JP2015206303A - 車速制限装置の作動中における燃料噴射カットの制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の速度制限制御の実行中に、アクセルペダルが踏まれているときでも燃料噴射カットを実現する。
【解決手段】本発明の一実施形態において、車両の車速制限装置が提供される。かかる車速制限装置は、車両のエンジンの動作を制御するエンジン制御部を有する。エンジン制御部は、車速制限機能が作動しているときに、エンジンに対する車速制限要求トルクが設定車速により決定される所定値を超えないようにエンジンを制御するように構成される。また、エンジン制御部は、車速制限機能が動作し且つ運転者が車両のアクセルペダルを操作しているときに、（１）車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合に、燃料噴射カットを行うようにエンジンを制御するように構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車速制限装置の作動中における燃料噴射カットの制御装置および方法に関する。

従来より、運転者がアクセルペダルを踏み込んでも、運転者が設定した設定速度を超えて自車両を加速させないＡＳＬ制御（Adjustable Speed Limiter）を行う車両の車速制限装置が知られている。かかるＡＳＬ制御によれば、運転者は、予め設定車速を設定しておくことによって、たとえば、不注意に制限速度を超えて自車両を加速させてしまうことが無くなる。

特開２０１０−６３３４号公報 特開２０１１−１５７９３２号公報

ＡＳＬ制御のような速度制限制御が実行されているとき、車両の走行中に実車速よりも遅いスピードに設定車速を設定した場合や、降坂路において実車速が設定車速を超えた場合には、車両は速度制限制御により設定車速まで減速しようとする。しかし、その時、運転者がアクセルペダルを踏んでいると燃料噴射カットが行われない。そのため、エンジンの点火時期を最遅角とし、且つ、空気量を最小にするように制御することによって減速を実現していた。しかし、この方法では、必ずしも十分な減速が得られないことがある。また、この状態が長く続くと失火発生による触媒劣化のリスクが高まることがある。

本発明の一実施形態において、車両の車速制限装置が提供される。かかる車速制限装置は、車両のエンジンの動作を制御するエンジン制御部を有する。エンジン制御部は、車速制限機能が作動しているときに、エンジンに対する車速制限要求トルクが設定車速により決定される所定値を超えないようにエンジンを制御するように構成される。また、エンジン制御部は、車速制限機能が動作し且つ運転者が車両のアクセルペダルを操作しているときに、（１）車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合に、燃料噴射カットを行うようにエンジンを制御するように構成される。

一実施形態において、車速制限装置のエンジン制御部は、（１）車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合であり、且つ、（２）車両の速度が、設定車速よりも所定値を超えた場合に、燃料噴射カットを行うようにエンジンを制御するように構成される。

本発明の一実施形態において、車両の車速制限を行う方法が提供される。本方法は、車速制限機能が動作しているときに、エンジンに対する車速制限要求トルクが設定車速により決定される所定値を超えないようにエンジンを制御するステップを有する。さらに、本方法は、車速制限機能が動作し且つ運転者が車両のアクセルペダルを操作しているときに、車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合に、燃料噴射カットを行うステップを有する。

一実施形態において、車両の車速制限を行う方法は、（１）車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合であり、且つ、（２）車両の速度が、設定車速よりも所定値を超えた場合に、燃料噴射カットを行うステップを有する。

本発明の一実施形態による、車両の車速制限装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態による、燃料噴射カットフラグ判定時のタイミングチャートを示す図である。 本発明の一実施形態による、燃料噴射カットフラグ判定時の車両のトルク挙動を示す概略図である。 本発明の一実施形態による、車両の速度制限装置において燃料噴射カットの実行可否を判断するフローチャートである。 本発明の一実施形態による、燃料噴射カット許可車速領域を用いて、車両の燃料噴射カット制御を行う車両の挙動を示す概略図である。

以下に、本発明に係る車両の車速制限装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素は同一または類似の参照符号を付してあり、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明を省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、一実施形態による車速制限装置に使用されるエンジン制御部１０を示している。エンジン制御部１０は、自動車などの車両に搭載され、エンジンを制御するように構成される。車両の構造は本発明の主題ではないので詳述しない。本発明の一実施形態によるエンジン制御部１０は、独立したハードウェアとして構成することもでき、また他の制御装置と同一のハードウェア上で別個のソフトウェアとして実装してもよい。

エンジン制御部１０は、各種情報１２を受け取るように構成される。たとえば、エンジン制御部１０は、ＡＳＬ制御ステータス、アクセルペダル開度、運転者要求トルク、ＡＳＬ要求トルク、最小燃焼トルク、エンジン回転数など情報を受け取ることができる。ＡＳＬ制御ステータスは、ＡＣＴＩＶＥ、ＳＴＡＮＢＹ、ＯＦＦの３種類があり、ＡＣＴＩＶＥは、ＡＳＬ要求トルクによる出力制限が有効である状態であり、ＳＴＡＮＢＹは、運転者による車速設定の操作が無く、待機している状態であり、ＯＦＦは、ＡＳＬ制御が無効となっている状態である。アクセルペダル開度は、車両のアクセルペダルに配置されるアクセル開度センサにより検出されるアクセルペダルの開度である。運転者要求トルクは、運転者のアクセルペダル操作によるアクセル開度、エンジン回転数等の車両条件から計算されるエンジンへの要求トルクである。ＡＳＬ要求トルクは、運転者により設定される制限車速の設定値に応じて決まるエンジンへの要求トルクである。最小燃焼トルクは、エンジンの燃焼によって実現可能な最小のホイール駆動トルクである。換言すれば、スロットルを閉じることで実現できる最小の空気量、さらに点火時期を限界まで遅角した状態で運転した場合のトルクである。最小燃焼トルクはエンジンによって一意に決まる定数とすることもでき、エンジン回転数、冷却水温、ギア比などから計算される変数として設定してもよい。エンジン回転数は、エンジンの回転数である。

エンジン制御部１０は、後述するように燃料噴射カットを実行するかどうかを決定し、燃料噴射カットを実行することが決定されると、エンジンの各種部品に制御信号１４を与
えて燃料噴射カットを実行する。

本発明の車両制限装置の一実施形態による、ＡＳＬ制御中の燃料噴射カットについて説明する。一実施形態において、ＡＳＬ制御ステータスがＡＣＴＩＶＥである場合、運転者がアクセルペダルを介してエンジンへ要求するトルクである「運転者要求トルク」とは別に、運転者が設定した車速により決定される「ＡＳＬ要求トルク」がエンジン制御部１０により計算される。エンジン制御部１０において、「運転者要求トルク」と「ＡＳＬ要求トルク」の小さい方の値が選択され、エンジンへの要求トルク（車速制限要求トルク）としてエンジンに指示される。

運転者がＡＳＬ設定車速を変更し、実車速よりも小さい値が設定車速として設定された場合、または降坂路などにおいて車両が加速し、実車速がＡＳＬ設定車速を上回った場合、ＡＳＬ要求トルクが、最小燃焼トルクを下回ることになる。本発明の一実施形態において、運転者がアクセルペダルを踏んでいる状態であっても、ＡＳＬ要求トルクが最小燃焼トルクよりも小さい場合に、燃料噴射カットを行う。

図２は、一実施形態による燃料噴射カットを行うタイミングチャートを示している。図示のように、アクセルペダルがＯＮの状態であり、ＡＳＬステータスがＡＣＴＩＶＥの場合が示されている。図２において、時間ｔ１において運転者によりＡＳＬ設定車速が８０ｋｍ／ｈから６０ｋｍ／ｈに変更された場合が示されている。アクセルペダルが踏まれているときには燃料噴射カットを行わない従来の方法では、点火時期の最遅角および空気量最小の制御により減速が行われる（図中の破線で示される）。一方、燃料噴射カットが行われる本発明の方法においては、ＡＳＬ設定車速が８０ｋｍ／ｈから６０ｋｍ／ｈに変更されると、実車速（８０ｋｍ／ｈ）が設定車速（６０ｋｍ／ｈ）を上回るので、ＡＳＬ要求トルクが最小燃焼トルクを下回る。そのため、このタイミングで燃料噴射カットが行われる。図中の車速の実線は、燃料噴射カットが行われた場合の減速を示している。

図３は、図２において燃料噴射カットが行われるときのトルクの挙動を示す図である。図３中の縦軸はトルクτであり、横軸は時間ｔである。符号２０は運転者要求トルクを示し、符号２２はＡＳＬ要求トルクを示し、符号２４は最小燃焼トルクを示す。図３に示すように、時間ｔ１においてＡＳＬ要求トルクが最小燃焼トルクを下回るので、時間ｔ１において燃料噴射カットが行われる。

このように、かかる実施形態においては、運転者がアクセルペダルを踏んでいる状態であっても、実車速がＡＳＬ設定車速を上回る場合に燃料噴射カットを行うことができるので、ＡＳＬ設定車速への追従性能を向上させることができる。また、ＡＳＬ制御での減速時に燃料噴射カットに移行できるので、空気量を最小にして点火時期を最遅角にした燃焼を回避でき、その結果、低負荷失火の発生リスクを無くすことができる。また、燃料噴射カットに移行する走行領域が拡大するので、燃料消費量を抑えることができ、燃費向上させることができる。また、燃料噴射カットにより、従来よりも大きな減速度を達成することが可能となるため、降坂路においてＡＳＬ制御により車速制御できる勾配範囲を拡大させることができる。

図４を用いて、本発明の一実施形態による車速制限装置の燃料噴射カットの判定方法を説明する。

ステップＳ１００において、本フローが開始される。図示の手順は、一定の時間間隔、たとえば１０ｍｓ毎に繰り返し行われる。

ステップＳ１０２において、運転者によりアクセルペダルが踏まれているか否かが判定
される。これは、車両のアクセルペダルに配置されるアクセル開度センサからの信号１２により判断することができる。ステップＳ１０２において、運転者によりアクセルペダルが踏まれていないと判断されると、本処理は後述するステップＳ１１０に進む。運転者によりアクセルペダルが踏まれている場合、本処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、ＡＳＬ制御ステータスがＡＣＴＩＶＥか否かが判断される。かかる判断は、ＡＳＬ制御ステータスを示す信号１２から判断することができる。ＡＳＬ制御ステータスがＡＣＴＩＶＥでない場合、本処理は終了する。ＡＳＬ制御ステータスがＡＣＴＩＶＥである場合、本処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、ＡＳＬ要求トルクが最小燃焼トルクと比較され、ＡＳＬ要求トルクが最小燃料トルクよりも小さいか否かが判定される。ＡＳＬ要求トルクが最小燃料トルクよりも大きい場合、本処理は終了する。ＡＳＬ要求トルクが最小燃料トルクよりも小さい場合、本処理はステップＳ１０８に進む。

ステップ１０８において、ＡＳＬ設定車速と車両の走行車速との差分が所定の範囲（燃料噴射カット許可車速域）に入っているか否かを判断する。ＡＳＬ設定車速と車両の走行車速との差分が燃料噴射カット許可車速域に入っていなければ、本処理は終了する。ＡＳＬ設定車速と車両の走行車速との差分が燃料噴射カット許可車速域に入っていれば、本処理はステップＳ１１０に進む。なお、燃料噴射カット許可車速域は、ＡＳＬ設定車速と車両の走行車速との差分が、たとえば３ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈの範囲とすることができる。

ステップＳ１１０において、エンジン回転数が燃料噴射カット許可回転数の閾値よりも大きいか否かを判定する。エンジン回転数が閾値よりも小さい場合は、本処理は終了する。エンジン回転数が閾値よりも大きい場合は、本処理はステップＳ１１２に進む。燃料噴射カット許可回転数の閾値は、回転低下、エンジン過負荷によるエンストを防止するために、たとえば、２０００ｒｐｍとすることができる。

ステップＳ１１２において、エンジン制御部１０は、エンジンに対して燃料噴射カットを要求する。その後、本処理はステップＳ１１４で終了する。

以上の実施形態において、ＡＳＬ設定車速と走行車速との差分が一定以上大きくならないと燃料噴射カットを行わない。そのため、降坂路などにおいてＡＳＬ要求トルクと最小燃焼トルクが釣り合うような走行条件でも、燃料噴射カットが短周期で繰り返されるいわゆる燃料カットハンチングの発生を抑えることができる。

図５は、燃料噴射カットの判断に関して、燃料噴射カット許可車速域を設ける場合と、設けない場合の車両の状態の時間変化を示す図である。図中の一番上の図は、車両の走行車速からＡＳＬ制限車速を減算した値（Ｖ−Ｖｓｅｔ）を縦軸、時間（ｔ）を横軸とした図である。真ん中の図は、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）を縦軸、時間（ｔ）を横軸とした図である。一番下の図は、燃料噴射カットのＯＮ／ＯＦＦ（Ｆｕｅｌｃｕｔ ｆｌａｇ）の時間変化を示す図である。図中で、破線は燃料噴射カット許可車速域を設けない場合であり、実線は燃料噴射カット許可車速域を設けた場合を示している。同図は車両が降坂にあり、車両が制限車速を超える場合を想定している。

図示のように、燃料噴射カット許可車速域を設けない場合（破線で示される）、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）が最小燃焼トルク（Ｔ＿ｍｉｎ）を下回ったときに燃料噴射カットが行われる。図示の例では、車両の速度（Ｖ）がだんだん大きくなり、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）が小さくなる。そして、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）が最小燃焼
トルク（Ｔ＿ｍｉｎ）を下回ったときに燃料噴射カットが行われる。そうすると、車速（Ｖ）が低下し、車速（Ｖ）がＡＳＬ制限車速（Ｖｓｅｔ）よりも小さくなる。すると、運転者によるアクセルペダルが踏まれている状態であるので、燃料噴射が開始されて車両の加速が行われる。車両の加速により、再び車速（Ｖ）がＡＳＬ制限車速（Ｖｓｅｔ）を超えることになり、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）が最小燃焼トルク（Ｔｍｉｎ）を下回る。すると再び燃料噴射カットが行われ、車速（Ｖ）が再び低下する。これらを短周期で繰り返すことで、燃料噴射カットハンチングが生じ、走行快適性が損なわれる。

一方、燃料噴射カット許可車速域を設けた場合は、図中の実線で示すように、燃料噴射カットが行われる周期が長くなる。図示の例では、車両の速度（Ｖ）とＡＳＬ設定車速（Ｖｓｅｔ）との差分（Ｖ−Ｖｓｅｔ）がＶ２を超えた時に燃料噴射カットを許可し、速度（Ｖ）とＡＳＬ設定車速（Ｖｓｅｔ）との差分（Ｖ−Ｖｓｅｔ）がＶ１を下回ったときに燃料噴射カットを禁止する。より具体的に説明すると、車両の速度（Ｖ）がだんだん大きくなり、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）が小さくなる。そして、ＡＳＬ要求トルク（Ｔ＿ＡＳＬ）が最小燃焼トルク（Ｔ＿ｍｉｎ）を下回る。しかし、このときはまだ車両の速度（Ｖ）とＡＳＬ設定車速（Ｖｓｅｔ）との差分（Ｖ−Ｖｓｅｔ）がＶ２より小さいので、燃料噴射カットが行われない。さらに車速（Ｖ）が大きくなり、車両の速度（Ｖ）とＡＳＬ設定車速（Ｖｓｅｔ）との差分（Ｖ−Ｖｓｅｔ）がＶ２を超えたときに、燃料噴射カットが行われる。そして、車速（Ｖ）が低下し、車両の速度（Ｖ）とＡＳＬ設定車速（Ｖｓｅｔ）との差分（Ｖ−Ｖｓｅｔ）がＶ１を下回ったときに燃料噴射カットが禁止され、燃料噴射が開始される。それにより車両のトルクが増大し、車速（Ｖ）が大きくなる。再び車両の速度（Ｖ）とＡＳＬ設定車速（Ｖｓｅｔ）との差分（Ｖ−Ｖｓｅｔ）がＶ２を超えたときに、燃料噴射カットが行われる。そのため、Ｖ１、Ｖ２を適切に設定することで、燃料噴射カットのＯＮ／ＯＦＦの周期を長くすることができ、走行快適性の問題を緩和することができる。一例として、Ｖ１を３ｋｍ／ｈ、Ｖ２を５ｋｍ／ｈとすることができる。

以上のように本願発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。また、上述の実施形態の中のそれぞれの特徴は全てが実施されなければならないものではない。たとえば、図４に示したフローチャートのステップの一部は省略してもよく、また、他の処理を追加してもよい。

Claims (4)

1. 車両の車速制限装置であって、
   車両のエンジンの動作を制御するエンジン制御部を有し、
   前記エンジン制御部は、車速制限機能が作動しているときに、エンジンに対する車速制限要求トルクが設定車速により決定される所定値を超えないようにエンジンを制御するように構成され、
   前記エンジン制御部は、車速制限機能が動作し且つ運転者が車両のアクセルペダルを操作しているときに、（１）前記車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合に、燃料噴射カットを行うようにエンジンを制御するように構成される、車速制限装置。
2. 請求項１に記載の車速制限装置であって、
   前記エンジン制御部は、（１）前記車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合であり、且つ、（２）車両の速度が、設定車速よりも所定値を超えた場合に、燃料噴射カットを行うようにエンジンを制御するように構成される、車速制限装置。
3. 車両の車速制限を行う方法であって、
   車速制限機能が動作しているときに、エンジンに対する車速制限要求トルクが設定車速により決定される所定値を超えないようにエンジンを制御するステップと、
   車速制限機能が動作し且つ運転者が車両のアクセルペダルを操作しているときに、（１）前記車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合に、燃料噴射カットを行うステップと、を有する方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、（１）前記車速制限要求トルクが、エンジンの燃焼によって実現できる最小のトルク値に対応する最小燃焼トルクよりも小さい場合であり、且つ、（２）車両の速度が、設定車速よりも所定値を超えた場合に、燃料噴射カットを行うステップを有する、方法。

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