位に絶対圧力を検出する大気圧センサを設ければ直接検出することが可能であるが、このためには大気圧検出のために専用のセンサが必要となり、コストアップを生じる。
【０００５】
そこで、一般には専用のセンサを設けることなく、エンジン運転中の他のパラメータから間接的に大気圧を推定し、専用センサの設置によるコストアップを回避する方法が用いられる。
【０００６】
例えば、特開平８−１２２１９１号公報には、エンジン運転中の吸入空気質量流量を表す吸入空気量パラメータの値と、同一のスロットル開度、エンジン回転速度での標準大気状態下の運転における吸入空気量パラメータの値とに基づいて実際の大気圧を算出する方法が開示されている。
【０００７】
この場合、スロットル開度が大きくなるほどスロットル開度検出誤差（検出のバラツキ）による影響が出にくくなることから、前回の大気圧算出時より小さいスロットル開度での大気圧の算出を禁止し、前回の大気圧算出時のスロットル開度以上になったときに限って大気圧算出を実施することで、大気圧の推定精度の向上、あるいは推定精度の低い算出値に更新されることの禁止を図るようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例のように、スロットル開度が大側に更新されたときに限って大気圧の算出を行うようにした場合、算出時点での大気圧の計算精度は高まるものの、大気圧の更新頻度が減少する可能性があり、次回更新するまでに実際の値から外れた大気圧算出値で各種制御を行うことにもなりかねない。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮し、大気圧算出値の更新頻度を高めて、常に実際の大気圧に近い大気圧算出値を用意することのできる車両用の大気圧推定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、以下の構成とすることにより、上記課題を解決したものである。すなわち、請求項１の発明は、車載エンジンの運転中にエンジンのスロットル開度の変化に伴って検出されるエンジンの吸気管圧力を大気圧推定パラメータとし、該大気圧推定パラメータに基づいて大気圧を推定し、その推定結果に基づいて大気圧を設定する車両用の大気圧推定装置において、エンジンのスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２を検出する手段と、その検出された２つの異なるスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２の変化量が予め定めた所定値以上であるか否かを判断する手段と、前記スロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２の変化量が予め定めた所定値以上であることが判断された場合に、検出された２つの異なるスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２のそれぞれに基づいて前記エンジンの吸気管圧力ＰＭ１，ＰＭ２を新たに求める手段と、検出された２つの異なるスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２とこれらのスロットル開度ＴＡ１，ＴＡ２に基づいて求められた２つの吸気管圧力ＰＭ１，ＰＭ２とを下記式（１）および（２）、もしくは式（３）および（４）に代入するとともに、式（１）および（２）を大気圧ＰＡについて解き、もしくは式（３）および（４）を大気圧ＰＡについて解いて、大気圧ＰＡを算出する手段とを備えていることを特徴とする大気圧推定装置である。
ＰＭ１／ＰＭｏ１＝（ＰＡ／Ｐｏ）×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ１＋Ｃ）｝×Ｋ２  …（１）
ＰＭ２／ＰＭｏ２＝（ＰＡ／Ｐｏ）×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ２＋Ｃ）｝×Ｋ２  …（２）
ＰＭ１＝ＰＡ×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ１＋ｃ′）｝  …（３）
ＰＭ２＝ＰＡ×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ２＋ｃ′）｝  …（４）
但し、Ｐｏは標準大気圧（例えば１ａｔｍ）、ＰＭｏ１及びＰＭｏ２は標準大気圧状態における標準吸気管圧力であってマップから求められる圧力、Ｋ２は外気温と標準外気温に関係する係数、Ｃはスロットル開度の検出値と実際のスロットル開度との誤差およびアイドル時の開度誤差とを含む未知数であるバラツキ補正値、ｃ’はアイドル状態での未知数である補正項である。
【００１１】
この発明では、スロットル開度が変化し、その変化量が予め定めた所定値以上の場合に、変化する前のスロットル開度における大気圧推定パラメータと、変化した後のスロットル開度における大気圧推定パラメータの２つ（あるいは２組）と、それらの各スロットル開度における吸気管圧力とを変数として大気圧とバラツキ補正値との関係を定める上記の連立方程式を解いて大気圧を新たに算出する。従って、スロットル開度が大側と小側のどちらに変化した場合であっても、その変化量が所定以上である限り、その変化量に基づいて大気圧の再設定および大気圧算出が行われることになり、大気圧の算出頻度が高まって、実際の大気圧に近い大気圧推定値を常に用意することができるようになる。
【００１２】
また、従来では、同じスロットル開度における実測パラメータ値と標準大気状態でのパラメータ値を比較して大気圧を求めていたが、この発明では、異なるスロットル開度における２つ（あるいは２組）の実測パラメータ値を用いて大気圧を算出する。従って、具体的には、計算上でスロットル開度の差分を取ることになり、スロットル開度の絶対値のバラツキの影響を減らせる。また、大気圧推定パラメータについても、計算上で差分を取ることになり、パラメータ自体のバラツキの影響を減らせる。
【００１４】
この場合のエンジンの吸気管圧力は、例えば直接サージタンクに圧力センサを設けて測定してもよいし、エアフローセンサで検出した吸入空気量と、エンジン回転速度と、外気温（吸気温）とから推定して求めてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は実施形態の大気圧推定装置を備えた車両用駆動システムの全体構成を示す概略図である。
【００１７】
図１において、１はエンジン、２はエンジンの吸気管、３はエアの流れを安定させるために吸気管２に設けられたサージタンクである。サージタンク３は、ブレーキブースタバルブ４を介してブレーキブースタ５に連通している。ブレーキブースタ５には、ブレーキブースト圧センサ６が設けられている。
【００１８】
また、吸気管２のサージタンク３の上流側には、アクセルペダルの操作量に応じた開度をとるスロットル弁７が設けられている。８はスロットル弁７の開度を検出するスロットル開度センサである。
【００１９】
スロットル弁７の上流側には熱線式のエアフローメータ９が設けられている。熱線式のエアフローメータ９は、吸気管２内の吸気流内に配置した白金等の熱線を有し、この熱線に通電して加熱すると共に熱線温度が一定になるように通電電流を制御することにより、吸気管２内の吸気流量を検出するものである。
【００２０】
また、１１はエンジンの回転速度センサ、１２はエアクリーナ、１３は外気温センサ、１４はアイドル回転を安定させるためのＩＳＣ（アイドル・スピード・コントロール）バルブである。ＩＳＣバルブ１４は、スロットル弁７より上流側の吸気管２内のエアをスロットル弁７をバイパスしてサージタンクに案内するバイパス通路１５に設けられている。１６はＩＳＣバルブ１４の開度を検出するＩＳＣバルブ開度センサである。この他に、必要に応じてサージタンク３内の圧力を検出するサージタンク圧センサ１８が設けられる。
【００２１】
図２は制御装置２０の構成を示す。
【００２２】
制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体に構成され、入出力インターフェイス２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、バックアップＲＡＭ２５等を備えている。この制御装置２０には、スロットル開度センサ８、エアフローメータ９、エンジン回転速度センサ１１、外気温センサ１３の各検出信号が入力される。この他に必要に応じて、ブレーキブースト圧センサ６、ＩＳＣバルブ開度センサ１６、サージタンク圧センサ１８の各信号が入力される。
【００２３】
次に、制御装置２０によって行われる制御の内容を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
図４のフローチャートで示すルーチンは、スロットル開度が変化したときに、あるいは（前回の）大気圧算出が終わったとき割り込み処理される。スロットル開度が変化すると、ステップ１０１で、スロットル開度が変化する前の蓄積データをバックアップＲＡＭから読み出す。即ち、エアフローメータ９によって検出された吸入空気量（重量あるいは質量）ＧＡ１、スロットル開度センサ８によって検出されたスロットル開度ＴＡ１、エンジン回転速度センサ１１によって検出されたエンジン回転速度ＮＥ１、外気温センサ１３によって検出された外気温Ｔａを読み出す。
【００２５】
また、ステップ１０２で、スロットル開度が変化した今現在のデータを読み込む。即ち、エアフローメータ９によって検出された吸入空気量（重量）ＧＡ２、スロットル開度センサ８によって検出されたスロットル開度ＴＡ２、エンジン回転速度センサ１１によって検出されたエンジン回転速度ＮＥ２を読み込む。外気温Ｔａについては、短い時間に大きな変化はあまりないものとして、このステップでは読み出さない。
【００２６】
ここで、記号の最後に「１」がついたものは、前回の大気圧算出を行ったときのデータ、記号の最後に「２」がついたものは、今回の計算に用いる予定のデータである。
【００２７】
次に、ステップ１０３で、スロットル開度の変化量が所定値Ｋ１以上であったか否かを判断し、変化量がＫ１より少ないときは、そのまま図示略のメインルーチンに戻る。変化量がＫ１を超えたときは、新たに大気圧を算出するべくステップ１０４に進み、このステップ１０４で、各スロットル開度におけるエンジン１回転当たり吸入空気量ＧＮ１、ＧＮ２を求める。エンジン１回転当たり吸入空気量ＧＮ１、ＧＮ２は、エアフローメータ９で検出した吸入空気量ＧＡ１、ＧＡ２を、エンジン回転速度ＮＥ１、ＮＥ２で割った値として算出できる。
【００２８】
次に、ステップ１０５で、エンジン１回転当たり吸入空気量ＧＮ１、ＧＮ２と外気温Ｔａに基づいて吸気管圧力（サージタンク圧）ＰＭ１、ＰＭ２を求める。スロットル開度毎にＧＮとＴａとＰＭの関係はマップ化されており、そのマップよりＰＭ１、ＰＭ２を求める。
【００２９】
次に、ステップ１０６で、ＰＭ１、ＰＭ２と、ＴＡ１、ＴＡ２から大気圧ＰＡを求める。このときの計算式としては、
ＰＭ１／ＰＭｏ１＝（ＰＡ／Ｐｏ）×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ１＋Ｃ）｝×Ｋ２
ＰＭ２／ＰＭｏ２＝（ＰＡ／Ｐｏ）×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ２＋Ｃ）｝×Ｋ２
を用いる。
【００３０】
ここで、｛１−ｃｏｓ（ＴＡ＋Ｃ）｝で示されるものは、エアの通りやすさを示す値である。図３に示すように、スロットル弁７の面積をＳとすると、スロットル開度ＴＡのときの実質的な通路面積はＳ（１−ｃｏｓＴＡ）で近似できる。一方、スロットル開度センサ８で計測するスロットル開度には誤差がある上、アイドル時にはＩＳＣバルブ１４でバイパスするので、スロットル開度がゼロであっても、通路面積が存在する。そこで、それらの誤差分を含めて、バラツキ補正値Ｃを入れて表したものが上記の｛１−ｃｏｓ（ＴＡ＋Ｃ）｝である。
【００３１】
上記式において、ＰＡは大気圧計算値、Ｐｏは標準大気圧（例えば１ａｔｍ）、ＰＭｏ１及びＰＭｏ２は標準大気圧状態における標準吸気管圧力で、マップから求められる。また、Ｋ２は外気温Ｔａと標準外気温Ｔｏ等に関係する係数である。なお、前記標準吸気管圧力のマップは、「標準大気圧状態における各スロットル開度毎の標準吸気管圧力」として求めておいてもよいし、「標準大気圧状態における各吸入空気量毎の標準吸気管圧力」として求めておいてもよい。この場合、バラツキ補正値Ｃや係数Ｋ２が異なって来ることで対応できる。
【００３２】
ここで、Ｐｏは定数、ＴＡ１、ＴＡ２は実測値、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭｏ１、ＰＭｏ２、Ｋ２はマップ等から求められる値であるから、上記２式の未知数は、大気圧ＰＡとバラツキ補正値Ｃだけになる。
【００３３】
なお、吸気管圧力ＰＭは、基本的にはＧＮと比例関係にあるため、ＴＡ、ＮＥに関する充填効果をＫＴＰ（ＴＡ、ＮＥ）として
ＰＭ１＝ＧＮ１／ＫＴＰ（ＴＡ、ＮＥ）
ＰＭ２＝ＧＮ２／ＫＴＰ（ＴＡ、ＮＥ）
と近似することも可能である。
【００３４】
更に、上記式をもう少し簡略化して
ＰＭ１＝ＰＡ×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ１＋ｃ′）｝
ＰＭ２＝ＰＡ×｛１−ｃｏｓ（ＴＡ２＋ｃ′）｝
ｃ′はアイドル状態での補正項
としてもよい。
【００３５】
そこで、上記２式を連立方程式として解くことにより、大気圧ＰＡとバラツキ補正値Ｃを求めることができる。
【００３６】
そして、大気圧を算出したら、ステップ１０７に進んで、計算した大気圧ＰＡを基準にブレーキブースタの負圧制御を行い、メインルーチンに戻る。なお、メインルーチンに戻る際に、バックアップＲＡＭ２５に、大気圧更新値を書き込むと共に、大気圧更新時における各データの値も更新しておく。
【００３７】
又、この際にスロットル開度ＴＡ２における各値が、次回の算出のためのＴＡ１に置き換えられ、外気温Ｔａも読み込まれる。
【００３８】
このように、スロットル開度ＴＡが所定量以上変化した場合に、変化する前のスロットル開度ＴＡ１における吸気管圧力ＰＭ１と、変化した後のスロットル開度ＴＡ２における吸気管圧力ＰＭ１をベースとする大気圧推定パラメータを用いて大気圧ＰＡを算出するので、スロットル開度ＴＡが大側と小側のどちらに変化した場合であっても、その変化量が所定以上である限り、大気圧の算出が行われる。従って、大気圧の算出頻度が高まり、実際の大気圧に近い大気圧推定値を常に各種制御のために用意しておくことができ、その結果として、大気圧のデータを利用する各種制御の精度向上に寄与することができる。
【００３９】
また、異なるスロットル開度におけるパラメータ値を用いて大気圧を算出するので、計算上でスロットル開度の差分を取ることになり、スロットル開度の絶対値のバラツキの影響を減らせる。同様に、大気圧推定パラメータとして実際に検出あるいは算出される値についても、計算上で差分を取ることになり、パラメータ自体のバラツキの影響を減らせる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、吸気管圧力ＰＭ１、ＰＭ２を、吸入空気量ＧＡと外気温Ｔａに基づいてマップより求めていたが、図１に二点鎖線で示すようにサージタンク３にサージタンク圧センサ１８を設けて直接測定することもできる。そのようにした場合は、図４のフローチャートのステップ１０４、１０５を省略することができ、サージタンク圧算出の段階での誤差が発生しない分、大気圧算出の精度を向上させることができる。
【００４１】
次に別の実施形態について図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４２】
一般的に、アイドル回転時の吸気管圧力は大気圧と正の強い相関を持つと言える。そこで、この特性を生かして、マップ等を用いることにより、大気圧を算出する。
【００４３】
まず、このフローチャートのルーチンの処理がスタートすると、ステップ２０１で、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、吸入空気量ＧＡ、外気温Ｔａを読み込む。次いで、アイドル状態が所定時間Ｋ３（ｓｅｃ）継続しているかどうかを判断し、継続していない間はステップ２０１に戻る。アイドル状態が所定時間Ｋ３継続したら、ステップ２０３で、エンジン回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡと外気温Ｔａからサージタンク内の吸気管圧力ＰＭを算出する。
【００４４】
次に、ステップ２０４で、エンジン回転速度ＮＥ、ＩＳＣバルブ開度ＴＶ、算出した吸気管圧力ＰＭ、吸入空気量ＧＡ等に基づいて、マップまたは計算により大気圧ＰＡを割り出す。エンジンが回っている間は、次のステップ２０５の判断がＮＯとなるので、ステップ２０１→２０２→２０３→２０４→２０５の流れを繰り返す。
【００４５】
エコラン等によりエンジンが自動停止した場合は、ステップ２０５からステップ２０６に進み、ブレーキブースタ内圧ＰＢを読み込む。そして、ブレーキブースタ内圧ＰＢと算出した大気圧ＰＡの差をステップ２０７でチェックし、その差が所定値Ｋ４を超えたときには、ブースト圧不足と判定して、ステップ２０８に進んで、エンジン再始動等のフェイルセーフの処理を行い、このルーチンの処理を終える。
【００４６】
この図５の制御フローは、これ自体でも大気圧が算出できるフローとされているが、種々の応用が可能である。例えば、このフローでは、アイドル時の各種情報が入手できるので、これを「２つのスロットル開度のうちの１つ」における大気圧推定パラメータの情報として利用してもよい。又、この制御フローによって求められた大気圧を、前述した図４の制御フローによって大気圧を求める際の修正係数あるいはガード値として利用するようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スロットル開度が変化する毎にその変化量が所定値以上である場合に、その変化量に基づいて大気圧を新たに算出するので、大気圧の算出頻度を高めることができ、実際の大気圧に近い大気圧推定値を常に用意することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の大気圧推定装置を含む車両用駆動システムの構成図
【図２】同システムの制御系統のブロック図
【図３】スロットル開度による実質通路面積の変化の説明図
【図４】本発明の実施形態の内容を示す制御フローチャート
【図５】他の実施形態の制御フローチャート
【符号の説明】
１…エンジン
２…吸気管
３…サージタンク
５…ブレーキブースタ
７…スロットル弁
８…スロットル開度センサ
９…エアフローメータ
１１…エンジン回転速度センサ
１３…外気温センサ
【図１】
0003849349.tif 000002
【図２】
0003849349.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003849349.tif 000005
【図５】
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