JP2007101315A - Fuel consumption operational device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関への燃料噴射量情報に基づいて予め設定された演算周期毎に燃費を演算する車両の燃費演算装置に関する。 The present invention relates to a fuel consumption calculation device for a vehicle that calculates fuel consumption for each preset calculation cycle based on fuel injection amount information to an internal combustion engine.
例えば、大型トラック等のように、良好な燃料消費率で走行することが要求される車両では、短時間(例えば、数秒程度)毎に単位燃料消費量あたりの走行距離、あるいは、単位走行距離あたりの燃料消費量等の燃費情報をリアルタイムで演算し、表示する技術が提案及び実用化されている(例えば特許文献1参照)。
このように、短い期間毎の車両の燃費情報をリアルタイムに表示すれば、運転者は、表示された燃費情報を参照して、良好な燃費で走行するために最適な走行速度を予測して、走行速度を調整することが可能となり、車両を走行させる際の燃費向上に非常に有効である。
For example, in a vehicle that is required to travel at a good fuel consumption rate, such as a large truck, the travel distance per unit fuel consumption or per unit travel distance every short time (for example, about several seconds) A technique for calculating and displaying fuel consumption information such as fuel consumption in real time has been proposed and put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
In this way, if the fuel consumption information of the vehicle for each short period is displayed in real time, the driver refers to the displayed fuel consumption information, predicts the optimum traveling speed for traveling with good fuel consumption, The traveling speed can be adjusted, which is very effective for improving the fuel consumption when the vehicle is traveling.
また、近年、コモンレール技術の実用化に伴い、大型トラック等に多く用いられるディーゼルエンジン搭載車両においても燃料噴射量の電子制御化が可能になった結果、燃料噴射単位での燃料噴射量を極めて正確に把握することができるようになっている。
このような燃費情報の演算は、エンジンの電子制御装置(ECU)の燃料噴射量設定部で設定される燃料噴射量情報に基づいて行われる。
Such calculation of fuel consumption information is performed based on fuel injection amount information set by a fuel injection amount setting unit of an electronic control unit (ECU) of the engine.
しかしながら、燃料噴射量情報(燃料噴射量信号)には、微小な変動(即ち、ノイズ)が多く含まれる(図5参照)。特に、ディーゼルエンジンは一般に、ガソリンエンジンと比較して燃料噴射量の増減が大きいため、燃料噴射量情報には多くのノイズが含まれる。
このため、燃料噴射量信号をECUがそのまま燃費情報の演算に用いるとノイズ等の影響によって算出される燃費情報にばらつき生じ、不安定になるので、このノイズの影響を抑制するため、ECUでは所定のフィルタ係数で燃料噴射量信号にフィルタ処理を行うことによって信号を安定化させた上で燃費情報を演算している。
However, the fuel injection amount information (fuel injection amount signal) includes a lot of minute fluctuations (that is, noise) (see FIG. 5). In particular, since the diesel engine generally has a large increase / decrease in the fuel injection amount as compared with the gasoline engine, the fuel injection amount information includes a lot of noise.
For this reason, if the ECU directly uses the fuel injection amount signal for calculation of fuel consumption information, the fuel consumption information calculated due to the influence of noise or the like will vary and become unstable. The fuel consumption information is calculated after the signal is stabilized by performing a filtering process on the fuel injection amount signal with the filter coefficient.
このフィルタ処理には、一次再帰型の低域通過フィルタ(LPF)が用いられ、LPFでは、所定の演算周期(例えば20ミリ秒)毎に所定のフィルタ係数に基づいてフィルタ演算が行われる。
また、LPFでは、(a+b=1,a>0,b>0)を満たすフィルタ係数a,bを設定し、入力された信号(フィルタ前信号)L0(n)と1演算周期前にLPFが算出したフィルタ後信号F0(n−1)とにフィルタ係数a,bをそれぞれ乗算したものを加算することによってフィルタ後信号F0(n)を算出するようになっている[即ち、F0(n)=aL0(n)+bF0(n−1)]。
For this filtering process, a first-order recursive low-pass filter (LPF) is used, and the LPF performs a filter operation based on a predetermined filter coefficient every predetermined operation period (for example, 20 milliseconds).
In the LPF, filter coefficients a and b satisfying (a + b = 1, a> 0, b> 0) are set, and the input signal (pre-filter signal) L 0 (n) and the LPF one calculation cycle before There calculated filter after the signal F 0 (n-1) and the filter coefficients a, and calculates the filter after the signal F0 (n) by adding a material obtained by multiplying b respectively [i.e., F 0 (N) = aL 0 (n) + bF 0 (n−1)].
これにより、フィルタ前信号に含まれるノイズ(微小変化)分は、LPFによるフィルタ処理によってカット又は抑制されてフィルタ後信号は滑らかな変動特性となる。
なお、LPFによってフィルタ処理されたフィルタ後信号はそれ以前の各周期におけるフィルタ前信号の影響を累積的に受けることになるが、この影響は、その時点に近いフィルタ前信号ほど大きく、その時点から遠いフィルタ前信号ほど小さくなる。
As a result, the noise (small change) included in the pre-filter signal is cut or suppressed by the filter processing by the LPF, and the post-filter signal has smooth fluctuation characteristics.
Note that the post-filter signal filtered by the LPF is cumulatively affected by the pre-filter signal in each previous period, but this effect is greater for the pre-filter signal closer to that point, and from that point onwards. The far pre-filter signal becomes smaller.
このとき、1演算周期前のフィルタ後信号F0(n−1)を乗算するフィルタ係数bの値を大きく[入力信号L0(n)を乗算するフィルタ係数aの値を小さく]する(フィルタを重くするともいう)ほど、算出されるフィルタ後信号は当該演算周期における入力信号L0(n)内のノイズがより強く抑制されるので、振幅の大きなノイズでも十分に抑制することができる。 At this time, the value of the filter coefficient b multiplied by the filtered signal F 0 (n−1) before one calculation cycle is increased [the value of the filter coefficient a multiplied by the input signal L 0 (n) is decreased] (filter Since the noise in the input signal L 0 (n) in the calculation cycle is more strongly suppressed in the calculated filtered signal, even noise with a large amplitude can be sufficiently suppressed.
しかし、このようにフィルタ係数aの値を小さくすると最新の入力信号L0(n)が軽視されることになるので、例えば、図5に示すようにフィルタ前信号L0(n)が大きく変化した場合、フィルタ後信号の値にフィルタ前信号の変動が反映されるまでの応答遅れΔTが大きくなってしまう。
反対に、フィルタ係数aの値を大きく(フィルタ係数bの値を小さく)設定する(フィルタを軽くするともいう)と応答遅れΔTを小さくすることができるが、ノイズの振幅が大きい場合にはノイズを十分に抑制することができず、ECUによる燃費情報演算が不安定になってしまう。
However, if the value of the filter coefficient a is reduced in this way, the latest input signal L 0 (n) is neglected. For example, the pre-filter signal L 0 (n) changes greatly as shown in FIG. In this case, the response delay ΔT until the fluctuation of the pre-filter signal is reflected in the value of the post-filter signal becomes large.
On the contrary, if the value of the filter coefficient a is set large (the value of the filter coefficient b is made small) (also referred to as making the filter lighter), the response delay ΔT can be reduced, but if the noise amplitude is large, the noise The fuel consumption information calculation by the ECU becomes unstable.
したがって、燃料噴射量信号をフィルタ処理してノイズを抑制する場合には、フィルタ係数a,bの値はできる限り、燃料噴射量情報の変化に対して応答遅れを許容範囲内に抑えながらも、ノイズを一定レベル以上抑制することができる値に設定することが望ましい。
しかしながら、従来の技術によれば、燃料噴射量情報に振幅の大きいノイズが含まれるため、このノイズを除くように信号安定化処理を行うと安定化処理後の燃料噴射量情報の応答遅れが大きくなり、ノイズの抑制と応答遅れの回避とを同時に実現することが困難であった。そして、信号安定化後の燃料噴射量の応答遅れが大きくなると、例えば、燃費情報の表示に遅れが生じてしまうことになり、実際には良好な燃費状態でないにも関らず、運転者が良好な運転状態であると誤判断して、実際には良好でない燃費での走行を行ってしまうことが考えられ、かえって燃費を悪化させることも起こりうる。
Therefore, when the noise is suppressed by filtering the fuel injection amount signal, the values of the filter coefficients a and b are as much as possible while suppressing the response delay within the allowable range with respect to the change of the fuel injection amount information. It is desirable to set the value so that noise can be suppressed above a certain level.
However, according to the conventional technology, noise with a large amplitude is included in the fuel injection amount information. Therefore, if the signal stabilization process is performed so as to remove this noise, the response delay of the fuel injection amount information after the stabilization process is large. Thus, it is difficult to simultaneously suppress noise and avoid response delay. And if the response delay of the fuel injection amount after signal stabilization becomes large, for example, the display of fuel consumption information will be delayed, and the driver will not be in good fuel consumption state in reality. It is conceivable that the vehicle is erroneously judged to be in a good driving state and actually travels with a fuel consumption that is not good, and the fuel consumption may worsen.
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、燃費情報の演算に用いる燃料噴射量情報に含まれるノイズを十分に抑制できると同時に、信号安定化処理にかかる応答遅れを低減して、応答性良く安定した燃費情報を演算できるようにした、車両の燃費演算装置を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such problems, and can sufficiently suppress noise included in the fuel injection amount information used for calculation of fuel consumption information, and at the same time reduce response delay for signal stabilization processing, It is an object of the present invention to provide a vehicle fuel consumption calculation device capable of calculating stable fuel consumption information with good responsiveness.
上述の目的を達成するために、請求項1記載の本発明の車両の燃料演算装置は、車両に搭載された内燃機関への燃料噴射量情報に基づいて予め設定された演算周期毎に燃費を算出する燃費演算装置において、前記燃料噴射量情報を移動平均処理する移動平均手段と、該移動平均手段の出力を低域通過フィルタ処理するフィルタ手段と、をそなえたことを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, a fuel calculation device for a vehicle according to a first aspect of the present invention provides fuel efficiency at a predetermined calculation cycle based on fuel injection amount information to an internal combustion engine mounted on the vehicle. The fuel consumption calculation device to be calculated is characterized by comprising moving average means for moving average processing the fuel injection amount information and filter means for low pass filter processing the output of the moving average means.
また、請求項2記載の本発明の車両の燃料演算装置は、請求項1のものにおいて、該移動平均手段は、1演算周期毎に、前回までに入力された連続するr−1回の演算周期分の前記燃料噴射量情報及び今回の演算周期での前記燃料噴射情報に基づいて該移動平均処理を行うことを特徴としている。
また、請求項3記載の本発明の車両の燃料演算装置は、請求項1又は2のものにおいて、該フィルタ手段は、1演算周期毎に該移動平均手段の出力を低域通過フィルタ処理するものであって、演算周期nにおいて該フィルタ手段から出力される出力値F(n)と、演算周期nにおいて該フィルタ手段に入力される入力値L(n)と、1演算周期前の演算周期(n−1)において該フィルタ手段から出力される出力値F(n−1)とは、F(n)=aL(n)+bF(n−1)、ただし、a+b=1,a>0,b>0の関係を満たすことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle fuel arithmetic apparatus according to the first aspect, wherein the moving average means performs the calculation of r-1 consecutive times input up to the previous time every calculation period. The moving average process is performed based on the fuel injection amount information for a period and the fuel injection information for the current calculation period.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel calculation device for a vehicle according to the first or second aspect, wherein the filter means performs low-pass filter processing on the output of the moving average means for each calculation period. The output value F (n) output from the filter unit in the calculation cycle n, the input value L (n) input to the filter unit in the calculation cycle n, and the calculation cycle (one calculation cycle before) The output value F (n-1) output from the filter means in n-1) is F (n) = aL (n) + bF (n-1), where a + b = 1, a> 0, b It is characterized by satisfying a relationship of> 0.
また、請求項4記載の本発明の車両の燃料演算装置は、請求項2又は3のものにおいて、前記演算周期の周期は10〜40ミリ秒であり、該所定周期数rは25〜100であることを特徴としている。
また、請求項5記載の本発明の車両の燃料演算装置は、請求項1〜4のものにおいて、前記内燃機関はディーゼルエンジンであることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle fuel calculation device according to the second or third aspect, wherein the calculation period is 10 to 40 milliseconds, and the predetermined number r is 25 to 100. It is characterized by being.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel calculation device for a vehicle according to the present invention, wherein the internal combustion engine is a diesel engine.
請求項1記載の本発明の燃費演算装置によれば、移動平均手段によって燃料噴射量情報を移動平均して、燃料噴射量情報に含まれるノイズを低減するので、移動平均手段の出力をフィルタ手段によって低域通過フィルタ処理する際に、応答性を重視してフィルタ係数を設定することができ、燃料噴射量情報に含まれるノイズを確実に抑制しながらも良好な応答性を得ることができる。
また、請求項2記載の本発明の燃費演算装置によれば、請求項1の効果に加え、移動平均手段は、1演算周期毎に、前回までに入力された連続するr−1回の演算周期分の燃料噴射量情報と今回の演算周期での燃料噴射量情報との合計r回の演算周期分の燃料噴射量情報の平均値を出力するので、燃料噴射量情報に含まれるノイズを低減することができる。
According to the fuel consumption calculation apparatus of the present invention as set forth in
According to the fuel consumption calculation apparatus of the present invention as set forth in
また、請求項3記載の本発明の燃費演算装置によれば、請求項1又は2の効果に加え、フィルタ係数a,bを適切に設定することで、燃料噴射量情報に含まれる燃料噴射量情報に含まれるノイズを確実に抑制しながらも良好な応答性を得ることができる。
また、請求項4記載の本発明の燃費演算装置によれば、請求項1〜3の効果に加え、演算周期の周期を10〜40ミリ秒に設定し、所定周期数rを25〜100に設定することで燃料噴射量情報に含まれる燃料噴射量情報に含まれるノイズを確実に抑制しながらも良好な応答性を得ることができる。
According to the fuel consumption calculation apparatus of the present invention, the fuel injection amount included in the fuel injection amount information can be obtained by appropriately setting the filter coefficients a and b in addition to the effect of the first or second aspect. Good responsiveness can be obtained while reliably suppressing noise included in information.
Further, according to the fuel consumption calculation apparatus of the present invention as set forth in claim 4, in addition to the effects of
また、請求項5記載の本発明の燃費演算装置によれば、請求項1〜4の効果に加え、燃料噴射量の変化が大きい一方で、特に良好な燃費性能が要求されるディーゼルエンジンにおいて応答性良く、且つ、安定した燃費演算を行うことができる。
Further, according to the fuel consumption calculation device of the present invention described in claim 5, in addition to the effects of
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図1〜図3は本発明の一実施形態に係る、車両の燃費演算装置を説明するためのものであって、図1は、燃費演算装置の全体構成を示すブロック図、図2は、燃料噴射量情報の安定化処理にかかる演算回路を模式的に示す回路図、図3は本実施形態における燃料噴射量信号とこれを信号安定化処理した信号との経時変化の一例を示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are diagrams for explaining a vehicle fuel consumption calculation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the fuel consumption calculation device, and FIG. FIG. 3 is a graph schematically showing an example of a change over time of a fuel injection amount signal and a signal obtained by performing signal stabilization processing in the present embodiment. .
本実施形態は、本発明の燃費演算装置を、車両の運転状態に合わせて最適な燃料噴射量を電子制御するディーゼルエンジン搭載車両に適用したものである。
図1に示すように、本実施形態における燃費演算装置は、メモリ(ROM,RAM)及びCPU等で構成されるECU(電子制御装置)1、車速センサ2、表示装置(表示手段)3を備えており、ECU1の入力側には、車速センサ2が接続され、ECU1の出力側には、表示装置3が接続されている。
車速センサ2は、1演算周期(ここでは、1演算周期の時間を20ミリ秒とする)毎に車両の走行速度情報[車速信号V(n)]をECU1に入力するようになっている。なお、以下に説明する全ての値の入力及び演算はこの演算周期毎に行われる。
In this embodiment, the fuel consumption calculation device of the present invention is applied to a diesel engine-equipped vehicle that electronically controls the optimal fuel injection amount in accordance with the driving state of the vehicle.
As shown in FIG. 1, the fuel consumption calculation device according to the present embodiment includes an ECU (electronic control device) 1, a
The
表示手段3は、ECU1から出力された燃費情報を運転者に視認できるように表示するように構成されている。
ECU1は、機能要素として、燃料噴射量設定部101,移動平均演算部(移動平均手段)102,燃料噴射量LPF(フィルタ手段)103,燃費演算部104,上限値リミッタ105,燃費情報LPF106を備えている。
The display means 3 is configured to display the fuel efficiency information output from the
The ECU 1 includes a fuel injection
燃料噴射量設定部101は、車両の運転状態に基づいて最適な燃料噴射量を設定し、図示しない燃料噴射弁に燃料噴射指令信号を送出する。また、燃料噴射量設定部101は、設定した燃料噴射量に基づいて、燃料噴射量情報としての燃料噴射量信号X(n)を移動平均演算部102に出力するようになっている。
なお、燃料噴射量信号X(n)は、単位時間(ここでは1時間)あたりの燃料噴射量[単位:L/h]である。また、燃料噴射量設定部101は、ECU1とは別体のECUに設け、ECU1はその情報(燃料噴射量情報)を受け取るように構成することもできる。
移動平均演算部102は、入力された燃料噴射量信号X(n)を移動平均処理して、移動平均後信号L(n)を算出し、燃料噴射量LPF103に出力する。燃料噴射量LPF103には、予め所定のフィルタ係数a,b(ただし、a>0,b>0,a+b=1)が設定され、入力された移動平均後信号L(n)をフィルタ処理して、フィルタ後信号F(n)を算出し、燃費演算部104に入力するようになっている。本実施形態では移動平均演算部102及び燃料噴射量LPF103において、燃料噴射量信号X(n)に含まれるノイズを確実に抑制しながらも、ノイズ抑制にかかる応答遅れが十分に小さくなるように信号安定化処理が行われる。この移動平均演算部102及び燃料噴射量LPF103においての信号安定化処理の詳細については後述する。
The fuel injection
The fuel injection amount signal X (n) is a fuel injection amount [unit: L / h] per unit time (here, 1 hour). Further, the fuel injection
The moving
燃費演算部104には、フィルタ後信号F(n)とともに、車速センサ2から車速信号V(n)が入力されるようになっており、燃費演算部104では、車速信号V(n)[km/h]をフィルタ後信号F(n)[L/h]で除算して、燃料1リットルあたりの走行距離として示される燃費情報信号P(n)[km/L]を算出する[即ち、P(n)=V(n)/F(n)]。
上限値リミッタ105では、入力された燃費情報信号P(n)と予め設定された所定の上限値Mとの大小関係が比較され、入力された燃費情報信号P(n)が上限値Mよりも大きい場合[即ち、P(n)>Mの場合]には、燃費情報信号P(n)の値をこの上限値Mとする。こうして上限値リミッタ105では、燃費情報信号P(n)の上限値を上限値M以下に制限するようになっている。
A vehicle speed signal V (n) is input from the
The upper
この理由について説明すると、当該演算周期に相当する期間においての燃料噴射量が、0あるいは0に近い場合等では、算出される燃費情報信号P(n)が異常に大きな値となってしまう。このような異常値を燃費情報に含めると燃費情報の正確性が損なわれるため、これを避けるために本実施形態では、上限値リミッタ105を設け、燃費情報信号P(n)が異常値となった場合には、燃費情報信号P(n)が所定の上限値M以上にならないように制限しているのである。
Explaining this reason, when the fuel injection amount in the period corresponding to the calculation cycle is 0 or close to 0, the calculated fuel consumption information signal P (n) becomes an abnormally large value. If such an abnormal value is included in the fuel efficiency information, the accuracy of the fuel efficiency information is impaired. In order to avoid this, in this embodiment, an upper
ところで、上述の移動平均演算部102及び燃料噴射量LPF103において、燃料噴射量信号X(n)に含まれるノイズは十分に抑制されるが、一方で、車速センサ2から燃費演算部104に入力される車速信号V(n)にも、燃料噴射量信号X(n)と比較して程度は大きくないものの、ある程度の振幅のノイズが含まれている。このため、このノイズに起因して、燃費演算部104で算出される燃費情報信号P(n)にもばらつきが生じ、燃費情報が安定しないことが起こりうる。
Incidentally, in the above-mentioned moving
このため本実施形態では、上限値リミッタ105から出力された燃費情報信号P(n)は燃費情報LPF106において最終的なフィルタ処理が行われ、フィルタ処理されたフィルタ後燃費情報信号Q(n)が、表示手段3に入力されて運転者に対して表示されるようになっている。
燃費情報LPF106は、燃料噴射量LPF103と同じ形式の低域通過フィルタであり、予めフィルタ係数a1,b1(ただし、a1>0,b1>0,a1+b1=1)が設定されている。ただし、燃費情報信号P(n)に含まれるノイズの振幅は、それほど大きいものではないので、フィルタ係数a1,b1は燃費情報信号P(n)に含まれるノイズを十分に抑制しながらも、特に、応答性を損なわない程度の値に設定される。なお、燃費情報信号P(n)に大きなばらつきが見られない場合には、燃費情報LPF106は省略してもよい。
Therefore, in this embodiment, the fuel efficiency information signal P (n) output from the upper
The fuel
次に、図2を参照して移動平均演算部102と燃料噴射量LPF103における信号安定化処理について説明する。ここでは、最新の演算周期を演算周期nとし、例えば、演算周期nにおける燃料噴射量信号をX(n)、1周期前の演算周期(n−1)における燃料噴射量信号をX(n−1)と表記して説明する。
図2に示すように、移動平均演算部102は、予め設定される所定数である(r−1)個の遅延回路120.1〜120.r−1と(r−1)個の加算回路121.1〜121.r−1と増幅器122とを備えている。
Next, with reference to FIG. 2, signal stabilization processing in the moving
As shown in FIG. 2, the moving
各遅延回路120.1〜120.r−1はそれぞれ直列につながれており、それぞれ、入力された信号を1演算周期遅延させて出力するように構成されている。これにより、各遅延回路120.1〜120.r−1からは、1演算周期前の演算周期(n−1)から(r−1)演算周期前の演算周期(n−r+1)までの燃料噴射量信号がそれぞれ出力されるようになっている。そして、各遅延回路120.1〜120.r−1から出力された燃料噴射量信号は、それぞれ、各加算回路121.1〜121.r−1に入力されるようになっている。また、各加算回路121.1〜121.r−1は、入力された複数の信号を加算して出力するように構成されている。 Each delay circuit 120.1-120. Each of r-1 is connected in series, and each of the input signals is configured to be output after being delayed by one calculation cycle. Thereby, each delay circuit 120.1-120. From r−1, fuel injection amount signals from the calculation cycle (n−1) one calculation cycle before to the calculation cycle (n−r + 1) before the calculation cycle (n−1) are output. Yes. And each delay circuit 120.1-120. The fuel injection amount signals output from r-1 are respectively added to the adder circuits 121.1 to 121.12. r-1 is input. Also, each adder circuit 121.1 to 121. r-1 is configured to add and output a plurality of input signals.
これにより、加算回路121.1では、燃料噴射量信号X(n)と1演算周期前の燃料噴射量信号X(n−1)とが加算され、加算回路121.2では、これに加えてさらに2演算周期前の燃料噴射量信号X(n−2)が加算される。このように、加算回路121.1〜121.r−1では、次々に1演算周期ずつ前の燃料噴射量信号が積算され、加算回路121.r−1では、演算周期nを含め、連続するr回の演算周期において移動平均演算部102に入力された燃料噴射量信号X(n),X(n−1),X(n−2),・・・X(n−r+1)が全て積算され、増幅器122に送出されることになる。
As a result, the addition circuit 121.1 adds the fuel injection amount signal X (n) and the fuel injection amount signal X (n-1) one calculation cycle before, and the addition circuit 121.2 adds to this. Further, the fuel injection amount signal X (n-2) two calculation cycles before is added. Thus, the adder circuits 121.1 to 121. In r-1, the previous fuel injection amount signal is accumulated one calculation cycle at a time, and the addition circuit 121. In r-1, the fuel injection amount signals X (n), X (n-1), and X (n-2) input to the moving
増幅器122には、入力された値を加算された燃料噴射量信号の個数(即ち、r)で除した値のゲインが設定されており、移動平均後信号L(n)として燃料噴射量LPF103に出力するようになっている。
このように、移動平均演算部102では、1演算周期毎に、前回までに入力された連続するr−1回の演算周期分の燃料噴射量信号及び今回の演算周期nでの燃料噴射量信号の合計r個の燃料噴射量信号の平均値を移動平均後信号として算出し、燃料噴射量LPF103に出力するようになっている。
The
Thus, in the moving
つまり、演算周期nにおいて移動平均演算部102は、
L(n)=[X(n)+X(n−1)+・・・+X(n−r+1)]/r
を移動平均後信号L(n)として出力し、次の演算周期(n+1)において移動平均演算部102は、
L(n+1)=[X(n+1)+X(n)+・・・+X(n−r+2)]/r
を移動平均後信号L(n+1)として出力するようになっている。
That is, in the calculation cycle n, the moving
L (n) = [X (n) + X (n−1) +... + X (n−r + 1)] / r
Is output as a signal L (n) after moving average, and in the next calculation cycle (n + 1), the moving
L (n + 1) = [X (n + 1) + X (n) +... + X (n−r + 2)] / r
Is output as a signal L (n + 1) after moving average.
なお、本実施形態では、上述のrの値を50に設定し、移動平均演算部102では、1演算周期毎に、直近の50演算周期分の燃料噴射量の平均値を算出するように設定している。
このように、各演算周期毎にばらつき(即ち、ノイズ)を持つ信号に移動平均処理を行うことにより、少ない演算周期数程度の短い変動が均されてノイズの振幅が低減される。したがって、移動平均後信号L(n)に含まれるノイズは燃料噴射量信号X(n)に含まれるノイズと比較して振幅が小さくなる。
In this embodiment, the value of r described above is set to 50, and the moving
In this way, by performing a moving average process on a signal having a variation (that is, noise) for each calculation cycle, short fluctuations of about a small number of calculation cycles are leveled, and the noise amplitude is reduced. Therefore, the noise included in the post-moving average signal L (n) has a smaller amplitude than the noise included in the fuel injection amount signal X (n).
この移動平均処理にかかる応答遅れは予め設定される所定周期数rに応じて異なるが、所定周期数rの値は移動平均後信号の応答遅れが小さくなるように設定される。また、概して、移動平均処理にかかる応答遅れは、後述する燃料噴射量LPF103のような再帰型一次低域通過フィルタでの応答遅れと比較すると大幅に小さく、燃料噴射量信号に対する移動平均後信号の応答遅れは小さい。
Although the response delay for the moving average process varies depending on the predetermined number of cycles r set in advance, the value of the predetermined number of cycles r is set so that the response delay of the signal after moving average becomes small. In general, the response delay of the moving average process is much smaller than the response delay of a recursive primary low-pass filter such as the fuel
次に、燃料噴射量LPF103について説明する。燃料噴射量LPF103は、第1増幅器131,第2増幅器132,遅延素子133,加算回路134を備えている。
第1増幅器131及び第2増幅器132にはそれぞれ、所定のフィルタ係数a,b(ただし、a+b=1,a>0,b>0)に相当するゲインa,bが設定されており、第1増幅器131及び第2増幅器132は入力された信号にそれぞれゲインa,bを乗じて出力するようになっている。
遅延回路133は上述の遅延回路120.1〜120.r−1と同様に、入力された信号を1演算周期遅延させて出力するように構成されており、加算回路134は上述の加算回路121.1〜121.r−1と同様に、入力された複数(ここでは2つ)の信号を加算して出力するように構成されている。
Next, the fuel
Gains a and b corresponding to predetermined filter coefficients a and b (where a + b = 1, a> 0, b> 0) are set in the
The
したがって、演算周期nにおいて燃料噴射量LPF103に入力された移動平均後信号L(n)は、第1増幅器131に入力され、ゲインaを乗算された信号aL(n)として加算回路134に送出される。また、第2増幅器132には、遅延回路133から1演算周期前のフィルタ後信号F(n−1)が入力され、ゲインbを乗算された信号bF(n−1)として加算回路134に送出される。
Accordingly, the post-moving average signal L (n) input to the fuel
加算回路134では、第1増幅器131及び第2増幅器132からそれぞれ入力された信号aL(n)及びbF(n−1)を加算し、
フィルタ後信号F(n)=aF(n−1)+bL(n)
を出力するようになっている。
The adding
Filtered signal F (n) = aF (n−1) + bL (n)
Is output.
なお、このフィルタ係数a,bは移動平均後信号L(n)に含まれる微小変化(ノイズ)を十分に抑制できるように予め設定された値である。この場合、フィルタ係数aを大きくしてフィルタを重くするほど振幅の大きいノイズを十分に抑制できるようになる反面、入力される信号の変化に対する応答遅れが大きくなるので、フィルタ係数a,bの値はノイズを確実に抑制できると同時に、移動平均後信号L(n)の変化に対する応答遅れが大きくならない程度の値に設定するのが好ましいが、本実施形態では、移動平均演算部102において既に燃料噴射量信号X(n)に含まれるノイズの振幅は低減されており、移動平均後信号L(n)には、振幅が大きいノイズはほとんど含まれていないので、フィルタ係数a,bの値は、応答遅れが小さくなるような値に設定することができる。
このように、本発明では、移動平均演算部102において、移動平均処理を行った後に燃料噴射量LPF103においてフィルタ処理を行うことで、応答性良く、且つ、燃料噴射量信号X(n)に含まれるノイズを確実に抑制することができるようになっている。
The filter coefficients a and b are values set in advance so that a minute change (noise) included in the signal L (n) after moving average can be sufficiently suppressed. In this case, as the filter coefficient a is increased and the filter is made heavier, noise with a large amplitude can be sufficiently suppressed. On the other hand, since the response delay with respect to the change of the input signal increases, the values of the filter coefficients a and b are increased. Is preferably set to such a value that the noise can be reliably suppressed and the response delay to the change in the signal L (n) after the moving average does not increase. Since the amplitude of the noise included in the injection amount signal X (n) is reduced, and the noise L having a large amplitude is hardly included in the moving average signal L (n), the values of the filter coefficients a and b are The value can be set so that the response delay becomes small.
As described above, in the present invention, the moving
本発明の一実施形態に係る、車両の燃費演算装置はこのように構成されているので、特に、移動平均演算部102において、燃料噴射量信号X(n)に含まれるノイズの振幅を低減する。これによって、ノイズの振幅が低減された移動平均後信号L(n)を燃料噴射量LPF103においてフィルタ処理する際には、燃料噴射量LPF103の第1増幅器131に設定されるフィルタ係数aの値を大きく(bの値を小さく)設定してフィルタを軽くしても、移動平均後信号L(n)に含まれるノイズを十分に抑制することができる。また、フィルタ係数aの値が大きく設定されることにより、フィルタ後信号F(n)は、最新の移動平均後信号L(n)の影響を大きく受けることになり、入力される移動平均後信号L(n)の変化に対する応答性を向上させることができる。これによって、図3に示すように、燃料噴射量信号X(n)に対するフィルタ後信号F(n)の応答遅れΔTを低減することができる。
Since the vehicle fuel consumption calculation device according to an embodiment of the present invention is configured as described above, in particular, the moving
なお、上述のように本実施形態では、最初に燃料噴射量信号X(n)を移動平均処理した後に、比較的軽いフィルタ係数でフィルタ処理を行うことで、ノイズの抑制と良好な応答性とを両立させることができる。しかしながら、最初に燃料噴射量信号X(n)にフィルタ処理を行った後、移動平均処理を行って得た信号安定化後信号F’(n)は、図4に示すように良好な応答性を確保することができないことを本願発明者は確認した。 As described above, in the present embodiment, after first performing the moving average process on the fuel injection amount signal X (n), the filter process is performed with a relatively light filter coefficient, thereby suppressing noise and good responsiveness. Can be made compatible. However, the signal stabilization signal F ′ (n) obtained by first performing the filtering process on the fuel injection amount signal X (n) and then performing the moving average process has good responsiveness as shown in FIG. The inventor of the present application confirmed that the above cannot be secured.
この理由については、燃料噴射量信号X(n)に信号安定化処理を行う場合の特性として、移動平均処理では、振幅が大きいノイズに対して、応答性良く、ノイズの振幅を低減させる効果が得られるが、振幅が小さいノイズに対して移動平均処理を行う場合にはノイズの振幅抑制効果が小さくなる。
このため、燃料噴射量信号X(n)を信号安定化処理する際に、最初に低域通過フィルタ処理を行って、その後、移動平均処理を行う場合には十分にノイズを抑制するためには、上述の燃料噴射量LPF103のフィルタ係数bを大きくする(フィルタを重くする)か、上述の移動平均演算部102における所定周期数rの値を大きくする必要があり、この結果、図4に示すように大きな応答遅れΔTが生じてしまうことになる。
For this reason, as a characteristic when performing signal stabilization processing on the fuel injection amount signal X (n), the moving average processing has an effect of reducing noise amplitude with good response to noise with large amplitude. Although it is obtained, when the moving average process is performed on noise having a small amplitude, the noise amplitude suppressing effect is reduced.
For this reason, when the signal stabilization process is performed on the fuel injection amount signal X (n), the low-pass filter process is first performed, and then the moving average process is performed to sufficiently suppress noise. Therefore, it is necessary to increase the filter coefficient b of the fuel
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、本発明の燃費演算装置をディーゼルエンジン搭載車両に適用しているが、搭載する内燃機関はディーゼルエンジンに限らずガソリンエンジンでも同様に適用することができる。また、実施形態では、本発明の燃費演算装置の演算結果を表示して良好な燃費での走行を運転者に啓発するようにしているが、燃費演算装置の演算結果の用途はこのような燃費情報の表示装置に限定するものではなく、何にでも適用することができる。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the fuel efficiency calculation device of the present invention is applied to a vehicle equipped with a diesel engine. However, the internal combustion engine to be mounted is not limited to a diesel engine, but can be applied to a gasoline engine as well. In the embodiment, the calculation result of the fuel consumption calculation device of the present invention is displayed so that the driver is enlightened with driving with good fuel consumption, but the calculation result of the fuel consumption calculation device is used for such fuel consumption. The present invention is not limited to the information display device, and can be applied to anything.
また、上述の実施形態においては、算出した燃費情報信号P(n)をフィルタ処理してノイズを抑制しているが、本発明において燃料噴射量情報を移動平均処理してノイズを低減した信号を低域通過フィルタでフィルタ処理することで、燃料噴射量情報に含まれるノイズが十分に抑制されるので、燃費情報信号P(n)に含まれるノイズも抑制されることになる。 In the above-described embodiment, the calculated fuel consumption information signal P (n) is filtered to suppress noise. However, in the present invention, the fuel injection amount information is subjected to moving average processing to reduce the noise. Filtering with the low-pass filter sufficiently suppresses the noise included in the fuel injection amount information, so that the noise included in the fuel efficiency information signal P (n) is also suppressed.
したがって、燃費情報信号P(n)に含まれるノイズが十分に小さい場合には燃費情報LPF106は省略して実施することも可能である。一方、車速情報に大きなノイズが含まれる場合などでは、燃費情報信号P(n)に含まれるノイズが大きくなることも考えられる。このような場合には、燃料噴射量信号X(n)と同様に、最初に燃費情報信号P(n)を移動平均処理した後、燃費情報LPF106でフィルタ処理するようにしても良い。このようにすれば、実施形態における燃料噴射量信号X(n)の信号安定化処理と同様に、燃費情報信号P(n)についても、ノイズの確実な抑制と良好な応答性の確保とを両立させることができる。
Therefore, when the noise included in the fuel consumption information signal P (n) is sufficiently small, the fuel
また、上述の実施形態においては、演算周期の時間が20ミリ秒であり、最も好適であるが1演算周期の時間はこれに限定するものではない。
ただし、演算周期を40ミリ秒程度よりも長く設定すると演算及び制御の頻度が低減するのでCPU等にかかる負荷は低減するが、燃料噴射量信号X(n)や車速信号V(n)等の精度(データ密度)が低下し、算出される燃費情報の正確性が損なわれる。
In the above-described embodiment, the time of the calculation cycle is 20 milliseconds, which is most suitable, but the time of one calculation cycle is not limited to this.
However, if the calculation cycle is set longer than about 40 milliseconds, the frequency of calculation and control is reduced, so the load on the CPU and the like is reduced. However, the fuel injection amount signal X (n), the vehicle speed signal V (n), etc. The accuracy (data density) is lowered, and the accuracy of the calculated fuel consumption information is impaired.
また、演算周期を10ミリ秒程度よりも短く設定すると、算出される燃費情報の正確性は向上するが、それよりも、時間当たりの演算及び制御の頻度が過多となり、CPUにかかる負荷が大きくなりすぎる。
このため、演算処理にかかる負荷を抑えながら、燃料噴射量信号に対する応答遅れの増大及び制御上の精度の悪化が生じないように、演算周期の長さは略10〜40ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
In addition, if the calculation cycle is set shorter than about 10 milliseconds, the accuracy of the calculated fuel consumption information is improved, but the calculation and control frequency per hour is excessive, and the load on the CPU is large. Too much.
For this reason, the length of the calculation cycle is set in the range of about 10 to 40 milliseconds so that the response delay to the fuel injection amount signal is not increased and the control accuracy is not deteriorated while suppressing the load on the calculation process. It is preferable to do this.
また、実施形態において、移動平均演算部102において設定される所定周期数rの値についても50に限定するものではない。
ただし、所定周期数rの値が大きすぎると、燃料噴射量信号に対する移動平均後信号の応答遅れが大きくなってしまう。
また、所定周期数rの値が小さすぎると燃料噴射量信号に含まれるノイズの振幅を十分に低減することができない。このため、所定周期数rの値は、25〜100の範囲に設定するのが好ましい。
In the embodiment, the value of the predetermined number of cycles r set in the moving
However, if the value of the predetermined period number r is too large, the response delay of the signal after moving average with respect to the fuel injection amount signal becomes large.
Further, if the value of the predetermined cycle number r is too small, the amplitude of noise included in the fuel injection amount signal cannot be sufficiently reduced. For this reason, it is preferable to set the value of the predetermined period number r in the range of 25-100.
1 ECU
2 車速センサ
3 表示装置
101 燃料噴射量設定部
102 移動平均演算部(移動平均手段)
103 燃料噴射量LPF(フィルタ手段)
104 燃費演算部
105 上限値リミッタ
106 燃費情報LPF
120.1〜120.r−1,133 遅延回路
121.1〜121.r−1,134 加算回路
122 増幅器
131 第1増幅器
132 第2増幅器
1 ECU
2
103 Fuel injection amount LPF (filter means)
104 Fuel
120.1-120. r-1, 133 delay circuit 121.1-121. r-1,134
Claims (5)
前記燃料噴射量情報を移動平均処理する移動平均手段と、
該移動平均手段の出力を低域通過フィルタ処理するフィルタ手段と、
をそなえたことを特徴とする、車両の燃費演算装置。 In a fuel consumption calculation device that calculates fuel consumption for each predetermined calculation cycle based on fuel injection amount information to an internal combustion engine mounted on a vehicle,
Moving average means for moving average processing the fuel injection amount information;
Filter means for low pass filtering the output of the moving average means;
A vehicle fuel consumption calculation device characterized by comprising:
ことを特徴とする、請求項1記載の車両の燃費演算装置。 The moving average means is calculated every calculation cycle,
The fuel consumption calculation device for a vehicle according to claim 1, wherein:
演算周期nにおいて該フィルタ手段から出力される出力値F(n)と、演算周期nにおいて該フィルタ手段に入力される入力値L(n)と、1演算周期前の演算周期(n−1)において該フィルタ手段から出力される出力値F(n−1)とは、
F(n)=aL(n)+bF(n−1)
ただし、a+b=1,a>0,b>0
の関係を満たす
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車両の燃費演算装置。 The filter means performs low-pass filter processing on the output of the moving average means for each calculation cycle,
The output value F (n) output from the filter means in the calculation cycle n, the input value L (n) input to the filter means in the calculation cycle n, and the calculation cycle (n−1) one calculation cycle before The output value F (n−1) output from the filter means in FIG.
F (n) = aL (n) + bF (n-1)
However, a + b = 1, a> 0, b> 0
The vehicle fuel consumption calculation device according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
ことを特徴とする、請求項2又は3に記載の車両の燃費演算装置。 4. The vehicle fuel consumption calculation apparatus according to claim 2, wherein the cycle of the calculation cycle is 10 to 40 milliseconds, and the predetermined cycle number r is 25 to 100. 5.
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両の燃費演算装置。 The vehicle internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the internal combustion engine is a diesel engine.
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