(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転速度を調節するエンジン回転速度調節手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、アイドリング運転時は目標アイドル回転速度を維持するようにエンジン回転速度を制御するエンジン回転速度制御手段とを備えるエンジンにおいて、
操舵手段と、前記操舵手段の操舵力を補助する操舵力補助手段と、前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵手段の操舵力を検出する操舵力検出手段と、前記操舵角検出手段により検出される操舵角が前記操舵手段の機構的な可動限界を示す値でかつ前記操舵力検出手段により検出される操舵力が所定値以上となると前記操舵力補助手段による操舵補助力の必要以上の発生を抑制する操舵補助力制御手段とを備え、
前記操舵補助力制御手段によりエンジン負荷を修正する際は、エンジン負荷変動に基づいてエンジン発生トルクをフィードフォワード制御して回転速度を目標の回転速度に安定に制御することを特徴とするエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置。
【請求項２】
前記操舵力補助手段は、油圧式操舵力補助手段で、前記操舵補助力は油圧式操舵補助力である請求項１に記載のエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置。
【請求項３】
前記操舵力補助手段は、電動式操舵力補助手段で、前記操舵補助力は電動式操舵補助力である請求項１に記載のエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーステアリングを備えた車両に搭載されたエンジンにあっては、ステアリングの据え切り時のような場合のパワーステアリング駆動源の負荷が急増または急減する運転時に、アイドル回転速度は一時的にアンダーシュートやオーバーシュートを来たし、アイドル運転が不安定になることがある。また、ステアリングをフル転舵し、かつ操舵力を加え続けた場合においては、不必要にパワーステアリング駆動源の負荷が増加しエンジン出力を消費してしまい燃費を悪化させる。
従来のエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置としては、例えば、特開平７−１４４６５０号公報に記載されたものがある。これは、パワーステアリングのアシスト油圧検出手段すなわちアシスト力検出手段によりアシスト力を検出し、ステアリングの据え切り時のように油圧ポンプの駆動負荷が急増する運転時に、アシスト力を低下させる制御を行うことにより、アイドル回転速度が低下するのを防止するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置にあっては、ステアリング操作中の必要なアシスト力とフル転舵時の不必要なアシスト力を区別せずに両方の場合のアシスト力を減少させてしまう方式となっていたため、パワーステアリングの本来の機能であるステアリング操作中の必要なアシスト力を損なってしまうという問題点が考えられる。また、アシスト力を検出してアシスト力が急増しているということを判断し、この条件が成立したときにアシスト力を低減させているため、一旦アシスト力を低減させると条件が成立しなくなり、再びアシスト力が増加した後にまた条件が成立するといったハンチング現象が起きるという問題点も考えられる。
この発明はこのような従来の問題点に着目し、パワーステアリングのフル転舵時の不必要なアシスト力のみを低減し、エンジンの不必要な燃料消費を抑え燃費を向上させ、また、アシスト力の調整によって起こるアイドル回転速度の変動を防止することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、エンジン回転速度を調節するエンジン回転速度調節手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、アイドリング運転時は目標アイドル回転速度を維持するようにエンジン回転速度を制御するエンジン回転速度制御手段とを備えるエンジンにおいて、操舵手段と、前記操舵手段の操舵力を補助する操舵力補助手段と、前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵手段の操舵力を検出する操舵力検出手段と、前記操舵角検出手段により検出される操舵角が前記操舵手段の機構的な可動限界を示す値でかつ前記操舵力検出手段により検出される操舵力が所定値以上となると前記操舵力補助手段による操舵補助力の必要以上の発生を抑制する操舵補助力制御手段とを備え、前記操舵補助力制御手段によりエンジン負荷を修正する際は、エンジン負荷変動に基づいてエンジン発生トルクをフィードフォワード制御して回転速度を目標の回転速度に安定に制御するようにした。このように、操舵角が操舵手段の機構的な可動限界を示す値でかつ操舵力が所定値以上となると操舵補助力の必要以上の発生を抑制することにより、操舵補助力の動力源であるエンジンに不必要にかかる負荷を低減し、燃費の悪化を防ぐことができる。また、操舵補助力の発生を抑制させた場合のエンジン負荷の変動に対して、エンジン発生トルクをフィードフォワード制御するようにしたことにより、アイドル回転速度が大きく変動することを防止し、エンジンに不快は振動が誘発されたり、アイドル運転が不安定になることを防止できる。請求項２に記載の発明は、前記操舵力補助手段は油圧式操舵力補助手段で、前記操舵補助力は油圧式操舵補助力とした。これにより、従来から広く使われている簡単な構成で操舵補助力を発生させることができる。
【０００５】
請求項３に記載の発明は、前記操舵力補助手段は電動式操舵力補助手段で、前記操舵補助力は電動式操舵補助力とした。これにより、油圧式に比べて軽量で省スペースな構成で操舵補助力を発生させることができ、且つ、操舵補助力を容易に制御することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図１，図２は、この発明の実施の形態１を示す図である。図１はエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置の構成図。図２はこの発明に係るエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置の動作を時間的変化の例により示すタイミングチャートである。
まず、図１により構成を説明すると、１はエンジン、２は吸気通路、３は吸気絞り弁、４はインジェクタ、５は排気通路、６は触媒、９はアイドルスイッチ、１１はノックセンサ、１２はＯ2 センサ、１５は補助空気通路、１６は補助空  気弁、１７は吸気弁、１８は排気弁、１９は点火プラグ、２１はエンジンコントローラ、３１は油圧ポンプ、３２はリザーバタンク、３３はステアリングアクチュエータ、３４はコントロールバルブ、３５はステアリングギア、３６は車輪、３７は負荷調整弁、３８は操舵角センサ、３９は操舵力センサ、４０は車速センサ、４１はパワーステアリングコントロールユニットである。
【０００７】
次に、実施の形態１の動作を説明する。
図１に示すように、パワーステアリングは、エンジン１にベルトを介して駆動される油圧ポンプ３１を備え、油圧ポンプ３１はリザーバタンク３２に貯留された作動油を吸引して吐出するようになっている。また、油圧ポンプ３１から吐出される作動油によってステアリングアシスト力を付与するステアリングアクチュエータ３３に導かれる油圧を操舵力に応じて制御するコントロールバルブ３４を備える。
コントロールバルブ３４は、ステアリング操作に連動して油圧ポンプ３１から送られる作動油の圧力と流れの方向を制御してステアリングアクチュエータ３３に供給する。これによってステアリングアクチュエータ３３に発生するアシスト力は、ステアリングギア３５を介して車輪３６を必要量だけ方向転換するようになっている。車両が直進しているときコントロールバルブ３４はアシスト力が働かないようになっている。ステアリング操作が行われると、ステアリング操舵力に応じてステアリングアクチュエータ３３にアシスト力を発生させるようになっている。
ステアリングアクチュエータ３３に導かれる油圧を可変とする負荷調整弁３７を備え、負荷調整弁３７を介してステアリングアクチュエータ３３に導かれる油圧を車速に応じて制御するパワーステアリングコントロールユニット４１を備える。このためパワーステアリングコントロールユニット４１は、車速を検出する車速センサ４０からの検出信号が入力される。
パワーステアリングコントロールユニット４１には、車速に応じた負荷調整弁３７の開度が設定してある。具体的には、車両停止時または低速走行時には、パワーステアリングコントロールユニット４１により負荷調整弁３７を全閉し、ステアリングアクチュエータ３３に導かれる油圧力を低下さえることなく、最大のステアリングアシスト力が得られる。高速走行時には、ステアリングアクチュエータ３３に導かれる油圧力を低下させて、小さいステアリングアシスト力が得られる。
【０００８】
一方、エンジン１において、吸入空気は吸気通路２を通ってエンジン１のシリンダに吸入され、燃料はインジェクタ４より噴射供給される。シリンダ内で燃焼したガスは排気通路５に設置された触媒６に導入される。
吸気通路２には吸気絞り弁３が備えられ、さらに吸気絞り弁３をバイパスする補助空気通路１５が備えられており、この補助空気通路１５の途中には補助空気弁１６が設けられる。補助空気弁１６の開度を運転条件に応じて調整するエンジンコントロールユニット２１が備えられ、基本的にアイドル回転速度を目標値に一致させるように、補助空気弁１６の開度や点火時期を制御して、エンジントルクを増減させることによりエンジン負荷に対応してアイドル回転速度を安定化する。
【０００９】
エンジンコントロールユニット２１には、種々のアイドル運転条件における目標回転速度が設定してあり、具体的には、ステアリングアクチュエータ３３に導かれるアシスト油圧に応じた目標回転速度、オートマチックトランスミッションのシフト位置における各目標回転速度、エアコンが作動しているときの目標回転速度、エンジン冷却水温に応じての目標回転速度等が設定してあり、各条件に対応してエンジン回転速度が目標回転速度と一致するように制御される。
ところが一般的に、このようにアイドル回転速度の制御が行われている状況において、車両停止時や低速走行時にステアリング操作が行われ、フル転舵状態で操舵力が加えられると、機構的な限界に達しているにも関わらずアシストは発生し続ける。このため油圧ポンプ３１の吐出圧が大きくなり油圧ポンプ３１の駆動負荷が増大し、不必要にエンジン１では燃料が消費されてしまう。またアイドル回転速度は、このような急激な負荷の変動により一時的に目標回転速度より低下し、フィードバック制御等により時間の経過と共に目標回転速度まで復帰する。このアイドル回転速度の変動により、不快な振動が誘発されたり、アイドル運転が不安定になることがある。
これに対処して実施の形態１では、パワーステアリングコントロールユニット４１は、操舵角センサ３８の検出信号がステアリングの機構的な可動限界を示す値、すなわちフル転舵状態で、かつ操舵力センサ３９の検出信号が所定値以上と検出したときに、パワーステアリングの負荷調整弁３７によりアシスト力を低下させ不必要なポンプ負荷を制御する。さらに、エンジンコントロールユニット２１は、パワーステアリングコントロールユニット４１との間で通信し、操舵角センサ３８の検出信号がステアリングの機構的な可動限界を示す値でかつ操舵力センサ３９の検出信号が所定値以上とパワーステアリングコントロールユニット４１が検出したことを示す信号を受け、補助空気弁１６の開度を調整してアイドル回転速度を目標回転速度に一致するように制御する。このとき、補助空気弁１６による制御だけでは十分な応答性が得られることが難しいことが考えられるために、さらに点火時期を協調して調整することで、より安定度の高い制御を実現する。
【００１０】
次に図２のタイミングチャートによって時間的変化を追って動作を説明する。まず、時刻ｔ１においてステアリングの操舵を開始すると、操舵角センサ３８による操舵角検出値の絶対値は増加し始める。このとき操舵力センサ３９による操舵力検出値の絶対値は、各操舵方向に対して加えられた操舵力を示す分だけ発生する。またこのとき、パワーステアリングの負荷調整弁３７には全閉状態に相当する電流を流して全閉状態としておく。したがってパワーステアリングのアシスト力はコントロールバルブ３４の開度に相当する最大のアシスト力となって現れる。アシスト力によるエンジン負荷によってアイドル回転速度が低下しないように、エンジンコントロールユニット２１により補助空気弁１６を開け、点火時期を進角する。
【００１１】
時刻ｔ２において、パワーステアリングが機構的にもうこれ以上転舵できないという状態に達した時に、操舵角センサ３８の値はあらかじめ求めておくことのできる最大値を示す。しかしこの状態では、まだアシスト力を低減させる制御を開始する条件に達していない。この状態では、さらに操舵力を加え続けても操舵力センサ３９の値も増加し続け、アシスト力もこれに応じて増加してゆく。そのためこのときもまたアシスト力によるエンジン負荷によってアイドル回転速度が低下しないように、エンジンコントロールユニット２１により補助空気弁１６を開け、点火時期を進角する。
【００１２】
時刻ｔ３において、加え続けられた操舵力があらかじめ設定しておいた所定値以上となると、パワーステアリングが可動限界に達している状態では、もうこれ以上転舵できないのであるからアシストは不要となるため、ここではじめてアシスト力を低減させる制御を開始する条件に達する。今度はパワーステアリングコントロールユニット４１により負荷調整弁３７に流す電流を減少させ、負荷調整弁３７を所定の値まで開いてゆく。これに応じてアシスト力は減少してゆき、パワーステアリングポンプ３１の負荷は低減される。そしてこのとき、負荷が低減したことにより今度はエンジン回転速度が目標値を上回って上昇してしまわないように応答良く制御する必要がある。そこで、操舵角センサ３８の値がステアリングの可動限界を示す値でかつ操舵力センサ３９の値が所定値以上となったことをパワーステアリングコントロールユニット４１で検出し、この情報の通信を受けたエンジンコントロールユニット２１により補助空気弁１６の開度を減少させると共に、補助空気弁を通過する空気の伝達特性による制御の遅れを補うために点火時期を遅角させてアイドリング回転速度が不安定になるのを防止する。
【００１３】
図３には、実施の形態２を示す。
この実施の形態２では、５１はモータであり、実施の形態１のパワーステアリングの部分が電動式となっている。ステアリング操作が行われると、操舵力センサ５６にて操舵力を検出し、コントロールユニット５７はバッテリ５３に蓄えられた電力によりモータ５１を駆動する。モータ５１の駆動力はボールねじ５２を介して車輪５９を転舵する。バッテリ５３に蓄えられる電力は、エンジン１によりベルトを介して駆動される発電機５４から供給される。図４には、モータ５１およびボールねじ５２まわりの詳細な構成を示す。６１はコイルが巻かれた直流モータの回転部分となるロータ、６２は永久磁石によるステータ、６３は整流のためのブラシ、６４はヘリカルギヤ、６５はボールシャフト、６６はボールねじであり、ヘリカルギヤ６４、ボールシャフト６５とボールねじ６６の組み合わせにより、ロータ６１の回転運動をステアリングロッド６７の直線運動に変換する機構となっている。
【００１４】
モータ５１とボールねじ５２によって発生するアシスト力は、同一の車速においては操舵力センサ５６で検出する操舵力に応じて大きくなる。この操舵力とアシスト力の関係はあらかじめコントロールユニット５７に設定されている。さらに、車速センサ５８からの車速信号はコントロールユニット５７に入力されており、車両が停止時や低速走行時では最大のアシスト力が得られ、高速走行時には小さなアシスト力が得られる。
実施の形態１で示したように、フル転舵状態において、操舵角センサ５５による操舵角検出値がステアリングの可動限界を示す値でかつ操舵力センサ５６による操舵力検出値が所定値以上であることをコントロールユニット５７で検出するとアシスト力を低減さえる。この実施の形態では、電動式のパワーステアリングで構成されており、油圧ポンプを必要としないため軽量で省スペースの構成のパワーステアリングとなっているが、基本的には実施の形態１と同様である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、その構成をステアリングの操舵角がステアリングの可動限界を示す値でかつ操舵力が所定値以上となったことを検出した場合に、負荷調整弁によりアシスト力を低減させる構成のエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置としたために、ステアリングをフル転舵してさらに操舵力を加え続けた場合においても、パワーステアリングのアシスト力を低減させ、不必要なエンジン負荷を低減し燃費の悪化を防ぐという効果が得られる。またパワーステアリングのアシスト力を低減させた場合のエンジン負荷の変動に対して、補助空気弁と点火時期を調整することによってアイドル回転速度を安定化させるエンジンおよびパワーステアリングの総合制御装置としたため、アイドル回転速度が大きく変動することを防止し、エンジンに不快な振動が誘発されたり、アイドル運転が不安定になることを防止できるという効果が得られる。請求項２に記載の発明によれば、油圧を用いて操舵補助力を発生させる構成とすることにより、簡単な構成で操舵補助力を発生させることができる。請求項３に記載の発明によれば、電動モータを用いて操舵補助力を発生させる構成とすることにより、油圧式に比べて軽量で省スペースな構成で操舵補助力を発生させることができ、かつ、操舵補助力を容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる動作を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかるモータおよびボールねじまわりの詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  吸気通路
３  吸気絞り弁
４  インジェクタ
５  排気通路
６  触媒
９  アイドルスイッチ
１１  ノックセンサ
１２  Ｏ2 センサ
１５  補助空気通路
１６  補助空気弁
１７  吸気弁
１８  排気弁
１９  点火プラグ
２１  エンジンコントローラ
３１  油圧ポンプ
３２  リザーバタンク
３３  ステアリングアクチュエータ
３４  コントロールバルブ
３５  ステアリングギア
３６  車輪
３７  負荷調整弁
３８  操舵角センサ
３９  操舵力センサ
４０  車速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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