JP2010084735A - 動力取出機構装備車のエンジン制御方法及び動力取出機構装備車用エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両動作の不具合時にあっても、ＰＴＯ機能を可能な限り継続可能とし、作業の安全性、信頼性の確保を可能する。
【解決手段】
電子制御ユニット１においては、車両動作制御のための種々の制御処理が実行されて、実際に車両動作制御に供される第１のエリアと、第１のエリアによる車両動作制御の故障の有無を診断可能に構成された第２のエリアとが形成され、車両動作制御の１つとして、エンジン回転数を一定に維持し、車両に装備された上物の駆動を可能とする動力取出制御処理が実行されるようになっており、第２のエリアにおける診断によって第１のエリアによる車両動作制御に故障有りと診断された場合には、第１のエリアにおいて演算算出された目標エンジン回転数に代えて、第２のエリアにおいて演算算出された目標エンジン回転数に漸減規制が施されたものが、第１のエリアにおける動力取出制御処理に供されるものとなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエンジン制御に係り、特に、ＰＴＯ（動力取出）機構を備えた作業車両における安定動作の確保、信頼性の向上等を図ったものに関する。

従来、この種の車両としては、例えば、いわゆるＰＴＯ機能を有する車両において、何らかの原因により車両動作の不良や故障が生ずると、ＰＴＯ機能が十分に機能せずに、例えば、エンジン回転数が所定回転数を超えるような場合に、危険回避の観点から燃料供給を強制的に停止するよう構成されたものなどが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００６−４６２４９号公報（第４−７頁、図１−図７）

しかしながら、作業車両の種類によっては、エンジンの急停止は、必ずしも適切ではない場合がある。例えば、消防車両において、エンジンの急停止は、放水停止を意味し、突然の放水停止は消火活動を行っている消防士などに混乱や戸惑いを招くだけでなく、消火活動そのものに支障を招くこととなる。さらには、消防車両における放水は、高圧放水を行っているため、急な放水の開始や停止は、ホースに大きな反動を与え、ホースを支えている消防士に不意に大きな力の変化を与えることとなるため、安全性の観点から好ましくないという問題もある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、車両動作に何らかの不具合いが生じた場合にあっても、ＰＴＯ機能を可能な限り継続可能とし、作業の安全性、信頼性の確保を可能とした動力取出機構装備車のエンジン制御方法及び動力取出機構装備車用エンジン制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る動力取出機構装備車用エンジン制御装置におけるエンジン制御方法は、
車両の動作制御のための種々の制御処理が実行され、実際に車両の動作制御に供される第１のエリアと、前記第１のエリアによる車両の動作制御における故障の有無の診断のために前記第１のエリアにおける車両の動作制御のための種々の制御処理と同一の制御処理が実行される第２のエリアとが設けられると共に、車両の動作制御の１つとしてエンジン回転数を一定に維持し、車両に装備された上物の駆動を可能とする動力取出制御が実行可能に構成されてなる動力取出機構装備車用エンジン制御装置におけるエンジン制御方法であって、
前記第２のエリアにおける診断処理によって、前記第１のエリアによる車両の動作制御の故障が検出された場合、前記第２のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出された目標エンジン回転数に、漸減規制を施し、当該規制後の目標エンジン回転数を、前記第１のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出される目標エンジン回転数に代えて供し、前記漸減規制が施された目標エンジン回転数を用いた動力取出制御処理の実行によってエンジン回転数の漸減を図るよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る動力取出機構装備車用エンジン制御装置は、
電子制御ユニットにおいて実行される動作制御処理に基づいて車両の動作制御を可能としてなる動力取出機構装備車用エンジン制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
車両の動作制御のための種々の制御処理が実行され、実際に車両の動作制御に供される第１のエリアと、前記第１のエリアによる車両の動作制御における故障の有無の診断のために前記第１のエリアにおける車両の動作制御のための種々の制御処理と同一の制御処理が実行される第２のエリアとが設けられると共に、車両の動作制御の１つとしてエンジン回転数を一定に維持し、車両に装備された上物の駆動を可能とする動力取出制御が実行可能に構成されてなる動力取出機構装備車用エンジン制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記他方のエリアにおける診断処理によって、前記一方のエリアによる車両動作制御の故障が検出された場合、前記他方のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出された目標エンジン回転数に、漸減規制を施し、当該規制後の目標エンジン回転数を、前記一方のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出される目標エンジン回転数に代えて供し、前記一方のエリアにおいて前記漸減規制が施された目標エンジン回転数を用いた動力取出制御処理の実行を可能に構成されてなるものである。

本発明によれば、車両動作に何らかの故障が生じても、目標エンジン回転数が漸減されるため、従来と異なり、車両動作の故障発生と共にＰＴＯ機能が即座に停止されることが回避され、上物を可能な限り継続可能としつつ、その駆動を徐々に停止させることができるため、ＰＴＯ動作の安全性の確保と共に信頼性の向上を図ることができるという効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における動力取出機構装備車用エンジン制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態において、動力取出機構装備車としては、いわゆる消防自動車を前提としており、図１に示された動力取出機構装備車用エンジン制御装置は、消防自動車に適するものである。

電子制御ユニット１は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、図示されないインジェクタに設けられたアクチュエータを駆動するための駆動回路（図示せず）等を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット１は、車両の各種動作の電子制御が実行されるようになっているもので、例えば、具体的には、燃料噴射制御、点火制御等である。
さらに、本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット１は、ＰＴＯ（動力取出）制御も実行されるものとなっている。図１においては、本発明に係る動力取出機構装備車のエンジン制御方法の実行に関連する部分の機能ブロック図が、電子制御ユニット１内に示されたものとなっている。

以下、図１に示された電子制御ユニット１内の機能ブロックについて説明することとする。
まず、本発明の実施の形態における電子制御ユニット１においては、ソフトウェアが実行されるエリアが、２つに区分されたものとなっている。
すなわち、ソフトウェア処理が実際にエンジン（図示せず）の動作制御などに供される第１のエリア（以下、便宜的に「レベル１（Ｌｖ１）」と称する）と、基本的にレベル１と同一のソフトウェアが実行されて、レベル１の故障の有無を診断する、いわばモニタ機能を果たす第２のエリア（以下、便宜的に「レベル２（Ｌｖ２）」と称する）とに区分されたものとなっている。

具体的には、まず、車両（図示せず）の適宜な部位には、ＰＴＯ機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えのためのＰＴＯ切替スイッチ２が設けられており、そのＯＮ／ＯＦＦ信号（以下、「ＰＴＯ ＯＮ／ＯＦＦ信号（ＰＴＯ ＯＮ／ＯＦＦ ＳＩＧ）」と称する）が電子制御ユニット１へ入力されて、後述するＰＴＯ制御等に供されるようになっている。

また、ＰＴＯ機構の出力軸（図示せず）に接続される上物（図示せず）は、例えば、本発明の実施の形態においては、外部から水を取り込んで高圧放出するためのポンプ（図示せず）であるが、そのポンプ出力を調整するための出力調整ボリューム３が設けられており、設定されたボリューム位置に応じた信号（以下、便宜的に「ＰＯＷＥＲ信号（ＰＯＷＥＲ ＳＩＧ）」と称する）が電子制御ユニット１に入力され、ＰＴＯ ＯＮ／ＯＦＦ信号同様、ＰＴＯ制御等に供されるようになっている。
さらに、電子制御ユニット１には、車両内に設けられたクランク角センサ４、カム角センサ５、アクセル開度センサ６などの車両動作制御に必要な各種のセンサ信号が入力されて、通常のエンジン制御などに加えて、後述するＰＴＯ制御に供されるようになっている。

次に、電子制御ユニット１内に概念的に形成されるレベル１及びレベル２について説明する。
まず、レベル１及びレベル２いずれにおいても、クランク角センサ４の出力信号に基づいて、実際のエンジン回転数に相当する実エンジン回転数が予め定められた演算式により算出されるようになっている。また、同様にカム角センサ５、アクセル開度センサ６の出力信号等に基づいて、目標エンジン回転数が予め定められた演算式により算出されるようになっている。

また、レベル１及びレベル２いずれにおいても、ＰＴＯ制御処理が実行されるようなっている。すなわち、上物（図示せず）の駆動のために、エンジン回転数が変動しないようにエンジン回転数を一定に維持するために、種々の演算処理や制御信号の生成が行われるようになっている。
そして、エンジン（図示せず）は、レベル１におけるＰＴＯ制御処理によって、その回転数制御がなされるようになっている。一方、レベル２におけるＰＴＯ制御処理は、後述するようにレベル１における各種の演算処理などに異常が生じていないかを診断するための基準として用いられるようになっている。

なお、ＰＴＯ制御以外の他の制御、すなわち、通常のエンジン制御等についても、レベル１、レベル２のそれぞれにおいて同一の演算処理等が実行されるが、実際のエンジン制御には、レベル１で得られた制御信号などが用いられるようになっている。
そして、電子制御ユニット１からは、レベル１における各種の制御処理の実行によって、点火制御信号、燃料供給制御信号、吸入空気量制御信号などの制御信号がそれぞれ対応する制御対象（例えば、図示されない点火プラグ、アクチュエータ等）へ出力されるものとなっている。

ＰＴＯ制御処理には、先に説明した実エンジン回転数、目標エンジン回転数が用いられるようになっており、レベル１、レベル２のそれぞれにおいて、それぞれ算出された実エンジン回転数、目標エンジン回転数が、それぞれのＰＴＯ制御処理に用いられるのが原則であるが、詳細は後述するように、何らかの原因によりレベル１による車両動作制御に故障が生じているとレベル２の診断処理によって診断された場合には、レベル２おける目標エンジン回転数規制切替処理によって、レベル２において得られた目標エンジン回転数に所定の規制が施された目標エンジン回転数がレベル１のＰＴＯ制御処理に供されるようになっている。
なお、図１においては、レベル２において得られた所定の規制が施された目標エンジン回転数をレベル１へ供する機能を、便宜上、１回路２接点の切替スイッチによって表しているが、これはあくまでも概念的に表したものであり、実際にハードウェアとしての切替スイッチが設けられているのものではなく、後述するように図２に示された手順に従ってソフトウェアが実行されることで実現されるものである。

レベル２は、上述のように目標エンジン回転数規制切替処理を除いて、基本的にレベル１と同一の各種の制御処理が実行されるようになっており、その制御処理において得られる種々の信号を、レベル１において得られる同様の信号と対比することで、レベル１による車両動作制御の有無、すなわち、ソフトウェア、ハードウェアの動作の異常の有無を診断する診断処理が実行されるようになっている。図１においては、「診断」と表記された箇所が便宜的に上述の診断処理の実行部分を示している。なお、図１においては、診断処理に供されるレベル１、レベル２の種々の信号については、図示を省略してある。

図２には、電子制御ユニット１において実行される目標エンジン回転数規制切替処理の手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
まず、図２に示された目標エンジン回転数規制切替処理は、電子制御ユニット１において実行される種々の制御処理の中の１つのサブルーチン処理として実行されるものである。
電子制御ユニット１において、処理が開始されると、最初に、レベル２における診断処理によって、レベル１において何らかの故障が発生しているとの検出がなされているか否かが判定される（図２のステップＳ１０２参照）。
そして、レベル２の診断処理によってレベル１の故障発生が検出されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、後述するステップＳ１０４の処理へ進む一方、レベル２による診断によるレベル１の故障は検出されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、レベル１におけるＰＴＯ制御処理に、通常通りレベル１において演算算出された目標エンジン回転数が供されることとなる（図２のステップＳ１１４参照）。

一方、ステップＳ１０４においては、レベル２において直近に算出された目標エンジン回転数が電子制御ユニット１の所定の記憶領域から読み出される。すなわち、本発明の実施の形態において、目標エンジン回転数は、算出される度毎に、電子制御ユニット１の所定の記憶領域（図示せず）に、次の処理によって新たな目標エンジン回転数が算出されるまで記憶されており、新たな目標エンジン回転数が算出されると、それまで記憶されていた目標エンジン回転数が、その新たな目標エンジン回転数によって書き換え（更新）されるようになっている。
このステップＳ１０４において、レベル２において直近に算出された目標エンジン回転数を所定の記憶領域から読み出すのは、レベル１が故障状態にあることが検出されたため、レベル１において算出された目標エンジン回転数に代えて、暫定的にレベル２で算出された目標エンジン回転数に後述する規制を施して、レベル１のＰＴＯ制御に供するためである。

次に、ステップＳ１０６においては、ステップＳ１０４で読み出されたレベル２における直近に演算算出された目標エンジン回転数に対して、規制処理が施されることとなる。
すなわち、本発明の実施の形態においては、予め設定された漸減規制特性線に基づいて、目標エンジン回転数に漸減規制が施され、レベル１で算出された目標エンジン回転数に代えてレベル１におけるＰＴＯ制御に供されるものとなっている（図２のステップＳ１０８参照）。

ここで、本発明の実施の形態における漸減規制特性線は、例えば、図３に示されたように、時間の経過に従って目標エンジン回転数を徐々に低下せしめるものとなっている。この図３に示された漸減規制線の例の場合、漸減規制開始から所定時間の間は、目標エンジン回転数は、ステップＳ１０４で得られた値に保持され、所定時間経過後は、所定の減少率（単位時間に対する目標エンジン回転数の低下回転数）で低下せしめられるものとなっている。すなわち、この図３に示された特性線の場合、目標エンジン回転数を所定の減少率で低下せしめる部分は、いわゆるランプ特性となっており、先の減少率は換言すればランプ定数である。
かかる漸減規制線は、電子制御ユニット１の記憶領域に予め記憶されて用いられるようになっている。
なお、規制開始の時点は、ステップＳ１０６の処理が最初に実行される時点である。

このように漸減規制が施された目標エンジン回転数（以下、便宜的に「規制目標エンジン回転数」と称する）は、レベル１において演算算出された目標エンジン回転数に代えて、レベル１におけるＰＴＯ制御に供され、この規制目標エンジン回転数に基づいてＰＴＯ制御が実行されることとなる（図２のステップＳ１１０参照）。

次いで、規制目標エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｋに達したか否かが判定され（図２のステップＳ１１２参照）、所定値Ｋに達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
一方、ステップＳ１１２において、規制目標エンジン回転数Ｎｅが未だ所定値Ｋに達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１０６へ戻り、それ以後の一連の処理が繰り返されることとなる。
なお、ここで、所定値Ｋは、例えば、本発明の実施の形態においては零であるが、必ずしも零に限定されるものではなく、装置に求められる諸条件を考慮して任意に設定されるべきものである。

このように、ＰＴＯ制御が行われる際に、レベル１におけるソフトウェア、又は、ハードウェアに何らかの故障が生じたことが、レベル２による診断によって検出された場合に、レベル１において演算算出された目標エンジン回転数に代えて、レベル２において演算算出された目標エンジン回転数に規制を施したものを用いることで、例えば、消防自動車にあっては、故障が生じた状態にあっても可能な限り放水を続けることができ、しかも、従来と異なり、放水作業者にとって不意な急停止となることなく、徐々に放水停止がなされることとなるため、作業者の安全が確保されるものとなっている。

本発明の実施の形態における動力取出機構装備車用エンジン制御装置の構成例を示す構成図である。 図１に示された動力取出機構装備車用エンジン制御装置において実行される目標エンジン回転数規制切替処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図２に示された目標エンジン回転数規制切替処理に用いられる漸減規制線の一例を示す特性線図である。

符号の説明

１…電子制御ユニット
２…ＰＴＯ切替スイッチ
３…出力調整ボリューム
４…クランク角センサ
５…カム角センサ
６…アクセル開度センサ

Claims (4)

1. 車両の動作制御のための種々の制御処理が実行され、実際に車両の動作制御に供される第１のエリアと、前記第１のエリアによる車両の動作制御における故障の有無の診断のために前記第１のエリアにおける車両の動作制御のための種々の制御処理と同一の制御処理が実行される第２のエリアとが設けられると共に、車両の動作制御の１つとしてエンジン回転数を一定に維持し、車両に装備された上物の駆動を可能とする動力取出制御が実行可能に構成されてなる動力取出機構装備車用エンジン制御装置におけるエンジン制御方法であって、
   前記第２のエリアにおける診断処理によって、前記第１のエリアによる車両の動作制御の故障が検出された場合、前記第２のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出された目標エンジン回転数に、漸減規制を施し、当該規制後の目標エンジン回転数を、前記第１のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出される目標エンジン回転数に代えて供し、前記漸減規制が施された目標エンジン回転数を用いた動力取出制御処理の実行によってエンジン回転数の漸減を図ることを特徴とする動力取出機構装備車用エンジン制御装置におけるエンジン制御方法。
2. 漸減規制は、目標エンジン回転数を時間の経過と共に所定の減少率で低減せしめるものであることを特徴とする請求項１記載の動力取出機構装備車用エンジン制御装置におけるエンジン制御方法。
3. 電子制御ユニットにおいて実行される動作制御処理に基づいて車両の動作制御を可能としてなる動力取出機構装備車用エンジン制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   車両の動作制御のための種々の制御処理が実行され、実際に車両の動作制御に供される第１のエリアと、前記第１のエリアによる車両の動作制御における故障の有無の診断のために前記第１のエリアにおける車両の動作制御のための種々の制御処理と同一の制御処理が実行される第２のエリアとが設けられると共に、車両の動作制御の１つとしてエンジン回転数を一定に維持し、車両に装備された上物の駆動を可能とする動力取出制御が実行可能に構成されてなる動力取出機構装備車用エンジン制御装置において、
   前記電子制御ユニットは、
   前記他方のエリアにおける診断処理によって、前記一方のエリアによる車両動作制御の故障が検出された場合、前記他方のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出された目標エンジン回転数に、漸減規制を施し、当該規制後の目標エンジン回転数を、前記一方のエリアにおける動力取出制御処理において演算算出される目標エンジン回転数に代えて供し、前記一方のエリアにおいて前記漸減規制が施された目標エンジン回転数を用いた動力取出制御処理の実行を可能に構成されてなることを特徴とする動力取出機構装備車用エンジン制御装置。
4. 漸減規制は、目標エンジン回転数を時間の経過と共に所定の減少率で低減せしめるものであることを特徴とする請求項３記載の動力取出機構装備車用エンジン制御装置。

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