(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル開度を電子的に制御するエンジンの出力制御装置において、
上記スロットル開度を設定する制御手段に、
アクセルペダル操作量から要求加速度を設定する手段と、
実際のエンジン出力と理論エンジン出力とに基づいて見掛け車重を設定する手段と、
少なくとも上記要求加速度と上記見掛け車重とに基づき必要馬力を設定する手段と、
少なくとも上記必要馬力に基づきスロットル開度を設定する手段とが備えられていることを特徴とするエンジンの出力制御装置。
【請求項２】
前記見掛け車重を設定する手段には、
定速走行時のエンジン負荷に基づいて実際のエンジン出力を設定する手段と、見掛け車重をパラメータとして計算される理論エンジン出力が上記実際のエンジン出力に略同一となるような値に見掛け車重を設定する手段とが備えられていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの出力制御装置。
【請求項３】
前記見掛け車重が質量で表されることを特徴とする請求項１或いは２記載のエンジンの出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搭乗人員、荷物積載重量等による車輌重量の変化に応じてスロットル開度を制御し、一定の走行状態を得るようにしたエンジンの出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクセルペダルとスロットル弁とが機械的に連結されているものでは、アクセルペダルの踏込み量に比例してスロットル弁が回動するため、例えば、平坦路走行から登坂路走行へ移行する場合、この登坂路走行において平坦路走行と同等の走行状態を得ようとする場合には、走行負荷が増加するためアクセルペダルを多めに踏み込む必要があり、従って、路面勾配が連続的に変化する走行路において常に一定の走行状態を維持するためには、運転者に走行負荷の変化に応じた細かいアクセルワークか要求されることになる。
【０００３】
このことは、加速走行においても同様で、一定の加速性能を得るためには路面勾配に応じたアクセルワークが必要となる。
【０００４】
この点、例えば特開平２−４００３９号公報に開示されているような電子制御式スロットル弁を備えるエンジンでは、アクセルペダルとスロットル弁とを電気的に接続し、アクセルペダル踏込み量に関係なくスロットル弁開度を制御することが可能であるため、アクセルペダル操作量に応じた車速及び加速性能を、路面勾配に関係なく得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンにかかる走行負荷は、路面勾配の変化のみならず搭乗人員、荷物積載量等による車両重量の増減によっても変化する。
【０００６】
しかし、上記先行技術では車両重量自体の変化が加味されておらず、従って、搭乗人員、或いは荷物積載量が大幅に増加或いは減少したことによって生じる走行負荷の変化に対しては追従制御することかできず、路面勾配の変化する走行路において一定の走行性能を得ようとする場合、車両重量の変化毎に異なるアクセルペダル操作量が要求され、運転者に違和感を与えてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、車両重量や路面勾配の変化に影響されることなく一定のアクセルペダル操作量で一定の車速及び加速性能を得ることができ、運転者のアクセルワークに対する負担を軽減するエンジンの出力制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第１のエンジンの出力制御装置は、スロットル開度を電子的に制御するものにおいて、上記スロットル開度を設定する制御手段に、アクセルペダル操作量から要求加速度を設定する手段と、実際のエンジン出力と理論エンジン出力とに基づいて見掛け車重を設定する手段と、少なくとも上記要求加速度と上記見掛け車重とに基づき必要馬力を設定する手段と、少なくとも上記必要馬力に基づきスロットル開度を設定する手段とが備えられていることを特徴とする。
【０００９】
第２のエンジンの出力制御装置は、第１のエンジンの出力制御装置において、前記見掛け車重を設定する手段には、定速走行時のエンジン負荷に基づいて実際のエンジン出力を設定する手段と、見掛け車重をパラメータとして計算される理論エンジン出力が上記実際のエンジン出力に略同一となるような値に見掛け車重を設定する手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１０】
第３のエンジンの出力制御装置は、第１、或いは第２のエンジンの出力制御装置において、前記見掛け車重が質量で表されることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、第１のエンジンの出力制御装置では、アクセルペダル操作量から要求加速度を設定し、又、実際のエンジン出力と理論エンジン出力とに基づいて見掛け車重を設定し、少なくとも上記要求加速度と上記見掛け車重とに基づき必要馬力を設定し、少なくとも上記必要馬力に基づきスロットル開度を設定する。
【００１２】
第２のエンジンの出力制御装置では、第１のエンジンの出力制御装置において、定速走行時のエンジン負荷に基づいて実際のエンジン出力を設定し、見掛け車重をパラメータとして計算される理論エンジン出力が上記実際のエンジン出力に近似する値に見掛け車重を設定する。
【００１３】
第３のエンジンの出力制御装置では、第１或いは第２のエンジンの出力制御装置において、前記見掛け車重を質量で表すことで平坦路、登坂路などの路面勾配を加味した値となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１にエンジン制御系の全体概略図を示す。
図中の符号１はエンジン本体で、このエンジン本体１の吸気ポート（図示せず）に連通する吸気マニホルド２の集合部にエアーチャンバ３を介して吸気管４が連通され、この吸気管４の空気取り入れ口にエアークリーナ５が配設されている。一方、排気ポート（図示せず）に連通する排気マニホルド６の集合部に連通する排気管７に触媒８が介装されている。
【００１５】
又、上記エンジン本体１のクランク軸に軸着するシグナルディスクプレート９に、該シグナルディスクプレート９の外周に所定クランク角毎に形成されている突起或いはスリット等で形成されたクランク角マークを検出するクランク角センサ１０が対設されている。
【００１６】
更に、上記吸気管４の上記エアークリーナ５の直下流に吸入空気量センサ１１が配設され、上記エアーチャンバ３の上流にスロットル弁１２が介装され、このスロットル弁１２にスロットルアクチュエータ１３が連設されている。このスロットル弁１２はアクセルペダル１４とは機械的に連設しておらず、上記スロットルアクチュエータ１３にて開度制御される。
【００１７】
又、上記吸気ポート直上流の上記吸気マニホルド２にインジェクタ１５が臨まされ、上記排気マニホルド６に酸素センサ１６が臨まされている。
【００１８】
上記スロットルアクチュエータ１３の動作量は制御装置（ＥＣＵ）２１で設定される。この制御装置２１の入力ポートに上記クランク角センサ１０、吸入空気量センサ１１、酸素センサ１６、上記アクセルペダル１４に連設し該アクセルペダル１４の開度を検出するアクセル開度センサ１７、クラッチペダル１８に連設し該クラッチペダル１８が解放状態でＯＮ動作するクラッチスイッチ１９、車速センサ２０等のエンジン及び車両走行状態を検出する各種センサ・スイッチ類が接続されている。更に、上記制御装置２１の出力ポートにスロットルアクチュエータ１３、インジェクタ１５等のエンジン駆動制御に必要な各種アクチュエータ等が接続されている。
【００１９】
上記制御装置２１では、エンジン及び車両走行状態を検出する各種センサ・スイッチ類からの出力信号に基づきスロットル弁１２の開度量（スロットル開度）、インジェクタ１５に対する燃料噴射パルス幅等を演算し、駆動信号を上記スロットルアクチュエータ１３、インジェクタ１５へ出力する。
【００２０】
上記制御装置２１におけるスロットル開度制御は、図２〜図４に示すフローチャートに従って実行される。
図示しないイグニッションスイッチをＯＮし、制御装置２１に電源が投入されると、図２に示すイニシャライズルーチンが初回１回限り実行される。このルーチンでは、後述する各ルーチンで読込まれるパラメータを初期値設定するもので、先ず、ステップＳ１で質量で表す見掛け車重Ａを初期値Ａ０（例えば、１０００／９．８[Kgf・S2/m]）に設定し、ステップＳ２で転がり抵抗係数ｕを初期値ｕ０（例えば、０．０２）に設定し、ステップＳ３で空気抵抗係数Ｂを初期値Ｂ０（例えば、０．００２）に設定し、ステップＳ４で駆動系伝達効率係数Ｅを初期値Ｅ０（例えば、０．９）に設定し、ステップＳ５で減少値ｄαを初期値ｄα０（例えば、１０[deg]）で設定してルーチンを終了する。
【００２１】
尚、上記初期値Ａ０は無積載時の車両総重量、初期値ｕ０，Ｂ０，Ｅは、車両毎に決定される固有値である。
【００２２】
次に、図３に示すスロットル開度設定ルーチンについて説明する。
このルーチンは所定時間（例えば、１０msec）毎に実行され、先ず、ステップＳ１１で、アクセル開度センサ１７からの出力信号に基づいて今回のアクセルペダル操作量（絶対量）βを算出し、ステップＳ１２で、上記アクセルペダル操作量βに基づきテーブルＴＢβを補間計算付で参照して要求加速度ａを設定する。
【００２３】
図５に示すように、上記テーブルＴＢβには上記アクセルペダル操作量βに従い、定速走行時に使用される一般的なアクセルペダル操作量の位置を０とし、それよりもアクセル操作量の減少する領域に−値の要求加速度ａが格納され、又、アクセル操作量の増加する領域に＋値の要求加速度ａが、予め実験などから求めて格納されている。
【００２４】
例えば、加速走行から定速走行へ移行する場合、運転者は最初にアクセルペダル１４を踏み込み、所定速度に達したときアクセルペダル１４を戻す。このとき上記アクセルペダル操作量βに基づいて設定される要求加速度ａは、最初に大きな＋値の要求加速度ａに設定され、次第に０値に近づく値となる。
【００２５】
次いで、ステップＳ１３で車速センサ２０の出力信号に基づいて算出した車速Ｖを読込み、ステップＳ１４で、Ｖ＝０（停車中）、且つａ≦０（アクセルペダル開放）か否かを判定し、Ｖ＝０、且つａ≦０のときはステップＳ２３へジャンプして、スロットル開度αをゼロとしてルーチンを抜ける。
【００２６】
一方、Ｖ≠０、或いはａ＞０のときは、ステップＳ１５へ進み、クランク角センサ１０の出力信号に基づいて算出したエンジン回転数ＮＥを読込み、ステップＳ１６で吸入空気量センサ１１の出力信号に基づいて算出した実吸入空気量ＱＡＲを読込む。
【００２７】
そして、ステップＳ１７で、必要馬力ＰＳを読込む。この必要馬力ＰＳは、図４に示す必要馬力設定ルーチンで設定される（詳細については後述する）。
次いで、ステップＳ１８へ進むと、上記必要馬力ＰＳとエンジン回転数ＮＥとに基づき、図７に示すマップＭＡＰＱＡを補間計算付で参照して必要吸入空気量ＱＡを設定する。上記マップＭＡＰＱＡには、必要馬力ＰＳとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとして、運転領域毎に予め実験などから求めた最適な必要吸入空気量ＱＡが格納されている。
【００２８】
その後、ステップＳ１９へ進むと、要求エンジン負荷の代表である上記必要吸入空気量ＱＡとエンジン回転数ＮＥとに基づき、図８に示すマップＭＡＰαを補間計算付で参照してスロットル開度αを設定する。このマップＭＡＰαには、必要吸入空気量ＱＡとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとして、運転領域毎に予め実験などから求めた最適なスロットル開度αが格納されている。
【００２９】
そして、ステップＳ２０へ進むと、変速中か否かをクラッチスイッチ１９の出力信号に基づき判定し、クラッチスイッチ１９がＯＮのクラッチペダル１８が解放状態のときは、変速操作を行っていないためステップＳ２２へジャンブする。
【００３０】
又、クラッチスイッチ１９がＯＦＦのクラッチペダル１８を踏み込んだ状態では、変速操作中であるためステップＳ２１へ進み、上記スロットル開度αを減少値ｄα（例えば、１０[deg]）で減算した値で更新し（α←α−ｄα）、ステップＳ２２で、アクセル開度αが０以上か否かを判定し、α≧０のときはそのままルーチンを抜ける。又、α＜０のときはステップＳ２３へ進み、スロットル開度αをゼロとして（α←０）、ルーチンを抜ける。
【００３１】
上記ステップＳ１７で読込まれる必要馬力ＰＳは、図４に示す必要馬力設定ルーチンで設定される。
このルーチンは所定時間毎に実行され、先ず、ステップＳ３１で、上記車速Ｖが０（停車状態）か否かを判定し、Ｖ≠０のときはステップＳ３２へ進み、又、Ｖ＝０のときはステップＳ３３へ分岐し、車速Ｖを１にセットしてステップＳ３９へジャンブする。
【００３２】
又、ステップＳ３１からステップＳ３２へ進むと、現走行状態が一定車速か否かを判定する。一定車速か否化の判定は、例えば前回ルーチン実行時の車速Ｖと今回の車速Ｖとを比較し、その差が一定不感帯域（例えば、±２Km/h）に収まっているか否かで行う。
【００３３】
そして、車速Ｖが一定のときはステップＳ３４へ進み、又、過渡運転等、車速Ｖが変化しているときはステップＳ３９へジャンプする。
【００３４】
ステップＳ３４へ進むと、ステップＳ３４〜ステップＳ３８において、現在の見掛け車重Ａを算出する。
先ず、ステップＳ３４では、エンジン負荷の代表である上記実吸入空気量ＱＡＲと上記エンジン回転数ＮＥとに基づき、図６に示すマップＭＡＰＰＳ０を補間計算付で参照して現在の実エンジン出力ＰＳ０を設定する。上記マップＭＡＰＰＳ０には、上記実吸入空気量ＱＡＲと上記エンジン回転数ＮＥとをパラメータとして、各運転領域毎に、実エンジン出力ＰＳ０を予め実験などから求めて格納されている。
【００３５】
次いで、ステップＳ３５で、平坦路定速走行時の理論エンジン出力ＰＳinitを、次式に示す走行抵抗から導き出した理論式に基づき算出する。
ＰＳinit←（ｕ・Ａ＋Ｂ・Ｖ2）・Ｖ／Ｅ
ここで、ｕ・Ａ・Ｖ／Ｅは転がり抵抗、Ｂ・Ｖ2・Ｖ／Ｅは空気抵抗である。
【００３６】
イグニッションスイッチをＯＮ後、最初のルーチン実行時の上記見掛け車重Ａは無積載時の車両総重量である初期値Ａ０（例えば、１０００／９．８[Kgf・S2/m]）に設定されている。
【００３７】
そして、ステップＳ３６で、上記ステップＳ３５で求めた定速走行時の理論エンジン出力ＰＳinitとマップＭＡＰＰＳ０を補間計算付で参照して設定した実エンジン出力ＰＳ０とを比較し、上記理論エンジン出力ＰＳinitが上記実エンジン出力ＰＳ０を基準とする不感帯域±Ｃ（例えば、５[PS]）に納まっているか否かを判定し、ＰＳinit＜ＰＳ０−ｃのときは、ステップＳ３７へ進み、見掛け車重Ａを設定値ｄ（例えば、１００／９．８[Kgf・S2/m]）分増加した値で更新し、ステップＳ３５へ戻り、定速走行時の理論エンジン出力ＰＳinitを再度算出する。
【００３８】
一方、上記ステップＳ３６、ＰＳinit＞ＰＳ０＋ｃのときは、ステップＳ３８へ進み、見掛け車重Ａを設定値ｄ（例えば、１００／９．８[Kgf・S2/m]）分減少した値で更新し、ステップＳ３５へ戻り、定速走行時の理論エンジン出力ＰＳinitを再度算出する。
【００３９】
そして、上記ステップＳ３６で、上記理論エンジン出力ＰＳinitが実エンジン出力ＰＳ０を基準とする不感帯域±Ｃに収まったとき（ＰＳ０−ｃ≦ＰＳinit≦ＰＳ０＋ｃ）、即ち、現在の見掛け車重Ａが決定したときはステップＳ３９へ進む。この見掛け車重Ａは、走行条件が定速走行時のエンジン負荷、及び走行抵抗に基づいて算出されているため、荷物積載重量、搭乗人員の増減は勿論のこと、路面勾配に関する因子も含まれている。
【００４０】
そして、ステップＳ３２，Ｓ３３、或いはＳ３６からステップＳ３９へ進むと、要求加速度ａを達成するための必要馬力ＰＳを次式に示す加速状態を含めた理論式から算出してルーチンを抜ける。
ＰＳ←（ａ・Ａ＋ｕ・Ａ＋Ｂ・Ｖ2）・Ｖ／Ｅ
ここで、ａ・Ａ・Ｖ／Ｅは加速抵抗である。
【００４１】
このように、本実施の形態では、必要馬力ＰＳを決定する因子である見掛け車重Ａが、荷物積載重量、搭乗人員、及び路面勾配に応じて可変設定され、必要馬力ＰＳが上記見掛け車重Ａを含めた値として算出されるため、例えば、荷物積載重量や搭乗人員の増加、或いは登坂路走行等により走行負荷が増加した場合であっても、上記見掛け車重Ａの増加により必要馬力ＰＳが増加するので、運転者は、走行負荷の変化とは無関係に一定のアクセルワークで走行可能となる。特に、登坂路走行時には、平坦路と同等のアクセルペダル踏込み量で、平坦路と同様の速度、或いは加速度で走行することが可能となり、アクセルワークが軽減される。
【００４２】
尚、図９に示すように、上記ステップＳ２０で変速操作中と判定されたときは、クラッチスイッチ１９が再びオンされるまで、ステップＳ２１で、設定演算周期（例えば、１０msec）毎に、スロットル開度αが減少値ｄαづつ減少されるため、運転者が変速操作中にアクセルペダル１４を踏み続けていたとしても、エンジン回転数が吹き上がることはなく、アクセルワークによる負担がより一層軽減される。
【００４３】
そして、上記スロットル開度αに対応する駆動信号がスロットルアクチュエータ１３に出力され、スロットル弁１２がシリンダに供給する必要吸入空気量ＱＡに対応する吸入空気量を流通する開度に制御される。
【００４４】
尚、インジェクタ１５に対する燃料噴射パルス幅は、上記必要吸入空気量ＱＡ或いは実吸入空気量ＱＡＲと、エンジン回転数ＮＥとに基づき設定した基本噴射量を各種補正係数でフィードフォワード補正及びフィードバック補正して設定される。
【００４５】
ところで、本実施の形態では動力伝達手段として手動変速装置を示したが、自動変速装置を搭載する車両に適用できることは云うまでもない。この場合、ステップＳ２０における変速操作中か否かの判定は、制御装置２１で設定される変速シフトプログラムに従って出力される変速指示信号を参照して行う。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、少なくともアクセルペダル操作量に基づいて設定した要求加速度と実際のエンジン出力と理論エンジン出力とに基づいて設定した見掛け車重とに基づき必要馬力を設定し、少なくともこの必要馬力に基づいて必要吸入空気量を設定し、この必要吸入空気量とエンジン回転数とに基づきスロットル開度を設定するようにしたので、必要馬力が見掛け車重の関数となって変化する。このため、この見掛け車重を車両重量や路面勾配の変化に対して可変に設定すると、それに応じて上記必要馬力が増減されるため、車両重量や路面勾配の変化に影響されることなく一定のアクセルペダル操作量で一定の車速、及び加速性能を得ることができ、運転者のアクセルワークに要する負担を軽減することができる。
【００４７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、見掛け車重をパラメータとして計算される理論エンジン出力が実際のエンジン出力に近似するような値に見掛け車重を設定するようにしたので、車両に車重センサや傾斜センサ等を設けることなく搭乗人員の増減、路面勾配の変化に応じた必要馬力を算出することができ、従って、安価でしかも既存の車種に採用ことが容易で、汎用性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御系の全体概略図
【図２】イニシャライズルーチンを示すフローチャート
【図３】スロットル開度設定ルーチンを示すフローチャート
【図４】必要馬力設定ルーチンを示すフローチャート
【図５】要求加速度を設定するテーブルの概念図
【図６】現在のエンジン出力を設定するマップの概念図
【図７】必要吸入空気量を設定するマップの概念図
【図８】スロットル開度を設定するマップの概念図
【図９】変速操作時のスロットル開度変化を示す特性図
【符号の説明】
１…エンジン本体
Ａ…見掛け車重
ａ…要求加速度
ＮＥ…エンジン回転数
ＰＳ…必要馬力
ＰＳinit…理論エンジン出力
ＰＳ０…実エンジン出力
ＱＡ…必要吸入空気量
ＱＡＲ…実吸入空気量
Ｖ…車速
α…スロットル開度
β…アクセルペダル操作量
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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