(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転速度センサと、車速センサと、アクセルペダル・センサと、前記各センサ出力を取込み前記アクセルペダル・センサの出力に応じて前記内燃機関に供給する燃料流量を制御する制御回路とを備え、この制御回路は、車速が一定値以下であり内燃機関の回転速度が低下したときに燃料供給を増大させるアイソクロナス制御モードを設定する手段を備え、
車両の進行方向に対する路面勾配を検知する勾配センサを備え、前記制御回路はこの勾配センサ出力が所定値を越える上り勾配を示すことを条件に、前記アイソクロナス制御モードを設定する手段を含む
内燃機関の電子制御装置において、
車両が停止したときに前記勾配センサが出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、その後の３ないし７回目のピーク値の中間値を平均して勾配値を演算する手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
【請求項２】
内燃機関の回転速度センサと、車速センサと、アクセルペダル・センサと、前記各センサ出力を取込み前記アクセルペダル・センサの出力に応じて前記内燃機関に供給する燃料流量を制御する制御回路とを備え、この制御回路は、車速が一定値以下であり内燃機関の回転速度が低下したときに燃料供給を増大させるアイソクロナス制御モードを設定する手段を備え、
車両の進行方向に対する路面勾配を検知する勾配センサを備え、前記制御回路はこの勾配センサ出力が所定値を越える上り勾配を示すことを条件に、前記アイソクロナス制御モードを設定する手段を含む
内燃機関の電子制御装置において、
車両が停止したときに前記勾配センサが出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、その後の３ないし７回目のピーク値について５つのピーク値間の面積を演算し、その面積の平均を求めて、その面積の平均値をピーク値間のサンプリング回数で割ることにより勾配値を演算する手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車に利用する。本発明は、車両に搭載される勾配検出装置およびこの勾配検出装置を用いた内燃機関の電子制御装置の改良に関する。本発明は、坂道発進補助制御あるいはターボ過給手段（ＴＩ）を備えアイソクロナス制御を行う装置を備えた内燃機関に利用するに適する。
【０００２】
【従来の技術】
大型自動車の坂道発進操作を容易にするために坂道発進補助装置が広く用いられている。この坂道発進補助装置は、ブレーキ圧力が一定値を越えて車速が零になったときに、車両の走行方向に所定値を越える勾配があることを勾配センサが検出すると、運転者がブレーキペダルから足を離しても自動的にブレーキ圧力を保持して制動状態を維持する。ついで運転者が車両を発進させるために変速機を発進位置に設定し、クラッチをつなぎ、アクセルペダルを踏込んだときには、最も適切なタイミングで自動的にブレーキ圧力を自動的に解放し制動状態を解除する装置である。
【０００３】
一方、排気量が小さい小型の内燃機関で大きい出力を得るためにターボ過給手段（ＴＩ）を設ける技術が知られている。このターボ過給手段を有する内燃機関は低速回転時ではターボ機構が有効に作用しないので、低速回転速度における出力トルクが小さくなる欠点を回避するために設けられたものである。特に、貨物用のディーゼル機関では、積載重量が大きいときの坂道発進などの場合に、クラッチをミートさせた瞬間に内燃機関の回転速度が低下し、発進に必要なトルクが十分に得られないことがある。これを解消するためにアイソクロナス制御手段が設けられ、車速が一定値以下であり、内燃機関の回転速度が低下したときに燃料供給量を自動的にかつ急激に増大させ目標回転数を維持する制御を行うものである。このアイソクロナス制御モードを設定する条件のひとつは勾配センサの出力が示す勾配の大きさが所定値を越えたことである。すなわち、このアイソクロナス制御モードは、低速時（停車時を含む）の車両進行方向の勾配が所定値を越えたときに設定され、その勾配の大きさに対応してあらかじめ定められた特性曲線にしたがって燃料の供給量を制御するように構成される。
【０００４】
これらの制御は各種センサにより検出される検出値にもとづいて行われるために、その検出値は相応に正確であることが必要である。特に、坂道発進補助制御やアイソクロナス制御においては車両停止時の勾配センサの出力が重要であり、従来装置では、正確な値を得るために車両が走行状態から停止状態になったときに生じるピッチングがおさまったときの勾配センサの出力によりそのときの勾配値を設定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは勾配センサを搭載したアイソクロナス制御装置および坂道発進補助装置について、多数の試験走行を行ったところ、このようなときに勾配センサの検出にわずかでも遅れがあると、坂道発進補助制御あるいはアイソクロナス制御に不都合を生じることがあることがわかった。すなわち、路面には長い勾配や短い勾配がいたるところにあり、また、短い上り勾配の直後に短い下り勾配が現れるような路面状況もある。例えば、鉄道の踏切を越える路面がこれにあたる。車両が踏切の直前でいったん停車して上り勾配の路面を発進させると、すぐに踏切を越えて路面が下り勾配になるような場面である。このような路面状況は実際の道路に数多く存在し、このような路面状況のもとでは、停車後車両の振動が収束する前にただちに発進することが度々行われることがある。そして、このような場合に、勾配センサの出力値がアイソクロナス制御あるいは坂道発進補助制御に対して最適な値になっていないことがあることがわかった。
【０００６】
これをさらに分析すると、車両の停車後の振動は、車輪と車体との間の支持バネの状態、それら支持バネのばね定数、およびショックアブソーバの特性などに影響される。そして、振幅の大きさは、積み荷の状況、すなわち積み荷の大きさおよび積み荷の位置などが影響し、さらに、停車直前の加速度（負の加速度）が大きく影響する。発明者らは実測を繰り返した結果、車両の停車直後の振動は直前の加速度の大きい影響を受け、複雑に変動するが、最初の正負の振幅を無視することにより、振動は均一化し相当程度に精度の高い演算装置を得ることができることがわかり、複雑な数式の演算を行う必要がなく実用的に利用価値の高い勾配センサの出力演算手法に至った。
【０００７】
本発明はこのような背景に行われたものであって、勾配センサによる勾配値の検出を車両の振動がある場合にも、速やかにかつ正確に行うことができる装置を提供することを目的とする。本発明は、勾配センサによる勾配値の検出を車両の停車後に車両が振動している状態で行うことを目的とする。本発明は、坂道発進補助制御およびアイソクロナス制御をより有効にすることができる装置を提供することを目的とする。本発明は運転の自動制御を適正化することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両が走行状態から停止状態になったときの勾配値の検出を車体のピッチングによる波形を利用して検出することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明の第一の観点は、内燃機関の回転速度センサと、車速センサと、アクセルペダル・センサと、前記各センサ出力を取込み前記アクセルペダル・センサの出力に応じて前記内燃機関に供給する燃料流量を制御する制御回路とを備え、この制御回路は、車速が一定値以下であり内燃機関の回転速度が低下したときに燃料供給を増大させるアイソクロナス制御モードを設定する手段を備え、車両の進行方向に対する路面勾配を検知する勾配センサを備え、前記制御回路はこの勾配センサ出力が所定値を越える上り勾配を示すことを条件に、前記アイソクロナス制御モードを設定する手段を含む内燃機関の電子制御装置において、車両が停止したときに前記勾配センサが出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小および極大を示す各一つのピーク波形を除き、その後の数個のピークから勾配値を演算する手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記演算する手段は、車両が停止したときに勾配センサが出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、３ないし７回目のピーク値についてピーク値の中間値の平均を勾配値とする手段を含み、５つのピーク値の中間値のうち、もっとも近い３値を平均して勾配値とすることが望ましい。
【００１１】
車両は走行状態から停止状態になった直後にピッチングを起こし前後に揺動する。勾配センサがこの揺動を検出し電圧波形として制御回路に送出する。制御回路はこの検出出力を取込み勾配角度の変化を示す電圧波形の振幅から最初に示された波形の極小値および極大値を取り除き、その後に継続して現れる複数の極小値および極大値について加重平均を行いその値を検出値とする。
【００１２】
すなわち、車両が停車したときに勾配センサが最初に出力した第一の極小値（ＭＩＮ．１）と第一の極大値（ＭＡＸ．１）とを除外して、続いて出力した第二の極小値（ＭＩＮ．２）、第二の極大値（ＭＡＸ．２  ）、第三の極小値（ＭＩＮ．３）、第三の極大値（ＭＡＸ．３）および第四の極小値（ＭＩＮ．４）の５つのピーク値について、
｛（ＭＩＮ．２）＋（ＭＡＸ．２）｝／２
｛（ＭＡＸ．２）＋（ＭＩＮ．３）｝／２
｛（ＭＩＮ．３）＋（ＭＡＸ．３  ）｝／２
｛（ＭＡＸ．３）＋（ＭＩＮ．４）｝／２
の演算を行いそれぞれの平均出力電圧を求める。この４個の平均値の中で相互に最も近い値を示す３個を選択しその平均値を演算する。演算により求められた値があらかじめ定められた基準値（ＶＳ  ）より大きければ上り勾配を示し、小さければ下り勾配を示す。また、基準値（ＶＳ  ）に対する値の大きさが勾配値を示す。
【００１３】
このように、車両停止時のピッチングにより生じる波形の振幅を利用して停車後のきわめて短い時間で勾配値を検出することにより、車体の振動が静止するまで見合せていた時間分だけ早期に検出を行うことができ、より早くかつ正確に勾配値を検出することが可能となる。これにより起伏が細かく現れる路面であっても即時に対応して各種の制御を行うことができる。
【００１４】
勾配値を算出するための別の方法として、前記演算する手段は、車両が停止したときに勾配センサが出力する勾配検知角度の振動波形をサンプリングし、最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、３ないし７回目のピーク値について５つのピーク値間の面積を演算し、その面積の平均を求めて、その面積の平均値をピーク値間のサンプリング回数で割ることにより勾配値を求める手段を含むことができる。
【００１５】
これによれば波形上に現れる複数の極小値と極大値とを結ぶ曲線によってそれぞれ示される面積を演算することにより勾配値を設定することができる。すなわち、第一の極小値（ＭＩＮ．１）と第一の極大値（ＭＡＸ．１）とを結ぶ曲線によって示される面積、および第一の極大値（ＭＡＸ．１）と第二の極小値（ＭＩＮ．２）と結ぶ曲線によって示される面積を除外し、その後に現れる第二の極小値（ＭＩＮ．２）と第二の極大値（ＭＡＸ．２）とを結ぶ曲線によって示される面積（Ａ）、第二の極大値（ＭＡＸ．２  ）と第三の極小値（ＭＩＮ．３）とを結ぶ曲線によって示される面積（Ｂ）、第三の極小値（ＭＩＮ．３）と第三の極大値（ＭＡＸ．３）とを結ぶ曲線によって示される面積（Ｃ）、および第三の極大値（ＭＡＸ．３）と第四の極小値（ＭＩＮ．４）とを結ぶ曲線によって示される面積（Ｄ）をそれぞれ求め、この４個の面積について、
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４
の演算を行い面積の平均値を算出する。さらにこの平均値をピーク値間のサンプリング回数で除して出力電圧値を算出し、基準値（ＶＳ  ）に対する値の大きさによって勾配値の大きさをあらわす。この場合も面積Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち値の近い３個を選択して平均値を求めることができる。この方法によっても前述同様の効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の第二の観点は、車両に設けられた勾配センサの勾配検知波形を処理して車両が停止したときに勾配値を検出する勾配検出装置において、車両の停車後に前記勾配センサが出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小および極大を示す各一つのピーク波形を除き、その後の数個のピークについての振幅波形から勾配値を演算する手段を備えたことを特徴とする。演算は簡単な加重平均演算を行うことにより実用的に十分な精度の結果が得られる。
【００１７】
勾配値を演算する手段は、車両が停止後に勾配センサが出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、３ないし７回目のピーク値についてピーク値の中間値の平均を勾配値とする手段を含み、５個のピーク値の中間値のうち、もっとも近い３値を平均して勾配値とすることが望ましい。
【００１８】
前記演算する手段は、車両が停止したときに勾配センサが出力する勾配検知角度の振動波形をサンプリングし、最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、３ないし７回目のピーク値について５個のピーク値間の面積を演算し、その面積の平均を求めて、その面積の平均値をピーク間のサンプリング回数で割ることにより勾配値を求める手段を含むことができる。
【００１９】
この勾配検出装置の場合も勾配値の演算は前述の電子制御装置と同様に行い、同様の効果を得ることができる。
【００２０】
なお、勾配センサの出力に対して移動平均処理等のフィルタリング処理を行って、エンジン振動、ノイズ等を取り除くことが検出精度を高める上で有用である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
【００２２】
【実施例】
次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は勾配検出装置が備えられた電子制御装置と坂道発進補助装置とが併用された構成を例に説明する。
【００２３】
（第一実施例）
図１は本発明第一実施例の要部の構成を示すブロック図である。
【００２４】
本発明第一実施例は、内燃機関１の回転速度を検出する回転速度センサ２と、車速を検出する車速センサ３と、アクセルペダル２１の踏込み量を検出するアクセルペダル・センサ４と、変速機２５がニュートラル位置にあることを検出するギヤ位置センサ５と、車両の進行方向に対する路面勾配を検出する勾配センサ６と、クラッチペダル２３の踏込みストロークを検出するクラッチストローク・センサ７と、ブレーキペダル２２の操作を検出するブレーキ・スイッチ８と、クラッチペダル２３が踏まれたか否かを検出するクラッチ油圧スイッチ９と、前記各センサおよび各スイッチの出力を取込みアクセルペダル・センサ４の出力に応じて内燃機関１に供給する燃料流量を制御する制御回路１０と、坂道発進補助装置３０とが備えられる。
【００２５】
ここで制御回路１０は必ずしも独立の回路であることは必要でなく、コンピュータ回路の中に実質的に以下の制御を行う回路を設けることにより実現できる。
【００２６】
制御回路１０には、勾配センサ６の出力が所定値を越える上り勾配を示すことを条件に、車速が一定値以下であり内燃機関１の回転速度が低下したときに燃料供給を増大させるアイソクロナス制御モードを設定する手段が備えられる。
【００２７】
さらに、本発明の特徴として、制御回路１０に、車両が走行を停止したときに勾配センサ６が出力する勾配検知角度の振幅波形から最初の極小値および極大値を示す各一つのピーク波形を除き、その後の数個のピーク値について振幅波形の加重平均を行って勾配値を演算する手段、すなわち、３ないし７回目のピーク値について加重平均を行ってピーク値の中間値の平均を算出し、５個のピーク値の中間値のうち最も近い３値を平均して勾配値とする手段が含まれる。
【００２８】
坂道発進補助装置３０には、フロントタンク３１、リヤタンク３２およびリザーブタンク３３と、フロントタンク３１およびリヤタンク３２に蓄積された空気圧をブレーキペダル２２の操作により供給するフロントブレーキバルブ３４およびリヤブレーキバルブ３５と、このフロントブレーキバルブ３４およびリヤブレーキバルブ３５から空気圧が供給されたときにストップランプを点灯させるストップランプスイッチ３６と、制御回路１０からの制御信号にしたがって開閉動作を行いフロントブレーキブースタ３７およびリヤブレーキブースタ３８に空気圧を供給する電磁弁３９とが備えられる。また、制御回路１０には、ブレーキ・スイッチ８の出力が制動状態を示し車速が零であるときに電磁弁３９に対してブレーキ圧力を保持させる制御信号を送出する手段と、ブレーキ圧力が保持された状態で前進発進位置もしくは後退位置を示しクラッチストローク・センサ７が所定のストロークを検出したときにブレーキ圧力を解除する制御信号を送出する手段とが含まれ、ブレーキ圧力が印加されている状態で、クラッチペダルが深く踏み込まれ、ギヤが前進発進位置または後退位置に投入された後に、クラッチペダルが抜かれて、所定ストロークに達したときに、自動的にブレーキ圧力が解放される。
【００２９】
次に、このように構成された本発明第一実施例の動作について説明する。図２は本発明第一実施例における勾配値検出動作の流れを示すフローチャート、図３は本発明第一実施例における勾配センサの出力波形を示す図である。
【００３０】
制御回路１０は、車速センサ３からの検出出力を取込み、車速が零を示しているか否かを判定する。車速が零を示していれば車両は停止状態にあるとして、勾配センサ６からの出力を取込む。この出力は車両停止時のピッチングにより図３に示すように波形として取込まれる。
【００３１】
制御回路１０は、この出力波形から第一の極小値ＭＩＮ．１、第一の極大値ＭＡＸ．１、第二の極小値ＭＩＮ．２、第二の極大値ＭＡＸ．２、第三の極小値ＭＩＮ．３、第三の極大値ＭＡＸ．３および第四の極小値ＭＩＮ．４を求める。
【００３２】
ここで、第一の極小値ＭＩＮ．１および第一の極大値ＭＡＸ．１は出力波形が非対称であるので除外し、図３の黒点で示す第二の極小値ＭＩＮ．２、第二の極大値ＭＡＸ．２、第三の極小値ＭＩＮ．３、第三の極大値ＭＡＸ．３および第四極小値ＭＩＮ．４の値をメモリに記憶する。
【００３３】
次いで、第二の極小値ＭＩＮ．２、第二の極大値ＭＡＸ．２、第三の極小値ＭＩＮ．３、第三の極大値ＭＡＸ．３および第四の極小値ＭＩＮ．４の５個のピーク値について次の演算を行いそれぞれの平均出力電圧ａ、ｂ、ｃ、ｄを求める。
【００３４】
ａ＝｛（ＭＩＮ．２）＋（ＭＡＸ．２）｝／２
ｂ＝｛（ＭＡＸ．２）＋（ＭＩＮ．３）｝／２
ｃ＝｛（ＭＩＮ．３）＋（ＭＡＸ．３）｝／２
ｄ＝｛（ＭＡＸ．３）＋（ＭＩＮ．４）｝／２
さらに、この平均出力電圧ａ、ｂ、ｃ、ｄのうち最も値の近い３個を選択してその平均値を算出する。この算出された値があらかじめ定められた基準電圧（ＶＳ  ）に対して大きければ上り勾配における出力電圧を示し、小さければ下り勾配における出力電圧を示す。また、基準電圧（ＶＳ  ）に対する値の大きさが勾配角度を示す。基準値（ＶＳ  ）は車体が水平状態にあるときの勾配センサ６の出力電圧とし、勾配センサ６が出力する電圧範囲が０Ｖ〜５Ｖであるとしたときに、例えば２．５Ｖに設定される。
【００３５】
このように、本発明の特徴とするところは、車両停止時に生じるピッチングがおさまるのを待ってから勾配値を検出するのではなく、ピッチングにより生じる波形の振幅を利用して車両停止直後に検出を行うことができるので、短い上り勾配の直後に短い下り勾配があるような路面であっても、坂道発進補助を行うための制御、アイソクロナス制御などを含む勾配値に基づいて行われる各種制御を路面状況に応じて即時かつ正確に行うことができる。
【００３６】
（第二実施例）
本発明第二実施例は、制御回路１０に、車両が停止したときに勾配センサが出力する勾配検知角度の振動波形をサンプリングし、最初の極小および極大を示す各一つのピーク値を除き、３ないし７回目のピーク値について５個のピーク値間の面積を演算し、その面積の平均を求めて、その面積の平均値をピーク値間のサンプリング回数で割ることにより勾配値を求める手段が含まれ、その他は図１に示す第一実施例同様に構成される。
【００３７】
図４は本発明第二実施例における勾配値検出動作の流れを示すフローチャート、図５は本発明第二実施例における勾配センサの出力波形を示す図である。
【００３８】
制御回路１０は、車速センサ３からの検出出力を取込み、車速が零を示しているか否かを判定する。車速が零を示していれば車両は停止状態にあるとして、勾配センサ６からの出力を取込む。この出力は車両停止時のピッチングにより図５に示すように波形として取込まれる。
【００３９】
制御回路１０は、この出力波形から第一の極小値ＭＩＮ．１、第一の極大値ＭＡＸ．１、第二の極小値ＭＩＮ．２、第二の極大値ＭＡＸ．２、第三の極小値ＭＩＮ．３、第三の極大値ＭＡＸ．３および第四の極小値ＭＩＮ．４を求める。
【００４０】
ここで、第一の極小値ＭＩＮ．１および第一の極大値ＭＡＸ．１は出力波形が非対称であるので、除外し、図５の黒点で示す第二の極小値ＭＩＮ．２と第二の極大値ＭＡＸ．２、第二の極大値ＭＡＸ．２と第三の極小値ＭＩＮ．３、第三の極大値ＭＡＸ．３と第四の極小値ＭＩＮ．４とをそれぞれに結ぶ曲線によって囲まれた面積Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを演算しメモリに記憶する。
【００４１】
次いで、算出された面積Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち値の近い３個を選択し平均値〔外１〕を算出する。さらに、この平均値（外１〕を一つの面積についてのサンプリング数で除して出力電圧値を算出する。この算出された値があらかじめ定められた基準値（ＶＳ  ）に対して大きいときは上り勾配を示し、小さいときは下り勾配を示す。また、基準値（ＶＳ  ）に対する出力電圧の大きさが勾配値を示す。基準値（ＶＳ  ）は第一実施例同様に設定される。
【００４２】
【外１】
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【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、勾配センサによる勾配値の検出を車両が停車してからきわめて短い時間に実用的に十分な程度に正確に行うことができる。本発明の装置は複雑な演算を必要とすることなく、ソフトウエアをわずかに改造するだけで安価に実現することができる。これにより、短い上り勾配の直後に短い下り勾配があるような路面であっても、ただちに上り勾配または下り勾配の値を検出することが可能となり、坂道発進補助制御、アイソクロナス制御を含む勾配値に基づいて行われる各種制御をそのときの路面状況に応じて適切に行うことができ、運転操作性ひいては安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一実施例の要部の構成を示すブロック図。
【図２】本発明第一実施例における勾配値検出動作の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明第一実施例における勾配センサの出力波形を示す図。
【図４】本発明第二実施例における勾配値検出動作の流れを示すフローチャート。
【図５】本発明第二実施例における勾配センサの出力波形を示す図。
【符号の説明】
１    内燃機関
２  回転速度センサ
３  車速センサ
４  アクセルペダル・センサ
５  ギヤ位置センサ
６  勾配センサ
７  クラッチストローク・センサ
８  ブレーキ・スイッチ
９  クラッチ油圧スイッチ
１０  制御回路
１１  電子ガバナ制御回路
２１  アクセルペダル
２２  ブレーキペダル
２３  クラッチペダル
２４  クラッチ
２５  変速機
３０  坂道発進補助装置
３１  フロントタンク
３２  リヤタンク
３３  リザーブタンク
３４  フロントブレーキバルブ
３５  リヤブレーキバルブ
３６  ストップランプイスッチ
３７  フロントブレーキブースタ
３８  リヤブレーキブースタ
３９  電磁弁
【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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