JP2016031313A - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle equipped with an internal combustion engine.
内燃機関の出力軸であるクランクシャフトが所定角度回転するのに要した時間を反復的に計測して回転速度の低下量を求め、この低下量が判定閾値を上回ったときに、気筒内で失火が発生したと判定する失火判定方法が公知である(例えば、下記特許文献を参照)。 By repeatedly measuring the time required for the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, to rotate by a predetermined angle, the amount of decrease in rotational speed is obtained, and when this amount of decrease exceeds a determination threshold value, misfire occurs in the cylinder. There are known misfire determination methods for determining that the occurrence has occurred (see, for example, the following patent document).
車両の急制動によりタイヤの回転がロックされた状態でタイヤが路面に対して摺動すると、タイヤの路面に接触している部分のみが摩耗する。また、極めて長期間(例えば、数ヶ月ないし一年以上)に亘る駐車によっても、タイヤが塑性変形を起こす。 When the tire slides with respect to the road surface in a state where the rotation of the tire is locked by sudden braking of the vehicle, only the portion in contact with the road surface of the tire is worn. Also, the tire undergoes plastic deformation due to parking for an extremely long period (for example, several months to one year or more).
タイヤが非可逆的に変形すると、内燃機関の回転速度にタイヤの回転周期に合致したうねりのような変動(振動)が発生する。そして、この回転速度の変動が、内燃機関の気筒における失火の有無の判定に悪影響を及ぼすことがあり得る。即ち、失火を生じていないにもかかわらず、内燃機関の回転速度の低下量が瞬時的に判定閾値を上回ってしまい、失火が発生したと誤判定してしまう懸念があった。 When the tire deforms irreversibly, a fluctuation (vibration) like swell that matches the rotation cycle of the tire occurs in the rotation speed of the internal combustion engine. Then, this fluctuation in the rotational speed can adversely affect the determination of the presence or absence of misfire in the cylinder of the internal combustion engine. That is, there is a concern that the amount of decrease in the rotational speed of the internal combustion engine instantaneously exceeds the determination threshold value even though no misfire has occurred, and it is erroneously determined that misfire has occurred.
以上に鑑みてなされた本発明は、車両のタイヤの変形を簡便に検知することを所期の目的としている。 An object of the present invention made in view of the above is to easily detect deformation of a tire of a vehicle.
上述の課題を解決するべく、本発明では、車両に搭載される内燃機関の回転速度の変動の周期が車両のタイヤの回転の周期と略一致するか否かに基づいて、車両のタイヤの変形の有無を判定する車両の制御装置を構成した。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, the deformation of the vehicle tire is determined based on whether or not the cycle of fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine mounted on the vehicle substantially coincides with the cycle of rotation of the vehicle tire. A vehicle control device for determining the presence or absence of the vehicle is configured.
本発明によれば、車両のタイヤの変形を簡便に検知することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily detect deformation of a vehicle tire.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An
外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
The external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 realizes a so-called high pressure loop EGR, and an
図2に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ7及び自動変速機8、9を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機8、9の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置8、及び無段変速機の一種であるベルト式CVT(Continuously Variable Transmission)9を採用している。
FIG. 2 shows an example of a drive system provided in the vehicle. This drive system includes a
内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからトルクコンバータ7の入力側のポンプインペラ71に入力され、出力側のタービンランナ72に伝達される。タービンランナ72の回転は、前後進切換装置8を介してCVT9の駆動軸94に伝わり、CVT9における変速を経て従動軸95を回転させる。従動軸95の回転は、出力ギア101に伝達される。出力ギア101は、デファレンシャル装置のリングギア102と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸103及び車軸103に固定された駆動輪のタイヤ(図示せず)を回転させる。
The rotational torque output from the internal combustion engine is input from the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, to the
トルクコンバータ7は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ7の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ73と、ロックアップクラッチ73を断接切換駆動するための作動液圧(油圧)を制御するロックアップソレノイドバルブ(図示せず)とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号lを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
The
CVT9を搭載した車両においては、車速が所定値(例えば、10km/h)以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ7をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ7のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ73はトルクコンバータカバー74に押し付けられ、トルクコンバータカバー74と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ7の入力側(のドライブプレート)に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー74からロックアップクラッチ73を経由してトルクコンバータ7の出力側、ひいては前後進切換装置8に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ7の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は1となる。
In a vehicle equipped with CVT 9, when the vehicle speed is a predetermined value (for example, 10 km / h) or more, the
翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ73がトルクコンバータカバー74から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ7の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー74からポンプインペラ71、タービン72へと伝わり、前後進切換装置8に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ7の速度比は、駆動状態に応じて1よりも小さくなったり大きくなったりする。
In turn, the lock-
前後進切換装置8は、そのサンギア81がタービンランナ72と連絡し、リングギア82が駆動軸94と連絡している。プラネタリギア831を支持するプラネタリキャリア83と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ84を介設している。また、プラネタリキャリア83とサンギア81(または、トルクコンバータ7の出力側)との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ85を介設している。
In the forward / reverse switching device 8, the
走行レンジのうちのDレンジでは、フォワードブレーキ84を締結し、リバースクラッチ85を切断する。これにより、トルクコンバータ7の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸94に伝達され、前進走行となる。翻って、Rレンジでは、リバースクラッチ85を締結し、フォワードブレーキ84を切断する。これにより、サンギア81とプラネタリキャリア83とが一体的に回転し、トルクコンバータ7の出力軸と駆動軸94とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85を断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ(図示せず)は、制御信号mを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
In the D range of the traveling range, the
非走行レンジであるNレンジ、Pレンジでは、フォワードブレーキ84及びリバースクラッチ85をともに切断する。
In the N range and P range, which are non-traveling ranges, both the
CVT9は、駆動プーリ91及び従動プーリ92と、両プーリ91、92に巻き掛けられたベルト93とを要素とする。駆動プーリ91は、駆動軸94に固定した固定シーブ911と、駆動軸91上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ912と、可動シーブ912の後背に配設された液圧サーボ913とを有しており、液圧サーボ913を操作し可動シーブ912を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ92は、従動軸95に固設した固定シーブ921と、従動軸95上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ922と、可動シーブ922の後背に配設された液圧サーボ923とを有しており、液圧サーボ923を操作し可動シーブ922を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。
The CVT 9 includes a
本実施形態の車両の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 serving as a vehicle control device according to the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、内燃機関に対する要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、排気通路4を流れる排気ガスの酸素濃度または空燃比を検出する空燃比センサから出力される空燃比信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ(または、シフトポジションスイッチ)から出力されるシフトレンジ信号g、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号h等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. Accelerator opening degree signal c output from a sensor that detects the amount or opening degree of the
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、ロックアップクラッチ73の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号l、フォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号m、CVT9に対して変速比制御信号n、EGRバルブ23に対して開度操作信号o等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i for the igniter of the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、要求EGR率(または、EGR量)、点火タイミング、トルクコンバータ7のロックアップを行うか否か、自動変速機8、9の変速比等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、m、n、oを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
また、ECU0は、内燃機関のクランクシャフトの所定回転角度あたりの回転速度を計測するとともに、その回転速度の変化量即ち低下量を判定閾値と比較することで、気筒1内で失火が発生したか否かの判定を行う。
In addition, the
以降、本実施形態のECU0が実施する失火判定方法に関して詳述する。ECU0は、クランクシャフトが所定回転角度、例えば30°CA(クランク角度)回転するために要した時間をエンジン回転センサを介して反復的に計測し、今回計測された所要時間から前回計測された所要時間を減算することで、30°CA毎の回転速度の低下量の指標となる値、換言すれば30°CAの所要時間の変化量(差分)を得る。
Hereinafter, a misfire determination method performed by the
30°CAの所要時間の変化量が正値であることは内燃機関の回転速度が減速傾向にあることを意味し、負値であることは内燃機関の回転速度が加速傾向にあることを意味する。通常、内燃機関は、何れかの気筒1の膨張行程中に加速し、それ以外の行程では減速する。気筒1内で失火が発生すると、当該気筒1の膨張行程において加速が行われないことから、30°CAの所要時間の変化量の値が増大する。故に、ECU0は、30°CAの所要時間の変化量を指標値とし、これを判定閾値と比較して、前者の指標値が後者の判定閾値を上回ったならば失火が発生した可能性があると判定する。
A positive change in the required time of 30 ° CA means that the rotational speed of the internal combustion engine tends to decelerate, and a negative value means that the rotational speed of the internal combustion engine tends to accelerate. To do. Usually, the internal combustion engine is accelerated during the expansion stroke of one of the cylinders 1 and decelerated during the other strokes. When a misfire occurs in a cylinder 1, acceleration is not performed in the expansion stroke of the cylinder 1, and thus the value of the change in required time of 30 ° CA increases. Therefore, the
ところが、車両のタイヤに局所的な摩耗や塑性変形等の非可逆的な変形が生じていると、タイヤの回転速度がうねりのように変動(振動)し、車軸と連結している内燃機関の回転速度もまた同様にうねりのように変動する。この模様を、図3に例示する。図3は、内燃機関が特に加速も減速もしない定常走行時における、エンジン回転数の推移である。 However, when irreversible deformation such as local wear or plastic deformation occurs in the tire of the vehicle, the rotational speed of the tire fluctuates (vibrates) like a swell, and the internal combustion engine connected to the axle is The rotational speed also varies like undulations as well. This pattern is illustrated in FIG. FIG. 3 shows the transition of the engine speed during steady running when the internal combustion engine is not particularly accelerated or decelerated.
タイヤの変形に起因して、エンジン回転数がうねるように変動すると、30°CAの所要時間及びその変化量にもうねりが発生する。そして、そのうねりにより、30°CAの所要時間の変化量の極大値が大きくなって、判定閾値を超越することがあり得る。さすれば、気筒1において失火が発生していないにもかかわらず、失火したと誤判定することになってしまう。 If the engine rotation speed fluctuates due to the deformation of the tire, the required time of 30 ° CA and the amount of change thereof will be wavy. Then, the swell may increase the maximum value of the change amount of the required time of 30 ° CA, and may exceed the determination threshold. In other words, it is erroneously determined that the cylinder 1 has misfired even though no misfire has occurred in the cylinder 1.
そこで、本実施形態では、車両のタイヤの変形の有無を判定するとともに、タイヤが変形していると判定した場合には、そうでない場合と比較して失火の有無の判定のための判定閾値を引き上げるものとしている。 Therefore, in the present embodiment, whether or not the tire of the vehicle is deformed is determined, and when it is determined that the tire is deformed, a determination threshold for determining the presence or absence of misfire is set as compared to the case where the tire is not deformed. It is supposed to be raised.
タイヤが変形している場合におけるエンジン回転数の変動の周期T、ひいては30°CAの所要時間の変化量の変動の周期Tは、変形したタイヤの一回転の周期に略等しくなる。従って、エンジン回転数の変動の周期Tがタイヤの回転の周期と略一致するか否かに基づいて、タイヤが変形しているか否かの判定を行うことができる。 The cycle T of the fluctuation of the engine speed when the tire is deformed, and hence the cycle T of the fluctuation amount of the required time of 30 ° CA is substantially equal to the cycle of one revolution of the deformed tire. Therefore, it is possible to determine whether or not the tire is deformed based on whether or not the cycle T of the fluctuation of the engine speed substantially matches the cycle of rotation of the tire.
図4に、本実施形態のECU0がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。ECU0は、車両が定常走行している状況下において、タイヤの変形の有無を調査する。具体的には、現在の内燃機関の負荷、エンジン回転数、空燃比等がそれぞれ所定範囲内にある状態が所定時間継続しているときに(ステップS1)、車両が定常走行していると見なす。そして、エンジン回転数の変動の周期を計測するとともに(ステップS2)、タイヤの一回転の周期を計測して(ステップS3)、両者を比較する(ステップS4)。
FIG. 4 shows a procedure example of processing executed by the
ステップS2では、図3に示しているように、エンジン回転数の極値(極大値または極小値)が現れてから、次に極値が現れるまでの時間差Tを計測する。ここでのエンジン回転数は、30°CA毎の所要時間の時系列の移動平均をとる(または、直近の過去の所定クランク角度分(例えば、360°CA分)の所要時間を合算する)ことにより求めた、気筒1の各行程間の変動を抑制した(なました)ものである。なお、エンジン回転数に代えて30°CAの所要時間の変化量を参照することとし、当該変化量に極値が現れてから次に極値が現れるまでの時間差Tを計測しても構わない。その場合の30°CAの所要時間の変化量も、予め移動平均をとることで気筒1の各行程間の変動を抑制したものとする。 In step S2, as shown in FIG. 3, the time difference T from when the extreme value (maximum value or minimum value) of the engine speed appears until the next extreme value appears is measured. Here, the engine speed should be a time-series moving average of the required time for every 30 ° CA (or add up the required time for the most recent past crank angle (for example, 360 ° CA)). The variation between the strokes of the cylinder 1 obtained by the above is suppressed. It should be noted that the amount of change in the required time of 30 ° CA may be referred to instead of the engine speed, and the time difference T from when an extreme value appears to the change amount until the next extreme value appears may be measured. . In this case, the amount of change in the required time of 30 ° CA is also assumed to suppress fluctuations between the strokes of the cylinder 1 by taking a moving average in advance.
ステップS3では、タイヤのサイズ(予め定数としてECU0のメモリに記憶している)、現在のエンジン回転数及び駆動系の変速比を基に、タイヤの回転の周期を推算する。尤も、車軸またはタイヤの回転速度を検出する回転センサが車両に実装されているならば、当該センサを介してタイヤの回転の周期を直接に実測することができる。
In step S3, the tire rotation cycle is estimated based on the tire size (previously stored in the memory of the
しかして、ECU0は、エンジン回転数の変動の周期がタイヤの一回転の周期に略等しい、換言すればエンジン回転数の変動の周期とタイヤの一回転の周期との差分の絶対値が所定以下である場合に(ステップS4)、タイヤが変形していると判定し、その旨を出力する(ステップS5)。ステップS5では、タイヤが変形している旨を表す情報(フラグまたはダイアグノーシスコードであることがある)を、メモリに記憶して保持する。
Thus, the
また、ステップS5にて、タイヤが変形している旨を、運転者または搭乗者の視覚または聴覚に訴えかける態様で報知し、タイヤの交換を促すようにしてもよい。例えば、車両のコックピットに設置されている警告灯を点灯させたり、ディスプレイに警告を表示したり、ブザーやスピーカを介して警告音または音声を出力したりすることが考えられる。 Further, in step S5, it may be notified that the tire is deformed in a manner appealing to the driver's or passenger's sight or hearing, and the tire may be exchanged. For example, a warning light installed in a cockpit of a vehicle may be turned on, a warning may be displayed on a display, or a warning sound or sound may be output via a buzzer or a speaker.
さらに、タイヤが変形しているとの判定を下したECU0は、その後の失火判定において30°CAの所要時間の変化量と比較するべき判定閾値を、タイヤが変形していると判定する前よりも高い値に引き上げる(ステップS6)。これにより、タイヤの変形に起因したうねりが30°CAの所要時間の変化量に加わったとしても、当該変化量が判定閾値を上回りにくくなり、失火を誤判定するおそれが小さくなる。
Further, the
本実施形態では、車両に搭載される内燃機関の回転速度の変動の周期が車両のタイヤの回転の周期と略一致するか否かに基づいて、車両のタイヤの変形の有無を判定する車両の制御装置0を構成した。本実施形態によれば、車両のタイヤの変形を簡便に検知することが可能である。また、変形したタイヤは転がり抵抗が大きく、車両の燃費性能を悪化させる要因となるので、これを的確に検知した上で運転者または搭乗者に報知し、早期のタイヤ交換を促すことができる。
In the present embodiment, a vehicle that determines whether or not a vehicle tire is deformed based on whether or not the cycle of fluctuations in the rotational speed of an internal combustion engine mounted on the vehicle substantially coincides with the cycle of rotation of a vehicle tire. A
並びに、本実施形態では、車両に搭載される内燃機関の所定回転角度あたりの回転速度の低下量が判定閾値を上回るか否かに基づいて、内燃機関の気筒1における失火の発生の有無を判定するものであって、車両のタイヤの変形を検知した場合、そうでない場合と比較して前記判定閾値を引き上げる車両の制御装置0を構成した。本実施形態によれば、タイヤの変形に起因した内燃機関の回転速度のうねりの影響による失火の誤判定を回避することが可能であり、失火の有無の判定精度がより一層向上する。
In the present embodiment, whether or not misfiring has occurred in the cylinder 1 of the internal combustion engine is determined based on whether or not the amount of decrease in the rotational speed per predetermined rotational angle of the internal combustion engine mounted on the vehicle exceeds the determination threshold. Thus, the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, processing procedure, and the like without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御に適用できる。 The present invention can be applied to control of a vehicle equipped with an internal combustion engine.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
7…トルクコンバータ
8…変速機(前後進切換装置、CVT)
103…車軸
0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
103 ... Axle
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