JP2005533717A - 性能シフト時におけるエンジン速度の制御方法 - Google Patents

Abstract

転回時の車両エンジン速度を自動制御する方法及びシステムは、転回時の最適エンジン速度及びエンジン速度センサー（３８）により感知される実エンジン速度を求めるエンジン制御システム（１０）を使用する。エンジン制御システム（１０）は、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を求め、この差を現在のエンジン負荷と比較する。この比較結果に基づき、エンジン制御システム（１０）はエンジン速度を変化させるべきか否か、もしそうであれば最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を減少すべき減少量を求める。

Description

本発明は、転回時に車両エンジンのエンジン速度を自動制御する方法及びシステムにかかわる。

非常に多くの自動車が自動変速装置付きで販売されている。かかる変速装置を装備した車両が道路のカーブにさしかかると、車両の運転者はアクセルペダルから足を離すのが一般的である。その結果、車両のエンジン速度は大きく減少する。運転者は、カーブを離れると、車両を加速してエンジン速度を増加させる。このようにエンジン速度を減少した後増加させると、エンジン速度の減少及び増加に付随する時間遅れにより車両性能が低下する。

ある特定の状況下で自動変速装置がギアをシフトしないようにすることにより、車両の転回時に自動変速装置付車両の性能を改善しようとする試みがある。車両性能の改善を意図するこれらの試みはある程度成功している。一方、転回時にエンジン速度を維持しようとする試みは設計上特別な課題に直面している。実際、エンジン速度を自動制御は車両の制御を運転者から取り上げることである。従って、車両転回時にエンジン速度をうまく管理するには、運転者の操作なしに、また運転者の操作の余地を残しながら、車両が安全に動作するようにしなければならない。

さらに、エンジンに対する需要をエンジン出力を必要とする車両のそれ以外のシステムとの関連で自動エンジン速度制御装置により管理する必要がある。車両の電気系統、空調系統、パワーステアリング系統、機械及び摩擦負荷、油圧ポンプ負荷及び他の車両装置は全てエンジン負荷に影響を与えるため、車両エンジンの性能が影響を受ける可能性がある。従って、適切なエンジン制御システムはこれら全ての問題を対処しそれらを管理する必要がある。

かくして、上記設計課題を克服する、車両転回時における最適エンジン速度維持方式及びシステムが求められている。

発明の概要

本発明は、車両転回時に車両エンジンのエンジン速度を制御するシステム及び方式の両方を提供する。エンジン制御システムは、幾つかのセンサーと通信関係にあるエンジン制御ユニットを有する。１つのセンサーは車両が転回中であるか否かを感知し、別のセンサーは実エンジン速度を求め、それ以外のセンサーはエンジン負荷をモニターする。エンジン制御ユニットはこれらのセンサーにそれぞれ接続されている。このタイプのエンジン制御システムは従来から存在する。

しかしながら、既存の制御システムとは対照的に、本発明のエンジン制御システムは２種類の制御、即ち、エンジン速度論理回路及びエンジン負荷論理回路を有する。エンジン速度論理回路は、特定の転回時におけるエンジンの最適速度を求めて、この速度をその車両の実エンジン速度と比較する。その後、エンジン速度論理回路は最適エンジン速度と実エンジン速度との間に差があるか否かをチェックし、差があれば、この差を求める。

さらに、本発明のエンジン制御システムは、エンジン負荷センサーと通信し、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を現在のエンジン負荷及び負荷需要と比較するエンジン負荷論理回路を有する。この比較結果に基づき、エンジン負荷論理回路は最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を減少すべき減少量を求める。このようにして、エンジン速度論理回路はエンジン負荷を支配する論理回路と一体化される。エンジン速度論理回路は比例積分微分コントローラでよい。エンジン制御ユニットはさらに変速制御ユニットと通信関係にある。

従って、本発明のシステムは車両が転回中であるか否かをチェックする。車両が転回中であれば、システムは転回時における車両の最適エンジン速度を求める。その後、この最適エンジン速度を実エンジン速度と比較して、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を求める。次いで、これらの速度間の差を現在のエンジン負荷及び負荷需要と比較する。この比較結果に基づき、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を特定の段階で如何ほど減少すべきかの減少量を求める。

その後、システムは最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差をこの量だけ減少させる。システムは最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を引き続き追跡し、この差をエンジン負荷と比較し、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差が特定のレベルに到達するまでエンジン速度をさらに減少すべき量を求める。さらに、実エンジン速度をこの最適エンジン速度より所定の大きさだけ高い値に維持してエンジン速度が最低レベル以下に減少しないようにする。

実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差はエンジン速度を増減することにより減少させる。車両のエンジン速度は、車両エンジンのトルク出力を変化させてエンジン速度を減少させるか増加させると変化する。しかしながら、安全性を欠く運転状態を回避し良い乗り心地を得るために、本発明のシステムは、車両の安全運転とスムースな運転との両方が確保されるような条件が満足されて始めてトルク出力を変化するようにしてもよい。

図１は、車両２２に搭載された本発明のエンジン制御システム１０を示す。エンジン制御システム１０は、エンジン速度を含めてエンジン１４を制御することが知られている。エンジン制御ユニットはさらに、車両２２の変速装置１８を制御する変速制御ユニット３０と通信関係にある。

エンジン制御ユニット２６は、エンジン速度センサー３８だけでなくエンジン負荷センサー４２からデータを受けることが知られている。エンジン制御ユニット２６はまた、この例では加速度計である転回センサー３４からデータを受けるが、このセンサーは軸線Ａの方向の車両の横方向加速度による判定を行うなどして車両２２が転回中であるか否かをチェックする。図２及び３に示すように、エンジン制御システム１０はエンジン１４をモニターし制御するためにエンジン負荷論理回路５０と相互作用するエンジン速度論理回路４６を有するが、これは既存のシステムとは対照的である。図３を参照して、エンジン速度論理回路４６は車両２２が転回中であるか否かをチェックする。車両２２が転回中であれば、エンジン速度論理回路４６は転回時における車両２２の最適エンジン速度を求める。この最適エンジン速度は転回時に変化することがあり、さらに、例えば牽引力制御システムにより判断される環境条件によっても異なる場合があることに注意されたい。この最適エンジン速度は当業者により決定されるが、マッピングされたデータを介してエンジン速度論理回路４６が利用できる状態にされる。その後、エンジン速度論理回路４６は実エンジン速度を求め、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を算定する。比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラによりこの差をモニターし算定することができる。ＰＩＤコントローラはこの差のスカラー値、積分値及び微分値を与える。

その後、エンジン速度論理回路４６は最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差が所定のレベルを超えるか否かをチェックする。この所定のレベルは、実エンジン速度が最適エンジン速度に十分近い場合エンジン制御論理回路４６が実エンジン速度に影響を与えないようにするための最適エンジン速度の許容誤差として作用する。さらに、この所定レベルを設けると、例えばエンジンに対する損傷またはエンジンの失速を回避するに必要な、実エンジン速度の最低エンジン速度以下への減少が確実に阻止される。あるいは、エンジン速度が所定の限界を超えるのを阻止する最高エンジン速度を設けてもよい。そうしなければ、エンジン制御論理回路４６は最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を出力する。

最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差が十分に小さくない、即ち、最適エンジン速度の所定レベル以内にない場合、エンジン制御システム１０は最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差をエンジン１４の実エンジン負荷または実負荷需要と比較する。エンジン１４には、空調ユニット、パワーステアリング系統、電気的負荷、車両及び車両システムの両方の機械及び摩擦負荷、油圧ポンプ負荷だけでなくクルーズコントロールの負荷条件の作用による負荷がかかっている。さらに、転回時には、運転者はエンジン１４が応答してエンジン１４にさらなる負荷をかけるように要求することがある。上記及び他の公知のエンジン負荷はエンジン負荷論理回路５０がモニターし管理する。エンジン制御システム１０は、エンジン速度論理回路４６及びエンジン負荷論理回路５０を用いて最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を減少すべき減少量を求める。

例えば、車両２２の空調系統が作動中の場合、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差の減少量は空調系統が作動中でない場合よりも小さいかもしれない。かかるエンジン負荷の調整により、エンジン負荷需要は大きく変動せず、エンジン動作をさらにスムースにすることができる。さらに、クルーズコントロールが作動中であるか、または運転者が例えば加速か制動するなどしてエンジン１４の制御を要求する場合、エンジン制御システム１０は最適速度と実エンジン速度との間の差を減少すべきでないと決定することがある。このようにして、エンジン速度の制御を運転者による制御またはクルーズコントロールによる制御の下位に置く。当業者は、スムースな乗り心地を確保しながら性能を最適化するようにエンジン１４に対するエンジン負荷需要を調整することができる。この特定の性能及びエンジン条件は実際、特定の車両及び特定の運転条件により変動するものである。しかしながら、実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差の減少量とエンジン負荷条件との間の相互作用は本発明の明確な特徴点の一つである。

最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差の減少量が一旦求められると、エンジン制御システム１０は、実エンジン速度と最適エンジン速度との差の減少量が所定の大きさを超えるか否かをチェックする。即ち、その減少量が有意な大きさであれば、エンジン制御システム１０は、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を変化させないようにしてエンジン１４を確実にスムースに動作させる決定を下す。かかる状況は、実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差が有意な大きさである場合に生じることがある。この特徴を具備しないと、エンジン制御システム１０は、実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差を急速に減少させようとするため、エンジン１４が速度を急速に変化させ、エンジンのレスポンスに急激な変化が生じることになる。この問題を回避するため、エンジン制御システム１０は、実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差の減少量が受け入れ可能なレベルに到達するまで待機する。もしそうであれば、エンジン制御システム１０は実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差を減少するようにエンジン１４に命令する。実エンジン速度は一般的に、転回時にはエンジン制御システム１０からの干渉を受けることなく減少するため、実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差がこのレベルに到達するまでの時間は非常に長いものではない。

この点で、エンジン制御システム１０は、エンジン１４に対して、特定の段階で求めた減少量に基づきエンジン１４のトルク出力を増加または減少させるよう命令する。安全予防のために、エンジン制御システム１０はエンジン速度を特定の時点で減少すべきか否か再びチェックし、トルクリクエストを生ぜしめるステップを再びチェックする。例えば、エンジン制御システム１０は、牽引力制御システムにより検知されるような牽引状態によりトルク要求を実行しないと決定することがある。あるいは、エンジン制御システム１０はトルク出力を変化させる。エンジン１４からのトルク出力を変化させた後、エンジン制御システムは図３に示すステップＣ乃至Ｈを繰り返す。

このようにして、エンジン制御システム１０は車両転回時に最適エンジン速度を維持するかまたは最適エンジン速度に近づくようなエンジン１４の制御を可能にする。エンジン制御システム１０は、車両の安全動作に影響を与えるかそのスムースな運転性を減少させるエンジン速度の変化を阻止する特徴を有する。従って、エンジン制御システム１０は、既存のシステムにより解決されなかった設計課題を克服しながら車両転回時において最適エンジン速度を維持するという目的を達成する。

上記説明は限定的なものでなく例示的なものである。本発明の多数の変形例及び設計変更は上記説明に鑑みて可能である。本発明の好ましい実施例を開示した。しかしながら、当業者は本発明の範囲内にある特定の変形例及び設計変更が含まれるのを認識するであろう。従って、頭書の特許請求の範囲内において本発明を特定の実施例とは異なる態様で実施することができる。この理由により、本発明の真の範囲を決定するには頭書の特許請求の範囲を検討すべきである。

本発明のエンジン制御システムの概略図である。 図１の本発明によるエンジン制御システムの別の概略図であり、エンジン速度論理回路、エンジン負荷論理回路及びエンジンの間の相互作用を強調表示する。 図２の論理回路の流れ図を示す。

Claims (20)

1. 車両エンジンの制御方法であって、
   ａ）車両の転回状態を感知し、
   ｂ）転回状態の車両の最適エンジン速度を求め、
   ｃ）転回状態の車両の実エンジン速度を求め、
   ｄ）実エンジン速度を最適エンジン速度と比較し、
   ｅ）最適エンジン速度と実エンジン速度との間に差があるか否かチェックし、
   ｆ）最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差をエンジン負荷と比較し、
   ｇ）ステップｆ）に基づき最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を減少すべき減少量を求めるステップより成る車両エンジンの制御方法。
2. ｈ）ｇ）で求めた減少量だけ最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を減少させるステップを含む請求項１の方法。
3. ステップｃ）乃至ｈ）は差が所定レベルに到達するまで反復される請求項２の車両エンジンの制御方法。
4. 実エンジン速度は所定のオフセット量により最適エンジン速度に到達するのを阻止される請求項３の方法。
5. ステップｈ）は、ステップｇ）により求める減少量が所定の大きさを超えない場合にのみ実行される請求項２の方法。
6. ステップｈ）は、実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差を減少するように実エンジン速度を変化させるステップより成る請求項２の方法。
7. 実エンジン速度を変化させるステップは車両エンジンのトルク出力を変化させるステップより成る請求項６の方法。
8. トルク出力はステップｇ）の量に基づき変化される請求項７の方法。
9. トルク出力は所定の条件を満足する場合にのみ変化される請求項８の方法。
10. 所定の条件は車両操作上の安全性の懸念に関連がある請求項９の方法。
11. 車両エンジンの制御方法であって、
    ａ）車両の転回状態を感知し、
    ｂ）転回状態の車両の最適エンジン速度を求め、
    ｃ）転回状態の車両の実エンジン速度を求め、
    ｄ）実エンジン速度を最適エンジン速度と比較し、
    ｅ）最適エンジン速度と実エンジン速度との間に差があるか否かチェックし、
    ｆ）最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差をエンジン負荷と比較し、
    ｇ）ステップｆ）に基づき最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差を減少すべき減少量を求め、
    ｈ）最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差をステップｇ）で求めた量だけ減少させるステップより成り、ステップｈ）は車両エンジンのトルク出力を変化させることにより実エンジン速度を変化させて実エンジン速度と最適エンジン速度との間の差を減少させるステップより成る車両エンジンの制御方法。
12. ステップｃ）乃至ｈ）は差が所定レベルに到達するまで反復される請求項１１の車両エンジンの制御方法。
13. 実エンジン速度は所定のオフセット量により最適エンジン速度に到達するのを阻止される請求項１２の方法。
14. ステップｈ）は、ステップｇ）により求める減少量が所定の大きさを超えない場合にのみ実行される請求項１１の方法。
15. トルク出力はステップｇ）の量に基づき変化される請求項１１の方法。
16. トルク出力は所定の条件を満足する場合にのみ変化される請求項１５の方法。
17. 所定の条件は車両操作上の安全性の懸念に関連がある請求項１６の方法。
18. エンジン制御システムであって、
    車両のエンジン制御ユニットと、
    エンジン制御ユニットと通信関係にあり、車両の転回状態を感知するセンサーと、
    エンジン制御ユニットと通信関係にあるエンジン速度センサーと、
    エンジン制御ユニットと通信関係にあるエンジン負荷センサーと、
    エンジン速度センサーと通信関係にあり、エンジン制御ユニットを導くエンジン速度論理回路と、
    エンジン負荷センサーと通信関係にあるエンジン負荷論理回路とより成り、
    エンジン速度論理回路は転回状態にある車両の最適エンジン速度を求め、エンジン速度センサーから転回状態の車両の実エンジン速度を求め、エンジン速度論理回路はさらに実エンジン速度を最適エンジン速度と比較し、最適エンジン速度と実エンジン速度との間に差があるか否かチェックし、
    エンジン負荷論理回路は、最適エンジン速度と実エンジン速度との間の差をエンジン負荷と比較し、エンジン負荷に基づき前記差を減少すべき量を求めるエンジン制御システム。
19. エンジン速度論理回路は比例積分微分コントローラにより実現される請求項１８のエンジン制御システム。
20. エンジン制御ユニットは変速制御ユニットと通信関係にある請求項１８のエンジン速度システム。

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