JP2018189062A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より広汎な状況下でブレーキオーバーライド機能を実行できるようにする。【解決手段】車両の駆動源である内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流に生じる負圧を利用して車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタが付随している車両の制御装置であって、アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏まれていると判断した場合に、車両の駆動源である内燃機関の出力を低減させるブレーキオーバーライド機能を実現するものであり、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に正から負に変化したことを条件としてブレーキオーバーライド機能の実行を許可し、または、スロットルバルブの下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負から正に変化したことを条件として既に実行しているブレーキオーバーライド機能の停止を許可する制御装置を構成した。【選択図】図３

Description

本発明は、アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏まれていると判断した場合に、車両の駆動源である内燃機関の出力を低減させるブレーキオーバーライド機能を実現する制御装置に関する。

車両の運転者が心理的に切迫し、ブレーキペダルを踏みながら意図せずアクセルペダルをも踏み込んでいる場合、あるいは、アクセルペダルがフロアマットに引っ掛かり戻らなくなってしまった場合等に、安全確保のため、アクセルよりもブレーキを優先させるべく内燃機関の出力を強制的に抑える、いわゆるブレーキオーバーライドシステムが知られている（例えば、下記特許文献を参照）。

特開２０１２−０７２６６１号公報 特開２０１２−２４４７５１号公報

運転者によりブレーキペダルが踏まれたことを検知するための手段が正常に機能しない、例えば車両に実装されたブレーキランプ（ストップランプ）を点灯させるためのトリガとなるブレーキスイッチ（ブレーキランプスイッチ）が固着してしまい、ブレーキペダルが踏まれていないにもかかわらずブレーキペダルが踏まれていると誤判定する状態に陥ると、たとえ運転者が車両を加速させる意思を有していたとしても内燃機関の出力が抑制され、必要十分な大きさのエンジントルクが駆動輪に供給されなくなる。

このような事象を回避するべく、従来のブレーキオーバーライドシステムでは、アクセルペダルが踏まれた後にブレーキペダルが踏まれたと判断した場合に限り内燃機関の出力を抑制し、ブレーキペダルが踏まれた後にアクセルペダルが踏まれたと判断した場合には内燃機関の出力を抑制しないようにしていた。そのため、ブレーキオーバーライドシステムによる効用を必ずしも十全に享受できていなかった。

本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、より広汎な状況下でブレーキオーバーライド機能を実行できるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、車両の駆動源である内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流に生じる負圧を利用して車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタが付随している車両の制御装置であって、アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏まれていると判断した場合に、車両の駆動源である内燃機関の出力を低減させるブレーキオーバーライド機能を実現するものであり、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に正から負に変化したことを条件としてブレーキオーバーライド機能の実行を許可し、または、スロットルバルブの下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負から正に変化したことを条件として既に実行しているブレーキオーバーライド機能の停止を許可する制御装置を構成した。

本発明によれば、より広汎な状況下でブレーキオーバーライド機能を実行できるようになる。

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の構成を示す図。 運転者によるブレーキペダルの操作と、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の吸気圧の変化との関係を示すタイミング図。 同実施形態の制御装置が実施する処理の手順例を示すフロー図。

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）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。

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。

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。

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る。ＥＧＲ装置２は、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。

本実施形態の車両には、その制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ５が付帯している。ブレーキブースタ５は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の部位（または、サージタンク３３）から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ５は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路５１を介して吸気通路３に接続している。負圧管路５１は、スロットルバルブ３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ５２を設けてある。

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ６において液圧力に変換される。マスタシリンダ６が出力する作動液圧は、液圧回路（図示せず）を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置（図示せず）に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

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。

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クランク角センサ（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、要求されるエンジン負荷率）として検出するアクセル開度センサから出力されるアクセル信号ｃ、ブレーキペダルが踏まれたことを検出するブレーキスイッチまたはマスタシリンダ６から吐出される作動液の圧力であるマスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧センサから出力されるブレーキ信号ｄ、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側（特に、サージタンク３３内）の吸気温及び吸気圧を検出する吸気温・吸気圧センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関の温度を示唆する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（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、ブレーキブースタ５に蓄えている負圧の大きさを検出する負圧センサから出力されるブレーキブースタ負圧信号ｈ等が入力される。

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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ等を出力する。

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、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）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を出力インタフェースを介して印加する。

本実施形態のＥＣＵ０は、ブレーキオーバーライド機能を具現する。即ち、アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏まれていると判断した場合に、アクセルペダルのみが踏まれている場合と比較して内燃機関の出力を低減させる。内燃機関の出力を低減させるための具体的な操作としては、以下が挙げられる：
（ｉ）インジェクタ１１から気筒１に対して噴射する燃料の噴射量を削減するか、燃料噴射を一時中断する
（ii）スロットルバルブ３２の開度を縮小して気筒１に充填される吸気量を絞る
（iii）点火タイミングを遅角させる
（iv）インジェクタ１１からの燃料噴射または点火プラグ１２による火花点火を間引くことで、気筒１で反復的に行われる燃焼の回数を間引く
原則として、アクセルペダルが踏まれていることは、アクセル開度センサからもたらされるアクセル信号ｂを参照して知得することができる。並びに、ブレーキペダルが踏まれていることは、ブレーキスイッチまたはマスタシリンダ圧センサからもたらされるブレーキ信号ｄを参照して知得することができる。

しかしながら、ブレーキスイッチまたはマスタシリンダ圧センサが正常に機能せず、ブレーキ信号ｄのみからでは真にブレーキペダルが踏まれているか否かを正しく把握できなくなる可能性を、完全に否定することはできない。例えば、ブレーキペダルが固着してしまうと、ブレーキ信号ｄのみを参照したＥＣＵ０は、常時ブレーキペダルが踏まれていると誤った判断を下すこととなる。常にブレーキペダルが踏まれているとすると、アクセルペダルが踏まれたとしても、ブレーキオーバーライド機能により内燃機関の出力を抑制することとなり、運転者の意思に反して車速及びエンジン回転数が加速せず、または寧ろ減速する。

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、吸気温・吸気圧センサから出力される吸気圧信号ｅをも参照して、ブレーキペダルが踏まれているか否かを正確に判定し、必要なときに確実にブレーキオーバーライド機能を実行できるようにしている。

既に述べた通り、内燃機関の吸気通路３には、ブレーキブースタ５が付設されている。運転者が車両を制動するべくブレーキペダルを踏んだとき、ブレーキブースタ５は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の負圧を用いて、ブレーキペダルからマスタシリンダ６に伝わる踏力を増強する。図２に示すように、ブレーキペダルが踏まれると、（負圧がブレーキブースタ５において消費される、換言すればブレーキブースタ５の定圧室から吸気通路３に空気が流入することで）吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の吸気圧が一瞬増大し、その後再び減少するように変動する。そして、ブレーキペダルが踏まれなくなると、（負圧がブレーキブースタ５において消費されなくなることで）吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の吸気圧が一瞬減少し、その後再び増大するように変動する。

本実施形態のＥＣＵ０は、吸気圧信号ｅを参照して知得される、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量（吸気圧の変化速度）が一定時間内に正（増加傾向）から負（減少傾向）に変化したことを必要条件として、運転者によりブレーキペダルが踏まれたと判断する。即ち、スロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に正から負に変化したという条件が成立しない限り、たとえブレーキ信号ｄがブレーキペダルが踏まれている旨を示しているとしても、真にブレーキペダルが踏まれたとは判断せず、ブレーキオーバーライド機能の実行を許可しない。

また、既にブレーキオーバーライド機能を実行している、つまりアクセルペダル及びブレーキペダルの両方が踏まれていると判断している状況の下で、ＥＣＵ０は、吸気圧信号ｅを参照して知得される、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負（減少傾向）から正（増加傾向）に変化したことを必要条件として、運転者によりブレーキペダルが踏まれなくなったと判断する。即ち、スロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負から正に変化したという条件が成立しない限り、たとえブレーキ信号ｄがブレーキペダルが踏まれていない旨を示しているとしても、真にブレーキペダルが踏まれていないとは判断せず、ブレーキオーバーライド機能の停止を許可しない。

尤も、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の吸気圧は、運転者によるブレーキペダルの操作以外の要因によっても変動し得る。運転者がアクセルペダルを踏み、スロットルバルブ３２の開度を拡大すれば、当然にスロットルバルブ３２の下流側の吸気圧は増大する。従って、誤謬を避けるべく、ブレーキペダルが踏まれているか否かの判断において吸気圧信号ｅを参照することは、現時点でアクセルペダルが未だ踏まれていないか、既にアクセルペダル及びブレーキペダルの両方が踏まれている場合に限り行うこととする。

図３に、ブレーキオーバーライドシステムの主体となるＥＣＵ０がプログラムに従い実施する処理の手順例を示している。ＥＣＵ０は、まず、アクセル信号ｂを参照し、ブレーキペダルが踏まれる前にアクセルペダルが踏まれているか否かを判定する（ステップＳ１）。アクセルペダルが未だ踏まれていなければ、吸気圧信号ｅを参照して、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量を反復的に演算する（ステップＳ２）。そして、その吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に正から負に変化したことを条件として（ステップＳ３）、ブレーキ信号ｄを参照してブレーキペダルが踏まれたか否かを判定し（ステップＳ４）、かつアクセル信号ｂを参照してアクセルペダルが踏まれたか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ３及びＳ４の判定がともに真であることが、ブレーキペダルが踏まれていることを意味する。その上で、アクセルペダル及びブレーキペダルの両方が踏まれていると判断したならば、ブレーキオーバーライド機能を実行、内燃機関の出力を低減させる（ステップＳ７）。

なお、ブレーキペダルが踏まれる前に既にアクセルペダルが踏まれているときには、吸気圧信号ｅを参照せずに、ブレーキ信号ｄを参照してブレーキペダルが踏まれたか否かを判定する（ステップＳ６）。アクセルペダル及びブレーキペダルの両方が踏まれていると判断したならば、ブレーキオーバーライド機能を実行、内燃機関の出力を低減させる（ステップＳ７）。

さらに、ブレーキオーバーライド機能を実行している状態で、吸気圧信号ｅを参照して、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量を反復的に演算する（ステップＳ９）。そして、その吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負から正に変化したことを条件として（ステップＳ１０）、ブレーキ信号ｄを参照してブレーキペダルが踏まれなくなったか否かを判定する（ステップＳ１１）。並びに、アクセル信号ｂを参照して、アクセルペダルが踏まれなくなったか否かを判定する（ステップＳ８）。アクセルペダル及びブレーキペダルの何れか少なくとも一方が踏まれなくなったと判断したならば、ブレーキオーバーライド機能を停止、それまで低減させていた内燃機関の出力を回復（増大）させる（ステップＳ１２）。

本実施形態では、車両の駆動源である内燃機関の吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流に生じる負圧を利用して車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタ５が付随している車両の制御装置０であって、アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏まれていると判断した場合に、車両の駆動源である内燃機関の出力を低減させるブレーキオーバーライド機能を実現するものであり、内燃機関の吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に正から負に変化したことを条件としてブレーキオーバーライド機能の実行を許可し、または、スロットルバルブ３２の下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負から正に変化したことを条件として既に実行しているブレーキオーバーライド機能の停止を許可する制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、アクセルペダルが踏まれた後にブレーキペダルが踏まれた場合だけでなく、ブレーキペダルが踏まれた後にアクセルペダルが踏まれた場合にも、内燃機関の出力を低減させることが可能なる。従って、ブレーキオーバーライドシステムによる効用を十全に享受できるようになり、車両の安全性が増す。

加えて、本実施形態のシステムは、ブレーキスイッチのみが設置されマスタシリンダ圧センサが設置されていない車両にも適用できる。つまり、マスタシリンダ圧センサが不要であり、その分だけコストを削減することができる。

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具体的な処理の手順等は、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。

本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
３…吸気通路
３２…スロットルバルブ
５…ブレーキブースタ
ｂ…アクセル信号
ｄ…ブレーキ信号
ｅ…吸気圧信号

Claims (1)

1. 車両の駆動源である内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流に生じる負圧を利用して車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタが付随している車両の制御装置であって、
   アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏まれていると判断した場合に、車両の駆動源である内燃機関の出力を低減させるブレーキオーバーライド機能を実現するものであり、
   内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に正から負に変化したことを条件としてブレーキオーバーライド機能の実行を許可し、または、スロットルバルブの下流の吸気圧の単位時間あたりの変化量が一定時間内に負から正に変化したことを条件として既に実行しているブレーキオーバーライド機能の停止を許可する制御装置。

Images